JP3889888B2 - ピン立設板及び樹脂製配線基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピン保持板に多数のピンが立設されたピン立設板、及びこのピン立設板と配線板とを備える樹脂製配線基板に関し、特に、配線板とピン立設板との接合部分で強度が高く、かつ電気的不良が生じ難い樹脂製配線基板及びピン立設板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、樹脂製配線基板として、ピン保持板に入出力端子としてのピンが多数立設されたピン立設板を、エポキシ樹脂などの樹脂、あるいはこれらの樹脂とガラス繊維等との複合材料からなる絶縁材を用いた樹脂製の配線板に固着したものが知られている。例えば、図７に示す樹脂製配線基板７０は、予め釘頭状（ネイルヘッド状）の頭部Ｐ１Ａを持つピンＰ１を、予めピン保持板７２に形成した導体層ＣＬに第１ハンダ材ＳＴでハンダ付けし、多数のピンＰ１をピン保持板７２に立設したピン立設板７３を製造しておく。そして、このピン立設板７３の各々のピンＰ１の頭部Ｐ１Ａを、配線板７１の裏側主面７１Ａ（図中下側）に形成したピンパッドＰＤに第２ハンダ材ＳＲでハンダ付けして、ピン立設板７３と配線板７１とを接続したものである。
ところで、この樹脂製配線基板７０は、ピン立設板７３と配線板７１とを第２ハンダ材ＳＲでハンダ付けする際に、ピンＰ１の頭部Ｐ１Ａと配線板７１に設けたピンパッドＰＤとの間に挟まれた第２ハンダ材ＳＲの層がつぶれて拡がり、隣接する入出力端子間同士でショートがすることある。特に、入出力端子のピッチの縮小化に伴い、この危険性が極めて高くなる。
【０００３】
そこで、特開平４−１２９２６０公報では、このピンＰ１の頭部Ｐ１Ａに突出部を有した形状、即ち、図８に示すように、釘頭状の頭部Ｐ２Ａから突出した突出部Ｐ２Ｂを有するピンＰ２を用いて、突出部Ｐ２ＢをピンパッドＰＤに当接させてハンダ付けする樹脂製配線基板８０が示されている。このようにすると、ピンＰ２と配線板７１とを第２ハンダ材ＳＲで接合する際に、ピンＰ２の頭部Ｐ２Ａと配線板７１に設けたピンパッドＰＤとの間に、ピンＰ２の突出部Ｐ２Ｂが介在するので、頭部Ｐ２ＡとピンパッドＰＤとに挟まれた第２ハンダ材ＳＲが横に拡がって、互いにショートすることはなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この突出部Ｐ２Ｂを有するピンＰ２は、汎用されていないので、これを製造するために別途金型等を製作しなければならない。さらに、汎用されている釘頭状のピンＰ１と比べると、金型等が複雑になるので、ピンの製造コストが高くつく。一般に配線基板に使うピンの数は数１０本ないし１０００程度と多数であるので、ピンの単価上昇が樹脂製配線基板の大きなコストアップとなる。
さらに、この樹脂製配線基板８０は、ピンＰ２に応力が発生した場合、ピンの突出部Ｐ２Ｂと配線板７１のピンパッドＰＤとの当接面で亀裂が発生し、結果この接合部分が破壊されることがあり、強度的に実用十分ではない。
【０００５】
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであって、ピン立設板を備える樹脂製配線基板でありながら、ピンと配線板の接合強度が高く、電気的不良が生じ難く、かつ安価な樹脂製配線基板及びこのようなピンを立設したピン立設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、第１主面と第２主面とを有する板形状をなし、上記第１主面と第２主面との間を貫通する多数の貫通孔と、少なくとも上記第１主面の上記貫通孔周縁に形成された導体層と、を有するピン保持板と、上記第２主面側から突出する先端部と、上記貫通孔を貫通する中間部と、上記先端部及び中間部より径大な基端部であって、上記貫通孔に係合し、上記導体層にハンダ付けされた係合部、および、上記係合部と導体層とをハンダ付けする第１ハンダ材よりも高融点で、上記係合部の基端側面に固着され、基端方向に膨出するハンダ材またはロウ材を有する当接部を備える基端部と、を有する多数のピンと、を備えることを特徴とするピン立設板である。
【０００７】
本発明によれば、ピンの基端部は、当接部と係合部とを有する。従って、このようなピンを持つピン立設板を配線板に接合する場合、ピン立設板のうちのピン保持板と配線板との間には、ピンの基端部の高さ分だけ、即ち、係合部の他、当接部を加えた高さ分だけ隙間が空くことになる。このため、ピンとピンパッドとをハンダ付けするための第２ハンダ材が拡がって、隣接する入出力端子間同士でショートすることはない。
【０００８】
また、本発明のピン立設板を配線板に接合する場合、ピンの係合部とピンパッドの間には、ハンダ付けに用いた第２ハンダ材の他、ピンの先端部、中間部及び係合部（以下これらを合わせてピン本体ともいう）よりも柔らかなハンダ材やロウ材を有する当接部が介在することになる。このため、ピンとピンパッドの間に応力が生じた場合でも、当接部のハンダ材やロウ材も変形して応力を吸収して緩和するため破壊しにくくなり、ピンパッドにコバール等からなる釘頭状のピンを直接ハンダ付けした場合に比して、極めて高い接続強度を得ることができる。
【０００９】
さらに、コバール等からなるピン本体の比較的平滑な表面に比して、当接部の表面は、細かな凹凸が形成される。これは、ハンダ材やロウ材が冷却されて固化する際に、細かな凹凸やボイドが形成されるためである。このため、ハンダ付けの際、第２ハンダ材と当接部との接触面積が増える。この点から、比較的滑らかな表面を持つピン本体基端部自身を当接部と同形状にした場合よりもハンダ付けにより当接部が強固に接続できる利点もある。
しかも、各ピンは、ピン保持板と固着されているため、特定のピンにのみ応力が掛かってもピン保持板に、あるいはピン保持板を介して他のピンにも応力が分散されるので、ピン保持板を無くして個々のピンを接続しただけの場合に比べ、強固にピンを接続することができる。
【００１０】
ここで、ピン保持板は、所定の電気絶縁性、強度、耐熱性等を有するものであれば良く、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂、ガラス−エポキシ樹脂複合材料、ガラス−ＢＴ樹脂複合材料などこれらの樹脂とガラス繊維やポリアミド繊維等との複合材料、これらの樹脂とアルミナ等のセラミック粉末との複合材料、連続多孔質ＰＴＦＥなどの三次元網目構造のフッ素系樹脂にエポキシ樹脂等を含浸硬化させた複合材料などが挙げられる。
また、ピン保持板に形成された貫通孔は、ピンの先端部および中間部をこの貫通孔に挿入もしくは圧入することができ、かつピンの基端部（のうちの係合部）を係合させることのできる内径をなすものであれば良い。
【００１１】
また、ピン保持板に形成された導体層は、少なくとも第１主面の貫通孔周縁に形成されていれば良く、例えば、第１主面に金属層を有するピン保持板に、貫通孔を形成し、エッチング等で貫通孔周縁に形成したもので良い。
なお、第１主面の貫通孔周縁のほか貫通孔内壁にも、導体層（スルーホール導体）を形成し、第１主面の貫通孔周縁でピンの係合部とハンダ付けするほか、貫通孔内壁の導体層（スルーホール導体）とピンの中間部とをハンダ付けすると良い。ピンとピン保持板との接合強度をより高くすることができるからである。
【００１２】
ピン本体（先端部、中間部、および基端部のうち係合部）の材質としては、強度や加工性等を考慮して適宜選択すれば良いが、コバールや４２Ｎｉ−Ｆｅ合金、銅合金等が挙げられる。
また、ピンの当接部のハンダ材およびロウ材としては、ピンをピン保持板の導体層とハンダ付けする際に溶融しないように、この際に使用する第１ハンダ材よりも融点の高いものの中から、ピン本体の材質やメッキの容易さ等を考慮して適宜選択すれば良く、例えば、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等の高温ハンダ材が挙げられる。なお、この当接部は、ハンダ材およびロウ材のみから構成される場合の他、酸化防止等のためにＮｉメッキやＡｕメッキを掛けておいても良い。このようにしても、ハンダ材およびロウ材のみから構成される場合と同様、上記したように、ピンと配線板との接合強度を極めて高くすることができる。
また、ピンをピン保持板にハンダ付けする第１ハンダ材としては、上記したようにハンダ付けの際、当接部が溶解しないように、これより融点の低いもので、かつその後に接続する配線板のハンダ付け温度等を考慮して選択すればよいが、例えば、９５Ｓｎ−５Ｓｂハンダ材、Ｐｂ−Ｓｎ系ハンダ材（例えば、37Pb-63Sn共晶ハンダ材、50Pb-50Sn、90Pb-10Sn等）、Ｓｎ−Ａｇ系ハンダ材（例えば、96.5Sn-3.5Ag）等が挙げられる。
【００１３】
ここで、上記ピン立設板であって、前記係合部は釘頭状であり、前記当接部は、前記係合部の基端側面全面から前記基端方向に球面状に膨出する上記ハンダ材またはロウ材を有する球面状当接部であることを特徴とするピン立設板とすると良い。
【００１４】
球面状その他の形状の当接部をピン本体と同じ金属で形成する場合には、ピン形成時にプレス等によって当接部を一体成形するのが通常であるが、小さなピンであるので、このような球面状当接部は成形困難であり、単価が高くなる。一般に配線基板に使うピンの数は数１０本ないし１０００本程度の多数であるので、僅かな単価上昇でも大きなコストアップになる。
一方、本発明で用いるピンは、釘頭状の係合部の基端側面の全面に膨出するロウ材等を有する球面状当接部を備える。このため、形成容易な釘頭状のピンを用いることができ、しかも、この係合部の基端側面にロウ材片を載置して加熱溶融することで、容易に半球状など球面状にロウ材（ハンダ材）を溶着させることができる。しかも、このような釘頭状のピンにロウ材を溶着したものは、セラミック製配線基板において大量に使用されているので、結局安価に入手することができる。従って、ピンが安価で入手容易であり、さらなるコスト低減が可能となる。
【００１５】
また、本発明によれば、ピンの当接部は球面状であるので、当接部とピンパッドとは、略一点で接することになる。このため、当接部とピンパッドとをハンダ付けする際に、当接部とピンパッドとの間で容易に横ずれをするため、セルフアライメント効果による力が生じたときに、容易にピン保持板が面に沿う方向に動くから、当接部とピンパッドとの位置関係が自動的に正しい位置に配置されやすい。従って、当接部とピンパッドとを確実に所定の位置で接合させることができる。
【００１６】
ここで、上記ピン立設板であって、前記導体層は、前記第１主面のうち前記貫通孔周縁にのみ形成され、前記ピンの基端部と上記貫通孔周縁の導体層とがハンダ付けされていることを特徴とするピン立設板とすると良い。
【００１７】
本発明によれば、導体層は、ピン保持板の第１主面のうち貫通孔周縁にのみ形成され、第２主面の貫通孔周縁や貫通孔内壁には形成されない。そして、ピンの基端部のうちの係合部とこの導体層のみをハンダ付けすることで、ピンがピン保持板に固着されている。
このため、このピン立設板では、例えば上記したように、第１主面に金属箔が張られたピン保持板に貫通孔を形成し、エッチング等で貫通孔周縁に導体層を形成するなど、第１主面の貫通孔周縁に導体層を形成するだけで足り、貫通孔内壁にスルーホールメッキを施すなどの工程が不要となるので、より安価なピン立設板とすることができる。
【００１８】
なお、さらに上記ピン立設板であって、前記ピンの中間部は、前記貫通孔に圧入されていることを特徴とするピン立設板が好ましい。ピンの基端部（係合部）と導体層とがハンダ付けされているほかに中間部がピン保持板の貫通孔に圧入されていると、ピンはより強固にピン保持板に保持されるからである。
一方、前記ピン立設板であって、前記ピンの中間部は、前記貫通孔に遊挿されていることを特徴とすることもできる。ピンの中間部が貫通孔に遊挿されているので、ピンを他の配線基板に実装しようとしてピン挿入口やソケットにピンを挿入する際など、ピンに応力が掛かったときにも、ピンの先端部のみでなく中間部も変形して応力を吸収して緩和することができるからである。
【００１９】
また、他の解決手段は、第１配線板主面と第２配線板主面とを有する板形状をなし、樹脂または樹脂を含む複合材料から構成され、上記第１配線板主面、第２配線板主面及び内部の少なくともいずれかに形成された配線と上記第２配線板主面に形成されたピンパッドとを有する配線板と、上記ピン立設板とを、上記ピンパッドに前記ピンの当接部を当接させ、前記当接部のハンダ材またはロウ材よりも融点の低い第２ハンダ材でハンダ付けすることにより接続してなる樹脂製配線基板である。
【００２０】
本発明によれば、この樹脂製配線基板は、上記ピン立設板のうちの各々のピンの当接部を、第２主面にピンパッドを備える配線板のピンパッドにそれぞれ当接させ、ハンダ付けで接続したものである。従って、上記したように、ピン保持板と配線板との間には、ピンの係合部だけでなく当接部も介在する。このため、この樹脂製配線基板は、ピン立設板と配線板とを接合した際に、ピン当接部とピンパッドとをハンダ付けする第２ハンダ材が横に拡がって隣接する入出力端子間でショートすることがないので、信頼性の高い樹脂製配線基板とすることができる。
【００２１】
また、上記したように、ピンの係合部とピンパッドとの間には、ピン本体よりも柔らかなハンダ材やロウ材を有する当接部が介在するため、ピンとピンパッドの間に応力が生じても、当接部のハンダ材やロウ材が変形して応力を吸収して緩和するので、接続強度が極めて高い。さらに、当接部の表面に細かな凹凸を有するので、当接部とピンパッドとのハンダ付けの際、第２ハンダ材と当接部との接触面積が増えるから、本発明におけるピンは、比較的滑らかな表面を持つピンを用いるよりも、強固に接続されている。
【００２２】
特に、ピンの当接部を球面状当接部とした場合には、球面状当接部とピンパッドとは、略一点で接することになる。このため、配線板とピン保持板とのハンダ付けの際に、セルフアライメント効果によってピン立設板が容易に移動するので、球面状当接部とピンパッドとの位置関係が自動的に正しい位置に配置されやすく、球面状当接部とピンパッドとが確実に所定の位置で接合された樹脂製配線基板となる。
【００２３】
ここで、ピン保持板を配線板に接続する第２ハンダ材、即ち、ピンパッドとピンの当接部とを接続する第２ハンダ材は、ピンの当接部のハンダ材やロウ材よりも融点の低いもので、その前あるいはその後に搭載する電子部品のハンダ付け温度等を考慮して選択すればよいが、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ系ハンダ材（例えば、37Pb-63Sn共晶ハンダ材、50Pb-50Sn、90Pb-10Sn等）、Ｓｎ−Ａｇ系ハンダ材（例えば、96.5Sn-3.5Ag）等が挙げられる。ただし、ピンをピン保持板（導体層）に第１ハンダ材によりハンダ付けした後に、ピンをピンパッドに第２ハンダ材によりハンダ付けするので、このとき、ピンをピン保持板に接合した第１ハンダ材が溶解しないように、ピンをピンパッドに接合する第２ハンダ材は、融点のより低いものを選択するのが良い。一旦ピン保持板に固着されたピンが、第１ハンダ材の再溶融によって、固着位置がずれたり、ピン保持板から抜けたりすることなないので、ピン立設板と配線板とが、より確実に接続された樹脂製配線基板とすることができるからである。
【００２４】
配線板は、その第１配線板主面、第２配線板主面および内部の少なくともいずれかに配線層を備えているものであり、従って、絶縁層が単数層であるものの他、複数層積層にされたものも含まれる。
また、配線板を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＰＥ樹脂等の樹脂が挙げられる。また、複合材料としては、例えば、ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−ＢＴ樹脂などのように、ガラス繊維やポリアミド繊維などの有機繊維に上記した樹脂を含浸硬化させたもの、これらの樹脂とアルミナ等のセラミック粉末との複合材料、連続多孔質ＰＴＦＥなどの三次元網目構造のフッ素系樹脂にエポキシ樹脂等を含浸硬化させた複合材料などが挙げられる。
ピンパッドは、配線板の第１配線板主面又は第２配線板主面において、ピンを当接させてハンダ付け可能とした部分を指す。
なお、ピン保持板と配線板との間の隙間に樹脂を注入し両者を固着してなる樹脂製配線基板としても良い。より強固にピン保持板が配線板に固着されて、樹脂製配線基板の信頼性を向上させることができるからである。
【００２５】
また、他の解決手段は、第１配線板主面と第２配線板主面とを有する板形状をなし、樹脂または樹脂を含む複合材料から構成され、上記第１配線板主面、第２配線板主面及び内部の少なくともいずれかに形成された配線と上記第２配線板主面に形成されたピンパッドとを有する配線板と、第１主面と第２主面とを有する板形状をなし、上記第１主面と第２主面との間を貫通する多数の貫通孔と少なくとも上記第１主面の上記貫通孔周縁に形成された導体層とを有するピン保持板と、上記第２主面側から突出する先端部と、上記貫通孔を貫通する中間部と、上記先端部及び中間部より径大な基端部であって、上記貫通孔に係合し、上記導体層にハンダ付けされた係合部、および、上記係合部と導体層とをハンダ付けする第１ハンダ材よりも高融点で、上記係合部の基端側面に固着され、基端方向に膨出するハンダ材またはロウ材を有する当接部を備える基端部と、を有し、上記当接部が上記ピンパッドに当接しつつ、上記当接部のハンダ材またはロウ材よりも低融点の第２ハンダ材によりハンダ付けされた多数のピンと、を備えることを特徴とする樹脂製配線基板である。
【００２６】
本発明によれば、このピンは、一方でピンパッドが形成された配線板に、他方で導体層が形成されたピン保持板に接合、固着されている。即ち、ピンの基端部のうちの係合部から膨出する当接部とピンパッドとが、当接した状態でハンダ付けされることにより、ピンと配線板とが接合されている。そして、ピンの基端部の係合部と、ピン保持板に形成された導体層とがハンダ付けされることにより、ピンとピン保持板とが固着されている。つまり、配線板とピン保持板との間には、ピンの係合部だけでなく当接部も介在する。このため、ピン当接部とピンパッドとをハンダ付けするための第２ハンダ材が拡がって、隣接する入出力端子間同士でショートすることはなく、信頼性の高い樹脂製配線基板とすることができる。
【００２７】
また、上記したように、ピンの係合部とピンパッドとの間には、ピン本体よりも柔らかなハンダ材やロウ材を有する当接部が介在するため、ピンとピンパッドの間に応力が生じても、当接部のハンダ材やロウ材が変形して応力を吸収するので、接続強度が極めて高い。さらに、当接部の表面に細かな凹凸を有するので、第２ハンダ材と当接部との接触面積が増えるから、本発明におけるピンは、比較的滑らかな表面を持つピンよりも、強固に接続されている。
【００２８】
ここで、上記樹脂製配線基板であって、前記係合部は釘頭状であり、前記当接部は、前記係合部の基端側面全面から前記基端方向に球面状に膨出する前記ハンダ材またはロウ材を有し、前記ピンパッドと当接する球面状当接部であることを特徴とする樹脂製配線基板とすると良い。
【００２９】
本発明では、釘頭状の係合部の基端側面の全面に膨出するロウ材等を有する球面状当接部を備えたピンを用いる。このため、形成容易な釘頭状のピン（ピン本体）を用い、このような釘頭状のピンに球面状にロウ材を溶着した汎用のピンを用いることができるので、安価に入手することができ、安価な樹脂製配線基板とすることができる。
【００３０】
ここで、上記樹脂製配線基板であって、前記導体層は、前記第１主面のうち前記貫通孔周縁にのみ形成され、前記ピンの基端部と上記貫通孔周縁の導体層とがハンダ付けされていることを特徴とする樹脂製配線基板とすると良い。
【００３１】
本発明によれば、導体層は、ピン保持板の第１主面のうち貫通孔周縁にのみ形成され、貫通孔内壁やピン保持板の第２主面の貫通孔周縁には形成されない。そして、ピンの基端部のうちの係合部とこの導体層のみをハンダ付けすることで、ピンとピン保持板とを固着している。
このため、上記したように、この導体層は、例えば第１主面に金属箔を有するピン保持板に、貫通孔を形成し、エッチング等で貫通孔周縁に導体層を形成するなど、第１主面の貫通孔周縁に形成すれば良く、スルーホールメッキを施して導体層を形成するのに比して、手間やコストがかからないため、安価な樹脂製配線基板とすることができる。
【００３２】
なお、中間部の外径と貫通孔の内径を適宜設計して、ピンの中間部が貫通孔内に圧入されている場合には、さらにピンの接合強度を高くすることができる。
一方、貫通孔の内径をピンの中間部の外径より十分に大きくして、中間部を貫通孔内に遊挿させた場合には、ピンのうち変形可能な部分が増すので、樹脂製配線基板を他の配線基板に実装する際に、ピン挿入口やソケットと当接するなどしてピンにかかる応力を効果的に吸収できる。
なお、上記した樹脂製配線基板において、さらにピン保持板と配線板との間の隙間に樹脂を注入し、両者を固着してなる樹脂製配線基板としても良い。より強固にピン保持板が配線板に固着されて、樹脂製配線基板の信頼性を向上させることができるからである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。
まず、図１（ａ）に示すピン立設板２５は、図示しないが平面視正方形状で板状のピン保持板２１を備える。このピン保持板２１には、多数のピン１６が第１主面（図中上面）２１Ａから第２主面（図中下面）２１Ｂへ挿入されて立設している。これらのピンは、先端側が第２主面２１Ｂから図中下方に向けて突出し、基端側が第１主面２１Ａに係合した状態で、ピン保持板２１に固着されている。
図１（ｂ）に示すように、このピン保持板２１は、厚さ１ｍｍのガラスＢＴ樹脂複合材料の保持板２１本体からなり、後に接合される配線板１１のピンパッド１４の位置に対応して、直径φ０．４５ｍｍの多数の貫通孔２４が形成されている。そして、第１主面２１Ａ、第２主面２１Ｂのうち、貫通孔周縁にそれぞれ厚さ２０μｍの第１貫通孔周縁部２２Ａ、第２貫通孔周縁部２２Ｂを、貫通孔２４の内壁面に厚さ１０μｍの内周部２２Ｃを有する導体層２２が形成されている。
【００３４】
一方、ピン１６は、ピン保持板２１の第２主面２１Ｂより突出した部分である先端部１６Ａと、貫通孔２４を貫通した部分である中間部１６Ｂと、基端部１６Ｃとを備える。ここで、先端部１６Ａと中間部１６Ｂは、直径φ０．３８ｍｍ×長さ２ｍｍの棒状をなす。また、基端部１６Ｃは、釘頭状の係合部１７Ａ（φ０．６ｍｍ×０．２ｍｍｔ）、およびこの係合部の基端側面１７Ａ１の全面から半球状（半径約０．３ｍｍ）に膨出する球面状当接部１７Ｂを有する。ピン１６のうち先端部１６Ａと中間部１６Ｂと係合部１７Ａとは一体成形で製造された釘頭状のピン本体１６Ｐを構成しており、本実施形態では、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）からなる。一方、球面状当接部１７Ｂは、共晶銀ロウ(72Ag-28Cu：融点７８０℃）からなる。また、ピン１６（ピン本体１６Ｐおよび球面状当接部１７Ｂ）の表面には、後述するように、図示しないがＮｉ−Ｐメッキ（厚さ２．５μｍ）およびＡｕメッキ（厚さ０．０５μｍ）が酸化防止やハンダ付け性向上のために施されている。
【００３５】
係合部１７Ａと導体層２２のうち第１貫通孔周縁部２２Ａとが、また、中間部１６Ｂと貫通孔内壁に形成された内周部２２Ｃとが、それぞれ第１ハンダ材２３でハンダ付けされることによって、ピン１６がピン保持板２１に固着されている。この第１ハンダ材２３は、ハンダ付けの際、球面状当接部１７Ｂが再溶融しない温度でハンダ付けすることができ、しかも、後に、配線板やＩＣチップを接合する際の温度では再溶融しないように考慮された融点を有する。本実施形態では、共晶銀ロウの融点が十分高い（７８０℃）ので、球面状当接部１７Ｂの再溶融を考慮する必要はないが、後に接合する配線板のハンダ付け温度やＩＣチップｉｃのハンダ付け温度（１８３℃）を考慮して、９５Ｓｎ−５Ｓｂハンダ材（融点２３８〜２４０℃）を用いている。
【００３６】
次に、このピン立設板２５を備える樹脂製配線基板１０について、図２を参照しつつ説明する。
図２（ａ）に示す樹脂製配線基板１０は、図示しないが平面視板形状で、ピン保持板２１およびこれと略同じ大きさの平面視正方形状の配線板１１とを備える。その第２配線主面（図中下面）１１Ｂには、ピン立設板２５が、ピンの当接部１７Ｂとピンパッド１４とをハンダ付けすることで、接合されている。一方、配線板１１の第１配線板主面１１Ａには、破線で示すようにＩＣチップｉｃを搭載出来るようになっている。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、配線板１１は、エポキシ材料からなる絶縁層１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…が積層され、絶縁層１２Ａの図中下面側には、厚さ２０μｍのＣｕメッキおよび厚さ５μｍのＮｉメッキからなるピンパッド１４が多数形成されると共に、このピンパッド１４の周縁部が若干掛かるようにしてソルダーレジスト層１３が形成されたものである。ピンパッド１４のうちソルダーレジスト層１３からの露出部は、直径φ０．９ｍｍである。なお、配線板１１内には、ピンパッド１４に接続しまたは接続しないビア１５Ａや内部配線層１５Ｂが、公知の手法によって形成されている。例えば、本実施形態では、ビア１５Ａは絶縁層に穿孔後、メッキおよび導電性材料の充填により、内部配線層１５Ｂはメッキにより形成されている。
【００３８】
配線板１１のピンパッド１４には、ピン１６の球面状当接部１７Ｂがピンパッド１４に当接するようにして、第２ハンダ材１８でハンダ付けにより固着されている。この第２ハンダ材１８は、球面状当接部１７Ｂとピンパッド１４とをハンダ付けする際、球面状当接部１７Ｂ、およびピン１６をピン保持板２１に固着しているハンダ材２３が再溶融しないように考慮された融点を有する。本実施形態では、共晶銀ロウの融点が十分高い（７８０℃）ので、球面状当接部１７Ｂの再溶融を考慮する必要はないが、ピン１６とピン保持板２１とのハンダ付け温度およびＩＣチップｉｃのハンダ付け温度を考慮して、３７Ｐｂ−６３Ｓｎハンダ材（融点１８３℃）を用いている。
【００３９】
また、このようにした樹脂配線基板１０は、ピン保持板２１と配線板１１との間に、ピンの基端部１６Ｃの高さ分だけ、即ち、ピン１６の係合部１７Ａの他、当接部１７Ｂの高さ分だけ隙間が空くことになる。このため、ピン１６とピンパッド１４とをハンダ付けする第２ハンダ材１８が横に拡がって、隣接する入出力端子間同士でショートすることはない。
【００４０】
また、この樹脂配線基板１０は、配線板１１とピン立設板２５との接合強度が高く、ピン１６とピンパッド１４のとの間に応力がかかっても、従来のようにこの接合部分が破壊することはなく、実用十分な接合強度がある。これは、ピン１６の係合部１７Ａとピンパッド１４との間に、係合部１７Ａから半球状に膨出した共晶銀ロウ材を有する球面状当接部１７Ｂおよび第２ハンダ材１８が介在しているからである。というのも、ヤング率（ｋｇ／ｍｍ2)で比較したとき、コバールは１４０００〜１５５００であるのに対し、共晶銀ロウ材は９２００であることからも判るように、ロウ材やハンダ材は柔らかく変形しやすい。このため、係合部１７Ａとピンパッド１４との間に介在するロウ材（当接部１７Ｂ）や第２ハンダ材１８が変形することにより、応力が緩和されて、破壊しにくくなるものと考えられる。なお、ピン本体１６Ｐを４２合金や銅で形成した場合も、ヤング率が４２合金は１５０００，無酸素銅は１２０００であることから、同様に当接部１７Ｂや第２ハンダ材１８で応力が緩和できる。
【００４１】
さらに、ピン本体（例えば係合部１７Ａ）の表面は比較的滑らかであり、表面粗度で０．０５〜０．５μｍＲａ程度であるのに対し、球面状当接部１７Ｂの表面粗度は０．５〜５μｍＲａと粗面になっている。これは、銀ロウ材が冷えて固まる際に、その表面に凹凸やボイドが発生するため、メッキ処理後においてもこの凹凸が残り、当接部１７Ｂの表面が粗面になると考えられる。このように表面が粗となっていると第２ハンダ材１８との接触面積が増え接続がより強固になることも、接続強度の向上に寄与したと考えられる。
【００４２】
次いで、このピン立設板２５および樹脂製配線板１０の製造方法について説明する。
ピン立設板２５は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す工程で製造する。公知の手法により、図３（ａ）に示すピン保持板２１を形成する。具体的には、両面銅張積層板を用意し、所定の位置にドリルで貫通孔２４を穿孔し、サブトラクティブ法によって、貫通孔２４周縁および貫通孔２４内壁に、スルーホールメッキを施して導体層２２（第１貫通孔周縁部２２Ａ、第２貫通孔周縁部２２Ｂおよび内周部２２Ｃ）を形成する。このピン保持板２１の第１主面（図中上面）２１Ａ上の第１貫通孔周縁部２２Ａ上に、図３（ｂ）に示すように、スクリーン印刷により９５Ｓｎ−５Ｓｂハンダ材のハンダペーストＳＴを塗布する。
【００４３】
次に、釘頭状の係合部１７Ａに溶着した球面状当接部１７Ｂを備えるピン１６を多数用意し、このピン１６を先端部１６Ａから貫通孔２４へ挿入する。ピン１６は、釘頭状の基端部１６Ｃ（係合部１７Ａ）で貫通孔２４と係合して止まる。この状態で、リフロー炉（図示しない）に投入し加熱して（例えば、本実施形態では、最高２６０℃、２４０℃以上１００秒保持）、ハンダペーストＳＴを溶融させることにより、図３（ｃ）に示すように、ピン１６をピン保持板２１に第１ハンダ材２３でハンダ付けする。このとき、溶融した第１ハンダ材２３は、導体層２２のうち内周部２２Ｃ上までぬれ拡がり、ピン１６の係合部１７Ａと第１貫通孔周縁部２２Ａとが、また、ピンの中間部１６Ｂと内周部２２Ｃとが固着される。この際、球面状当接部１７Ｂは、共晶銀ロウの融点が７８０℃であるため、再溶融することなく当初の形状、本例では半球状の形状を保ち続ける。
このようにして、ピン立設板２５が完成する。
【００４４】
さらに、樹脂製配線基板１０は、図３（ｃ）のピン立設板２５を用いて、図４（ａ）〜図４（ｃ）の工程で製造する。図４（ａ）に示すように、配線板１１は、公知の手法で複合材料の絶縁層を順次積層して形成したもので、その第２配線板主面（図中上面）１１Ｂには、Ｃｕメッキによって形成され（厚さ２０μｍ）、表面にＮｉメッキ（厚さ５μｍ）が施されたピンパッド１４が多数（図では２ヶ）露出している。なお、Ｎｉメッキ層の酸化を防止するため、ピンパッド１４の露出面には、ごく薄く（厚さ０．０５μｍ）Ａｕメッキ（図示しない）が施されている。この配線板１１のピンパッド１４に、図４（ｂ）に示すように、スクリーン印刷により３７Ｐｂ−６３Ｓｎハンダ材のハンダペーストＳＰを塗布する。
【００４５】
次に、図３（ｃ）のピン立設板２５を上下逆さにして、図４（ｂ）の配線板１１上に戴置し、ピン立設板２５の自重で、球面状当接部１７Ｂをピンパッド１４上のハンダペーストＳＰに押し付ける。
この状態で、リフロー炉（図示しない）に投入し加熱して（例えば、本実施形態では、最高２２０℃、１８３℃以上１００秒保持）、ハンダペーストＳＰを溶融させることにより、図４（ｃ）に示すように、ピン１６（球面状当接部１７Ｂ）をピンパッド１４に第２ハンダ材１８でハンダ付けする。この際、球面状当接部１７Ｂは、共晶銀ロウの融点が７８０℃であるため、再溶融することなく当初の形状、本例では半球状の形状を保ち続ける。このため、係合部１７Ａとピンパッド１４とは、少なくとも球面状当接部１７Ｂの高さ（本例では、約０．３ｍｍ）の分だけ間隔が空いた状態でハンダ付けされ、この間には、銀ロウ材（球面状当接部１７Ｂ）および第２ハンダ材１８が介在することになる。このため、ピン１６とピンパッド１４とをハンダ付けする際、第２ハンダ材１８が横に拡がって、隣接する入出力端子間同士でショートすることはない。
【００４６】
また、球面状当接部１７Ｂとピンパッド１４とは、略一点で接することになるので、加熱時に、球面状当接部１７Ｂとピンパッド１４との間で容易に横ずれをする。このため、セルフアライメント効果による力が生じたときに、容易にピン保持板２５が面に沿う方向に動くから、球面状当接部１７Ｂとピンパッド１４との位置関係が自動的に正しい位置に配置されやすい。従って、ピン保持板２５と配線板１１とを確実に接続することができるので、信頼性の高い樹脂製配線基板１０となる。
このようにして樹脂製配線基板１０が完成する。
【００４７】
なお、釘頭状の頭部を持つピン本体１６Ｐの頭部（係合部１７Ａ）に銀ロウ材を半球状に溶着させて球面状当接部１７Ｂを形成したピン１６は、公知の手法によって形成すればよい。例えば、係合部１７Ａの基端側面１７Ａ１（図１（ｂ）参照）に銀ロウ片を載置し、加熱して銀ロウ材を溶融させて表面張力で半球状にし、その後冷却してピン１６を得る方法が挙げられる。この手法による場合には、球面状当接部１７Ａの体積従って寸法が、銀ロウ片の体積（寸法）によって規制されるため、均一な体積を持つ銀ロウ片を用いることで、均一な寸法の球面状当接部１７Ａを容易かつ安価に形成できて好ましい。また、このようなピン本体１６Ｐに銀ロウ材を固着したピン１６は、セラミック製ＰＧＡ型配線基板の製造において、大量に生産・使用されているので、容易かつ安価に入手でき、しかも品質も安定している。
なお、球面状当接部１７Ｂを含めピン１６には、予めＮｉ−Ｐメッキ（厚さ２．５μｍ）およびＡｕメッキ（０．０５μｍ）を掛けておく。これは、ピン本体（コバール部分）の酸化防止とハンダ付け性向上のためである。また、メッキ後に、メッキ残渣を除去するために、熱処理を施すことが好ましい。熱処理の条件としては、還元雰囲気にて１５０〜４５０℃が好ましく、さらには、３００〜４５０℃が好ましい。１５０℃以上では残留水分を除去でき、また、３００℃以上では有機残渣を除去できるからである。また、４５０℃以上になると、ＡｕメッキがＮｉメッキ中に完全に拡散してしまい、ハンダの濡れ性が極端に悪くなってしまう。
【００４８】
また、このピン１６は、従来技術において用いた突出部Ｐ２Ｂを持つピンＰ２（図７参照）や、球面状当接部をもコバールとし、ピン本体１６Ｐ（先端部１６Ａ、中間部１６Ｂおよび係合部１７Ａ）と一体に成型したものよりも製造容易で安価となる。このような一体成型のピンを形成するには、球面状当接部を機械加工あるいは特殊形状のプレス型による加工で形成する必要があり、ピンの単価が高くなるからである。
なお、上記から容易に理解できるように、球面状当接部１７Ｂの高さは、ピンパッド１４の径や係合部１７Ａの径等を考慮し、ピンパッド１４と係合部１７Ａの間隔（配線板１１の第２配線板主面１１Ｂとピン保持板２１の第１主面２１Ａとの間隔）を所望の範囲に規制するために適宜選択すれば良く、その形状は概略球面状となっていればよい。
【００４９】
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について図５を参照しつつ説明する。本実施形態は、上記実施形態１とピンの形状が異なるのみであるので、異なる部分のみ説明し、同様な部分の説明は省略又は簡略化する。
本実施形態に係るピン立設板４５には、図５のから判るように、実施形態１と同様に、釘頭状の係合部３７Ａを備えるピン３６が立設されている。このピン３６の係合部３７Ａには、半球状に膨出する共晶銀ロウ材が固着して当接部３７Ｂが形成されているが、実施形態１の球面状当接部１７Ｂと異なり、係合部３７Ａの一部、具体的には基端側面３７Ａ１の略中央部から膨出している。
【００５０】
本実施形態に係る樹脂製配線基板３０は、このようなピン立設板４５を、実施形態１と同様に、配線板１１のピンパッド１４にピン３６の当接部３７Ｂを当接させハンダ付けすることにより、接合したものである。
このため、係合部３７Ａとピンパッド１４との間に介在する第２ハンダ材１８の体積比率を実施形態１（図２（ｂ）参照）に比して相対的に大きくできる。また、係合部３７Ａとピンパッド１４との間隔を小さくできる。
また、本実施形態の樹脂製配線基板３０においても、ピン３６の係合部３７Ａとピンパッド１４との間には、銀ロウ材（当接部３７Ｂ）や第２ハンダ材１８が介在するので、ピン３６の接続強度を高くすることが出来る。
【００５１】
本実施形態の樹脂製配線基板３０の製造方法は、実施形態１のそれと同様であるが、ピン３６の製造が若干異なるので説明する。本実施形態に用いるピン３６は、例えば、上記実施形態１と同様に、ピン本体１６Ｐに半球状に銀ロウ材を溶着させたの後、銀ロウを溶解するエッチング液（例えば、小島化学薬品製ＧＳＳＤ７等）で一部溶解することにより、その体積及び寸法を減少させることで形成できる。
【００５２】
（実施形態３）
次いで、第３の実施の形態について図６を参照しつつ説明する。本実施形態は、上記実施形態１と導体層およびピンと導体層の接合部分が異なるのみであるので、異なる部分のみ説明し、同様な部分の説明は省略又は簡略化する。
本実施形態に係るピン立設板６５は、図６のから判るように、その導体層６２は、実施形態１における第１貫通孔周縁部２２Ａに相当する部分、即ちピン保持板６１の第１主面６１Ａの貫通孔６４周縁にのみ形成されている。そして、ピン１６とピン保持板６１とは、導体層６２と係合部１７Ａのみが第１ハンダ材６３でハンダ付けせれることにより、固着されている。
【００５３】
本実施形態に係る樹脂製配線基板５０は、このようなピン立設板６５を、実施形態１と同様に、配線板１１のピンパッド１４にピン１６の当接部１７Ｂを当接させハンダ付けすることにより、接合したものである。なお、第１ハンダ材６３の量は、実施形態１の第１ハンダ材２３より少量としておくのが良い。
本図から判るように、ピン１６の中間部１６Ｂは、貫通孔６４内に圧入されることなく、遊挿されているので、ピン１６のうち変形可能な部分が実施形態１と比べて多い。このため、この樹脂製配線板５０をプリント配線板（図示しない）に形成した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１６にかかる応力を効果的に吸収することができる。
【００５４】
本実施形態の樹脂製配線基板５０の製造方法は、上記実施形態１のそれと概略同様であるが、ピン保持板２５の製造方法が異なるので説明する。片面にのみ銅箔が張られた銅張積層板に、所定の位置にドリルで穿孔し、貫通孔６４を成形する。その後、エッチングで貫通孔６４の周縁に導体層６２を形成してピン保持板６１とする。このため、メッキ処理が不要となるので、実施形態１の場合のように、サブトラクティブ法などによって、貫通孔２４周縁および貫通孔２４内壁にスルーホールメッキを施して導体層２２を形成するのに比して、手間やコストがかからない。
【００５５】
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、球面状当接部１７Ｂ，３７Ｂには、共晶銀ロウを用いたが、金系ロウ材や他の銀ロウ材、あるいはハンダ付けに使用する第１ハンダ材２３，６３、第２ハンダ材１８よりも融点の高いハンダ材（例えば、95Pb-5Snなど）を用いても良いことは明らかである。
また、当接部１７Ｂ，３７Ｂは、ピンパッド１４と当接する部分がいずれも半球状の球面状当接部１７Ｂ，３７Ｂを示したが、円柱状、円錐状その他の形状であっても良い。このようにしても同様に係合部１７Ａ，３７Ａとピンパッド１４との間にロウ材や第２ハンダ材１８が介在して、応力を緩和できるからである。但し、ピン製造の容易さを勘案すると、球面状当接部を形成したピンを用いるのが好ましい。
【００５６】
また、上記実施形態では、ピン保持板２１，６１にピン１６，３６を固着してピン立設板２５，４５，６５とし、配線板１１にこのピン立設板２５等を接合して樹脂製配線基板１０，３０，５０を製造しているが、製造方法はこれに限らず、例えば、配線板１１にピン１６，３６を固着した後、これにピン保持板２１等を固着するようにしても良い。
また、上記実施形態では、樹脂製配線基板１０，３０，５０を製造した後、ＩＣチップｉｃを搭載するが、ＩＣチップｉｃの搭載は、樹脂製配線基板１０，３０，５０の完成後でなくても良く、例えば、予め配線板１１にＩＣチップｉｃを搭載した後、この配線板１１とピン立設板２５，４５，６５とを接続するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るピン立設板について、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図２】 実施形態に係る樹脂製配線基板について、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図３】 実施形態に係るピン立設板および樹脂製配線基板の製造方法を示す説明図であり、（ａ）はピン保持板を示し、（ｂ）はピン保持板第１主面の貫通孔および貫通孔周縁に第１ハンダ材を印刷する工程を示し、（ｃ）はピンをピン保持板に立設し、固着させてピン立設板をつくる工程を示す。
【図４】 実施形態に係る樹脂製配線基板の製造方法を示す説明図であり、（ｄ）は配線板を示し、（ｅ）は配線板のピンパッド上に第２ハンダ材を印刷する工程を示し、（ｆ）は配線板にピン立設板を接合して樹脂製配線板をつくる工程を示す。
【図５】 他の実施形態に係る樹脂製配線基板の構造を示す部分拡大断面図であり、釘頭状の係合部の一部に当接部を設けたものを示す。
【図６】 他の実施形態に係る樹脂製配線基板の構造を示す部分拡大断面図であり、第１主面の貫通孔周縁にのみ形成された導体層と係合部が固着したものを示す。
【図７】 釘頭状の頭部を持つピンをピン保持板に第１ハンダ材で固着して立設し、このピンの頭部を配線板の第２配線板主面に設けたピンパッドにハンダ付けして接合した従来の樹脂製配線基板の部分拡大断面図である。
【図８】 突出部を有する釘頭状のピンをピン保持板に第１ハンダ材で固着して立設し、このピンの突出部を配線板の第２配線板主面に設けたピンパッドに当接させてハンダ付けし、接合した従来の樹脂製配線基板の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０，３０，５０ 樹脂製配線基板
１１ 配線板
１１Ａ 第１配線板主面
１１Ｂ 第２配線板主面
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 絶縁層
１４ ピンパッド
１６，３６ ピン
１６Ａ，３６Ａ 先端部
１６Ｂ，３６Ｂ 中間部
１６Ｃ，３６Ｃ 基端部
１７Ａ，３７Ａ 係合部
１７Ｂ，３７Ｂ 当接部
２１，６１ ピン保持板
２１Ａ，６１Ａ 第１主面
２１Ｂ，６１Ｂ 第２主面
２２，６２ 導体層
２２Ａ 第１導体層周縁部
２４，６４ 貫通孔
２５，４５，６５ ピン立設板
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピン保持板に多数のピンが立設されたピン立設板、及びこのピン立設板と配線板とを備える樹脂製配線基板に関し、特に、配線板とピン立設板との接合部分で強度が高く、かつ電気的不良が生じ難い樹脂製配線基板及びピン立設板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、樹脂製配線基板として、ピン保持板に入出力端子としてのピンが多数立設されたピン立設板を、エポキシ樹脂などの樹脂、あるいはこれらの樹脂とガラス繊維等との複合材料からなる絶縁材を用いた樹脂製の配線板に固着したものが知られている。例えば、図７に示す樹脂製配線基板７０は、予め釘頭状（ネイルヘッド状）の頭部Ｐ１Ａを持つピンＰ１を、予めピン保持板７２に形成した導体層ＣＬに第１ハンダ材ＳＴでハンダ付けし、多数のピンＰ１をピン保持板７２に立設したピン立設板７３を製造しておく。そして、このピン立設板７３の各々のピンＰ１の頭部Ｐ１Ａを、配線板７１の裏側主面７１Ａ（図中下側）に形成したピンパッドＰＤに第２ハンダ材ＳＲでハンダ付けして、ピン立設板７３と配線板７１とを接続したものである。
ところで、この樹脂製配線基板７０は、ピン立設板７３と配線板７１とを第２ハンダ材ＳＲでハンダ付けする際に、ピンＰ１の頭部Ｐ１Ａと配線板７１に設けたピンパッドＰＤとの間に挟まれた第２ハンダ材ＳＲの層がつぶれて拡がり、隣接する入出力端子間同士でショートがすることある。特に、入出力端子のピッチの縮小化に伴い、この危険性が極めて高くなる。
【０００３】
そこで、特開平４−１２９２６０公報では、このピンＰ１の頭部Ｐ１Ａに突出部を有した形状、即ち、図８に示すように、釘頭状の頭部Ｐ２Ａから突出した突出部Ｐ２Ｂを有するピンＰ２を用いて、突出部Ｐ２ＢをピンパッドＰＤに当接させてハンダ付けする樹脂製配線基板８０が示されている。このようにすると、ピンＰ２と配線板７１とを第２ハンダ材ＳＲで接合する際に、ピンＰ２の頭部Ｐ２Ａと配線板７１に設けたピンパッドＰＤとの間に、ピンＰ２の突出部Ｐ２Ｂが介在するので、頭部Ｐ２ＡとピンパッドＰＤとに挟まれた第２ハンダ材ＳＲが横に拡がって、互いにショートすることはなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この突出部Ｐ２Ｂを有するピンＰ２は、汎用されていないので、これを製造するために別途金型等を製作しなければならない。さらに、汎用されている釘頭状のピンＰ１と比べると、金型等が複雑になるので、ピンの製造コストが高くつく。一般に配線基板に使うピンの数は数１０本ないし１０００程度と多数であるので、ピンの単価上昇が樹脂製配線基板の大きなコストアップとなる。
さらに、この樹脂製配線基板８０は、ピンＰ２に応力が発生した場合、ピンの突出部Ｐ２Ｂと配線板７１のピンパッドＰＤとの当接面で亀裂が発生し、結果この接合部分が破壊されることがあり、強度的に実用十分ではない。
【０００５】
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであって、ピン立設板を備える樹脂製配線基板でありながら、ピンと配線板の接合強度が高く、電気的不良が生じ難く、かつ安価な樹脂製配線基板及びこのようなピンを立設したピン立設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、第１主面と第２主面とを有する板形状をなし、上記第１主面と第２主面との間を貫通する多数の貫通孔と、少なくとも上記第１主面の上記貫通孔周縁に形成された導体層と、を有するピン保持板と、上記第２主面側から突出する先端部と、上記貫通孔を貫通する中間部と、上記先端部及び中間部より径大な基端部であって、上記貫通孔に係合し、上記導体層にハンダ付けされた係合部、および、上記係合部と導体層とをハンダ付けする第１ハンダ材よりも高融点で、上記係合部の基端側面に固着され、基端方向に膨出するハンダ材またはロウ材を有する当接部を備える基端部と、を有する多数のピンと、を備えることを特徴とするピン立設板である。
【０００７】
本発明によれば、ピンの基端部は、当接部と係合部とを有する。従って、このようなピンを持つピン立設板を配線板に接合する場合、ピン立設板のうちのピン保持板と配線板との間には、ピンの基端部の高さ分だけ、即ち、係合部の他、当接部を加えた高さ分だけ隙間が空くことになる。このため、ピンとピンパッドとをハンダ付けするための第２ハンダ材が拡がって、隣接する入出力端子間同士でショートすることはない。
【０００８】
また、本発明のピン立設板を配線板に接合する場合、ピンの係合部とピンパッドの間には、ハンダ付けに用いた第２ハンダ材の他、ピンの先端部、中間部及び係合部（以下これらを合わせてピン本体ともいう）よりも柔らかなハンダ材やロウ材を有する当接部が介在することになる。このため、ピンとピンパッドの間に応力が生じた場合でも、当接部のハンダ材やロウ材も変形して応力を吸収して緩和するため破壊しにくくなり、ピンパッドにコバール等からなる釘頭状のピンを直接ハンダ付けした場合に比して、極めて高い接続強度を得ることができる。
【０００９】
さらに、コバール等からなるピン本体の比較的平滑な表面に比して、当接部の表面は、細かな凹凸が形成される。これは、ハンダ材やロウ材が冷却されて固化する際に、細かな凹凸やボイドが形成されるためである。このため、ハンダ付けの際、第２ハンダ材と当接部との接触面積が増える。この点から、比較的滑らかな表面を持つピン本体基端部自身を当接部と同形状にした場合よりもハンダ付けにより当接部が強固に接続できる利点もある。
しかも、各ピンは、ピン保持板と固着されているため、特定のピンにのみ応力が掛かってもピン保持板に、あるいはピン保持板を介して他のピンにも応力が分散されるので、ピン保持板を無くして個々のピンを接続しただけの場合に比べ、強固にピンを接続することができる。
【００１０】
ここで、ピン保持板は、所定の電気絶縁性、強度、耐熱性等を有するものであれば良く、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂、ガラス−エポキシ樹脂複合材料、ガラス−ＢＴ樹脂複合材料などこれらの樹脂とガラス繊維やポリアミド繊維等との複合材料、これらの樹脂とアルミナ等のセラミック粉末との複合材料、連続多孔質ＰＴＦＥなどの三次元網目構造のフッ素系樹脂にエポキシ樹脂等を含浸硬化させた複合材料などが挙げられる。
また、ピン保持板に形成された貫通孔は、ピンの先端部および中間部をこの貫通孔に挿入もしくは圧入することができ、かつピンの基端部（のうちの係合部）を係合させることのできる内径をなすものであれば良い。
【００１１】
また、ピン保持板に形成された導体層は、少なくとも第１主面の貫通孔周縁に形成されていれば良く、例えば、第１主面に金属層を有するピン保持板に、貫通孔を形成し、エッチング等で貫通孔周縁に形成したもので良い。
なお、第１主面の貫通孔周縁のほか貫通孔内壁にも、導体層（スルーホール導体）を形成し、第１主面の貫通孔周縁でピンの係合部とハンダ付けするほか、貫通孔内壁の導体層（スルーホール導体）とピンの中間部とをハンダ付けすると良い。ピンとピン保持板との接合強度をより高くすることができるからである。
【００１２】
ピン本体（先端部、中間部、および基端部のうち係合部）の材質としては、強度や加工性等を考慮して適宜選択すれば良いが、コバールや４２Ｎｉ−Ｆｅ合金、銅合金等が挙げられる。
また、ピンの当接部のハンダ材およびロウ材としては、ピンをピン保持板の導体層とハンダ付けする際に溶融しないように、この際に使用する第１ハンダ材よりも融点の高いものの中から、ピン本体の材質やメッキの容易さ等を考慮して適宜選択すれば良く、例えば、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等の高温ハンダ材が挙げられる。なお、この当接部は、ハンダ材およびロウ材のみから構成される場合の他、酸化防止等のためにＮｉメッキやＡｕメッキを掛けておいても良い。このようにしても、ハンダ材およびロウ材のみから構成される場合と同様、上記したように、ピンと配線板との接合強度を極めて高くすることができる。
また、ピンをピン保持板にハンダ付けする第１ハンダ材としては、上記したようにハンダ付けの際、当接部が溶解しないように、これより融点の低いもので、かつその後に接続する配線板のハンダ付け温度等を考慮して選択すればよいが、例えば、９５Ｓｎ−５Ｓｂハンダ材、Ｐｂ−Ｓｎ系ハンダ材（例えば、37Pb-63Sn共晶ハンダ材、50Pb-50Sn、90Pb-10Sn等）、Ｓｎ−Ａｇ系ハンダ材（例えば、96.5Sn-3.5Ag）等が挙げられる。
【００１３】
ここで、上記ピン立設板であって、前記係合部は釘頭状であり、前記当接部は、前記係合部の基端側面全面から前記基端方向に球面状に膨出する上記ハンダ材またはロウ材を有する球面状当接部であることを特徴とするピン立設板とすると良い。
【００１４】
球面状その他の形状の当接部をピン本体と同じ金属で形成する場合には、ピン形成時にプレス等によって当接部を一体成形するのが通常であるが、小さなピンであるので、このような球面状当接部は成形困難であり、単価が高くなる。一般に配線基板に使うピンの数は数１０本ないし１０００本程度の多数であるので、僅かな単価上昇でも大きなコストアップになる。
一方、本発明で用いるピンは、釘頭状の係合部の基端側面の全面に膨出するロウ材等を有する球面状当接部を備える。このため、形成容易な釘頭状のピンを用いることができ、しかも、この係合部の基端側面にロウ材片を載置して加熱溶融することで、容易に半球状など球面状にロウ材（ハンダ材）を溶着させることができる。しかも、このような釘頭状のピンにロウ材を溶着したものは、セラミック製配線基板において大量に使用されているので、結局安価に入手することができる。従って、ピンが安価で入手容易であり、さらなるコスト低減が可能となる。
【００１５】
また、本発明によれば、ピンの当接部は球面状であるので、当接部とピンパッドとは、略一点で接することになる。このため、当接部とピンパッドとをハンダ付けする際に、当接部とピンパッドとの間で容易に横ずれをするため、セルフアライメント効果による力が生じたときに、容易にピン保持板が面に沿う方向に動くから、当接部とピンパッドとの位置関係が自動的に正しい位置に配置されやすい。従って、当接部とピンパッドとを確実に所定の位置で接合させることができる。
【００１６】
ここで、上記ピン立設板であって、前記導体層は、前記第１主面のうち前記貫通孔周縁にのみ形成され、前記ピンの基端部と上記貫通孔周縁の導体層とがハンダ付けされていることを特徴とするピン立設板とすると良い。
【００１７】
本発明によれば、導体層は、ピン保持板の第１主面のうち貫通孔周縁にのみ形成され、第２主面の貫通孔周縁や貫通孔内壁には形成されない。そして、ピンの基端部のうちの係合部とこの導体層のみをハンダ付けすることで、ピンがピン保持板に固着されている。
このため、このピン立設板では、例えば上記したように、第１主面に金属箔が張られたピン保持板に貫通孔を形成し、エッチング等で貫通孔周縁に導体層を形成するなど、第１主面の貫通孔周縁に導体層を形成するだけで足り、貫通孔内壁にスルーホールメッキを施すなどの工程が不要となるので、より安価なピン立設板とすることができる。
【００１８】
なお、さらに上記ピン立設板であって、前記ピンの中間部は、前記貫通孔に圧入されていることを特徴とするピン立設板が好ましい。ピンの基端部（係合部）と導体層とがハンダ付けされているほかに中間部がピン保持板の貫通孔に圧入されていると、ピンはより強固にピン保持板に保持されるからである。
一方、前記ピン立設板であって、前記ピンの中間部は、前記貫通孔に遊挿されていることを特徴とすることもできる。ピンの中間部が貫通孔に遊挿されているので、ピンを他の配線基板に実装しようとしてピン挿入口やソケットにピンを挿入する際など、ピンに応力が掛かったときにも、ピンの先端部のみでなく中間部も変形して応力を吸収して緩和することができるからである。
【００１９】
また、他の解決手段は、第１配線板主面と第２配線板主面とを有する板形状をなし、樹脂または樹脂を含む複合材料から構成され、上記第１配線板主面、第２配線板主面及び内部の少なくともいずれかに形成された配線と上記第２配線板主面に形成されたピンパッドとを有する配線板と、上記ピン立設板とを、上記ピンパッドに前記ピンの当接部を当接させ、前記当接部のハンダ材またはロウ材よりも融点の低い第２ハンダ材でハンダ付けすることにより接続してなる樹脂製配線基板である。
【００２０】
本発明によれば、この樹脂製配線基板は、上記ピン立設板のうちの各々のピンの当接部を、第２主面にピンパッドを備える配線板のピンパッドにそれぞれ当接させ、ハンダ付けで接続したものである。従って、上記したように、ピン保持板と配線板との間には、ピンの係合部だけでなく当接部も介在する。このため、この樹脂製配線基板は、ピン立設板と配線板とを接合した際に、ピン当接部とピンパッドとをハンダ付けする第２ハンダ材が横に拡がって隣接する入出力端子間でショートすることがないので、信頼性の高い樹脂製配線基板とすることができる。
【００２１】
また、上記したように、ピンの係合部とピンパッドとの間には、ピン本体よりも柔らかなハンダ材やロウ材を有する当接部が介在するため、ピンとピンパッドの間に応力が生じても、当接部のハンダ材やロウ材が変形して応力を吸収して緩和するので、接続強度が極めて高い。さらに、当接部の表面に細かな凹凸を有するので、当接部とピンパッドとのハンダ付けの際、第２ハンダ材と当接部との接触面積が増えるから、本発明におけるピンは、比較的滑らかな表面を持つピンを用いるよりも、強固に接続されている。
【００２２】
特に、ピンの当接部を球面状当接部とした場合には、球面状当接部とピンパッドとは、略一点で接することになる。このため、配線板とピン保持板とのハンダ付けの際に、セルフアライメント効果によってピン立設板が容易に移動するので、球面状当接部とピンパッドとの位置関係が自動的に正しい位置に配置されやすく、球面状当接部とピンパッドとが確実に所定の位置で接合された樹脂製配線基板となる。
【００２３】
ここで、ピン保持板を配線板に接続する第２ハンダ材、即ち、ピンパッドとピンの当接部とを接続する第２ハンダ材は、ピンの当接部のハンダ材やロウ材よりも融点の低いもので、その前あるいはその後に搭載する電子部品のハンダ付け温度等を考慮して選択すればよいが、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ系ハンダ材（例えば、37Pb-63Sn共晶ハンダ材、50Pb-50Sn、90Pb-10Sn等）、Ｓｎ−Ａｇ系ハンダ材（例えば、96.5Sn-3.5Ag）等が挙げられる。ただし、ピンをピン保持板（導体層）に第１ハンダ材によりハンダ付けした後に、ピンをピンパッドに第２ハンダ材によりハンダ付けするので、このとき、ピンをピン保持板に接合した第１ハンダ材が溶解しないように、ピンをピンパッドに接合する第２ハンダ材は、融点のより低いものを選択するのが良い。一旦ピン保持板に固着されたピンが、第１ハンダ材の再溶融によって、固着位置がずれたり、ピン保持板から抜けたりすることなないので、ピン立設板と配線板とが、より確実に接続された樹脂製配線基板とすることができるからである。
【００２４】
配線板は、その第１配線板主面、第２配線板主面および内部の少なくともいずれかに配線層を備えているものであり、従って、絶縁層が単数層であるものの他、複数層積層にされたものも含まれる。
また、配線板を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＰＥ樹脂等の樹脂が挙げられる。また、複合材料としては、例えば、ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−ＢＴ樹脂などのように、ガラス繊維やポリアミド繊維などの有機繊維に上記した樹脂を含浸硬化させたもの、これらの樹脂とアルミナ等のセラミック粉末との複合材料、連続多孔質ＰＴＦＥなどの三次元網目構造のフッ素系樹脂にエポキシ樹脂等を含浸硬化させた複合材料などが挙げられる。
ピンパッドは、配線板の第１配線板主面又は第２配線板主面において、ピンを当接させてハンダ付け可能とした部分を指す。
なお、ピン保持板と配線板との間の隙間に樹脂を注入し両者を固着してなる樹脂製配線基板としても良い。より強固にピン保持板が配線板に固着されて、樹脂製配線基板の信頼性を向上させることができるからである。
【００２５】
また、他の解決手段は、第１配線板主面と第２配線板主面とを有する板形状をなし、樹脂または樹脂を含む複合材料から構成され、上記第１配線板主面、第２配線板主面及び内部の少なくともいずれかに形成された配線と上記第２配線板主面に形成されたピンパッドとを有する配線板と、第１主面と第２主面とを有する板形状をなし、上記第１主面と第２主面との間を貫通する多数の貫通孔と少なくとも上記第１主面の上記貫通孔周縁に形成された導体層とを有するピン保持板と、上記第２主面側から突出する先端部と、上記貫通孔を貫通する中間部と、上記先端部及び中間部より径大な基端部であって、上記貫通孔に係合し、上記導体層にハンダ付けされた係合部、および、上記係合部と導体層とをハンダ付けする第１ハンダ材よりも高融点で、上記係合部の基端側面に固着され、基端方向に膨出するハンダ材またはロウ材を有する当接部を備える基端部と、を有し、上記当接部が上記ピンパッドに当接しつつ、上記当接部のハンダ材またはロウ材よりも低融点の第２ハンダ材によりハンダ付けされた多数のピンと、を備えることを特徴とする樹脂製配線基板である。
【００２６】
本発明によれば、このピンは、一方でピンパッドが形成された配線板に、他方で導体層が形成されたピン保持板に接合、固着されている。即ち、ピンの基端部のうちの係合部から膨出する当接部とピンパッドとが、当接した状態でハンダ付けされることにより、ピンと配線板とが接合されている。そして、ピンの基端部の係合部と、ピン保持板に形成された導体層とがハンダ付けされることにより、ピンとピン保持板とが固着されている。つまり、配線板とピン保持板との間には、ピンの係合部だけでなく当接部も介在する。このため、ピン当接部とピンパッドとをハンダ付けするための第２ハンダ材が拡がって、隣接する入出力端子間同士でショートすることはなく、信頼性の高い樹脂製配線基板とすることができる。
【００２７】
また、上記したように、ピンの係合部とピンパッドとの間には、ピン本体よりも柔らかなハンダ材やロウ材を有する当接部が介在するため、ピンとピンパッドの間に応力が生じても、当接部のハンダ材やロウ材が変形して応力を吸収するので、接続強度が極めて高い。さらに、当接部の表面に細かな凹凸を有するので、第２ハンダ材と当接部との接触面積が増えるから、本発明におけるピンは、比較的滑らかな表面を持つピンよりも、強固に接続されている。
【００２８】
ここで、上記樹脂製配線基板であって、前記係合部は釘頭状であり、前記当接部は、前記係合部の基端側面全面から前記基端方向に球面状に膨出する前記ハンダ材またはロウ材を有し、前記ピンパッドと当接する球面状当接部であることを特徴とする樹脂製配線基板とすると良い。
【００２９】
本発明では、釘頭状の係合部の基端側面の全面に膨出するロウ材等を有する球面状当接部を備えたピンを用いる。このため、形成容易な釘頭状のピン（ピン本体）を用い、このような釘頭状のピンに球面状にロウ材を溶着した汎用のピンを用いることができるので、安価に入手することができ、安価な樹脂製配線基板とすることができる。
【００３０】
ここで、上記樹脂製配線基板であって、前記導体層は、前記第１主面のうち前記貫通孔周縁にのみ形成され、前記ピンの基端部と上記貫通孔周縁の導体層とがハンダ付けされていることを特徴とする樹脂製配線基板とすると良い。
【００３１】
本発明によれば、導体層は、ピン保持板の第１主面のうち貫通孔周縁にのみ形成され、貫通孔内壁やピン保持板の第２主面の貫通孔周縁には形成されない。そして、ピンの基端部のうちの係合部とこの導体層のみをハンダ付けすることで、ピンとピン保持板とを固着している。
このため、上記したように、この導体層は、例えば第１主面に金属箔を有するピン保持板に、貫通孔を形成し、エッチング等で貫通孔周縁に導体層を形成するなど、第１主面の貫通孔周縁に形成すれば良く、スルーホールメッキを施して導体層を形成するのに比して、手間やコストがかからないため、安価な樹脂製配線基板とすることができる。
【００３２】
なお、中間部の外径と貫通孔の内径を適宜設計して、ピンの中間部が貫通孔内に圧入されている場合には、さらにピンの接合強度を高くすることができる。
一方、貫通孔の内径をピンの中間部の外径より十分に大きくして、中間部を貫通孔内に遊挿させた場合には、ピンのうち変形可能な部分が増すので、樹脂製配線基板を他の配線基板に実装する際に、ピン挿入口やソケットと当接するなどしてピンにかかる応力を効果的に吸収できる。
なお、上記した樹脂製配線基板において、さらにピン保持板と配線板との間の隙間に樹脂を注入し、両者を固着してなる樹脂製配線基板としても良い。より強固にピン保持板が配線板に固着されて、樹脂製配線基板の信頼性を向上させることができるからである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。
まず、図１（ａ）に示すピン立設板２５は、図示しないが平面視正方形状で板状のピン保持板２１を備える。このピン保持板２１には、多数のピン１６が第１主面（図中上面）２１Ａから第２主面（図中下面）２１Ｂへ挿入されて立設している。これらのピンは、先端側が第２主面２１Ｂから図中下方に向けて突出し、基端側が第１主面２１Ａに係合した状態で、ピン保持板２１に固着されている。
図１（ｂ）に示すように、このピン保持板２１は、厚さ１ｍｍのガラスＢＴ樹脂複合材料の保持板２１本体からなり、後に接合される配線板１１のピンパッド１４の位置に対応して、直径φ０．４５ｍｍの多数の貫通孔２４が形成されている。そして、第１主面２１Ａ、第２主面２１Ｂのうち、貫通孔周縁にそれぞれ厚さ２０μｍの第１貫通孔周縁部２２Ａ、第２貫通孔周縁部２２Ｂを、貫通孔２４の内壁面に厚さ１０μｍの内周部２２Ｃを有する導体層２２が形成されている。
【００３４】
一方、ピン１６は、ピン保持板２１の第２主面２１Ｂより突出した部分である先端部１６Ａと、貫通孔２４を貫通した部分である中間部１６Ｂと、基端部１６Ｃとを備える。ここで、先端部１６Ａと中間部１６Ｂは、直径φ０．３８ｍｍ×長さ２ｍｍの棒状をなす。また、基端部１６Ｃは、釘頭状の係合部１７Ａ（φ０．６ｍｍ×０．２ｍｍｔ）、およびこの係合部の基端側面１７Ａ１の全面から半球状（半径約０．３ｍｍ）に膨出する球面状当接部１７Ｂを有する。ピン１６のうち先端部１６Ａと中間部１６Ｂと係合部１７Ａとは一体成形で製造された釘頭状のピン本体１６Ｐを構成しており、本実施形態では、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）からなる。一方、球面状当接部１７Ｂは、共晶銀ロウ(72Ag-28Cu：融点７８０℃）からなる。また、ピン１６（ピン本体１６Ｐおよび球面状当接部１７Ｂ）の表面には、後述するように、図示しないがＮｉ−Ｐメッキ（厚さ２．５μｍ）およびＡｕメッキ（厚さ０．０５μｍ）が酸化防止やハンダ付け性向上のために施されている。
【００３５】
係合部１７Ａと導体層２２のうち第１貫通孔周縁部２２Ａとが、また、中間部１６Ｂと貫通孔内壁に形成された内周部２２Ｃとが、それぞれ第１ハンダ材２３でハンダ付けされることによって、ピン１６がピン保持板２１に固着されている。この第１ハンダ材２３は、ハンダ付けの際、球面状当接部１７Ｂが再溶融しない温度でハンダ付けすることができ、しかも、後に、配線板やＩＣチップを接合する際の温度では再溶融しないように考慮された融点を有する。本実施形態では、共晶銀ロウの融点が十分高い（７８０℃）ので、球面状当接部１７Ｂの再溶融を考慮する必要はないが、後に接合する配線板のハンダ付け温度やＩＣチップｉｃのハンダ付け温度（１８３℃）を考慮して、９５Ｓｎ−５Ｓｂハンダ材（融点２３８〜２４０℃）を用いている。
【００３６】
次に、このピン立設板２５を備える樹脂製配線基板１０について、図２を参照しつつ説明する。
図２（ａ）に示す樹脂製配線基板１０は、図示しないが平面視板形状で、ピン保持板２１およびこれと略同じ大きさの平面視正方形状の配線板１１とを備える。その第２配線主面（図中下面）１１Ｂには、ピン立設板２５が、ピンの当接部１７Ｂとピンパッド１４とをハンダ付けすることで、接合されている。一方、配線板１１の第１配線板主面１１Ａには、破線で示すようにＩＣチップｉｃを搭載出来るようになっている。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、配線板１１は、エポキシ材料からなる絶縁層１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…が積層され、絶縁層１２Ａの図中下面側には、厚さ２０μｍのＣｕメッキおよび厚さ５μｍのＮｉメッキからなるピンパッド１４が多数形成されると共に、このピンパッド１４の周縁部が若干掛かるようにしてソルダーレジスト層１３が形成されたものである。ピンパッド１４のうちソルダーレジスト層１３からの露出部は、直径φ０．９ｍｍである。なお、配線板１１内には、ピンパッド１４に接続しまたは接続しないビア１５Ａや内部配線層１５Ｂが、公知の手法によって形成されている。例えば、本実施形態では、ビア１５Ａは絶縁層に穿孔後、メッキおよび導電性材料の充填により、内部配線層１５Ｂはメッキにより形成されている。
【００３８】
配線板１１のピンパッド１４には、ピン１６の球面状当接部１７Ｂがピンパッド１４に当接するようにして、第２ハンダ材１８でハンダ付けにより固着されている。この第２ハンダ材１８は、球面状当接部１７Ｂとピンパッド１４とをハンダ付けする際、球面状当接部１７Ｂ、およびピン１６をピン保持板２１に固着しているハンダ材２３が再溶融しないように考慮された融点を有する。本実施形態では、共晶銀ロウの融点が十分高い（７８０℃）ので、球面状当接部１７Ｂの再溶融を考慮する必要はないが、ピン１６とピン保持板２１とのハンダ付け温度およびＩＣチップｉｃのハンダ付け温度を考慮して、３７Ｐｂ−６３Ｓｎハンダ材（融点１８３℃）を用いている。
【００３９】
また、このようにした樹脂配線基板１０は、ピン保持板２１と配線板１１との間に、ピンの基端部１６Ｃの高さ分だけ、即ち、ピン１６の係合部１７Ａの他、当接部１７Ｂの高さ分だけ隙間が空くことになる。このため、ピン１６とピンパッド１４とをハンダ付けする第２ハンダ材１８が横に拡がって、隣接する入出力端子間同士でショートすることはない。
【００４０】
また、この樹脂配線基板１０は、配線板１１とピン立設板２５との接合強度が高く、ピン１６とピンパッド１４のとの間に応力がかかっても、従来のようにこの接合部分が破壊することはなく、実用十分な接合強度がある。これは、ピン１６の係合部１７Ａとピンパッド１４との間に、係合部１７Ａから半球状に膨出した共晶銀ロウ材を有する球面状当接部１７Ｂおよび第２ハンダ材１８が介在しているからである。というのも、ヤング率（ｋｇ／ｍｍ2)で比較したとき、コバールは１４０００〜１５５００であるのに対し、共晶銀ロウ材は９２００であることからも判るように、ロウ材やハンダ材は柔らかく変形しやすい。このため、係合部１７Ａとピンパッド１４との間に介在するロウ材（当接部１７Ｂ）や第２ハンダ材１８が変形することにより、応力が緩和されて、破壊しにくくなるものと考えられる。なお、ピン本体１６Ｐを４２合金や銅で形成した場合も、ヤング率が４２合金は１５０００，無酸素銅は１２０００であることから、同様に当接部１７Ｂや第２ハンダ材１８で応力が緩和できる。
【００４１】
さらに、ピン本体（例えば係合部１７Ａ）の表面は比較的滑らかであり、表面粗度で０．０５〜０．５μｍＲａ程度であるのに対し、球面状当接部１７Ｂの表面粗度は０．５〜５μｍＲａと粗面になっている。これは、銀ロウ材が冷えて固まる際に、その表面に凹凸やボイドが発生するため、メッキ処理後においてもこの凹凸が残り、当接部１７Ｂの表面が粗面になると考えられる。このように表面が粗となっていると第２ハンダ材１８との接触面積が増え接続がより強固になることも、接続強度の向上に寄与したと考えられる。
【００４２】
次いで、このピン立設板２５および樹脂製配線板１０の製造方法について説明する。
ピン立設板２５は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す工程で製造する。公知の手法により、図３（ａ）に示すピン保持板２１を形成する。具体的には、両面銅張積層板を用意し、所定の位置にドリルで貫通孔２４を穿孔し、サブトラクティブ法によって、貫通孔２４周縁および貫通孔２４内壁に、スルーホールメッキを施して導体層２２（第１貫通孔周縁部２２Ａ、第２貫通孔周縁部２２Ｂおよび内周部２２Ｃ）を形成する。このピン保持板２１の第１主面（図中上面）２１Ａ上の第１貫通孔周縁部２２Ａ上に、図３（ｂ）に示すように、スクリーン印刷により９５Ｓｎ−５Ｓｂハンダ材のハンダペーストＳＴを塗布する。
【００４３】
次に、釘頭状の係合部１７Ａに溶着した球面状当接部１７Ｂを備えるピン１６を多数用意し、このピン１６を先端部１６Ａから貫通孔２４へ挿入する。ピン１６は、釘頭状の基端部１６Ｃ（係合部１７Ａ）で貫通孔２４と係合して止まる。この状態で、リフロー炉（図示しない）に投入し加熱して（例えば、本実施形態では、最高２６０℃、２４０℃以上１００秒保持）、ハンダペーストＳＴを溶融させることにより、図３（ｃ）に示すように、ピン１６をピン保持板２１に第１ハンダ材２３でハンダ付けする。このとき、溶融した第１ハンダ材２３は、導体層２２のうち内周部２２Ｃ上までぬれ拡がり、ピン１６の係合部１７Ａと第１貫通孔周縁部２２Ａとが、また、ピンの中間部１６Ｂと内周部２２Ｃとが固着される。この際、球面状当接部１７Ｂは、共晶銀ロウの融点が７８０℃であるため、再溶融することなく当初の形状、本例では半球状の形状を保ち続ける。
このようにして、ピン立設板２５が完成する。
【００４４】
さらに、樹脂製配線基板１０は、図３（ｃ）のピン立設板２５を用いて、図４（ａ）〜図４（ｃ）の工程で製造する。図４（ａ）に示すように、配線板１１は、公知の手法で複合材料の絶縁層を順次積層して形成したもので、その第２配線板主面（図中上面）１１Ｂには、Ｃｕメッキによって形成され（厚さ２０μｍ）、表面にＮｉメッキ（厚さ５μｍ）が施されたピンパッド１４が多数（図では２ヶ）露出している。なお、Ｎｉメッキ層の酸化を防止するため、ピンパッド１４の露出面には、ごく薄く（厚さ０．０５μｍ）Ａｕメッキ（図示しない）が施されている。この配線板１１のピンパッド１４に、図４（ｂ）に示すように、スクリーン印刷により３７Ｐｂ−６３Ｓｎハンダ材のハンダペーストＳＰを塗布する。
【００４５】
次に、図３（ｃ）のピン立設板２５を上下逆さにして、図４（ｂ）の配線板１１上に戴置し、ピン立設板２５の自重で、球面状当接部１７Ｂをピンパッド１４上のハンダペーストＳＰに押し付ける。
この状態で、リフロー炉（図示しない）に投入し加熱して（例えば、本実施形態では、最高２２０℃、１８３℃以上１００秒保持）、ハンダペーストＳＰを溶融させることにより、図４（ｃ）に示すように、ピン１６（球面状当接部１７Ｂ）をピンパッド１４に第２ハンダ材１８でハンダ付けする。この際、球面状当接部１７Ｂは、共晶銀ロウの融点が７８０℃であるため、再溶融することなく当初の形状、本例では半球状の形状を保ち続ける。このため、係合部１７Ａとピンパッド１４とは、少なくとも球面状当接部１７Ｂの高さ（本例では、約０．３ｍｍ）の分だけ間隔が空いた状態でハンダ付けされ、この間には、銀ロウ材（球面状当接部１７Ｂ）および第２ハンダ材１８が介在することになる。このため、ピン１６とピンパッド１４とをハンダ付けする際、第２ハンダ材１８が横に拡がって、隣接する入出力端子間同士でショートすることはない。
【００４６】
また、球面状当接部１７Ｂとピンパッド１４とは、略一点で接することになるので、加熱時に、球面状当接部１７Ｂとピンパッド１４との間で容易に横ずれをする。このため、セルフアライメント効果による力が生じたときに、容易にピン保持板２５が面に沿う方向に動くから、球面状当接部１７Ｂとピンパッド１４との位置関係が自動的に正しい位置に配置されやすい。従って、ピン保持板２５と配線板１１とを確実に接続することができるので、信頼性の高い樹脂製配線基板１０となる。
このようにして樹脂製配線基板１０が完成する。
【００４７】
なお、釘頭状の頭部を持つピン本体１６Ｐの頭部（係合部１７Ａ）に銀ロウ材を半球状に溶着させて球面状当接部１７Ｂを形成したピン１６は、公知の手法によって形成すればよい。例えば、係合部１７Ａの基端側面１７Ａ１（図１（ｂ）参照）に銀ロウ片を載置し、加熱して銀ロウ材を溶融させて表面張力で半球状にし、その後冷却してピン１６を得る方法が挙げられる。この手法による場合には、球面状当接部１７Ａの体積従って寸法が、銀ロウ片の体積（寸法）によって規制されるため、均一な体積を持つ銀ロウ片を用いることで、均一な寸法の球面状当接部１７Ａを容易かつ安価に形成できて好ましい。また、このようなピン本体１６Ｐに銀ロウ材を固着したピン１６は、セラミック製ＰＧＡ型配線基板の製造において、大量に生産・使用されているので、容易かつ安価に入手でき、しかも品質も安定している。
なお、球面状当接部１７Ｂを含めピン１６には、予めＮｉ−Ｐメッキ（厚さ２．５μｍ）およびＡｕメッキ（０．０５μｍ）を掛けておく。これは、ピン本体（コバール部分）の酸化防止とハンダ付け性向上のためである。また、メッキ後に、メッキ残渣を除去するために、熱処理を施すことが好ましい。熱処理の条件としては、還元雰囲気にて１５０〜４５０℃が好ましく、さらには、３００〜４５０℃が好ましい。１５０℃以上では残留水分を除去でき、また、３００℃以上では有機残渣を除去できるからである。また、４５０℃以上になると、ＡｕメッキがＮｉメッキ中に完全に拡散してしまい、ハンダの濡れ性が極端に悪くなってしまう。
【００４８】
また、このピン１６は、従来技術において用いた突出部Ｐ２Ｂを持つピンＰ２（図７参照）や、球面状当接部をもコバールとし、ピン本体１６Ｐ（先端部１６Ａ、中間部１６Ｂおよび係合部１７Ａ）と一体に成型したものよりも製造容易で安価となる。このような一体成型のピンを形成するには、球面状当接部を機械加工あるいは特殊形状のプレス型による加工で形成する必要があり、ピンの単価が高くなるからである。
なお、上記から容易に理解できるように、球面状当接部１７Ｂの高さは、ピンパッド１４の径や係合部１７Ａの径等を考慮し、ピンパッド１４と係合部１７Ａの間隔（配線板１１の第２配線板主面１１Ｂとピン保持板２１の第１主面２１Ａとの間隔）を所望の範囲に規制するために適宜選択すれば良く、その形状は概略球面状となっていればよい。
【００４９】
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について図５を参照しつつ説明する。本実施形態は、上記実施形態１とピンの形状が異なるのみであるので、異なる部分のみ説明し、同様な部分の説明は省略又は簡略化する。
本実施形態に係るピン立設板４５には、図５のから判るように、実施形態１と同様に、釘頭状の係合部３７Ａを備えるピン３６が立設されている。このピン３６の係合部３７Ａには、半球状に膨出する共晶銀ロウ材が固着して当接部３７Ｂが形成されているが、実施形態１の球面状当接部１７Ｂと異なり、係合部３７Ａの一部、具体的には基端側面３７Ａ１の略中央部から膨出している。
【００５０】
本実施形態に係る樹脂製配線基板３０は、このようなピン立設板４５を、実施形態１と同様に、配線板１１のピンパッド１４にピン３６の当接部３７Ｂを当接させハンダ付けすることにより、接合したものである。
このため、係合部３７Ａとピンパッド１４との間に介在する第２ハンダ材１８の体積比率を実施形態１（図２（ｂ）参照）に比して相対的に大きくできる。また、係合部３７Ａとピンパッド１４との間隔を小さくできる。
また、本実施形態の樹脂製配線基板３０においても、ピン３６の係合部３７Ａとピンパッド１４との間には、銀ロウ材（当接部３７Ｂ）や第２ハンダ材１８が介在するので、ピン３６の接続強度を高くすることが出来る。
【００５１】
本実施形態の樹脂製配線基板３０の製造方法は、実施形態１のそれと同様であるが、ピン３６の製造が若干異なるので説明する。本実施形態に用いるピン３６は、例えば、上記実施形態１と同様に、ピン本体１６Ｐに半球状に銀ロウ材を溶着させたの後、銀ロウを溶解するエッチング液（例えば、小島化学薬品製ＧＳＳＤ７等）で一部溶解することにより、その体積及び寸法を減少させることで形成できる。
【００５２】
（実施形態３）
次いで、第３の実施の形態について図６を参照しつつ説明する。本実施形態は、上記実施形態１と導体層およびピンと導体層の接合部分が異なるのみであるので、異なる部分のみ説明し、同様な部分の説明は省略又は簡略化する。
本実施形態に係るピン立設板６５は、図６のから判るように、その導体層６２は、実施形態１における第１貫通孔周縁部２２Ａに相当する部分、即ちピン保持板６１の第１主面６１Ａの貫通孔６４周縁にのみ形成されている。そして、ピン１６とピン保持板６１とは、導体層６２と係合部１７Ａのみが第１ハンダ材６３でハンダ付けせれることにより、固着されている。
【００５３】
本実施形態に係る樹脂製配線基板５０は、このようなピン立設板６５を、実施形態１と同様に、配線板１１のピンパッド１４にピン１６の当接部１７Ｂを当接させハンダ付けすることにより、接合したものである。なお、第１ハンダ材６３の量は、実施形態１の第１ハンダ材２３より少量としておくのが良い。
本図から判るように、ピン１６の中間部１６Ｂは、貫通孔６４内に圧入されることなく、遊挿されているので、ピン１６のうち変形可能な部分が実施形態１と比べて多い。このため、この樹脂製配線板５０をプリント配線板（図示しない）に形成した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１６にかかる応力を効果的に吸収することができる。
【００５４】
本実施形態の樹脂製配線基板５０の製造方法は、上記実施形態１のそれと概略同様であるが、ピン保持板２５の製造方法が異なるので説明する。片面にのみ銅箔が張られた銅張積層板に、所定の位置にドリルで穿孔し、貫通孔６４を成形する。その後、エッチングで貫通孔６４の周縁に導体層６２を形成してピン保持板６１とする。このため、メッキ処理が不要となるので、実施形態１の場合のように、サブトラクティブ法などによって、貫通孔２４周縁および貫通孔２４内壁にスルーホールメッキを施して導体層２２を形成するのに比して、手間やコストがかからない。
【００５５】
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、球面状当接部１７Ｂ，３７Ｂには、共晶銀ロウを用いたが、金系ロウ材や他の銀ロウ材、あるいはハンダ付けに使用する第１ハンダ材２３，６３、第２ハンダ材１８よりも融点の高いハンダ材（例えば、95Pb-5Snなど）を用いても良いことは明らかである。
また、当接部１７Ｂ，３７Ｂは、ピンパッド１４と当接する部分がいずれも半球状の球面状当接部１７Ｂ，３７Ｂを示したが、円柱状、円錐状その他の形状であっても良い。このようにしても同様に係合部１７Ａ，３７Ａとピンパッド１４との間にロウ材や第２ハンダ材１８が介在して、応力を緩和できるからである。但し、ピン製造の容易さを勘案すると、球面状当接部を形成したピンを用いるのが好ましい。
【００５６】
また、上記実施形態では、ピン保持板２１，６１にピン１６，３６を固着してピン立設板２５，４５，６５とし、配線板１１にこのピン立設板２５等を接合して樹脂製配線基板１０，３０，５０を製造しているが、製造方法はこれに限らず、例えば、配線板１１にピン１６，３６を固着した後、これにピン保持板２１等を固着するようにしても良い。
また、上記実施形態では、樹脂製配線基板１０，３０，５０を製造した後、ＩＣチップｉｃを搭載するが、ＩＣチップｉｃの搭載は、樹脂製配線基板１０，３０，５０の完成後でなくても良く、例えば、予め配線板１１にＩＣチップｉｃを搭載した後、この配線板１１とピン立設板２５，４５，６５とを接続するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るピン立設板について、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図２】 実施形態に係る樹脂製配線基板について、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図３】 実施形態に係るピン立設板および樹脂製配線基板の製造方法を示す説明図であり、（ａ）はピン保持板を示し、（ｂ）はピン保持板第１主面の貫通孔および貫通孔周縁に第１ハンダ材を印刷する工程を示し、（ｃ）はピンをピン保持板に立設し、固着させてピン立設板をつくる工程を示す。
【図４】 実施形態に係る樹脂製配線基板の製造方法を示す説明図であり、（ｄ）は配線板を示し、（ｅ）は配線板のピンパッド上に第２ハンダ材を印刷する工程を示し、（ｆ）は配線板にピン立設板を接合して樹脂製配線板をつくる工程を示す。
【図５】 他の実施形態に係る樹脂製配線基板の構造を示す部分拡大断面図であり、釘頭状の係合部の一部に当接部を設けたものを示す。
【図６】 他の実施形態に係る樹脂製配線基板の構造を示す部分拡大断面図であり、第１主面の貫通孔周縁にのみ形成された導体層と係合部が固着したものを示す。
【図７】 釘頭状の頭部を持つピンをピン保持板に第１ハンダ材で固着して立設し、このピンの頭部を配線板の第２配線板主面に設けたピンパッドにハンダ付けして接合した従来の樹脂製配線基板の部分拡大断面図である。
【図８】 突出部を有する釘頭状のピンをピン保持板に第１ハンダ材で固着して立設し、このピンの突出部を配線板の第２配線板主面に設けたピンパッドに当接させてハンダ付けし、接合した従来の樹脂製配線基板の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０，３０，５０ 樹脂製配線基板
１１ 配線板
１１Ａ 第１配線板主面
１１Ｂ 第２配線板主面
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 絶縁層
１４ ピンパッド
１６，３６ ピン
１６Ａ，３６Ａ 先端部
１６Ｂ，３６Ｂ 中間部
１６Ｃ，３６Ｃ 基端部
１７Ａ，３７Ａ 係合部
１７Ｂ，３７Ｂ 当接部
２１，６１ ピン保持板
２１Ａ，６１Ａ 第１主面
２１Ｂ，６１Ｂ 第２主面
２２，６２ 導体層
２２Ａ 第１導体層周縁部
２４，６４ 貫通孔
２５，４５，６５ ピン立設板
Claims (7)
- 第１主面と第２主面とを有する板形状をなし、
上記第１主面と第２主面との間を貫通する多数の貫通孔と、
少なくとも上記第１主面の上記貫通孔周縁に形成された導体層と、
を有するピン保持板と、
上記第２主面側から突出する先端部と、
上記貫通孔を貫通する中間部と、
上記先端部及び中間部より径大な基端部であって、上記貫通孔に係合し、上記導体層にハンダ付けされた係合部、および、上記係合部と導体層とをハンダ付けする第１ハンダ材よりも高融点で上記係合部の基端側面に固着され基端方向に膨出するハンダ材またはロウ材を有する当接部を備える基端部と、
を有する多数のピンと、
を備えることを特徴とするピン立設板。 - 請求項１に記載のピン立設板であって、
前記係合部は釘頭状であり、
前記当接部は、前記係合部の基端側面全面から前記基端方向に球面状に膨出する上記ハンダ材またはロウ材を有する球面状当接部であることを特徴とするピン立設板。 - 請求項１または請求項２に記載のピン立設板であって、
前記導体層は、前記第１主面のうち前記貫通孔周縁にのみ形成され、
前記ピンの基端部と上記貫通孔周縁の導体層とがハンダ付けされていることを特徴とするピン立設板。 - 第１配線板主面と第２配線板主面とを有する板形状をなし、樹脂または樹脂を含む複合材料から構成され、上記第１配線板主面、第２配線板主面及び内部の少なくともいずれかに形成された配線と上記第２配線板主面に形成されたピンパッドとを有する配線板と、
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のピン立設板とを、
上記ピンパッドに前記ピンの当接部を当接させ、前記当接部のハンダ材またはロウ材よりも融点の低い第２ハンダ材でハンダ付けすることにより接続してなる樹脂製配線基板。 - 第１配線板主面と第２配線板主面とを有する板形状をなし、樹脂または樹脂を含む複合材料から構成され、上記第１配線板主面、第２配線板主面及び内部の少なくともいずれかに形成された配線と上記第２配線板主面に形成されたピンパッドとを有する配線板と、
第１主面と第２主面とを有する板形状をなし、上記第１主面と第２主面との間を貫通する多数の貫通孔と少なくとも上記第１主面の上記貫通孔周縁に形成された導体層とを有するピン保持板と、
上記第２主面側から突出する先端部と、上記貫通孔を貫通する中間部と、上記先端部及び中間部より径大な基端部であって、上記貫通孔に係合し、上記導体層にハンダ付けされた係合部、および、上記係合部と導体層とをハンダ付けする第１ハンダ材よりも高融点で上記係合部の基端側面に固着され基端方向に膨出するハンダ材またはロウ材を有する当接部を備える基端部と、を有し、上記当接部が上記ピンパッドに当接しつつ、上記当接部のハンダ材またはロウ材よりも低融点の第２ハンダ材によりハンダ付けされた多数のピンと、
を備えることを特徴とする樹脂製配線基板。 - 請求項５に記載の樹脂製配線基板であって、
前記係合部は釘頭状であり、
前記当接部は、前記係合部の基端側面全面から前記基端方向に球面状に膨出する前記ハンダ材またはロウ材を有し、前記ピンパッドと当接する球面状当接部であることを特徴とする樹脂製配線基板。 - 請求項５または請求項６に記載の樹脂製配線基板であって、
前記導体層は、前記第１主面のうち前記貫通孔周縁にのみ形成され、
前記ピンの基端部と上記貫通孔周縁の導体層とがハンダ付けされていることを特徴とする樹脂製配線基板。
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