JPH0550876B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、集積回路要素（従来はチツプと呼
ばれている）のためのキヤリアを、印刷回路基板
（従来はPCBと呼ばれている）のような回路器具
へ固定するための器具を用意する改良された方法
を用いる。さらに詳細には、この発明は、大型リ
ードレスチツプキヤリア（従来はLCCと呼ばれ
ている）を、前記チツプキヤリアの熱膨張係数
（TCE）とは異なる熱膨張係数（TCE）を有する
任意種類の材料からなる回路基板へ取り付けるた
めに用意される器具、または、LCCおよびPCB
の両方が発生温度差を変化させる場合に、もしく
は両者が熱源の設置による熱的傾斜に晒される場
合に、LCCをPCBに固定するために用意される
器具を用いる。さらに、この発明は、使用中の、
もしくは加速される温度サイクル、振動および／
または曲げに関係する応力を吸収する予測可能な
改良された能力を持つ回路基板へ前記チツプキヤ
リアを取り付けるための器具を用意する方法を用
いる。さらに、この発明は、前記チツプキヤリア
を回路基板へ取り付けるための前記器具により固
定される前記チツプとチツプキヤリアの組合わ
せ、ならびに印刷回路基板に対して固定されるチ
ツプキヤリアの組立体に関する。

ここに開示される器具のさらに他の特徴による
と、その器具は、特に厳しい振動および温度サイ
クルの応力により影響を受ける動作を予測可能に
改善する。大型リードレスチツプキヤリアに対す
る印刷回路基板の使用時に発生する厳しい条件も
解決される。これらの改良された特性は、従来の
ロウ付け用合金からなる特別の応力吸収性のロウ
付け用相互接続体を用意することにより、またこ
れらの追従性のよい介装される相互接続体を列と
して微小に且つ精密に鋳造することにより達成さ
れる。これらの鋳造された列は、前記精密な鋳造
のおかげで、その後さらに変更されることが可能
であるが、それでもチツプキヤリアをPCBへ接
合する全工程中において精密な共面性を保持する
ことができる。

リード（導体）の無い非常に高速の集積回路を
固定するためのここの開示内容の他の特徴とし
て、本発明の組立体に用いる器具は、顕著な利点
の１つとして、高速の生産ラインにおいて、前記
追従性のよい相互接続器具を前記TCEの異なる
チツプキヤリアへ接合させるという重宝な能力を
有している。前記回路器具の組立は、前記チツプ
キヤリアにおける、および／または前記PCBの
界面における前記相互接続体からなる治金学的接
合部の粒子サイズ構造に影響を及ぼさない工程を
採用することにより、種々な方向性を以つて達成
することができる。上記利点は、従来の錫・鉛の
ロウ付け用合金の技術を用いることにより達成さ
れる。もし、特別の合金が採用されれば、その特
別の合金の冶金技術により、既知のものを上回る
改良が同様に達成される。

一般に四角形のチツプキヤリアであつて、従来
は最も頻繁に四角形の板として現わされ、且つそ
の上の縦穴（すなわち中央）に集積回路のチツプ
が取り付けられるチツプキヤリアを開発する際、
前記集積化されたチツプから出るリードが前記チ
ツプキヤリアのエツジに向かつて外側へ突出され
る。これらのリードは表面上にあつてもよく、あ
るいはチツプキヤリア内で挾持されてもよい。こ
れらのリードは、印刷回路基板の適切な開口内へ
挿入されるように下方へ突出するくもの脚に類似
する形状、あるいは「リード無し」の形状すなわ
ちチツプキヤリア上の金属化されたパツドのよう
な形状のいずれであつてもよい。これらのパツド
は、この後当該パツドを印刷回路基板の回路へ固
定するために異なる方法によりロウ付けされる。
種々な形状の「リード」を収容したチツプキヤリ
アが用いられる。これらのタイプのチツプキヤリ
アは不充分なスペースであり、厳しい組立上の問
題を提起する。不合格率は比較的高い。さらに、
寄生回路インピーダンスも発生する。

前記集積回路のスピードが増大されるので、前
記くもの脚状のリードのようなリードの寄生効果
が問題となる。結果として、通常はチツプキヤリ
アの周辺部周囲に位置される前記表面のパツドが
直接回路基板へ接合されるようなリードレスチツ
プキヤリアが非常に強調されてきた。これらのリ
ードレスチツプキヤリアを回路基板へ接合するた
めに種々な方法が提案されてきた。

さらに、チツプキヤリアを回路基板へロウ付に
より接合するため、あるいは他の任意の方法で接
合するための仕様書は非常に厳密であり、また精
密でなければならないので、独立した各リードも
しくはパツドのために、これらの仕様書を標準化
する非常な努力がなされてきた。

これらの仕様書の要約が、「ガイドラインズ
フオー サーフエス マウンテイング アンド
インターコネクテイング チツプ キヤリアズ」
（Guidelines for Surface Mounting and
Interconnecting Chep Carriers）というタイト
ルを付された刊行物に見出される。この刊行物
は、住所を「イリノイ州エバンストン」
（Evanston、Illinois）に有する「アイピーシー」
（IPC）すなわち「ザ インステイテユート フ
オー インターコネクテイング アンド パツケ
ージング エレクトロニク サーキツツ」（The
Institute for Interconnecting and Packaging
Electronic Circuits）により発行されている。ま
た、この刊行物は発行者によりIPC−CM−78と
して指摘され、且つ1983年11月に発行されてい
る。この刊行物中で使用されている定義、用語、
およびテストは、本願で開示される器具の説明に
採用される。この理由のため、上記刊行物は参考
としてここに併合される。

前記刊行物中で用いられている用語法による
と、本願で開示される追従性のよい相互接続体の
列を有する器具は、リードレスタイプＡ、Ｂ、
Ｃ、およびＤのチツプキヤリアに適する。しか
し、本発明の組立体に用いる器具は、上記タイプ
のチツプキヤリア以外の他のチツプキヤリアの変
更態様を採用するために等しく有用であり、また
一例として、本発明の組立体に用いる器具は20ミ
ルの中心のJEDECリードレスパツケージのため
等に適用可能である。50ミルのパツケージが上記
刊行物の第４頁に開示されており、且つ「リード
のある」タイプＡおよびタイプＢのパツケージに
包含され、これらのタイプのパツケージは印刷回
路基板上へ表面による取付けを行なわれることが
可能である。

上記記事にあるように、チツプキヤリアの周辺
部上の入力／出力リードもしくはパツドの数とと
もに取付けの困難性が増大することに留意された
い。

1984年９月３日の「電子ウイーク」
（Electronic Week）に記載されているような、
非常に高速の集積回路（VHSIC）に関連すると、
これらは、180本のピンからなる列を持つパツケ
ージを有するチツプキヤリア上に取り付けられ
る。言うまでもなく、180個のリードの精密な取
付け、すなわち典型的には１つのエツジにつき45
個のリードを精密に取り付けることには、多大の
物理的困難性が生じるが、これらは電気的接続の
信頼性が包含されるときに徹底的に打ち消され
る。チツプキヤリアにおいて平均的な温度サイク
ルに関係する電気的寿命の期待値として表現され
る信頼性は、リードの数が増加するに従い急激に
低下することもよく知られている。そのようなデ
ータは、1984年の「サーキツト ワールド」
（Circuit World）の第10巻、第２番、第28頁以
下に現われている「サーフエス マウンテド ア
イシー パツケージズーゼア アタツチメント
アンド リライアビリテイ オン ピーダブリユ
ービーズ」（Surface Mounted IC Packages−
−Their Attachment and Reliability on
PWB′s）というタイトルを付された記事の中で、
「ブリーリー」（Brierley）氏等により表わされて
いる。

さらに、前記温度サイクルの結果は、前記
PCBおよび前記チツプキヤリアの間の大きな離
間距離が、小さい離間差位の場合の少なくとも２
倍分、機械的およびそれゆえ電気的に長い寿命を
持つことを示している。また、温度サイクルの結
果は、異なるロウ付け用成分（かなり高価）を用
いると、錫・鉛の混合物と比較して、特に、大き
いリードもしくはパツドを算入するチツプキヤリ
アに対して、信頼性をさらに改善する結果になる
ことも示される。

他の観点として、回路基板に従来は採用されて
いない材料を用いて、前記TCEの見地から印刷
回路基板の材料を改善すると、熱による寿命のサ
イクルを大幅に改善する結果となる。さらに、高
い信頼性が要求される場合には、「リードのある」
チツプキヤリアを用いるようにと提案がなされて
きた。しかし、本発明の組立体に用いる器具はチ
ツプキヤリアと組合わされることにより、あるい
はチツプキヤリアおよびPCBと組合わされるこ
とにより、「リードのある」チツプキヤリアの利
点を持つ。しかし、リードレス、もしくはパツド
型のチツプキヤリアに特有の欠点は持たない。上
記の説明から明らかなように、前記表面取付けが
行なわれる集積回路キヤリアに関連しながら従来
技術において説明され且つ発生される問題の幾つ
かは、多大な費用を犠牲にして種々な変数を複雑
に均衡させることにより軽減することがでる。

20個以上の多数のリードを持つチツプキヤリア
に関連して、電気的寿命に対する温度サイクルの
期待値の研究時に遭遇する問題の結果として、所
定数のサイクルについての故障の発生（通電時
に）として表現される信頼性が、実際の使用時に
は非常に重要な基準となる。故障は開放回路とし
て、あるいは千分の１秒以上の間の高い接続抵抗
（30）の状態として定義されている。前記リード
レスチツプキヤリアにおけるロウ付け接合部の疲
労寿命に影響する要因に関する追加の研究もなさ
れてきた。これらの研究は、Lake氏等により
Some Factors Affecting Leadless Chip
Carrier Solder Joint Fatigue Lifeというタイ
トルで刊行されており、これらは1983年４月11日
〜14日の第28回ナシヨナルSAMPEシンポジウム
で発表されたものである。これらの研究は、加速
されるテストが近似的なものであり、適切な「安
全要因」が絶えず使用されなければならないと提
案している。この要因の大きさは定量化されなか
つたが、それは全材料と処理条件とに依存する。
アルミナおよび主体となるガラス／エポキシもし
くはポリアミドの多層ボードから従来作られてい
るチツプキヤリアの明白な不適合性が、Lake氏
等により上記記事の中で説明されている。この記
事は、さらにロウ付け接合部の形状、ロウ付け接
合部の冶金技術、およびロウ付け用合金について
記載している。上記の研究から、接合部の厚さを
増すとともに「リードのある」キヤリアを用いる
と、優れた結果が得られたことが明らかである。
さらに、前記サイクルのテストは、回路基板から
のチツプキヤリアの距離を増大させると、ロウ付
け接合部の信頼性の改善が向上するが、その増大
はICのスピードの寄生的損失をもさらに持ち込
むことを示している。

前記ロウ付け接合による相互接続部の不都合を
攻撃する以外に、熱的サイクルの寿命における他
の問題が、印刷回路基板とTCEと、伝統的にア
ルミナで作られるチツプキヤリアのTCEとの間
の不適合に対する攻撃であつた。典型例による
と、アルミナ製チツプキヤリアとガラス／エポキ
シ製PCBとの間のTCEの不適合は、約10ppm／
〓の大きさの程度にある。この理由のため、シリ
コンカーバイドがチツプキヤリアのためのセラミ
ツクとして提案されてきた。シリコンカーバイド
は、非常に強力な放散能力と魅力的なTCEを有
する。

シリコンカーバイドの強い点は、金属アルミニ
ウムよりも良好な熱伝導性を有すると主張されて
きたことであり、実際それはアルミナのものの９
倍以上であり、ベリリア（beryllia）のものの1.1
倍である。（1984年９月３日のElectonic Weekの
第32頁参照）。ベリリアはチツプキヤリアとして
も用いられてきたが、その高価格性により、高度
の熱放散を必要とする臨界的応用は制限されてい
る。

上記問題のため、大型リードチツプキヤリアを
伝統的な四角形のチツプキヤリア形状にすること
は断念するようにとも提案がなされてきた。ま
た、提案は四角形のチツプキヤリアの長い方の側
部に沿つて、平行な２列のＪリードを配列するよ
うにとなされていた。言うまでもなく、チツプキ
ヤリアの形状の変更は、回路設計の経済性を劇的
かつ激烈に変化させることになる。標準化されて
いないパツケージ方法もしくは新しい基準への変
更に関連する回路のパツケージ方法と他の全ての
問題は、逆に現存する技術に影響する。

本件出願人は、チツプキヤリアを印刷回路基板
へ取り付けるための種々な形状を提案することに
より上記問題に対処した下記の従来技術を知つて
いる。従来技術は下記の特許と参考例からなつて
いる。

米国特許第3411204号…G.R.Reid氏に対し1968
年11月19日に発行 米国特許第3429040号…L.F.Miller氏に対し
1969年２月25日に発行 米国特許第3680037号…Nellis氏等に対し1972
年７月25日に発行 米国特許第3680198号…Wood氏に対し1972年
８月１日に発行 米国特許第3719981号…Steitz氏に対し1973年
３月13日に発行 米国特許第3835531号…Luttmer氏に対し1974
年９月17日に発行 米国特許第3864827号…Schreiner氏等に対し
1975年２月11日に発行 米国特許第3921888号…Elliott氏に対し1975年
11月25日に発行 米国特許第4008300号…Ponn氏に対し1977年２
月15日に発行 米国特許第4013344号…Bescond氏に対し1977
年３月22日に発行 米国特許第4027936号…Nemoto氏等に対し
1977年６月７日に発行 米国特許第4179802号…Joshi氏等に対し1979年
12月25日に発行 米国特許第4352449号…Hall氏等に対し1982年
10月５日に発行 米国特許第4354629号…Grassauer氏等に対し
1982年10月19日に発行 米国特許第4412642号…Fisher、Jr.氏に対し
1983年11月１日に発行 米国特許第4413308号…Brown氏に対し1983年
11月１日に発行 米国特許第4423467号…Shaheen氏に対し1983
年12月27日に発行 ドイツ国特許出願公告第1919567号…1970年11
月５日公告 日本国特許出願公開第50−62155号…1975年５
月28日公開 日本国特許出願公開第50−101857号…1975年８
月12日公開 日本国特許出願公開第51−665号…1976年１月
６日公開 日本国特許出願公開第51−10364号…1976年１
月27日公開 日本国特許出願公開第56−118388号…1981年９
月17日公開 日本国特許出願公開第57−132334号…1982年８
月16日公開 日本国特許出願公開第58−209194号…1983年12
月６日公開 日本国特許出願公開59−9947号…1984年１月19
日公開 Lyman氏、Jerry氏による“Frame Permits
Use of Glass Board”…1984年６月28日の
Electronics誌、54〜５頁 Cherian氏、Gabe氏による“Use of Discrete
Solder Columns to Mount LCC′s on Glass／
Epoxy Printed Circuit Boards”…地名
Baltimore、Marylandにおける1984年10月29〜
31日の第４回年次国際パツケージング会議 従来技術を要約して説明すると、上記問題、も
しくは従来の技術的背景のために引用された前記
公報において示される問題を克服するため、多大
な努力がなされたことが明らかである。これらの
問題は、決して解決されなかつた。従来技術から
明らかであるように、ガラス／エポキシの混合物
からなる印刷回路基板上に普通に取り付けられる
チヤプキヤリア上の大きいパツド、すなわち48個
よりも多いパツドには、特に厳しい問題が現われ
る。

熱的疲労により測定されるような、または回路
基板上に取り付けられるチツプキヤリアおよび特
に回路基板上に取り付けられるリードレスチツプ
キヤリアの熱サイクル寿命の期待値により測定さ
れるような相互接続の破損を最小にするため、従
来技術により提案された各種の複雑な解決策を克
服するように、追従性のよい相互接続器具の新し
い種類が見出されている。この器具の種類は、
種々な形状に作られることが可能であるととも
に、最も安価なものから最も複雑で高価なものま
で、全てのタイプの回路基板材料を融通すること
ができる。したがつて、本願発明は、追従性のよ
い挿入される相互接続器具を用意することによ
り、大型リードレスチツプキヤヤアの取付けの複
雑さを激烈な程度まで最小にした。前記追従性の
よい相互接続器具は、前記チツプキヤリアおよび
回路基板と組合わされることにより、適切な取付
け時に回路の接続形状の信頼性を顕著に改善す
る。

これらの改善は、前記相互接続器具の構造と、
独立したパツドの各々の間の個々の接続部材の構
造と、熱、曲げ、もしくは振動による応力である
ような応力の吸収と、チツプキヤリアを印刷基板
へ高速作業で接合する際の高度の容易性とに起因
して生じる。

この発明によると、前記追従性のよい相互接続
器具は、精密に鋳造される（比較的）高温の錫・
鉛合金で作られるロウ付け用接触手段からなり、
これらの手段はこの後、より低い溶融温度を持
つ、もしくは共晶の可能な錫・鉛合金を以つて、
前記チツプキヤリアおよび回路基板に同時にもし
くは連続的に接合される。蒸気リフローロウ付け
のようなロウ付けの後、前記器具の新規な組合わ
せが、前記チツプキヤリアへロウ付けされる際、
同一のロウ付け合金もしくはロウ付け手段または
同一のロウ付け技術に関係する先の問題を克服
し、および／または最小にする。前記新規な相互
接続器具は、故障につながるストレスを従来技術
の器具よりもはるかによく吸収する。前記新規な
相互接続器具は、独立した接続部の各々の形状を
さらに改善するとともに、それにより、回路基板
とチツプキヤリアと個々のロウ付け接続部の間に
おける適切に整列した正しい共面構造、ならびに
垂直方向の平行構造を保持するために、ロウのリ
フロー技術の使用を可能にする。

前記挿入される器具は、チツプキヤリアおよび
印刷回路基板間の間隔に相対する固有の個々の差
異をさらに収容するとともに、これらの差異を、
リードレスパツドの格子領域での配列のための形
状のごとき、周辺部の配列形状の周囲に、または
内側の配列形状の中に収容する。

さらに、チツプキヤリアを印刷基板に取り付け
るための方法が、非伸縮性方法によりさらに改善
され、この方法により、ロウからなる小さく且つ
精密に鋳造された微細リードもしくは柱が、印刷
回路基板およびチツプキヤリアの間に挿入され、
非常に精密な中心から中心までの間隔を可能にす
る。このような間隔は、中心から中心までの距
離、たとえば0.100〜0.020インチ（2.540〜0.508
mm）の距離に対する優れた保証を以つて制御され
ることが可能である。それにより、各ロウ付け用
柱の質の優れた制御が保持され、その後ぞれらの
柱、は、ロウの移転、溶剤の移転、およびチツプ
キヤリアを印刷回路基板へ接合するときの溶剤の
清掃により影響されない。

この最後のものは、従来技術の器具におけるリ
ードレスチツプキヤリアにとつては特に困難の多
い条件であつたとともに、産業界にとつて品質管
理上の問題の１つであつた。

さらに、前記追従性のよい相互接続器具は高速
で製造されることが可能であつて、周辺部およ
び／または内側の列における各ロウ付け用柱に対
し優れた品質管理を可能にする。直列の回路素子
の組立体において、本発明の組立体に用いる器具
は、高速な組立を行なうライン生産、ならびに工
程−および−移動の方法による個々の生産、また
は印刷回路基板に対するチツプキヤリアの個々の
組付けに役立つ。

この発明の他の特徴として、前記相互接続器具
は等しい信頼性を以つて種々な位置に、たとえば
上または下の位置に固定されることが可能である
ことが見出された。さらに、ロウ付け用柱の列を
所持する板を用いることにより、且つその板に製
造、設置、冷却、または熱放散手段を合体させる
ごとく、前記板を前記ロウ付け用柱と協働させる
ことにより、追加的利点が得られる。この板は、
チツプキヤリアおよび印刷回路基板の間の空間内
に除去される必要がなく、その上、前記板の薄さ
および前記鋳造されたロウ付け用柱の長さの理由
により、ロウ付け用溶剤がそこから急速に除去さ
れることが可能である。この板は、たとえば各種
のロウ付け用柱を接合するため、回路素子を所持
することもできるというような、さらに他の利点
ももたらす。或る者は、熱放散材料、たとえば
NOMEXまたはアラミド紙（aramid paper）、
および／または紙のような飽和されたプラスチツ
クを使用することができ、また放熱性をさらに改
善する防止装置および／または穴を設けることも
できる。

本発明の組立体は、 １平面上に回路パツドを有するリードレスチツ
プキヤリアと、１平面上に他の回路パツドを有す
る回路基板と、これらの間に延在する絶縁板と、
該絶縁板に保持され前記両回路パツドを電気的に
接続する複数の相互接続体とを具える組立体であ
つて、 前記各相互接続体は、前記絶縁板に形成した穴
の両側に、前記絶縁板に対して直角に突出しかつ
前記絶縁板の板厚より十分長い柱状となるよう鉛
錫合金を一体に鋳造してなり、該柱状の部分の前
記絶縁板の両側近傍部分には、前記柱状の部分を
前記絶縁板に固定するフイレツト状の固着カラー
が形成されることを特徴とするものである。

図面を参照する以下の詳細な説明におけるこの
発明の説明から、他の種々な利点が明らかとなる
であろう。

まず第１図を参照すると、リール１１が示さ
れ、リール１１からは紙１２製の適宜のストリツ
プ（テープ）が引き出されて、紙１２のための型
パンチ・ダイ１４の中へ供給されている。従来、
前記紙１２はNOMEXと呼ばれる製品で、
NOMEXは繊維化されたポリアラミド繊維から
なるアラミド紙であつて、望まれれば追加的な材
料を適宜に浸透される。前記NOMEX紙の代り
になる他の適切な開始材料としては、クレイ（粘
土）で被覆された紙がある。前記テープ上で個々
に打ち抜かれたパターンは、後で板（絶縁板）２
５を形成するために切断される。

前記紙１２から作られる適宜の板２５の材料に
とつて必要な条件の１つは、湿気により影響され
ず、全ての作業条件に亘つて全く変化しない優れ
た絶縁強度を有し、また板２５が溶剤またはロウ
付け材料により影響されず、しかもそれらに対し
て化学作用を起さないことである。しかし、前記
紙２５がもし溶解されることを要求される場合は
（やや好ましい他の実施例）、前記紙もしくは他の
任意の材料が溶解および除去される能力を有すべ
きである。他の条件は、寸法の安定性、非伸縮
性、可撓性、ならびにアルミナとガラス／エポキ
シPCBとの間で合理的となる好ましい熱膨張係
数である。その目的は、リードレスチツプキヤリ
アと印刷回路基板の間の相互接続体に加わる応力
に対し、前記板２５から発生する応力を加えるこ
とではない。

典型例によると、板２５の厚さは0.025〜0.003
インチ（0.6350〜0.0762mm）の範囲にあり、また
それ以下もある。板の剛性は、組立作業時の幾つ
かの治具および固定具の使用を回避し得るが、前
記相互接続体すなわち第３図に示された柱３１の
各々が、リールからの繰り出しおよび、処理の後
にPCB上へ置かれるとき、互いに共通平面に位
置されるとともに、垂直方向の位置決めがなされ
るように、可撓性が充分に必要である。上記した
材料のうち、前記板２５の材料にとつて前記
NOMEX紙が好ましい。

使用可能な他の材料は、ベリリアもしくはシリ
コン・カーバイドを含浸されたプラスチツク材
料、あるいは同様の熱放散材料であり、この熱放
散材料は溶剤洗浄材料へ挿入されるとともに、優
れた寸法的安定性と剛性とを有する。しかし、こ
れらは板２５内に穴を打ち抜くために用いられる
前記ダイを摩耗させる。前記紙材料のためのこれ
らの含浸材料もしくは充填材料は、熱放散、なら
びに一時的な温度傾斜の減少に役立ち、また熱配
分をより均等化する。理想的な包囲された状態で
作業し得る能力は、勿論ロウ付け接合部の寿命を
延ばし、それゆえ前記提案された紙１２の材料の
寿命を延ぼす。紙１２の材料は、上記の規定に基
づいて選択されるべき特定の回路上へ加わる熱負
荷に適切に答えなければならない。

各ダイが符号１４，１４ａで示されている紙打
ち抜きダイ領域においては、ここでさらに説明す
るように、個々のロウ付け接合部もしくは相互接
続体もしくは開口の数に対応する複数の独立した
ダイにより、ダイ１４，１４ａの回りと中央で適
宜の開口が打ち抜かれている。この作業時に、他
の任意の孔も板２５内で打ち抜かれている。第４
図において符号１５で示されているような孔は、
板２５を軽くし、また溶剤を除去するため板２５
の内部へ接近することを容易にし、さらに熱放散
を容易にするためのものである。

多数の板２５を持つ紙１２のストリツプが予め
打ち抜きを行なわれた後、同ストリツプは次に符
号１７，１７ａで示されるロウ付け用柱鋳造領域
へ移動される。この鋳造領域で正確な成形が行な
われるように、ロウ付けは被加熱領域１７ａにお
いて典型的に充分な温度に保持される。適宜の貯
蔵器１８が好適な流体圧力下に保持される。これ
は、各板２５を一段加工および一段移送の方法
で、すなわち間欠的に鋳造することを達成する。

第６〜６ｃ図に関連してさらに説明するよう
に、実際の鋳造作業は各工程の複雑な相互作用か
らなつている。鋳造工程中に、前記打ち抜かれた
孔は、好適な液状ロウ付け材料の流れのための通
路を設定する目的に役立つ。前記流れの通路の
各々は柱の形状を設定する。

前記鋳造作業の後、得られた個々の板２５の区
域は、その板２５内のロウ付け用柱（相互接続
体）３１を有し、第３図に示されている。これら
の板区域は、「追従性のよい相互接続器具」２５
ａと呼ばれている。これらの板は、まだ仕上げ済
みのテープ形状１９の中にある間に、リール２０
上へ巻き取られ、符号２３で示されるような容器
に入れてユーザー側へ輸送される。典型例による
と、ユーザーは第２図で示されるようにリール２
０の１つを取り出し、次いで各器具２５ａを切断
ダイ２１内で個々に切断する。

次に、これらの器具２５ａは第２ａ図で示され
るように、回路基板２７および／またはチツプキ
ヤリア２６上へ置くため適切に手で操作される。
ここにおける利点の１つとして、また後述するよ
うに、前記器具２５ａは上または下の位置に、さ
らに、前記チツプキヤリア２６または前記印刷回
路基板２７のいずれかに、あるいは両者に同時に
取り付けられることが可能である。

手動作業工程の概略図がロボツト腕装置２８に
より示され、ロボツト腕装置２８は、器具２５ａ
がどのように使用されるかを理解するのに役立つ
はずである。前記製品は典型的に第２ａ図で示さ
れるような方法で組付けられ、第２ａ図ではリー
ドレスチツプキヤリア２６が前記器具２５ａ上へ
置かれ、次に器具２５ａは印刷回路基板２７上へ
置かれる。しかし、選択的組付のため、第３図を
参照すると、種々な方法が採用可能となつてい
る。これらの方法は、ロウ付け用溶剤またはペー
ストをチツプキヤリア２６のパツド５３、および
印刷回路のパツド３０あるいは器具２５ａのロウ
付け用柱３１上へ置くことからなる。とにかく、
さらに他の実施例が本願で説明され、これらの実
施例は高度の品質管理を保証し、それゆえ前記チ
ツプキヤリアのロウ付けによる取付けの疲労限度
寿命をより長くする。

組立てられた要素が第２ｂ図に示され、ここで
は回路の構成要素が所定位置におかれ、また前記
追従性のよい相互接続器具２５ａが裸で前記組立
体内で視認可能となつている。

本発明をさらに詳細に説明すると、第３図にお
ける前記組立体の斜視図は前記チツプキヤリア上
のチツプ穴３５を示している。前記チツプキヤリ
ア２６は、コーナーの取付け用切欠３２、または
参照符号３３により示される切除された少なくと
も１つのコーナーを有していてもよい。エツジ３
４は、前記器具２５ａならびに前記PCB２７の
ための好適な組立冶具と嵌合することができ、そ
れゆえ前記PCB２７および前記チツプキヤリア
２６上のメタライゼーシヨン（金属被覆）を行う
ことができる。チツプキヤリアのパツド５３およ
び印刷回路基板のパツド３０は、前記ロウ付け用
柱３１を介して整列しなければならない。この整
列と位置は、前記組立ておよびロウ付け作業中に
保持されなければならない。もし、僅かな誤整列
が生じたとすると、パツド３０，５３に沿う柱３
１の濡れ特性により、その固有の表面張力を有す
る溶融されたロウ付け材料が、前記柱と前記各パ
ツドへ良好なはんだフルツト特性を以つて効果的
に取り付けることになる。

第３図で符号３３ａを付された前記器具に対す
る点線で示されている切断コーナーを設けること
によつても、好ましいコーナーの嵌合を達成する
ことができる。

第３図に示されているロウ付け用柱３１の各々
は、一実施例である特別なロウ付け用柱のタイプ
を示している。第３ａ図において、柱３１が極く
詳細に示されている。図示のように、前記板２５
は前記ロウ付け用柱３１と特別の関係に位置され
ている。上部フイレツト３６ａおよび下部フイレ
ツト３６ｂにより特定される固着カラー３６は、
前記器具２５ａにおける重要な要素である。これ
らの固着カラー３６は、本件出願人が知つている
従来技術の器具を超えて多数の利点を保証および
提供する。したがつて、前記固着カラー３６およ
び板２５は、それぞれ上部および下部の柱表面
（自由端）３１ｃ，３１ｄの間の適切な共面性を
保証するように協働する。これらの表面３１ｃ，
３１ｄはほぼ平行でなければならず、且つ組立生
産中の全組立体に対してその平行性もしくは共面
性を保持しなければならず、さらに前記工程中の
ロウ付け段階で変化してはならないものである。
さらに、前記共面性は各表面、すなわち表面３１
ｃ，３１ｄの各々、およびロウ付け用柱３１の
各々に対してほぼ同一でなければならない。前記
柱３１は、ロウ付けの前後でほぼ同一の冶金学的
習性を持たなければならない。

しかし、前記共面性は板２５により剛く保持さ
れるものではなく、板２５が、首領域３６ｄなら
びにこれの追加的な長さの領域におけるロウ付け
用柱３１の相対移動により与えられる追従性を以
つて、加わる応力を吸収できるものでなければな
らない。他の利点として、上部および底部のロウ
付け用フイレツト５７，５６（第８図に図示）は
それぞれ柱の剛性を増大させる。

この剛性は、これらの精密な鋳造を可能にする
凹凸性とともに組立工程において重要であり、小
型の柱３１は厳しい振動および温度サイクルを受
ける作業条件下で機能することが見出されてい
る。より大きい柱を使用し得るリードはほとんど
ないけれども、このような柱の典型的なものは直
径が0.020インチ（0.5080mm）であつて、44個の
パツドを持つチツプキヤリアに対してはより小さ
くなつている。勿論、柱の直径は柱から柱までの
間隔に依存する。これらの柱の直径は、前記器具
の周辺部の周りで前記したように180個のパツド
まで達する大型リードレスチツプキヤリアの形状
にも基づいて決定される。柱３１の中心から中心
までの間隔0.100〜0.020インチ（2.54〜0.5080mm）
は、器具２５ａのために予定されている範囲内に
あることに留意されたい。44個のパツドを持つチ
ツプキヤリアのためには、0.050インチ（1.270
mm）の中心から中心までの間隔が図示されてい
る。

第３ａ図に示されているように、前記柱は約
0.12インチ（3.048mm）から、0.050インチ（1.270
mm）まで下がる大幅に短い柱高さを持つことのみ
許されている。より短い柱３１は、これらの改良
された追従特性により可能であるが、この明細書
で後述する理由により、0.080インチ（2.032mm）
のような適切な柱高さが非常によく機能すること
が見出されている。したがつて、第３ａ図に示さ
れている柱の高さは板２５の長手軸心もしくは中
心線に沿つて対称的となるが、他の形状も可能で
あつて、それらも本願で提案されている。

第４図に示されている板２５の形状の一部とし
て、従来より板２５の周辺部の周りに位置する柱
３１は、同一もしくは他の目的の役に立つ他の柱
からなる内側の格子状配列によりさらに補強され
てもよい。たとえば、第３ａ図に示されている柱
３１のように、より大きい、およびより小さい直
径の各柱３７が熱放散の目的のために設けられて
もよい。これらの柱は、全領域ではより少ないが
より大きい９本の柱からなる格子形状の中に示さ
れている。また、前記内側の柱３７は前記器具の
組立を容易にする。同様に第４図の平面図に示さ
れている前記軽量化用孔１５は、溶剤除去作業時
に目的の場所に接近することを可能にするととも
に、対流冷却により熱放散を行なうような他の目
的にも役立つ。他の熱放散の方法は周知のよう
に、内側の柱３７に接続される熱沈降器具を用い
ることにより達成され、これらは、前記チツプキ
ヤリア２６および板２５の間および印刷回路基板
２７および板２５の間の空間における熱伝達をさ
らに容易に増大させる。

異なるロウ付け用柱を有する前記板の形状の他
の実施例が第５図に示されている。第５図におけ
る各柱は符号３１ａにより示されているが、これ
らはさらに他の形状の変更例を有している。第５
図の線５ａに沿う断面図が、第５ａ図においてこ
の実施例を示している。柱の高さおよび柱の共面
性は同一状態に保持されているけれども、板２５
は各柱を異なる状態に支持し、それにより３次元
の全方向（ｘ、ｙ、ｚ）へ、すなわち第２柱３１
ｂおよび部材３１ｅを以つて移動範囲をより大き
くしている。したがつて、特に国難の多い温度サ
イクルの状況のために可撓性および追従性の増大
が保証される。前記困難の多い温度サイクルの状
況は、インピーダンスの考慮が切迫したものとは
なつていない自動車の分野で見出されるような器
具等で生じる。

インピーダンスの考慮がより厳しい場合の応用
例のためには、第５ｂ図に示されている実施例が
より適していると考えられる。第５ａ図に示され
ているように全体が固着カラーとなつている前記
鋳造ロウ付け用柱３１ａの代りに、固着カラー３
６が第５ｂ図に示されている器具のために用意さ
れている。また、それにはフイレツト３６ｂが設
けられ、それゆえ固着カラー３６は第５ｂ図に示
されている食い違いの柱を前記板２５内に適切に
固定する。

前記したロウ付け用柱のいずれにおいても、す
なわち第３ａ図の直結の柱、第５ａ図の１列の
柱、または第５ｂ図の食い違いの柱（もしくはこ
れらの中間体）のいずれの場合も、重要な考慮点
は前記板２５と協働する前記固着カラーによる堅
い固着能力である。したがつて、前記板２５は本
発明によると２重の機能を有する。１つは、板２
５が垂直方向の相互接続柱３１を共面関係に固定
することである。他の機能は、微細鋳造技術が鋳
造型の一部として前記板２５を用いるように、板
２５のために鋳造表面として作用することであ
る。もし、板２５がたとえば気泡材料のように柔
い弾性材料からなつていたり、あるいは容易に変
形されるものであると仮定すると、鋳造作業が完
了した後に前記共面性は容易には保持されなくな
る。それから、そのような柔い板に特有の「跳返
り」が、前記相互接続を行なう柱３１の各々の歪
曲された共面性および歪曲された垂直性において
出現する。それゆえ、柔い板材料の累積効果は、
その板材料が、厳密ではないが幾らか垂直性を保
持する場合を除き、効果を持つならば、望ましく
ないものとなる。それらの状況下では、柔い板材
料はさらにそれ自体に好ましくない製造上の側面
も有する。なぜなら柔い板は正しい柱の関係を保
持しない傾向があるからである。また、その問題
は、各柱をロウ付け作業等において冶具で保持し
なければならないというような、さらに他の解決
策を必要とする。ロウ付けペースト、溶剤ペース
ト、チツプキヤリア２６、またはPCBのパツド
５３，３０により生じる表面の不規則性の全て
は、ロウ付け作業における新規な装置により容易
に吸収されるが、従来技術に係る装置によるとそ
れらの吸収はかなり困難である。

前記したように、これらの柱のための全寸法
は、それらの周辺部周囲の列の間隔により典型的
に指定される。第５ａ図および第５ｂ図に示され
ているような実施例は、任意数のパツドを周囲に
設置するのにより適している。しかし、第３ａ図
に示されているような実施例は、さらに多数のパ
ツドおよびさらに接近した配列に対してさらに適
している。また、第４図のロウ付け用柱３７とし
て示されているように、小さい格子により図解さ
れているような適宜の格子形状内に全ての板２５
を配列することも可能である。

それにもかかわらず、第３ａ，５ａ，５ｂ図に
示されている３つの実施例により示され且つ達成
されることができる種々なロウ付け用柱による鋳
造は、単に図示の目的のためのものであることを
強調する。ロウ付けにより相互接続を行なう鋳造
は、前記板とダイの剛性の組合わせにより可能と
なる。このような剛性の組合せは、前記追従性の
よい相互接続器具２５ａにおける柱３１の上部お
よび下部表面の間の正しい共面性を保持するだけ
でなく、前記器具の周辺部周囲における個々の微
細な相互接続部の各々に対し正しい垂直性を保持
する。長方形のうちの長いエツジのみが相互接続
部を回路基板に取り付けるようにと、異なる複数
のパツケージ方法の提案がなされている先の説明
で論じられているような非常に高速の集積回路の
ために、本発明の組立体に用いる器具はそれ自体
でチツプキヤリアと印刷回路基板とを相互に立派
に接続させる。

大型リードレスチツプキヤリア２６を取り付け
られたこれらの表面は、次に適切に裁断され、そ
れから僅かに２列のみのロウ付け用柱が前記板２
５に沿い、且つ前記新しく提案されたチツプキヤ
リア２６および第５ｂ図に示されているようなタ
イプのものに対応する寸法を以つて所定場所に収
容される。

前記板の顕著な挙動の理由は、第６ａ〜６ｃ図
において前記微細鋳造作業をさらに詳細に検討す
ることによりさらに明確になる。第６ａ〜６ｃ図
では段階的鋳造作業が示されている。

第６図に示されているように、鋳造ダイ１６は
上部プレート１７および底部プレート５１のごと
きものからなり、底部プレート５１は加熱された
ノズル１７ａ上に休止し、ノズル１７ａは金属を
液体状態に保つている。この溶融金属用ノズル１
７ａはヒーター（図示せず）を有している。ヒー
ターは、金属が個々のロウ付け用鋳造柱の導管も
しくは通路５０ｃの各々を通つて、もしくは同時
に経由して押し出されることができる温度に前記
金属を保ち、前記通路５０ｃは、前記板２５にお
いて予め適切な寸法および形状に打ち抜かれた際
の寸法を持つロウ付け用柱３１の数に対応してい
る。それゆえ、リードの数の各々に対し、第６図
に示されている溶融金属用ノズルの導管５０ｃの
断面が一致し、または異なつている。前記ダイ１
７，５１，１７ａは、第３ａ，５ａ、または５ｂ
図のそれぞれに示されているような柱を有する第
４または５図に示されている板２５と、平面図が
類似している。

前記ダイの放出用半割部と時々呼ばれることも
ある前記ダイの上部プレート１７上には、前記各
ロウ付け用柱の全長のうちの所望の長さまでが放
出ピン５０により保持されている。前記金属の流
れる距離は、前記ノズルから全ピンまでの距離に
等しい。しかし、柱３１がPCBを通つて突出す
るように意図されているならば、各柱に対して
個々に長さの調節を行なうことも可能である。溶
融した金属は、750〓のような高温度で溶融金属
貯蔵器具内に保持されているが、前記ヒーター用
ノズルは、より低い温度に、または金属溶融温度
より僅かに高い温度に保持される。この温度条件
は２重の機能を奏する。１つは、溶融した金属が
常に圧力こう配に対抗して作用することであり、
２つは凝固が急速に起ることである。適切な放出
圧力はたとえば油圧ラム（図示せず）により得ら
れ、油圧ラムはその圧力を第１図に示されている
溶融金属貯蔵器具１８へ加える。第６ａ図に示す
ように、かなり高温の状態にある間に前記ノズル
の導管５０ｃを通して圧送されるときの金属は、
状態図に関連して述べると典型的に僅かに液体状
の領域にある。

第６ａ図において、前記放出ピンは、既に形成
された固着カラー３６を以つて金属の移動を終了
させている。前記ダイ１７の放出用半割部は適宜
手段によりピンの列を保持し、その結果前記底部
プレートおよび前記ピン柱の上部間で全ての共面
性が保持される。前記板２５はその非弾性的性質
により、脇道の流れのほぼ完全な防止を保証し、
且つそれゆえ個々に鋳造されるロウ付け用柱３１
の各々に対し電気的一体柱を確保する。

前記ダイの底部プレート５１は、典型的には前
記ノズル１７ａよりも低温度におかれ、それゆえ
その比較的大きい寸法とエアー空間５１ａによ
り、各柱３１の同時の且つかなり急速の冷却を達
成するのに充分に足りる絶縁を確保する。

共面性をさらに保証することが望まれる応用例
において、前記放出プレート１７が第１ダイ区域
５２および第２ダイ区域５３を形成するために半
分に分割されることも見出されている。それか
ら、前記放出ピン５０が異なつた方法で機能す
る。これらのピン５０は作業の最初の部分におい
て上昇され、その結果前記金属が充分な高さの加
熱された起立体を形成することができるととも
に、必要となるような幾らかの換気能力も可能に
する。

その後、第６ａ図において鎖線により示されて
いる前記第１ダイ区域５２は前記第２ダイ区域５
３に対向する状態で比較的堅く保持される。前記
柱３１の高さは、前記第１ダイ区域５２に対して
相対的に移動され且つ起立体５０ｅを剪断する前
記第２ダイ区域５２により設定される。この後、
第２ダイ区域（図示せず）が放出ピン５０を持つ
た前記プレート１７の対応する位置に置かれ、放
出ピン５０は現時点で、前記底部プレート５１が
第６ｂ図で示すように柱３１の底部を剪断した
後、各柱３１を放出する位置に位置している。典
型例によると、前記放出ピン５０は柱３１を第６
ｃ図で示されるように放出する。

第６〜６ｃ図は、共面性が２つの異なる方法に
より達成される過程を示している。第６〜６ｃ図
に概略的に示されているように、高い金属温度に
あるこれらの微細柱上での相互的剪断運動は、保
持され続けている正しい共面性があることにより
比較的容易に達成される。

明白であるように、これらダイ・プレート１
７，５１，５２、およびノズル導管５０ｃの温度
は、鋳造工程の適切な作業を保証するように適切
に保持される。選択されたロウ付け用合金の各々
に対し、前記各温度が互いに相対的に設定され
る。

したがつて、もしこれらの予防措置が遵守され
れば、前記器具２５ａにおける相互接続部の各々
に対し、非常に微細な詳述された柱３１が得られ
る。

第７および８図においては、組立−ロウ付けの
手順が拡大して示されている。柱３１の各々を所
持する前記板２５が前記印刷回路基板２７および
チツプキヤリア２６上に置かれるとき、もしくは
これらの間に介装されるとき、しかも印刷回路基
板２７が第７図において符号３０で示される金属
化されたそれのパツドを所持し、且つチツプキヤ
リア２６がパツド５３を所持しているとき、その
ことにより個々に精密に微細な鋳造が行なわれた
柱３１の各々に対し、柱の一体性によつて共面性
が確保される。

第８図を参照すると、前記チツプキヤリア２６
および印刷回路基板２７に取り付けられ且つ現実
に使用されている前記器具２５ａが同図により示
されている。第８図を第１３図と関連して参照す
ると、実際のロウ付けの過程が示されている。典
型例によると、前記相互接続用柱３１は、95％の
鉛および５％の錫を有する鉛と錫の合金混合物か
ら鋳造される。第１３図の状態図を参照すること
により、前記混合物の融点は327℃の近くにある
ことが解る。その温度において、錫および鉛のロ
ウ付け用合金は固体となつている。327℃におい
て、100％の鉛の混合物は液体となる。温度およ
び／または合金が僅かに変化すると、混合物はロ
ウ付け用合金を液状もしくは固体の状態にする。
この液状状態は「粘性」状態とも呼ばれる。すな
わち、この状態では固体相および液体相が共存す
る。これらは、前記錫と鉛の状態図において「粘
性」領域として示されている。

63％の錫、37％の鉛の共晶点において、その合
金の液体温度は約183℃となる。したがつて、前
記合金の各溶融点において、すなわち前記柱３１
が形成され、またロウ付け材料の共晶混合物が使
用される前記合金の各溶融点において、ロウ付け
作業のために144℃の広がりが得られる。

ロウ付けの蒸気リフロー方法において、ロウ付
けされるべき構成部品は選択された温度にされ、
この温度で蒸気が沸騰中の液体から同蒸気を経由
して前記ロウ付けすべき構成要素へ熱を伝達す
る。FC−70VPRSとして示され且つ3Mから入手
可能なリフローロウ付けシステムは、典型的には
215℃で実施され、この温度は前記63／37錫・鉛
合金の共晶融点よりも31°高い。

前記共晶状態のロウ付け用合金が183℃で溶融
し、また前記ロウ付け用柱３１がその剛性および
一体性を保持し続けている限り、前記ロウ付け用
リフロー方法は、最も有利であると認められる任
意形状のロウ付け用柱３１上に堆積されるロウ付
け用合金の溶解に役立つ。典型例によると、前記
ロウ付け用合金は溶剤と混合されたペーストとし
て堆積されてもよく、あるいは前記溶剤が別にチ
ツプキヤリアのリード（線）５３に、もしくは印
刷回路の金属化された部分３０の上等に堆積され
てもよい。いずれの場合も、ロウ付け用柱３１は
板２５により堅い直立位置に保持されるので、前
記チツプキヤリア２６および印刷回路基板２７を
互いに押圧する際、かなり結合力のある構造を形
成する。さらに結合力が必要ならば、接着要素が
時々前記ペースト中に併用される。また、第４図
に示された中央柱３７上等での接着剤の堆積は、
印刷回路基板上へのチツプキヤリアの取付けを保
証する。

その精密な取付けは好適な冶具によりさらに保
証され、その冶具は第３図に示されている凹んだ
コーナー３２、または第３図においてそれぞれ符
号３３，３３ａとして示されている前記チツプキ
ヤリア２６および板２５の互いに合致するコーナ
ー等に嵌合してもよい。

取付けを固くするため他の種々な方法を採用す
ることができるが、どの場合でも前記器具２５ａ
がかなり高強度の共面構造を有するので組立作業
が容易になり、器具２５ａは組立工程中にそれに
加わるかなりの負荷に耐えることができ、それに
よりペーストの適切な広がりとロウ付けされない
組立体の固定とを保証する。

他の利点として、この作業時に前記板２５は固
着カラー３６の結果により前記各柱を堅い位置に
保持することもする。前記チツプキヤリア２６と
印刷回路基板２７の間に器具２５ａを挿入しなが
ら、チツプキヤリア２６を印刷回路基板２７に組
付けるとき、この組立体はその後それ自体を固定
するとともにその構造の剛性を保持するため、容
易に焼き固められることができる。この焼き固め
は、前記ロウ付け用ペーストから全ての揮発物を
追い出すとともに、それをセメント状材料に変化
させる。

この後、前記全構造は、蒸気ロウ付けリフロー
室内に置かれ、ここでは前記組立体が、前記ロウ
付け用ペーストをリフローし、且つ前記追従性の
よい相互接続器具２５ａを介する前記リードレス
チツプキヤリア２６および印刷回路基板２７の間
で適切な接着構造を形成するのに必要な熱的条件
におかれる。第８図中の符号５３で示される前記
チツプキヤリアの金属パツドもしくはリード線と
前記柱３１の間における殆んどの境界破損のよう
に、破損はこれらの境界で起るので、適切なフイ
レツト５７を形成することは本願により開示され
る素子にとつて特に有利である。

同様の現象は、勿論回路基板２７のための金属
化されたパツド３０上のように、前記組立体の底
部でも起る。しかし、前記組立が内側および上側
もしくは下側の位置で段階的に行なわれる限り、
適切なフイレツト５７の形成が任意の条件下でな
される。したがつて、リフロー時のロウ付け材料
は適切に設計された器具２５ａの動作に大幅に寄
与する。同時に、ロウ付け材料の量を制御するこ
とによりフイレツト５７の適切な拡張が可能とな
る。さらに、上部フイレツト５７の形成および底
部フイレツト５６の形成を可能にする部分的組立
により、前記印刷回路基板上の符号３０で示され
るような金属化された各パツドの中心から中心ま
での分離幅に基づき、種々なフイレツトの形状を
得ることが可能となる。

それにもかかわらず、一段階の作業の方が多段
階の作業よりもはるかに有利であることに留意さ
れたい。適切なフイレツトを形成するために、第
９図に示すような器具が用意されている。第９図
に示されているロウ付け用キヤツプ６０は、特別
の合金もしくはペーストもしくは組合わせ合金の
表面張力および再融解温度の考慮に基づいて、異
なつたフイレツトの形状もしくは異なつた材料の
流れ特性を達成するのに役立つ。これらは、合金
の成分および合金の付加に依存する。しかし、第
９図において、剛構造であることにより、ロウ付
け用キヤツプ６０は前記ロウ付け用柱３１の一端
もしくは両端に取り付けられてもよく、また異な
る温度での段階的組立が追求されているならば、
そのような段階的組立を行なうには、最初に印刷
回路基板へロウ付け用キヤツプ６０を高温でリフ
ローさせながらロウ付けし、その後その上にチツ
プキヤリアを置くとともに、より低いロウ付け用
合金の温度でロウ付け材料をリフローさせればよ
いことが見出されている。

前記柱３１の剛性および精密な鋳造により、
種々な混合物からなるロウ付け用キヤツプ６０は
ダイの機械から、あるいは準備済みのダイ（図示
せず）内へリフローさせることによつても、個々
の柱の上に容易に取り付けることができる。

第３ａまたは５１または５ｂ図に示されている
実施例のためのもののように、前記柱３１が強力
な円柱の習性を有しているので、前記板２５が柱
の間隔の保持に非常に役立つとともに、今までロ
ウ付け技術により達成することが不可能であつた
組合わせが既に示されている。このような相互接
続は一般に、前記追従性のよい器具２５ａのため
に適切なロウ付けの挙動をさらに改善するために
現在用いられている。前記追従性のよい相互接続
器具の独立した各柱３１の各チツプも、制御され
た浸漬により被覆されることが可能である。各柱
３１に対応するように適切に離間された穴を持つ
ドラム（図示せず）の開口内に各チツプを浸入さ
せることにより得られる整合するグラビア被覆の
ように、他の方法も使用可能である。このグラビ
ア堆積法は穴の寸法、その深さおよびペーストの
粘性に基づいてだけでなく、前記ペーストが高温
状態で移送されるように制御することを考慮して
いる。

また、前記PCB２７およびチツプキヤリア２
６のパツド３０，５３は、それぞれシルクスクリ
ーン（silk−screen）印刷により溶剤のみで処理
することが可能となつている。溶剤の除去も本発
明の重要な特徴の１つである。独立した各柱３１
の間隔および長さ、ならびに前記板の形状に対す
る選択が可能であることにより、各器具２５ａは
適切に設計されることが可能である。ロウ付け後
の溶剤の除去は、それゆえ問題とならない。溶剤
の移転は湿気により影響されるので、溶剤の制御
は特に困難である。回路の短絡は、溶剤の汚染に
よる常に存在する問題である。本発明によると、
前記器具２５ａは溶剤の除去に非常に役立つ。な
ぜなら、その0.070インチ（1.778mm）のような相
互接続の間隔が、従来の容易な洗浄と溶剤の侵入
と汚染物の退出とを充分に可能にするからであ
る。

1984年８月のElectronic Packaging and
Productionの78頁以下において、“Surface
Mounting Assemblies Create New Cleaning
Challenges”という見出しをつけられている記事
の中で、Capillo氏により示されている周知の問
題は、本発明の組立体に用いる器具が克服する問
題の説明である。

次に、第１０，１１，１２図に開示された実施
例について説明すると、これらはそこに開示され
た板を採用するときに達成されるさらに他の利点
を示している。その実施例は、板２５が採用され
るときに可能となる他の特徴を示している。した
がつて、追加的な金属化が今や板２５上で可能と
なる。次に、個々の柱３１からのリード線６１
と、前記の鋳造ダイは他のリード線６１を介して
他の回路要素へ連結される。これらのリード線
は、符号６１で示されるように板２５の頭部上に
あつてもよく、あるいは第１１図で符号６１ａを
付された仮想線で示されるように、板２５の底部
にあつてもよい。したがつて、３次元的に追加の
回路素子を設けることが可能である。種々な相互
接続の方法は示されていないが、当業者には容易
に想像される。

これらの相互接続方法は従来技術の器具では不
可能であることにも留意されたい。なぜなら、ロ
ウ付けと溶剤の除去の困難性が生じるだけでな
く、柔い板２５を用いる全ての周辺部の配列が、
電気的連続性および信頼性の全ての保証を以つて
これらの手段（方法）を達成することができない
からである。前記回路層６１の能動的連結の他の
利点は、第１１図に示されているようにして達成
される。なぜなら、前記柱３１と固着カラー３６
が鋳造作業時に金属化された層と優れた接触を行
なうからである。追加的なロウ付けによる取付け
も先に論じたように用意されることが可能であ
り、これらのロウ付けによる取付けも第１２図で
符号６１ｃとして示されている。また、ロウ付け
材料の過度の流れが、次の隣接する柱３１と相対
向している各ロウ付け用柱３１の電気的一体性を
損うことのないように、適切な注意がなされなけ
ればならない。

次に第１４図を参照すると、この図は各パツケ
ージのリード線の数と分離距離に関連して破損ま
でのサイクルが測定される技術において用いられ
る典型的なテストを示している。

前記サイクルの時間は70分の総和として定義さ
れ、前記70分のうち予定の時間がLuke氏等によ
る前記記事で示されているように、種々な時間間
隔を設定する。図示の条件では、リードの高さも
しくは鋳造柱の高さが増大するに従い、信頼性も
向上することが明白である。しかし、この信頼性
はリードの数が増すと低下する。180個のリード
までのリードの数に対するサイクルの相対的数を
推定すると、破損までのサイクルの相対的数は急
速に許容できないレベルまで接近することが明ら
かである。

しかし、本発明によると、１つのチツプキヤリ
アについて48個以上のリードを有するような大型
リードレスチツプキヤリアに対し、現存の相対的
サイクル時間が可能となる。

上記の説明、特に第１４図から明らかであるよ
うに、ロウ付け接続部において熱的および機械的
に発生される疲労ひずみと関係する破損が、大型
リードレスセラミツクチツプキヤリアにとつて厳
しい問題である。これらの問題は、チツプキヤリ
アがその後異なる熱膨張係数を有する印刷回路基
板に接合されるときに特に厳しくなる。さらに、
錫・鉛のロウ付け用合金の降伏点は低いので、温
度サイクルを受けるとき、ロウ付け接合部に塑性
ひずみが生じる。それゆえ、本発明の組立体に用
いる器具は、異なる熱膨張係数を有する印刷回路
基板上へ取り付けられる大型リードレスチツプキ
ヤリアにおいて生じるひずみの組合わせを吸収す
るために用意される。これらの取付けの差異は克
服される。なぜなら、薄い微細な相互接続部が、
第３ａ，５ａ，５ｂ図に示されているように、各
動の追従性のよいタイプからなる追従性のよい相
互接続部の列により用意されるからである。これ
ら相互接続部の列は、今まで提案されているロウ
付け技術により期待される特性をはるかに超える
魅力的な特性を用意するための条件下で、充分に
可撓性を有する。前記相互接続部が極めて細部ま
で精密に鋳造されることにより、中心から中心ま
での間隔距離の堅固性も改良されている。したが
つて、これらロウ付け接合部間の電気的連続性が
大幅に改良される。なぜなら、優れた共面性、ロ
ウ付け接合部の形成、ロウ付けの制御、ならびに
前記相互接続部にとつて可能なロウ付け用合金の
組合わせによるためである。第９図に示されてい
るような柱３１の尖端キヤツプ６０は特に望まし
い組合わせを用意し、これらの組合わせは、前記
チツプキヤリアを印刷回路基板へ段階的にもしく
は一度に接合させるため、同時に精密なフイレツ
トとフイレツトの合金の組合わせとを可能にす
る。

符号３１で示されるような接合すべきロウ付け
用柱の好適な共面性および垂直方向設置が保持さ
れ、且つロウ付け用ペーストもしくはロウ付け用
キヤツプの適切な堆積および適切な溶剤の除去に
より適切なフイレツトの形成が達成される限り、
相互接続部を形成するためにロウ付け材料の量を
増す必要がないことも見出されている。

また、前記接合技術は急速な凝固速度に役立
つ。なぜなら、ここに示されている典型的なロウ
付け作業に含まれる熱的質量が、急速冷却により
容易に制御されることが可能だからである。それ
ゆえ、適切な冶金学的作業も容易に続けて行なわ
れる。

上記の急速な凝固に加えて、適切に変更された
非共晶合金を選択することにより他の工程を採用
することもできる。このような合金は、60／40の
錫・鉛の合金、もしくはこれの任意の他の変更態
様のごときものであつてもよい。言うまでもな
く、この変更態様はロウ付け接合部を得るためそ
れを複雑でより高価なものにするが、印刷回路基
板に対するチツプキヤリアのロウ付け接合部にさ
らに厳しい要求が課せられる状況では必要であ
る。

上記の観点において、同一のロウ付け接合部の
距離に対し、従来技術で先に報告されているもの
からさらに進んだ多種多様な改良を得ることが今
は可能である。これら多種多様な改良は、ロウ付
け用柱３１とチツプキヤリアの境界でロウ付けの
量をかなりの程度まで増大させることなく、ある
いは実際には減少させることなく、非常に優れた
信頼性、精密性、および共面性を伴つてなされ
る。

これら微細鋳造がなされた柱、たとえば柱３１
は、連続作業においてかなり高いサイクル速度で
鋳造される。前記器具に対する前記チツプキヤリ
アの組付けも、優れた信頼性を以つてなされるこ
とが可能である。前記改良は、リードの中心線の
間隔が0.50インチ（1.270mm）から0.20インチ
（0.508mm）までも下がるように、前記リードの間
隔をより緊密にする状態でこれらチツプキヤリア
を取り付けることによつて、達成できることに特
に留意すべきである。

これらの利点は、リードのインダクタンスを減
少させ、熱量を減少させ、前記組立体においてリ
ードの破損を殆んどなくし、且つ金属化された各
構成要素に対するロウ付け用柱の表面的取付けに
おける優れた信頼性を持つことにより得られたも
のである。

本発明の器具により得られる向上した可撓性お
よび追従性は、従来技術の器具で経験される疲労
寿命もしくは熱的・機械的特性の犠牲を伴うこと
なく、従来技術の器具で得られるものをはるかに
超越している。さらに、これらの利点は従来技術
の欠点を伴なうことなく、すなわち膨張の制御の
採用、および比較的重く且つ高価で、厚いフイル
ムによる濾過処理を必要とする印刷回路基板の採
用を伴うことなく得られる。

表面取付けが行なわれるリードレスチツプキヤ
リアの良好な清掃のために、0.020インチ（0.508
mm）の最小の間隔が許容可能と考えられているけ
れども、これらロウ付けにより接合された組立体
の清掃およびゆすぎのために、板２５が存在する
本願の形状においては、0.030インチ（0.762mm）
の間〓高さを持つ器具が充分な空間を形成してい
る。これらの器具において必要な精密な清掃を得
るためには、より小さな間〓でも充分であると信
じられる。

前記支持板２５上には前記ロウ付け用柱が鋳造
されるもので、この支持板２５は一般に、少なく
ともクレー（粘土）で被覆される紙と同等の絶縁
性を有するものである。前記板の絶縁性は、前記
器具の操作時に各ロウ付け用柱の電気的一体性を
得るために保持されなければならないものであ
る。それゆえ、前記板２５の材料は、鋳造および
リフローロウ付けの温度と技術に適合すること
と、基板洗浄溶剤に対して不活性であることも必
要である。さらに、パターン全体に対する必要な
設定を得るため、同時に必要な共面性を得るよう
に比較的剛性のある構造を持つために、きれいに
打ち抜くこともできる必要がある。

以上説明した如く、本発明の組立体の相互接続
体は、絶縁板の穴の両側に鉛錫合金を一体に鋳造
して十分長い柱状とし、その絶縁板の両側には柱
状の部分を絶縁板に固定するフイレツト状の固着
カラーを形成しているので、以下の効果を奏す
る。

即ち、フイレツト状の固着カラーを形成したこ
とにより相互接続体の剛性が増大し、相互接続体
の両端の共面性が確保され、電気的接続の信頼性
が保障される。また他の基板等とロウ接続する場
合にもロウ材料が少なくてすむ。

さらに、柱状の相互接続体は鉛錫合金の鋳造に
より一体に成型されるので、柱の中心間の距離が
正確に確保され、高密度、かつ電気的信頼性の高
い接続が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の組立体の追従性のよい相互
接続器具の一実施例の製造工程を示す概略斜視
図、第２図は、前記追従性のよい相互接続器具に
チツプキヤリアを組付ける工程を示す概略斜視
図、第２ａ図は、チツプキヤリアおよび印刷回路
基板に追従性のよい相互接続器具を組付ける工程
を示す斜視図であつて、前記器具がチツプキヤリ
アを前記印刷回路基板に接続するために用いられ
ている様子を示す斜視図、第２ｂ図は、前記追従
性のよい相互接続器具を有する完成された組立体
の概略斜視図、第３図は、第２ａ図よりもさらに
詳細に示す第２ａ図の組立体の斜視図、第３ａ図
は、第３図の３ａ−３ａ線に沿う第３図の組立体
の断面図であつて、独立したロウ付け用柱の一実
施例を示す断面図、第４図は、前記追従性のよい
相互接続器具の平面図、第５図は、前記追従性の
よい相互接続器具の他の実施例を示す平面図、第
５ａ図は、第５図の５ａ−５ａ線に沿う断面図で
あつて、独立した１列のロウ付け用柱からなる相
互接続体を示す断面斜視図、第５ｂ図は、第５図
の器具における相互接続体に適する独立した食い
違いのロウ付け用柱からなるさらに他の実施例を
示す断面斜視図、第６図〜第６ｃ図は、ロウ付け
用柱の鋳造装置の断面斜視図であつて、前記追従
性のよい相互接続器具に適する第３ａ図に示され
たロウ付け用柱の実施例を形成する各種の段階を
示す断面斜視図、第７図は、ロウ付け用柱の列に
おける個々のロウ付け用柱の一実施例をロウ付け
接合する以前の状態で示すとともに、チツプキヤ
リアおよび印刷回路基板の部分断面を一緒に示す
部分断面図、第８図は、ロウ付けされた状態にあ
る第７図の組立体の部分断面図、第９図は、予め
取り付けられた低温ロウ付け用キヤツプを有する
他の変更例に係る追従性のよい相互接続器具の部
分断面図、第１０図は、前記追従性のよい相互接
続器具に追加の回路要素が用いられている他の実
施例の斜視図、第１１図は、第１０図に示されて
いる組立後の器具のロウ付けを行なう以前の断面
図、第１２図は、第１１図に示されている器具の
ロウ付けよる固定後の断面図、第１３図は、錫・
鉛の合金システムの状態図であつて、前記合金が
前記相互接続器具と組合わされることにより、
種々なリフローロウ付け温度を持つ応用例に応
じ、また各種のリフロー合金の特性に応じ、前記
器具の裁断を行なうことを可能にする様子を示す
状態図、第１４図は、エポキシ／ガラス製の印刷
回路基板上へロウ付けされる典型的なアルミナ製
リードレスチツプキヤリアの表面に対する種々な
分離高さの作用として、所定数のリードを持つた
チツプキヤリアの熱サイクル寿命特性を示すグラ
フ図である。 ２５……板（絶縁板）、２６……リードレスチ
ツプキヤリア、２７……回路基板、３０，５３…
…回路パツド、３１……ロウ付け用柱（相互接続
体）、３６……固着カラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １平面上に回路パツドを有するリードレスチ
   ツプキヤリアと、１平面上に他の回路パツドを有
   する回路基板と、これらの間に延在する絶縁板
   と、該絶縁板に保持され前記両回路パツドを電気
   的に接続する複数の相互接続体とを具える組立体
   において、 前記各相互接続体は、前記絶縁板に形成した穴
   の両側に、前記絶縁板に対して直角に突出しかつ
   前記絶縁板の板厚より十分長い柱状となるよう鉛
   錫合金を一体に鋳造してなり、該柱状の部分の前
   記絶縁板の両側近傍部分には、前記柱状の部分を
   前記絶縁板に固定するフイレツト状の固着カラー
   が形成されることを特徴とする組立体。