JP4613237B2

JP4613237B2 - リードピン付配線基板及びリードピン

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Publication number: JP4613237B2
Application number: JP2008313966A
Authority: JP
Inventors: 一宏大島; 良和平林; 徳孝松下; 茂生中島
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2028-12-10
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Description

本発明はリードピン付配線基板及びリードピンに関し、より詳細には、配線基板に形成された接続パッドに導電材を介してリードピンを接合して得られるリードピン付配線基板及びこれに用いるリードピンに関する。

配線基板に形成された接続パッドに外部接続端子としてリードピンを接合して形成されるリードピン付配線基板には、図１３に示すような、配線基板１０に形成された接続パッド１２に、導電用の接合材としてたとえばはんだ１４を介してリードピン５を接合して提供される製品がある。図１３は、ヘッド部５ａを平坦な円板状に形成したいわゆる平ピン型のリードピン５をヘッド部５ａを接続パッド１２に接合して形成されたリードピン付配線基板である。

このようなヘッド部５ａが平坦なリードピン５を用いたリードピン付配線基板の場合は、図１４（ａ）に示すように、ヘッド部５ａと接続パッド１２との間にボイドＡが生じやすく、加熱リフローによりリードピン５を接続パッド１２に接合した際に、リードピン５が正立位置から傾き、不良発生の原因となるという問題がある。また、図１４（ｂ）に示すように、リードピン５を接続パッド１２に接合した際に、ヘッド部５ａの接続パッド１２との接合面とは反対側の面にはんだ１４が這い上がり、リードピン５の接合高さのばらつきが生じるといった課題があった。

このような課題を解決する方法として、リードピンのヘッド部の接続パッドへの接合面を半球面状としたり、ヘッド部の接続パッドに接合される面に突起を設けて、リードピンを接続パッドに接合する際に突起の高さによってリードピンの接合高さを調節する方法等が検討されている。
実開昭６０−１０６３７５号公報実開平０３−１００３６４号公報

リードピン付配線基板は、多ピン化とともに、リードピンが細径となってきたために、リードピンと配線基板に形成された接続パッドとの接合強度は従来に増して重要となってきている。すなわち、リードピンが細径となるために、リードピンと導電材との接合面積が抑えられることによる接合強度の不足、また、リードピン自体の強度に依存するプル強度の不足といった問題である。また、リードピンの接合に用いる導電材中にボイドが残留することによって接合強度が阻害されることも問題となっている。また、リードピンのヘッド部を越えて軸部に導電材が這い上がることにより、ソケットへの脱着性が問題となる。

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、リードピンが細径となった場合であっても、リードピンと配線基板に形成された接続パッドとの十分な接合強度を確保することができ、信頼性の高い製品として提供できるリードピン付配線基板及びこれに用いるリードピンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。
すなわち、配線基板に形成された接続パッドに導電材を介してリードピンが接合されたリードピン付配線基板であって、前記リードピンは、軸部の一端に平面形状が円形の平板状のヘッド部が形成され、該ヘッド部の前記接続パッドに対向する面側に前記軸部と同芯に突出する突部が形成され、該突部は、前記接続パッドに向けて凸となる半球状に形成されるとともに、該突部の前記ヘッド部に連結する位置での外径が前記軸部と同径に形成され、前記ヘッド部と前記軸部の基部との間にテーパ部が形成され、前記突部と前記ヘッド部の外周縁との間を連通する配置に、溝が形成されていることを特徴とする。

また、前記リードピン付配線基板は、前記ヘッド部と前記突部の基部との間にテーパ部が形成され、前記ヘッド部と前記軸部の基部とが連結される面と、前記ヘッド部と前記突部の基部とが連結される面の双方の面が前記テーパ部によって形成され、前記ヘッド部が、前記軸部が連結される側と前記突部が連結される側のテーパ部によって、厚さ方向に二分する形状に形成されていることにより、導電材中にボイドが残留することを抑えることができる。

また、配線基板に形成された接続パッドに導電材を介してリードピンが接合されたリードピン付配線基板に用いるリードピンであって、軸部の一端に平面形状が円形の平板状のヘッド部が形成され、該ヘッド部の前記接続パッドに対向する面側に前記軸部と同芯に突出する突部が形成され、該突部は、前記接続パッドに向けて凸となる半球状に形成されるとともに、該突部の前記ヘッド部に連結する位置での外径が前記軸部と同径に形成され、前記ヘッド部と前記軸部の基部との間にテーパ部が形成されていることを特徴とする。
また、配線基板に形成された接続パッドに導電材を介してリードピンが接合されたリードピン付配線基板に用いるリードピンであって、軸部の一端に平面形状が円形の平板状のヘッド部が形成され、該ヘッド部の前記接続パッドに対向する面側に前記軸部と同芯に突出する突部が形成され、該突部は、前記接続パッドに向けて先端側が徐々に縮径する円錐状に形成されるとともに、該突部の前記ヘッド部に連結する位置での外径が前記軸部と同径に形成され、前記ヘッド部と前記軸部の基部との間にテーパ部が形成されていることを特徴とする。

また、前記リードピンは、前記ヘッド部と前記突部の基部との間にテーパ部が形成され、前記ヘッド部と前記軸部の基部とが連結される面と、前記ヘッド部と前記突部の基部とが連結される面の双方の面が前記テーパ部によって形成され、前記ヘッド部が、前記軸部が連結される側と前記突部が連結される側のテーパ部によって、厚さ方向に二分される形状に形成されていることを特徴とし、また、前記突部の基部と前記ヘッド部の外周縁との間にわたり、溝が形成されていることを特徴とし、また、前記突部と前記ヘッド部の外周縁との間を連通する配置に、溝が形成されていることを特徴とする。

本発明に係るリードピン及びリードピン付配線基板によれば、ヘッド部に設けられた突部により接続パッドとヘッド部との離間距離が調節でき、軸部に導電材が這い上がることを防止し、かつ、接続パッドとリードピンとの接合強度を増大させることができる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明に係るリードピン付配線基板の第１の実施の形態の構成を示す断面図である。図１（ａ）はリードピン付配線基板３０の主要部分の構成を示す断面図、図１（ｂ）は、リードピン２０と接続パッド１２との接合部の近傍を拡大して示している。なお、図１（ｂ）においては、リードピン２０の形状をわかりやすく示すために、リードピン２０の部分については正面形状として描いている。以下、リードピン２０の接合部を拡大した図面については同様に描いている。
リードピン付配線基板３０は、配線基板１０の一方の面に形成された接続パッド１２に、接合用の導電材としてはんだ１４によりリードピン２０を接合して形成されている。

配線基板１０は、一方の面がリードピン２０を接合する外部接続端子の接合面として形成され、他方の面が半導体素子を搭載する素子搭載面として形成される。配線基板１０の一方の面は、ソルダーレジスト等の被覆材１６により接続パッド１２が形成されている領域を除いて被覆され、接続パッド１２は平面形状が円形に露出する。
接続パッド１２は銅層によって形成され、銅層の表面に保護めっきとしてニッケルめっき及び金めっきがこの順に施されている。
配線基板の表面に接続パッド１２を含む配線パターンを形成する方法は、ビルドアップ法等の一般的な配線パターンを形成する方法による。

リードピン２０を配線基板１０に接合する操作は次のようにして行われる。
まず、接続パッド１２の露出面に導電材としてはんだペーストを塗布する。次いで、支持治具により接続パッド１２の平面配置に一致する配置にリードピン２０を支持し、支持治具と配線基板１０とを位置合わせした状態で加熱リフロー装置を通過させ、配線基板１０にリードピン２０を接合する。リードピン２０を配線基板１０に接合した後、支持治具を外してリードピン付配線基板３０を得る。

支持治具はリードピン２０を接続パッド１２に位置合わせするとともに、リードピン２０が配線基板１０の基板面に直立した状態に接合するように支持する作用を有する。支持治具に設けられているリードピン２０をセットするためのセット孔は、リードピン２０の位置決めと、リードピン２０の軸部２０ａを抜き差しする操作を考慮して、リードピン２０の軸部２０ａの径に対し若干のクリアランスをもたせた内径に形成される。

本実施形態のリードピン付配線基板に使用されるリードピン２０は、図１（ｂ）に示すように、軸部２０ａの一端に平面形状が円形の平板状に形成されたヘッド部２０ｂを備え、ヘッド部２０ｂの接続パッド１２に対向する面上に、軸部２０ａと同芯に突部２０ｃを形成したものである。
本実施形態においては、突部２０ｃの外径を軸部２０ａと同一径としている。また、突部２０ｃの先端は、軸部２０ａの軸線方向に対して垂直に切断した形態、すなわち突部２０ｃは端面が平坦面となる短円柱状に形成されている。
また、突部２０ｃとヘッド部２０ｂの基部位置の断面は直角となる。これに対して、ヘッド部２０ｂの軸部２０ａが一体に連結する面側については、軸部２０ａの基部とヘッド部２０ｂとの間を断面形状で直線的に面取りしたテーパ部２０ｄとする。

リードピン２０を接続パッド１２に接合した状態においては、ヘッド部２０ｂの下面（接続パッド１２に対向する面）と接続パッド１２との間にはんだ１４が充填される。リードピン２０のヘッド部２０ｂの外径は被覆材１６の開口径よりも若干小径であり、リードピン２０を接続パッド１２に接合した状態においては、ヘッド部２０ｂの外周縁と被覆材１６の内周縁との間には若干隙間が形成される。
接続パッド１２に供給されるはんだ１４の分量は、接続パッド１２と被覆材１６の開口側面とヘッド部２０ｂの下面とによって囲まれる領域を充填する程度の分量である。

リードピン２０は、突部２０ｃの突端面を接続パッド１２の表面に対向させて接続パッド１２に接合される。はんだ１４は、突部２０ｃの突端面と接続パッド１２の表面との間にも薄く存在し、接続パッド１２の表面とリードピン２０のヘッド部２０ｂの下面との間を充填する。すなわち、リードピン２０を接続パッド１２に接合した際の、はんだ１４とリードピン２０との接合領域は突部２０ｃの外表面とヘッド部２０ｂの下面を合わせた領域となる。

本実施形態のリードピン付配線基板３０においては、ヘッド部２０ｂに突部２０ｃを備えたリードピン２０を使用したことにより、単なるヘッド部を備えたリードピンを使用する場合と比較して、はんだ１４とリードピン２０の接合部分における接触表面積を増大させることができ、リードピン２０と接続パッド１２との接合強度を増大させることができる。
また、突部２０ｃの接続パッド１２に対向する端面が平坦面に形成されていることから、接続パッド１２の表面に突部２０ｃの端面を平行にしてリードピン２０が起立した状態に接合されることによって、リードピン２０が正立した状態で接合されやすくなる。

また、リードピン２０の突部２０ｃは、リードピン２０を接続パッド１２に接合した際における、接続パッド１２の表面からヘッド部２０ｂの下面までの高さ位置を規制する作用を有する。突部２０ｃの高さを調節することによってリードピン２０を接続パッド１２に接合した際のリードピン２０の先端の高さを規定することができ、リードピン２０を取り付けた状態におけるリードピン２０の高さのばらつきを抑えることができる。
また、接続パッド１２の表面からヘッド部２０ｂの下面までの離間距離を調節することにより、リードピン２０を接続パッド１２に接合した際のはんだ１４の充填状態を調節することができ、はんだ１４がヘッド部２０ｂの側面あるいはヘッド部２０ｂを超えて軸部２０ａの側に這い上がらないようにすることができる。

また、本実施形態においては、ヘッド部２０ｂの軸部２０ａが連結する側にテーパ部２０ｄを設けたことによって、平ピン型に形成したリードピンと比較して、ヘッド部２０ｂと軸部２０ａとの連結部分の強度が向上し、リードピン２０が引っ張られた際に連結部分で断裂することを防止し、リードピン２０のプル強度を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、突部２０ｃの外径を軸部２０ａと同一径としている。リードピン２０の製造工程においては、所定径の線材をプレス加工してヘッド部２０ｂを備えるリードピン２０を形成する。突部２０ｃを軸部２０ａと同一径とした場合は、線材を加工してリードピンを製造する製造工程を容易にすることができる。なお、突部２０ｃは必ずしもリードピン２０の軸部２０ａと同一径でなければならないものではなく、軸部２０ａよりも細径あるいは太径にすることができる。

（第２の実施の形態）
図２（ａ）は、本発明に係るリードピン付配線基板３０の第２の実施の形態の断面図を示す。
本実施形態におけるリードピン２０も、ヘッド部２０ｂの接続パッド１２に接合される面側に軸部２０ａと同芯に突部２０ｃを形成したものを使用する。
上述した第１の実施の形態において使用したリードピン２０と相違する構成は、ヘッド部２０ｂの接続パッド１２に面する側に設けた突部２０ｃの基部とヘッド部２０ｂとの間に、断面形状が直線状となる面取り部であるテーパ部２０ｅを設けた点である。その他のリードピン２０の構成は図１に示したリードピン２０と同様である。

本実施形態においては、ヘッド部２０ｂと突部２０ｃとの間にテーパ部２０ｅを設けたことにより、リードピン２０を接続パッド１２に接合するはんだ１４中にボイドが残留しにくくなる。
これは、ヘッド部２０ｂの下面（接続パッド１２に対向する面）にテーパ部２０ｅを設けたことによって、はんだ１４中に生じたボイドが、テーパ部２０ｅの傾斜面に沿って、移動しやすくなり（図２ではヘッド部２０ｂの中心側から外側に向けて移動）、はんだ１４中からボイドを排出させる作用が生じることによる。

本実施形態のリードピン２０の形状によれば、ヘッド部２０ｂと接続パッド１２との間に充填されるはんだ１４にボイドが残留することが抑制されるから、はんだ１４中にボイドが残留する場合と比較して、リードピン２０と接続パッド１２との接合強度を向上させることができる。また、はんだ１４中にボイドが残留することが抑制されることによって、リードピン２０が傾いて接合されることを防止する。
また、ヘッド部２０ｂと軸部２０ａとの基部部分とヘッド部２０ｂと突部２０ｃとの基部部分にともにテーパ部２０ｄ、２０ｅを設けたことによって、連結部分の強度が向上し、リードピン２０が引っ張られた際に連結部分が断裂することを防止し、リードピン２０のプル強度を向上させることができる。

（第３の実施の形態）
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るリードピン付配線基板３０の第３の実施の形態の断面図を示す。
本実施形態におけるリードピン２０も、ヘッド部２０ｂの接続パッド１２に接合される面側に、軸部２０ａと同芯に突部２０ｃを形成し、軸部２０ａの基部とヘッド部２０ｂとの間にテーパ部２０ｄを備え、突部２０ｃの基部とヘッド部２０ｂの下面との間にテーパ部２０ｅを備える。
本実施形態のリードピン２０において、図２に示すリードピン２０と相違する構成は、突部２０ｃを接続パッド１２に向けて凸となる半球状に形成した点である。すなわち、突部２０ｃはテーパ部２０ｅから半球面状の外面を有する突起状に形成される。

突部２０ｃの突出高さは、リードピン２０を接続パッド１２に接合した状態において、接続パッド１２とヘッド部２０ｂの下面との間にはんだ１４が充填されるように設定されている。突部２０ｃの外面が半球面状に形成されていることにより、突部２０ｃの突端部（頂部）が接続パッド１２の表面にほぼ接する状態でリードピン２０が接続パッド１２に接合される。

本実施形態のリードピン付配線基板３０においては、突部２０ｃの外面を接続パッド１２に向けて凸となる半球面状としたことにより、突部２０ｃの端面と接続パッド１２との間にボイドが巻き込まれることがなく、また、はんだ１４中に発生したボイドが、図１、２に示す実施形態にくらべて排出されやすくなる。
図１、２に示したリードピン２０においては、突部２０ｃは短円柱状に形成されているから、突部２０ｃの接続パッド１２に対向する端面と接続パッド１２との間にボイドが巻き込まれるおそれがある。本実施形態においては、突部２０ｃが半球状に形成されているから、突部２０ｃの頂部と接続パッド１２の表面との間にボイドが巻き込まれることはなく、はんだ１４中に生じたボイドは、突部２０ｃの半球面状の外面に沿って、下方から上方に移動して、はんだ１４中から排出されやすくなる。

図３（ｃ）は、リードピン２０の突部２０ｃの外面を、接続パッド１２に対向する側が凸となる滑らかな曲面状とする他の例である。本例においては、突部２０ｃの先端側が接続パッド１２に向けて徐々に縮径する円錐状に形成している。突部２０ｃの先端部は半球面状に面取りしている。突部２０ｃを半球状に形成した場合は、突部２０ｃの先端側では突部２０ｃの外面と接続パッド１２の表面との離間間隔が狭くなり、この狭間隔部位にボイドが残留するおそれがある。これに対して、本実施形態においては、突部２０ｃの外面を断面形状においてテーパ面とすることにより、接続パッド１２と突部２０ｃの外面との間隔が広くなり、ボイドがはんだ１４中から抜けやすくなる。

本実施形態においても、はんだ１４がテーパ部２０ｅ、突部２０ｃの外面に付着することにより、平ピンの場合と比較して、はんだ１４とリードピン２０との接合面積を広くし、リードピン２０と接続パッド１２との接合強度を向上させることができる。
なお、本実施形態においては、突部２０ｃのヘッド部２０ｂに連結する位置での外径を軸部２０ａと同径としたが、突部２０ｃの径は適宜選択可能であり、軸部２０ａの径よりも大径としてもよいし、小径としてもよい。

（第４の実施の形態）
図４（ａ）、（ｂ）は、図３の実施形態において、突部２０ｃの外面を半球面状あるいは円錐面状等とした例において、突部２０ｃの外面とヘッド部２０ｂの下面のテーパ部２０ｅの外面とが滑らかな曲面によって連続する形状としたリードピン２０の例を示す。
図４（ａ）は、半球面状の外面を有する突部２０ｃを備えたリードピン２０について、図４（ｂ）は、円錐面状の外面を有する突部２０ｃを備えたリードピン２０について、突部２０ｃの外面とテーパ部２０ｅとの連結部分を曲面状に面取りした例である。
このように、突部２０ｃの外面とヘッド部２０ｂの下面とを滑らかな連続曲面に形成すると、はんだ１４中に生じたボイドを、図３に示したリードピン２０の例にくらべて、さらに効果的に排出させることができる。

図４（ａ）、（ｂ）に、はんだ１４中に生じたボイドＡがはんだ１４内を移動して排出される様子を矢印によって模式的に示した。はんだ１４を用いてリードピン２０を接続パッド１２に接合する操作は、前述したように、支持治具によってリードピン２０を正立状態に支持し、加熱リフロー装置を通過させて接合する方法による。この加熱工程においては、リードピン２０は図４（ａ）、（ｂ）に示すように、軸部２０ａを鉛直上向きとして接合される。したがって、リードピン２０のヘッド部２０ｂと接続パッド１２との間において溶融するはんだ１４中に生じたボイドＡは、浮力の作用によって図の下方から上方へ移動する。
接続パッド１２の中心付近に生じたボイドＡは、突部２０ｃの外面及びヘッド部２０ｂの下面に沿って上方に移動するから、突部２０ｃ及びヘッド部２０ｂの下面を連続した滑らかな曲面とすることにより、ボイドＡが移動しやすくなり、はんだ１４中から外部に排出されやすくなる。

本実施形態のように、リードピン２０のヘッド部２０ｂの下面及び突部２０ｃの外面を滑らかな曲面状とする方法は、本実施形態のリードピンに限らず、図１、２に示す短円柱状の突部２０ｃを備えるリードピン、その他の実施形態においても同様に適用することができる。

（第５の実施の形態）
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るリードピン付配線基板３０の第５の実施の形態の断面図を示す。
図５（ａ）、（ｂ）に示すリードピン２０も、ヘッド部２０ｂに接続パッド１２に対向する配置に突部２０ｃを備えている。
本実施形態のリードピン２０においては、ヘッド部２０ｂの軸部２０ａが連結される側と突部２０ｃが連結される側の双方の面をテーパ部２０ｄ、２０ｅによって形成し、かつヘッド部２０ｂを厚さ方向に二分する形状にテーパ部２０ｄとテーパ部２０ｅを形成している。

テーパ部２０ｄとテーパ部２０ｅとにより、ヘッド部２０ｂを厚さ方向に二分する形態としたことによって、たとえば図４に示すリードピン２０と比較して、ヘッド部２０ｂの下面（接続パッド１２に対向する面）におけるテーパ部２０ｅの傾斜角度を大きくすることができる。すなわち、ヘッド部２０ｂの厚さを一定とする条件下において、ヘッド部２０ｂを厚さ方向に二分する形状にテーパ部２０ｄ、２０ｅを形成する設計とすれば、少なくともヘッド部２０ｂの接続パッド１２に対向するテーパ部２０ｅの角度については、単に突部２０ｃの基部とヘッド部２０ｂとの間を面取りしたリードピンと比較して、より大きくすることができる。
テーパ部２０ｅの傾斜角度を大きくすることができれば、はんだ１４中からボイドが排出されやすくなり、はんだ１４にボイドが残留することを抑制することができる。

本実施形態のリードピン２０は、ヘッド部２０ｂの接続パッド１２に対向する面を傾斜面とする場合に、ヘッド部２０ｂの厚さを利用して、はんだ１４からボイドを排出させやすくした例である。
本実施形態では、ヘッド部２０ｂの下面と上面の双方をテーパ部としたが、ヘッド部２０ｂの接続パッド１２に対向する面の傾斜角度を最大にするには、ヘッド部２０ｂの上面を平坦面とし、ヘッド部２０ｂの下面をヘッド部２０ｂの全厚分の傾斜面とすればよい。ただし、リードピン２０自体の強度を考慮すると、図５に示すように、ヘッド部２０ｂの上面と下面の双方にテーパ部２０ｄ、２０ｅを設ける形態が好適である。

図５（ａ）、（ｂ）に示すリードピン２０は、突部２０ｃの外面を球面状とした例である。図５（ｂ）は、突部２０ｃを短円柱状に形成した例である。本実施形態のヘッド部２０ｂの形状は、突部２０ｃの形態にかかわりなく採用することができる。

（第６の実施の形態）
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るリードピン付配線基板３０の第６の実施の形態の断面図を示す。本実施形態のリードピン付配線基板３０に用いるリードピン２０は、ヘッド部２０ｂの接続パッド１２に対向する面側に短円柱状の突部２０ｃを備え、ヘッド部２０ｂの接続パッド１２に対向する面に、ボイドを排出するための溝２１を備える。

図７に、リードピン２０の正面図（ａ）と、リードピン２０を突部２０ｃが形成された面側から見た平面図（ｂ）、（ｃ）を示す。図７（ｂ）、（ｃ）は、ヘッド部２０ｂに形成された溝２１の形成例を示す。図７（ｂ）に示した例は、溝２１を、突部２０ｃの外周縁からヘッド部２０ｂの外周縁にかけて等幅形状で、周方向に均等配置に８個所設けた例である。図７（ｃ）に示した例は、溝２１を突部２０ｃの外周縁からヘッド部２０ｂの外周縁にかけて徐々に幅広となる形状で、周方向に均等配置に６個所設けた例である。

図７（ａ）に示すように、溝２１は突部２０ｃの基部位置からヘッド部２０ｂの外周に向けて傾斜する形状に形成する。
図６（ｂ）のリードピン２０は、図７（ｂ）におけるB-B線での断面図を示す。リードピン２０の溝２１が形成された部位においては、溝２１の内面（側面）は突部２０ｃの基部位置からヘッド部２０ｂの外周縁に向けて、接続パッド１２から徐々に離間する（高位となる）傾斜面として形成される。

したがって、本実施形態のリードピン２０を使用する場合には、ヘッド部２０ｂと接続パッド１２との間に充填されたはんだ１４中に生じたボイドが、この溝２１を経由して容易に排出される。本実施形態のリードピン２０は外観的には単なる平円板状に形成されているが、ヘッド部２０ｂに溝２１を形成したことによって、ヘッド部２０ｂと接続パッド１２との間に充填されたはんだ１４からボイドが排出され、リードピン２０と接続パッド１２との接合強度を向上させることができる。
ヘッド部２０ｂに形成する溝２１の形状及び溝２１の配置数は適宜設定することができる。

図８は、上述した第６の実施の形態の変形例である。本実施形態において使用しているリードピン２０は、ヘッド部２０ｂと軸部２０ａとの基部位置にテーパ部２０ｄを形成した例である。図８（ａ）、（ｂ）がリードピン付配線基板３０の断面図、図８（ｃ）がリードピン２０の正面図である。本実施形態のリードピン２０においては、はんだ１４中に生じたボイドが溝２１から排出される作用にあわせて、テーパ部２０ｄを設けたことによって、ヘッド部２０ｂと軸部２０ａとの連結部分の強度が向上し、連結部分における断裂を防止するとともに、リードピン２０を接続パッド１２に接合した際におけるプル強度を、図７に示す例と比較して向上させることができる。
また、ヘッド部２０ｂに溝２１を形成したことによって、ヘッド部２０ｂが単なる平円板に形成された場合と比較して、はんだ１４とリードピン２０との接合面積を増大させ、リードピン２０の接合強度を向上させることができる。

（第７の実施の形態）
図９（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るリードピン付配線基板３０の第７の実施の形態の断面図を示す。本実施形態のリードピン付配線基板３０に用いるリードピン２０は、ヘッド部２０ｂの軸部２０ａが連結された面とは反対面から短円柱状に突出する突部２０ｃを備え、突部２０ｃとヘッド部２０ｂとにかけて、ボイドを排出するための溝２２が設けられている。

図１０に、リードピン２０の正面図（ａ）と、リードピン２０を突部２０ｃが形成された面側から見た平面図を示す。溝２２は突部２０ｃの中心近傍位置からヘッド部２０ｂの外周縁に向けて連通する形状に形成されている。本実施形態においては、溝２２の接続パッド１２に対向する面が直線的な傾斜面となるように形成したが、溝２２は断面方向からみて曲線形状となっていてもよい。
図１０（ｂ）は、溝２２をヘッド部２０ｂの周方向の四方に均等配置した例、図１０（ｃ）は、溝２２をヘッド部２０ｂの三方に均等配置した例である。

このように突部２０ｃの下面の中心近傍位置からヘッド部２０ｂの外周縁に向けて外側が高位となる傾斜面となる溝２２を形成すれば、図９（ｂ）に示すように、溝２２を形成した部位（図１０（ｂ）のC-C線位置）では、溝２２に沿ってはんだ１４中のボイドが排出されるようになる。とくに、突部２０ｃからヘッド部２０ｂにまで連通するように溝２２を形成したことによって、接続パッド１２の近傍（突部２０ｃの底の位置）において生じた、排出されにくいボイドであっても、溝２２によって排出されやすくなるという利点がある。

図１１は、上述した第７の実施の形態の変形例である。本実施形態のリードピン付配線基板３０は、上述した実施形態のリードピン２０において、ヘッド部２０ｂと軸部２０ａとの基部位置にテーパ部２０ｄを形成したリードピン２０を使用した例である。
図１１（ａ）、（ｂ）がリードピン付配線基板３０の断面図、図１１（ｃ）がリードピン２０の正面図である。
本実施形態においては、ヘッド部２０ｂと軸部２０ａとの基部位置にテーパ部２０ｄを設けたことにより、ヘッド部２０ｂと軸部２０ａとの連結部分の強度を向上させることができ、リードピン２０を接続パッド１２に接合した際におけるプル強度を、図１０に示す例と比較して向上させることができる。

図９、１０、１１に示したリードピン付配線基板３０及びリードピン２０においては、突部２０ｃとヘッド部２０ｂにかけて形成する溝２２の形態及び配置数はボイドの排出効率を考慮して適宜設定すればよい。
突部２０ｃとヘッド部２０ｂに溝２２を形成したリードピン２０は、単に突部２０ｃを形成したリードピンと比較して、リードピン２０に対するはんだ１４の接合面積を増大させることができ、リードピン２０の接合強度を向上させることができる。
また、突部２０ｃとヘッド部２０ｂに溝２２を形成する方法であれば、リードピン２０自体の強度を損なうことがなく、リードピン２０を接続パッド１２に接合した際のプル強度が向上するという利点もある。

上述した実施形態においては、リードピン２０を接続パッド１２に接合する導電材として各種のはんだ１４を使用することができ、たとえば、鉛フリーの導電材として、すず−アンチモン合金はんだ等の、すず系はんだを使用する場合も、まったく同様の作用効果を得ることができる。また、接合用の導電材として、はんだ以外の導電材を使用することももちろん可能である。

（設計例）
図１２は、実際にリードピン付配線基板に使用したリードピンと配線基板の接続パッド等についての設計例である。実際に使用したリードピンは、軸部径の範囲を0.2〜0.35mm、ヘッド部の外径の範囲を0.65〜0.83mm、ヘッド部の上面から突部の先端までの高さ範囲を0.2〜0.45mm、ヘッド部から突出する突部の高さ範囲を0.2〜0.35mmとした。ヘッド部の厚さは、軸部にはんだが這い上がることを防止し、ヘッド部に溝２１、２２を形成することを考慮して、0.1mm以上とする。
配線基板については、パッド径Pの範囲を0.75〜1.18mm、ソルダーレジストの層厚Dの範囲を0.01〜0.1mm、ソルダーレジスト開口径Wの範囲を0.75〜1.18mmとする。なお、ヘッド部の外径はソルダーレジストの開口径よりも若干小さくする。また、ソルダーレジストの厚さは、突起の高さよりも低くする。

これらのパッド径等の寸法とリードピンの各部の寸法により、リードピンの軸部側へのはんだの這い上がりを防止し、接続パッドとリードピンとの接合強度を向上させることができる。
なお、突部の外径は、通常は軸部の外径と同一にするが、ボイド排出用の溝を形成する場合は、軸部よりも太径とするのがよい。突部の基部とヘッド部とのなす角θは２０〜６０°に設定することによって、はんだ中からボイドを排出させる作用を生じさせてリードピンを接続パッドに接合することができる。

リードピン付配線基板の第１の実施の形態を示す断面図である。リードピン付配線基板の第２の実施の形態を示す断面図である。リードピン付配線基板の第３の実施の形態を示す断面図である。リードピン付配線基板の第４の実施の形態を示す断面図である。リードピン付配線基板の第５の実施の形態を示す断面図である。リードピン付配線基板の第６の実施の形態を示す断面図である。リードピンの正面図及び底面図である。第６の実施の形態の変形例を示す断面図（ａ）、（ｂ）及びリードピンの正面図（ｃ）である。リードピン付配線基板の第７の実施の形態を示す断面図である。リードピンの正面図及び底面図である。第７の実施の形態の変形例を示す断面図（ａ）、（ｂ）及びリードピンの正面図（ｃ）である。リードピンの設計例を示す説明図である。平ピン形のリードピンを接合したリードピン付配線基板の従来の構成を示す断面図である。従来のリードピン付配線基板におけるリードピンの接合状態を示す説明図である。

符号の説明

１０配線基板
１２接続パッド
１４はんだ
１６被覆材
２０リードピン
２０ａ軸部
２０ｂヘッド部
２０ｃ突部
２０ｄ、２０ｅテーパ部
２１、２２溝
３０リードピン付配線基板

Claims

配線基板に形成された接続パッドに導電材を介してリードピンが接合されたリードピン付配線基板であって、
前記リードピンは、軸部の一端に平面形状が円形の平板状のヘッド部が形成され、該ヘッド部の前記接続パッドに対向する面側に前記軸部と同芯に突出する突部が形成され、
該突部は、前記接続パッドに向けて凸となる半球状に形成されるとともに、該突部の前記ヘッド部に連結する位置での外径が前記軸部と同径に形成され、
前記ヘッド部と前記軸部の基部との間にテーパ部が形成され、
前記突部と前記ヘッド部の外周縁との間を連通する配置に、溝が形成されていることを特徴とするリードピン付配線基板。