JPH03159294A - はんだ接続方法及び接続パッド構造 - Google Patents

はんだ接続方法及び接続パッド構造

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JPH03159294A
JPH03159294A JP2269673A JP26967390A JPH03159294A JP H03159294 A JPH03159294 A JP H03159294A JP 2269673 A JP2269673 A JP 2269673A JP 26967390 A JP26967390 A JP 26967390A JP H03159294 A JPH03159294 A JP H03159294A
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pad
connection
wires
arc
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Anthony J Parla
アンソニー・ジョゼフ・パーラ
Howard F Tepper
ハワード・フランクリン・テッパー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、広義には選択的な配線接続に関し、特に、
この様な接続を行うためのアディティブはんだ処理に関
するものである。
Ｂ、従来の技術とこの発明が解決しようとする課題 半導体プロセスの分野では、半導体チップからの金属リ
ード線とカード（またはプリント回路基板）との接続を
行うためにすず・鉛はんだを使用することが知られてい
る。このようなプロセスでは、すず・鉛はんだとぬれな
いエポキシまたは同類の材料で基板がコーティングされ
る。次いで、はんだを被着する部分からこのはんだはじ
き材料を選択的に除去するために、第１のマスクが用い
られる。このようにしてから蒸着あるいは他の方法では
んだが付加される時に、はんだがこれらの選択的領域に
だけなじむことになる。
−船釣にあるカード上に実装されるメモリやロジックチ
ップが年々精巧になってきているため、カード設計者は
、実装されたモジュールのリード線とカードの入力とを
接続するためのカード上の金属の配線間の接続を選択的
に変更する柔軟性を持つことが必要である。通常、所定
のチップモジュールのセットのための一つの接続パター
ンのみを形成するだけならば、殆ど相違のない大量のカ
ードを短時間で生産することができる。メモリカード設
計の場合は特にそうである。ある種のメモリプログラム
に関して、多数の異なるメモリモジュール（全アレーが
機能的なもの、アレーの３７４が機能的なもの、アレー
の１／２が機能的なもの）が作成される。メモリカード
の設計者の目標は、カード上に複数の異なる接続パター
ンを設けることにより、配線自体の構成（または配置）
を変えることなく、各モジュールに関連している複数の
異なるビンアウトを可能とする単一のカードを定型化す
ることである。
そのために従来では、互いに接続すべき配線間に選択的
に接着される、それぞれが略々ゼロオームのディスクリ
ートの抵抗装置である「ジャンパ線」を使用していた。
しかしながら、この方法は、通常、かなりの時間を要し
、非効率的なプロセスであった。
従って、カード上に配線が形成された後で、そのカード
上の金属の配線間を選択的に接続することができる簡単
な構造と方法が望まれている。
従って、この発明の目的は、異なる複数組のモジュール
用に製造すべきカードの種類を少な（できる構造及び方
法を提供することである。
この発明の他の目的は、複数の配線がカード上に形成さ
れた後で、そのカード上の金属の配線間を選択的に接続
することを可能とする構造及び方を提供することである
。
この発明の更に他の目的は、ディスクリートなデバイス
を用いることなく、これらの素子を選択的に接続できる
構造及び方法を提供することである。
Ｃ０課題を解決するための手段 この発明の上述せる目的は、はんだ接続を利用すること
により達成される。はんだがモジュール（あるいは他の
部品）とカードとの接続を形成するために付着されると
同時に、カード上の選択された金属の配線間を橋絡（ブ
リッジング）するために選択的に付着される。
この発明の一態様では、はんだ接続を行うために独特の
接続パッド構造を用いている。即ち、互いに結合される
べき配線のための各接続パッドは、金属スパイクによる
不要な橋絡を防止するのに十分で、然も、はんだによる
橋絡を阻止するのに大きすぎることのないギャップによ
って分離しなければならない。更に、各パッドの被着面
は、パッド間ギャップを橋絡するのに十分なはんだを支
持することができ、しかも、はんだを塗っても橋絡がで
きないほど大きすぎないようにする必要がある。同時に
、橋絡を助長するはんだの内側への流れを促すために、
はんだフィレットの二面角を最適化する必要がある。こ
の発明では、コストの増大を最小限にとどめながら、は
んだ接続の確実な方法及び構造を提供するために、上述
の配慮点を全て取り入れている。好ましい一実施態様で
は、接続パッドは、弧状部材と、この弧状部材が描（部
内に延出する帯状部材とから成る。
Ｄ、実施例 第１図は、この発明のはんだ接続を使用して選択的に接
続される金属の接続パターンを有するカードを示してい
る。一般に、カード１００上には複数のモジュールＩＯ
Ａ乃至１０Ｅが配設され、パーソナルコンピュータ等の
マザーボードのような受入れ側にカードを電気的に接続
するためのＩ１０パッド５０に対して、モジュールＩＯ
Ａ乃至１０Ｅが選択的に接続される。図示のカードは単
一のインライン式モジュールカード（又はＳＩＭＭ）で
あるが、他の形状のカードを用いることもできる。同様
に、モジュールＩＯもＳｏ−Ｊ（ｓｍａｉｌ　ｏｕｔｌ
ｉｎｅ　ｊ　１ｅａｄ）またはＰ　Ｌ　ＣＣ（ｐｌａｓ
ｔｉｃ　１ｅａｄｅｄ　ｃｈｉｐ　ｃａｒｒｉｅｒ）等
の種々の従来のモジュールのうち、適宜のものでよい。
前述したように、モジュール１０は、はんだを用いてカ
ード１００の金属の配線２０に接続される。通常は、モ
ジュールｌＯからのリード線が各配線２０の一端のリー
ド線受容部にはんだ接着される。
このようにして、金属の配線２ＯＡ、２０Ｂはモジュー
ルＩＯＡの各リード線に接続され、同様に、配線２０Ｃ
乃至２０ＪがモジュールＩＯＢ乃至１０Ｅにそれぞれ接
続される。プリント回路基板の分野で良く知られている
ように、実際には、各モジュールから多数の金属の接続
線が出ているが、発明の理解を容易にするために、簡略
化された配線パターンか図示されている。これらの配線
は接続パッド３０乃至３９と対を形成するように完結し
ている。また実際には、配線のうちの何本かのみがこの
ように接続され、その他のものは異なるパターンに続い
ている。この発明では配線を接続パッドで接続するため
にはんだが用いられる。
ここでは、パッドの組３１及び３４がこの方法で接続さ
れている。これらの接続は、モジュールがカードにはん
だ付けされると同時に形成される。
従って、接続作業をするためにはんだ処理の後にディス
クリートなデバイスを取り付ける代わりに、この発明を
利用することにより、モジュール実装のためのはんだ付
は領域を規定する同一マスクが選択的配線パターンを形
成できるので、プロセスの全体として余計なコストを生
じさせることなく接続を行うことができる。
この発明を利用することにより、同一のカードか複数の
異なるビンアウトを有するモジュールに対応することが
できる。例えば、第１図に示すように、モジュールＩＯ
Ｄに結合された配線２０Ｇは入力に結合されていない。
若し、モジュールｌＯＤに代えて、配線２０Ｇに接続さ
れたピンが入力を受けるようになっている別のモジュー
ルを取りつける場合には、単に接続パッドの対３６をは
んだ付けするだけで良い。従って、多数のカードを用意
したり、ディスクリートなデバイスを使用することなく
、カード製造者は、所望の異なる接続パターンとして働
く異なるはんだ付はマスクを用いるだけで良い。
この発明の方法において、従来の構造のプリント回路基
板の絶縁基板は、従来プロセスを用いたプリントされた
銅線を用いてメツキする。その上に、ドライフィルムと
して、あるいはフローして硬化させることにより、はん
だはじきのエポキシ層が形成され、マスクを介しての選
択的エツチングにより（ウェットエツチングまたは反応
性イオンエツチングにより）、接続線２０のリード受容
部の全てと配線パッド対３０乃至３９とが露出されたパ
ターンが形成される。そして、カード上にはんだ付はマ
スクが配設され、このマスクを介してはんだ付けがされ
る。
この発明の一つの特徴は、特別なはんだプロセスが要求
されず、モジュールのはんだ接続を行うのに通常用いら
れるはんだマスクプロセスがこれらの線同士のはんだ接
続を形成するのに使用できることである。
第３図は、この発明を実施するのに使われるはんだアプ
リケーションマスクの一部の例を示している。マスク２
００は、配線２０Ａ、２０Ｂのリード線受容部Ｐ２ＯＡ
、Ｐ２０Ｂを露出させる開口２１０を有している。リー
ド線受容部Ｐ２ＯＡ、Ｐ２０Ｂは、カード上に実装され
るモジュールの各リード線用ボンディング領域とされる
。また、マスク２００は、接続パッド３１を露出させる
開口２２０を有している。ここで、注意すべきは、マス
ク２００が接続パッド３０上の開口を持たないことであ
る（マスク２００によって覆われた部分の構成が破線で
示しである）。従２て、マスクの最上面をなぞるドクタ
ブレードを用いて、マスク２００を介してすず・鉛はん
だペーストを施すと、はんだは接続パッド３１には付着
されるがパッド３０に付着されない。
第２図は上述のパッド接続構造の拡大平面図である。こ
の構造は、−本の配線に接続された弧状部材３０Ａと、
この弧状部材３０Ａに囲まれた弧の区域のほぼ中心に位
置する円形端３０Ｃを有する帯状部材３０Ｂとを含んで
いる。これらの構造は絶縁性プリント回路基板状に形成
され、弧状部材３０Ａと円形端３０Ｃとの間の区域が絶
縁されている。接続パッドの全部材は、第１図の配線２
０と同一材料で（同時に）形成されている。この発明で
は、銅が好ましい材料である。破線で示した外側のリン
グ３０Ｄは、はんだはじき材料をエツチングすることに
より形成され、リング３０Ｄによって規定される円が、
カードの表面の他の部分にまで広がらないように、はん
だボール（又はフィレット）を形成することができる全
領域となる。
第２図に示される各接続パッドの配置は多くの重要な基
準を満足する。第１に、各接続パッド部材が互いに充分
に近接しているので、電気的移動やその他のスパイク現
象によって各部材同士が接着される可能性がある。同時
に、接続に必要なはんだ量を最小限にするためには、間
隔（または第２図に符号Ｇで示すギャップ）を最小限に
すべきである。実験によって、従来の銅配線の場合の最
善のギャップＧが０．２５ｍｍ程度であることが分かっ
た。また、クラッドされた配線（スパイク現象を防止す
る導電材料が被覆された銅配線）を使用すると、ギャッ
プＢをより狭くすることができる。
第２図の形状の他の利点は、部材３０Ｂ／３０Ｃを受容
する部材３０Ａに開口があることである。
この開口は、はんだフラックスをはんだ橋絡部の下方か
ら流出させる基板に沿った開放通路であり、洗浄に際し
てパッドに囲まれた部分との通路になる。
残る基準は、すず・鉛はんだボールの特性に関するもの
である。多くの液体のように、すず・鉛はんだは溶融状
態のとき、ある表面張力をもつ。
この発明では、２つのパッド部材３０Ａと３０Ｂ／３０
Ｃ間にまたがる一つのはんだ橋絡部を形成するのに、こ
の表面張力特性が利用されている。
このプロセスを促進させるためには、接続パッドの構成
時にいくつかの他の要素を考慮する必要がある。第１に
、パッドの全面積がはんだの良好な被着面を確保するの
に十分な大きさを有し、しかも、はんだがパッド間を橋
絡しないで各パッド上でボール状となってしまうほど大
きすぎないことが必要である。これは、配線２０として
同一幅（Ｗ＝０．１３ないし０．２０ｍｍ）の配線を使
用することによって達成される。第２に、パッド部は各
パッド間ではんだを内側へ流れ易くするような形状とす
る必要がある。これは、高角度のはんだフィレットを形
成するのに十分な量のはんだを使用することによって達
成される。この発明では、はんだを形成することができ
る（又ははんだぬれ領域の全領域である）円３０Ｄの直
径が１．３７閣程度である（ここでＤ＝０，３１ａＩ１
１１Ｇ＝０゜２５ｍｍ５Ｗ＝　０．　１５ｍｍ、ＷＯ＝
０．０５ｍｍである）。付着されるはんだの総量は、０
．２０ｍｍ以上の高さのフィレットを形成するのに十分
な量とする。その体積によって、フィレットの側壁の下
端とパッドの水平面との為す角（「二面角」という）を
７５°以上とする。Ｈ，Ｈ，Ｍａｎｋｏ著による参考文
献ｒｓｏｌｄｅｒｓ　ａｎｄ　Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ（は
んだ及びはんだ接着）　Ｊ　（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ
１９６４）に説明されているように、この大きさの二面
角は、はんだと下地パッドとのぬれの程度が不十分であ
るとして、通常は避けるべきものとされている。しかし
、本願の発明者は、この大きさの角度を有するはんだフ
ィレットによって、はんだがその中心に向かって、内側
に向かう横方向の流れが促進されることを発見した。こ
れにより、はんだがパッド部材３０Ａと３０Ｂ／３０Ｃ
との間のギャップを確実に橋絡する。
このように、第２図のパッド構造により、各パッド部材
３０Ａ１３０Ｂ／Ｃ間の最適なギャップＧと、はんだの
横方向の橋絡を妨げるボール化を起こすことのない、十
分な被着面を確保するのに最適なパッド領域と、はんだ
の横方向の流れを促進させる全被着面（形成された円３
０Ｄ内の全領域）とが得られる。第３図Ａ乃至第３図Ｅ
に示すような他のパッド形状もこの発明の実施に使用す
ることができるが、第２図の構成は、溶融状態のはんだ
から通常推定される自然な半球形と最も適合しながら、
上記特性を最適化することができるので、より好ましい
。
この発明は実施例に基づいて説明したが、この発明の思
想及び範囲を逸脱しない限り、種々の変更、修正が可能
であることは言うまでもない。例えば、実施例では従来
のすず・鉛はんだを使用したが、他のはんだに類した材
料を使用することもてきる。
交互に積層した多層面構造を用い、弧状ツク・ノド（３
０Ａ）を完全なリングとすることもできる。
この場合、他のパッド部材３０はスルーホールメツキを
介して、基板の他の面を迂回して、関連するパッド３０
Ｂに連続させることとなる。
Ｄ０発明の効果 本発明によれば、異なる複数組のモジュール用に製造す
べきカードの種類を少なくすることができる。また、複
数の配線がカード上に形成された後で、そのカード上の
金属の配線間を選択的にはんだ接続することができる。
さらに、ディスクリートなデバイスを用いることなく、
これらの素子を選択的に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明によるはんだ接続部を有するカードの
路線図、第２図はこの発明による好ましいパッド接続構
造の上面図、第３図はこの発明によるはんだ接続部を形
成するプロセスで使用されるはんだアプリケーションマ
スクの上面図、第４図Ａ乃至第４図Ｅはこの発明に使用
できる他のパッド接続構造の上面図である。 １０Ａ〜ＩＯＥ・・・・モジュール、２０Ａ〜２０Ｊ・
・・・配線、３０〜３９・・・・接続パッド、１００・
・・・カード。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）それぞれの一端にリード線受容部を有し、且つ少
    なくともいくつかの線間に接続パッドを有する複数の配
    線が設けられたプリント回路基板上に、複数の出力リー
    ド線を有する少なくとも１個のモジュールを実装する方
    法であって、上記リード線受容部の少なくともいくつか
    と、上記接続パッドのうちの選択されたものとを露出さ
    せるように、上記プリント回路基板上にマスクを配置す
    る工程と、モジュールの複数の出力リード線を各リード
    線受容部に接着すると同時に、上記選択された配線間を
    接続するように、上記マスクを介してはんだ接着を行う
    工程とからなるはんだ接続方法。
  2. （２）プリント回路基板上に、複数の配線の少なくとも
    いくつかがリード線受容部を持ち、且つ上記配線の少な
    くともいくつかが接続パッド部の対をなすように、隣接
    する配線の接続パッド部と隣接する接続パッド部を有す
    る、複数の配線を上記プリント回路基板上に形成する工
    程と、 上記プリント回路基板上にはんだはじき材料を被着し、
    上記材料を上記リード線受容部と上記接続パッド部とを
    露出させるようなパターンにする工程と、 上記リード線受容部といくつかの上記接続パッド部の対
    とを露出させるように、上記プリント回路基板上にマス
    クを配する工程と、 モジュールのリード線を上記リード線受容部に接着する
    と同時に、上記配線のうちの選択されたもの同士の接続
    を行うように、上記マスクを介してはんだを加える工程
    とから成るはんだ接続方法。
  3. （３）上記配線が銅からなり、上記はんだがすず・鉛で
    ある請求項（２）の記載のはんだ接続方法。
  4. （４）上記はんだとなじまない材料がエポキシからなる
    請求項（３）記載のはんだ接続方法。
  5. （５）上記はんだがドクターブレードを用いて上記マス
    クを通して加えられる請求項（３）記載のはんだ接続方
    法。
  6. （６）上記接続パッド部の各対が第１の弧状パッド部と
    、上記弧状パッド部によって規定される弧内に廷出する
    第２の帯状パッド部とから成る請求項（２）記載のはん
    だ接続方法。
  7. （７）絶縁基板上に形成された２本の配線を互いに電気
    的に接続する接続パッド構造であって、上記２本の配線
    の一方に接続された第１の導電パッド部材と、上記２本
    の配線の他方の配線に接続された第２の導電パッド部材
    とからなり、第１及び第２の導電パッド部材がこれら間
    のスパイキングを防止するのに十分な幅の上記絶縁基板
    の部分によって互いに離間されていると共に、所定の範
    囲のはんだ被着領域を形成しており、更に、上記はんだ
    被着領域の上にはんだフィレットが形成され、上記はん
    だフィレットが第１及び第２の導電パッド部材間の上記
    絶縁材の部分を橋絡することを特徴とする接続パッド構
    造。
  8. （８）上記第１の導電パッド部が弧状部材であり、上記
    第２の導電パッド部がこの弧状部材によって規定される
    弧内に廷出された帯状部材である請求項（７）記載の接
    続パッド構造。
  9. （９）上記第１及び第２の導電パッド部が銅からなり、
    上記第１及び第２の導電パッド部間の上記絶縁基板の部
    分が略々０．２５ｍｍの幅を有する請求項（８）記載の
    接続パッド構造。
  10. （１０）上記第１及び第２の導電パッド部がクラッドさ
    れた銅からなり、上記第１及び第２の導電パッド部間の
    上記絶縁基板の部分が０．２５ｍｍより少ない幅を有す
    る請求項（８）記載の接続パッド構造。
  11. （１１）上記弧状部材がほぼ円をなし、上記帯状部材が
    上記円の略々中心に位置する端部を有する請求項（７）
    記載の接続パッド構造。
  12. （１２）上記被着面が実質的に上記円によって規定され
    ている請求項（１１）記載の接続パッド構造。
  13. （１３）上記円が略々１．１２ｍｍの外径を有する請求
    項（１２）記載の接続パッド構造。
  14. （１４）上記はんだフィレットの高さが０．２０ｍｍ以
    上である請求項（１３）記載の接続パッド構造。
  15. （１５）プリント回路基板上の隣接する配線同士を選択
    的に結合するための接続パッド構造であって、上記隣接
    する配線の一方に結合された第１の弧状の導電パッド部
    と、 上記隣接する配線の他方に結合され、上記第１のパッド
    部によって描かれる弧内に廷出し、スパイキングを防止
    するのに十分な距離だけ上記第１のパッド部から離間し
    て設けられた第２の導電帯状パッド部と、 上記隣接する配線上に塗布され、上記第１及び第２のパ
    ッド部を含む被着面を規定する開口を有する、はんだは
    じき材料と、 上記はんだはじき材料を貫通する開口内及び所定範囲を
    有する上記被着面上に形成され、上記第１及び第２のパ
    ッド部間を橋絡し、且つ上記はんだはじき材料中で上記
    開口外に流れないような所定の体積を有するはんだフィ
    レットとからなる接続パッド構造。
  16. （１６）上記弧状部材がはんだフラックスをはんだフィ
    レットの下部から外へ出させ、洗浄の際の通路を形成し
    ている請求項（１１）記載の接続パッド構造。
  17. （１７）接続パッド部の上記各対が第１のリング状パッ
    ド部と、上記パッド部内の第２の円形パッド部とから成
    り、この第２の円形パッド部が導電路によって上記基板
    の他の面内又は他の面上に配置された配線に結合されて
    いる請求項（７）記載の接続パッド構造。
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