JP3936079B2 - 変換モジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変換モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ内のマザーボードには、ＣＰＵ（中央処理装置）としての機能を有する半導体パッケージがソケットを介して搭載されている。このような半導体パッケージとしては、現在のところ、片側面に多数のＩ／Ｏピンが立設されたＰＧＡ（ピングリッドアレイ）タイプが主流を占めている。
【０００３】
ところで、パーソナルコンピュータのユーザーは、処理の高速化を目的としたアップグレードを望む場合がある。この場合、ソケットから既存の半導体パッケージを取り外し、より高機能な半導体パッケージを新たに搭載することが必要になる。その際、高機能な半導体パッケージを複数基板からなる変換モジュールに装着したうえでマザーボードのソケットに間接的に実装することがよいと提唱されている。
【０００４】
従来の変換モジュールとしては、ソケット基板及び変換基板をその主要な構成要素としたものが提案されている。変換基板（例えば両面板）には複数のめっきスルーホールが設けられており、それらの下面側開口部には外部接続用ピンの基端部が挿入されている。なお、これらの外部接続用ピンはマザーボードのソケットに対して嵌脱される。ソケット基板は複数のＩ／Ｏピンを備えている。これらのＩ／Ｏピンは、ソケット基板の裏面側において前記複数のめっきスルーホールに対応した箇所に突設されている。各Ｉ／Ｏピンは各めっきスルーホールに挿入されかつはんだ付けされ、これによりソケット基板側と変換基板側との電気的な導通が図られる。また、ソケット基板のＩ／Ｏピンは自身の上端面に挿通穴を持つソケット状ピンであるため、そこには半導体パッケージのＩ／Ｏピンが嵌合される。従って、このような変換モジュールを用れば、半導体パッケージをマザーボード側に適合させることができ、そのパッケージ本来の性能が発揮されやすくなると考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近ではより大幅なアップグレードのための変換モジュール構造として、めっきスルーホール群によって包囲される領域に半導体パッケージ等の信号変換素子を実装し、同素子により信号変換を行わせるものが提案されるに至っている。しかしながら、このような構造を採用した場合、特定のＩ／Ｏピンについて入替接続を行う必要が生じる。即ち、当該特定のＩ／Ｏピンについては、対応するめっきスルーホールを介して外部接続用ピンに直接導通させずに、いったん信号変換素子の入力側に接続してその出力側から変換信号を得るためである。上記のような入替接続を実現する手段としては、特定のＩ／Ｏピンと信号変換素子の入力側とを、例えばリード線を介して用いて電気的に接続するという方法が考えられる。
【０００６】
ところが、リード線を用いたこの手法では、一連の煩雑な作業（所定長さに切断、絶縁被覆の剥離、予備はんだ付け、位置決め及びはんだ付け）が要求され、作業性に劣るものとなる。特に、半導体パッケージのファイン化・多ピン化が進むと、位置決め作業自体も困難になることが予想され、さらに接続信頼性の低下にもつながることが予想される。
【０００７】
また、変換基板自体を多層化するという手法や、変換基板にビルドアップ層を形成するという手法によって入替接続を実現しようとすると、高コスト化を招くという問題がある。従って、低コスト化に対する要求に応じるためには、両面板のように極力単純な構造の変換基板を使用すべきと考えられている。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためなされたものであり、その目的は、比較的簡単にかつ高コスト化を伴うことなく入替接続を行うことができる構造を持ち、しかも接続信頼性に優れた変換モジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、信号変換等の素子を有しかつ複数のめっきスルーホールが設けられた変換基板に、前記複数のめっきスルーホールに対応した箇所にＩ／Ｏピンが突設された半導体パッケージ装着用ソケット基板が搭載され、前記めっきスルーホールに前記Ｉ／Ｏピンを挿入することにより両基板同士が電気的に接続されている変換モジュールにおいて、前記複数のめっきスルーホールのうちの少なくとも一部のものは、本来導通に関与しない非導通めっきスルーホールであり、前記非導通めっきスルーホールの一端側に挿入されているＩ／Ｏピンと入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンとが、前記両基板間に配置された子基板の導体パターンを介して電気的に接続され、かつ前記非導通めっきスルーホールの他端側と前記信号変換等の素子の入力側とが、前記非導通めっきスルーホールとは別の位置にある導体部分を介して電気的に接続され、前記非導通めっきスルーホールは前記変換基板内の複数箇所に存在するとともに、それらのうち前記入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンに最も近いものが、前記子基板の導体パターンに電気的に接続されていることを特徴とする変換モジュールをその要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記子基板はサブトラクティブ法によって形成された導体パターンを絶縁基材の片側面に有する片面板であって、前記導体パターンは前記特定のＩ／Ｏピンとの接続のための一次側パッドと、前記非導通めっきスルーホールに対応したＩ／Ｏピンとの接続のための二次側パッドとをその両端に備え、前記絶縁基材において前記二次側パッドがある領域には、前記非導通めっきスルーホールに対応したＩ／Ｏピンを反対面側に貫通させる貫通部が形成されているとした。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、信号変換等の素子を有しかつ複数のめっきスルーホールが設けられた変換基板に、前記複数のめっきスルーホールに対応した箇所にＩ／Ｏピンが突設された半導体パッケージ装着用ソケット基板が搭載され、前記めっきスルーホールに前記Ｉ／Ｏピンを挿入することにより両基板同士が電気的に接続されている変換モジュールにおいて、前記複数のめっきスルーホールのうちの少なくとも一部のものは、本来導通に関与しない非導通めっきスルーホールであり、前記非導通めっきスルーホールの一端側に挿入されているＩ／Ｏピンと入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンとが、前記両基板間に配置された子基板の導体パターンを介して電気的に接続され、かつ前記非導通めっきスルーホールの他端側と前記信号変換等の素子の入力側とが、前記非導通めっきスルーホールとは別の位置にある導体部分を介して電気的に接続され、前記子基板はサブトラクティブ法によって形成された導体パターンを絶縁基材の片側面に有する片面板であって、前記導体パターンは前記特定のＩ／Ｏピンとの接続のための一次側パッドと、前記非導通めっきスルーホールに対応したＩ／Ｏピンとの接続のための二次側パッドとをその両端に備え、前記絶縁基材において前記二次側パッドがある領域には、前記非導通めっきスルーホールに対応したＩ／Ｏピンを反対面側に貫通させる貫通部が形成されているとした。
【００１２】
以下、本発明の「作用」を説明する。
変換モジュールに用いられる変換基板におけるめっきスルーホールの大部分のものは、ソケット基板側のＩ／Ｏピンとの導通に関与するめっきスルーホールである。その反面、現状においては、めっきスルーホールの一部分のものは、本来導通に関与していないもの（即ち、非導通めっきスルーホール）として形成されている。本発明者らは、変換基板内にこのような２種のめっきスルーホールが存在するという事実に着目して、下記の発明を想到するに至ったのである。
【００１３】
即ち、請求項１に記載の発明によると、子基板の導体パターン並びに変換基板の非導通めっきスルーホール及び導体部分を介して、入替接続を要する特定のＩ／Ｏ端子と信号変換等の素子の入力側とが電気的に接続される。その結果、特定のＩ／Ｏ端子についての入替接続が行われる。子基板にはあらかじめ導体パターンが形成されているため、例えばリード線を用いた場合とは異なり、所定長さに切断したり絶縁被覆を剥離する等、面倒な作業が不要となる。以上のことから本発明によると、入替接続を比較的簡単に行うことができ、しかも接続信頼性に優れたものとなる。
【００１４】
また、変換基板が両面板等のような単純な構造のもので足りることとなり、多層板やビルドアップ層に頼って入替接続を行う必要がなくなる。よって、高コスト化が確実に回避される。
【００１５】
さらに、子基板側と変換基板側との電気的な接続を例えばはんだ付けで行う場合でも、子基板の端縁部分と変換基板の表面とがなす段差を覆うようにはんだを付着させる必要がない。このため、子基板の厚さ如何にかかわらずはんだ付けを容易かつ確実に行うことができ、製造容易化及び接続信頼化を図ることができる。
【００１６】
加えて、非導通めっきスルーホールのうち入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンに最も近いものを選択すれば、子基板の導体パターンが比較的短くてよくなる。従って、ソケット基板側と変換基板側とをより短い距離で結ぶことができ、このことは変換モジュールの高速化や高性能化に確実に貢献する。また、子基板自体も小さく形成すれば足りるため、子基板をソケット基板と変換基板との間に配置する際の困難性が小さくなり、製造容易化を図ることができる。
【００１７】
請求項２，３に記載の発明によると、非導通めっきスルーホールに対応したＩ／Ｏピンは、二次側パッドがある領域に設けられた貫通部を貫通して、絶縁基材の反対面側に到ることができる。従って、当該Ｉ／Ｏピンの先端は非導通めっきスルーホールに挿入されることができ、これをもって子基板の導体パターンの二次側パッドと非導通めっきスルーホールとが電気的に接続される。ゆえに、子基板と変換基板との電気的な接続を行うにあたって、上述のごとく段差を覆うようなはんだ付けを行う必要がない。また、子基板はサブトラクティブ法によって形成された導体パターンを絶縁基材の片側面に有する片面板であるため、廉価であって比較的簡単に製造されることができる。よって、これを用いたとしても特に高コスト化にはつながらない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、本発明を具体化した一実施形態のＰＧＡ用変換モジュール１を図１〜図５に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１，図４に示されるように、この実施形態の変換モジュール１は、ＰＧＡ２を信号変換を行なったうえでマザーボードＭＢに搭載するための装置である。変換モジュール１は複数の基板、即ち変換基板３及びソケット基板４をその主要な構成要素としている。
【００２０】
変換基板３は、矩形状をしたリジッドな両面板である。同変換基板３は、多数（本実施形態では３２１個）のめっきスルーホール５を略ロ字状に配置してなるめっきスルーホール群を備えている。図３に示されるように、各めっきスルーホール５は一定のピッチで千鳥状に配置されている。図４に示されるように、各々のめっきスルーホール５の下面側開口部には、外部接続用ピン６の基端部が挿入されている。このピン６ははんだ付けにより接合されていてもよい。
【００２１】
ところで、本実施形態の変換基板３において多数存在するめっきスルーホール５の大部分のものは、ソケット基板４側のＩ／Ｏピン２４との導通に関与するめっきスルーホール（導通めっきスルーホールと呼ぶ。）になっている。かかる導通めっきスルーホール５のうちの１つは、後に行う説明の便宜上、５Ａを付すことで他のものと区別されている。一方、多数存在するめっきスルーホール５のうち一部分のもの（本実施形態では４つ）は、本来導通に関与していない、いわば非導通めっきスルーホール５Ｂになっている。ここでは、非導通めっきスルーホール５Ｂのうちの３つが基板中央領域に位置し、残りの１つが基板外周領域に位置している。図３に示されるように、非導通めっきスルーホール５Ｂのうちの１つは、前記導通めっきスルーホール５Ａのすぐ隣に存在している。
【００２２】
変換基板３の上面側においてめっきスルーホール群によって包囲される略正方形状の領域には、１つのダイパッド７とそれを取り囲む複数のパッド８とが形成されている。ダイパッド７上には、信号変換等の素子としての信号変換用ＱＦＰ（クアッドフラットパッケージ）９が表面実装されている。ＱＦＰ９の各リードは、各パッド８に対して導電性材料であるはんだＳ1 を用いて接合されている。なお、複数あるパッド８のうちの１つは、入替接続用の入力側パッド８ａとして割り当てられ、別の１つは入替接続用の出力側パッド８ｂとして割り当てられている。
【００２３】
変換基板３の上面側においてスルーホール群により包囲されていない領域には、電子部品接続用のパッド１０が形成されている。かかるパッド１０にはＤＩＰ（デュアルインラインパッケージ）１１が表面実装されている。変換基板３の下面側にも電子部品接続用パッド１２が形成されていて、そこにはチップ抵抗１３が表面実装されている。これらの電子部品１１，１３も、各パッド１０，１２に対していずれもはんだＳ1 を用いて接合されている。
【００２４】
図４に示されるように、この変換基板３はミニバイアホール１４を備えている。この変換基板３では、複数のミニバイアホール１４が変換基板３における中央領域に形成されている。ここでミニバイアホール１４とは、ピン挿通及び表裏の導通を目的とした通常のめっきスルーホール５よりも小径（数１０μｍφ）であって、表裏の導通のみを目的とするものを指す。変換基板３の上下面を貫通するミニバイアホール１４の上端には、上記の入力側パッド８ａ及び出力側パッド８ｂがそれぞれ電気的に接続されている。
【００２５】
入力側パッド８ａに対応して設けられているミニバイアホール１４の下端部は、変換基板３の下面に形成された導体パターン１５の一端につながれている。そして、その導体パターン１５の他端は、前記導通めっきスルーホール５Ａの下面側開口部のランド５Ａｂにつながれている。従って、ＱＦＰ９の入力側と前記ランド５Ａｂとは電気的に接続されており、その様子は図１，図４の破線矢印Ａ2 により概略的に示されている。
【００２６】
出力側パッド８ｂに対応して設けられているミニバイアホール（図示略）の下端部は、変換基板３の下面に形成された図示しない導体パターンの一端につながれている。そして、その導体パターンの他端は、非導通めっきスルーホール５Ｂの下面側開口部のランド５Ｂｂにつながれている。従って、ＱＦＰ９の出力側と前記ランド５Ｂｂとは電気的に接続されており、その様子は図１の破線矢印Ａ1 により概略的に示されている。
【００２７】
もっとも、変換基板３の下面側には、その他に図示しない導体パターンがいくつか形成されている。かかる導体パターンは、めっきスルーホール５のランド５ｂ及び電子部品１３のためのパッド１２の相互間を電気的に接続している。変換基板３の上面側にも、図示しない同様の導体パターンがいくつか形成されている。かかる導体パターンは、めっきスルーホール５のランド５ｂ、ＱＦＰ９のパッド８及び電子部品１１のためのパッド１０の相互間を電気的に接続している。
【００２８】
次に、ソケット基板４の構成について説明する。図１，図４，図５に示されるように、ソケット基板４を構成する絶縁基材２１は正方形状かつ枠状をしていて、その外形の大きさは被搭載物であるＰＧＡ２の大きさにほぼ等しい。絶縁基材２１は正方形状の中央孔２２を備えている。このような中央孔２２を設けた理由は、ＱＦＰ９の収容スペースを確保するため、及びＱＦＰ９の発する熱を効率よく放散するためである。従って、前記中央孔２２は、ＱＦＰ９に対応する位置において当該ＱＦＰ９よりも若干大きめに形成されることがよい。
【００２９】
中央孔２２の周囲には、断面円形状であってその中央孔２２よりも遙かに小径のピン挿通孔２３が多数かつ千鳥状に形成されている。各ピン挿通孔２３にはソケット状Ｉ／Ｏピン２４がそれぞれ挿通されている。ソケット状Ｉ／Ｏピン２４の数は、本実施形態では３２１個である。同Ｉ／Ｏピン２４の下端部は、絶縁基材２１の裏面側（下面側）から突出している。各ソケット状Ｉ／Ｏピン２４には、軸線方向に沿って延びる挿通穴２５が形成されている。この挿通穴２５にはＰＧＡ２側のＩ／Ｏピン２６が挿抜可能である。即ち、同ソケット基板４はＰＧＡ２が着脱可能な構造を表面側（上面側）に有している。
【００３０】
このソケット基板４は、入替接続を要する特定のソケット状Ｉ／Ｏピン２４Ａを１つ備えている。前記特定のソケット状Ｉ／Ｏピン２４Ａは、導通めっきスルーホール５Ａに対応する位置に設けられている（図５の二重白丸を参照）。
【００３１】
また、このソケット基板４の場合、４つの非導通めっきスルーホール５Ｂに対応する位置に、それぞれソケット状Ｉ／Ｏピン２４Ｂが形成されている（図５の一重黒丸を参照）。残りのソケット状Ｉ／Ｏピン２４、即ち導通めっきスルーホール２４に対応する位置にあるものは、図５では一重白丸で表わされている。
【００３２】
Ｉ／Ｏピン２４の小径部は、導通めっきスルーホール５の上面側開口部に挿入されかつはんだ付けされている。Ｉ／Ｏピン２４Ｂの小径部は、非導通めっきスルーホール５Ｂの上面側開口部に挿入されかつはんだ付けされている。
【００３３】
特定のＩ／Ｏピン２４Ａの小径部は、他のＩ／Ｏピン２４，２４Ｂの小径部に比べていくぶん短く形成されている。従って、入替接続を要しない他のＩ／Ｏピン２４，２４Ｂをめっきスルーホール５，５Ｂの上面側開口部に挿入した場合でも、特定のＩ／Ｏピン２４Ａについては、導通めっきスルーホール５Ａの上面側開口部に挿入されることがない。このとき、特定のＩ／Ｏピン２４Ａは、導通めっきスルーホール５Ａの上面側開口部のランド５Ａａから離間した状態となる。即ち、変換基板３と特定のＩ／Ｏピン２４Ａとの間には、後述する子基板３１を挿入しうる隙間ができる。
【００３４】
前記特定のＩ／Ｏピン２４Ａは、例えば入替接続を要しないＩ／Ｏピン２４の小径部を所定長さだけ切断することで得ることができる。
図１に示されるように、マザーボードＭＢにはあらかじめソケット３０がはんだ付けによって脱着不能に固定されており、変換モジュール１はこのソケット３０の上面側に搭載された状態で使用される。このとき、外部接続用ピン６は、ソケット３０の有するソケット状ピン３１の挿通穴に挿通される。なお、部品交換を行う際の便宜を図るため、当該接続部位にははんだ付けがなされない。
【００３５】
本実施形態の変換モジュール１は、変換基板３及びソケット基板４に加えて、さらに子基板３２をその構成要素としている。以下、その子基板３２の構造について説明する。
【００３６】
図２等に示されるように、本実施形態の子基板３２は、絶縁基材３７の片側面に導体パターン３８を備える、いわゆる両面板である。前記導体パターン３８は、従来公知のサブトラクティブ法によって形成されたものであることがよい。ここで使用されている絶縁基材３７は長方形状かつリジッドなものであって、０．８mmの厚さを有している。
【００３７】
導体パターン３８は絶縁基材３７の長手方向に沿って延びるように形成されている。導体パターン３８の一端には一次側パッド３９が形成され、他端には二次側パッド３６が形成されている。両パッド３６，３９はともに円形状である。はんだ付け部分の接続信頼性の向上という観点からすると、これらのパッド３６，３９は極力大きく形成されることがよい。また、絶縁基材３７において二次側パッド３６の中心部には、貫通部としての断面円形状の貫通孔３５が形成されている。この貫通孔３５は、非導通めっきスルーホール５Ｂに対応するＩ／Ｏピン２４Ｂの先端を反対面側に貫通させる役割を果たす。なお、このような子基板３２は、１枚の板材から、いわゆる多数個どりで作製されることが好ましい。
【００３８】
図３に示されるように、導体パターン３８を備える子基板３２は、両基板３，４間に配置された状態で使用される。その際、子基板３２のパターン形成面はソケット基板４側に向けられる。子基板３２のパターン形成面を変換基板３側に向けた場合、ある程度のスペースを設けないと、導体パターン３８等がランド５ａ，５Ａａ，５Ｂａと接触してショートすることがありうるからである。両基板３，４間に配置された子基板３２は、Ｉ／Ｏピン２４の外周面に対して当接することにより、自身の面方向へ位置ずれ不能な状態に保持される。この場合、位置決めの確実化という観点からすると、子基板３２は複数本のＩ／Ｏピン２４に対して当接する（または当接可能）であることがよい。本実施形態では、図３に示されるように、子基板３２が４本のＩ／Ｏピン２４に対して当接する構成となっている。
【００３９】
このような位置決め状態においては、図４に示されるように一次側パッド３９は、ちょうど前記特定のＩ／Ｏピン２４Ａの真下、かつ導通めっきスルーホール５Ａの真上の位置をとる。このとき、Ｉ／Ｏピン２４Ａの先端は一次側パッド３９上に載置された状態となる。一方、二次側パッド３６の貫通孔３５には、Ｉ／Ｏピン２４Ｂが挿通可能な状態となる。
【００４０】
そして、一次側パッド３９と特定のＩ／Ｏピン２４Ａの先端、二次側パッド３６とＩ／Ｏピン２４Ｂの周面、非導通スルーホール５Ｂのランド５ＢａとＩ／Ｏピン２４Ｂの先端が、それぞれはんだＳ1 を用いて接合される。
【００４１】
次に、この変換モジュール１を製造する方法の一例を紹介する。
まず、変換基板３、ソケット基板４及び子基板３２をあらかじめ作製しておく。変換基板３は、例えばガラスエポキシ製絶縁基材の両面に銅箔を貼着してなる銅箔積層板を出発材料とし、サブトラクティブ法等のような従来公知のパターン形成を行うことで得ることができる。それにより、絶縁基材にはめっきスルーホール５，５Ａ，５Ｂ、ミニバイアホール１４、ダイパッド７、パッド８，８ａ，８ｂ等が形成される。ガラスエポキシに代えて、ガラスポリイミド製の銅張積層板を選択してもよい。ソケット基板４は、枠状の絶縁基材２１にピン挿通孔２３を透設した後、それらに対してソケット状Ｉ／Ｏピン２４，２４Ｂを挿入することで得ることができる。そして、ソケット状Ｉ／Ｏピン２４のうち特定のものの小径部を所定長さだけ切断し、特定のソケット状Ｉ／Ｏピン２４Ａとする。切断はピンの挿入を行う前になされてもよい。子基板３２は、例えばガラスエポキシ製絶縁基材の片面に銅箔を貼着してなる銅箔積層板を出発材料として、サブトラクティブ法により作製される。多数個どりの場合には、多数個どり用ボードを分割して、必要な数だけ子基板３２を得ればよい。
【００４２】
続く第１のピン立て工程では、変換基板３の各めっきスルーホール５，５Ａ，５Ｂの下面側開口部に対し、外部接続用ピン６の基端部をプレスで圧入する。
続くはんだ印刷工程では、スクリーン印刷の手法によって、変換基板３の上面側に位置するめっきスルーホール５のランド５ａにクリームはんだを印刷する。変換基板３の上面側は、外部接続用ピン６が突出している下面側とは異なりフラットなため、印刷に適しているからである。クリームはんだの印刷は、スクリーン印刷以外の手法によってなされてもよい。前記クリームはんだとしては、例えば共晶はんだ（Ｐｂ：Ｓｎ＝３７：６３，融点１８３℃）の粉末をベヒクルに分散させてなるもの等が使用される。このとき、ＱＦＰ９を包囲する各パッド８，８ａ，８ｂや非導通めっきスルーホール５Ｂのランド５Ｂａにも、クリームはんだが印刷される。
【００４３】
続く第２のピン立て工程では、あらかじめ変換基板３上に子基板３２を位置決めして配置した後、さらにその変換基板３上にソケット基板４を搭載する。そして、導通めっきスルーホール５の上面側開口部に対して各ソケット状Ｉ／Ｏピン２４の先端部を挿通させるとともに、非導通めっきスルーホール５Ｂの上面側開口部に対してソケット状Ｉ／Ｏピン２４Ｂの先端部を挿通させる。なお、ダイパッド７上にはＱＦＰ９を固定する。
【００４４】
続くリフロー工程では、ソケット基板４を搭載した変換基板３をリフロー炉内にセットした後、クリームはんだが融点する温度付近まで炉内の温度を上昇させ、はんだＳ1 を溶融させる。溶融したはんだＳ1 が冷えて硬化すると、ソケット状Ｉ／Ｏピン２４が導通めっきスルーホール５に接合される。同様にして、ソケット状Ｉ／Ｏピン２４Ｂが非導通めっきスルーホール５Ｂに接合され、かつＱＦＰ９の各リードが各パッド８，８ａ，８ｂに接合される。
【００４５】
続く個別はんだ付け工程では、一次側パッド３９と特定のＩ／Ｏピン２４Ａの先端とをはんだ付けし、かつ二次側パッド３６とＩ／Ｏピン２４Ｂの周面とをはんだ付けする。その際、同時に電子部品１１，１３を対応するそれぞれのパッド１０，１２に対してはんだ付けする。
【００４６】
以上のようにして所望の変換モジュール１を完成させた後、その変換モジュール１にＰＧＡ２を搭載し、さらにそれをマザーボードＭＢのソケット３０に搭載する。この場合、特定のＩ／Ｏピン２４Ａを流れるＰＧＡ２の信号は、一次側パッド３９、導体パターン３８、二次側パッド３６及びのＩ／Ｏピン２４Ｂというルートを経て、まず非導通めっきスルーホール５Ｂの上面側開口部に到る。そして、前記信号は非導通めっきスルーホール５Ｂの下面側開口部に流れるとともに、さらにランド５Ｂｂ、導体パターン１５、ミニバイアホール１４及び入力側パッド８ａというルートを経て、ＱＦＰ９に入力される。そこで変換された信号は、さらにＱＦＰ９から出力された後、出力側パッド８ｂ、図示しないミニバイアホール、図示しない導体パターン、導通めっきスルーホール５Ａのランド５Ａｂ、外部接続用ピン６及びソケット状ピン３１というルートを経て、マザーボードＭＢ側に供給される。即ち、特定のＩ／Ｏピン２４Ａは、対応する導通めっきスルーホール５Ａを介して外部接続用ピン６に直接導通されるのではなく、同外部接続用ピン６に間接的に導通された状態となる。
【００４７】
このように前記特定のＩ／Ｏピン２４Ａについて入替接続を行なうと、主としてＱＦＰ９によって信号変換が図られ、ＰＧＡ２本来の機能を充分に発揮させることができる。
【００４８】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）この変換モジュール１では、上記のような子基板３２を両基板３，４間に配置することにより入替接続を行っている。子基板３２にはあらかじめ導体パターン３８が形成されているため、例えばリード線を用いた場合とは異なり、所定長さに切断したり絶縁被覆を剥離する等、面倒な作業が不要となる。また、リジッドな子基板３２は、リード線とは異なり定型的であるので、Ｉ／Ｏピン２４に当接させることで位置ずれ不能に保持可能である。このため、位置決め自体が極めて容易になる。以上のことから、本実施形態によると入替接続を比較的簡単に行うことができ、その製造にあたって作業性の向上を図ることができる。
【００４９】
（２）本実施形態では位置決め状態ではんだ付けがなされるため、導体同士を確実に接合することができ、接続信頼性に優れたものとすることができる。
（３）本実施形態の変換モジュール１では、変換基板３が両面板という単純な構造のもので足りることとなり、多層板やビルドアップ層に頼って入替接続を行う必要がなくなる。よって、入替接続を行うに際しても、高コスト化を確実に回避することができる。
【００５０】
（４）また、本実施形態の変換モジュール１では、子基板３２側と変換基板３側との電気的な接続を図るに際して、子基板３２の端縁部分と変換基板３の表面とがなす段差を覆うようにはんだ付けを行う必要がない。このため、子基板３２の厚さ如何にかかわらず、はんだ付けを容易かつ確実に行うことができる。従って、製造容易化及び接続信頼化を図ることができる。
【００５１】
（５）この変換モジュール１では、４つ存在する非導通めっきスルーホール５Ｂのうち、入替接続を要する特定のＩ／Ｏピン２４Ａに最も近いもの１つに対し、Ｉ／Ｏピン２４Ｂが挿入されかつはんだ付けされている。よって、子基板３２の導体パターン３８が比較的短いものでよくなる。従って、ソケット基板４側と変換基板３側とをより短い距離で結ぶことができる。このことは変換モジュール１の高速化や高性能化にも確実に貢献する。また、子基板３２自体も小さく形成すれば足りるため、子基板３２をソケット基板４と変換基板３との間に配置する際の困難性が小さくなり、製造容易化を図ることができる。
【００５２】
（６）この変換モジュール１の子基板３２は、サブトラクティブ法によって形成された導体パターン３８を絶縁基材３７の片側面に有する片面板であるため、廉価であって比較的製造が簡単である。よって、これを用いたとしても特に高コスト化にはつながらない。
【００５３】
（７）本実施形態では、入替接続を要する特定のＩ／Ｏピン２４Ａが、他のＩ／Ｏピン２４，２４Ｂに比べて短く形成されている。ゆえに、両基板３，４間に子基板３２を配置した場合、特定のＩ／Ｏピン２４Ａの先端は、導体パターン３８の一次側パッド３９上に載置した状態で位置決めされる。従って、両者２４Ａ，３９を簡単にかつ確実に接続することができる。
【００５４】
（８）本実施形態において使用している子基板３２は、変換基板３やソケット基板４に比べて面積が格段に小さい。しかも、かかる子基板３２は、多数個どりによって１枚の板材から多量に得ることができる。以上のことも高コスト化の防止に貢献している。なお、本実施形態のように子基板３２を長方形状にしておけば、多数個どりを実施する際に好都合となる。
［第２の実施形態］
次に、本発明を具体化した実施形態２の変換モジュール４１を図６〜図８に基づいて説明する。ここでは実施形態１と相違する点を主に述べ、共通する点については同一部材番号を付すのみとしてその説明を省略する。
【００５５】
本実施形態の変換モジュール１では、図７，図８に示されるように子基板３３の絶縁基材３７において一次側パッド３９の中心部に、貫通部としての断面円形状の貫通孔３４が形成されている。この貫通孔３４は、導通めっきスルーホール５Ａに対応する特定のＩ／Ｏピン２４Ａの先端を反対面側に貫通させる役割を果たす。
【００５６】
また、変換基板３の導通めっきスルーホール５Ａの上面側開口部は、図６に示されるように当該部分のめっき層Ｇ1 とともに凹状に除去されている。このようなすり鉢状除去部４４は、例えばざぐり加工によって形成することができる。また、導通めっきスルーホール５Ａと特定のＩ／Ｏピン２４Ａとの間には、図７，図８に示されるように、可撓性を有する絶縁体としての樹脂製フィルム４３が介在されている。
【００５７】
この樹脂製フィルム４３は矩形状かつ数十μｍ厚であって、特定のＩ／Ｏピン２４Ａを包囲する７〜８本のＩ／Ｏピン２４間に挿入される程度の小さなものである（図８参照）。より具体的にいうと、本実施形態では樹脂製フィルム４３としてＰＩ（ポリイミド）フィルムが使用されている。これに代えて、例えばエポキシフィルム等を使用してもかまわない。また、樹脂製フィルム４３は、変換基板３に対してあらかじめ接着剤等により固定されていてもよいほか、接着剤等を何ら使用することなくフリーの状態で配置されていてもよい。樹脂製フィルム４３は、長めに形成された特定のＩ／Ｏピン２４Ａの先端によって下方に押圧されている。その結果、樹脂製フィルム４３は撓み、すり鉢状除去部４４の内壁面にほぼ追従した状態となっている。
【００５８】
従って、本実施形態によれば、前記第１の実施形態における上記（１）〜（８）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（９）変換基板３にソケット基板４を搭載した場合、入替接続を要しないＩ／Ｏピン２４については、対応する導通めっきスルーホール５の銅めっき層Ｇ1 と接触し、同めっきスルーホール５と直接的に導通する。Ｉ／Ｏピン２４Ｂについても、対応する非導通めっきスルーホール５Ｂの銅めっき層Ｇ1 と接触し、同めっきスルーホール５Ｂと直接的に導通する。一方、入替接続を要する特定のＩ／Ｏピン２４Ａに対応する導通めっきスルーホール５Ａについては、上記のもの５，５Ｂとは異なり、その上面側開口部がすり鉢状に除去されている。従って、当該特定のＩ／Ｏピン２４Ａは、他のＩ／Ｏピン２４，２４Ｂと同じ長さであるにもかかわらず、導通めっきスルーホール５Ａの銅めっき層Ｇ1 と接触することがない。よって、前記特定のＩ／Ｏピン２４Ａは対応する導通めっきスルーホール５Ａと直接的には導通せず、それによるショートが回避されている。このため、特定のＩ／Ｏピン２４Ａの長さをあえて短く変更する必要がなく、全て同じ長さのＩ／Ｏピン２４，２４Ａ，２４Ｂを用いれば足りるものとなる。このことは入替接続を簡単に行ううえで有利に働く。
【００５９】
（１０）本実施形態の変換モジュール４１では、すり鉢状除去部４４を有する導通めっきスルーホール５Ａと特定のＩ／Ｏピン２４Ａとの間に、樹脂製フィルム４３を介在させている。この樹脂製フィルム４３の介在によって、導通めっきスルーホール５Ａから特定のＩ／Ｏピン２４Ａが隔てられるため、直接導通に起因するショートがより確実に回避される。これにより装置の信頼性も向上する。また、直接導通を回避するために、安全を見越してすり鉢状除去部４４の加工深さを必要以上に深く設定する必要もなくなる。従って、すり鉢状除去部４４が最小限の加工深さで足りるようになり、それによって変換基板３の製造がより簡単になる。さらに、ＰＩフィルム等のような樹脂製フィルム４３は可撓性を有しているため、特定のＩ／Ｏピン２４Ａの先端によって押圧されても破れることはなく、撓んですり鉢状除去部４４の内壁面に追従することができる。
【００６０】
（１１）本実施形態において使用している樹脂製フィルム４３は、子基板３３と同程度の面積であり、変換基板３やソケット基板４に比べて面積が格段に小さい。このことは高コスト化の防止に寄与している。
［第３の実施形態］
次に、本発明を具体化した実施形態３の変換モジュール５１を図９に基づいて説明する。ここでは実施形態１と相違する点を主に述べ、共通する点については同一部材番号を付すのみとしてその説明を省略する。
【００６１】
図９に示されるように、この変換基板３において特定のＩ／Ｏピン２４Ａに対応する箇所には、導通めっきスルーホール５Ａの代わりに、単なるピン挿入孔５２が形成されている。このピン挿入孔５２は、内部に銅めっき層Ｇ1 を持たない点で、実施形態１の導通めっきスルーホール５Ａと構造的に相違する。勿論、同ピン挿入孔５２は、図９における導通めっきスルーホール５や非導通めっきスルーホール５Ｂとも構造的に相違する。
【００６２】
このピン挿入孔５２の上側開口縁には上面側ランド５Ａａが存在し、下側開口縁には下面側ランド５Ａｂが存在している。これらのランド５Ａａ，５Ｂｂは同面積かつ円形状である。ピン挿入孔５２内には銅めっき層Ｇ1 が存在していないため、これら一対のランド５Ａａ，５Ｂｂ同士は直接的には導通していない。本実施形態では、ピン挿入孔５２の内径は、導通めっきスルーホール５の内径とほぼ同程度（１００〜２００μｍφ）に設定されている。このようなピン挿入孔５２の下面側開口部に対しては、外部接続用ピン６の基端部が挿入されている。このピン６ははんだ付けにより接合されることがよい。
【００６３】
上記のピン挿入孔５２は、所定箇所にあらかじめめっきスルーホール及びランド５Ａａ，５Ａｂを形成した後、ランド形成領域を貫通するようにしてドリル加工を施すことにより形成可能である。このような領域に加工を施せば、ピン挿入孔５２の開口縁の周囲に導体が存在した状態となる。
【００６４】
また、変換基板３とソケット基板４との間には、実施形態２と同じく貫通孔３４を備える子基板３３が配置されている。長めに形成された特定のＩ／Ｏピン２４Ａの先端は、この貫通孔３４を貫通して反対面側に到るとともに、ピン挿通孔５２の上面側開口部に挿入されかつはんだ付けされている。
【００６５】
従って、本実施形態によれば、前記第１の実施形態における上記（１）〜（８）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（１２）この変換モジュール５１では、特定のＩ／Ｏピン２４Ａの長さをあえて短く変更する必要がなく、全て同じ長さのＩ／Ｏピン２４，２４Ａ，２４Ｂを用いれば足りるものとなる。勿論、このことは入替接続を簡単に行ううえで有利に働く。
【００６６】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 導体パターン３８を１つのみ備える子基板３２，３３に限定されることはなく、導体パターン３８を複数備えるものであってもよい。また、長方形状の子基板３２，３３に限定されることはなく、それ以外の形状であってもよい。
【００６７】
・ はんだＳ1 は共晶はんだ等のように鉛及び錫を主成分として含むＰｂ−Ｓｎ系のはんだのみに限定されることはなく、例えばＡｕ系、Ｉｎ系、Ｂｉ系等のようなＰｂレスのはんだＳ1 であってもよい。さらには、はんだＳ1 よりも融点の高いろう材を導電性材料として選択することも許容されうる。
【００６８】
・ 子基板３２，３３はリジッドなものに限定されることはなく、肉薄かつフレキシブルなものでもよい。このようにすると全体の肉薄化が達成される。
・ 変換基板３の下面側に立設された外部接続用ピン６に代えて、例えばはんだボール等をめっきスルーホール５，５Ａ，５Ｂの下面側開口部に設けてもよい。
【００６９】
・ 前記実施形態１〜３においては、子基板３２，３３や各種電子部品１１，１３を個別はんだ付けによって実装する方法を採用していた。これに代えて、ＱＦＰ９等をはんだ付けする際に同時にそれらを一括はんだ付けすることも許容される。
【００７０】
・ 実施形態２のごとく凹状除去部を設けた場合であっても、樹脂製フィルム４３を省略した構成を採用することが許容されうる。また、凹状除去部は、実施形態のようにすり鉢状に限定されることはなく、例えば略半球状や円柱状等であってもよい。
【００７１】
・ 導電体としての導体パターン３８は、サブトラクティブ法以外の手法、例えば印刷法などにより形成されたものでもよい。
・ 絶縁体は実施形態２のような樹脂製フィルム４３に限定されることはなく、フィルム状でないものであっても使用可能である。
【００７２】
・ 信号変換素子であるＱＦＰ９は、変換基板３の表面側に実装されていてもよいほか、裏面側に実装されていてもよい。
・ 前記実施形態１〜３において、４つある非導通めっきスルーホール５Ｂのうち、ソケット状Ｉ／Ｏピン２４Ｂが挿入されていないものは、全部で３つある。そして、これらのうちの１つまたは２つを、表裏導通用のミニバイアホール１４の代わりに用いることも可能である。
・ 前記実施形態１〜３では、入替接続を要する特定のＩ／Ｏピン２４Ａと、それに最も近い非導通めっきスルーホール５Ｂとを、子基板３２，３３の導体パターン３８を介して電気的に接続していた。勿論、これに限定されることはなく、入替接続を要する特定のＩ／Ｏピン２４Ａに最も近い位置にある非導通めっきスルーホール５Ｂ以外の非導通めっきスルーホール５Ｂを選択して、電気的な接続を図ってもよい。
【００７３】
・ 子基板３２，３３において形成される貫通部は、実施形態１〜３のような貫通孔３４，３５のみに限定されることはなく、例えば切欠のようなもの等でもよい。
【００７４】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
（１） 請求項１〜３のいずれか１つにおいて、入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンに対応するめっきスルーホールのソケット基板搭載側開口部が当該部分のめっき層とともに凹状に除去されていること。従って、この技術的思想１に記載の発明によると、入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンについては、対応するめっきスルーホールのソケット基板搭載側開口部が当該部分のめっき層とともに凹状に除去されているので、そのめっき層と接触することがない。よって、前記特定のＩ／Ｏピンは対応するめっきスルーホールと直接的には導通せず、それによるショートが回避される。このため、前記特定のＩ／Ｏピンの長さを短く変更しなくても、入替接続を行うことが可能となる。
【００７５】
（２） 技術的思想１において、凹状除去部を有する前記めっきスルーホールと前記特定のＩ／Ｏピンとの間に、可撓性を有する絶縁体を介在させたこと。従って、この技術的思想２に記載の発明によると、絶縁体の介在によって、凹状除去部を有するめっきスルーホールから前記特定のＩ／Ｏピンが隔てられるため、両者が直接的に接触して導通することはない。そのため、直接導通に起因するショートがより確実に回避され、信頼性も向上する。また、直接導通を回避するために安全を見越して凹状除去部を深めに設定する必要がなくなることから、凹状除去部が最小限の深さで足りるようになり、製造がより簡単になる。さらに、可撓性を有する絶縁体は、前記特定のＩ／Ｏピンの先端によって押圧されても破れることはなく、撓んで凹状除去部の内壁面に追従する。
【００７６】
（３） 前記Ｉ／Ｏピンのうち入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンは、その先端が前記パッド上に載置可能となるべく、入替接続を要しない他のＩ／Ｏピンに比べて短く形成されていること。
【００７７】
（４） 請求項１〜３のいずれか１つにおいて、前記子基板は１枚の板材から多数個どりで製造されること。この技術的思想４に記載の発明によると、高コスト化を防止できる。
【００７８】
（５） 請求項１〜３のいずれか１つにおいて、前記変換基板は、サブトラクティブ法により形成された導体パターンをその両面に有するとともに、ミニバイアホールを有する両面板であること。この技術的思想５に記載の発明によると、変換基板が廉価なものとなり高コスト化を防止できる。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によれば、比較的簡単にかつ高コスト化を伴うことなく入替接続を行うことができる構造を持ち、しかも接続信頼性に優れた変換モジュールを提供することができる。加えて、変換モジュールの高速化、高性能化及び製造容易化を図ることができる。
【００８０】
請求項２，３に記載の発明によれば、変換モジュールの製造容易化及び高コスト化防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態の変換モジュールの使用状態を説明するための概略側面図。
【図２】第１実施形態において使用される子基板の平面図。
【図３】第１実施形態の子基板を配置した状態を示す平面図。
【図４】第１実施形態の変換モジュールの部分拡大断面図。
【図５】第１実施形態のソケット基板の底面図。
【図６】第２実施形態の変換モジュールの部分拡大断面図。
【図７】第２実施形態において使用される子基板の平面図。
【図８】第２実施形態の子基板を配置した状態を示す平面図。
【図９】第３実施形態の変換モジュールの部分拡大断面図。
【符号の説明】
１，４１，５１…変換モジュール、２…半導体パッケージとしてのＰＧＡ、３…変換基板、４…半導体パッケージ装着用ソケット基板、５，５Ａ…めっきスルーホールとしての導通めっきスルーホール、５Ｂ…非導通めっきスルーホール、８ａ，８ｂ…導体部分の一部であるパッド、９…信号変換素子としてのＱＦＰ、１４…導体部分の一部であるミニバイアホール、１５…導体部分の一部である導体パターン、２４…Ｉ／Ｏピンとしてのソケット状Ｉ／Ｏピン、２４Ａ…入替接続を要する特定のソケット状Ｉ／Ｏピン、２４Ｂ…非導通めっきスルーホールの一端側に挿入されているソケット状Ｉ／Ｏピン、３２，３３…子基板、３５…貫通部としての貫通孔、３６…二次側パッド、３７…絶縁基材、３８…導体パターン、３９…一次側パッド。

Claims (3)

1. 信号変換等の素子を有しかつ複数のめっきスルーホールが設けられた変換基板に、前記複数のめっきスルーホールに対応した箇所にＩ／Ｏピンが突設された半導体パッケージ装着用ソケット基板が搭載され、前記めっきスルーホールに前記Ｉ／Ｏピンを挿入することにより両基板同士が電気的に接続されている変換モジュールにおいて、
   前記複数のめっきスルーホールのうちの少なくとも一部のものは、本来導通に関与しない非導通めっきスルーホールであり、前記非導通めっきスルーホールの一端側に挿入されているＩ／Ｏピンと入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンとが、前記両基板間に配置された子基板の導体パターンを介して電気的に接続され、かつ前記非導通めっきスルーホールの他端側と前記信号変換等の素子の入力側とが、前記非導通めっきスルーホールとは別の位置にある導体部分を介して電気的に接続され、
   前記非導通めっきスルーホールは前記変換基板内の複数箇所に存在するとともに、それらのうち前記入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンに最も近いものが、前記子基板の導体パターンに電気的に接続されていることを特徴とする変換モジュール。
2. 前記子基板はサブトラクティブ法によって形成された導体パターンを絶縁基材の片側面に有する片面板であって、前記導体パターンは前記特定のＩ／Ｏピンとの接続のための一次側パッドと、前記非導通めっきスルーホールに対応したＩ／Ｏピンとの接続のための二次側パッドとをその両端に備え、前記絶縁基材において前記二次側パッドがある領域には、前記非導通めっきスルーホールに対応したＩ／Ｏピンを反対面側に貫通させる貫通部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の変換モジュール。
3. 信号変換等の素子を有しかつ複数のめっきスルーホールが設けられた変換基板に、前記複数のめっきスルーホールに対応した箇所にＩ／Ｏピンが突設された半導体パッケージ装着用ソケット基板が搭載され、前記めっきスルーホールに前記Ｉ／Ｏピンを挿入することにより両基板同士が電気的に接続されている変換モジュールにおいて、
   前記複数のめっきスルーホールのうちの少なくとも一部のものは、本来導通に関与しない非導通めっきスルーホールであり、前記非導通めっきスルーホールの一端側に挿入されているＩ／Ｏピンと入替接続を要する特定のＩ／Ｏピンとが、前記両基板間に配置された子基板の導体パターンを介して電気的に接続され、かつ前記非導通めっきスルーホールの他端側と前記信号変換等の素子の入力側とが、前記非導通めっきスルーホールとは別の位置にある導体部分を介して電気的に接続され、
   前記子基板はサブトラクティブ法によって形成された導体パターンを絶縁基材の片側面に有する片面板であって、前記導体パターンは前記特定のＩ／Ｏピンとの接続のための一次側パッドと、前記非導通めっきスルーホールに対応したＩ／Ｏピンとの接続のための二次側パッドとをその両端に備え、前記絶縁基材において前記二次側パッドがある領域には、前記非導通めっきスルーホールに対応したＩ／Ｏピンを反対面側に貫通させる貫通部が形成されていることを特徴とする変換モジュール。

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