JP3088092B2

JP3088092B2 - 配線基板、配線基板の製造方法、および接続体の製造方法

Info

Publication number: JP3088092B2
Application number: JP19698197A
Authority: JP
Inventors: 一斉木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 2000-09-18
Anticipated expiration: 2017-07-23
Also published as: JPH1140700A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピンを他の配線基
板に突き当てつつ半田付けによって接続するための配線
基板、その製造方法、およびこの配線基板と他の配線基
板とを接続した接続体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】配線基板を他の配線基板に接続するため
に設ける端子としては、リードやピン、あるいはボール
状端子等が知られており、配線基板本体にピンを格子状
に設けた配線基板はＰＧＡ型配線基板と、ボール状端子
を格子状に設けた配線基板はＢＧＡ型配線基板と呼ばれ
ることもある。

【０００３】なお、ＰＧＡ型配線基板には、図７、８に
示すように、ピン１０５の先端を他の配線基板１２０に
設けた接続用パッド１２３に突き当てつつ半田付けする
ことで両者を接続するものもあり、このようなタイプの
配線基板１００はバットジョイントＰＧＡ型配線基板と
呼ばれることもある。図７に示すように、この配線基板
１００には、図中下方の主面１０１ａに多数のピン固着
用パッド１０３が格子状に形成されており、このピン固
着用パッド１０３にはネイルヘッド状（釘頭状）のピン
１０５が銀ロウ１０８でロウ付されている。また、図中
上方の面１０１ｂには、集積回路チップ１１１と接続す
るためのチップ接続用パッド１０９が多数形成されてい
る。このチップ接続用パッド１０９と集積回路チップ１
１１に設けられたチップパッド１１３とは、チップ接続
用半田１１５を介してフリップチップ接続されている。

【０００４】また、他の配線基板本体１２１の接続面１
２１ａ（図中上面）には、各ピン１０５に対応した位置
に接続用パッド１２３が形成されており、その上面に
は、半田ペースト１２５が塗布されている。この接続用
パッド１２３に各ピン１０５の先端（図中下方先端）を
位置合わせしつつ突き当て、その後、半田ペースト１２
５を溶融させると、図８に示すように、ピン１０５の先
端と接続用パッド１２３とがピン接続用半田１２６によ
り半田付けされ、配線基板１００と他の配線基板１２０
とが接続されたこととなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかも、このバットジ
ョイントＰＧＡ型配線基板１００においては、この配線
基板本体１０１と他の配線基板本体１２１との間がピン
１０５の長さ分だけ間隔を空けて接続される。従って、
この配線基板本体１０１と他の配線基板本体１２１の材
質とが異なるために両者間に熱膨張差が発生するなど、
両者間で相対的に変位が生じる場合に、両者間にあるピ
ン１０５が屈曲して熱膨張差等の変位を吸収するため、
ピン１０５が破断したり、ピン１０５と接続パッド１２
３との接続部で接続が外れる等の不具合を生じにくい。
このため、信頼性の高い接続が可能となる。

【０００６】しかし、このようなバットジョイントＰＧ
Ａ型配線基板１００においては、図９に示すように、配
線基板１００と他の配線基板１２０との接続において、
位置ずれを生じやすい問題があった。即ち、両者の接続
では、各接続パッド１２３に対して各ピン１０５の位
置、従って配線基板本体１０１の位置を正確に位置決め
して接続する必要があった。両者の位置がずれた状態で
位置合わせ（突き当て）されると、図９に示すように、
各ピン１０５が接続パッド１２３に対して横方向にずれ
たままで接続されてしまうことがあるからである。更
に、正確に位置決めしても、その後のハンドリング時
や、ベルト炉内を移動させてハンダペーストを溶融させ
る工程中に、衝撃等を受けて位置ずれが生じる場合もあ
る。

【０００７】このように、接続パッド１２３に対してピ
ン１０５の位置がずれていると、温度変化により配線基
板本体１０１と他の配線基板本体１２１との間に熱膨張
差が発生した場合などにおいて、ピンに横方向の応力が
掛かり、ピン１０５が接続パッド１２３から外れやすく
なるなど、接続信頼性が低下することとなる。また、位
置ずれが極端に大きくなってピン１０５がパッド１２３
の外縁よりも外にでてしまう場合には、隣接する接続パ
ッド１２３との絶縁距離が小さくなって絶縁抵抗が低く
なる等の不具合を生じたり、ピン１０５と接続パッド１
２３とが接続していないものがでてくることも考えられ
る。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、配線基板に突設したピンを用いて配線基
板と他の配線基板とを接続するときに、多少の位置ずれ
があっても、自然に両者の位置が修正されて接続される
ようにされた配線基板とすることを目的とする。さら
に、その配線基板の製造方法、およびこの配線基板と他
の配線基板との接続体の製造方法を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段および効果】しかし、その
解決手段は、少なくとも１つの主面を有する配線基板本
体と該主面から突設された多数のピンとを有し、該ピン
の先端を他の配線基板に形成された接続用パッドに突き
当てつつピン接続用半田を用いて半田付けして他の配線
基板と接続するための配線基板であって、上記ピンは、
その先端に上記ピン接続用半田の半田付け時に溶融しな
い上記ピン接続用半田よりも融点の高い半田からなる径
大部を備えることを特徴とする配線基板を要旨とする。

【００１０】ここで、配線基板本体としては、片面ある
いは両面に配線を有するもののほか、内部にも配線や各
層の配線間を接続するビアやスルーホールを有する多層
配線基板や、両面間をビアやスルーホールで接続するも
の等が挙げられる。また、その材質も、アルミナ、Ａｌ
Ｎ、ガラスセラミック等のセラミックや、エポキシ樹
脂、ＢＴ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂、ガラス−エポ
キシ樹脂、ガラス−ＢＴ樹脂等の複合材料や、セラミッ
クと樹脂との複合材料、あるいはアルミナ等のセラミッ
ク製基板やガラス−ＢＴ樹脂複合材料基板の上に樹脂で
絶縁層を形成したものなどでもよい。また、配線基板本
体には、集積回路チップ、半導体素子、コンデンサ、抵
抗等の電子部品を搭載するためのものが挙げられるが、
その他、２つの配線基板の間を中継するための中継用配
線基板（中継基板）であってもよい。

【００１１】また、ピンは、配線基板の主面から突設さ
れていればよく、例えば、主面に設けたパッドにロウ付
け固着したものが挙げられるが、その他、配線基板本体
の内層あるいは配線基板本体の主面の裏面からピンを貫
挿して主面側にピンを突設してもよい。ピン材質は、配
線基板本体の材質等を勘案して適宜選択すればよいが、
例えば、４２アロイ（42%Ni-Fe合金）やコバール（Fe-N
i-Co合金）あるいは銅合金等が選択できる。また、耐食
性や半田付け性等を考慮し、ピンには、これらの材質か
らなるピン本体にメッキ等によりＮｉやＡｕ等の被膜を
形成することもある。

【００１２】また、他の配線基板も、片面あるいは両面
に配線を有するもののほか、内部にも配線や各層の配線
間を接続するビアやスルーホールを有する多層配線基板
や、両面間をビアやスルーホールで接続するもの等が挙
げられる。また、その材質も、アルミナ、ＡｌＮ、ガラ
スセラミック等のセラミックや、エポキシ樹脂、ＢＴ樹
脂、ポリイミド樹脂等の樹脂、ガラス−エポキシ樹脂、
ガラス−ＢＴ樹脂等の複合材料や、セラミックと樹脂と
の複合材料、あるいはアルミナ等のセラミック製基板や
ガラス−ＢＴ樹脂複合材料基板の上に樹脂で絶縁層を形
成したものなどでもよい。

【００１３】上記手段によれば、他の配線基板に突き当
てるピン先端に径大部を備えるので、ピン接続用半田を
用いて他の配線基板の接続パッドとこの径大部とを半田
付けするときに、半田の接続（接触）面積が大きくな
る。このとき、ピンと接続用パッドに位置がずれている
と、溶融した半田の表面積を小さくしようとする表面張
力により、各々ピンに対して略各パッドの中心に位置さ
せようとする力が働くので、この力が重なり合って（総
合されて）配線基板を移動させる力となる。即ち、配線
基板本体と他の配線基板本体との位置が多少ずれた状態
で接続作業を開始した場合でも、溶融した半田の表面張
力により、正しい位置関係になるように自然に配線基板
または他の配線基板が相対的に移動するセルフアライメ
ント効果を生じ、確実に両者を接続することができる。
このため、本発明の配線基板と他の配線基板との接続時
には、両者の位置あわせを比較的ラフに行っても確実に
両者を接続することができる。また、半田ペーストの溶
融中に衝撃等によって位置ずれを生じても、自動的に位
置ずれが修復される。

【００１４】そのうえ、配線基板本体と他の配線基板本
体の間は、径の小さいピンで接続されているので、両者
間に生ずる熱膨張差などによる変位は、ピンの屈曲で吸
収される。しかも、ピンは先端において径大とされてい
るので、半田との接続面積が増えるので、より確実に半
田とピンとが接続でき、接続信頼性をさらに向上させる
ことができる。

【００１５】ピン接続用半田を溶融させてピンと接続用
パッドとを半田付けする際に、径大部が溶融することは
ないので、ピン接続用半田が溶融したときに表面張力に
より配線基板と他の配線基板とを正しい位置で接続させ
ることができる。また、径大部が半田からなるので、ピ
ン接続用半田とよく濡れて一体化するため、ピン先端の
径大部とピン接続用半田とが強固に接続され、より接続
信頼性を向上することができる。

【００１６】さらに、前記目的を達成するために請求項
２に記載の解決手段は、前記ピンのうちピン先端の径大
部に隣接して半田流れ防止部を形成してなる請求項１に
記載の配線基板を要旨とする。

【００１７】この手段によれば、径大部に隣接して半田
流れ防止部を形成しているので、半田によって径大部を
形成するときにピン先端から配線基板本体側に半田が流
れ拡がることがない。従って、ピン先端の径大部の半田
量が一定となるため、径大部の寸法が一定となり、他の
配線基板との接続時に各ピンにかかる表面張力も均一と
なって、位置ずれをより確実に解消できる。また、他の
配線基板との接続時にピン接続用半田も径大部を越えて
配線基板本体側に拡がることがなく、各ピンとパッドと
の接続にあずかるピン接続用半田の量も一定とすること
ができるので、この点からも各ピンにかかる表面張力も
均一となって、位置ずれをより確実に解消できる。

【００１８】さらに、前記目的を達成するために請求項
３に記載の解決手段は、前記半田流れ防止部として、前
記ピン先端の径大部に隣接するピン周面を、半田不濡れ
面としてなることを特徴とする請求項２に記載の配線基
板を要旨とする。

【００１９】ここで、半田不濡れ面とは、ピン先端の径
大部を構成する半田およびピン接続用半田に濡れないよ
うな材質で形成され、あるいはこれらの半田に濡れない
処理がなされた面をいい、具体的には、例えば、熱酸化
処理等によって形成された酸化ニッケル層、黒染めニッ
ケル層、クロムメッキ層等によって形成される面が挙げ
られる。

【００２０】この手段によれば、径大部形成時に半田不
濡れ面により確実に半田が配線基板本体側に拡がるのを
防止できるので、径大部の形状を一定とすることができ
る。また、他の配線基板との接続時にピン接続用半田が
径大部を越えて配線基板本体側に拡がることも防止でき
る。

【００２１】さらに、前記目的を達成するために請求項
４に記載の解決手段は、前記半田流れ防止部として、前
記ピン先端の径大部に隣接するピン周面に、半田不濡れ
材を形成してなることを特徴とする請求項２に記載の配
線基板を要旨とする。

【００２２】ここで、半田不濡れ材とは、ピン先端の径
大部を構成する半田およびピン接続用半田に濡れないよ
うな材質をいい、具体的には、例えば、エポキシ樹脂
系、アクリル樹脂系等のソルダーレジストなどの半田を
はじく樹脂や、ガラス等が挙げられる。

【００２３】この手段によれば、径大部形成時に半田不
濡れ材により確実に半田が配線基板本体側に拡がるのを
防止できるので、径大部の形状を一定とすることができ
る。また、他の配線基板との接続時にピン接続用半田が
径大部を越えて配線基板本体側に拡がることも防止でき
る。

【００２４】さらに、前記目的を達成するために請求項
５に記載の解決手段は、前記半田流れ防止部として、前
記ピン先端の径大部に隣接して、ピン本体の材質からな
る鍔部を備えることを特徴とする請求項２に記載の配線
基板を要旨とする。

【００２５】ここで鍔部とは、ピン本体の通常の径より
も径方向に大きな寸法とされた部分を指し、具体的に
は、先端部分の径が大きくされたネイルヘッド（釘頭）
状や、先端よりやや配線基板本体側の一部の径が大きく
された形状などがある。また、鍔部の平面形状は、円板
（円柱）状が適当であるが、その他、四角、六角あるい
は、十字状などでもよい。

【００２６】この手段によれば、径大部形成時にピン先
端から配線基板本体側に半田が拡がろうとしても、鍔部
の面積が大きいため、半田が基板本体側に拡がりにくく
なる。したがって、鍔部により確実に半田が拡がるのが
防止できるので、径大部の形状を一定とすることができ
る。また、他の配線基板との接続時にピン接続用半田が
径大部を越えて配線基板本体側に拡がることも防止でき
る。その上、配線基板に固着する前にピンに鍔部を設け
る加工を施しておけばよいので、半田不濡れ面や半田不
濡れ材を固着後のピンに形成する必要がなく、確実かつ
容易に形成できる。

【００２７】さらに、前記目的を達成するための解決手
段としては、前記ピンは、ピン本体自身の先端が径大と
されたピンであることを特徴とする請求項１に記載の配
線基板を要旨とすることもできる。

【００２８】この手段によれば、ピン先端の径大部は、
ピン本体自身の先端が径大とされたものであるため、ピ
ンを配線基板本体に突設した後に、ピン先端部に径大部
を形成する必要がない。従って、安価な配線基板とする
ことができる。また、径大部がピン本体と同じ材料であ
るので、ピンとパッドの接続時の半田付け温度が多少高
くなったとしても、ピン本体自身が溶融することはな
い。従って、半田付け温度の厳密にコントロールしなく
とも、確実に接続することができる。

【００２９】さらに、前記目的を達成するために請求項
６に記載の解決手段は、前記ピンの径大部の最大径は、
該ピンと接続するために前記他の配線基板に形成された
接続パッドの径の０．７〜１．４倍の大きさにされてい
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の配
線基板を要旨とする。

【００３０】配線基板と他の配線基板とが相対的に移動
するセルフアライメント効果は、溶融したピン接続用半
田の表面張力に起因して生ずるため、径大部の径と接続
パッドの径とがほぼ同寸の時にその効果が大きくなり、
一方が小さい場合には効果が小さくなると考えられる。
即ち、径大部の径がパッドの径の０．７倍より小さい
と、面積で比較すると径大部の断面積が接続パッドの断
面積の約１／２となり、半田付けの時にピンとパッドの
間に生じる表面張力が小さく、ずれを自動的に解消する
セルフアライメント効果が期待しにくくなる。同様に、
径大部の径がパッドの径の１．４倍より大きい場合も、
径大部の断面積が接続パッドの面積の約２倍となり、両
者間に働く表面張力が小さくなりセルフアライメント効
果が期待しにくくなる。従って、上記手段によれば、セ
ルフアライメント効果が十分得られる。なお、径大部の
径が大きくなりすぎると、ピン間の距離が小さくなるの
で絶縁距離が小さくなり好ましくないので、更にパッド
間の距離を勘案して径大部の径を選択すると良い。

【００３１】さらに、前記目的を達成するために請求項
７に記載の解決手段は、少なくとも１つの主面を有する
配線基板本体と該主面から突設された多数のピンとを有
し、該ピンの先端にピン接続用半田の半田付け時に溶融
しない材質からなる径大部を備える配線基板の製造方法
であって、上記ピン接続用半田よりも融点の高い半田を
溶着して上記ピンの先端に径大部を形成する工程を有す
ることを特徴とする配線基板の製造方法を要旨とする。

【００３２】この手段によれば、半田をピン先端に溶着
するので、径大部を容易に形成することができる。ま
た、径大部が半田であるので、ピン接続用半田によく濡
れるため、径大部をピン接続用半田で確実に接続でき
る。

【００３３】さらに、前記目的を達成するために請求項
８に記載の解決手段は、前記半田を溶着して径大部を形
成する工程の前に、前記ピン先端の径大部に隣接するピ
ン周面に、半田不濡れ面を形成する工程を有することを
特徴とする請求項７に記載の配線基板の製造方法を要旨
とする。

【００３４】この手段によれば、半田をピン先端に溶着
するのに先立って、半田不濡れ面を隣接する配線基板本
体側のピン周面に形成するので、半田をピン先端に溶着
するときに、半田が配線基板本体側（根本側）に濡れ拡
がるのを防止できる。従って、径大部の形状を一定化す
ることができる。

【００３５】さらに、前記目的を達成するために請求項
９に記載の解決手段は、前記半田を溶着して径大部を形
成する工程の前に、前記ピン先端の径大部に隣接するピ
ン周面に、半田不濡れ材を形成する工程を有することを
特徴とする請求項７に記載の配線基板の製造方法を要旨
とする。

【００３６】この手段によれば、半田をピン先端に溶着
するのに先立って、半田不濡れ材を隣接する配線基板本
体側のピン周面に形成するので、半田をピン先端に溶着
するときに、半田が配線基板本体側（根本側）に濡れ拡
がるのを防止できる。従って、径大部の形状を一定化す
ることができる。

【００３７】さらに、前記目的を達成するために請求項
１０に記載の解決手段は、前記半田を溶着して径大部を
形成する工程の前に、先端または先端近傍に鍔部を有す
るピン本体を前記配線基板本体の主面に突設する工程を
有することを特徴とする請求項７に記載の配線基板の製
造方法を要旨とする。

【００３８】この手段によれば、半田をピン先端に溶着
するのに先立って、先端または先端近傍に鍔部を有する
ピン本体を配線基板本体に突設するので、ピン先端に半
田を溶着して径大部を形成するときに、半田が配線基板
本体側（根本側）に濡れ拡がるのを防止できる。従っ
て、径大部の形状を一定化することができる。また、鍔
部を有するピン本体を配線基板本体に突設すれば足りる
ので、このような配線基板は容易に形成できる。

【００３９】さらに、前記目的を達成するために請求項
１１に記載の解決手段は、少なくとも１つの主面を有す
る配線基板本体と該主面から突設されその先端にピン接
続用半田の半田付け時に溶融しない上記ピン接続用半田
よりも融点の高い半田からなる径大部を備えた多数のピ
ンとを有する配線基板と、他の配線基板とを、上記ピン
の先端を該他の配線基板に形成した接続用パッドに突き
当てつつ上記ピン接続用半田を用いて接続する接続体の
製造方法を要旨とする。

【００４０】この手段によれば、径大部を備えたピン先
端を他の配線基板の接続用パッドに突き当てつつピン接
続用半田を用いて接続するので、配線基板と他の配線基
板との間には、溶融したピン接続用半田の表面張力によ
る力が働く。このため、各ピンが各パッドの略中央に来
るように、自動的に配線基板同士が相対的に移動するセ
ルフアライメント効果を得ることができる。従って、配
線基板と他の配線基板の位置が多少ずれていても、正し
い位置に自動的に移動するので、両者に位置合わせを高
精度に行う必要がなく、接続作業が容易にできる。

【００４１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を、参
照しつつ説明する。（実施例１）図１は実施例１にかかる配線基板１０の縦断面図であ
る。多層配線基板本体１はアルミナセラミックからな
り、この主面（図中下面）１ａには、タングステンから
なるピン固着用パッド３（直径８６０μｍ）が多数格子
状に形成されている。このパッド３にはＡｇ−Ｃｕ共晶
銀ロウ８を介して４２アロイ（42%Ni-Fe合金）製のピン
本体５が固着されている。このピン本体５は、いわゆる
ネイルヘッド型のピンであり、ピン全長３．０ｍｍ、ピ
ン径０．３ｍｍ、頭部径０．４５ｍｍである。また、こ
のピン本体５の先端（図中下端部）には、直径約８９０
μｍの高温半田球６（98Pb-2Sn、融点３２２℃）が溶着
されて、先端に径大部を有するピン７を構成している。
また、このピン本体５の先端（下端）から０．８ｍｍ上
方には、半田が濡れないように酸化処理された酸化ニッ
ケル露出面（半田不濡れ面）５ｉがピン本体５の周囲に
軸方向幅１．０ｍｍにわたって形成されている。

【００４２】一方、多層配線基板本体１の裏面（図中上
面）１ｂの中央付近には、モリブデンからなり、後述す
る集積回路チップ１１を接続するためのチップ接続用パ
ッド９（直径１２５μｍ）が多数格子状に形成されてい
る。このチップ接続用パッド９とピン固着用パッド３と
は、多層配線基板本体１内で、図示しない配線により接
続されている。なお、後述するように、パッド３、銀ロ
ウ８および半田不濡れ面５ａより多層配線基板本体１側
のピン本体５表面には、ニッケルメッキおよび金メッキ
が施されている。また、チップ接続用パッド９の表面に
も、ニッケルメッキおよび金メッキが施されている。

【００４３】ついで、図２に示すように、集積回路チッ
プ１１のチップパッド１３と多層配線基板本体１のチッ
プ接続用パッド９とを、高温半田（90Pb-10Sn、融点３
０１℃）１５を介してフリップチップ接続する。なお、
このとき、高温半田球６は、溶融しない温度を選択して
チップパッド１３とチップ接続用パッド９とを接続す
る。

【００４４】その後、この配線基板１０を、プリント配
線板２０に接続する。このプリント配線板２０は、ガラ
ス−エポキシ樹脂複合材料（JIS:FR-4）からなるプリン
ト配線板本体２１と、このプリント配線板本体２１の接
続面２１ａ（図中上面）にピン７の先端を突き当てて接
続するためのＣｕ製接続パッド（直径７２０μｍ）２３
が、ピン固着用パッド３およびピン７にそれぞれ対応す
る位置に形成されている。また、接続パッド２３上に
は、Ｐｂ−Ｓｎ共晶半田ペースト（37Pb-63Sn、融点１
８３℃）２５がそれぞれスクリーン印刷によって塗布さ
れている。

【００４５】この接続パッド２３上に高温半田球６がそ
れぞれ位置するように配線基板１０を位置合わせして重
ねた後に、最高温度２２０℃の赤外線リフロー炉に投入
し、半田ペースト２５を溶融させ、図３に示すように、
ピン７の先端に形成された高温半田球６と接続用パッド
２３とを共晶半田２６によって接続させる。このとき、
溶融した共晶半田２６は、高温半田球６とパッド２３と
の間で両者を濡らすと共に、表面張力によってできるだ
け表面積が小さくなる方向に力を発生する。

【００４６】もし、いずれの高温半田球６（従ってピン
本体５の軸線）もパッド２３の中心から一定方向にずれ
た位置にあった場合には、表面張力によって発生する力
が重なって、全体として配線基板１０を移動させる力と
なる。この力により、配線基板１０が移動し、結局各接
続パッド２３の略中心に高温半田ボール６（ピン本体
５）が位置するように自動的に調整されることになる。
即ち、たとえ接続（半田溶融）前に、配線基板１０とプ
リント配線板２０との相互の位置が多少ずれていたとし
ても、セルフアライメント効果により、自動的に位置が
調整されるので、多少の位置ずれを許容するラフな位置
合わせで足りることとなる。

【００４７】ところで、上記例においては、高温半田球
６の径（ピン先端の径大部の径）を８９０μｍとし、接
続用パッド２３の径（７２０μｍ）の１．２４倍とし
た。セルフアライメント効果は、溶融したピン接続用半
田の表面張力に起因して生ずるため、径大部の径と接続
パッドの径とがほぼ同寸の時には、わずかなずれでも表
面積の変化率が大きくなるので、位置を修正しようとす
る力が大きく働く。逆にいずれか一方が小さい場合には
表面積の変化率が小さくなるので、働く力が小さくなる
と考えられる。即ち、例えば、接続用パッド２３の径７
２０μｍに対して、径大部の径を５００μｍ〜１０１０
μｍ（パッドの径の０．７倍〜１．４倍の範囲）とする
と、セルフアライメント効果が十分に得られる。

【００４８】なお、本例において用いたアルミナセラミ
ックからなる多層配線基板本体１の熱膨張率は約８×１
０-6であり、ガラス−エポキシ樹脂複合材料からなるプ
リント配線板本体２１の熱膨張率（横方向）は約１５×
１０-6である。従って、これらが高温あるいは低温に曝
された場合には、両者の間で熱膨張差が発生する。この
ような場合には、ピン本体５が屈曲して熱膨張差を吸収
するので、応力の発生が抑制され、２つの配線基板の間
の接続信頼性は高い。しかも、ピン本体１０５を直接パ
ッド１２３に半田付けした場合（従来例、図８参照）の
ピン本体１０５と半田１２６との接続面積に比較して、
高温半田球６と共晶半田２６との接続面積は大きいの
で、より強固に接続される。さらに、本例においては、
径大部に高温半田球６を用いている。この高温半田球６
と共晶半田２６とは親和性が高く、共晶半田２６を溶融
したときに高温半田球６の表面が一部溶解するため、両
者間はいっそう強固に接続することができ、接続信頼性
をさらに向上することができる。

【００４９】ついで、本実施例の配線基板１０の製造方
法について、図４を参照しつつ説明する。図４は、図１
に示した配線基板１０のうち、ピン７近傍の製造工程を
説明するための説明図である。まず、ネイルヘッド状に
成型された４２アロイ製ピン本体５を用意する（図４
(a)）。多層配線基板本体１のピン固着用パッド３上に
予め無電解ニッケルメッキ層３ｆ（厚さ１．２μｍ）を
形成しておき、このピン固着用パッド３上にピン本体５
をAg-Cu共晶銀ロウ８によりロウ付けする（図４(b)）。
ついで、ピン本体５および銀ロウ８、ピン固着用パッド
３上に無電解ニッケルメッキ層５ｇ（厚さ２．５μｍMi
n）を形成する（図４(c)）。

【００５０】その後、ピン本体５先端より０．８ｍｍ引
き下がった位置（図中上側）に、メッキレジストＲをピ
ン周方向に塗布し乾燥する（図４(d)）。さらに、無電
解金メッキ層５ｈ、５ｈ’（厚さ０．１〜０．５μｍ）
を形成しメッキレジストＲを除去する（図４(e)）。す
ると、レジストＲのあった部分のみ下地のニッケルメッ
キ層５ｇが露出した露出部Ｓが形成される。ついで、こ
の多層配線基板本体１を温度４５０℃の大気雰囲気炉中
に５分間投入する。すると、金メッキ層５ｈ、５ｈ’に
覆われた部分はこの金メッキ層５ｈ、５ｈ’によって保
護されるが、露出部Ｓにおいては、ニッケルメッキ層５
ｇが熱酸化されて、酸化ニッケル層５ｉとなる（図４
(f)）。この酸化ニッケル層５ｉは、安定で、半田に濡
れない性質を有する。また、熱処理によって酸化させる
ので、確実に酸化ニッケル層が形成でき、しかも、酸化
ニッケル層は剥がれる等の変化が少ないので安定して確
実に半田をはじくことができる。

【００５１】ついで、例えば、耐熱性があり半田に濡れ
ない性質のアルミナセラミック製の不濡れ板Ｂ上に各ピ
ン本体５に対応する配置で高温半田ペースト（98Pb-2S
n）６ａを塗布しておく。その上に、ピン本体５の先端
部が対応するように多層配線基板本体１を位置決めして
ピン本体５の先端部をペースト６ａに接触させる（図４
(g)）。その後、３６０℃のリフロー炉中に投入し、高
温半田ペースト６ａを溶融させ、ピン本体５の先端部に
高温半田球６を形成する（図４(h)）。このとき、酸化
ニッケル層５ｉは溶融した高温半田に濡れないため、高
温半田がピン根本側（多層配線基板本体１側）に向かっ
て流れることなく、先端部で略球状となる。なお、先端
部の金メッキ層５ｈ’は、高温半田球６に溶食されその
中に拡散してしまうので、高温半田球６とニッケルメッ
キ層５ｇとが直接接続していると考えられる。以上のよ
うにすることで、ピン本体５の先端部に高温半田球６か
らなる径大部を有するピン７を備える配線基板１０が形
成できる。なお、不濡れ板Ｂとしては、アルミナセラミ
ックや窒化珪素等のセラミックのほか、カーボン（黒
鉛）やステンレス等を用いることもできる。

【００５２】（実施例２）上記実施例１においては、ピン本体５の途中部分に半田
不濡れ面として酸化ニッケル層５ｉを形成した例を示し
たが、本例では、露出部Ｓにニッケル黒染め処理液を作
用させて露出部Ｓのニッケルを黒染め処理する。黒染め
処理されたニッケル層５ｊは、酸化ニッケル層５ｉと同
様に溶融した半田に濡れない性質を有するので、図５
(a)に示すように実施例１と同様にして高温半田球６を
形成することができる。本例によれば、熱酸化という高
温処理が不要となる。

【００５３】（実施例３）また、上記実施例１においては、ピン本体５の途中部分
にニッケルメッキ層５ｇの露出部Ｓを形成し、熱酸化し
て酸化ニッケル層５ｉとして例を示した。しかし、本例
においては、図５(b)に示すように、露出部を形成する
ことなく全体に金メッキ層５ｈを形成し、その後ピンの
途中部にエポキシ樹脂系ソルダーレジストＳＲをリング
状に塗布し乾燥し、その後実施例１と同様にして高温半
田球６を形成する。この場合も、ソルダーレジストＳＲ
によって溶融した高温半田がピン根本側に流れることが
防止されるので、一定形状の高温半田球６が形成でき
る。なお、ソルダーレジストＳＲの代わりに、ガラスペ
ーストを塗布し焼成してガラス層を形成しても同様に高
温半田球６を形成することができる。

【００５４】（実施例４）上記実施例１〜３においては、高温半田がピン根本側に
流れないように半田をはじく性質のものを形成したが、
本例においては、図５(c)に示すように、ピン先端近傍
に径方向に膨出した鍔部５ｓを有するピン本体５’を用
い、ピン先端部に高温半田球６を形成する。本例におい
ては、図５(d)に示すように、鍔部５ｓ（鍔部径０．４
５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ）を有するピン本体５’を予め
形成しておき、このピン本体５’を実施例１と同様にパ
ッド３に銀ロウ付けし、ニッケルメッキ及び金メッキを
施す。ただし、実施例１と異なりレジストＲで露出部Ｓ
を形成したり、露出部Ｓを熱酸化することは行わない。
図５(d)に示すように、このピン本体５’の先端を不濡
れ板Ｂ上に塗布した高温半田ペースト６ａに位置決め
し、図５(e)に示すように、ピン本体５’先端をペース
ト６ａに接触させる。

【００５５】このまま高温半田ペースト６ａを溶融させ
てピン本体５’先端に高温半田を溶着させるのである
が、本例においては、鍔部５ｓがあるため、溶融した高
温半田がピン根本側に流れる（濡れ拡がる）ことが防止
される。鍔部５ｓにより高温半田と接触している面積が
大きくなるので、表面張力により濡れ拡がりが抑制され
るためと考えられる。このようにして、ピン本体５’先
端部に高温半田球６を形成することができる（図５
(c)）。本例においては、熱酸化やレジスト塗布等の各
ピン本体に対する処理が不要となり、このような形状の
ピン本体を予め形成しておくだけで足りるので、容易に
形成することができる。

【００５６】（実施例５）上記実施例４においては、ピン本体５’の先端近傍に鍔
部５ｓがあるものを用いたが、本例では先端部が径方向
に膨出した鍔部５ｓを構成するピン本体５’を用いる。
即ち、本例では、ピン本体５’の先端部が釘頭状となっ
たものを用いる。なお、実施例４と同様に不濡れ板Ｂ上
に塗布した高温半田ペースト６ａで高温半田球６を形成
してもよいが、本例では、図５(f)に示すように、ピン
本体５’の先端の鍔部５ｓに図示しない半田フラックス
で高温半田ボール６’を粘着させ、その後高温半田ボー
ル６’を溶融させて鍔部５ｓの先端側に溶着させる例を
示す。これにより、図５(c)（破線部をのぞく）と同様
にピン本体５’先端部に高温半田球６を形成することが
できる。

【００５７】（参考例）上記実施例１〜５においては、ピン本体５、５’の先端
に高温半田球６を形成して、ピン先端に径大部を設けた
例を示した。本例においては、図５(g)に示すように、
ピン本体５”の先端自身を球状の径大部５ｔとしたもの
を用い、実施例１と同様に、配線基板本体１に銀ロウ付
けした後、ニッケルメッキ、金メッキを施す。ただし、
実施例１と異なりレジストＲで露出部Ｓを形成したり、
露出部Ｓを熱酸化することは行わない。また、高温半田
ペースト６ａにより高温半田球６を形成することも行わ
ない。このようにすると、レジストＲの塗布や熱酸化、
あるいは高温半田ペースト６ａの塗布や溶融等の工程が
不要であり、従来のＰＧＡ型配線基板の製造と同様にし
て本例の配線基板を製造することができる。従って、新
たな設備や工程が不要で、安価な配線基板とすることが
できる。本例の配線基板によっても、径大部がピン先端
に形成されているので、セルフアライメント効果を得る
ことができ、その上ピン接続用半田との接続面積が増加
するため、接続強度も向上させることができる。なお、
ピン先端部の形状は、球状（図５(g)）のほか、半球状
（図５(h)）、円柱状（図５(i)）等、適宜選択して用い
ることができる。

【００５８】（実施例６）上記実施例においては、配線基板１の上面１ｂ上に集積
回路チップ１１を搭載した例を示したが、その他、トラ
ンジスタ等の半導体素子やコンデンサ、抵抗等を搭載さ
せることもできる。更に、図６に示すように、集積回路
チップ５１等の電子部品を搭載した配線基板（上部配線
基板）４１とプリント配線板６０との間に介在させる中
継用配線基板（中継基板）７０に本発明を適用しても良
い。本実施例の中継基板７０においては、配線基板本体
（中継基板本体）７１の下面７１ａには、実施例１と同
様にピン固着用パッド７３を介してピン７７が接続され
ている。また、上面７１ｂには、配線基板４１と接続す
るための上部配線接続用パッド７９が形成され、図示し
ないビアまたは内部配線によってピン固着用パッド７３
とパッド７９が結線されている。

【００５９】配線基板４１は、その上面４１ｂに形成さ
れたチップ用パッド４９を介して集積回路チップ５１を
フリップチップ接続によって搭載しており、その下面４
１ａには、中継基板本体７１の上部配線基板接続用パッ
ド７９に対応した位置に中継基板接続用パッド４３が形
成されている。この中継基板接続用パッド４３と上部配
線基板接続用パッド７９とは、高温半田（９５Ｐｂ−５
Ｓｎ）４５によって接続されている。また、プリント配
線板６０は、実施例１で使用したのものと同様なもので
あり、上面６１ａ上に形成された接続用パッド６３とピ
ン７７の先端の径大部をなす高温半田球７６とが共晶半
田６６で接続されている。

【００６０】例えば、プリント配線板本体６１がガラス
−エポキシ樹脂複合材料等の比較的熱膨張率の大きい材
質からなり、配線基板４１がアルミナ等の比較的熱膨張
率の小さいセラミック等の材質からなる場合、両者を直
接半田を介して接続すると、温度変化によって熱膨張差
を生ずる。このため、加熱と冷却を繰り返すと半田が破
断する等の不具合を起こすことがある。このような場合
に、配線基板４１と同様な材質（同様な熱膨張率を持つ
材質）からなる中継基板本体７１を用いた中継基板７０
を両者の間に介在させると、配線基板４１と中継基板本
体７１との間にはほとんど熱膨張差は発生せず、中継基
板本体７１とプリント配線板本体６１との間の熱膨張差
は、ピン７７の変形によって吸収される。従って、高い
信頼性で配線基板４１とプリント配線板６０とを接続す
ることができる。即ち、中継基板に本発明を適用する
と、異なる熱膨張率を有する２つの配線基板の間に中継
基板を介在させることによって、高い信頼性を得て、２
つの配線基板間の接続ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板を示す縦断面図である。

【図２】集積回路チップを接続した本発明の配線基板
を、他の配線基板に接続する様子を示す説明図である。

【図３】集積回路チップを接続した本発明の配線基板
を、他の配線基板に接続した状態を示す説明図である。

【図４】実施例１にかかる配線基板において、ピン近傍
の部分の製造工程を示す説明図である。

【図５】実施例２〜５および参考例にかかる配線基板の
ピン状態および製造方法を示す説明図である。

【図６】実施例６にかかり、本発明の配線基板を中継基
板として用いて、集積回路チップを搭載した配線基板と
プリント板とを接続した状態を示す説明図である。

【図７】従来のバットジョイントＰＧＡ型配線基板を他
の配線基板に接続する様子を示す説明図である。

【図８】従来のバットジョイントＰＧＡ型配線基板を他
の配線基板に接続した状態を示す説明図である。

【図９】従来のバットジョイントＰＧＡ型配線基板が他
の配線基板に対してずれた状態で接続された様子を示す
説明図である。

【符号の説明】

１多層配線基板本体３ピン固着用パッド５、５’、５” ピン本体６高温半田球（径大部）５ｔ径大部７ピン８銀ロウ９チップ接続用パッド１０配線基板１１集積回路チップ１３チップパッド２０プリント配線板２１プリント配線板本体２３接続用パッド２６ピン接続用半田（共晶半田）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの主面を有する配線基板本
体と該主面から突設された多数のピンとを有し、該ピン
の先端を他の配線基板に形成された接続用パッドに突き
当てつつピン接続用半田を用いて半田付けして他の配線
基板と接続するための配線基板であって、上記ピンは、その先端に上記ピン接続用半田の半田付け
時に溶融しない上記ピン接続用半田よりも融点の高い半
田からなる径大部を備えることを特徴とする配線基板。
【請求項２】前記ピンのうちピン先端の径大部に隣接し
て半田流れ防止部を形成してなる請求項１に記載の配線
基板。
【請求項３】前記半田流れ防止部として、前記ピン先端
の径大部に隣接するピン周面を、半田不濡れ面としてな
ることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
【請求項４】前記半田流れ防止部として、前記ピン先端
の径大部に隣接するピン周面に、半田不濡れ材を形成し
てなることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
【請求項５】前記半田流れ防止部として、前記ピン先端
の径大部に隣接して、ピン本体の材質からなる鍔部を備
えることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
【請求項６】前記ピンの径大部の最大径は、該ピンと接
続するために前記他の配線基板に形成された接続パッド
の径の０．７〜１．４倍の大きさにされていることを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の配線基板。
【請求項７】少なくとも１つの主面を有する配線基板本
体と該主面から突設された多数のピンとを有し、該ピン
の先端にピン接続用半田の半田付け時に溶融しない材質
からなる径大部を備える配線基板の製造方法であって、上記ピン接続用半田よりも融点の高い半田を溶着して上
記ピンの先端に径大部を形成する工程を有することを特
徴とする配線基板の製造方法。
【請求項８】前記半田を溶着して径大部を形成する工程
の前に、前記ピン先端の径大部に隣接するピン周面に、
半田不濡れ面を形成する工程を有することを特徴とする
請求項７に記載の配線基板の製造方法。
【請求項９】前記半田を溶着して径大部を形成する工程
の前に、前記ピン先端の径大部に隣接するピン周面に、
半田不濡れ材を形成する工程を有することを特徴とする
請求項７に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】前記半田を溶着して径大部を形成する工
程の前に、先端または先端近傍に鍔部を有するピン本体
を前記配線基板本体の主面に突設する工程を有すること
を特徴とする請求項７に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１１】少なくとも１つの主面を有する配線基板
本体と該主面から突設されその先端にピン接続用半田の
半田付け時に溶融しない上記ピン接続用半田よりも融点
の高い半田からなる径大部を備えた多数のピンとを有す
る配線基板と、他の配線基板とを、上記ピンの先端を該
他の配線基板に形成した接続用パッドに突き当てつつ上
記ピン接続用半田を用いて接続する接続体の製造方法。