JP3280926B2 - ピン、ピンの製造方法、ピンを用いた配線基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板にハンダ
付けによって固着するためのピン、特にハンダ付け性が
適度に良好なピン及びその製造方法、さらには、このピ
ンを用いた配線基板に関する。

【０００２】

【関連技術】配線基板をマザーボード等の他の配線基板
に接続可能にするために、配線基板本体にピンを固着す
ることが行われている。この固着の方法としては、たと
えば、Ａｇ−Ｃｕ共晶銀ロウ材に代表されるロウ材でピ
ンを配線基板本体にロウ付け固着するものが挙げられ
る。このロウ付け固着には、配線基板本体およびピンが
ロウ付け温度（たとえば、Ａｇ−Ｃｕ共晶銀ロウの場
合、約８００℃）に耐える必要があるため、耐熱性の高
いアルミナ、窒化アルミニウム、ガラスセラミックなど
のセラミック製配線基板本体とピンとを固着する場合に
用いられる。ここで、ロウ付けによってピンを配線基板
本体に固着する場合には、コバール等からなるピンが用
いられ、ロウ付け後、必要に応じて、ニッケルメッキや
金メッキが施される。

【０００３】一方、セラミックほどの耐熱性のないエポ
キシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂を用いた配線基板本
体にピンを固着する場合には、たとえば、内周面に金属
層を形成した貫通孔あるいは盲孔（有底孔）を予め配線
基板本体に形成しておき、この貫通孔等にピンを圧入し
て固定するものが挙げられる。そのほか、内周面に金属
層を形成した貫通孔あるいは盲孔（有底孔）にピンを挿
入し、あるいは配線基板本体に形成したパッドにピンを
付き当てて、Ｐｂ−Ｓｎ系ハンダに代表されるハンダで
金属層やパッドとピンをハンダ付け固着したものが挙げ
られる。ここで、ハンダ付けによってピンを配線基板本
体に固着する場合には、コバール等からなるピン本体に
ハンダ付け性改善のためにニッケルメッキ、さらにニッ
ケルメッキ層の酸化を防止してハンダ付け性を改善維持
するため金フラッシュメッキを施したピンが用いられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにピン本体にニッケルメッキ及びフラッシュ金メッキ
を施したピンを用いて配線基板本体にハンダ付けする場
合に、ピンの一部にハンダが濡れ広がらず、ハンダ付け
不良となる場合がある。たとえば、図７に示す配線基板
６００では、最表面の樹脂絶縁層６２１上に形成された
パッド６２２それぞれに、固着端（図中下方端）が略釘
頭上に径大とされたピン６０１Ｒ、６０１Ｌが突き当て
られて、たとえばハンダ６２３によってハンダ付けされ
ている。ここで、図中右側のピン６０１Ｒでは、ハンダ
６２３が均一に濡れ拡がったため、ハンダ６２３が略三
角錐状のなめらかなフィレット形状ＦＩをなしている。
これに対し、図中左側のピン６０１Ｌでは、その一部
（本例では径大部のアゴ部のうち図中右側の部分６０１
ＬＳ）において、はんだ６２３に濡れにくい部分があっ
たため、ハンダ６２３が均一に濡れ拡がらず、ハンダ６
２３の一部が異形のフィレット形状ＮＦＩをなしてい
る。

【０００５】このようなハンダ濡れ性の不均一がある
と、ハンダのフィレット形状がきれいな形に形成されな
いために、外観的に不具合である上、ピンのハンダ付け
強度の低下が懸念される。また、フラックスが十分に除
去されないために、腐食や絶縁不良を引き起こす場合が
あるなど信頼性の面からも好ましくない。本発明かかる
問題点に鑑みてなされたものであって、均一なハンダ濡
れ性を有し確実にハンダ付けできるピン及びその製造方
法を提供し、さらには均一にハンダに濡れて確実にハン
ダ付けされたピンを有する配線基板を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】その解決
手段は、配線基板本体にハンダ付けによって固着するた
めのピンであって、ピン本体と、上記ピン本体の表面を
被覆する厚さ０．２〜５．０μｍの無電解ニッケルメッ
キ層と、上記無電解ニッケルメッキ層を被覆する無電解
フラッシュ金メッキ層と、を備え、非酸化雰囲気下で熱
処理されてなることを特徴とするピンである。

【０００７】熱処理を行っていない無電解ニッケルメッ
キ層および無電解フラッシュ金メッキ層を有する従来の
ピンにハンダ付けを行った場合には、ハンダ濡れ性が均
一にならないことがある。この従来のピンでは、メッキ
層にメッキの際に付着したあるいはその内部に閉じこめ
られた水分が存在し、この水分がハンダ付けの際にハン
ダが無電解ニッケルメッキ層に濡れ拡がるのを抑制する
ため、水分の存在によりハンダの濡れ性が損なわれる場
合があるためと考えられる。さらに、ハンダと接触する
と、無電解フラッシュ金メッキ層はきわめて短時間にハ
ンダ内に溶解して、ハンダと無電解ニッケルメッキ層と
の濡れ反応が十分に進まない間に消滅してしまうため、
無電解ニッケルメッキ層に対するハンダの濡れ具合が低
くなる場合があるためと考えられる。

【０００８】これに対し、本発明のピンは非酸化雰囲気
下での熱処理が行なわれるため、無電解ニッケルメッキ
層の酸化を防止しながら、水分が除去されるので、ハン
ダが均一に濡れる。さらには、熱処理により、無電解ニ
ッケルメッキ層と無電解フラッシュ金メッキ層とに変化
が生じ、ハンダ濡れ性が改善される。これは、熱処理に
よって、無電解フラッシュ金メッキ層と無電解ニッケル
メッキ層との間で、金とニッケルが相互に拡散するた
め、この無電解フラッシュ金メッキ層と無電解ニッケル
メッキ層の界面近傍には、厚さ方向に濃度分布を持って
ニッケルと金が混じり合った拡散層が形成されると考え
られる。その後ハンダ付けをした場合、無電解フラッシ
ュ金メッキ層の表面の金は従来と同様に短時間で溶解し
て消滅するが、次いで拡散層がハンダと接触することに
なるので、ハンダとの濡れ反応が十分に行われて、ハン
ダが均一に濡れるものと考えられる。従って、ハンダが
均一に濡れ拡がってなだらかなフィレット形状となって
外観上の不具合をなくすことができ、また、接続強度の
低下も防止し確実にハンダ付けでき、信頼性も向上させ
ることができる。

【０００９】なお、無電解ニッケルメッキ層の厚さを
０．２〜５．０μｍとした。０．２μｍ未満の薄い場合
には、ハンダ付けにおいてハンダが無電解ニッケルメッ
キ層を突き抜けて直接ピン本体と接触することにより、
ハンダの濡れ拡がり方が均一にならない場合があるから
である。一方、５．０μｍを越える場合には、メッキ被
膜に生じる応力が大きくなり膜品質が低下するからであ
る。また、厚くメッキ施す場合には工数がかかり生産性
が低下する点でも好ましくないからである。

【００１０】ここで、ピン本体の材質は、公知のものを
使用すればよく、例えば、４２合金（Ｎｉ−Ｆｅ合
金）、コバール（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金）、アロイ１９
４（Ｃｕ合金）などが挙げられる。無電解ニッケルメッ
キ層としては、公知の無電解メッキ手法によってニッケ
ルメッキ層が得られるものであればいずれの手法による
ものでも良いが、例えば、Ｎｉ−Ｐメッキ層、Ｎｉ−Ｂ
メッキ層などが挙げられる。なお、極端にハンダが濡れ
拡がってピンの先端側にまで拡がると、ピンのマザーボ
ード等への挿入やソケットへの挿入が困難となりやす
い。そこで、適度な範囲にハンダが濡れ拡がるようにす
るため、Ｎｉ−Ｂメッキ層に比較して濡れ拡がりにくい
Ｎｉ−Ｐメッキ層を用いるのが特に好ましい。

【００１１】無電解フラッシュ金メッキ層としては、公
知の無電解メッキ手法によってフラッシュ金メッキ層が
得られるものであればいずれの手法によるものでも良い
が、例えば、置換金メッキ処理によるものが挙げられ
る。また、非酸化雰囲気には、例えば窒素雰囲気などの
不活性雰囲気や、例えば、７５％Ｈ₂−２５％Ｎ₂などの
還元雰囲気が含まれ、確実に酸化を防止するには還元雰
囲気中での熱処理がより好ましい。

【００１２】また、熱処理の温度は、１５０℃以上５５
０℃以下とするのが好ましい。１５０℃未満では、メッ
キ層に付着あるいは閉じこめられた水分を十分に飛散さ
せるのが難しいが、１５０℃以上では、水分を蒸発させ
ることができるからである。一方、５５０℃を越える
と、無電解ニッケルメッキ層から無電解フラッシュ金メ
ッキ層にニッケルが大量に拡散してその表面にニッケル
が露出するため、ニッケルが大気中で酸化されて酸化被
膜となりやすく、逆にハンダ濡れ性が低下するからであ
る。さらに熱処理の温度は、３００℃以上５５０℃以下
とするのが好ましい。３００℃以上とすると、ニッケル
と金との相互拡散を生じさせることができるからであ
る。さらに好ましくは、４００℃以上５００℃以下とす
ると良い。４００℃以上とすると、ニッケルと金とが十
分相互拡散されてハンダ濡れ性の改善が十分に行われる
からである、一方、５００℃を越えると無電解フラッシ
ュ金メッキ層へのニッケルの拡散量が多くなって、拡散
量のコントロールが難しくなるので、バラツキも考慮し
て拡散量があまり大きくならないようにするためであ
る。

【００１３】さらに、上記ピンであって、前記無電解フ
ラッシュ金メッキ層は、厚さ０．０１５〜０．１μｍで
あることを特徴とするピンとすると良い。０．０１５μ
ｍ未満の場合には、下地の無電解ニッケルメッキ層の酸
化防止の能力が低いため、下地が酸化してしまい、ハン
ダ付け性が低下する。一方、０．１μｍを越える場合に
は、ハンダに含まれるＳｎなどと脆い金属間化合物を生
成するため、ハンダ付け強度が低下するからである。

【００１４】また、上記いずれか記載のピンであって、
前記無電解フラッシュ金メッキ層と前記無電解ニッケル
メッキ層の界面近傍には、厚さ方向に濃度分布を持って
ニッケルと金が混じり合った拡散層を有することを特徴
とするピンとすると良い。

【００１５】さらに、他の解決手段は、配線基板本体に
ハンダ付けによって固着するためのピンの製造方法であ
って、ピン本体を厚さ０．２〜５．０μｍの無電解ニッ
ケルメッキ層で被覆する無電解ニッケルメッキ工程と、
上記無電解ニッケルメッキ層を無電解フラッシュ金メッ
キ層で被覆する無電解金メッキ工程と、非酸化雰囲気下
でメッキされたピン本体を加熱する熱処理工程と、を備
えることを特徴とするピンの製造方法である。

【００１６】本発明によれば、無電解ニッケルメッキ工
程および無電解フラッシュ金メッキ工程の後に、熱処理
を施すので、これによりピンのハンダ濡れ性が改善さ
れ、ハンダ濡れ性が均一になる。熱処理により無電解ニ
ッケルメッキ層及び無電解フラッシュ金メッキ層に残る
水分を蒸発させたため、さらには、熱処理によりこれら
の層に変化が生じハンダ濡れ性が改善される、具体的に
は両者の界面にニッケルと金が相互拡散した拡散層が形
成されるためと考えられる。このため、この製造方法に
よるピンを用いてハンダ付けすれば、ハンダが均一に濡
れ拡がってなだらかなフィレット形状となって外観上の
不具合をなくすことができ、また、接続強度の低下も防
止でき、信頼性も向上させることができる。

【００１７】なお、無電解ニッケルメッキ工程で形成す
る無電解ニッケルメッキ層の厚さを０．２〜５．０μｍ
とした。０．２μｍ未満の薄い場合には、ハンダ付けに
おいてハンダが無電解ニッケルメッキ層を突き抜けて直
接ピン本体と接触することにより、ハンダの濡れ拡がり
方が均一にならない場合があるからである。一方、５．
０μｍを越える場合には、メッキ被膜に生じる応力が大
きくなり膜品質が低下するからである。また、厚くメッ
キ施す場合には工数がかかり生産性が低下する点でも好
ましくないからである。

【００１８】ここで、無電解ニッケルメッキ層として
は、前記と同様に、例えば、Ｎｉ−Ｐメッキ層、Ｎｉ−
Ｂメッキ層が挙げられ、特にＮｉ−Ｐメッキ層が好まし
い。また、無電解フラッシュ金メッキ層としては、置換
金メッキによるフラッシュ金メッキ層が挙げられる。さ
らに、非酸化雰囲気としては、例えばＮ₂雰囲気等の不
活性雰囲気、好ましくは７５％Ｈ₂−２５％Ｎ₂等の還元
雰囲気を用いると良い。

【００１９】さらに、上記ピンの製造方法であって、前
記無電解金メッキ工程は、前記無電解ニッケルメッキ層
を置換金メッキにより厚さ０．０１５〜０．１μｍの前
記無電解フラッシュ金メッキ層で被覆することを特徴と
するピンの製造方法とすると良い。

【００２０】また、上記いずれかに記載のピンの製造方
法であって、前記熱処理工程は、前記無電解ニッケルメ
ッキ層と前記無電解フラッシュ金メッキ層の界面近傍に
厚さ方向に濃度分布を持ってニッケルと金が混じり合っ
た拡散層を形成することを特徴とするピンの製造方法と
すると良い。

【００２１】さらに、上記いずれかに記載のピンの製造
方法であって、前記熱処理工程が、１５０℃以上５５０
℃以下の加熱であることを特徴とするピンの製造方法と
良い。

【００２２】熱処理工程において、１５０℃未満の加熱
では、メッキ層に付着あるいは閉じこめられた水分を十
分に飛散させるのが難しいが、１５０℃以上では、水分
を蒸発させることができるからである。一方、５５０℃
を越えると、無電解ニッケルメッキ層から無電解フラッ
シュ金メッキ層にニッケルが大量に拡散して表面にニッ
ケルが露出するため、ニッケルが大気中で酸化されて酸
化被膜となりやすく、逆にハンダ濡れ性が低下するから
である。従って、このような熱処理を行うことで、ピン
のハンダ濡れ性が改善され、ハンダ濡れ性が均一にな
る。

【００２３】さらに、上記ピンの製造方法であって、前
記熱処理工程が、３００℃以上５５０℃以下の加熱であ
ることを特徴とするピンの製造方法とすると良い。

【００２４】熱処理工程において、３００℃以上とする
と、ニッケルと金との相互拡散を生じさせて拡散層が形
成される。従って、このような熱処理を行うことで、さ
らにピンのハンダ濡れ性が改善され、ハンダ濡れ性を均
一にできる。

【００２５】特に、上記ピンの製造方法であって、前記
熱処理工程が、４００℃以上５００℃以下の加熱である
ことを特徴とするピンの製造方法とするのが好ましい。

【００２６】熱処理工程において、４００℃以上とする
と、ニッケルと金が十分に相互拡散されてハンダ濡れ性
が十分改善される。一方、５００℃を越えるとニッケル
の拡散量が多くなって、拡散量のコントロールが難しく
なるので、バラツキをも考慮して拡散量があまり大きく
ならないようにするためである。従って、このような熱
処理を行うことで、さらにピンのハンダ濡れ性が改善さ
れ、ハンダ濡れ性を均一にできる。

【００２７】さらに他の解決手段は、配線基板本体の接
続端部に、上記のピンをハンダ付けしてなることを特徴
とする配線基板である。

【００２８】本発明によれば、無電解ニッケルメッキ層
および無電解フラッシュ金メッキ層を備え、熱処理され
たピンをハンダ付けしたので、ピンは均一にハンダに濡
れるから、確実にハンダ付けされたピンを有する配線基
板とすることができる。

【００２９】あるいは他の解決手段として、配線基板本
体の接続端部に、上記ピンの製造方法によって製造され
たピンをハンダ付けしてなることを特徴とする配線基板
とするのも好ましい。本発明によれば、熱処理工程を有
する上記ピンの製造方法によるピンをハンダ付けしたの
で、ピンは均一にハンダに濡れるから、確実にハンダ付
けされたピンを有する配線基板とすることができる。

【００３０】さらに他の解決手段として、配線基板本体
の接続端部に、上記ピンをハンダ付けするハンダ付け工
程を備えることを特徴とする配線基板の製造方法とする
のも好ましい。本発明によれば、無電解ニッケルメッキ
層および無電解フラッシュ金メッキ層を備え、熱処理さ
れたピンをハンダ付けしたので、ピンは均一にハンダに
濡れるから確実にハンダ付けできる。

【００３１】あるいは他の解決手段として、配線基板本
体の接続端部に、上記ピンの製造方法によって製造され
たピンをハンダ付けするハンダ付け工程を備えることを
特徴とする配線基板の製造方法とするのも好ましい。本
発明によれば、熱処理工程を有する上記ピンの製造方法
によるピンをハンダ付けしたので、ピンは均一にハンダ
に濡れるから、確実にハンダ付けができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】（実施形態１） 本発明の実施の形態を、図１〜図３を参照しつつ説明す
る。図１は本実施形態にかかる熱処理済ピン１０Ａの断
面図である。熱処理済ピン１０Ａはピン本体１、これを
被覆する熱処理済無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層（以下、単に
熱処理済Ｎｉ−Ｐ層ともいう）２Ａ、さらにこれを被覆
する熱処理済無電解フラッシュＡｕメッキ層（以下、単
に熱処理済Ａｕ層ともいう）３Ａを備える。ここで、ピ
ン本体１は、先端部１Ａｓが半球状に丸められ、アロイ
１９４からなる略円柱状の柱状部１Ａ、同じくアロイ１
９４からなり柱状部１Ａより径大でな円盤状の釘頭状部
１Ｂ、および共晶銀ロウからなり釘頭状部１Ｂに固着さ
れ略半球状をなす半球状部１Ｃからなる。釘頭状部１Ｂ
と半球状部１Ｃとで柱状部１Ａに対する径大部１Ｄをな
す。

【００３３】次述するように、熱処理済ピン１０Ａは、
ピン１０を熱処理して形成したもので、また、熱処理済
Ｎｉ−Ｐ層２Ａおよび熱処理済Ａｕ層３Ａは、それぞれ
無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層２および無電解フラッシュＡｕ
メッキ層３がピン本体１に被着された後に熱処理されて
なる層である。なおこの熱処理により、２つのメッキ層
２，３に付着あるいは閉じこめられていた水分を除去さ
れる。さらに、熱処理済Ａｕ層３Ａと熱処理済Ｎｉ−Ｐ
層２Ａとの界面付近には、無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層２に
由来するＮｉと無電解フラッシュ金メッキ層３に由来す
るＡｕとが相互に拡散して濃度分布をもって存在するＡ
ｕ−Ｎｉ混在領域（拡散層）が存在するものと考えられ
る。この拡散層により、はんだ付けの際、熱処理済Ｎｉ
−Ｐ層にハンダが十分濡れて均一にハンダ付け出来るも
のと考えられる。熱処理済Ａｕ層３Ａは、その内部の熱
処理済Ｎｉ−Ｐ層を被覆し、ニッケルが酸化してハンダ
付けの際にハンダ付け性が低下するのを防止する役割を
有する。

【００３４】ついで、この熱処理済ピン１０Ａの製造方
法について説明する。まず、図２（ａ）に示すピン本体
１を用意する。このピン本体１は、アロイ１９４からな
り、柱状部１Ａおよび釘頭状部１Ｂを有する釘頭状ピン
本体を形成し、その後所定量の共晶銀ロウを釘頭状部１
Ｂに溶着させて半球状部１Ｃを形成したものである。こ
の形状のピン本体１は、セラミック製あるいは樹脂製Ｐ
ＧＡ型配線基板において、大量に使用されているもので
あるので、容易に入手することができる。

【００３５】ついで、図２（ｂ）に示すように、このピ
ン本体１に無電解Ｎｉ−Ｐメッキを施し、厚さ２．０μ
ｍの無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層２を形成する。なお、この
無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層２の厚さは、０．２〜５．０μ
ｍとするのが好ましい。０．２μｍ未満の薄い場合に
は、ハンダ付けにおいてハンダが無電解Ｎｉ−Ｐメッキ
層２（熱処理済Ｎｉ−Ｐ層２Ａ）を突き抜けて直接ピン
本体１と接触することにより、ハンダの濡れ拡がり方が
均一にならない場合があるからである。一方、５．０μ
ｍを越える場合には、メッキ被膜に生じる応力が大きく
なり膜品質が低下するからである。また、厚くメッキ施
す場合には工数がかかり生産性が低下する点でも好まし
くない。

【００３６】さらに、図２（ｃ）に示すように、無電解
Ｎｉ−Ｐメッキ層２上に置換金メッキを施し、厚さ０．
０５μｍの無電解フラッシュＡｕメッキ層３を形成し
て、ピン１０とする。なお、この無電解フラッシュＡｕ
メッキ層３の厚さは、０．０１５μｍ〜０．１μｍとす
るのが好ましい。０．０１５μｍ未満の場合には、下地
の無電解ニッケルメッキ層２（加熱済Ｎｉ−Ｐ層２Ａ）
の酸化防止の能力が低いため、下地が酸化してしまい、
ハンダ付け性が低下する。一方、０．１μｍを越える場
合には、ハンダに含まれるＳｎなどと脆い金属間化合物
を生成するため、ハンダ付け強度が低下するからであ
る。

【００３７】その後、ピン１０をローラＲＯＬ１，ＲＯ
Ｌ２によって駆動された搬送ベルトＢＬＴに載せ、７５
％Ｈ₂−２５％Ｎ₂の還元雰囲気において所定温度に保っ
た加熱炉ＯＶを通すことにより、ピン１０に熱処理を施
して、熱処理済ピン１０Ａ（図１参照）を形成し、無電
解Ｎｉ−Ｐメッキ層２および無電解フラッシュＡｕメッ
キ層３を、それぞれ加熱済Ｎｉ−Ｐ層２Ａ及び加熱済Ａ
ｕ層３Ａとする。具体的には、加熱炉ＯＶにおいて、４
６０℃×３分の熱処理が行われるようにしている。還元
雰囲気中で熱処理を行ったのは、熱処理中に無電解Ｎｉ
−Ｐメッキ層が酸化されないようにするためである。

【００３８】ついで、この熱処理済ピン１０Ａを用い
て、図３に示すようにして配線基板本体２０にハンダ付
けして、配線基板１００を製作した。すなわち、図３
（ａ）に示すように、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂
絶縁層２１，２２，２３と、銅からなる配線層２４，２
５を備える配線基板本体２０を用意する。最上層の樹脂
絶縁層２３の開口２３Ａには、配線層２５につながる接
続パッド２６が形成されている。まず、この開口２３Ａ
内の接続パッド２６上に、スクリーン印刷により９５Ｓ
ｎ−５Ｓｂハンダ（溶融領域２３６〜２４３℃）からな
るハンダペーストＳＰを塗布する。

【００３９】その後、図３（ｂ）に示すように、熱処理
済ピン１０Ａを径大部１Ｄが接続パッド２６側となるよ
うにして、ハンダペーストＳＰ上に載せる。ついで、最
高温度２７０℃、２４０℃以上×２分保持のリフロー炉
を通過させることによりハンダペーストＳＰを溶解させ
て、図３（ｂ）に示すように、ピン１０Ｂをハンダ２７
によって接続パッド２６にハンダ付けする。なお、熱処
理済ピン１０Ａのうち、ハンダ２７と接触した熱処理済
Ａｕ層３Ａは、短時間でハンダ２７中に溶解して消失
し、ハンダ２７と熱処理済Ｎｉ−Ｐ層２Ａとが直接接触
してハンダ付けされる。なお、ピン１０Ｂのうちハンダ
２７が濡れ拡がらない部分には熱処理済Ａｕ層３Ａが残
存していることはいうまでもない。

【００４０】これにより、ハンダ２７は、ピン本体１の
径大部１Ｄよりも図中上方の柱状部１Ａの側部（高さ
ｈ）まで濡れ拡がり、ちょうど富士山のような略円錐形
状のなだらかなフィレットを形作り、ハンダ２７が良好
に濡れ拡がったことを示している。逆に、ハンダ２７が
このようなフィレット形状となっている場合には、均一
に濡れ拡がって確実にハンダ付けされていることを示し
ている。このようにして、図３（ｄ）に示すように、い
ずれもなだらかなフィレット形状を有するハンダ２７に
よって多数のピン１０Ｂが配線基板本体２０に確実にハ
ンダ付けされた配線基板１００が完成した。なお、配線
基板１００の図中上面１００Ａには、集積回路チップ搭
載用のパッド１０１が形成されている。

【００４１】ここで、熱処理をした熱処理済ピン１０Ａ
を用いた場合と、熱処理のみ行わなかったピン、すなわ
ちピン１０を用いた場合とで、ハンダ２７のフィレット
形状を比較した。各配線基板本体２０に１つの配線基板
本体あたり各々６１５本ずつピン１０Ａまたは１０をハ
ンダ付けし、ハンダ２７のフィレット形状が図３（ｃ）
に示すようななだらかな円錐形状のフィレットとならな
かったハンダ付け不良のピンが基板中に１本でもあるも
のは不良基板として計数した。結果を表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１から容易に理解できるように、熱処理
済ピン１０Ａを用いた基板では、いずれのピン１０Ｂで
もハンダ２７がなだらかなフィレット形状となった。す
なわち、ハンダ２７がいずれの熱処理済ピン１０Ａにお
いても良好に濡れ拡がったことを示している。これに対
し、熱処理を行わないピン１０を用いた場合には、一部
にハンダ２７がなだらかなフィレット形状とならないも
のがあった。具体的には、図７における図中左側のよう
な状態となった。

【００４４】これは、無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層２や無電
解フラッシュＡｕメッキ層３の表面や層中には、メッキ
液の水分が残留し、ハンダ付けの際、この水分がハンダ
の濡れ拡がりを阻害するためであると考えられる。ま
た、熱処理されていないため、ハンダ２７と接触すると
表面の無電解フラッシュ金メッキ層３はごく短時間でハ
ンダ中に溶解して、無電解Ｎｉ−Ｐ層２とハンダ２７と
の濡れ反応が十分進まないうちに無電解フラッシュ金メ
ッキ層３が消滅したため、ハンダが無電解Ｎｉ−Ｐ層２
に濡れ拡がらない状態が生じたものと考えられる。つま
り、熱処理を行っていないピン１０では、これらのメッ
キ層に残留する水分や無電解フラッシュ金メッキ層３の
短時間での消滅が、ハンダ２７の濡れ拡がりを阻害した
ものと考えられる。これに対し、熱処理済ピン１０Ａで
は、上記したように４６０℃×３分の熱処理を行ってい
るため、水分は蒸発し、熱処理済Ａｕ層３Ａと熱処理済
Ｎｉ−Ｐ層２Ａとの界面にはニッケルと金の拡散層が形
成されてハンダとの濡れ反応が十分行われたため、ハン
ダ２７の濡れ拡がりを阻害されることなく、良好なフィ
レット形状を形作ることができたものと考えられる。

【００４５】なお、この熱処理としては、１５０℃以上
の加熱することが好ましい。無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層２
や無電解フラッシュＡｕメッキ層３の層内や表面に残留
する水分は、１５０℃未満の温度では、十分に蒸発させ
られないからである。さらに、拡散層を生じさせるする
ためには、３００℃以上に加熱することが好ましい。一
方、温度が５５０℃を越えると、ニッケルの無電解フラ
ッシュ金メッキ層への拡散が激しくなって、無電解フラ
ッシュＡｕメッキ層３の表面にＮｉが露出するので、Ｎ
ｉが酸化されて逆にハンダ付け性が低下するため、好ま
しくない。従って、熱処理は５５０℃以下とするのが好
ましい。さらには、上記したように、４００℃〜５００
℃の熱処理とするのが好ましい。４００℃以上であれ
ば、水分はを確実に除去できる上、拡散層の厚さを確保
できる、一方、５００℃を越えるとＮｉの拡散量をコン
トロールするのが困難になるため、バラツキを考慮して
この範囲内とすることでＮｉが無電解フラッシュＡｕメ
ッキ層（熱処理済Ａｕ層）の表面まで拡散しないように
することができるからである。

【００４６】（実施形態２） ついで、第２の実施の形態について、図４を参照しつつ
説明する。本実施形態にかかる熱処理済ピン２１０Ａお
よび配線基板２００は、上記実施形態１と、ピンの形状
およびピンの配線基板本体への取り付け方法が異なるの
みであり、ピンに形成したメッキ層の構成等は同様であ
るので、同様な部分は省略あるいは簡略化して説明す
る。図４（ａ）に示す熱処理済ピン２１０Ａは、アロイ
１９４からなり、軸方向略中央に円盤状の鍔状部２０１
Ｔを有するピン本体２０１、およびこれを被覆する熱処
理済Ｎｉ−Ｐ層２０２Ａ、さらにこれを被覆する熱処理
済Ａｕ層２０３Ａを備える。この熱処理済ピン２１０Ａ
は、上記実施形態１の熱処理済ピン１０Ａと同様に、一
旦無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層及び無電解フラッシュＡｕメ
ッキ層を形成した後に、熱処理を行って形成したもので
ある。

【００４７】この熱処理済ピン２１０Ａを用いて製作し
たのが図４（ｂ）に示す配線基板２００である。配線基
板本体２２０は、ガラス−エポキシ樹脂複合材料からな
るコア基板２２１及びその図中上下に形成されたエポキ
シ樹脂を主成分とする樹脂絶縁層２２２，２２３を備
え、さらに、各層間及び層上にそれぞれ配線層２２４，
２２５，２２６、２２７を備える。またこの配線基板本
体２２０の図中上下を貫通する貫通孔ＴＨ内及び樹脂絶
縁層２２２，２２３上にはスルーホールメッキ層２２８
が形成されている。

【００４８】この配線基板本体２２０のうちこの貫通孔
ＴＨに熱処理済ピン２１０Ａのうち図４（ａ）中上方部
分を挿入し、ハンダ２２９で固着することにより、ピン
２１０Ｂが配線基板本体２２０に固着された配線基板２
００が形成される。この際も、いずれの熱処理済ピン２
１０Ａについても均一にハンダ２２９が濡れ拡がった。
したがって、ピン２１０Ｂが確実にハンダ付けされ、ハ
ンダ２２９のフィレット形状もなだらかな形状となっ
た。

【００４９】（実施形態３） さらに、図５に示すように、鍔状部３０１Ｔがピン本体
３０１の軸方向中央より偏った位置（図中上方）に形成
された熱処理済ピン３１０Ａ（図５（ａ）参照）を用
い、配線基板本体３２０の形成した盲孔ＢＨに熱処理済
ピン３１０Ａを挿入してハンダ付けするようにしても良
い（図５（ｂ）参照）。すなわち、熱処理済ピン３１０
Ａは、アロイ１９４からなり、図中上方に円盤状の鍔状
部３０１Ｔを有するピン本体３０１、およびこれを被覆
する熱処理済Ｎｉ−Ｐ層３０２Ａ、さらにこれを被覆す
る熱処理済Ａｕ層３０３Ａを備える。この熱処理済ピン
３１０Ａも、上記実施形態１の熱処理済ピン１０Ａと同
様に、一旦無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層及び無電解フラッシ
ュＡｕメッキ層を形成した後に、熱処理を行って形成し
たものである。

【００５０】この熱処理済ピン３１０Ａを用いて製作し
たのが図５（ｂ）に示す配線基板３００である。配線基
板本体３２０は、ガラス−エポキシ樹脂複合材料からな
るコア基板３２１及びその図中上下に形成されたエポキ
シ樹脂を主成分とする樹脂絶縁層３２２，３２３を備
え、さらに、各層間及び層上にそれぞれ配線層３２４，
３２５，３２６を備える。なお、配線層３２４と３２６
とはコア基板３２１に形成したスルーホールメッキ層３
２８で相互に接続されている。さらに樹脂絶縁層３２３
を貫通して形成された盲孔ＢＨ内及び樹脂絶縁層３２３
上には、略凹字形状のパッド３２７が形成されている。

【００５１】この配線基板本体３２０のうちこの盲孔Ｂ
Ｈに熱処理済ピン３１０Ａのうち図５（ａ）中上方を挿
入し、ハンダ３２９で固着することにより、ピン３１０
Ｂが配線基板本体３２０に固着された配線基板３００が
形成される。この際も、いずれの熱処理済ピン３１０Ａ
についても均一にハンダ３２９が濡れ拡がったので、ピ
ン３１０Ｂが確実にハンダ付けされ、ハンダ３２９のフ
ィレット形状もなだらかな形状となった。

【００５２】（実施形態４） さらに、図６に示すように、ピン本体４０１の端部に釘
頭状部４０１Ｎを有する熱処理済ピン４１０Ａ（図６
（ａ）参照）を用い、配線基板本体４２０の形成した貫
通孔ＴＨに熱処理済ピン４１０Ａを挿入してハンダ付け
するようにしても良い（図６（ｂ）参照）。すなわち、
熱処理済ピン４１０Ａは、コバールからなり、図中上端
に円盤状の釘頭状部４０１Ｎを有するピン本体４０１、
およびこれを被覆する熱処理済Ｎｉ−Ｐ層４０２Ａ、さ
らにこれを被覆する熱処理済Ａｕ層４０３Ａを備える。
この熱処理済ピン４１０Ａも、上記実施形態１の熱処理
済ピン１０Ａと同様に、一旦無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層及
び無電解フラッシュＡｕメッキ層を形成した後に、熱処
理を行って形成したものである。

【００５３】この熱処理済ピン４１０Ａを用いて製作し
たのが図６（ｂ）に示す配線基板４００である。配線基
板本体４２０は、ガラス−エポキシ樹脂複合材料からな
るコア基板４２１を備え、さらに、その上下を貫通する
貫通孔ＴＨ内に、スルーホールメッキ層４２２を備え
る。この配線基板本体４２０のうちこの貫通孔ＴＨに熱
処理済ピン４１０Ａを挿入し、釘頭状部４０１Ｎを配線
基板本体４２０に係合させ、ハンダ４２３で固着するこ
とにより、ピン４１０Ｂが配線基板本体４２０に固着さ
れた配線基板４００が形成される。この際も、いずれの
熱処理済ピン４１０Ａについても均一にハンダ４２３が
濡れ拡がったので、ピン４１０Ｂを確実にハンダ付けす
ることができ、ハンダ４２３のフィレット形状もなだら
かな形状となった。

【００５４】以上において、本発明を各実施形態に即し
て説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して
適用できることはいうまでもない。例えば、上記実施形
態においては、いずれも、無電解ニッケルメッキ層とし
て無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層を形成し、これを熱処理した
が、Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｐ−Ｂなどの他の組成の無電解ニ
ッケルメッキ層を形成してもよい。ただし、無電解Ｎｉ
−Ｂ層などでは、ハンダ付けの際にハンダが濡れ拡がり
やすくハンダ付け性が良い点で好ましいが、ピンの固着
端付近のみに止まらず、ピンの先端側にまで濡れ拡が
り、例えば、図３（ｃ）におけるフィレットの高さｈが
大きくなりすぎる場合がある。この場合には、ピンを他
の配線基板の貫通孔に挿入したりソケットに挿入したり
する際に、ピンの径が見かけ上太くなって挿入困難とな
り、接続不良や取り扱い困難となる危険性がある。従っ
て、このようなおそれがある場合には、比較的ハンダが
濡れ拡がりにくい無電解Ｎｉ−Ｐメッキ層を形成するの
が好ましい。特に、配線基板本体からピンの先端までの
高さが低いタイプ、例えば、この先端までの高さが３ｍ
ｍ以下である配線基板においては、無電解Ｎｉ−Ｐメッ
キ層を用いるのがよい。

【００５５】また、上記実施形態では、ハンダとして、
９５Ｓｎ−５Ｓｂハンダを用いたが、他のハンダを用い
ても良いことはいうまでもなく、例えば、９６．５Ｓｎ
−３．５Ａｇ、６０Ｓｎ−４０Ｐｂなど、融点その他を
勘案してハンダの材質を適宜選択することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１にかかるピンの断面図である。

【図２】図１に示すピンの製造方法を説明するための説
明図であり、（ａ）はピン本体、（ｂ）は無電解Ｎｉ−
Ｐメッキを施した状態、（ｃ）は無電解フラッシュＡｕ
メッキを施した状態、（ｄ）は熱処理を施す様子を示
す。

【図３】図１に示すピンを配線基板本体のパッドに接続
固着して配線基板の製造方法を説明するための説明図で
あり、（ａ）はパッドにハンダペーストを塗布した状
態、（ｂ）はピンを配置した状態、（ｃ）はピンをハン
ダ付けした状態、（ｄ）は完成した配線基板の側面を示
す。

【図４】実施形態２にかかり、（ａ）は軸方向略中央に
鍔が形成されたピンの断面図、（ｂ）はこのピンを配線
基板本体にあけた貫通孔に挿入しつつハンダ付け固定し
た配線基板を示す部分拡大断面図である。

【図５】実施形態３にかかり、（ａ）は固定端近傍に鍔
が形成されたピンの断面図、（ｂ）はこのピンを配線基
板本体にあけた盲孔に挿入しつつハンダ付け固定した配
線基板を示す部分拡大断面図である。

【図６】実施形態４にかかり、（ａ）は釘頭状の固定端
を持つピンの断面図、（ｂ）はこのピンを配線基板本体
にあけた貫通孔に挿入しつつハンダ付け固定した配線基
板を示す部分拡大断面図である。

【図７】配線基板本体のパッドにピンを突き当ててハン
ダ付けした状態を示し、円錐状のフィレットが形成され
た状態（図中右側）及びピンの一部にハンダが濡れ広が
らなかったために円錐状のフィレットが形成されずハン
ダ付け不良の状態（図中左側）を対比して説明する説明
図である。

【符号の説明】

１０ ピン １０Ａ，２１０Ａ，３１０Ａ，４１０Ａ 熱処理済ピン １０Ｂ、２１０Ｂ、３１０Ｂ、４１０Ｂ ピン １，２０１，３０１，４０１ ピン本体 ２Ａ，２０２Ａ，３０２Ａ，４０２Ａ 熱処理済無電
解Ｎｉ−Ｐメッキ層（熱処理済Ｎｉ−Ｐ層） ３Ａ，２０３Ａ，３０３Ａ，４０３Ａ 熱処理済無電
解フラッシュＡｕメッキ層（熱処理済Ａｕ層） １００，２００，３００，４００ 配線基板 ２０，２２０，３２０，４２０ 配線基板本体 ２７，２２９，３２９，４２３ ハンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−297337（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−326804（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−222541（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−62273（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/50 C25D 7/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】配線基板本体にハンダ付けによって固着す
   るためのピンであって、 ピン本体と、 上記ピン本体の表面を被覆する厚さ０．２〜５．０μｍ
   の無電解ニッケルメッキ層と、 上記無電解ニッケルメッキ層を被覆する無電解フラッシ
   ュ金メッキ層と、 を備え、 非酸化雰囲気下で熱処理されてなることを特徴とするピ
   ン。
2. 【請求項２】請求項１に記載のピンであって、 前記無電解フラッシュ金メッキ層は、厚さ０．０１５〜
   ０．１μｍであることを特徴とするピン。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載のピンであって、 前記無電解フラッシュ金メッキ層と前記無電解ニッケル
   メッキ層の界面近傍には、厚さ方向に濃度分布を持って
   ニッケルと金が混じり合った拡散層を有することを特徴
   とするピン。
4. 【請求項４】配線基板本体にハンダ付けによって固着す
   るためのピンの製造方法であって、 ピン本体を厚さ０．２〜５．０μｍの無電解ニッケルメ
   ッキ層で被覆する無電解ニッケルメッキ工程と、 上記無電解ニッケルメッキ層を無電解フラッシュ金メッ
   キ層で被覆する無電解金メッキ工程と、 非酸化雰囲気下でメッキされたピン本体を加熱する熱処
   理工程と、 を備えることを特徴とするピンの製造方法。
5. 【請求項５】請求項４に記載のピンの製造方法であっ
   て、 前記無電解金メッキ工程は、前記無電解ニッケルメッキ
   層を置換金メッキにより厚さ０．０１５〜０．１μｍの
   前記無電解フラッシュ金メッキ層で被覆することを特徴
   とするピンの製造方法。
6. 【請求項６】請求項４または５に記載のピンの製造方法
   であって、 前記熱処理工程は、前記無電解ニッケルメッキ層と前記
   無電解フラッシュ金メッキ層の界面近傍に厚さ方向に濃
   度分布を持ってニッケルと金が混じり合った拡散層を形
   成することを特徴とするピンの製造方法。
7. 【請求項７】請求項４〜６のいずれか１項に記載のピン
   の製造方法であって、 前記熱処理工程が、１５０℃以上５５０℃以下の加熱で
   あることを特徴とするピンの製造方法。
8. 【請求項８】請求項７に記載のピンの製造方法であっ
   て、 前記熱処理工程が、３００℃以上５５０℃以下の加熱で
   あることを特徴とするピンの製造方法。
9. 【請求項９】配線基板本体の接続端部に、請求項１〜３
   のいずれか１項に記載のピンをハンダ付けしてなること
   を特徴とする配線基板。