JP3615457B2

JP3615457B2 - Wiring board with lead pins

Info

Publication number: JP3615457B2
Application number: JP2000104509A
Authority: JP
Inventors: 紳司中垣
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: JP2001291790A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードピン付き配線基板に関し、詳しくは半導体集積回路素子（ＩＣ）等の電子部品を搭載して封止するＰＧＡ（ピングリッドアレイ）タイプの配線基板（ＩＣパッケージ）のように、樹脂やセラミック、ガラスセラミックなどの絶縁材を主体として形成された配線基板であって、その主面に形成された多数のピン接合部（電極）に、ピン（入出力端子）がロウ付けされた配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＧＡタイプの配線基板（以下、単に基板ともいう）は、その一主面にＩＣとの接合用の多数のパッド状のＩＣ接合部（電極）を備えており、他方の主面にはマザーボードに設けられたソケットへ差し込まれる多数のリードピン（以下、単にピンともいう）を備えている。このピンは、例えばネイル形状をなし、その端部のフランジ（軸部より大径の大径部）を基板のピン接合部に当接するようにしてロウ付けされる。
【０００３】
こうしたピン接合構造として、実開昭６０−１０６３７５号公報記載の技術のように、ネイル（くぎ）形状のピンの端部（頭部）のフランジのうち、基板のピン接合部に対向する接合面に凸状部を設け、この凸状部をピン接合部に当接させるようにしてロウ付けする技術が知られている。これは、フランジの端部の接合面が平坦に形成されたピンをロウ付けにより接合する場合には、フランジとピン接合部間に介在するロウの量が少ないため、接合面積も少なくなりがちであり、また、凸状部を設けない場合にはピン接合部近傍に加わる応力等が比較的一点に集中しやすい形状であったのに対し、凸状部を設けると、両者間の接合面積を大きくでき、しかも、ピン接合部近傍に加わる応力を接合面積全体に分散できるため、ピンの接合強度のアップを図ることができる。
【０００４】
ところで、樹脂製の絶縁層を有する配線基板（以下、単に樹脂製の配線基板ともいう）では、ピン接合用のロウに比較的低融点のハンダを用いることになるため、その接合強度が不足となり易い。したがって、樹脂製の配線基板においては、入出力端子をなすリードピンに、軸部の中間にフランジ部を有するものを用い、基板のピン接合部にホールを設け、このホールにそのピンの軸部の一端を挿入するようにしてハンダ付けすることが広く行われていた。しかし、このようにすると、ホールを設ける分、基板内における配線の引き回しスペースが減少し、設計の自由度が低下してしまうという問題点があった。一方、樹脂製の配線基板でも十分なハンダボリュームを確保し、前記公報記載の接合構造を採用すれば、ネイル形状のピンを用いてもピンの接合強度はかなりアップできると考えられる。そしてこの場合には、図６に示したように、ピン１２１を基板１０１のピン接合部１１１にロウ付けしているロウ１３１が、フランジ１２３全体を鋳ぐるみ状に覆うようにして接合するのが適切と考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにすると次のような問題があった。というのは、ロウ１３１でフランジ１２３を鋳ぐるみ状にするということは、そこに濡れ広がる溶融ロウがピンの軸部１２２の根元から先端側（図６下側）に濡れ広がる（這い上がる）ため、少なくとも軸部１２２の根元の周面に付着することを意味する。このことは、半導体装置として組み立てられた後で、マザーボードのソケットにそのピンを差し込む際の支障となり、電気的信頼性を低下させる原因となる。特に、ピン１２１は、接合強度をアップさせるために、フランジ１２３がピン接合部１１１に対向する接合面に凸状部１２４を有しているので、その分だけフランジ１２３が基板の主面より突出する高さが大きくなるため、フランジ１２３やロウ１３１が障害となり、ピン１２１をソケットの奥まで挿入できない。このため、リードピン付き配線基板１０１とソケットとの隙間が大きくなる。
このように隙間が大きくなると、ソケットや他の基板にリードピン付き配線基板１０１を装着した際の全体の高さが高くなり、低背化の要求に反するという問題があった。
【０００６】
一方、図７に示したように、ロウ１３１の量を減らしたピン１２１の接合構造とすると、ピン１２１の軸部１２２へのロウ１３１の濡れ広がりは防止できるが、ロウ１３１のメニスカス形状にくびれＫが発生する。したがって、ピン１２１に外力が作用すると、応力集中が発生しがちとなり、ピン強度は低下し、電気的接続の信頼性を低下させてしまうといった問題点があった。すなわち、樹脂製配線基板のように低融点のロウにより軸部への濡れ広がりを招くことなくピンを接合する場合には、所望とする接合強度が得られない危険性が大きく、したがって、ピン接合強度の検査ないし品質管理を厳しくする必要が生じるなどの問題があった。また、フランジ自体の突出により、リードピン付き配線基板１０１とソケットとの隙間が大きくなるという問題については、なんら解決できない。
【０００７】
本発明は、ＰＧＡタイプの配線基板のようなリードピン付き配線基板における上記した問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は次のようである。すなわち、基板のピン接合部にピンがロウ付けされた配線基板において、ピンとピン接合部との接合強度の信頼性の高く、配線基板本体とソケット等との隙間を小さくすることのできるリードピン付き配線基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決する手段】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、基板の主面にピン接合部を備え、該ピン接合部に、軸部とフランジを有するリードピンがそのフランジを介してロウ付けされたリードピン付き配線基板であって、該フランジのうちの前記ピン接合部に対向する接合面に凸状部を設けてなるものにおいて、前記リードピンをロウ付けしている前記ロウの該リードピンへの濡れ広がり端は、前記フランジの接合面と反対面における最外周端を越え且つ前記軸部には達しない位置にあり、前記ピン接合部は、前記主面に形成された凹所の底面に形成され、前記フランジは、前記主面よりも低位に位置していることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明のリードピン付き配線基板は、濡れ広がったロウが、前記フランジの接合面と反対面における最外周端を超えているために、図７に示したようなくびれＫが発生しないか、発生しても僅かであるため、応力集中が生じにくく、リードピンとピン接合部との接合強度を十分に得ることができる。また、ピン接合部は前記主面に形成された凹所の底面に形成され、前記主面よりも低位に位置したものとなっている。すなわち、フランジ全体が凹所内に完全に収まった（隠れた）構造となるため、フランジのうちのピン接合部に対向する接合面に凸状部を設けたリードピンを用いた場合であっても、ソケットにリードピンを装着する際にフランジが障害となることがなく、配線基板本体とソケット等との隙間を小さくでき、全体としての低背化が可能となる。
【００１０】
このような本発明によれば、ピンをソケットに差し込む際の不具合もなく、しかもロウ付け強度の低下もない。なお、本発明においてロウ（ろう材）は、ハンダを含むものであり、ハンダというときは、融点４５０度以下のロウをいう。
【００１１】
さらには、前記フランジの接合面と反対面における最外周端を超えたロウの濡れ広がり端を、前記主面よりも低位に位置させるとよい。このような構造にすれば、フランジのうちのピン接合部に対向する接合面に凸状部を設けたリードピンを、ロウの濡れ広がり端が前記フランジの接合面と反対面における最外周端を超えるまで十分な量のロウを用いてピン接合部に接合しても、ソケットにリードを装着する際にフランジおよびロウが障害となることがない。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、前記凸状部が、前記フランジの接合部全体を球面を有する球面状としたものである。前記凸状部の形状は、基板のピン接合部と、ピンのフランジとの間に十分な量のロウを介在させることができればよく、したがって、凸状部の形状は円錐形、角錐形など、接合面全体において先細り状となるように設けるのが好ましいが、このように接合面全体を球面状とするものでは、リードピンに外力が加わった際に接合面全体に応力が分散されやすく、リードピンの接合強度がアップされるので好ましい。
【００１３】
また、前記凸状部はフランジの接合面全体に設ける必要は必ずしもなく、部分に設けてもよい。そして、その場合には先細り状でなく、円柱形、角柱形などとしてもよい。なお、このように凸状部を接合面の部分に設ける場合には、該フランジの接合面側の中央に配置するのが好ましい。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、前記リードピンの表面にはＡｕメッキ層が形成され、前記ロウは、主としてＳｎ（錫）とＳｂ（アンチモン）とからなるものである。ＳｎとＳｂとからなるロウ（ハンダ）は、ピン表面のＡｕメッキ層と濡れるものの、Ｐｂ−Ｓｎ系のものと比べると濡れ性が良くないので、ピンをピン接合部に固着可能でありながら、ロウのピン軸部への這い上がりを抑えることができる。
【００１５】
このため、ピンのうち、ロウ（ハンダ）が溶着して実質的に径が太くなる部分の前記主面からの突出高さが無くなるか、あるいは小さくなるので、リードピン付き配線基板をソケットや他の配線基板に装着する際に、ソケットや他の配線基板の貫通孔の奥まで十分にピンを挿入することができる。したがって、配線基板本体の前記主面とソケット等との隙間を小さくすることができ、装着時の全体の高さを小さくすることができる。そればかりか、ピンに金メッキが施されてロウ付けされるため、溶融ロウの濡れ広がり端の位置は目視検査で一目瞭然となる。つまり、本発明の配線基板によれば、その品質確保のための検査ないし品質管理も極めて容易である。
【００１６】
なお、ハンダ材としては、主としてＳｎとＳｂとからなるものであれば良く、融点や接合強度などを考慮して、それらの含有量を決めれば良い。また、Ｓｎ、Ｓｂ以外の元素、例えば、Ａｇ、Ｂｉ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｓ等が少量添加されているものも含む。
【００１７】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記Ａｕメッキ層の厚さが、０．０４μｍ以上であるものである。ピン表面のＡｕメッキ層を厚くすると、ロウ（ハンダ）が濡れやすくなって、その這い上がり高さが高くなるため、Ｐｂ−Ｓｎ系など濡れ性の良好なロウ（ハンダ）を用いた場合には、Ａｕメッキ層の厚さを大きくできなかった。これに対し、本発明では、ピン接合部を凹所の底面に設け、さらに、濡れ性のあまりないＳｎ−Ｓｂ系のロウを用いるので、Ａｕメッキ層を厚くしてもロウの這い上がりが前記主面から突出する量をなくすか、小さくすることができる。したがって、Ａｕメッキ層の厚さを十分厚くして、耐酸化性を確保することができる。
【００１８】
さらに、前記ロウのＳｂ含有量は、３ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下とするとよい。Ｓｎ−Ｓｂ系のロウにおいては、Ｓｂ含有量が３ｗｔ％以上で、ロウの濡れ性の低下がはっきり現れる。したがって、Ｓｂ含有量を３ｗｔ％以上とすることにより、ピンを固着する際のロウの這い上がりを確実に低く抑えることができる。また、Ｓｂ含有量を１５ｗｔ％以下とすることで、極端に濡れ性が低下することを防止でき、ピンの接合強度を確保できる。
【００１９】
前記各手段においてピン接合部のろう付け面の径は、フランジの径より大きいのが接合強度確保のために好ましい。ここに、ピン接合部のろう付け面の径とは、ピン接合部の周縁がソルダーレジスト等の絶縁層で被覆されない場合には、その外径であり、被覆されている場合には、ソルダーレジスト等の開口部の径である。また、前記各手段においては、前記リードピンの軸部の軸線を含む平面で切断したときの前記ロウの切断面の外側の輪郭線が略直線状をなし、前記基板の主面と該輪郭線とのなす角度をθとすると、θ＝５５度〜８０度とするのがよい。
【００２０】
また、前記ピンのフランジの接合面の頂部と前記ピン接合部とが直接接触することなく、前記頂部と前記ピン接合部との間にロウが介在すると、接合に充分な強度を得るための接合面積が確保される為、特に好ましく、さらには、前記頂部とピン接合部との間には、１０μｍ〜１００μｍの厚さのロウが介在していることが好ましい。
【００２１】
さらに本発明は、樹脂を素材とした配線基板で具体化する場合に適する。またＰＧＡタイプの配線基板が代表的なものとして例示されるが、これに限定されるものではない。また本発明における配線基板は、配線基板（ＩＣパッケージ）に接合されてマザーボードとの接合部をなすインターポーザーのように、基板のピン接合部にピンがロウ付けされたものも含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明のリードピン付き配線基板の第１実施形態を図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。図１は、リードピン付き配線基板１００の側面図及びその要部（ピンの接合構造）を示す拡大断面図である。図２は、図１の拡大図のさらなる拡大図、図３は図２の平面図（ピンの先端側から見た図）、図４は図２の拡大図である。このピン付き配線基板１００は、平面視矩形をなす複数の積層構造のエポキシ樹脂製基板１０１を主体とし、上主面１０３には、搭載する半導体集積回路素子ＩＣ接続用の電極（図示せず）が多数形成されていると共に、内部には図示はしないが各層の内部配線、各内部配線相互の層間接続用のビアが形成されている。そして、下主面１０４にはビアに接続された平面視、例えば円形の導体層（銅）が多数形成され、その表面にニッケルメッキ及び金メッキがかけられてピン接合部１１１をなしている。
【００２３】
なお、このような基板１０１の上下両主面１０３、１０４には、その略全面を覆うようにエポキシ樹脂からなる絶縁層１１５が厚さ０．５ｍｍで被覆形成されている。ただし、この絶縁層１１５は、本形態では、ピン接合部１１１の表面周縁を所定の幅で被覆して開口され、ピン接合部１１１の中心寄り部位を同心状に露出させる凹所１１６が形成されている。因みに本例ではピン接合部（導体層）１１１の径Ｄ１は、約１．０５ｍｍに設定され、その露出部位（絶縁層１１５の開口）の径Ｄ２は、０．９ｍｍに設定されている。
【００２４】
一方、本実施形態において接合されているピン１２１は、コバールや４２アロイ等の鉄−ニッケル系合金又は銅合金からなる断面円形の丸棒状の軸部（直径約０．３ｍｍ）１２２をもつネイル形状のものであり、上端部には半径方向に突出する円形のフランジ１２３を同心状で備えており、表面にはニッケルメッキ及び金メッキがかけられている。ただし、そのフランジ１２３のうち、ピン接合部１１１に対向する接合面１２４は全体が凸となす球面状に形成され、ピン接合部１１１に同心状に当接するように配置され、適量のハンダ１３１でハンダ付けされている。
【００２５】
なお、このハンダ１３１は、半導体集積回路素子ＩＣのハンダ付け温度より融点が高い組成のハンダ（例えば、Ｓｎ９５％／Ｓｂ５％）とされている。Ｓｎ−Ｓｂ径のハンダを用いるので、濡れ性はあまりなく、ハンダの這い上がりの制御が容易であり、這い上がり高さを低く抑えることができる。特に、Ｓｂの含有量が、３ｗｔ％以上にされているので、より効果的に這い上がり高さを小さくすることができる。
【００２６】
このような本形態ではピン１２１のフランジ１２３の外径Ｄ３は、０．７ｍｍとされ、絶縁層１１５の開口の径Ｄ２より小さく設定されている。また、ピン接合部１１１に当接する接合面１２４は例えばＲ球約０．３５ｍｍとされ、フランジ１２３の全厚さは０．３ｍｍとされている。なお、フランジ１２３の接合面１２４の反対面１２６は絶縁層１１５の表面、すなわち、主面１０４よりも低位に位置するように、フランジ１２３は凹所１１６に収納されている。なお、ピン１２１の表面の金メッキ層は、０．０４μｍ以上（本実施形態においては０．３μｍ）とすると、耐酸化性やソケット等との接続信頼性を高めることができる。
【００２７】
さて、このような本形態において、ピン１２１をハンダ付けしているハンダ１３１は、図示したようにピン１２１のフランジ１２３の側面１２５から、接合面１２４の反対面１２６に濡れ広がっているが、その濡れ広がり端１３１ａは軸部１２２の根元に達しない位置にある。そして、このような濡れ広がり端１３１ａは、ピン１２１をその先端側の軸線Ｇ方向から見ると、反対面１２６に略同心円状に存在している（図３参照）。また、図４に示したように、軸部１２２の軸線Ｇを含む平面で切断した時のロウ１３１のなす切断面の外側の輪郭線Ｓが略直線状をなしており、基板１０１の主面１０４とこの輪郭線Ｓのなす角度をθとしたとき、本形態ではθ＝７１度となるように設定されている。
【００２８】
しかして、ピン１２１のフランジ１２３は凹所１１６内に収納され、主面１０４から突出しないので、ピン１２１をソケット等に差し込む際にフランジ１２３が障害となることがなく、基板１０１とソケット等との隙間を小さくできる。しかも、ピン１２１を接合しているハンダ１３１は、その軸部１２２に付着せず、主面１０４から突出しないため、ＩＣを搭載、封止して半導体装置とした後、図示しないマザーボードのソケットにそのピン１２１を差し込んでセットする際に支障がでることはない。また、ハンダ１３１は、ロウの濡れ広がり端１３１ａが反対面１２６における最外周縁１２７つまり本形態では側面１２５と反対面１２６との交差稜を超えており、接合強度の確保のために不足のない量とされている。
【００２９】
ここで、このようなピン１２１を接合するハンダ１３１の濡れ広がり端１３１ａが、図２、４中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ点の各位置に存在する様にハンダの量を加減し、各々１０本のピン１２１をロウ付けしたサンプル基板（試料Ｎｏ．１〜４）をつくり、そのロウのメニスカス形状にくびれのあるピンの数を確認し、さらに各ピンの接合強度を確認した。ただし、濡れ広がり端１３１ａが、Ａ点（試料Ｎｏ．１）とは、反対面１２６における最外周縁１２７より接合面１２４側にＬＡ（０．１〜０．２ｍｍ）引き下がった位置であり、図７に示したように反対面１２６に濡れ広がっていない比較例である。また、濡れ広がり端１３１ａが、Ｄ（試料Ｎｏ．４）点のものとは、図５に示したように軸部１２２の根元に反対面１２６より先端側にＬＤ（０．１〜０．３ｍｍ）の範囲に濡れ広がっている第２の実施形態（後述）である。
【００３０】
また、濡れ広がり端１３１ａがＢ点（試料Ｎｏ．２）とは、フランジ１２３の反対面１２６において最外周縁１２７から軸部側にＬＢ（０〜０．１ｍｍ）の範囲に濡れ広がっているものである。そして、Ｃ点（試料Ｎｏ．３）とは、フランジ１２３の反対面１２６において最外周縁１２７から軸部側にＬＣ（０．１〜０．１５ｍｍ）の範囲に濡れ広がっているものである。なお、接合強度は、軸方向に引張った場合と、軸方向に対し３０度傾斜する方向に引張った場合におけるハンダの破壊荷重又はハンダ接合部近傍の破壊荷重である。結果は表１に示した通りである。接合強度については、引張り方向を異にする試験を各試料とも５ピンずつ試験したときの平均値である。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１に示されるように、試料Ｎｏ．１のものでは、ハンダのくびれ発生数が２であったのに対し、試料Ｎｏ．２〜４のものはいずれもくびれはみられなかった。そのうち、試料Ｎｏ．２、３のものはいずれもハンダ外側の輪郭線Ｓが図４に示したように直線状であった。また、試料Ｎｏ．４のものはいずれもハンダ外側の輪郭線Ｓが図６に示したように凸となす円弧状に膨出していた。このことは、くびれの発生防止のためには、本発明のように反対面１２６にハンダが濡れ広がる程度にハンダの量を設定すれば足りることがわかる。また、接合強度（ｋｇ）については、試料Ｎｏ．２〜４のくびれのないものは、試料Ｎｏ．１のくびれがあった比較例に対し、約１．５〜１．８倍の強度があった。このことは、くびれの存在が確実に接合強度の低下を招いていると考えられる。そして、試料Ｎｏ．２、３の本発明範囲のものは、試料Ｎｏ．４のものと略同等の接合強度が確保されている。
【００３３】
さてここでこのようなピン１２１の接合法について詳述すれば次のようである。ただし、濡れ広がるハンダの端１３１ａがフランジ１２３の反対面１２６に存在するような量のハンダペーストを例えばピン接合部１１１に印刷しておく点、つまりハンダの量を調整する点を除けば、従来の配線基板の製法と相違はない。なお、ハンダの量は、濡れ広がるハンダの端１３１ａがフランジの反対面１２６の半径方向における中間に位置するように設定するのが好ましい。ピン接合部（絶縁が被覆している時はその開口部であるロウ付け面）の径、フランジの径及び厚さ、さらにその接合面側の凸状部の形状及び寸法に応じて、その濡れ広がり端が所望の位置となるように、その量を調整しながらハンダ付けすることで設定できる。
【００３４】
そして、ピン接合前の基板（ピンの接合前）１０１は、銅メッキを用いたサブトラクティブ法などで形成し、その後、所望の位置に凹所１１６を例えばレーザにより穿孔した絶縁層１１５を形成する。その後、ピン接合部などの露出する金属部にニッケルメツキ、及び金メッキをかけ、ピン接合部１１１に前記した量のハンダペーストをスクリーン印刷により印刷する。
【００３５】
一方、基板１０１のピン接合部１１１の配置に対応し、ピン１２１が挿通可能の多数の小孔の設けられた所定の板状治具（図示せず）を用い、その小孔にニッケルメツキ、及び金メッキのかけられたピン１２１をフランジ１２３を上にして挿入しておく。次いでその上に、基板１０１を位置決めして載置し、各ピン接合部１１１にピン１２１のフランジの接合面１２４が当接するようにセットし、ハンダペーストを加熱溶融する。こうすることで、多数のピン１２１はピン接合部１１１に一挙にハンダ付けされる。このとき、余剰の溶融ハンダはフランジ１２３の側面１２５から反対面１２６に向かって濡れ広がるが、その範囲は前記したようであり、本発明の配線基板が製造される。
【００３６】
なお、ピン１２１のフランジ１２３の接合面１２４の凸状部をなす球面部は、ピン本体と同材質にて形成する必要は必ずしもなく、ピンのロウ（ハンダ）付け温度において溶融しない融点をもつロウ（たとえば銀ロウ）をリフローして球面状に形成（溶着）しておいてもよい。このようなピンは、従来からセラミック製のＰＧＡタイプの配線基板に使用されていた、端部が平坦なフランジ（頭部）をもつネイル形状のピンを素材として容易に製造できる。なお、本形態のピン１２１のフランジ１２３は軸素材（線材）の一端部を、凸状部をなす球面に対応する凹となす球面形状をもつ金型で、その軸線方向にプレスすることで形成できる。上記軸線方向へのプレスの回数は、フランジの所望の大きさ（高さ）に応じて、２回以上とすることができる。
【００３７】
また、ピンをロウ付けするロウ（ハンダ）は、ＩＣ等の電子部品のハンダ付け温度で溶融しないものから、配線基板の材質などに応じて適宜のものを選択して用いればよい。例えば、樹脂製配線基板では、Ｐｂ−Ｓｎ系ハンダ（３７Ｐｂ−７３Ｓｎ共晶ハンダ、５０Ｐｂ−５０Ｓｎハンダ、８２Ｐｂ−１０Ｓｎ−８Ｓｂハンダ等）、Ｓｎ−Ａｇ系ハンダ（９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ系ハンダ等）、Ｓｎ−Ｓｂ系ハンダ（９５Ｓｎ−５Ｓｂハンダ）等が挙げられる。また、セラミック製の配線基板では、Ａｇ−Ｃｕなどの銀ロウ材や、Ａｕ−Ｓｉ、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ等の金系ロウ材、９５Ｐｂ−５Ｓｎ、９０Ｐｂ−１０Ｓｎ等の高温ハンダ等が挙げられる。
【００３８】
なお、ピン接合部の平面形状及びピンの軸線方向から見たフランジの形状は、通常は本形態のように円形であるが、その形状は円形に限定されるものではない。また、フランジの先端部側の接合面は、前記形態のように全面が球面状である必要はない。図２中に２点鎖線で示したように、平坦な接合面２２４の一部を凸と成す球面２２５としてもよい。前記もしたように球面状でなく凸と成す多面体でもよいし、先細り形状の錐体或いは柱体など、ピン接合部とフランジ間に介在するハンダの量を増大できる凸状部であればよい。なおハンダ付け面をなす、フランジの接合面は、粗面化して接合面積が増えるようにしておくのがより好ましい。
【００３９】
さて次に、本発明の第２の実施形態について図５を参照して説明する。ただし、本形態はピン１２１をハンダ付けするハンダ１３１の濡れ広がり端１３１ａが、Ｄ（試料Ｎｏ．４）点のものである点を除いて、前記形態と本質的な相違はない。したがって、相違点のみ説明し、同一部位には同一の符号を付すに止める。すなわち、前記形態では、ハンダ１３１の濡れ広がり端１３１ａがフランジ１２３の接合面１２４の反対面１２６上（例えば、Ｂ点、Ｃ点）に位置し、ハンダ１３１が主面１０４から突出しない場合で説明したが、このものはハンダ１３１の濡れ広がり端１３１ａがリードピン１２１の軸部１２２（Ｄ点）まで達しており、さらには、ハンダ１３１が主面１０４より突出しているものである。
【００４０】
この点、図６に示した従来のものと同様であるが、本実施形態では、フランジ１２３が凹所１１６内に収納され、フランジ１２３の接合面１２４の反対面１２６が主面１０４よりも低位とされているため、リードピン１２１をソケット等に差し込む際にフランジ１２４が障害となることがない。また、ハンダ１３１が主面１０４から突出しているものの、凹所の深さ分だけ突出高さが低く抑えられているため、リードピン１２１をソケット等に差し込む際のハンダ１３１の影響を小さくできる。また、リードピン１２１の接続強度についても、第１実施形態と同等の強度が得られる。
【００４１】
なお、上記第２の実施形態においては、ハンダ１３１の濡れ広がり端１３１ａが主面１０４よりも高位となっているが、凹所の深さをさらに大きくして、濡れ広がり端１３１ａが主面１０４よりも低位となるようにするとさらによい。この場合には、リードピン１２１をソケット等に差し込む際のフランジ１２３およびハンダ１３１の影響を皆無とするできる。
【００４２】
また、上記第１および第２実施形態では、リードピン１２１の接合面１２４とピン接合部１１１との最小間隔、すなわち、接合面頂部とピン接合面１１１との間隔は、３０μｍとされている。すなわち、両者の間には、３０μｍのハンダ１３１が介在しており、接合面全体に亘って応力が分散されやすくなっているため、両者間の接合強度を確保することができる。
【００４３】
上記においては、リードピン付き配線基板としてＰＧＡタイプのエポキシ樹脂製の配線基板において具体化したが、本発明の基板は、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＰＥ樹脂など基板の材質にかかわらず具体化できることはいうまでもない。また樹脂製の配線基板に限らず、セラミック製又はガラスセラミック製の配線基板にも適用できるし、ガラス−樹脂（エポキシ樹脂、ＢＴ樹脂）製などのように有機繊維に、前記した樹脂を含浸させたもののような複合材料からなる配線基板にも適用できる。さらに、基板の材質にかかわらず単層、多層構造にかかわらず適用できる。また本発明はＰＧＡタイプに限られず、リードピンがピン接合部にロウ付けされる配線基板において広く具体化できるものであり、上記の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において適宜に設計変更して具体化できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、フランジのうちの前記ピン接合部に対向する接合面に凸状部を設けたリードピンをロウ付けした際に、ピン接合部は、前記主面に形成された凹所の底面に形成され、前記フランジは、前記主面よりも低位に位置しているため、リードピンをソケット等に差し込むときにフランジが障害となることがない。また、ハンダの突出高さを低く抑えることができる。
【００４５】
また、本発明の配線基板は前記したように、セラミックや樹脂など、あらゆる材質の基板においても適用できるが、特に樹脂を素材としたもので具体化する場合にはその効果が大きい。というのは、前記もしたように、樹脂製配線基板ではピンのロウ付けに低融点のハンダを用いざるを得ないため、ピンの接合強度が特に低くなりがちであるが、本発明によれば、そのようなハンダを用いる場合でも、確実に接合強度のアップが図られるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリードピン付き配線基板の第１実施形態の一部破断側面図及びその要部（ピンの接合構造）拡大図。
【図２】図１の拡大断面図の拡大図。
【図３】図２の平面図（ピンの先端側から見た図）。
【図４】図２の拡大図。
【図５】本発明に係るリードピン付き配線基板のハンダがピン軸部まで達した第２の実施形態の要部拡大断面図。
【図６】従来のリードピン付き配線基板のピンの接合構造の拡大断面図。
【図７】従来のリードピン付き配線基板のピンの接合構造の拡大断面図。
【符号の説明】
１００リードピン付き配線基板
１０１基板
１０３、１０４基板の主面
１１１ピン接合部
１１５絶縁層
１１６凹所
１２１リードピン
１２２リードピンの軸部
１２３リードピンのフランジ
１２４フランジの接合面（凸状部）
１２６フランジの反対面
１２７フランジの反対面における最外周縁
１３１ロウ（ハンダ）
１３１ａロウのリードピンの先端側への濡れ広がり端
Ｄ２ピン接合部のロウ付け面の径
Ｄ３フランジの径
Ｇリードピンの軸部の軸線
Ｓロウの切断面の外側の輪郭線
θ 配線基板の主面と輪郭線Ｓとのなす角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wiring board with lead pins, and more particularly, a PGA (pin grid array) type wiring board (IC package) on which an electronic component such as a semiconductor integrated circuit element (IC) is mounted and sealed, such as resin or A wiring board formed mainly of an insulating material such as ceramic or glass ceramic, wherein the pins (input / output terminals) are brazed to a large number of pin joints (electrodes) formed on the main surface. About.
[0002]
[Prior art]
A PGA type wiring board (hereinafter also simply referred to as a board) has a large number of pad-like IC joints (electrodes) for joining with an IC on one main surface, and a motherboard on the other main surface. A number of lead pins (hereinafter also simply referred to as pins) to be inserted into the provided sockets are provided. This pin has, for example, a nail shape, and is brazed so that a flange (a large diameter portion larger in diameter than the shaft portion) at the end abuts against a pin joint portion of the substrate.
[0003]
As such a pin joint structure, as in the technique described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-106375, the joint surface facing the pin joint part of the substrate among the flanges at the end (head) of the nail-shaped pin. A technique is known in which a convex portion is provided on the base plate and brazed so that the convex portion is brought into contact with a pin joint portion. This is because when a pin having a flat joint surface at the end of the flange is joined by brazing, the amount of solder interposed between the flange and the pin joint is small, so the joint area tends to be small. In addition, when the convex part is not provided, the stress applied to the vicinity of the pin joint part is relatively easy to concentrate on one point, whereas when the convex part is provided, the joint area between the two is reduced. In addition, since the stress applied to the vicinity of the pin joint can be distributed over the entire joint area, the joint strength of the pin can be increased.
[0004]
By the way, in a wiring board having a resin insulating layer (hereinafter, also simply referred to as a resin wiring board), solder having a relatively low melting point is used for the pin bonding solder, so that the bonding strength is insufficient. easy. Therefore, in the resin wiring board, the lead pin that forms the input / output terminal is a pin having a flange portion in the middle of the shaft portion, and a hole is provided in the pin joint portion of the substrate, and the shaft portion of the pin is provided in this hole. It has been widely practiced to solder by inserting one end. However, if this is done, there is a problem in that the space for wiring in the substrate is reduced by the amount of holes, and the degree of freedom in design is reduced. On the other hand, if a sufficient solder volume is ensured even with a resin wiring board and the joining structure described in the above publication is adopted, it is considered that the joining strength of the pins can be considerably increased even if nail-shaped pins are used. In this case, as shown in FIG. 6, the brazing 131 that brazes the pin 121 to the pin joining portion 111 of the substrate 101 is joined so as to cover the entire flange 123 in a cast shape. It is considered appropriate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, this has the following problems. The reason is that the flange 123 is casted in the shape of the wax 131 because the molten wax that spreads wet there spreads from the root of the shaft portion 122 of the pin to the tip side (lower side in FIG. 6). , It means that it adheres to at least the peripheral surface of the base of the shaft portion 122. This becomes an obstacle when the pins are inserted into the socket of the motherboard after being assembled as a semiconductor device, and causes a reduction in electrical reliability. In particular, the pin 121 has a convex portion 124 on the joint surface of the flange 123 facing the pin joint portion 111 in order to increase the joint strength, so that the flange 123 protrudes from the main surface of the substrate. Therefore, the flange 123 and the wax 131 are obstructed, and the pin 121 cannot be inserted all the way into the socket. For this reason, the clearance gap between the wiring board 101 with a lead pin and a socket becomes large.
When the gap becomes large in this way, there is a problem that the overall height when the wiring board 101 with lead pins is mounted on a socket or another board is high, which is against the demand for a low profile.
[0006]
On the other hand, as shown in FIG. 7, if the joining structure of the pin 121 is reduced in the amount of the solder 131, the wetting and spreading of the solder 131 to the shaft portion 122 of the pin 121 can be prevented, but the meniscus shape of the solder 131 is constricted. K is generated. Therefore, when an external force is applied to the pin 121, stress concentration tends to occur, and the pin strength is lowered, resulting in a decrease in reliability of electrical connection. That is, when a pin is joined without causing the wetting and spreading to the shaft portion by a low melting point solder like a resin wiring board, there is a high risk that the desired joining strength cannot be obtained. There were problems such as the need for stricter inspections and quality control. Moreover, the problem that the gap between the lead pin-equipped wiring board 101 and the socket becomes large due to the protrusion of the flange itself cannot be solved at all.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in a wiring board with lead pins such as a PGA type wiring board, and the object thereof is as follows. In other words, in a wiring board in which pins are brazed to the pin joints of the board, the wiring with lead pins that has high reliability in the bonding strength between the pins and the pin joints and can reduce the gap between the wiring board body and the socket, etc. It is to provide a substrate.
[0008]
[Means for solving the problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided with a pin joint portion on the main surface of the substrate, and a lead pin having a shaft portion and a flange is brazed to the pin joint portion via the flange. A wiring board with a lead pin, wherein a convex portion is provided on a joint surface of the flange opposite to the pin joint, and the solder that brazes the lead pin to the lead pin The widening end exceeds the outermost peripheral edge on the surface opposite to the joint surface of the flange. In a position that does not reach the shaft The pin joint portion is formed on a bottom surface of a recess formed in the main surface, and the flange is positioned lower than the main surface.
[0009]
In such a wiring board with lead pins of the present invention, since the solder that has spread out exceeds the outermost peripheral edge on the surface opposite to the joint surface of the flange, the constriction K does not occur as shown in FIG. Even if it occurs, the stress concentration hardly occurs, and the bonding strength between the lead pin and the pin bonding portion can be sufficiently obtained. The pin joint is formed on the bottom surface of the recess formed in the main surface, and is located lower than the main surface. That is, because the entire flange is completely contained (hidden) in the recess, even when using a lead pin with a convex portion on the joint surface facing the pin joint portion of the flange, When the lead pin is attached to the socket, the flange does not become an obstacle, and the gap between the wiring board body and the socket can be reduced, and the overall height can be reduced.
[0010]
According to the present invention as described above, there is no problem in inserting the pin into the socket, and there is no reduction in brazing strength. In the present invention, the solder (brazing material) includes solder, and the solder means a solder having a melting point of 450 degrees or less.
[0011]
Furthermore, it is preferable that the wetting and spreading end of the wax exceeding the outermost peripheral end on the surface opposite to the joint surface of the flange is positioned lower than the main surface. With such a structure, the lead pin provided with a convex portion on the joint surface facing the pin joint portion of the flange, the wetting and spreading end of the wax exceeds the outermost peripheral end on the surface opposite to the joint surface of the flange. Even when a sufficient amount of solder is used to join the pin joint, the flange and the solder do not become an obstacle when the lead is attached to the socket.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, the convex portion has a spherical shape in which the entire joint portion of the flange has a spherical surface. The shape of the convex portion only needs to allow a sufficient amount of wax to be interposed between the pin joint portion of the substrate and the flange of the pin, and therefore the shape of the convex portion is a conical shape, a pyramid shape, etc. It is preferable to provide a taper shape over the entire joint surface. However, in the case where the entire joint surface is spherical in this way, stress is easily dispersed throughout the joint surface when an external force is applied to the lead pin. This is preferable because the bonding strength is increased.
[0013]
The convex portion is not necessarily provided on the entire joint surface of the flange, and may be provided on the portion. In that case, the shape may be a cylinder, a prism, or the like instead of being tapered. In addition, when providing a convex-shaped part in the part of a joining surface in this way, it is preferable to arrange | position to the center by the side of the joining surface of this flange.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, an Au plating layer is formed on the surface of the lead pin, and the brazing is mainly composed of Sn (tin) and Sb (antimony). The solder (solder) made of Sn and Sb is wet with the Au plating layer on the pin surface, but has poor wettability compared with the Pb-Sn type, so that the pin can be fixed to the pin joint, Crawling up to the pin shaft of the wax can be suppressed.
[0015]
For this reason, the protruding height from the main surface of the portion of the pin where the solder (solder) is welded to become substantially thicker is eliminated or reduced. When mounting on the wiring board, the pins can be sufficiently inserted to the depth of the through holes of the socket and other wiring boards. Therefore, the gap between the main surface of the wiring board main body and the socket can be reduced, and the overall height at the time of mounting can be reduced. In addition, since the pins are plated with gold and brazed, the position of the wetting and spreading edge of the molten solder becomes obvious at a glance by visual inspection. That is, according to the wiring board of the present invention, inspection or quality control for ensuring the quality is extremely easy.
[0016]
Note that the solder material may be mainly composed of Sn and Sb, and the content thereof may be determined in consideration of the melting point, the bonding strength, and the like. In addition, elements including elements other than Sn and Sb, for example, Ag, Bi, Au, Pb, In, Al, As, etc. added in small amounts are also included.
[0017]
Furthermore, in the invention according to claim 4, the thickness of the Au plating layer is 0.04 μm or more. If the Au plating layer on the pin surface is made thicker, the solder (solder) tends to get wet and the creeping height becomes higher. Therefore, when a solder with good wettability such as Pb-Sn is used. The thickness of the Au plating layer could not be increased. On the other hand, in the present invention, since the pin joint portion is provided on the bottom surface of the recess and the Sn-Sb brazing material having little wettability is used, even if the Au plating layer is thickened, the creeping of the brazing material is increased. The amount protruding from the main surface can be eliminated or reduced. Therefore, the Au plating layer can be made sufficiently thick to ensure oxidation resistance.
[0018]
Furthermore, the Sb content of the wax is preferably 3 wt% or more and 15 wt% or less. In the Sn-Sb-based wax, when the Sb content is 3 wt% or more, the wettability of the wax is clearly reduced. Therefore, by setting the Sb content to 3 wt% or more, it is possible to reliably suppress the creeping of the wax when the pins are fixed. Moreover, by making Sb content 15 wt% or less, it can prevent that wettability falls extremely and can secure the joint strength of a pin.
[0019]
In each of the above means, the diameter of the brazed surface of the pin joint is preferably larger than the diameter of the flange in order to ensure the joint strength. Here, the diameter of the brazed surface of the pin joint is the outer diameter when the peripheral edge of the pin joint is not covered with an insulating layer such as a solder resist. The diameter of the opening. Further, in each of the above means, the outer contour line of the cutting surface of the solder when cut along a plane including the axis of the shaft portion of the lead pin is substantially linear, the main surface of the substrate and the contour line When the angle formed by θ is θ, it is preferable that θ = 55 degrees to 80 degrees.
[0020]
In addition, when a solder is interposed between the top part and the pin joint part without directly contacting the top part of the joint surface of the flange of the pin and the pin joint part, joining for obtaining sufficient strength for joining In order to ensure an area, it is particularly preferable. Further, it is preferable that a wax having a thickness of 10 μm to 100 μm is interposed between the top portion and the pin joint portion.
[0021]
Furthermore, the present invention is suitable for the case where the invention is embodied with a wiring board made of a resin. Moreover, although a PGA type wiring board is illustrated as a typical thing, it is not limited to this. Further, the wiring board in the present invention includes one in which pins are brazed to the pin joint portion of the substrate, such as an interposer joined to the wiring substrate (IC package) to form a joint portion with the mother board.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of a wiring board with lead pins of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view of a wiring board 100 with lead pins and an enlarged cross-sectional view showing a main part thereof (pin joining structure). 2 is a further enlarged view of the enlarged view of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 (viewed from the tip end side of the pin), and FIG. 4 is an enlarged view of FIG. The wiring substrate with pins 100 is mainly composed of a plurality of laminated epoxy resin substrates 101 having a rectangular shape in plan view, and an upper main surface 103 has electrodes (not shown) for connecting a semiconductor integrated circuit element IC to be mounted. Are formed, and although not shown, internal wiring of each layer and vias for interlayer connection between the internal wirings are formed. A large number of planar conductor layers (copper, for example) connected to the vias are formed on the lower main surface 104, and nickel plating and gold plating are applied to the surface to form pin joints 111.
[0023]
Note that an insulating layer 115 made of an epoxy resin is formed on the upper and lower

main surfaces

103 and 104 of the substrate 101 so as to cover substantially the entire surface with a thickness of 0.5 mm. However, in this embodiment, the insulating layer 115 is opened by covering the peripheral edge of the surface of the pin joint portion 111 with a predetermined width, and a recess 116 is formed that concentrically exposes a portion near the center of the pin joint portion 111. ing. Incidentally, in this example, the diameter D1 of the pin joint portion (conductor layer) 111 is set to about 1.05 mm, and the diameter D2 of the exposed portion (opening of the insulating layer 115) is set to 0.9 mm.
[0024]
On the other hand, the pin 121 joined in the present embodiment has a nail shape having a round rod-shaped shaft portion (diameter: about 0.3 mm) 122 made of an iron-nickel alloy such as Kovar or 42 alloy or a copper alloy. The upper end is provided with a concentric circular flange 123 projecting in the radial direction, and the surface is plated with nickel and gold. However, of the flange 123, the joint surface 124 that faces the pin joint 111 is formed in a spherical shape that is convex as a whole, and is arranged so as to abut on the pin joint 111 concentrically, with an appropriate amount of solder 131. Soldered.
[0025]
The solder 131 is a solder having a higher melting point than the soldering temperature of the semiconductor integrated circuit element IC (for example, Sn95% / Sb5%). Since the solder of Sn-Sb diameter is used, there is not much wettability, it is easy to control the creeping of the solder, and the creeping height can be kept low. In particular, since the Sb content is 3 wt% or more, the creeping height can be more effectively reduced.
[0026]
In this embodiment, the outer diameter D3 of the flange 123 of the pin 121 is 0.7 mm, which is set smaller than the diameter D2 of the opening of the insulating layer 115. Further, the joint surface 124 that comes into contact with the pin joint 111 is, for example, an R sphere of about 0.35 mm, and the total thickness of the flange 123 is 0.3 mm. The flange 123 is housed in the recess 116 so that the opposite surface 126 of the joint surface 124 of the flange 123 is positioned lower than the surface of the insulating layer 115, that is, the main surface 104. If the gold plating layer on the surface of the pin 121 is 0.04 μm or more (0.3 μm in the present embodiment), the oxidation resistance and the connection reliability with the socket or the like can be improved.
[0027]
In this embodiment, the solder 131 soldering the pin 121 wets and spreads from the side surface 125 of the flange 123 of the pin 121 to the opposite surface 126 of the joining surface 124 as shown in the figure. The wet spreading end 131a is in a position not reaching the root of the shaft portion 122. Such a wet spreading end 131a is present substantially concentrically on the opposite surface 126 when the pin 121 is viewed from the direction of the axis G on the tip end side (see FIG. 3). Further, as shown in FIG. 4, the outline S outside the cutting surface formed by the row 131 when cutting along the plane including the axis G of the shaft portion 122 is substantially linear, and the main surface of the substrate 101 In this embodiment, θ is set to be 71 degrees, where θ is an angle formed by 104 and the contour line S.
[0028]
Therefore, since the flange 123 of the pin 121 is housed in the recess 116 and does not protrude from the main surface 104, the flange 123 does not become an obstacle when the pin 121 is inserted into the socket or the like. Can reduce the gap. In addition, since the solder 131 that joins the pins 121 does not adhere to the shaft portion 122 and does not protrude from the main surface 104, the IC is mounted and sealed to form a semiconductor device, and then is mounted on a socket of a motherboard (not shown). There is no problem when the pin 121 is inserted and set. In addition, the solder 131 has a solder wetting spread end 131a that exceeds the outermost peripheral edge 127 of the opposite surface 126, that is, in this embodiment, the intersecting ridge between the side surface 125 and the opposite surface 126, and there is no shortage in order to ensure the bonding strength. It is said to be a quantity.
[0029]
Here, the amount of the solder is adjusted so that the wet spreading end 131a of the solder 131 joining the pin 121 exists at each position of points A, B, C, and D in FIGS. A sample substrate (sample Nos. 1 to 4) on which ten pins 121 were brazed was made, the number of pins having a constriction in the meniscus shape of the wax was confirmed, and the bonding strength of each pin was also confirmed. However, the wet spread end 131a is a position where the point A (sample No. 1) is pulled down LA (0.1 to 0.2 mm) from the outermost peripheral edge 127 on the opposite surface 126 to the bonding surface 124 side. 7 is a comparative example in which the opposite surface 126 does not spread out as shown in FIG. Further, the wetting and spreading edge 131a having the point D (sample No. 4) is an LD (0.1 to 0.3 mm) on the tip side from the opposite surface 126 at the root of the shaft portion 122 as shown in FIG. ) In the second embodiment (described later).
[0030]
Further, the wetting spread end 131a is the point B (sample No. 2), which is wet spreading in the range of LB (0 to 0.1 mm) from the outermost peripheral edge 127 to the shaft side on the opposite surface 126 of the flange 123. It is. The point C (sample No. 3) is that which spreads in the range of LC (0.1 to 0.15 mm) from the outermost peripheral edge 127 to the shaft side on the opposite surface 126 of the flange 123. The bonding strength is a solder breaking load or a breaking load in the vicinity of the solder joint when pulled in the axial direction and when pulled in a direction inclined by 30 degrees with respect to the axial direction. The results are as shown in Table 1. The bonding strength is an average value when a test with different tensile directions is tested for each sample by 5 pins.
[0031]
[Table 1]

[0032]
As shown in Table 1, Sample No. In the case of Sample No. 1, the number of solder constrictions was 2, whereas Sample No. No constriction was observed in any of 2-4. Among them, sample No. In both cases 2 and 3, the outline S on the outside of the solder was linear as shown in FIG. Sample No. In all cases, the contour line S on the outer side of the solder bulges in an arc shape that is convex as shown in FIG. This indicates that, in order to prevent the occurrence of constriction, it is sufficient to set the amount of solder so that the solder spreads on the opposite surface 126 as in the present invention. For the bonding strength (kg), the sample No. Samples No. 2 to 4 with no constriction are sample Nos. Compared with the comparative example having a constriction of 1, the strength was about 1.5 to 1.8 times. This is considered that the presence of the constriction surely causes a decrease in bonding strength. And sample no. Samples No. 2 and 3 are within the scope of the present invention. A bonding strength substantially equal to that of the four is ensured.
[0033]
Now, the method for joining the pins 121 will be described in detail as follows. However, except that the solder paste is printed on the pin joint 111, for example, so that the wet end 131a of the solder spreads on the opposite surface 126 of the flange 123, that is, the amount of solder is adjusted. There is no difference from the manufacturing method of the wiring board. Note that the amount of solder is preferably set so that the end 131a of the solder that spreads wet is located in the middle of the opposite surface 126 of the flange in the radial direction. Depending on the diameter of the pin joint (the brazing surface that is the opening when insulation is covered), the diameter and thickness of the flange, and the shape and dimensions of the convex part on the joint surface side, wetting It can be set by soldering while adjusting the amount so that the spread end is at a desired position.
[0034]
A substrate 101 before pin bonding (before pin bonding) 101 is formed by a subtractive method using copper plating or the like, and then an insulating layer 115 in which a recess 116 is drilled by a laser, for example, at a desired position is formed. . Thereafter, nickel plating and gold plating are applied to exposed metal parts such as pin joints, and the above-described amount of solder paste is printed on the pin joints 111 by screen printing.
[0035]
On the other hand, using a predetermined plate-like jig (not shown) provided with a large number of small holes through which the pins 121 can be inserted, corresponding to the arrangement of the pin joint portions 111 of the substrate 101, nickel plating, And the pin 121 with gold plating is inserted with the flange 123 facing up. Next, the substrate 101 is positioned and placed thereon, and set so that the joint surfaces 124 of the flanges of the pins 121 come into contact with the pin joint portions 111, and the solder paste is heated and melted. By doing so, a large number of pins 121 are soldered to the pin joint portion 111 all at once. At this time, excess molten solder spreads wet from the side surface 125 of the flange 123 toward the opposite surface 126, but the range is as described above, and the wiring board of the present invention is manufactured.
[0036]
The spherical surface portion forming the convex portion of the joint surface 124 of the flange 123 of the pin 121 is not necessarily formed of the same material as the pin body, and has a melting point that does not melt at the soldering temperature of the pin. (For example, silver solder) may be reflowed to form a spherical shape (welding). Such a pin can be easily manufactured using a nail-shaped pin having a flange (head) with a flat end, which has been conventionally used for a ceramic PGA type wiring board. In addition, the flange 123 of the pin 121 of this embodiment is formed by pressing one end of a shaft material (wire) with a spherical shape that makes a concave corresponding to the spherical surface forming the convex portion, and pressing it in the axial direction. it can. The number of presses in the axial direction can be two or more depending on the desired size (height) of the flange.
[0037]
In addition, the solder (solder) for brazing the pins may be selected from those that do not melt at the soldering temperature of the electronic component such as an IC, according to the material of the wiring board and the like. For example, in a resin wiring board, Pb-Sn solder (37Pb-73Sn eutectic solder, 50Pb-50Sn solder, 82Pb-10Sn-8Sb solder, etc.), Sn-Ag solder (96.5Sn-3.5Ag solder) Etc.), Sn—Sb solder (95Sn-5Sb solder) and the like. Moreover, in a ceramic wiring board, silver brazing material such as Ag-Cu, gold brazing material such as Au-Si, Au-Sn, Au-Ge, high-temperature solder such as 95Pb-5Sn, 90Pb-10Sn, etc. Can be mentioned.
[0038]
The planar shape of the pin joint and the shape of the flange viewed from the axial direction of the pin are usually circular as in the present embodiment, but the shape is not limited to a circle. Further, the entire joint surface on the tip end side of the flange does not need to be spherical as in the above embodiment. As indicated by a two-dot chain line in FIG. 2, a part of the flat joint surface 224 may be a convex spherical surface 225. As described above, it may be a polyhedron that is not spherical but convex, or may be a convex part that can increase the amount of solder interposed between the pin joint and the flange, such as a tapered cone or column. It is more preferable that the joint surface of the flange that forms the soldering surface is roughened to increase the joint area.
[0039]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, this embodiment is not essentially different from the above-described embodiment except that the wet spreading end 131a of the solder 131 for soldering the pin 121 is the D (sample No. 4) point. Therefore, only the differences will be described, and the same parts are only given the same reference numerals. That is, in the above embodiment, the case where the wet spreading end 131a of the solder 131 is located on the opposite surface 126 (for example, the point B or C) of the joint surface 124 of the flange 123 and the solder 131 does not protrude from the main surface 104 will be described. However, in this case, the wet spreading end 131 a of the solder 131 reaches the shaft portion 122 (point D) of the lead pin 121, and the solder 131 protrudes from the main surface 104.
[0040]
In this respect, this embodiment is the same as the conventional one shown in FIG. 6, but in this embodiment, the flange 123 is housed in the recess 116, and the opposite surface 126 of the joint surface 124 of the flange 123 is lower than the main surface 104. Therefore, the flange 124 does not become an obstacle when the lead pin 121 is inserted into a socket or the like. In addition, although the solder 131 protrudes from the main surface 104, the protrusion height is kept low by the depth of the recess, so that the influence of the solder 131 when the lead pin 121 is inserted into the socket or the like can be reduced. In addition, the connection strength of the lead pins 121 can be the same as that of the first embodiment.
[0041]
In the second embodiment, the wet spread end 131a of the solder 131 is higher than the main surface 104. However, the depth of the recess is further increased so that the wet spread end 131a is the main surface 104. It is even better if it is set lower than. In this case, the influence of the flange 123 and the solder 131 when inserting the lead pin 121 into a socket or the like can be eliminated.
[0042]
In the first and second embodiments, the minimum distance between the joint surface 124 of the lead pin 121 and the pin joint portion 111, that is, the distance between the top portion of the joint surface and the pin joint surface 111 is 30 μm. That is, 30 μm solder 131 is interposed between the two, and the stress is easily dispersed over the entire bonding surface, so that the bonding strength between the two can be ensured.
[0043]
In the above, the PGA type epoxy resin wiring board is embodied as the wiring board with lead pins, but the board of the present invention can be embodied regardless of the material of the board such as polyimide resin, BT resin, PPE resin. Not too long. Moreover, the present invention can be applied not only to a resin wiring board but also to a ceramic or glass ceramic wiring board, and an organic fiber such as glass-resin (epoxy resin, BT resin) is impregnated with the above resin. The present invention can also be applied to a wiring board made of a composite material such as an iron. Furthermore, it can be applied regardless of a single layer or a multilayer structure regardless of the material of the substrate. The present invention is not limited to the PGA type, and can be widely embodied in a wiring board in which lead pins are brazed to pin joints. The present invention is not limited to the above-described embodiment and does not depart from the gist thereof. It can be realized by changing the design as appropriate.
[0044]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, when the lead pin provided with a convex portion is brazed to the joint surface facing the pin joint portion of the flange, the pin joint portion is formed on the main surface. Since the flange is positioned lower than the main surface, the flange does not become an obstacle when the lead pin is inserted into a socket or the like. Further, the protruding height of the solder can be kept low.
[0045]
Further, as described above, the wiring board of the present invention can be applied to substrates of any material such as ceramics and resins, but the effect is particularly great when embodied with a resin material. This is because, as described above, since the resin wiring board has to use solder having a low melting point for brazing the pins, the bonding strength of the pins tends to be particularly low. This is because even when such solder is used, the bonding strength can be reliably increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken side view of a first embodiment of a wiring board with lead pins according to the present invention and an enlarged view of an essential part thereof (pin joining structure).
FIG. 2 is an enlarged view of the enlarged cross-sectional view of FIG.
FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 (viewed from the tip end side of the pin).
4 is an enlarged view of FIG.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a second embodiment in which the solder of the wiring board with lead pins according to the present invention reaches the pin shaft portion;
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a pin bonding structure of a conventional wiring board with lead pins.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a conventional pin bonding structure of a wiring board with lead pins.
[Explanation of symbols]
100 Wiring board with lead pins
101 substrate
103, 104 Main surface of substrate
111 pin joint
115 Insulating layer
116 recess
121 Lead pin
122 Lead pin shaft
123 Lead pin flange
124 Flange joint surface (convex part)
126 Opposite face of flange
127 The outermost periphery on the opposite surface of the flange
131 wax
131a Wetting and spreading end to the tip of the lead pin of wax
D2 Diameter of the brazing surface of the pin joint
D3 Flange diameter
G Axis of lead pin shaft
S Outline of the outside of the cut surface of the wax
θ Angle formed between main surface of wiring board and outline S

Claims

A wiring board with a lead pin, comprising a pin joint portion on a main surface of the substrate, and a lead pin having a shaft portion and a flange brazed to the pin joint portion via the flange, wherein the pin joint of the flanges In what is provided with a convex part on the joint surface facing the part,
The spreading end to the lead pins of the row that is brazed to the lead pin, Ri position near not reach the and the shaft portion beyond the outermost end in the surface opposite to the bonded surface of the flange,
The wiring board with lead pins, wherein the pin joint portion is formed on a bottom surface of a recess formed in the main surface, and the flange is positioned lower than the main surface.

The wiring board with lead pins according to claim 1, wherein the convex portion has a spherical shape with a spherical surface at the entire joint portion of the flange.

Wherein the surface of the lead pin Au plating layer is formed, the wax is wiring substrate with lead pins according to claim 1 or 2, characterized in that it consists mainly Sn and Sb.

The wiring board with lead pins according to claim 3, wherein the Au plating layer has a thickness of 0.04 μm or more.