JP3475944B2 - 電子部品の実装構造 - 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、電子部品の実装構
造に関し、特に、ＬＳＩパッケージと基板を接続するピ
ンの構造を同軸多極化し、ＬＳＩパッケージの入出力信
号数を増大させる電子部品の実装構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、外部接続端子としてピンが突設さ
れたＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ ＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔ
ｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）パッケージなどの電子部品は、
ピンが基板などの被実装体のスルーホールに挿入され、
被実装体の裏面から半田ごてや半田噴流装置を用いてパ
ッドと半田付けされることによって、被実装体の外部回
路と接続していた。また、図５に示すように、外部接続
端子３００は、通常、一つの導体からなる円柱又は角柱
状のピンであり、たとえば、信号ラインとして使用され
るときは、一つの信号ラインの接続端子であった。

【０００３】ところで、ＬＳＩ製造技術の進歩により、
シリコンチップに集積されるトランジスタ回路は増大し
ているものの、シリコンチップを内蔵するＬＳＩパッケ
ージの製造技術は、内蔵する高機能チップの信号の入出
力数の増大においつくことができず、ＬＳＩパッケージ
の外部接続端子数を増加させることができずにいた。

【０００４】また、多数の外部接続端子をもつＬＳＩ
は、一般的に、ほぼ半数の外部接続端子がＬＳＩに電源
を供給するために使用されており、信号の入出力に使用
することができる外部接続端子は、約半数の残った外部
接続端子であった。現在、上記ＬＳＩに対しては、たと
えば、一つの外部接続端子に複数の信号を時分割でのせ
ることにより、複数の信号を入出力する方法が採られて
いる。

【０００５】しかしながら、この方法は、信号出力を時
分割するために単位信号あたりの通信速度が低下し、内
蔵するＬＳＩの性能を十分発揮することはできない。こ
のため、高機能で大規模なチップを内蔵するＬＳＩなど
の入出力信号を、時分割などの技法に頼ることなく、高
速で入出力できるように、リードピンを物理的に増加
し、信号の入出力性能を向上させることを目標として、
電子部品のリードピンの構造について、様々な技術が提
案されてきた。

【０００６】（第一従来例）たとえば、特開昭６２−４
９６４５号公報において、配線基板などと電気的に接続
するリードピンを、少なくとも二以上の導体と、これら
導体層間を絶縁する絶縁層とから形成した電子部品の技
術が提案されている。この電子部品は、信号ピンの数を
削減し、パッケージの大きさを小型化することができ、
印刷配線板の部品搭載数やパターンレイアウト密度の増
大を図ることができる。

【０００７】（第二従来例）また、たとえば、特開２０
００−２６１１２１号公報において、各ピン状電極の周
囲に、絶縁部材を介して各ピン状電極と同軸状に形成さ
れた同軸電極を具備したＰＧＡ（ピン・グリッド・アレ
イ）型電子部品の技術が提案されている。このＰＧＡ型
電子部品は、既存のピン電極周囲のデッドスペースを利
用して新たな電極（同軸電極）を追加することができ
る。また、同軸電極を接地してグランド電極として用い
れば、各ピン状電極をシールドすることができるので、
ＳＮ比の高い信号を供給できるようになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、第一従来例
における電子部品の技術は、リードピンの絶縁層が配線
板の表裏面を絶縁する構造としてあるため、絶縁層と配
線板のスルーホールの隙間を狭くする必要があり、多数
のリードピンをスルーホールに挿入する作業が極めて困
難となる。このため、電子部品を搭載する際の作業性，
及び，実装工程の生産効率の観点から改善する余地があ
った。

【０００９】また、第２の導体層は、端面が配線板の表
面に突き当てられた状態で半田付けされるが、端面の面
積（半田接合面積）が小さすぎて、十分な接合強度を確
保することができないといった問題があった。

【００１０】リードピンは、配線板に対して垂直に実装
され、ガルウイング形状のリードのように熱膨張による
応力を吸収する構造となっていないので、温度変化によ
るクラックを発生させないように、強力に接合される必
要がある。また、この接合強度を確保できない構造であ
れば、半田付けの信頼性を保証できず、実用化できない
ことは勿論である。

【００１１】また、第二従来例における半導体装置の技
術は、同軸電極を金属メッキで形成してあり、メッキの
端面の面積（半田接合面積）が小さすぎて、十分な接合
強度を確保することができないといった問題があった。

【００１２】 本発明は、上述した従来の技術が有する
問題を解決するために提案されたものであり、実装の作
業性および生産性に優れ、かつ、十分な接合強度を確保
することにより、半田付けの信頼性を保証し実用化可能
な電子部品の実装構造の提供を目的とする。

【００１３】なお、上記技術に関連して、特開平７−６
６３５２号公報において、半導体チップと、配線板と、
絶縁層をそれぞれ介して複数の導電層が同軸上に形成さ
れてなる外部接続用のリード端子とを具備し、リード端
子と配線基板との間で特性インピーダンスの整合を図っ
た半導体装置の技術が提案されている。この半導体装置
は、入出力での損失および反射からのノイズを低減で
き、高周波の領域でも安定に使用することができるもの
の、上記課題を解決することはできない。

【００１４】また、たとえば、特開平７−１１１３０６
号公報において、半導体チップと、インナーリードを有
する配線板と、インナーリードが個々に接続される複数
の電導体を、絶縁体によって電気的に絶縁してなるアウ
ターリードとを具備した半導体装置の技術が提案されて
いる。この半導体装置は、アウターリードの本数の増大
を抑制でき、アウターリードの本数の増大にともなう、
パッケージサイズの拡大やコストの上昇、および外観不
良の発生を防止することができるものの、上記課題を解
決することはできない。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１記載の電子部品の実装構造は、電子部
品の外部接続端子を、被実装体の外部回路に接続する実
装構造であって、前記電子部品の外部接続端子が、先端
部が前記被実装体の裏面側の外部回路と接続する第一の
導体と、この第一の導体の外周に配設され、かつ、側面
に突設された接続部が前記被実装体の表面側の外部回路
と接続する第二の導体と、前記第一の導体と第二の導体
を絶縁する絶縁体を備え、前記被実装体が、前記電子部
品の第一の導体が挿入される第一のスルーホールと、こ
の第一のスルーホールの周囲に形成され、前記第一の導
体の先端部と接続される裏面パッドと、前記第一のスル
ーホールと連通し、前記電子部品の第二の導体が挿入さ
れる第二のスルーホールと、この第二のスルーホールの
周囲に形成され、前記第二の導体の接続部と接続される
表面パッドを備え、かつ、前記第二の導体と前記裏面パ
ッドの間に、絶縁用隙間を設けた構成としてある。

【００１６】このようにすると、突設された接続部が、
外部回路のパッドと十分な接合強度を確保し、半田付け
の信頼性を保証することができる。

【００１７】 また、第二の導体に突設された接続部
が、被実装体の表面パッドと十分な接合強度を確保し、
半田付けの信頼性を保証することができる。

【００１８】 さらに、第二の導体と裏面パッドを確実
に絶縁することができ、かつ、外部接続端子及び基板の
構造を単純化することができ、製造費用のコストダウン
を図ることができる。

【００１９】 また、本発明は、前記第一の導体の先端
を尖がらせ、かつ、前記第二の導体と絶縁体の先端に斜
面を形成した構成としてある。

【００２０】 このようにすると、外部接続端子を被実
装体のスルーホールに確実かつ容易に挿入することがで
き、実装の作業性及び生産性を向上させることができ
る。

【００２１】 また、本発明は、前記第一の導体を円柱
状の形状とし、かつ、第二の導体を円筒状の形状とし、
さらに、前記第一の導体と第二の導体の中心軸を一致さ
せた構成としてある。

【００２２】 このようにすると、外部接続端子の構造
を単純化することができ、製造費用のコストダウンを図
ることができる。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００３０】「電子部品」図１は、本発明に係る電子部
品の外部接続端子を説明するための概略図であり、
（ａ）は断面図を、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示してい
る。同図において、電子部品１は、電子部品本体２と、
電子部品本体２に突設された外部接続端子３とからなっ
ている。

【００３１】電子部品１は、通常、ＬＳＩなどの半導体
装置であり、配線基板（図示せず）などの被実装体に実
装される。ただし、電子部品１は、半導体装置に限定さ
れるものではなく、たとえば、半導体装置が接続される
ソケットなどでもよい。つまり、電子部品１は、外部接
続端子３が突設してあればよく、電子部品本体２の機能
や構造によって限定されるものではない。また、電子部
品１の被実装体は、配線基板に限定するものではなく、
電子部品１の実装可能な構造を有する物体であればよ
い。

【００３２】外部接続端子３は、第一の導体３１と第二
の導体３２と絶縁体３４を備えた構成としてある。外部
接続端子３の先端方向と反対側の端部は、電子部品本体
２に埋設してあり、図示してないが、電子部品本体２の
回路と接続してある。

【００３３】第一の導体３１は、円柱状の形状としてあ
り、先端方向の端部（適宜、先端部と呼称する。）が、
被実装体（図示せず）の裏面側の外部回路と接続する。
また、第一の導体３１は、裏面側の外部回路と接続する
ために、第二の導体３２より長く形成してある。なお、
本実施形態の第一の導体３１は、円柱状の形状とした
が、この形状に限定するものではなく、たとえば、角柱
状の形状としてもよいことは勿論である。

【００３４】第二の導体３２は、円筒状の形状としてあ
り、第一の導体３１の外周に絶縁体３４を介して配設さ
れ、かつ、側面中段に突設された接続部３３が被実装体
の表面側の外部回路と接続する。接続部３３は、円環状
の形状としてあり、図示してないが、側面及び底面が被
実装体の表面側のパッドと半田付けされ、十分な接合強
度を確保することができるので、半田付けの信頼性を保
証することができる。特に、パッド上面と接続部３３の
下面は、後述するように環状の面接合されるので、接合
強度を大幅に向上させることができる。

【００３５】なお、本実施形態の第二の導体３２は、円
筒状の形状としたが、この形状に限定するものではな
く、たとえば、多角形の筒状の形状としてもよいことは
勿論である。また、接続部３３は、円環状の形状に限定
されるものではなく、たとえば、、多角形の環状の形状
としてもよい。

【００３６】第一及び第二の導体３１，３２の材質は、
通常、導電性に優れた金属が使用される。ここで、好ま
しくは、半田接合される部分に半田メッキを行うとよ
く、このようにすると、半田との濡れ性が向上し、半田
付け品質を向上させることができる。

【００３７】絶縁体３４は、第一の導体３１と第二の導
体３２を絶縁する。この絶縁体３４は、円筒状の形状と
してあり、成形方法としては、たとえば、第一の導体３
１をセラミックなどの絶縁材料でコーティングすること
により、容易に成形することができる。

【００３８】ここで、好ましくは、第一の導体３１の先
端を尖がらせ、かつ、第二の導体３２と絶縁体３４の先
端に斜面を形成した構成（図２参照）とするとよく、こ
のようにすると、外部接続端子３を被実装体のスルーホ
ールに確実かつ容易に挿入することができ、実装の作業
性及び生産性を向上させることができる。

【００３９】また、さらに好ましくは、第一の導体３１
を円柱状の形状とし、かつ、第二の導体３２を円筒状の
形状とし、さらに、第一の導体３１と第二の導体３２の
中心軸を一致させた構成とするとよく、このようにする
と、外部接続端子の構造を単純化することができ、製造
費用のコストダウンを図ることができる。

【００４０】また、このようにすると、第一の導体３１
を第二の導体３２で覆うこととなり、同軸ケーブルと同
様な構成となり、たとえば、信号ラインとして第一の導
体３１を使用し、グランドラインあるいは電源ラインと
して使用すると、ノイズから信号ラインを保護すること
ができ、電子部品が高速ＬＳＩであっても、入出力信号
の安定化を実現することができる。なお、第一の導体３
１と第二の導体３２を、どのラインに使用するかについ
ては、特に限定するものではなく、たとえば、第一の導
体３１と第二の導体３２を信号ラインとして使用した
り、あるいは、異なる電圧の電源ラインとして使用して
もよい。

【００４１】このように、本発明にかかる電子部品は、
接続部を設けて十分な接合強度を確保することにより、
半田付けの信頼性を保証することができ、上記構成の電
子部品の実用化を可能とする。また、外部接続端子を被
実装体に挿入しやすい形状とすることにより、実装の作
業性および生産性に優れた電子部品を提供することがで
きる。

【００４２】「実装構造」また、本発明は、外部接続端
子の突設された電子部品を、被実装体に実装する実装構
造としても有効である。次に、この電子部品の実装構造
について、図２を参照して説明する。図２は、本発明に
係る電子部品の実装構造を説明するための概略断面図を
示している。同図において、電子部品の実装構造は、上
記電子部品１と、電子部品１が実装される被実装体とし
ての基板４と、電子部品１と基板４を接合する半田５
２，５１とからなっている。

【００４３】ここで、基板４は、電子部品１の第一の導
体３１が挿入される第一のスルーホール４１，第一のス
ルーホール４１の周囲に成形され、第一の導体３１の先
端部と接続される裏面パッド４２，第一のスルーホール
４１と連通し、電子部品１の第二の導体３２が挿入され
る第二のスルーホール４３，及び，この第二のスルーホ
ール４３の周囲に成形され、第二の導体３２の接続部３
３と接続される表面パッド４４を備えた構成としてあ
る。なお、図示してないが、基板４は、パッド４２，４
４と電気的に接続された外部回路を有している。

【００４４】第一のスルーホール４１は、第一の導体３
１を容易に挿入できるように、導体３１の直径より大き
な直径の貫通孔としてあり、このようにすると、電子部
品１を基板４に搭載する際に、第一の導体３１を曲げて
しまうといった不良を回避することができる。

【００４５】裏面パッド４２は、第一のスルーホール４
１の周囲、具体的には、基板４の裏面に通常同心円状に
形成してある。また、基板４が多層基板の場合、通常、
裏面パッド４２は、第一のスルーホール４１の側面にも
連通して成形してあり、このようにすると、異なる層間
の回路を接続することができる。

【００４６】第一のスルーホール４１に挿入された第一
の導体３１は、半田５１により裏面パッド４２と接続し
てある。ここで、半田５１は、第一の導体３１側面と第
一のスルーホール４１の側面をも半田付けするので、半
田付け強度をより向上させることができる。

【００４７】第二のスルーホール４３は、第一のスルー
ホール４１と連通するように、第一のスルーホール４１
の上部に穿設され、かつ、第二の導体３２を容易に挿入
できるように、導体３２の直径より大きな直径の貫通孔
としてあり、このようにすると、電子部品１を基板４に
容易に搭載することができる。

【００４８】ここで、第二のスルーホール４３の先端
に、すり鉢状の斜面を形成するとよく、このようにする
と、第一の導体３１がこの斜面に導かれて第一のスルー
ホール４１に挿入しやすくなるので、電子部品１を基板
４に容易に搭載することができる。

【００４９】表面パッド４４は、第二のスルーホール４
３の周囲、具体的には、基板４の表面に通常同心円状に
形成してある。また、基板４が多層基板の場合、通常、
裏面パッド４２は、第一のスルーホール４１の側面にも
連通して成形してあり、このようにすると、異なる層間
の回路を接続することができる。

【００５０】第二のスルーホール４３に挿入された第２
の導体３２は、半田５２により裏面パッド４２と接続し
てある。ここで、半田５２は、接続部３３の側面と表面
パッド４４の上面，接続部３３の下面と表面パッド４４
の上面，及び，第二の導体３２側面と第二のスルーホー
ル４３の側面を接合している。

【００５１】接続部３３は、円環状の形状としてあり、
接続部３３の下面と表面パッド４４の上面，及び，接続
部３３の側面と表面パッド４４の上面が強固に半田付け
されるので、十分な接合強度を確保することができ、温
度変化によるクラックの発生を防止し、半田付けの信頼
性を保証することができる。

【００５２】ここで、好ましくは、第二の導体３２と裏
面パッド４２（第一のスルーホール４１の側面に形成さ
れた部分を含む。）の間に、絶縁用隙間４５を設けた構
成とするとよく、このようにすると、第二の導体３２と
裏面パッド４２を確実に絶縁することができ、かつ、外
部接続端子３及び基板４の構造を単純化することがで
き、製造費用のコストダウンを図ることができる。

【００５３】このように、本発明にかかる電子部品の実
装構造は、電子部品の第二の導体の側面に接続部を設け
て十分な接合強度を確保することにより、半田付けの品
信頼性を保証することができる。また、スルーホール内
の導体の構造を二重化し、さらに、絶縁用隙間を設ける
ことにより、第二の導体と裏面パッドを確実に絶縁する
ことができる。なお、上記基板のスルーホールの構造
は、ＩＶＨ（ＩｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌＶｉａ Ｈｏｌ
ｅ）製造技術や、ビルドアップ工法により製造可能であ
る。

【００５４】また、本発明の実装構造は、上記構造に限
定するものではなく、たとえば、図３に示すように、第
二の導体３２ａの先端側面に接続部３３を突設する構造
としてもよく、このようにすると、電子部品１をより容
易に基板４に搭載することができ、かつ、第二の導体３
２ａの形状を単純化することができるので、部品費用の
コストダウンを図ることができる。

【００５５】「実装方法」また、本発明は、外部接続端
子の突設された電子部品を、被実装体に実装する実装方
法としても有効である。次に、上記電子部品１の実装方
向について、図４を参照して説明する。図４は、本発明
に係る電子部品の実装方法を説明するための概略フロー
チャート図を示している。同図において、先ず、基板４
の表面パッド４４に半田ペーストを印刷する（ステップ
Ｓ１）。

【００５６】このようにすると、基板４の表面に実装さ
れる他の部品を実装するための半田印刷工程を利用する
ことができ、専用の印刷工程を必要としないので、生産
性を改善することができる。なお、本実施形態の実装方
法は、上述した電子部品の実装構造を実現する実装方法
であり、具体的には、電子部品１を基板４に実装する方
法である。

【００５７】続いて、電子部品１を搭載する（ステップ
Ｓ２）。電子部品１は、外部接続端子３が突設されてい
るが、上述したように、外部接続端子３をスルーホール
４１，４３に挿入しやすい構造としてあるので、市販さ
れている異型マウンターなどで搭載することができる。

【００５８】次に、電子部品１が搭載された基板４をリ
フロー炉に投入し、接続部３３および第二の導体３２を
表面パッド４４に半田付けする（ステップＳ３）。この
半田接合は、外部接続端子３が熱応力を吸収する形状
（たとえば、ガルウイング形状）となっていないので、
クラックが発生しないように強固に接合される必要があ
るが、接続部３３は、上述した理由により表面パッド４
４と強固に半田接合される。

【００５９】このようにすると、通常の一次面リフロー
工程を利用することができるので、表面パッド４４と第
二の導体３２の接続部３３を効率良く半田付けすること
ができる。

【００６０】次に、上記一次面リフロー工程後に、基板
４の裏面パッド４２に半田ペーストを塗布する（ステッ
プＳ４）。半田ペーストの塗布は、メタルマスクによる
半田印刷、あるいは、ボンディングマシンによる半田ペ
ーストの塗布によって、効率良く塗布することができ
る。ただし、半田印刷機を使用する場合には、裏面パッ
ド４２からの第一の導体３１の突出高さを、メタルマス
クの厚さを越えない高さとする必要がある。

【００６１】続いて、基板４をリフロー炉に投入し、第
一の導体３１を裏面パッド４２に半田付けする（ステッ
プＳ５）。この二次面リフロー工程において、リフロー
炉内で半田５２が溶融すると、重力落下方向に搭載され
た電子部品１が落下する危険性があるが、電子部品１
は、表面パッド４４と広い面積で接合する接続部３３が
設けてあるので、仮に半田５２が溶融しても、落下しな
い。

【００６２】このようにすると、通常の二次面リフロー
工程を利用することができるので、裏面パッド４２と第
一の導体３１を効率良く半田付けすることができ、手半
田付けや半田噴流装置を用いた半田付けを行う場合よ
り、製造費用のコストダウンを図ることができる。な
お、第一の導体３１と裏面パッド４２の半田付けは、手
半田付けや半田噴流装置を用いた半田付けによっても半
田付けすることができることは、勿論である。

【００６３】なお、本発明に係る電子部品において、第
一の導体の先端を尖がらせ、かつ、第二の導体と絶縁体
の先端にテーパ面を形成した電子部品，第一の導体を円
柱状の形状とし、かつ、第二の導体を円筒状の形状と
し、さらに、第一の導体と第二の導体の中心軸を一致さ
せた電子部品は、それぞれ単独で実施することができる
とともに、これらの組み合わせとしても実施することが
でき、それぞれの効果を発揮することができることは勿
論である。また、電子部品として説明したが、電子部品
の実装構造および実装方法としても、同様の効果を発揮
できる。

【００６４】また、上記外部接続端子は、二極同軸構造
を有する構成としてあるが、本発明は、二極に限定する
ものではなく、さらに多層化して三極以上の構造とする
ことができる。さらにまた、電子部品は、外部接続端子
の接続部を、電子部品の搭載高さを規制するスタンドオ
フとして機能させる構成としてもよいことは勿論であ
る。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明における電
子部品の実装構造によれば、第二の導体に突設された接
続部が、外部回路のパッドと十分な接合強度を確保し、
半田付けの信頼性を保証することができる。また、半田
付けの信頼性を保証できる構成とすることにより、現実
に使用可能な電子部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る電子部品の外部接続端子
を説明するための概略図であり、（ａ）は断面図を、
（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。

【図２】図２は、本発明に係る電子部品の実装構造を説
明するための概略断面図を示している。

【図３】図３は、本発明に係る電子部品の実装構造の応
用例を説明するための概略断面図を示している。

【図４】図４は、電子部品の実装方法を説明するための
概略フローチャート図を示している。

【図５】図５は、従来の電子部品の実装構造を説明する
ための概略側面図を示している。

【符号の説明】

１ 電子部品 ２ 電子部品本体 ３ 外部接続端子 ４ 基板 ３１ 第一の導体 ３２，３２ａ 第二の導体 ３３ 接続部 ３４ 絶縁体 ４１ 第一のスルーホール ４２ 裏面パッド ４３ 第二のスルーホール ４４ 表面パッド ４５ 絶縁用隙間 ５１，５２ 半田 ３００ 外部接続端子

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品の外部接続端子を、被実装体の
   外部回路に接続する実装構造であって、 前記電子部品の外部接続端子が、 先端部が前記被実装体の裏面側の外部回路と接続する第
   一の導体と、 この第一の導体の外周に配設され、かつ、側面に突設さ
   れた接続部が前記被実装体の表面側の外部回路と接続す
   る第二の導体と、 前記第一の導体と第二の導体を絶縁する絶縁体を備え、前記被実装体が、 前記電子部品の第一の導体が挿入される第一のスルーホ
   ールと、 この第一のスルーホールの周囲に形成され、前記第一の
   導体の先端部と接続される裏面パッドと、 前記第一のスルーホールと連通し、前記電子部品の第二
   の導体が挿入される第二のスルーホールと、 この第二のスルーホールの周囲に形成され、前記第二の
   導体の接続部と接続される表面パッドを備え、 かつ、前記第二の導体と前記裏面パッドの間に、絶縁用
   隙間を設けたことを特徴とする電子部品の実装構造。
2. 【請求項２】 前記第一の導体の先端を尖がらせ、か
   つ、前記第二の導体と絶縁体の先端に斜面を形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装構造。
3. 【請求項３】 前記第一の導体を円柱状の形状とし、か
   つ、第二の導体を円筒状の形状とし、さらに、前記第一
   の導体と第二の導体の中心軸を一致させたことを特徴と
   する請求項１又は２記載の電子部品の実装構造。