JPH0442940Y2

JPH0442940Y2 -

Info

Publication number: JPH0442940Y2
Application number: JP1984088291U
Authority: JP
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1992-10-12
Also published as: JPS614456U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、各種の半導体素子、チツプ素子等を
搭載するために用いられるプリント配線基板に関
する。本考案の外部接続用導体ピンを有するプリ
ント配線基板に半導体素子、チツプ素子等を搭載
し樹脂などで封止されたプラグインパツケージ
（ピングリツドアレーも含む）は、半導体パツケ
ージの一つであり、コンピユーターなどの各種回
路基板に実装して用いられる。

〔従来の技術〕

従来、半導体素子のパツケージとしては、デユ
アルインラインパツケージ、フラツトパツケー
ジ、チツプキヤリア、プラグインパツケージ（ピ
ングリツドアレーも含む）などがあり、パツケー
ジを構成する材質はプラスチツク（特開昭59−
82757号公報など）及びセラミツクである。これ
らのパツケージの中でプラグインパツケージは、
最近の高集積化された半導体素子の搭載に非常に
適しており、コンピユーターをはじめ各種の用途
に使用されている。従来、プラグインパツケージ
基板において、導体ピンの装着方法としては、プ
リント配線基板のスルーホールに円柱状の導体ピ
ンを挿入する方法がある。

しかし、この導体ピンは、スルーホールに挿入
されても、プラグインパツケージ基板の使用中に
抜け出たり、緩みを生じたりすることがある。ま
た、抜け出し防止のため、導体ピンの太さを大き
くして強い嵌合をさせようとすると、挿入時に導
体ピンがスルーホールの内壁を押し広げるために
スルーホールの形状が崩れることがある。そし
て、この崩れによつて、スルーホールと導体ピン
挿入部との間に空洞が出来て、強度が落ちる。ま
た、基板上の導体パターンと導体ピンとの電気的
接続が不良となる。

そこで、上記問題に対処するため、特開昭59−
82757号公報に、導体ピンの固定構造を改良した
半導体用ステムが提案されている。該半導体用ス
テムは、第１２図及び第１３図に示すごとく、導
体ピン９０は、上方にヘツド９１，９２を有して
いる。そして、該導体ピン９０を、プリント配線
基板１のスルーホール１０に装着するにあたつて
は、同図に矢印で示すごとく、該導体ピン９の脚
部９３を、スルーホール１０の上方より挿入し、
更にヘツド９２の部分をスルーホール１０内に打
込み嵌入する。上記脚部９３は、他のプリント配
線基板に挿入する導体部分である。

しかして、上記ヘツド９１及び９２は、導体ピ
ン９０の上方に環状に設けられた、断面円形の環
状凸部である。そして、スルーホール１０内に嵌
入するヘツド９２は、スルーホール１０の直径よ
りも大きい。また、ヘツド９１はヘツド９２より
も更に大きい直径を有している。

また、打込み嵌入後は、上方への抜出しを防止
するため、更には導体ピンを基板に強固に固着す
るために、打込み方向出側基端部（同図の下方
側）において、導体ピンを円錐形状の半田付け９
７により固定している。なお、符号９５１，９５
２は上面、下面の導体パターン（ランド部）であ
る。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、上記公報に示される従来技術に
おいては、第１２図に示すごとく、ヘツド９２を
打込み嵌入したとき、スルーホール１０の周辺に
クラツク９９を生ずることがある。

その理由は、次のようである。即ち、ヘツド９
２は断面円形の環状凸部であり、またその外径Ｄ
１はスルーホール１０の直径Ｄ３より大きいた
め、スルーホール１０にヘツド９２を打込み嵌入
するとき、第１３図に矢印Ｘで示すごとく、スル
ーホール１０の内壁がヘツド９２により外方へ押
圧される。

そして、スルーホール１０とヘツド９２との間
には何の間隙もないため、スルーホール１０は無
理やり拡大させられることとなる。そのため、プ
リント配線基板１はスルーホール１０近傍におい
て応力歪を生じ、前記のごときクラツク９９を生
ずることとなる。

また、上記クラツク９９は、導体ピン９９の打
込み挿入時のみでなく、導体ピン９０の装着後に
おいても上記応力歪の存在のために、プラグイン
パツケージ基板の冷熱サイクル試験（耐久テス
ト）の際にも発生する。

しかして、スルーホール１０の内壁に上記クラ
ツク９９が発生すると、導体ピン９９の保持力が
低下する。また、そのためスルーホール１０の開
口部の前記導体パターン（ランド部）９５１，９
５２と導体ピン９０との電気的接続状態が不充分
となる。

また、上記導体ピン９０は、その脚部９３をス
ルーホール１０内に挿通して、前記ヘツド９２を
嵌入するものである。そのため、上記挿通時に、
脚部９３がスルーホール１０の内壁と接触摺動す
る。それ故、脚部９３に被覆したメツキ層が、ス
リ傷等の損傷を生ずるおそれがある。

もしも、かかる損傷が生ずると、その損傷部分
から腐食が進行し、脚部９３を他のプリント配線
基板に搭載する段階で、プラグインパツケージ基
板全体が使用不可能となるおそれがある。

本考案はかかる問題点に鑑み、導体ピンの装着
に当たり、スルーホール内壁にクラツクを生ずる
ことがなく、また導体ピンを確実に保持すること
ができ、かつ導体ピンの脚部に損傷を生ずること
がないプラグインパツケージ基板を提供しようと
するものである。

〔課題の解決手段〕

本考案は、樹脂素材により作製したプリント配
線基板と、該プリント配線基板のスルーホールに
向けて頭部を挿入し該頭部を嵌入固定した導体ピ
ンとよりなるプラグインパツケージ基板であつ
て、上記導体ピンは、上記プリント配線基板のス
ルーホールに嵌入させる頭部と、上記のプリント
配線基板とは別の他のプリント配線基板に挿入す
る脚部と、上記頭部と脚部との間に設けられ上記
スルーホールの直径よりも大きい直径を有する鍔
とを有し、また、上記頭部は、スルーホールの直
径よりも大きい二方向に突出した凸状扁平部と、
これとほぼ直交し前記スルーホールの直径よりも
小さい凹状扁平部とを有してなり、かつ、該頭部
の上端は、曲面又はテーパー面を有し、その直径
はスルーホールの直径よりも小さいことを特徴と
するプラグインパツケージ基板にある。

本考案において最も注目すべきことは、スルー
ホールに嵌入する導体ピンの頭部を、上記のごと
く凸状扁平部とこれにほぼ直交する凹状扁平部に
より構成したこと、凸状扁平部はスルーホールの
直径よりも大きく、凹状扁平部はスルーホールの
直径よりも小さいこと、また頭部の上端はスルー
ホールの直径よりも小さく、かつ曲面又はテーパ
面を有することである。

しかして、本考案の導体ピンは、その頭部をス
ルーホールに向けて挿入するタイプのもので、前
記公報の従来技術のごとく脚部をスルーホール内
に挿通してその上部のヘツドをスルーホールに打
込み嵌入するタイプのものではない。

また、本考案において、鍔は、頭部をスルーホ
ールに挿入する際にその挿入長さを規制するため
のストツパーの役目をなす。また該鍔は、導体ピ
ンがスルーホール方向へ抜け出さないための役目
をする。更に、該鍔は、スルーホール開口部（ラ
ンド部）に設けた導通部（メツキ層など）と電気
的接続をする役目をなすものである。

また、上記鍔の下方に更にもう１個の鍔を設け
ることもできる（第６図〜第９図参照）。

〔作用〕

本考案においては、第１０図、第１１図に示す
ごとく、導体ピン１１の頭部Ｈをプリント配線基
板１のスルーホール１０に向けて挿入する（矢印
方向）。このとき、まず頭部Ｈ上端Ｕの曲面又は
テーパー面がスルーホール１０内に入り、前方へ
スムーズに進入していく。そして、これに続いて
頭部Ｈの前記凸状扁平部７が、スルーホール１０
の内壁を若干押し広げながら前方へ進む。

しかして、ここに重要なことは、頭部Ｈの凸状
扁平部７の直径Ｄ１はスルーホール１０の直径Ｄ
３より大きいが、頭部Ｈの凹状扁平部９の直径Ｄ
２はスルーホール１０の直径Ｄ３よりも小さいこ
とである。

そして、第１１図にモデル的に示すごとく、ス
ルーホール１０中に嵌入してきた凸状扁平部７
は、スルーホール１０の内壁を外方に押し広げよ
うとする。しかし、一方、頭部の凹状扁平部９と
スルーホール１０との間には空間部１０１が存在
している。そのため、凸状扁平部７によつて押さ
れた上記内壁近傍部分は、上記空間部１０１の方
向に逃げる状態（矢印Ｙ１，Ｙ２）となる。

それ故、同図に弧状一点鎖線１０２で示すごと
く、凸状扁平部７が存在する部分のスルーホール
１０内壁は楕円状を呈する。このように、本考案
においては、頭部Ｈが上記凸状扁平部７と凹状扁
平部９とによつて構成してあるため、スルーホー
ル内壁近傍のプリント配線基板が上記のごとく変
形できるのである。

したがつて、頭部の形状が環状凸部で、スルー
ホール部分に逃げ（前記空間部）のない前記従来
技術のごとく、クラツクを生ずることがない。

また、スルーホール内に嵌入された頭部の凸状
扁平部７の周囲には、後述する第５図、第６図、
第９図に示すごとく、スルーホールの内壁が追従
した状態で完全密着し、導体ピン１１がスルーホ
ールに強固に保持される。また、そのため、スル
ーホール１０の内壁に設けた導通層１０５と導体
ピン１１とが確実に導通状態を維持することがで
きる。また、そのため冷熱サイクル試験を行つた
後もクラツクの発生がなく、優れた導通状態が維
持できる。また、このような追従状態は、プリン
ト配線基板が、比較的柔軟な樹脂素材により構成
されていることにも起因している。

また、頭部の上端Ｕは曲面又はテーパー面を有
するので、頭部をスルーホール内にスムーズに誘
導し、またそのためにスルーホール内の導通層に
傷を生ずることがない。

更に、本考案の導体ピンは、前記のごとく、ス
ルーホール１０に頭部Ｈの方から挿入するもので
あるため、従来のごとく脚部Ｌに損傷を生ずるこ
とがない。

また、本考案の導体ピンは鍔を有するため、上
記のごとくその頭部をスルーホールに挿入したと
き、該鍔によつて挿入長さを規制することができ
る。また、鍔が基板に当接しているため、導体ピ
ンの脚部をマザーボードに装着する際にも、導体
ピンがスルーホール内へ入つてしまうことがな
い。なお、従来技術では、鍔がないため、かかる
おそれがあつた。

〔効果〕

したがつて、本考案によれば、導体ピンの装着
に当たりスルーホール内壁にクラツクを生ずるこ
とがなく、導体ピンをスルーホール内壁に追従さ
せて強固に保持することができ、更に導体ピンの
脚部に損傷を生ずることのないプラグインパツケ
ージ基板を提供することができる。

〔実施例〕

次に、本考案にかかるプラグインパツケージ基
板につき、第１図〜第９図を用いて説明する。こ
のうち、第１図〜第５図は基本的実施例を示して
いる。また、第６図〜第９図は、もう１つの鍔を
設けた導体ピン（いわゆるスタンドオフピン）を
用いた場合に関して、更に具体的にプラグインパ
ツケージ基板の態様を示している。

以下にその詳細を示す。第１図において、１は
有機系樹脂素材からなるプリント配線基板であ
り、例えばガラスエポキシ基板、紙フエノール基
板、紙エポキシ基板、ガラスポリイミド基板、ガ
ラストリアジン基板などを用いる。２はプリント
配線基板表面に形成された回路であり通常の方法
により形成される。また、３は、前記回路と接続
するスルホールであり、４は、半導体素子を搭載
する部分を示し、ザグリ加工により凹部が形成さ
れている場合がある。５は、前記スルホールに嵌
入固着された入出力用の導体ピンである。第２図
は本考案の特徴の一つである導体ピン５の側面図
である。第２図において、６は鍔であり、この鍔
は導体ピンをプリント配線基板のスルホールに挿
入する際の位置合せや係止の役割を果すものであ
る。また、７は前記鍔の上部付近に金属線に対し
直角方向に突出した凸状扁平部であり、この凸状
扁平部の大きさD₁はプリント配線基板のスルホ
ールの直径より大きい。８は導体ピンの上端面で
あり、この上端面に曲面又はテーパー面を形成す
ることによりプリント配線基板のスルホールに導
体ピンの挿入が容易となる。第３図は第２図にお
けるＡ−A′線の縦断面図である。この図面にお
いて９は第２図の凸状扁平部７にほぼ直交する位
置に形成された凹状扁平部であり、この凹状扁平
部の大きさD₂は金属線の直径より小さくなつて
いる。これら導体ピンは金属線から加工されるも
のであり、金属線の材質としては鉄、鉄系合金、
銅、銅系合金などが好ましい。金属線から加工さ
れた導体ピン表面には、金、銀、スズ、はんだな
どの金属メツキを施すことにより金属線の腐食を
防止することが可能である。そして、この金属メ
ツキは導体ピンをプリント基板のスルホールへ挿
入する場合のスルホールの損傷を著しく減少する
効果がある。

次に本考案のプライグインパツケージ基板にお
ける導体ピンの固着について説明する。第４図は
導体ピンを基板のスルホール内へ挿入する前の状
態の該基板の縦断面図である。この図面において
１０はプリント配線基板に施けられたスルホール
であり、この直径D₃は導体ピンの凸状扁平部D₁
よりも小さい。該スルホール１０に導体ピン１１
を矢印１２の方向から加圧挿入する。また逆に導
体ピンに、基板側から加圧挿入してもよい。第５
図は、スルホールに導体ピンを加圧挿入後の状態
の該基板の縦断面図である。この図面においてス
ルホールの一部が導体ピンの凸状扁平部に沿つて
ふくらんだ状態に拡大変形し、スルホール壁面に
導体ピンの凸状扁平部が完全密着して強固に装着
されており、スルホールと導体ピンは確実に導通
可能となる。このようにして接合された導体ピン
は、取り付け後の振動や衝撃によつてスルホール
から脱落したり、装着が緩んだりするとはない。
また、高温・高湿下でのスルホールと導体ピンの
接触部の抵抗変化を測定した結果、電気的に問題
となるような抵抗変化は全く見られず、高い信頼
性を確認することができた。有機系樹脂材の基板
は柔軟で弾力性があるため、スルホールに導体ピ
ンを強制圧入してもスルホールや基材を破損する
ことはなく、導体ピンはスルホールに強固に保持
され、電気的接続は十分確保しうるものである。

第６図は、本考案によるプラグインパツケージ
基板に半導体素子をダイボンデイング、ワイヤー
ボンデイングを経てエポキシ樹脂で封止した状態
のプラグインパツケージの縦断面図である。この
図面において、１７は半導体素子、１４はボンデ
イングワイヤーであり、１３は封止用エポキシ樹
脂である。１５は導体ピンであり、この導体ピン
の鍔の下部に別の鍔１６が形成されている。この
２つの鍔を有する導体ピンを第７図及び第８図に
示す。第７図は２本の鍔を有する導体ピンの側面
図である。そして、第８図は第７図のＢ−B′線
における縦断面図である。この２つの鍔を有する
導体ピンはスタンドオフピンと一般に呼ばれるも
のであり、プラグインパツケージ基板の周辺部に
格子状に配列された導体ピンにおいて、外周上の
導体ピンの４つのコーナー、あるいは内周上の４
つのコーナーに通常は配置されている。前記スタ
ンドオフピンにより、プラグインパツケージを普
通のプリント配線板（マザーボード）に実装時に
導体ピンの下方の鍔がマザーボードのスルホール
に係止されることにより、プラグインパツケージ
基板とマザーボードとの間に空間を形成し、半導
体素子から発生する熱を該空間へ効率よく放散さ
せるものである。第９図はプラグインパツケージ
をマザーボードのスルホールに実装した時の縦断
面図であり、１９はマザーボードを示し、１８は
導体ピンとマザーボードを接続しているはんだを
示するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のプラグインパツケージ基板の
斜視図、第２図は導体ピンの側面図、第３図は第
２図のＡ−A′線の断面図、第４図は、導体ピン
のプリント配線板への取り付け方法の一例を示す
縦断面図、第５図は導体ピンを取付けたプリント
配線板の縦断面図、第６図は本考案の基板に半導
体素子を実装した状態の縦断面図、第７図はスタ
ンドオフピンの側面図、第８図は第７図のＢ−
B′線の縦断面図、第９図は、プラグインパツケ
ージをマザーボードに実装した状態の縦断面図、
第１０図及び第１１図は本考案の導体ピンを示し
第１０図は導体ピンの挿入説明図、第１１図は導
体ピン嵌入時の説明図、第１２図及び第１３図は
従来のプラグインパツケージ基板を示し、第１２
図はその断面図、第１３図は導体ピン嵌入時の説
明図である。１……有機系樹脂素材からなるプリント配線
板、２……回路（パターン）、３……スルホール、
４……半導体搭載部、５……導体ピン、６……
鍔、７……凸状扁平部、８……テーパー状端面、
９……凹状扁平部、１０……スルホール、１１…
…導体ピン、１２……矢印、１３……封止用エポ
キシ樹脂、１４……ボンデイングワイヤー、１５
……導体ピン、１６……鍔、１７……半導体素
子、１８……はんだ、１９……マザーボード。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 樹脂素材により作製したプリント配線基板
と、該プリント配線基板のスルーホールに向け
て頭部を挿入し該頭部を嵌入固定した導体ピン
とよりなるプラグインパツケージ基板であつ
て、上記導体ピンは、上記プリント配線基板のス
ルーホールに嵌入させる頭部と、上記のプリン
ト配線基板とは別の他のプリント配線基板に挿
入する脚部と、上記頭部と脚部との間に設けら
れ上記スルーホールの直径よりも大きい直径を
有する鍔とを有し、また、上記頭部は、スルーホールの直径より
も大きい二方向に突出した凸状扁平部と、これ
とほぼ直交し前記スルーホールの直径よりも小
さい凹状扁平部とを有してなり、かつ、該頭部の上端は、曲面又はテーパー面
を有し、その直径はスルーホールの直径よりも
小さく、また、上記鍔は、導体ピンをスルーホールに
嵌入したとき、プリント配線基板に当接してい
ることを特徴とするプラグインパツケージ基
板。 (2) 前記導体ピンの表面には予め金属メツキ被膜
が形成されていることを特徴とする実用新案登
録請求の範囲第１項に記載のプラグインパツケ
ージ基板。 (3) 前記導体ピンの鍔の下部に、他の鍔が形成さ
れていることを特徴とする実用新案登録請求の
範囲第１項又は第２項に記載のプラグインパツ
ケージ基板。