KR100275432B1

KR100275432B1 - 중계 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR100275432B1
Application number: KR1019970015787A
Authority: KR
Inventors: 고조 야마사끼; 하지메 사이끼
Original assignee: 가나가와 시게노부; 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-04-26
Publication date: 2001-01-15
Also published as: JP3145331B2; EP0804056B1; MY119428A; KR970073252A; US6115913A; EP0804056A3; DE69739455D1; EP0804056A2; JPH1012989A; TW387202B

Abstract

본 발명은 복수의 면접속 패드를 구비한 기판과 상기 복수의 면접속 패드와 대응하는 위치들에 면접속 부착 패드를 구비한 부착 기판과의 사이에 개재시키며, 제1면측에서 상기 복수의 면접속 패드와 접속시키고 제2면측에서 상기 복수의 면접속 부착 패드와 접속시킴으로써 상기 기판과 상기 부착 기판을 접속시키기 위한 중계 기판의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 중계 기판은, 상기 제1면과 상기 제2면을 갖는 판 형상을 이루고, 상기 제1면과 상기 제2면의 사이를 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖는 세라믹제의 중계 기판 본체와, 상기 관통 구멍 내에 각각 부착되고, 제1면으로부터 돌출한 제1돌출부 및 제2면으로부터 돌출한 제2돌출부 중 적어도 하나를 각각 구비하는 복수의 연질 금속체를 포함한다. 중계 기판 제조 방법은 상기 중계 기판 본체의 상기 관통 구멍 각각의 내주면에 금속층을 입히는 공정과, 상기 각각의 연질 금속체를 형성하기 위해 직경이 상기 관통 구멍보다 큰 복수의 연질 금속볼을 준비하는 공정과, 상기 각각의 연질 금속볼이 상기 각각의 관통 구멍 내에 부분적으로 들어가 제위치에 유지되도록 하는 방식으로 상기 중계 기판 본체 상에 상기 연질 금속체를 배치하는 공정과, 상기 연질 금속볼을 상기 관통 구멍 내에 삽입시켜서 상기 관통 구멍으로부터 하방으로 부분적으로 돌출시키기 위해 상기 연질 금속볼을 가열 및 용융하는 공정과, 상기 연질 금속볼을 냉각 및 응고시키는 공정을 포함한다.

Description

중계 기판의 제조 방법

본 발명은, BGA형 집적 회로 패키지 등의 면접속 단자를 갖는 기판과, 이 면접속 단자에 대응하는 위치에 동일하게 면접속 단자를 구비하고 이 기판을 부착하기 위한 마더보드 등의 부착 기판과의 사이에 개재시키는 중계 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

최근의 집적 회로(IC) 기술의 진전에 의해, IC 칩에 설치된 입출력 단자의 수가 증대하고, 그것에 따라 IC 칩을 탑재하는 IC 탑재 기판에 형성되는 입출력 단자도 증대하고 있다. 그러나, 입출력 단자를 기판의 주연부에 설치하는 경우에는, 단자의 수에 따라서 기판 사이즈가 증대하여 IC 탑재 기판의 비용 상승이나 수율의 저하를 발생시켜서 바람직하지 못하다.

그래서, IC 탑재 기판의 주면(평면)에 핀을 격자형 또는 지그재그형으로 나란히 하는 소위 PGA(핀 그리드 어레이, pin grid array)형 기판이 널리 이용되고 있다. 그러나, 더욱 단자수를 증가하거나, 사이즈를 작게 하기 위해서는 기판 표면에 핀을 부착하는 PGA형 기판에서는 한계가 있다.

그래서, 이하와 같은 수법이 행해지고 있다. 즉, 기판 표면 상에 핀을 대신하여 패드(랜드)를 격자형 또는 지그재그형으로 나란히 형성하고, 이 패드에, 대략 구형(볼형)의 고온 땜납이나 Cu, Ag 등의 땜납에 묻은 성질이 좋은 금속으로 이루어지는 단자 부재를 미리 공정(共晶) 납땜한 범퍼를 설치해 둔다. 한편, 상대방의 마더보드 등의 인쇄 회로 기판(PCB)에도 IC 탑재 기판의 패드와 대응하는 위치에 패드를 형성하고, 이 패드에, 공정 땜납 페이스트를 도포해 둔다. 그 후, 양자를 중첩시켜 가열하고, 땜납 페이스트를 용융시켜서 납땜에 의해서 단자 부재를 통해 양자를 접속하고 있다. 일반적으로는, 패드만 격자형으로 설치한 기판은 LGA(랜드 그리드 어레이, land grid array) 형 기판으로 불리고, 패드 상에 볼형의 단자 부재(접속 단자)를 구비한 기판은 BGA(볼 그리드 어레이, ball grid array) 형 기판으로 불린다.

그런데, 이와 같이 하여 IC 탑재 기판, 인쇄 회로 기판의 평면 상에 선형이나 격자형(지그재그형도 포함한다)으로 패드나 범퍼 등의 단자를 형성하고, IC 탑재 기판과 인쇄 회로 기판을 접속하는 경우(이하, 이러한 접속을 면접속이라고도 한다)에는, IC 탑재 기판과 인쇄 회로 기판의 재질의 차이에 의해 열팽창 계수가 다르기 때문에, 평면 방향으로 열팽창 차가 발생한다. 즉, 단자 부재로부터 보면, 접속되어 있는 IC 탑재 기판 및 인쇄 회로 기판이 평면 방향에 대해서 각각 역방향으로 치수 변화하려고 하므로 단자 부재나 패드에는 전단 응력이 작용하게 된다.

이 전단 응력은, 면접속되는 단자 중, 가장 떨어진 2개의 단자 사이에서 최대가 된다. 즉, 예를 들면 단자가 격자형이며 또한 최외주의 단자가 정방형을 이루도록 형성되어 있는 경우, 각각 이 정방형의 최외주의 대각 상에 위치하는 2개의 단자 사이에서 가장 큰 열팽창 차가 발생하고, 가장 큰 전단 응력이 걸리게 된다. 특히, LGA형이나 BGA형 등의 기판을 인쇄 회로 기판과 접속하는 경우에는, 단자 사이의 간격(피치)이 비교적 크고, 따라서, 가장 떨어진 단자 사이의 거리가 커지기 쉽다. 특히, LGA형이나 BGA형 기판으로서 세라믹제 기판을 이용한 경우, 일반적으로 유리 에폭시제 인쇄 회로 기판과는 열팽창 계수가 크게 다르기 때문에, 발생하는 전단 응력이 커진다.

이러한 전단 응력이 걸리면, IC 탑재 기판에 형성한 패드와 땜납과의 밀착 강도(접합 강도)가 그만큼 크지 않은 경우에는 양자 사이에서 접합이 파괴되는, 즉, 패드로부터 단자 부재와 같이 땜납이 떨어지는 경우가 있기 때문에, 밀착 강도를 충분히 크게 하는 것이 요구된다.

그러나, 이 패드와 땜납의 밀착 강도를 높게 하면, 다음에는, 반복 열응력에 의해서 패드의 근방의 땜납에 패드에 대략 평행한 균열이 생겨 결국은 파괴(파단)되기 때문에, 어떻게 해도 높은 접속 신뢰성을 얻을 수는 없었다. 패드 근방의 땜납은, 많은 경우 상술된 바와 같이 공정 땜납이 이용되고, 비교적 단단해서 부서지기 쉽고, 또한 열이나 응력에 의해 경시 변화가 생기기 쉽기 때문에 반복 응력으로 균열이 발생되기 때문이다.

이 문제는, 특히, 비교적 열팽창 계수가 작은 세라믹제 LGA형 기판(또는 BGA형 기판)과 비교적 열팽창 계수가 큰 유리 에폭시 등의 수지제 인쇄 회로 기판과의 사이에 생기기 쉽다. 또, 이 경우에는, 균열은 세라믹 기판 측의 패드 근방의 공정 땜납 부분에서 생기는 경우가 많다. 세라믹은 딱딱하여, 응력을 흡수하기 어렵지만, 수지제 인쇄 회로 기판은 비교적 유연하고, 또한 수지제 인쇄 회로 기판 상에 형성된 Cu 등으로 이루어지는 패드도 유연해서 응력을 흡수하기 때문이다.

그런데, 특개평 8-55930호 공보에서는 절연 기체 하면의 오목부 저면에 형성된 패드에, 소정의 치수 관계를 만족시키는 볼형 단자를 납땜한 반도체 소자 수납용 패키지가 개시되고, 이에 따라, 볼형의 단자를 정확하고, 또한 견고하게 납땜 고착할 수 있는 것이 나타나고 있다.

그러나, 이러한 발명에서는, 절연 기체(IC 탑재 기판)에 오목부를 설치하고, 또한 이 오목부 저면에 패드를 설치해야 하고, 형상이 복잡하기 때문에, 제조가 번거롭고, 비용이 상승된다. 또한, 이러한 오목부 내에 땜납 재료를 설치하고, 볼형 단자를 납땜하는 것은 곤란하였다.

또한, LGA형 기판을 인쇄 회로 기판에 접속하기 위해서는, 우선 LGA형 기판의 랜드(패드)에, 볼형의 고온 땜납이나 Cu 구(球) 등의 단자 부재를, 공정 땜납 등의 단자 부재에 비하여 저융점의 땜납(이하, 저융점 땜납이라고도 한다) 페이스트 등으로 가(暇) 고정한 후에, 리플로우(reflow)하여 패드에 단자 부재를 납땜하여 BGA형 기판으로 한다. 계속해서, 인쇄 회로 기판측 패드에 저융점 땜납 페이스트를 도포하고, 상기 BGA형 기판을 인쇄 회로 기판에 얹어 놓고, 단자 부재를 인쇄 회로 기판측 패드와 유치 정합한다. 그 후, 재차 리플로우하여 인쇄 회로 기판측 패드와 단자 부재를 납땜하는 번거로운 순서에 의해서 행해진다.

또한, IC 칩 메이커는, IC 칩을 얹어 놓은 LGA형 기판을 구입하고, IC 칩을 이 기판에 얹어 놓고 플립칩 접속한 후에, 이 접속에 사용한 땜납(예를 들면 고온 땜납) 보다도 융점이 낮은 저융점 땜납(예를 들면 공정 땜납)에 의해서 기판의 패드(랜드)에 단자 부재를 접속할 필요가 있다. 따라서, IC 칩을 기판에 플립칩 접속하기 위한 설비 외에, 패드에 땜납 페이스트(예를 들면 공정 땜납 페이스트)를 도포하거나, 단자 부재를 패드 상에 얹어 놓는 등 패드에 단자 부재를 접속하기 위한 설비, 즉, LGA형 기판을 BGA형 기판으로 하기 위한 설비가 필요해진다.

한편, IC 칩의 사용자는, 인쇄 회로 기판에 BGA형 기판을 얹어 놓고, 인쇄 회로 기판 전체를 리플로우 로로 투입하고, BGA형 기판을 인쇄 회로 기판에 접속하기 전에, 인쇄 회로 기판의 패드에 저융점 땜납 페이스트를 도포하는 설비가 필요하였다.

본 발명은, 이러한 문제점에 감안하여 이루어진 것으로서 IC 등을 탑재하는 기판과 이것을 접속하는 인쇄 회로 기판 등의 부착 기판과의 상호 접속을 쉽게 하고, 또한, 내구성 및 신뢰성이 높은 접속을 가능하게 하는 중계 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 하나의 태양에 의하면, 복수의 면접속 패드를 구비한 기판과 상기 복수의 면접속 패드와 대응하는 위치들에 면접속 부착 패드를 구비한 부착 기판과의 사이에 개재시키며, 제1면측에서 상기 복수의 면접속 패드와 접속시키고 제2면측에서 상기 복수의 면접속 부착 패드와 접속시킴으로써 상기 기판과 상기 부착 기판을 접속시키기 위한 중계 기판의 제조 방법으로서, 상기 중계 기판이, 상기 제1면과 상기 제2면을 갖는 판 형상을 이루고, 상기 제1면과 상기 제2면의 사이를 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖는 세라믹제의 중계 기판 본체와, 상기 관통 구멍 내에 각각 부착되고, 제1면으로부터 돌출한 제1돌출부 및 제2면으로부터 돌출한 제2돌출부 중 적어도 하나를 각각 구비하는 복수의 연질 금속체를 포함하는 중계 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 중계 기판 본체의 상기 관통 구멍 각각의 내주면에 금속층을 입히는 공정과, 상기 각각의 연질 금속체를 형성하기 위해 직경이 상기 관통 구멍보다 큰 복수의 연질 금속볼을 준비하는 공정과, 상기 각각의 연질 금속볼이 상기 각각의 관통 구멍 내에 부분적으로 들어가 제위치에 유지되도록 하는 방식으로 상기 중계 기판 본체 상에 상기 연질 금속체를 배치하는 공정과, 상기 연질 금속볼을 상기 관통 구멍 내에 삽입시켜서 상기 관통 구멍으로부터 하방으로 부분적으로 돌출시키기 위해 상기 연질 금속볼을 가열 및 용융하는 공정과, 상기 연질 금속볼을 냉각 및 응고시키는 공정을 포함하는 중계 기판 제조 방법을 요지로 한다.

여기서, 기판으로서는, IC 칩이나 그 외의 전자 부품 등이 실장되는 IC 탑재기판 등의 배선 기판을 들 수 있다. 또한, 면접속 패드라는 것은 부착 기판과의 전기적 접속을 위해 기판 상에 설치되는 단자이며, 면접속에 의해서 접속을 행하기 위한 패드를 가리킨다. 또, 면접속이라는 것은, 상술한 바와 같이 칩이나 기판, 마더보드의 평면 상에 선형이나 격자형(지그재그형도 포함)에 패드나 범퍼 등의 단자를 형성하고, 기판과 마더보드를 접속하는 경우의 접속 방법을 가리키고, 선형의 배치 예로서는, 예를 들면 사각 형태의 틀형 배치를 들 수 있다.

또한, 면접속 패드를 갖는 기판의 예로서는, 패드(랜드)를 격자형으로 배열한 LGA형 기판을 들 수 있지만, 반드시 패드가 격자형으로 배열되어 있지 않아도 좋다.

한편, 부착 기판은, 상기 기판을 설치하기 위한 기판으로서, 마더보드 등의 인쇄 회로 기판을 예로 들 수 있다. 이 부착 기판에는, 면접속에 의해서 기판을 설치하기 위한 면접속 부착 패드가 형성되어 있다. 이 면접속 부착 패드라는 것은 기판과의 전기적 접속을 위해 부착 기판 상에 설치되는 단자이며, 면접속에 의해서 접속을 행하기 위한 패드를 가리킨다. 면접속 부착 패드를 갖는 부착 기판의 예로서는, 패드를 격자형으로 배열한 인쇄 회로 기판을 들 수 있지만, 반드시 패드가 격자형으로 배열되어 있지 않아도 좋고, 복수의 기판을 설치하기 위해서 각각의 기판에 대응하는 면접속 부착 패드 군을 복수개 갖고 있어도 좋다.

또, 본 발명의 중계 기판은, 기판과 부착 기판 사이에 개재하여, 각각과 접속하는 것이므로, 편의적으로 기판과 접속하는 측을 제1면측, 부착 기판과 접속하는 측을 제2면측으로서 양자를 구별하도록 한다.

또한, 관통 구멍은, 단일의 구멍으로 구성되는 것이 통상이지만, 기타, 상호 근접하여 설치된 복수의 소관통 구멍의 집합(소관통 구멍군)도 포함한다. 이 경우에는, 소관통 구멍 각각에 삽입된 연질 금속이 전체로서 하나의 연질 금속체를 구성한다.

또한, 연질 금속체라는 것은 열팽창 계수의 차이 등에 따라서, 기판과 부착 기판간, 혹은, 기판과 중계 기판 본체간이나 중계 기판 본체와 부착 기판간에서 발생하는 응력을 변형에 따라서 흡수하는 유연한 금속으로 이루어진 것이며, 구체적인 재질로서는, 납(Pb)이나 주석(Sn), 아연(Zn)이나 이들을 주체로 하는 합금 등을 들 수 있고, Pb-Sn계 고온 땜납(예를 들면, Pb 90%-Sn 10% 합금, Pb 95%-Sn 5% 합금 등)이나 화이트 메탈 등을 들 수 있다. 또, 납, 주석 등은 재결정 온도가 상온에 있으므로, 소성 변형을 하여도 재결정한다. 따라서, 반복 응력이 걸리더라도 용이하게 파단(파괴)에 이르지 않으므로 바람직하다. 기타, 순도가 높은 구리(Cu) 나 은(Ag)도 유연하기 때문에 이용할 수 있다.

또한, 돌출 높이란, 중계 기판 본체의 표면으로부터 돌출하고 있는 연질 금속체의 정상부까지의 높이를 말하며, 표면과 연질 금속체가 동일면의 경우나 표면보다 오목하게 들어가 있는 경우에는, 돌출 높이는 제로이다. 즉, 제1돌출 높이(Z1)는 중계 기판 본체의 제1면으로부터 제1면측으로 돌출하는 연질 금속체의 정상부까지의 높이를 말하며, 제2돌출 높이(Z2)는 중계 기판 본체의 제2면으로부터 이 제2면측으로 돌출하는 연질 금속체의 정상부까지의 높이를 말한다.

또, 중계 기판과 기판이나 부착 기판과의 접속, 즉, 연질 금속체와 면접속 패드나 면접속 부착 패드와의 접속은, 연질 금속체보다도 융점이 낮은 땜납을 이용하면 좋다. 이러한 땜납을 이용하는 경우에는, 양자의 융점에 알맞은 차를 갖도록 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 연질 금속체로서 Pb 90%-Sn 10%의 고온 땜납(융점 301℃)을 이용한 경우에는, Pb 36%-Sn 64% 공정 땜납(융점 183℃)이나 그 근방의 조성(Pb2O 내지 50%, Sn8O 내지 50% 정도)의 Pb-Sn 합금 등을 이용하면 좋다. 또한, 그 밖의 성분으로서 In, Ag, Bi, Sb 등을 적당량 첨가한 것을 이용하여도 좋다.

또한, 상기 기판은 통상 세라믹으로 이루어지고, 상기 중계 기판 본체는, 상기 기판을 이루는 세라믹과 대략 동일 재질의 세라믹으로 이루어진다.

이 수단에 따르면, 기판과 중계 기판 본체와는 대략 동일 재질의 세라믹이므로, 양자간에는, 열팽창 차가 거의 발생하지 않고, 응력도 거의 발생하지 않는다. 한편, 중계 기판 본체와 부착 기판의 간격은, 제2돌출부에 의해 비교적 크게 되므로, 이 양자간의 응력은 완화된다. 즉, 기판, 중계 기판, 부착 기판의 3자 간에 발생하는 응력이 작으므로, 이들을 접속한 경우에 높은 접속 신뢰성을 갖는 긴 수명의 구조체로 할 수 있다.

또, 기판에 이용하는 세라믹의 재질로서는, 알루미나가 널리 이용되고 있지만 기타, 멀라이트, 질화 알루미늄, 유리 세라믹 등, 제조의 용이성이나 열전도율, 열팽창계수의 크기 등을 고려하여 이용되고 있다.

중계 기판 본체에 이용하는 세라믹은, 접속하는 기판에 이용되고 있는 재질과 대략 동일 재질의 것을 선택하면 좋고, 예를 들면, 알루미나, 멀라이트, 질화알루미늄, 유리 세라믹 등을 들 수 있다.

또한 중계 기판 본체를 세라믹으로 하면, 중계 기판 본체의 강도가 높고, 그 위에 내열성이 높으므로, 고강도로, 재가공 등에 의해서 반복 가열되어도 변형 등이 발생되지 않는 점에서도 바람직하다.

본원 발명은, 제1면측에서 기판과 면접속하고 제2면측에서 부착 기판과 면접속하는 중계 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

이 방법에 의하면, 금속층이 상기 관통 구멍의 각각의 내주면 상에 형성되고, 상기 금속층은 상기 각각의 연질 금속체에 용착된다.

이와 같이 관통 구멍 내주면의 금속층과 연질 금속체를 용착시키면, 금속층을 통해 중계 기판 본체를 일체화시킬 수 있다. 따라서, 관통 구멍 내에 삽입된 연질 금속체가 관통 구멍으로부터 떨어지거나, 관통 구멍의 축방향으로 위치 어긋남을 일으키거나 하는 일은 없다.

관통 구멍 내에 형성하는 금속층의 재질이나 형성 방법은, 중계 기판 본체의 재질, 관통 구멍의 치수, 용착하는 연질 금속체의 재질 등을 고려하여 적절하게 선택하면 바람직하다.

특히, 중계 기판 본체가 세라믹인 경우에는, 미소성 세라믹 판에 관통 구멍을 뚫은 후, 금속 페이스트를 관통 구멍 내에 도포하여 동시 소성하거나, 세라믹을 소성한 후에 관통 구멍 내에 금속 페이스트를 도포하여 베이킹(baking)하여 형성하는 수법을 사용할 수 있고, 예를 들면, W, Mo, Mo-Mn, Ag, Ag-Pd, Cu 등으로 형성할 수 있다. 또한, 연질 금속과의 용착성의 개선이나 산화 방지 등을 위해, 또한, Ni 도금이나 Au 도금 등을 실시하는 것도 가능하다.

기타, 증착이나 스퍼터링에 의해서 금속층을 형성하여도 좋고, 이 위에 또한 Cu나 Ni, Au 도금 등을 실시하여도 좋다. 또한, 무전해 도금에 의해서 직접 관통 구멍 내면에 금속층을 석출시키는 수법에 의해서도 가능하고, 예를 들면, Cu, Ni 도금 등을 들 수 있다. 또한 이들 위에 Au 도금을 하여도 좋다.

또, 금속층을 갖지 않는 중계 기판으로서도 좋다. 이와 같이 하면, 금속층을 형성할 필요가 없어, 비용을 내릴 수 있다. 또, 이 경우에는, 중계 기판 본체의 관통구멍에 연질 금속체가 고착하지 않으므로, 연질 금속체가 관통 구멍으로부터 떨어지는 것을 방지하기 위해서, 제1면측 및 제2면측의 적어도 어느 하나에, 관통 구멍보다 지름이 큰 돌출부로 하여 두면 바람직하다.

또한, 이 방법은, 상기 각각의 연질 금속체를 형성하기 위해 직경이 상기 관통 구멍보다 큰 복수의 연질 금속볼을 준비하는 공정과, 상기 각각의 연질 금속볼이 상기 각각의 관통 구멍 내에 부분적으로 들어가 제위치에 유지되도록 하는 방식으로 상기 중계 기판 본체 상에 상기 연질 금속체를 배치하는 공정과, 상기 연질 금속볼을 상기 관통 구멍 내에 삽입시켜서 상기 관통 구멍으로부터 하방으로 부분적으로 돌출시키기 위해 상기 연질 금속볼을 가열 및 용융하는 공정과, 상기 연질 금속볼을 냉각 및 응고시키는 공정을 포함한다. 따라서, 얹어 놓은 연질 금속볼을 가열하여 용융하면 되므로, 용융된 연질 금속을 취급할 필요가 없다. 또한, 가열에 의해서 각 관통 구멍에 용융된 연질 금속체를 일거에 주입할 수 있으므로, 용이하게 중계 기판을 형성할 수 있다.

또한, 주입되는 연질 금속체의 체적은, 소정 형상을 갖는 연질 금속볼의 체적으로 되므로 일정해져서, 연질 금속체의 치수를 용이하게 일정하게 할 수 있다.

따라서, 돌출부의 높이나 형상에 대해서도 일정해져서, 기판이나 부착 기판의 접속성이 높은 중계 기판으로 할 수 있다.

여기서, 소정 형상의 연질 금속으로 이루어지는 연질 금속볼은, 일정 형상이고 일정한 체적을 갖는 금속체를 이용하면 좋고, 형상 그 자체는, 구형, 입방체형들 중 어느 쪽의 형상이어도 좋다. 금속체는 용융되므로, 용융전의 형상은 상관없기 때문이다.

또한, 이 수단에 의하면, 소정 형상의 금속체로서 구형의 금속체를 이용하므로, 그 직경을 관리하여 일정한 직경을 갖는 구형의 금속체를 이용함으로써, 그 체적을 일정하게 할 수 있어 바람직하다. 또한, 구형의 금속체는 입수도 용이하다.

또한 이 경우에는, 연질 금속볼을 관통 구멍의 단부에 얹어 놓는 경우에도, 설치 방법에 방향성이 없으므로 설치를 용이하게 할 수 있다.

또한, 복수의 구형의 연질 금속(연질 금속볼)을 중계 기판 본체 상에 산포한 후에 기울이는 등 적당하게 요동시키면, 중계 기판 본체의 관통 구멍에 끼워진 연질 금속볼은 움직이지 않게 되어, 관통 구멍에 끼워지지 않은 연질 금속볼은 중계 기판 본체를 기울임으로써 용이하게 제거할 수 있으므로, 연질 금속볼의 설치도 용이해진다.

본 발명의 다른 하나의 태양에 의하면, 용융된 연질 금속에 묻지 않는 재질로 만들어지고 상기 관통 구멍에 대응한 위치에 각각 오목부를 갖는 지그를 준비하는 공정과, 상기 연질 금속볼을 상기 관통 구멍으로부터 하방으로 돌출하도록 상기 오목부에 수용하기 위해 상기 지그를 상기 중계 기판 본체의 아래에 배치하는 공정을 추가로 포함하는 중계 기판 제조 방법을 요지로 한다.

본 발명의 또 다른 하나의 태양에 의하면, 용융된 연질 금속에 묻지 않는 재질로 만들어지고 평탄면을 갖는 지그를 준비하는 공정과, 상기 가열 및 용융 공정전에 상기 지그의 상기 평탄면 상에 상기 중계 기판 본체를 배치하는 공정을 추가로 포함하는 중계 기판 제조 방법을 요지로 한다.

본 발명의 또 다른 하나의 태양에 의하면, 연질 금속으로 이루어지는 금속볼은, 용융 연질 금속 파지 지그의 오목부 상단부에 설치되고, 중계 기판 본체의 관통 구멍에 끼워지도록 되므로, 어긋나거나 구르거나 하지 않고, 확실하게 관통 구멍 내에 주입할 수 있다.

또한, 오목부의 형상을 따른 돌출부를 형성할 수 있으므로, 반구형 등의 형상에 한정되지 않고 원하는 형상의 돌출부를 형성할 수 있다.

또한, 얹어 놓은 연질 금속으로 이루어지는 금속체를 가열하여 용융하면 좋으므로, 용융된 연질 금속을 취급할 필요가 없다. 또한, 가열에 의해서 각 관통구멍에 용융된 연질 금속을 일거에 주입할 수 있으므로, 용이하게 중계 기판을 형성할 수 있다.

또한, 주입되는 연질 금속의 체적은, 소정 형상을 갖는 금속편의 체적이 되므로 일정해져서, 연질 금속체의 치수를 용이하게 일정하게 할 수 있다. 따라서, 돌출부의 높이나 형상에 대해서도 일정해져서, 기판이나 부착 기판과의 접속성이 높은 중계 기판으로 할 수 있다.

또, 용융 연질 금속 파지 지그의 재질로서는, 용융된 연질 금속에 묻지 않는 성질을 지니고, 내열성이 있기 때문에 적절하게 선택하면 좋지만, 예를 들면, 카본 이나 질화 붕소 등을 이용하면, 오목부 등의 공작도 용이하다. 또한, 내열성이 높은 알루미나, 멀라이트, 질화 규소 등의 세라믹을 이용하여도 좋다.

본 발명의 또 다른 하나의 태양에 의하면, 복수의 면접속 패드를 구비한 기판과 상기 복수의 면접속 패드와 대응하는 위치들에 면접속 부착 패드를 구비한 부착 기판과의 사이에 개재시키며, 제1면측에서 상기 복수의 면접속 패드와 접속시키고 제2면측에서 상기 복수의 면접속 부착 패드와 접속시킴으로써 상기 기판과 상기 부착 기판을 접속시키기 위한 중계 기판의 제조 방법으로서, 상기 중계 기판이, 상기 제1면과 상기 제2면을 갖는 판 형상을 이루고, 상기 제1면과 상기 제2면의 사이를 관통하는 복수의 관통 구멍을 갖는 세라믹제의 중계 기판 본체와, 상기 관통 구멍 내에 각각 부착되고, 제1면으로부터 돌출한 제1돌출부 및 제2면으로부터 돌출한 제2돌출부 중 적어도 하나를 각각 구비하는 복수의 연질 금속체를 포함하는 중계 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 중계 기판 본체의 상기 관통 구멍 각각의 내주면에 금속층을 입히는 공정과, 상기 각각의 연질 금속체를 형성하기 위해 직경이 상기 관통 구멍보다 큰 복수의 연질 금속볼을 준비하는 공정과, 용융된 연질 금속에 묻지 않는 재질로 만들어지고 상기 관통 구멍에 대응한 위치에 원형 단면의 오목부를 갖는 파지 지그를 준비하는 공정과, 복수의 제1연질 금속볼과 제2연질 금속볼을 준비하는 공정-상기 제1연질 금속볼의 직경은 상기 제2연질 금속볼 및 상기 오목부의 직경보다 크고, 상기 제2연질 금속볼의 직경은 상기 오목부의 직경보다 작고, 상기 제1연질 금속볼과 상기 제2연질 금속볼은 상기 제1연질 금속볼들 중 하나 및 상기 제2연질 금속볼들 중 적어도 하나가 상기 연질 금속체 중 하나를 구성하기 위해 접합되도록 치수가 정해짐-과, 상기 제2연질 금속볼들 중 적어도 하나를 상기 파지 지그의 상기 각각의 오목부 내에 배치하는 공정과, 상기 제2연질 금속볼을 배치한 후에, 상기 각각의 제1연질 금속볼이 상기 각각의 오목부 내에 부분적으로 들어가 제위치에 유지되도록 하는 방식으로 상기 파지 지그 상에 상기 제1연질 금속볼을 배치하는 공정과, 상기 제1연질 금속볼을 배치한 후에, 상기 각각의 제1연질 금속볼이 상기 중계 기판 본체의 상기 각각의 관통 구멍 내에 부분적으로 들어가도록 하는 방식으로 상기 제1연질 금속볼 상에 상기 중계 기판 본체를 배치하는 공정과, 상기 제1연질 금속볼과 제2연질 금속볼을 상기 중계 기판 본체의 상기 각각의 관통 구멍 내에 삽입시켜서 상기 각각의 제2연질 금속볼이 상기 각각의 제1연질 금속볼과 접합되도록 하기 위해 상기 제1연질 금속볼과 제2연질 금속볼을 가열 및 용융하는 공정과, 상기 연질 금속볼을 냉각 및 응고시키는 공정을 포함하는 중계 기판 제조 방법을 요지로 한다.

오목부 내에 많은 연질 금속을 주입하고자 하는 경우, 얹어 놓는 금속편의 치수를 크게 하면 좋다. 그러나, 금속편의 치수가 지나치게 커지면, 가열 시에 각각의 오목부에, 주입되기 전에 인접하는 금속편이 접촉하여 파지 지그 상부면으로 확대되는 경우가 있다. 또한, 금속편의 치수가 큰 경우에는, 인접하는 오목부에 주입하기 위한 금속편과 접촉하여 소정의 위치(오목부 상단부)에 설치할 수 없는 경우도 있다.

그러나, 이 방법에 의하면, 미리 파지 지그의 오목부 내에 소금속편을 투입하여 놓으므로, 상술된 바와 같이 인접하는 금속편이 접촉하는 등의 문제가 생기지 않고, 오목부 내에 많은 연질 금속을 보유 지지시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면, 오목부의 형상을 깊이가 깊은(가늘고 긴) 형상으로 하고, 그 오목부 형상을 따른 대략 기둥형의 돌출부가 형성되는 등, 체적이 큰 돌출부 형상을 형성할 수 있다.

또, 이 경우에, 상기 용융 금속 파지 지그의 오목부 상단부에 금속편을 얹어 놓았을 때에, 즉, 용융 전에 상기 투입한 소금속편과 얹어 놓은 금속편이 접촉하지 않도록 소금속편을 오목부에 투입하는 것이 바람직하다.

금속편이 오목부 내에 투입한 소금속편과 접촉하는 경우에는, 금속편을 오목부의 상단부에 얹어 놓을 때에 소금속편과 접촉하기 위해서 금속편이 오목부 상단 모서리에 꼭 맞게 접촉하지 않고, 금속편이 안정적으로 설치될 수 없거나, 설치하는 것 자체가 곤란해진다.

반대로 금속편과 접촉하지 않도록 소금속편을 투입하면, 금속편이 오목부 상단부에 안정되게 설치될 수 있다.

또한, 상기 금속편은, 구형의 연질 금속인 것이 바람직하다.

소정 형상의 금속편으로서 구형의 금속편을 이용하면, 그 직경을 관리하여 일정한 직경을 갖는 구형의 금속편을 이용함으로써, 그 체적을 일정하게 할 수 있어 바람직하다. 또한, 구형의 금속편은 입수도 용이하다. 또한, 이 경우에는, 연질 금속볼을 관통 구멍의 단부에 얹어 놓는 경우에도, 설치 방법에 방향성이 없으므로 설치를 용이하게 할 수 있다.

또한, 복수의 구형의 연질 금속(연질 금속볼)을 용융 금속 파지 지그 상에 산포한 후에 기울여 적당하게 요동시키면, 파지 지그의 오목부에 끼워진 연질 금속볼은 움직이지 않게 되어, 오목부에 끼워지지 않는 연질 금속볼은 중계 기판 본체를 기울임으로써 용이하게 제거할 수 있으므로, 연질 금속볼의 설치도 용이해진다.

제1(a)도 내지 제1c도는 중계 기판 본체를 형성하는 공정을 도시한 부분 확대 단면도로서, 제1(a)도는 소성 전의 상태, 제1(b)도는 소성 후의 상태, 제1c도는 도금을 실시한 상태를 도시한 도면.

제2(a)도 및 제2(b)도는 제1실시 형태에 관한 것이며 , 중계 기판 본체에 연질 금속체를 주입하는 공정을 도시한 부분 확대 단면도로서, 제2(a)도는 주입 전의 상태, 제2(b)도는 주입 후의 상태를 도시한 도면.

제3도는 중계 기판 본체에 연질 금속체를 삽입한 상태를 도시한 부분 확대 단면도.

제4(a)도 및 제4(b)도는 연질 금속체에 제1면측 및 제2면측 땜납층을 형성하는 공정을 도시한 부분 확대 단면도로서, 제4(a)도는 전사판을 배치한 상태, 제4(b)도는 리플로우 후의 상태의 중계 기판을 도시한 부분 확대 단면도.

제5도는 완성한 중계 기판의 상태를 도시한 부분 확대 단면도.

제6(a)도는 중계 기판과 접속하는 기판의 단면도이고, 제6(b)도는 중계 기판과 접속하는 인쇄 회로 기판의 단면도.

제7(a)도 및 제7(b)도는 중계 기판을 기판 및 부착 기판과 접속하는 공정을 도시한 단면도로서, 제7(a)도는 중계 기판을 인쇄 회로 기판에 중첩한 상태, 제7(b)도는 또 다른 기판을 중첩한 상태를 도시한 도면.

제8도는 기판과 중계 기판과 부착 기판을 접속한 상태(구조체)를 도시한 단면도.

제9(a)도 내지 제9(c)도는 제2실시 형태에 관한 것이며 , 중계 기판 본체에 연질 금속체를 주입, 삽입하는 공정을 설명한 부분 확대 단면도로서, 제9(a)도는 중계 기판 본체 상에 연질 금속볼을 배치한 상태, 제9(b)도는 볼을 배치한 중계 기판 본체를 설치대에 둔 상태, 제9c도는 주입 후의 상태를 도시한 도면.

제10도는 연질 금속체의 상면측 및 하면측에 땜납층을 형성하는 공정을 도시한 부분 확대 단면도.

제11도는 연질 금속체의 상하면에 땜납층을 형성한 상태를 도시한 부분 확대 단면도.

제12(a)도 및 제12(b)도는 연질 금속체의 상면측과 하면측의 땜납층의 땜납량에 대한 설명도로서, 제12(a)도는 제1, 제2면측 땜납층을 설치하기 전의 상태, 제12(b)도는 양면에 같은 량의 땜납층을 설치한 경우의 상태를 도시한 도면.

제13(a)도 및 제13(b)도는 중계 기판을 기판 및 부착 기판과 접속하는 공정을 도시한 단면도로서, 제13(a)도는 부착 기판, 중계 기판의 순서로 기판에 중첩한 상태, 제13(b)도는 3자를 접속한 상태(구조체)를 도시한 도면.

제14(a)도 및 제14(b)도는 중계 기판을 기판 또는 부착 기판과 접속하는 공정을 도시한 단면도로서, 제14(a)도는 기판과 중계 기판의 접속, 제14(b)도는 중계 기판과 부착 기판의 접속을 도시한 도면.

제15(a)도 및 제15(b)도는 제3실시 형태에 관한 것이며 , 중계 기판 본체에 연질 금속체를 주입, 삽입하는 공정을 설명한 부분 확대 단면도로서, 제15(a)도는 지그의 오목부 내 및 상단부에 연질 금속볼을 배치한 상태, 제15(b)도는 중계 기판 본체를 배치하여 하중 지그로 가압하는 상태를 도시한 도면.

제16도는 중계 기판 본체에 연질 금속을 주입, 삽입하고, 기둥형의 돌출부를 형성한 상태를 설명한 부분 확대 단면도.

제17(a)도 및 제17(b)도는 연질 금속체의 상면측에 땜납층을 형성하는 공정을 도시한 부분 확대 단면도로서, 제17(a)도는 상면측에 저융점 땜납볼을 배치한 상태, 제17(b)도는 상면측에 땜납층을 형성한 상태를 도시한 도면.

제18(a)도는 연질 금속체의 상면측 및 하면측에 땜납층을 형성한 상태를 도시한 단면도이고, 제18(b)도는 연질 금속체의 하면측에 땜납층을 형성한 상태를 도시한 부분 확대 단면도.

제19도는 기둥형의 돌출부를 갖는 중계 기판을 기판 및 부착 기판과 접속한 상태를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 중계 기판 본체 2 : 기초 금속층

3 : Ni-B 도금층 4 : 금속층

5 : 금 도금층 6, 206, 306 : 연질 금속체

6a, 6b, 206x, 307x : 돌출부

8a, 8b, 208x, 208y, 308x, 308y : 땜납층

10, 210, 210′, 210″, 310, 310′, 310″ : 중계 기판

20, 220, 320 : LGA형 기판 21 : 캐비티

221 321 : 플립칩 패드 22, 222, 322 : 패드

40, 240, 340 : 인쇄 회로 기판 42, 242, 342 : 패드

본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

[실시 형태 1]

이하에서는, 우선 중계 기판의 제조 방법에 대해서 제1도 내지 제5도를 참조하면서 설명한다.

우선, 주지의 세라믹 그린시트 형성 기술에 의해서, 관통 구멍(H)을 갖는 알루미나 세라믹 그린시트(G)를 준비한다. 이 시트(G)의 관통 구멍(H)의 내주면(H1)에, 제1(a)도에 도시한 바와 같이, 텅스텐 페이스트(P)를 도포한다.

계속해서, 이 시트(G)를 환원 분위기 하에서 최고 온도 약 1550℃에서 소성하고, 제1(b)도에 도시한 바와 같은 세라믹 제조 중계 기판 본체(1) 및 텅스텐을 주성분으로 하는 기초 금속층(2)을 형성한다. 소성 후의 중계 기판 본체(1)(이하, 본체라고도 함)는, 두께 0.3mm이고, 한변 25mm의 대략 정방판 형상을 지니고, 제1면(1a)과 제2면(1b) 사이를 관통하는 관통 구멍(H)의 안지름은 φ0.8mm이고, 1.27mm의 피치로 격자형으로 가로 세로 각 19개, 합계 361개(=19×19)의 관통 구멍이 형성되어 있다. 또한, 기초 금속층(2)의 두께는 약 10μm이다.

또한, 이 기초 금속층(2) 상에, 제1(c)도에 도시한 바와 같이, 두께 약 2μm의 무전해 Ni-B 도금층(3)을 형성하고, 양자에서 후술한 바와 같이 연질 금속을 용착하는 금속층(4)을 형성한다. 또한, Ni-B 도금층(3)의 산화 방지를 위해, 두께 0.1μm의 무전해 금 도금층(5)을 형성한다.

계속해서, 제2(a)도에 도시한 바와 같이, 각각의 관통 구멍(H)의 위치에 대응하게 반경 0.45mm의 반구형의 오목부(J1)가 도면중 상부면에 형성되어 있고, 카본으로 이루어진 용융 연질 금속 파지 지그(J)(이하, 파지 지그라고도 함)를 준비하고, 중계 기판 본체(1)의 제2면(1b)과 지그(J)의 상부면이 대향하고, 관통 구멍(H)이 오목부(J1)와 일치하도록 본체(1)를 얹어 놓는다. 카본으로 이루어진 용융 연질 금속 파지 지그(J)는, 후술한 고온 땜납 등의 용융 금속에 잘 묻어나지 않는 성질을 갖는다. 또, 파지 지그(J)의 오목부(J1)의 정상부(도면중 최하부)에는 파지 지그(J)를 아래쪽으로 관통하는 소직경(φ 0.2mm)의 가스 배출 구멍(J2)이 각각 형성되어 있다. 또한, 각각의 관통 구멍(H)의 제1면측 단부(도면중 상단)에는, 90% Pb-10% Sn 으로 이루어진 직경 0.9mm의 고온 땜납볼(B)을 얹어 놓는다.

계속해서, 질소 분위기 하에서, 최고 온도 360℃, 최고 온도 유지 시간 1분의 리플로우 로(爐)에 이들을 투입하고, 고온 땜납 볼(B)을 용융시킨다. 이렇게 하면, 용융된 고온 땜납은, 중력에 의해서 도면중 아래쪽으로 내려가고, 관통 구멍(H)에 주입되고, 금속층(4)[Ni-B 도금층(3)]에 용착한다. 중계 기판 본체(1)의 제2면(1b)측(도면중 하부측)에서는, 파지 지그(J)의 오목부(J1)가 있기 때문에, 고온 땜납은 이 오목부(J1)의 형상을 따라 반구형으로 볼록해진다. 한편, 중계 기판 본체(1)의 제1면(1a)측(도면중 상방)에서는, 파지 지그(J)의 오목부(J1)와 관통 구멍(H)이 이루는 체적보다도 고온 땜납의 체적이 많은 만큼, 상부측으로 볼록해진다. 이 상방으로의 융기 형상은, 고온 땜납의 표면 장력에 의해서 형성되어, 체적에 의해 대략 구형, 반구형 등의 형상이 된다. 본 예에서는, 대략 반구형이 되었다.

또, 금 도금층(5)은, 용융된 고온 땜납 중에 확산하여 소멸하기 때문에, 고온 땜납과 Ni-B 도금층(3)은 직접 용착하고, 고온 땜납으로 이루어진 연질 금속체(6)는, 중계 기판 본체(1)에 고착된다. 또한, 파지 지그(J)의 가스 배출 구멍(J2)은, 용융된 고온 땜납이 아래쪽으로 이동할 때에, 배제되는 공기를 빼내는 역할을 하지만, 파지 지그(J)가 땜납에 묻지 않고, 가스 배출 구멍(J2)이 소직경이기 때문에, 땜납이 가스 배출 구멍(J2)에 침입하는 일은 없다. 이와 같이 함으로써, 관통 구멍(H)에 고온 땜납으로 이루어진 연질 금속체(7)를 형성하였다.

제3도에 도시한 바와 같이, 이 연질 금속체(6)는, 중계 기판 본체(1)의 관통구멍(H)에 삽입되고, 본체(1)에 금속층(4)을 끼워 고착되어 있다. 또한, 제2면(1b)(도면 중 하부면)측에서는, 파지 지그(J)의 오목부(J1)를 따라 본체(1)로부터의 높이(제2돌출 높이, Z2)가 0.4mm, 반경이 0.43mm의 대략 반구형의 돌출부(융기부)(6b)를 구비하고, 제1면(1a)(도면중 상부면) 측에서는, 표면 장력에 의해 마찬가지로 본체(1)로부터의 높이(제1돌출 높이, Z1)가 0.2mm, 반경이 0.43mm의 대략 반구형의 돌출부(융기부, 6a)를 구비한다. 또한, 연질 금속체(6)의 돌출부(6b)의 돌출 높이(Z2)는 물론, 돌출부(6a)의 돌출 높이(Z1)도 일정한 높이가 되었다. 일정 체적의 고온 땜납볼(B)을 이용하였기 때문이다. 또한, 땜납볼(B)의 직경에 따라서 체적을 변화시키면, 돌출부(6a) 와 돌출부(6b)의 돌출 높이를 다른 것으로 할 수 있다.

본 예에서, 땜납볼(B)을 직경이 작은 것으로 대체하면, 돌출부(6a)의 돌출 높이(Z1)를 낮게 할 수 있고, 직경이 큰 것으로 대체하면 돌출부(6a)의 돌출 높이(Z1)를 높게 할 수 있다. 또한, 적당한 체적의 땜납을 주입하면, 돌출부(6a, 6b)의 높이(Z1, Z2)를 같게 할 수 있다.

계속해서, 중계 기판 본체(1)의 관통 구멍(H)의 위치에 맞추어 관통 구멍(충전 구멍, L1)(직경 0.86mm × 높이 0.17mm)을 형성한 판형 카본 지그(전사판, L)를 2매 준비하고, 이 관통 구멍(L1)에 각각 연질 금속(본 예에서는 Pb 90%-Sn 10%의 고온 땜납)보다도 융점이 낮은 저융점 땜납 페이스트(7)(본 예에서는, Pb-Sn 공정 땜납 페이스트)를 압착에 의해서 인쇄하여 충전한다. 이와 같이 함으로써, 관통 구멍 L1에 충전된 페이스트(7)의 량은 용이하게 일정량으로 된다. 이 전사판(L)의 관통 구멍(L1)의 위치를 각각 연질 금속체(6)[관통 구멍(H)]의 위치에 맞추어, 카본다이 시트 지그(M) 상에, 전사판(L), 중계 기판 본체(1), 전사판(L)의 순서로 중첩해서 배치한다(제4(a)도 참조).

그 후, 질소 분위기 하에서, 최고 온도 220℃, 최고 온도 유지 시간 1분의 리플로우 로에 이들을 투입하고, 저융점 땜납 페이스트(7)를 용융시킨다. 또, 이 온도 조건에서는 연질 금속체(6)는 용융되지 않는다. 용융된 저융점 땜납은, 연질 금속체(6)의 상하의 돌출부(6a, 6b)에 묻어서 확대되고, 각각 땜납층(8a, 8b)이 된다. 이 땜납층(8a, 8b)은, 페이스트(7)의 량이 일정하게 규제되기 때문에, 각각 일정량(체적)이 되고, 높이도 각 돌출부에서 균일하게 이루어진다.

또한, 카본 지그(전사판, L)의 두께를 두껍게 하는 대신에 관통 구멍(L1)의 직경을 적당히 작게 하면, 전사판(L)이 땜납에 묻지 않기 때문에, 땜납층(8a, 8b)이 도면 중 가로 방향으로 넓어져서 땜납층의 높이가 낮아지는 것을 억제할 수 있어, 동일한 땜납량으로 형성되는 땜납층의 높이를 확보할 수 있다.

이와 같이, 제5도에 도시한 바와 같은 중계 기판(10)을 완성하였다.

즉, 이 중계 기판(10)은, 알루미나 세라믹으로 이루어지고, 판 형상을 이루고, 제1면(1a)과 제2면(1b) 사이를 관통하는 복수의 관통 구멍(H)을 갖는 중계 기판 본체(1)와, 이 관통 구멍(H) 내에 삽입되어 양면으로부터 돌출한 돌출부(6a,6b)를 구비한 연질 금속체(6)와, 제1면(1a)측의 돌출부(6a)상에 배치된 연질 금속체(6)보다도 낮은 융점을 갖는 땜납층(8a)과, 제2면측의 돌출부(6b)상에 배치된 연질 금속체(6)보다도 낮은 융점을 갖는 땜납층(8b)을 갖는다.

여기서, 중계 기판(10)은, 도면중 하부면측에서는, 연질 금속체(6)의 돌출부(6b)의 표면에, 본체(1)로부터의 높이 0.45mm의 외형 대략 반구형의 땜납층(8b)을 구비하고, 도면중 상부면측에서는, 마찬가지로 표면 장력에 의해 돌출부(6a)의 표면에 본체(1)로부터의 높이 0.25mm의 외형 대략 반구형의 땜납층(8a)을 구비한다.

계속해서, 완성한 중계 기판(10)을 이하와 같이 하고, 기판 및 부착 기판과 접속하였다.

우선, 중계 기판(10)을 접속하는 기판으로서, 제6(a)도에 도시한 바와 같은, 두께 2.5mm, 한변 25mm의 대략 정방형상의 LGA형 기판(20)을 준비하였다. 이 LGA형 기판은, 알루미나 세라믹으로 이루어진 배선 기판이고, 도면중 상부면(20a)에 IC칩을 얹어 놓기 위한 캐비티(21)를 구비하고, 도면중 하부면(20b)에 외부 접속 단자로서 패드(면접속 패드, 22)를 구비하고 있다. 이 패드(22)는, 직경 0.86mm이고, 중계 기판의 연질 금속체의 위치에 적합하도록, 피치 1.27mm의 격자형으로 가로 세로 각 19개 배열되어, 기초의 텅스텐층상에 무전해 Ni-B 도금이 실시되고, 또한 산화 방지를 위해 얇게 무전해 금 도금이 실시되고 있다. 또한, 도시하지 않은 내부 배선에 의해서, 이 패드(22)는 캐비티(21)에 형성된 IC 칩과의 접속용 본딘 패드(도시하지 않음)로 접속되어 있다.

또한, 부착 기판으로서, 제6(b)도에 도시한 바와 같은 인쇄 회로 기판(40)을 준비하였다.

인쇄 회로 기판(40)은 두께 1.6mm, 한변 30mm의 대략 정방형 판형이고, 유리에폭시(JIS: FR-4)로 이루어지고, 주면(40a)에는, LGA형 기판(20)의 패드(22)와, 따라서, 중계 기판(10)의 연질 금속체(6)와도 대응하는 위치에, 패드(면접속 부착 패드, 42)가 형성되어 있다. 이 패드(42)는, 두께 25μm의 구리로 이루어지고, 직경 0.72mm이고, 피치1.27mm에서 격자형으로 가로 세로 각 19개, 합계 361개 형성되어 있다.

이 인쇄 회로 기판(40)을, 제7(a)도에 도시한 바와 같이, 패드(42)가 있는 주면(40a)이 위가 되도록 놓고, 또한 상술한 방법에 의해서 형성한 중계 기판(10)을 얹어 놓는다. 이 때, 각 패드(42)와 연질 금속체(6)상의 중계 기판 본체 제2면(도면 중 하부면, 1b)측의 땜납층(8b) 위치를 맞추도록 한다.

또한, 기판(20)을, 제7(b)도에 도시한 바와 같이, 패드(22)가 있는 면(20b)이 밑이 되도록 하여 중계 기판(16)상에 얹어 놓는다. 이 때, 각 패드(22)와 연질 금속체(6)상의 중계 기판 본체 제1면(도면중 상부면, 6a)측의 땜납층(8a)의 위치를 맞추도록 한다.

계속해서, 기판(20)과 중계 기판(10)과 부착 기판(40)을, 질소 분위기 하에서, 최고 온도 218℃, 200℃이상 유지 시간 2분의 리플로우 로로 투입하고, 저융점 땜납으로 이루어진 땜납층(8a, 8b)을 각각 용융시키고, 이들을 통해 일거에 패드(22) 및 패드(42)와 연질 금속체(6)[돌출부(6a, 6b)]를 각각 접속시킨다.

또, 이 때, 고온 땜납으로 이루어진 연질 금속체(6)는 용융하지 않는다. 이에 따라, 제8도에 도시한 바와 같이, 중계 기판(10)은 LGA형 기판(20)에 접속되고, 동시에 인쇄 회로 기판(40)에도 접속되고, 기판, 중계 기판, 부착 기판의 삼자가 접속, 결합한 구조체(50)가 완성된다. 이와 같이 함으로써, 기판(20)은, 중계 기판(10)을 통해, 부착 기판(40)에 접속되게 된다.

이에 따라, 중계 기판 본체(1)의 제1면(1a)과 LGA형 기판(20)의 하부면(20b)의 간격은 0.44mm, 또한, 중계 기판 본체(1)의 제2면(1b)과 인쇄 회로 기판(40)의 상부면(40a)의 간격은 0.24mm 가 되었다. 연질 금속체(6)의 상하의 돌출부(6a, 6b)의 높이(Z1, Z2)들이 다르기 때문이다.

또, 상기한 바와 같이 3자를 접속시키기 위한 리플로우 시에는 플럭스를 이용해도 좋지만, 패드(22, 42)가 금 도금층 등에 의해서 산화 방지되어 있을 때에는, 플럭스가 없어도 접속할 수 있다.

종래에서는, 우선, LGA형 기판(20)의 패드(22)에 저융점 땜납 페이스트를 도포하고, 고온 땜납 등으로 이루어진 구형의 단자 부재를 1개씩 패드(22)에 얹어 놓은 후, 리플로우하여 단자를 형성하고, BGA형 기판으로 해야했다. 또한, 종래에서는, 인쇄 회로 기판(40)의 패드(42)에 저융점 땜납 페이스트를 도포하고, 그 후 BGA형 기판을 얹어 놓은 후, 리플로우해서 접속해야 했다.

그러나, 상술된 바와 같이 하면, 중계 기판(10)과 기판(20)을 인쇄 회로 기판(40)에 순서대로 중첩시켜 가열할 뿐으로, 인쇄 회로 기판(40)에 기판(20)을 용이하게 접선할 수 있기 때문에, LGA형 기판을 일단 BGA형 기판으로 하는 공정이 불필요하고, 또한, 인쇄 회로 기판에 땜납 페이스트를 도포하는 공정이 불필요해진다.

또한, 상술된 바와 같이, 리플로우 시에 플럭스를 이용하지 않고 접속(납땜)하는 경우에는, 땜납 페이스트를 이용한 경우에 필요한 세정 공정도 불필요해진다.

또, 상술한 예에서는, 인쇄 회로 기판(40)과 중계 기판(10)과 LGA형 기판(20)을 이 순서로 중첩하고, 리플로우하고, 기판(20)과 중계 기판(10), 및 중계 기판(10)과 인쇄 회로 기판(40)을 일거에 접속(납땜) 한 예를 도시하였지만, 이와 같이 일거에 제작하지 않은 방법도 취할 수 있다. 즉, 중계 기판(10)을, 일단 LGA형 기판(20)에 설치하여 중계 기판 부착 기판으로 한 후에, 또한 인쇄 회로 기판(40)에 접속해도 좋다. 또한, 중계 기판(10)과 인쇄 회로 기판(40)을 먼저 접속해 놓아도 좋다. 어떻든 간에, 본 예의 중계 기판(10)을 사용하면, 저융점 땜납 페이스트를 도포하거나, 단자 부재를 패드 상에 1개씩 얹어 놓을 필요는 없고, 1회 내지는 2회의 가열(리플로우)에 의해서, 기판과 부착 기판을 중계 기판을 통해 접속할 수 있다. 따라서, IC 칩 메이커나 사용자에게, 번거로운 공정이나 설비를 생략할수 있다.

또, 2회로 나눠 가열하는 경우에는, 상기 땜납층(8a, 8b)을 융점이 다른 땜납으로 형성해도 좋다.

즉, 기판(20)과 중계 기판(10)을 먼저 접속시키고, 그 후 인쇄 회로 기판(40)을 접속시키는 경우에는, 땜납층(8a)에 땜납(8b)보다도 융점이 높은 땜납을 이용한다. 중계 기판부착 기판과 인쇄 회로 기판을 땜납층(8b)을 용융시켜서 접속할 때에, 땜납층(8a)이 용융하지 않은 온도로 함으로써, 기판과 중계 기판이 위치 편차를 일으키지 않도록 할 수 있기 때문이다.

반대로, 인쇄 회로 기판(40)과 중계 기판(10)을 먼저 접속시키고, 그 후 기판(20)을 접속시키는 경우에는, 땜납층(8b)에 땜납(8a)보다도 융점이 높은 땜납을 이용한다. 중계 기판 부착 기판과 기판을 땜납층(8a)을 용융시켜서 접속할 때에, 땜납층(8b)이 용융하지 않은 온도로 함으로써, 중계 기판(10)과 인쇄 회로 기판(40)이 위치 편차를 일으키지 않도록 할 수 있기 때문이다.

[실시 형태 2]

상기 예에서는, 연질 금속체(6)의 돌출부(6a, 6b)의 어느 한쪽이 형성되고, 돌출 높이의 차가 비교적 작은 것을 도시하였지만, 돌출 높이의 차가 커지도록 형성해도 좋다. 다른 실시 형태로서, 한쪽 면에 크게 돌출하도록 한 중계 기판에 대해서 설명한다.

우선, 상기 제1실시 형태에서 제1도를 참조하여 설명한 것과 같이 알루미나 세라믹으로 이루어지고, 관통 구멍(H)의 내주에 금속층(4)을 갖는 중계 기판 본체를 형성한다. 본 예에서의 중계 기판 본체(1)도 제1실시 형태 예와 같이, 두께 0.3mm, 한변 25mm의 대략 정방형상으로, 관통 구멍(H)의 안지름은 φ 0.8mm이고, 1.27mm의 피치로 격자형으로 가로 세로 각 19개, 합계 361개의 관통 구멍이 형성되어 있다.

계속해서, 제9(a)도에 도시한 바와 같이, 중계 기판 본체(1)의 관통 구멍(H)의 도면 중 상단 측에 고온 땜납볼(B)을 얹어 놓는 것이지만, 이것에는, 이하와 같이 하면 용이하다. 즉, 관통 구멍(H)에 대응하는 위치에 볼(B)의 직경보다도 약간 큰 관통 구멍(SH)을 갖는 볼규제판(S)을 준비해 두고, 이것을 중계 기판 본체(1)의 도면 중 상방에 배치해 놓는다. 계속해서, 고온 땜납볼(B)을 볼규제판(S) 상에 산포하고, 중계 기판 본체(1)와 규제판(S)을 보유 지지하면서 요동시키면, 볼(B)은 규제판(S) 상을 굴러서 차례로 관통 구멍(SH) 속에 떨어져서 이동할 수 없게 된다. 그 후, 모든 관통 구멍(SH) 속에 볼이 떨어지면, 규제판(S)상의 불필요한 볼(B)을 제거함으로써, 제9(a)도와 같이, 각 관통 구멍(H)의 상단에 볼(B)을 얹어 놓을 수 있게 된다. 본 예에서는, 직경 0.9mm의 고온 땜납볼(B)(90% Pb-10% Sn)을 이용하고, 규제판의 두께는 0.5mm, 관통 구멍(SH)의 직경은 1.0mm 로 하였다

계속해서, 제9(b)도에 도시한 바와 같이, 규제판(S)을 제거, 내열성을 지니고 용융된 고온 땜납에 묻지 않는 재질인 알루미나 세라믹으로 이루어지고, 상부면(Da)이 평면인 설치대(D) 상에, 상부측에 고온 땜납볼(B)이 얹어진 중계 기판 본체(1)를 얹는다. 또, 설치대(D) 상에 중계 기판 본체(1)를 얹어 놓고, 그 후 상술한 방법에 의해서 볼(B)을 관통 구멍(H) 상단에 얹어 놓아도 좋다.

계속해서, 질소 분위기 하에서, 최고 온도 360℃, 최고 온도 유지 시간 1분의 리플로우 로에 이들을 투입하고, 고온 땜납볼(B)을 용융시킨다. 그러면, 용융된 고온 땜납은, 중력에 의해서 도면 중 아래쪽으로 내려가고, 관통 구멍(H)에 주입되고, 금속층(4)[Ni-B 도금층(3)]에 융착한다. 그 후 냉각함으로써, 중계 기판 본체(1)의 관통 구멍(H)에 고온 땜납으로 이루어진 연질 금속체(206)가 삽입된 것이 완성된다.

단, 중계 기판 본체(1)의 도면중 하부면측에는 설치대(D)가 있기 때문에, 용융된 고온 땜납은, 이 설치대(D)의 상부면(Da)의 평면 형상을 따른다. 따라서, 제9(c)도에 도시한 바와 같이, 연질 금속체(206)는, 중계 기판 본체(1)의 하부면측에서는, 거의 본체 하부면과 동일면이 되고, 돌출하지 않은 혹은 거의 돌출부가 없는 형상이 된다. 본 예에서, 중계 기판 본체(1)의 하부면에서의 돌출 높이(Zy)는 0.33mm이다.

한편, 중계 기판 본체(1)의 도면 중 상부면측에서는, 개략, 관통 구멍(H)의 체적보다도 고온 땜납의 체적이 큰 만큼, 상부측 융기하여 돌출부(206x)가 된다. 이 상방으로의 융기 형상은, 고온 땜납의 표면 장력에 의해서 형성되고, 체적에 의해 준구형, 반구형 등의 형상이 된다. 본 예에서는, 최대 지름 0.9mm, 중계 기판 본체 상부면으로부터의 돌출 높이(Zx)가 0.7mm인 대략 구형(3/4 구형)으로 되었다.

또, 제1실시 형태와 같이, 금 도금층(5)은, 용융된 고온 땜납 중에 용융 부식되어 확산해 버리기 때문에, 고온 땜납으로 이루어진 연질 금속체(206)는, 직접 Ni-B 도금층(금속층 4)과 용착하고, 중계 기판 본체(1)와 고착된다. 또한, 고온 땜납 용융 시에 중계 기판 본체(1)와 설치대(D)의 상부면(Da) 사이에 간격이 있으면, 용융된 고온 땜납이 이 간격을 통해서 도면중 가로 방향으로 넓어져서 상호 이어져버리는 경우가 있기 때문에, 중계 기판 본체(1)가 설치대(D)의 상부면(Da)에 밀착하도록(부상하지 않도록), 중계 기판 본체(1)에 하중을 걸거나, 억제하거나 하면 된다.

계속해서, 이 연질 금속체(206)의 상하로 저융점 땜납층을, 상기 제1실시 형태에서 설명한 용융 연질 금속 파지 지그(J)와 동일한 구조의 지그를 이용하여 형성한다. 즉, 제10도에 도시한 바와 같이, 내열성이 있어 용융된 저융점 땜납에 묻지 않는 재질인 카본으로 이루어진 땜납 부재 보유 지지 지그(K)의 상부면에는, 연질 금속체(206)에 대응한 위치에, 직경 1.0mm, 깊이 0.95mm이고, 선단이 원추형의 오목부(K1)가 형성되어 있다. 또한, 보유 지지 지그(K)의 오목부(K1)의 정상부(도면중 최하부)에는, 보유 지지 지그(K)를 아래쪽으로 관통하는 소직경(φ 0.2mm)의 가스 배출 구멍(K2)이 각각 형성되어 있다.

우선, 이 보유 지지 지그(K)의 각 오목부(K1)에 직경 0.6mm의 저융점 땜납(Pb- Sn 공정 땜납) 볼(Cx)을 투입해 놓는다.

이어서, 중계 기판 본체(1)를 제9도에 도시한 상태와는 상하 역방향으로하고, 중계 기판 본체(1)의 하부면이 이 땜납 부재 보유 지지 지그(K)의 상부면과 대향하고, 연질 금속체(206)의 돌출부(206x)가 오목부(K1)내에 삽입되도록 보유 지지 지그(K) 상에 얹어 놓는다. 이 때, 오목부(K1)내에는, 저융점 땜납볼(Cx)이 있기 때문에, 기판 본체(1)의 하부면과 보유 지지 지그(K)의 상부면이 접하는 일은 없고, 볼(Cx)과 돌출부(206x)의 정상부가 접촉하는 상태까지 돌출부(206x)가 오목부(K1)내로 몰입한다.

그 후, 기판 본체(1)의 도면중 상부면측의 연질 금속체(206)상에도, 직경 0.4mm의 저융점 땜납볼(Cy)(Pb-Sn 공정 땜납볼)을 각각 얹어 놓는다. 또, 이 볼(Cy)의 설치에는, 1개씩 얹어놓아도 좋지만, 제10도에 도시한 바와 같이, 연질 금속체(206)에 대응하는 위치에 볼(Cy)의 직경보다도 약간 큰 관통 구멍(RH)을 갖는 볼 규제판(R)을 이용하면 용이하다. 즉, 볼규제판(R)을 준비하고, 이것을 중계 기판 본체(1)의 도면중 상부측에 배치한다. 계속해서, 저융점 땜납볼(Cy)을 볼규제판(R) 상에 산포하고, 중계 기판 본체(1)와 규제판(R)을 보유 지지하면서 요동시키면, 볼(Cy)은 규제판(R) 상을 굴러서 잇달아 관통 구멍(RH) 중에 떨어져서 이동할 수 없게 된다. 그 후, 모든 관통 구멍(RH) 중에 볼이 떨어지면, 규제판(R) 상의 불필요한 볼(Cy)을 제거함으로써, 제10도와 같이, 각 연질 금속체(206)의 도면중 상부면에 볼(Cy)을 설치할 수 있게 된다.

본 예에서는, 볼규제판(R)의 두께는 0.4mm, 관통 구멍(RH)의 직경은 0.6mm로 하였다. 또한, 볼규제판(R)은, 후술한 바와 같이 저융점 땜납볼(Cy)을 용융시키는 리플로우 공정에서도 사용하면 볼(Cy)이 굴러가는 것을 방지할 수 있어서 더욱 형편이 좋기 때문에, 내열성이 있어 용융된 저융점 땜납에 묻지 않은 재질로 형성하는 것이 좋고, 본 예에서는, 스테인레스 판을 사용하였다. 기타, 티탄 등의 금속, 알루미나나 질화 규소 등의 세라믹을 이용해도 좋다. 또, 기타 연질 금속체(206)의 상부면에 플럭스를 도포해 놓고, 이 점착력에 의해 볼(Cy)을 고정해 놓는 수법을 매우 취해도 좋다.

그 후, 질소 분위기 하에서, 최고 온도 220℃, 최고 온도 유지 시간 1분의 리플로우 로에 이들을 투입하고, 저융점 땜납볼(Cx, Cy)을 용융시킨다. 또, 이 온도 조건에서는 연질 금속체(206)는 용융하지 않는다. 제11도에 도시한 바와 같이, 용융된 저융점 땜납은, 연질 금속체(206)의 하부측의 돌출부(206x) 및 도면중 상부면에 묻어 확대되고, 각각 땜납층(208x, 208y)이 된다. 또, 땜납층(208x)에 관해서는, 용융된 저융점 땜납이 돌출부(206x)에 접촉하기 때문에, 돌출부(206x)의 표면 상에 묻어 넓어짐으로써 형성된다.

이 땜납층(208x, 208y)은, 저융점 땜납볼(Cx, Cy)의 체적이 일정하게 규제되기 때문에, 각각 일정량(체적)이 되고, 높이도 균일하게 된다. 본 예에서는, 기판 본체(1)의 도면중 하부면에서 땜납층(208x)의 정상부(도면중 최하단)까지의 높이가 0.75mm, 또한, 기판 본체의 도면중 상부면에서 땜납층(208y)의 정상부(도면중 최상단)까지의 높이가 0.1mm이었다.

또, 보유 지지 지그(K)의 가스 배출 구멍(K2)은, 저융점 땜납볼(Cx)을 용융시킬 때에, 오목부(K1) 내에 밀폐된 공기를 해방시키는 역할을 한다.

이와 같이, 제11도에 도시한 바와 같이, 도면중 상하부면의 사이를 관통하는 관통 구멍(H)을 갖는 중계 기판 본체(1)와, 관통 구멍(H) 내에 삽입되어 도면중 하부면에서 돌출한 돌출부(206x)를 갖는 연질 금속체(206)와, 도면중 상부면측의 연질 금속체 상에 형성된 연질 금속체(206)보다도 낮은 융점을 갖는 땜납층(208y)과, 도면중 하부면측의 연질 금속체상, 즉, 돌출부(206x)에 형성된 연질 금속체(206)보다도 낮은 융점을 갖는 땜납층(208x)을 갖는 중계 기판(210)을 형성할 수 있었다.

또, 본 예에서는, 저융점 땜납볼(Cx)과 저융점 땜납볼(Cy)의 직경, 즉, 체적이 다른 것을 사용하였다. 그 이유를 이하에 설명한다.

제12(a)도에 도시한 바와 같이, 본 예의 연질 금속체(206)에서, 도면중 하부면측의 표면적, 즉 돌출부(206x)의 표면적(Sx)은, 도면중 상부면측의 표면적(Sy)보다도 크다.

이러한 경우에, 동일한 체적(Vx′=Vy′)의, 따라서 동일한 직경의 저융점 땜납볼을 이용하여 상술한 바와 같이 땜납층을 형성하면, 제12(b)도에 도시한 바와 같이, 도면중 하부면측에서는, 연질 금속체의 표면적(Sx)이 크기 때문에, 저융점 땜납이 확대되기 쉬워서, 결과적으로 땜납층(208x′)의 두께는 얇아진다. 한편, 도면중 상부면측에서는, 연질 금속체의 표면적(Sy)이 작기 때문에, 저융점 땜납이 넓어질 여지는 적어서, 결과적으로 땜납층(208y′)의 두께는 두꺼워진다.

그런데, 이러한 상태의 중계 기판(210′)을, 후술하는 LGA형 기판(220)이나 인쇄 회로 기판(240)과 접속하면, 얇게 넓어진 땜납층(208x′)은, 패드(222 또는 242)와의 접속에 기여하는 땜납의 량이 적기 때문에, 불도통이나 접속 강도 부족이 발생할 위험이 있다. 한편, 두꺼운 땜납층(208y′)은, 패드(222 또는 242)와의 접속에 기여하는 땜납량이 지나치게 많기 때문에, 땜납량이 과다해지고, 인접하는 패드사이의 절연 거리가 작아지게 되거나, 극단적인 경우에는 인접하는 패드사이에서 땜납이 브릿지하여 단락할 위험이 있다. 또한, 땜납량의 과다에 의한 접속 강도 부족이 되기 쉽다.

따라서, 양자를 동시에 만족시키기 위해서는, 비교적 큰 표면적을 갖는 측, 즉, 돌출부(206x)측에는, 비교적 체적이 큰(직경이 큰) 저융점 땜납볼을 사용하여 땜납층(208x)의 땜납량(Vx)을 많게 하고, 작은 표면적을 갖는 측, 즉 돌출부가 없는 도면중 상부면측에는, 비교적 체적이 작은(직경이 작은) 저융점 땜납볼을 사용하여 땜납층(208y)의 땜납량(Vy)을 적게 하면, 어느 측에서도 적정한 량의 땜납층(208x, 208y)을 형성할 수 있다.

그리고, 이러한 중계 기판(210)을 제1실시 형태와 같이 LGA형 기판(220)이나 인쇄 회로 기판(240)과 접속한다.

우선, 중계 기판(210)과 접속하는 기판으로서, 제13(a)도의 상부측에 도시한 바와 같은, 두께 1.0mm, 한변 25mm의 대략 정방형상의 LGA형 기판(220)을 준비하였다. 이 LGA형 기판(220)은, 알루미나 세라믹으로 이루어지고, 도면중 상부면(220a)에 IC 칩을 플립칩 접속에 의해 얹어 놓기 위한 플립칩 패드(221)를 구비하고, 도면중 하부면(220b)에 외부 접속 단자로서 패드(면접속 패드) (222)를 구비하고 있다. 이 패드(222)는, 직경 0.86mm이고, 중계 기판의 연질 금속체의 위치에 적합하도록, 피치 1.27mm의 격자형으로 가로 세로 각 19개 배열되고, 기초의 몰리브덴 층상에 무전해 Ni-B 도금이 실시되고, 또한 산화 방지를 위해 얇게 무전해 금 도금이 실시되고 있다. 또한, 패드(222)는, 도시하지 않은 내부 배선에 의해서, 플립칩 패드(221)와 각각 접속되어 있다.

또한, 부착 기판으로서, 제13(a)도의 아래쪽으로 도시한 바와 같은 인쇄 회로 기판(240)을 준비하였다. 인쇄 회로 기판(240)은, 두께 1.6mm, 230×125mm의 구형 판형으로, 유리 에폭시(JIS: FR-4)로 이루어지고, 주면(240a)에는, LGA형 기판(220)의 패드(222)와 대응하는 위치에, 따라서, 중계 기판(210)의 연질 금속체(206)와도 대응하는 위치에, 패드(242)가 형성되어 있다. 이 패드(242)는, 직경 0.72mm, 두께 25μm의 구리로 이루어지고, 피치 1.27mm에서 격자형으로 가로 세로 각 19개, 합계 361개 형성되어 있다. 또, 이 인쇄 회로 기판(240)은, 이러한 패드(242)의 군이 세로 2열, 가로 4열의 합계 8군 형성되어 있고, 기판(220)을 동시에 8개 접속할 수 있게 되어 있다.

본 인쇄 회로 기판(240)을, 제18(a)도에 도시한 바와 같이, 패드(242)가 있는 주면(240a)이 위가 되도록 두고, 또한 상술한 방법에 의해서 형성한 중계 기판(210)을 얹어 놓는다. 이 때, 각 패드(242)와 연질 금속체(206)상의 도면중 중계 기판 본체 하부면측의 땜납층(208x)과의 위치를 맞추도록 한다.

또한, 기판(220)을, 패드(222)가 있는 면(220b)이 밑이 되도록 하여 중계 기판(210)상에 얹어 놓는다. 이 때, 각 패드(222)와 연질 금속체(206)상의 도면중 중계 기판 본체 상부면측의 땜납층(208y)의 위치를 맞추도록 한다.

계속해서, 기판(220)과 중계 기판(210)과 부착 기판(240)을, 질소 분위기 하에서, 최고 온도 218℃, 200℃이상 유지 시간 2분의 리플로우 로로 투입하고, 저융점 땜납으로 이루어진 땜납층(208x, 208y)을 각각 용융시키고, 일거에 패드(222) 및 패드(242)와 연질 금속체(206)를 각각 접속시킨다.

또, 이 때, 고온 땜납으로 이루어진 연질 금속체(206)는 용융하지 않는다. 이에 따라, 제13(b)도에 도시한 바와 같이, 중계 기판(210)은 LGA형 기판(220)에 접속되고, 동시에 인쇄 회로 기판(240)에도 접속되고, 기판, 중계 기판, 부착 기판의 3자가 접속, 결합한 구조체(250)가 완성한다. 이와 같이 함으로써, 기판(220)은, 중계 기판(210)을 통해, 부착 기판(240)에 접속되게 된다.

이에 따라, 중계 기판 본체(1)의 상부면(제1면)과 LGA형 기판(220)의 하부면(220b)의 간격은 0.05mm, 또 중계 기판 본체(1)의 하부면(제2면)과 인쇄 회로 기판(240)의 상부면(240a)의 간격은 0.72mm로 되고, 기판(220)과 중계 기판 본체(1)와의 간격보다도 중계 기판 본체(1)와 부착 기판(240)과의 간격이 큰 (약 14배) 구조체(250)를 제작할 수 있었다. 연질 금속체(206)가, 제1면측에는 거의 돌출하지 않고, 제2면측에는 돌출부(206x)를 갖기 때문이다.

특히 본 예에서는, 알루미나 세라믹으로 이루어진 LGA형 기판(220)과 알루미나 세라믹으로 이루어진 중계 기판 본체(1)와의 간격을, 중계 기판 본체(1)와 유리에폭시로 이루어진 인쇄 회로 기판(242)의 간격에 비교해서 매우 작게 할 수 있다. 이와 같이, 하면 이 구조체(250)가 가열 또는 냉각될 때에, 재질이 동일한 LGA형 기판(220)과 중계 기판(210)[중계 기판 본체(1)] 사이에는, 열팽창 차에 의한 응력은 거의 발생하지 않는다. 한편, 중계 기판(210)과 인쇄 회로 기판(240) 사이에는, 열팽창 차가 발생하고, 응력이 발생한다.

따라서, LGA형 기판(220)이 파괴하는 일은 없다. 한편, 중계 기판(210)과 인쇄 회로 기판(240)사이의 열응력중 중계 기판 측에 걸리는 응력은, 연질 금속체(206)에 대하여 돌출부(제2 돌출부, 206x)의 제2면 근방에서 제2면에 따르는 방향으로 걸린다. 그러나, 이 응력은 연질 금층의 변형에 의해 흡수되어 완화되어 버린다. 또한, 중계 기판(210)과 인쇄 회로 기판(240)사이의 열응력중 인쇄 회로 기판 측에 걸리는 응력은, 패드(242)에 대해서 주면(240a)방향으로 걸린다. 그러나, 패드(242)는 비교적 견고하게 인쇄 회로 기판에 고착되어있고, 또한 Cu로 이루어지기 때문에 변형하여 응력을 흡수하기 쉽기 때문에, 용이하게는 파괴되지 않는다. 따라서, LGA형 기판(220)과 인쇄 회로 기판(240)을 중계 기판(210)을 통하지 않고 종래와 같이 접속한 경우에 비교해서, 양자사이의 접속이 파괴되는 일이 없어지고, 혹은 수명이 길어진다.

또, 상술한 예에서는, 인쇄 회로 기판(240)과 중계 기판(210)과 LGA형 기판(220)을 이 순서로 중첩하고, 리플로우하고, 기판(220)과 중계 기판(210), 및 중계 기판(210)과 인쇄 회로 기판(240)을 일거에 접속(납땜) 하여 3자로 이루어진 구조체(250)를 형성한 예를 도시하였다. 그러나, 제1실시 형태 예에서도 설명한 바와 같이, 일거에 구조체(250)를 제작하지 않은 방법도 취할 수 있다. 즉, 중계 기판(210)을, 일단 LGA형 기판(220)에 설치하여 중계 기판 부착 기판(기판과 중계 기판의 접속체)으로 한 후에, 또한 인쇄 회로 기판(240)에 접속해도 좋다. 또한, 중계 기판(210)과 인쇄 회로 기판(240)을 먼저 접속하여 중계 기판 부착 인쇄 회로 기판(중계 기판과 부착 기판의 접속체)으로 해도 좋다.

상술한 예에서는, 연질 금속체(206)의 상부면 및 하부면에 땜납층(208x, 208y)을 형성하였다. 그러나, 예를 들면, 기판(220)과 중계 기판을 먼저 접속하여 중계 기판 부착 기판으로 하고자 하는 경우에는, 제14(a)도에 도시한 바와 같이, 땜납층(208y)만 형성하고, 땜납층(208x)은 형성하지 않은 중계 기판(210′)을 제작하고, 이 중계 기판(210′)과 기판(220)을 중첩해 양자를 접속하고, 중계 기판 부착 기판(기판과 중계 기판의 접속체, 260′)으로 해도 좋다. 이와 같이 하면, 기판(220)의 패드(222)상에 땜납 페이스트를 도포하거나, 구형 단자를 형성할 필요가 없어서, 구형 단자를 대신하는 돌출부(206x)를 일거에 형성할 수 있고, 인쇄 회로 기판(240)과 접속할 수 있게 된다. 따라서, IC 칩 메이커가 LGA형 기판을 BGA형 기판으로 하기 위한 설비를 생략할 수 있고, 또한 용이하게 BGA형 기판에 상당하는 중계 기판 부착 기판(260′)을 형성할 수 있다.

또한 반대로, 중계 기판과 인쇄 회로 기판(240)을 먼저 접속하여 중계 기판 부착인쇄 회로 기판(중계 기판과 부착 기판의 접속체)으로 하고자 하는 경우에는, 제14(b)도에 도시한 바와 같이, 땜납층(208x)만 형성하고, 땜납층(208y)은 형성하지 않은 중계 기판(210″)을 제작하고, 이 중계 기판(210″)과 인쇄 회로 기판(240)을 중첩해 양자를 접속하고, 중계 기판 부착 인쇄 회로 기판(중계 기판과 인쇄 회로 기판의 접속체)(270″)으로 해도 좋다. 이와 같이 하면, 인쇄 회로 기판(240)의 패드(242)상에 땜납 페이스트를 도포할 필요는 없고, 일거에 중계 기판(210″)과 인쇄회로 기판(240)을 접속할 수 있다. 따라서, 사용자는 인쇄 회로 기판(240)에 땜납페이스트를 도포하는 설비나 공정을 생략할 수 있다.

상기 예에서는, 연질 금속체(206)의 돌출부(206x)를 인쇄 회로 기판(240)측을 향하여 접속한, 즉, 돌출부(206x)를 부착 기판(240)의 패드(244)와 접속하는 제2돌출부로서 사용한 경우를 도시하였다.

그러나, 기판이나 부착 기판의 재질이 다른 경우 등에는, 이 반대로, 제13도에 도시하는 중계 기판(210)과는 상하 역방향으로하고, 돌출부(206x)를 기판의 패드와 접속하는 제1돌출부로서 이용할 수 있다. 예를 들면, 기판의 재질이 알루미나보다 열팽창 계수가 작은 질화 알루미늄으로 이루어지고, 부착 기판이 중계 기판 본체와 대략 동일한 재질인 알루미나 세라믹으로 이루어진 경우 등에서는, 중계 기판 본체와 부착 기판사이에는 열팽창 차는 거의 발생하지 않고, 그 한편으로, 기판과 중계 기판 본체 사이에는 열팽창 차가 생긴다. 이러한 경우, 기판과 중계 기판 본체와의 간격을 크게 하고, 돌출부(206x)에서 응력을 흡수하도록 하면 된다.

또한, 이러한 배치는, 예를 들면, 알루미나 등의 세라믹으로 이루어진 기판과, 유리 에폭시 등의 수지 재료로 이루어진 부착 기판 사이에 중계 기판 본체가 수지 재료로 이루어진 중계 기판을 개재시키는 경우 등에서도 적용할 수 있다.

그리고, 연질 금속체 상에 땜납층을 배설해 두면, 상기 예와 마찬가지로 해서, 기판이나 부착 기판과 일거에 접속할 수 있다.

[실시 형태 3]

이어서, 연질 금속체의 돌출부 형상을 구형, 반구형이 아니고, 기둥형으로 하는 실시 형태 예에 대해서 설명한다.

상기 제1실시 형태에서 제1도를 참조하여 설명한 것과 같이 해서, 알루미나 세라믹으로 이루어지고, 관통 구멍(H)의 내주에 금속층(4)을 갖는 중계 기판 본체를 준비해 둔다. 본 예에서의 중계 기판 본체(1)는, 상기 제1, 2실시 형태에서 사용한 것과 같은 것을 사용하였다.

계속해서, 관통 구멍(H) 내에 연질 금속체(806)를 삽입한다. 본 예에서는 상기 제1실시 형태에서 설명한 용융 연질 금속 파지 지그(J)와 동일한 구조의 지그를 이용하여 기둥형의 연질 금속체(306)를 형성한다. 즉, 제15(a)도에 도시한 바와 같이, 내열성이 있어 용융된 고온 땜납에 묻지 않은 재질인 카본으로 이루어진 땜납 부재 보유 지지 지그(N)의 상부면에는, 관통 구멍(H)에 각각 대응한 위치에, 직경 0.9mm, 깊이 1.95mm에서, 선단이 원추형의 오목부(N1)가 형성되어 있다. 또한, 보유 지지 지그(N)의 오목부(N1)의 정상부(도면중 최하부)에는, 보유 지지 지그(N)를 아래쪽으로 관통하는 소직경(φ 0.2mm)의 가스 배출 구멍(N2)이 각각 형성되어 있다.

우선, 이 보유 지지 지그(N)의 각 오목부(N1)에 직경 0.8mm의 고온 땜납(Pb 90%-Sn 10% 땜납) 볼(D1)을 투입해 놓는다. 본 예에서는, 각 오목부로 각각 2개 투입하였다.

계속해서, 오목부(N1)의 단부(상단)에 직경 1.0mm의 고온 땜납(pb90%-sn 10% 땜납) 볼(D2)을 얹어 놓는다. 또, 볼(D2)을 보유 지지 지그(N)의 오목부(N1)에 얹어 놓는 데에는, 상기 제2실시 형태 예에서 고온 땜납볼(B)을 관통 구멍(H)의 단부에 얹어 놓을 때에 이용한 볼규제판(S)과 동일한 볼규제판을 이용하여 용이하게 설치할 수 있어 좋다.

이 때, 오목부(N1) 내로 이미 투입되어 있는 볼(D1)과 볼(D2)이 접촉되지 않고, 또한 후술하는 고온 땜납의 용융 시에는 양자가 접촉하도록, 간격을 약간 비워 놓는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 볼(D2)이 오목부(N1)의 상단 모서리에 정확하게 접촉하여 움직이지 않게 되고(혹은 움직이기 어렵게 되고), 후술하는 중계기판 본체(1)를 얹을 때의 정렬이 용이하게 되기 때문이다.

그 후, 제15(b)도에 도시한 바와 같이, 볼(D2)의 도면중 상방에 중계 기판 본체(1)를 얹어 놓는다. 이 때, 관통 구멍(H)에 볼(D2)이 맞추도록 위치 결정을 한다.

또한, 중계 기판 본체(1)의 상부측, 즉, 볼(D2)이 있는 측과는 반대측에서, 내열성이 있어 용융된 고온 땜납에 묻지 않은 재질인 스테인레스로 이루어진 하중 지그(Q)의 평면(도면 중 하부면, Q1)을 본체(1)의 상부면에 밀어붙이도록 해서 아래쪽으로 압축한다.

계속해서, 질소 분위기 하에서, 최고 온도 360℃, 최고 온도 유지 시간 1분의 리플로우 로로 이들을 투입하고, 고온 땜납볼(D1, D2)을 용융시킨다. 이에 따라, 용융된 고온 땜납(D2)은, 하중 지그(Q)에 의해 도면중 아래쪽으로 밀어 내려진 본체(1)의 관통 구멍(H) 내에 삽입함과 동시에, 관통 구멍(H)의 내주의 금속층(4)과 융착하고, 한편, 관통 구멍(H)의 상단부에서는, 하중 지그(Q)의 평면(Q1)을 따라 평면형이 된다. 또한, 고온 땜납(D2)은, 보유 지지 지그(N)의 오목부(N1) 내에도 주입된다. 그렇게 하면, 용융된 고온 땜납(D1)과 접촉하고, 양자는 표면 장력에 의해 일체가 되려고 한다. 그런데, 땜납(D2)은, 금속층(4)과 용착하여 본체(1)와 일체가 되기 때문에, 본체(1)로부터 분리되어 아래쪽으로 낙하할 수 없기 때문에, 중력에 대항하여 고온 땜납(D1)을 상부측으로 끌어올리도록 하여 일체화한다. 또, 본체(1)는 하중 지그(Q)에 의해 보유 지지 지그(N)의 상부면(N3)에 밀어 부쳐진 상태까지 밀어 내려진다.

또한, 가스 배출 구멍(N2)은, 고온 땜납볼(D1, D2)을 용융시킬 때에, 오목부(N1) 내에 밀폐된 공기를 해방시키는 역할을 한다.

그 후, 냉각하여 고온 땜납을 응고시키면, 제16도에 도시한 바와 같이, 중계 기판 본체(1)의 도면중 하부측에는, 측면은 오목부(N1)의 측벽의 형상을 따라, 도면중 하단 즉, 돌출부의 정상부는 대략 반구형이 된 돌출부(306x)를 지니고, 상부측에는 거의 돌출하지 않은 형상의 연질 금속체(306)가 삽입된 것이 생겼다. 본예에서는, 돌출부(306x)는, 직경(최대 지름) 0.88mm, 돌출 높이(Zx) 1.75mm이고, 그 직경(최대 지름)보다도 돌출 높이가 높은 기둥형이 되었다. 한편, 도면중 상부면측에서는 상부면에서의 돌출 높이(Zy)는 0.Olmm이었다.

이어서, 제17(a)도에 도시한 바와 같이, 연질 금속체(806)의 상부면에 직경 0.4mm의 저융점 땜납볼(Ey)(Pb-Sn 공정 땜납볼)을 얹어 놓는다. 또, 이 볼(Ey)을 얹어 놓기 위해서는, 상기 제2실시 형태 예에서 볼규제판(R)을 이용하여 땜납볼(Ey)을 얹어 놓은 것과 마찬가지로 하고, 볼규제판(R′)을 이용하면 용이하게 설치할 수 있다. 본 예에서는, 규제판(R′)의 두께는 0.5mm, 관통 구멍(RH′)의 직경은 0.6mm이다.

그런데, 땜납볼(Ey)을 설치하는 데에는, 보유 지지 지그(N)의 오목부(N1)에 돌출부(306x)가 끼워진 상태대로, 즉, 제16도에서, 하중 지그(Q)만 제거한 상태, 혹은, 제17(a)도에 도시한 바와 같이, 돌출부(306x)의 선단이 각각 끼워진 오목부(U1)를 갖는 연질 금속체 보유 지지 지그(U)를 이용하고, 이 지그(U)의 오목부(U1)에 돌출부(306x)의 선단을 각각 끼운 상태에서 행하면 좋다. 연질 금속체(806)는 유연하여 변형하기 쉬운 고온 땜납으로 형성되기 때문이다.

그리고 나서, 질소 분위기 하에서, 최고 온도 220℃, 최고 온도 유지 시간 1분의 리플로우 로로 이들을 투입하고, 저융점 땜납볼(Ey)을 용융시킨다. 또, 이 온도 조건에서는 연질 금속체(306)는 용융하지 않는다. 용융된 저융점 땜납은, 연질 금속체(306)의 도면중 상부면으로 묻어서 확대되어, 땜납층(308y)이 된다 (제17(b)도 참조).

이 땜납층(308y)은, 저융점 땜납볼(Ey)의 체적이 일정하게 규제되기 때문에, 일정량(체적)이 되고, 높이도 균일하게 된다. 본 예에서는, 기판 본체(1)의 도면중 상부면에서부터 땜납층(308y)의 정상부(도면중 최상단)까지의 높이가 0.08mm이다.

이와 같이 하여, 제17(b)도에 도시한 바와 같이, 도면중 상하부면 사이를 관통하는 관통 구멍(H)을 갖는 중계 기판 본체(1)와, 관통 구멍(H) 내에 삽입되어 도면중 하부면으로부터 돌출한 돌출부(306x)를 갖는 연질 금속체(306)와, 도면중 상부면측의 연질 금속체(306)상에 형성되어 연질 금속체(306)보다도 낮은 융점을 갖는 땜납층(308y)을 갖는 중계 기판(310)을 형성할 수 있었다.

또, 본 예에서는, 연질 금속체(306)의 상하부 양면에 땜납층을 설치하는 것이 아니고, 도면중 상측에만 땜납층(308y)을 설치했는데, 예를 들면, 제1, 2 실시형태에서 설명한 수법을 이용함으로써, 상하부 양면에 설치한 중계 기판(310′)을 형성할 수 있다(제18(a)도 참조). 또한, 반대로 하면, 즉, 돌출부(306x)의 정상부에만 땜납층(303x)을 형성한 중계 기판(310″)으로 할 수 있다(제18(b)도 참조).

또, 제18(a)도에 도시한 바와 같이, 땜납층(308x, 308y)을 설치하는 경우에는, 돌출 높이Z가 높은 측, 즉, 돌출부(306x)측에 설치하는 땜납층(308x)의 땜납 체적을, 다른 쪽의 땜납층(308y)의 땜납 체적보다도 크게 하면 좋다.

돌출 높이가 높은 돌출부(306x)에서는, 그 측면부에도 저융점 땜납이 넓어지기 때문에 땜납층(308x)의 두께가 얇아지기 쉬우므로, 후술하는 기판이나 인쇄 회로 기판의 패드(322 또는 342)와의 접속에 기여하는 땜납량이 적어지는 것을 막기 위해서, 땜납량을 늘리는 것이 좋다. 한편, 돌출 높이가 낮은 돌출부(306y)에서는, 그 측면부에 저융점 땜납이 넓어질 여지가 적기 때문에 땜납층(308y)의 두께가 두껍게 되기 쉽고, 패드(322 또는 342)와의 접속 시에 땜납량 과다가 되는 것을 막기 위해서, 땜납량을 감하는 쪽이 바람직하다.

여기서 제2실시 형태의 경우와 같이, 제19도에 도시한 바와 같이 LGA형 기판(320) 및 인쇄 회로 기판(340)을, 돌출부(306x)가 본체(1)와 인쇄 회로 기판(340)사이에 위치하도록 중계 기판(310″)을 개재시켜서 접속한 경우, 기판(320)과 중계 기판(310′)과의 간격(기판(320)과 본체(1)의 제1면(1a)의 간격)은 0.03mm이 되고, 중계 기판(310″)과 인쇄 회로 기판(340)의 간격(본체(1)의 제2면(1b)과 인쇄 회로 기판(340)의 간격)은 1.78mm가 되었다. 즉, 제1, 2 실시 형태의 경우에 비교해서, 본체(1)와 인쇄 회로 기판(340)의 간격을 크게 할 수 있다. 이와 같이 하면, 이 간격이 커진 만큼, 양자사이에 생기는 응력을 완화할 수 있다. 또한, 돌출부(306x)는, 그 지름에 비하여 돌출 높이가 높은 기둥형의 형상으로 되어 있기 때문에, 이 형상 자체도 변형이 용이하도록 되어 있고, 여기서도 응력을 흡수할 수 있다. 또한, 연질 금속체로부터 생긴 돌출(1306x)은, 그 자신이 변형 용이하게 응력을 흡수할 수 있다.

즉, 본 예에서 도시한 바와 같은 기둥형의 돌출부(본 예에서는 806x)를 형성한 경우에는, 돌출부를 반구형으로 한 경우에 비교해서, 기판과 중계 기판 본체, 혹은 중계 기판 본체와 부착 기판의 간격을 크게 할 수 있다. 따라서, 양자간에 생기는 응력을 보다 많이 완화할 수 있다. 반구형의 돌출에 비교해서, 동일한 높이의 경우이면, 기둥형의 돌출부 쪽이 가늘어지고, 보다 변형이 용이해진다. 또한, 최대 지름이 동일하면, 기둥형 쪽이 높이가 높아져서, 역시 변형이 용이하게 되기 때문이다.

또한, 통상의 경우, 인접하는 연질 금속체의 간격(면접속 패드 상호의 간격)은, 소정의 값이 되기 때문에, 돌출부의 최대 지름은, 이 간격에 의해서 제한된다. 한편, 돌출부의 높이에 대해서는, 허용 범위가 큰 경우가 많다고 생각할 수 있다.

따라서, 돌출부를 기둥형으로 하면 돌출부의 최대 지름의 제한 내에서, 높이의 허용 범위까지 높은 돌출을 형성할 수 있기 때문에, 기판이나 부착 기판과 중계 기판 본체와의 간격을 보다 크고, 또한 돌출부를 상대적으로 가늘게 할 수 있기 때문에 보다 많은 응력 완화가 생긴다.

게다가, 돌출부가 연질 금속체로부터 형성되기 때문에, 돌출부 자체가 소성 변형 등에 의해서 변형하여 응력을 완화할 수 있다.

따라서, 기판-중계 기판간, 혹은 중계 기판-부착 기판사이의 접속 신뢰성을 향상시켜서, 접속부의 수명을 길게 할 수 있다.

상기 제1, 2, 3 실시 형태를 예로서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서, 적절하게 변경하여 이용할 수 있다.

상기 실시 형태에서는, 중계 기판 본체(1)의 재질로서 알루미나 세라믹을 사용한 예를 도시하였지만, 이것에 한정되지 않고, 질화 알루미늄, 질화 규소, 탄화규소, 멀라이트 그 밖의 세라믹을 사용할 수 있다. 특히, 중계 기판 본체(1)에는 비교적 높은 응력이 걸리기 때문에, 파괴 강도나 인성이 높은 것을 적절하게 선택하면 좋다. 또한, 기판이나 부착 기판의 재질에 따라서는, 유리 에폭시 수지나 유리 BT 레진, 에폭시 수지나 BT 레진 등의 수지계 재료를 이용해도 좋고, 기판에 수지계 재료 제조의 기판을 이용하는 경우에는, 열팽창 계수가 근사한 값이 되기 때문에, 특히 바람직하다.

기판에 대해서도, 상기한 알루미나 세라믹 제조 기판에 한정되지 않고, 기타, 질화 알루미늄, 질화 규소, 멀라이트, 유리 세라믹 등의 세라믹 재료를, 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 또한, 유리 에폭시나 BT 레진 등의 수지계 재료를 이용한 기판이라도 좋다. 또한, 기판은, 집적 회로칩을 탑재한 것에 특히 한정은 되지 않는다. 즉, 집적 회로칩 외에, 트랜지스터 등의 능동 소자, 저항이나 콘덴서 등의 전자 부품을 탑재한 것이라도 좋다.

또한, 부착 기판에 대해서도, 상기 실시예에서는, 유리 에폭시 제조의 인쇄 회로 기판을 이용한 예를 도시하였지만, 특히 한정되는 것은 없다. 즉, 기타 BT 레진이나 페놀 수지 등을 이용한 것, 예를 들면, 유리 BT 레진 수지나, 종이 페놀 수지라도 좋고, 알루미나 등의 세라믹을 이용한 기판만이라도 좋다. 또한, 부착 기판에서는, 마더보드를 예시하였지만, 기판을 단수 부착하는 것이나, 복수 설치한 것이라도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 용융된 연질 금속이나 땜납을 겉돌게 하는 성질을 갖는 지그로서, 카본(흑연)이나 스테인레스 등을 이용한 예를 도시하였지만, 내열성이 있고, 사용하는 용융 금속에 대하여 습윤성이 없는 것이면 되므로, 카본의 다른 것, 질화 붕소, 질화 규소, 알루미나 등의 세라믹이나, 스테인레스, 티탄등의 금속만이라도 좋다.

특히, 상술한 전사판이나 땜납 부재 보유 지지 지그, 볼규제판 등은 판형체이기 때문에, 스테인레스 등의 금속을 이용하면, 균열 등이 생기기 어려워져서 좋다. 또한, 에칭에 의해 관통 구멍을 고정밀도로 또한 용이하게 형성할 수 있는 점에서도 좋다. 한편, 열팽창 계수를 작게 하거나, 열에 의한 휘어짐 등을 방지하기 위해서는, 세라믹을 이용하는 것이 좋다.

또, 상술한 제1실시 형태에서는, 관통 구멍을 형성한 전사판을 사용하였지만, 오목 구멍을 형성한 것이라도 좋다. 특히 오목 구멍의 깊이를 조정하면, 땜납층의 정상부를 평탄하게 할 수 있다. 이 경우에는, 각각의 땜납층의 높이를 균일하게 취할 수 있기 때문에, 기판이나 부착 기판과 중계 기판을 중첩할 때에, 땜납층이 패드와 접하고 혹은 충분히 근접하도록 할 수 있고, 패드와 땜납층을 확실하게 접속할 수 있다. 또한 정상부가 평탄하면, 기판 등과 중첩된 때에 위치 편차가 발생하기 어려워서, 보다 접속이 용이해진다. 또, 제1면측 및 제2면측의 땜납층을 형성한 후에 평행판으로 가압하거나, 가압하면서 가열하여 땜납층을 용융하는 것으로도 정상부를 평탄하게 할 수 있다.

Claims

복수의 면접속 패드(22)를 구비한 기판(20)과 상기 복수의 면접속 패드(222)와 대응하는 위치들에 면접속 부착 패드(42)를 구비한 부착 기판(40)과의 사이에 개재시키며, 제1면(1a)측에서 상기 복수의 면접속 패드(22)와 접속시키고 제1면(1b)측에서 상기 복수의 면접속 부착 패드(42)와 접속시킴으로써 상기 기판(20)과 상기 부착 기판(40)을 접속시키기 위한 중계 기판의 제조 방법으로서, 상기 중계 기판이, 상기 제1면(1a)과 상기 제1면(1b)을 갖는 판 형상을 이루고, 상기 제1면(1a)과 상기 제1면(1b)의 사이를 관통하는 복수의 관통 구멍(H)을 갖는 세라믹제의 중계 기판 본체(1)와, 상기 관통 구멍(H) 내에 각각 부착되고, 제1면(1a)으로부터 돌출한 제1돌출부 및 제1면(1b)으로부터 돌출한 제2돌출부 중 적어도 하나를 각각 구비하는 복수의 연질 금속체(6)를 포함하는 중계 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 중계 기판 본체(1)의 상기 관통 구멍(H) 각각의 내주면(H1)에 금속층(4)을 입히는 공정과, 상기 각각의 연질 금속체(6)를 형성하기 위해 직경이 상기 관통 구멍(H)보다 큰 복수의 연질 금속볼(B)을 준비하는 공정과, 상기 각각의 연질 금속볼(B)이 상기 각각의 관통 구멍(H) 내에 부분적으로 들어가 제위치에 유지되도록 하는 방식으로 상기 중계 기판 본체(1) 상에 상기 연질 금속체(6)를 배치하는 공정과, 상기 연질 금속볼(B)을 상기 관통 구멍(H) 내에 삽입시켜서 상기 관통 구멍(H)으로부터 하방으로 부분적으로 돌출시키기 위해 상기 연질 금속볼(B)을 가열 및 용융하는 공정과, 상기 연질 금속볼(B)을 냉각 및 응고시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 용융된 연질 금속에 묻지 않는 재질로 만들어지고 상기 관통 구멍(H)에 대응한 위치에 각각 오목부(J1)를 갖는 지그(J)를 준비하는 공정과, 상기 연질 금속볼(B)을 상기 관통 구멍(H)으로부터 하방으로 돌출하도록 상기 오목부(J1)에 수용하기 위해 상기 지그(J)를 상기 중계 기판 본체(1)의 아래에 배치하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 용융된 연질 금속에 묻지 않는 재질로 만들어지고 평탄면을 갖는 지그(J)를 준비하는 공정과, 상기 가열 및 용융 공정 전에 상기 지그(J)의 상기 평탄면 상에 상기 중계 기판 본체(1)를 배치하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 기판 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층(4)을 입히는 공정은 각각의 관통 구멍(H)의 내주면(H1)에 금속 페이스트를 도포하고 각각의 관통 구멍(H)의 내주면(H1) 상에 기초 금속층(4)을 형성하기 위해 상기 금속 페이스트를 소성시키는 공정과, 상기 기초 금속층(4) 상에 도금층을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 기판 제조 방법.
복수의 면접속 패드(322)를 구비한 기판(320)과 상기 복수의 면접속 패드(322)와 대응하는 위치들에 면접속 부착 패드(342)를 구비한 부착 기판(340)과의 사이에 개재시키며, 제1면(1a)측에서 상기 복수의 면접속 패드(322)와 접속시키고 제1면(1b)측에서 상기 복수의 면접속 부착 패드(342)와 접속시킴으로써 상기 기판(20, 220, 320)과 상기 부착 기판(340)을 접속시키기 위한 중계 기판의 제조 방법으로서, 상기 중계 기판이, 상기 제1면(1a)과 상기 제1면(1b)을 갖는 판 형상을 이루고, 상기 제1면(1a)과 상기 제1면(1b)의 사이를 관통하는 복수의 관통 구멍(H)을 갖는 세라믹제의 중계 기판 본체(1)와, 상기 관통 구멍(H) 내에 각각 부착되고, 제1면(1a)으로부터 돌출한 제1돌출부 및 제1면(1b)으로부터 돌출한 제2돌출부 중 적어도 하나를 각각 구비하는 복수의 연질 금속체(306)를 포함하는 중계 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 중계 기판 본체(1)의 상기 관통 구멍(H) 각각의 내주면(H1)에 금속층(4)을 입히는 공정과, 상기 각각의 연질 금속체(306)를 형성하기 위해 직경이 상기 관통 구멍(H)보다 큰 복수의 연질 금속볼을 준비하는 공정과, 용융된 연질 금속에 묻지 않는 재질로 만들어지고 상기 관통 구멍(H)에 대응한 위치에 원형 단면의 오목부(N1)를 갖는 파지 지그(N)를 준비하는 공정과, 복수의 제1연질 금속볼(D2)과 제2연질 금속볼(D1)을 준비하는 공정-상기 제1연질 금속볼(D2)의 직경은 상기 제2연질 금속볼(D1) 및 상기 오목부(N1)의 직경보다 크고, 상기 제2연질 금속볼(D1)의 직경은 상기 오목부(N1)의 직경보다 작고, 상기 제1연질 금속볼(D2)과 상기 제2연질 금속볼(D1)은 상기 제1연질 금속볼(D2)들 중 하나 및 상기 제2연질 금속볼(D1)들 중 적어도 하나가 상기 연질 금속체(306) 중 하나를 구성하기 위해 접합되도록 치수가 정해짐-과, 상기 제2연질 금속볼(D1)들 중 적어도 하나를 상기 파지 지그(N)의 상기 각각의 오목부(N1) 내에 배치하는 공정과, 상기 제2연질 금속볼(D1)을 배치한 후에, 상기 각각의 제1연질 금속볼(D2)이 상기 각각의 오목부(N1) 내에 부분적으로 들어가 제위치에 유지되도록 하는 방식으로 상기 파지 지그(N) 상에 상기 제1연질 금속볼(D2)을 배치하는 공정과, 상기 제1연질 금속볼(D2)을 배치한 후에, 상기 각각의 제1연질 금속볼(D2)이 상기 중계 기판 본체(1)의 상기 각각의 관통 구멍(H) 내에 부분적으로 들어가도록 하는 방식으로 상기 제1연질 금속볼(D2) 상에 상기 중계 기판 본체(1)를 배치하는 공정과, 상기 제1연질 금속볼과 제2연질 금속볼(D1)을 상기 중계 기판 본체(1)의 상기 각각의 관통 구멍(H) 내에 삽입시켜서 상기 각각의 제2연질 금속볼(D1)이 상기 각각의 제1연질 금속볼(D2)과 접합되도록 하기 위해 상기 제1연질 금속볼(D2)과 제2연질 금속볼(D1)을 가열 및 용융하는 공정과, 상기 연질 금속볼을 냉각 및 응고시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 기판 제조 방법.
제5항에 있어서, 용융된 연질 금속에 묻지 않는 재질로 만들어지고 평탄면을 갖는 하중 지그(Q)를 준비하는 공정과, 상기 가열 및 용융 공정 전에 상기 평탄면이 하방으로 향하게 하는 방식으로 상기 중계 기판 본체(1) 상에 상기 하중 지그(Q)를 배치하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 기판 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 금속층(4)을 입히는 공정은 각각의 관통 구멍(H)의 내주면(H1)에 금속 페이스트(P)를 도포하고 각각의 관통 구멍(H)의 내주면(H1) 상에 기초 금속층(2)을 형성하기 위해 상기 금속 페이스트(P)를 소성시키는 공정과, 상기 기초 금속층(2) 상에 도금층(3)을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 기판 제조 방법.