KR101029037B1 - 개별 솔더 볼 접속 및 이를 이용한 회로 기판 조립체 - Google Patents

Abstract

상부 및 하부 평면 회로 기판이 각각 전도성 핀, 절연성 칼라(collar) 및 솔더 볼로 이루어진 복수개의 접속에 의해 병렬로 공간적으로 이격되어 연결된다. 핀의 상단은 상부 회로 기판에 있는 도금 도통홀에 삽입되고 웨이브 솔더링 또는 리플로우에 의해 그 안에 납땜된다. 핀은 상부 회로 기판에 핀의 침투가 이루어지도록 하는 숄더를 구비한다. 핀의 하단은 절연성의 칼라에 의해 실질적으로 구형을 유지하는 솔더 볼을 통해 하부 회로 기판 상에 있는 전도성 패드에 접합되고, 기판 동일평면성 또는 핀 길이의 변화에 적응한다. 핀의 하단이 그 대응하는 전도성 패드에 접촉하지 않는 경우에, 솔더 볼에 있는 납땜의 부피는 확실한 필렛(fillet) 솔더 접합부가 형성되도록 한다.

솔더 볼, 회로 기판 조립체, 접속, 실장

Description

개별 솔더 볼 접속 및 이를 이용한 회로 기판 조립체 {Discrete solder ball contact and circuit board assembly utilizing same}

도 1a는 솔더 볼만 있는 종래의 볼 그리드 어레이(BGA) 디바이스의 개략적인 측면도,

도 1b는 솔더 볼만 있는 종래의 볼 그리드 어레이 디바이스의 평면도,

도 2a는 핀과 솔더 볼이 있는 종래의 볼 그리드 어레이 디바이스의 개략적인 측면도,

도 2b는 핀과 솔더 볼이 있는 종래의 볼 그리드 어레이 디바이스의 평면도,

도 2c는 도 2a 및 도 2b에 도시된 볼 그리드 어레이 디바이스의 솔더 볼이 구비된 하나의 핀의 확대 측면도,

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 개별 솔더 볼 접속(contact)에 대한 확대 측면도,

도 4a는 도 3의 접속의 상단이 상부 회로 기판의 도금 도통 홀(plated through hole) 안으로 리플로우 솔더링(re-flow soldering)되는 것을 설명하기 위한 부분 수직 단면도,

도 4b는 긴 핀을 가지는 접속의 상단이 상부 회로 기판의 도금 도통 홀 안으로 웨이브 솔더링되는 것을 설명하는 4a와 유사한 부분 수직 단면도,

도 4c는 상부 회로 기판의 저면에 다른 실시예의 접속의 상단의 표면 실장을 설명하기 위한 부분 수직 단면도,

도 5a는 도 3의 개별 솔더 볼 접속의 테이프 및 릴 패키지를 설명하기 위한 부분 평면도,

도 5b는 도 5a에 도시된 5B-5B 선에 따른 테이프 및 릴 패키지의 단면도,

도 6은 도 3에 도시된 형태의 복수 개의 개별 솔더 볼 접속으로 제조된 회로 기판 조립체를 설명하기 위한 확대 측면도,

도 7a는 핀의 하단과 그 대응하는 전도성 패드가 서로 접속할 때, 도 3의 접속의 솔더 볼을 리플로우함으로써 달성되는 바람직한 솔더 볼 접합(joint)을 도시한 도 6의 회로 기판 조립체의 일부 확대 수직 단면도,

도 7b는 핀의 하단이 그 대응하는 전도성의 패드 위로 약간 이격될 때, 도 3의 접속의 솔더 볼을 리플로우함으로써 얻어지는 덜 바람직하지만 여전히 기능적인 솔더 볼 필렛(fillet) 접합부를 도시한 도 6의 회로 기판 조립체의 일부 확대 수직 단면도,

도 8b는 도금 전도성 패드를 구비한 절연체를 사용하고 회로 기판에 리드 삽입 실장에 적합한 접속의 다른 실시예의 확대 수직 단면도,

도 8b는 도금 전도성 패드를 구비한 절연체를 사용하고 회로 기판에 표면 실장하기에 적합한 접속의 또다른 실시예의 확대 수직 단면도,

도 9는 도금 전도성 패드를 구비하지 않은 것을 제외한 도 8a의 접속과 유사한 접속의 또다른 실시예의 확대 수직 단면도,

도 10은 표면 실장용 채널이 있는 헤드를 구비하는 본 발명의 개별 솔더 볼 접속의 또 다른 실시예의 확대 수직 단면도,

도 11 및 도 12는 도 3의 접속의 솔더 볼 대신에 사용될 수 있는 원기둥형 및 워셔 형상의 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접착부재를 각각 도시한 도면.

도 13a, 도 13b, 및 도 13c는 부착된 솔더 볼을 갖는 핀이 두 개의 회로 기판 중 하나에 연결되기 전, 하부 회로 기판에 연결되기 전이며 상부 회로 기판에 연결된 후, 그리고 두 개의 회로 기판 전부에 연결된 후를 각각 도시하는 두 개의 히로 기판의 부분 확대 단면도.

본 발명은 표면 실장 기술(SMT)을 이용하는 전자 부품과 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄 회로 기판의 표면 실장에 관한 것이다.

인쇄 회로 기판에 디바이스를 납땜하는 표면 실장에 있어서의 어려움은 잘 알려져 있다. 이러한 곤란성의 특징과 범위를 결정하는 중요한 요소 중의 일부는 회로 기판의 평탄도, 그 디바이스 상의 리드의 동일평면성과 필요한 땝남의 양이다.

솔더 페이스트(paste)를 회로 기판에 적용될 때, 열에 의한 솔더 리플로우 후에 형성되는 적절한 솔더 접합을 허용하기 위하여 상기 페이스트와 납땜되는 디바이스 상의 리드 사이의 물리적으로 접속이 필요하다. 그러나, 이는 회로 기판의 평탄도와 상기 디바이스 상의 리드의 동일평면성에 있어서 빈틈없는 공차를 요구한다. 현재, 상기 리드는 약 4/1000 인치의 동일평면성 내에 있어야 한다. 솔더 페이스트의 두께는 극히 정밀하게, 통상 6/1000인치와 8/1000인치의 사이의 범위 내에서 규제될 필요가 있다. 종래의 회로 기판의 "평탄도"가 1인치 당 10/1000인치 만큼 변화될 수 있으므로, 표면 실장 연결은 일반적으로 단거리 상에서만 이루어진다.

솔더 볼은 표면 실장 기술 디바이스가 그 리드의 동일평면성에 대해서 광범위한 공차 범위로 제조되는 것을 허용하고, 평편성에 대하여 광범위한 공차를 갖는 회로 기판을 허용할 수 있도록 사용되어 왔다. 디바이스나 회로 기판 둘 중 하나에 미리 적용된다면, 솔더 볼은 전형적으로 솔더 페이스트가 공급될 수 있는 것에 비해서 접합 당 더 많은 땜납(솔더)을 제공한다. 볼 그리드 어레이(BGA)라고 불리는 디바이스는 솔더 리플로우 상에서 필요한 전자-기계적 상호 연결을 만들기 위해서 개별 솔더 볼의 행과 열을 이용하도록 개발되어 왔다. 그 결과는 표면 실장 기술이 대략 1 및 1/2 평방인치 크기 정도의 부위 상에 솔더 볼에 성공적으로 이용되었던 것이다. 종래의 볼 그리드 어레이 디바이스(2)(도 1a 및 도 2b)는 행과 열의 격자 형태로 배열된 솔더 볼(4)을 가진다. 다른 종래의 볼 그리드 어레이 디바이스(6)(도 2a, 2b 및 2c)는 솔더 볼을 가지는 핀(8)의 격자를 구비한다. 단지 부착을 위해 솔더 볼을 이용하는 전형적인 종래의 디바이스는 한 면 상에 위치하는 솔더 볼이나 볼을 가지는 핀을 구비하며, 이미 다른 부품을 가지는 디바이스에 볼이나 볼이 있는 핀을 첨가하기 어렵기 때문에 다른 부착물을 가지지 않는다. 볼이 솔더 리플로 우에 의해 핀에 추가될 때, 땜납의 유동을 제한하는 방법이 있어야만 하고, 그렇지 않으면 솔더 볼이 실질적으로 그 형상을 변경할 것이며, 이로 인해 공차 변화를 수용할 능력이 감소된다. 따라서, 현재는, 볼이 구비된 핀으로 제조될 수 있는 디바이스의 유형이 매우 제한되어 있다.

다른 부품을 포함하는 큰 표면 실장 제품에 대해서 전자 산업에서의 실질적인 수요가 있다. 예를 들면, 전원 공급 장치의 경우, 상당한 면적, 예컨대 2인치*4인치에 걸쳐서 겹쳐지는, 두 개의 평행한 기판을 표면 실장하는 것이 바람직하다. 또한, 기판 중의 하나는 기판의 양면에 부품이 실장되어 있는 두 개의 평행한 기판을 표면 실장하는 것이 바람직하다. 또한 회로 기판으로 상당히 거대한 생산품을 솔더 볼은 물론 핀으로 실장하는 것이 바람직하나 여태까지는 이러한 것이 실용적이지 않았다.

미국 특허번호 제6,189,203호에서는 전원 공급 장치 응용에 있어 양 기판에 표면 실장 기술을 이용하여 두 기판을 서로 연결시키는 솔더 볼의 사용을 개시한다. 이런 시도가 가지는 문제는 양쪽 접속에 같은 용융점의 솔더(땜납)이 사용된다는 것이며, 양쪽 접속은 볼 상에 공통적으로 낮은 용융점의 솔더 코팅함으로써 파생되기 때문이다. 이는 상부 기판 및 하부 기판과의 솔더 연결 모두가 솔더 리플로우 온도 동안 리플로우(reflow)된다는 것을 의미하며, 이것이 문제를 일으킬 수 있다. 더구나, 기판 평탄도에서의 공차가 낮게 유지되는데 이것은 정상적으로는 둥근 볼 상에 얇은 솔더 코팅의 두께를 초과할 수 없다.

미국 특허번호 제6,137,164호는 표면 실장 기술을 사용하여 하부 기판을 단 단한 삽입자 기판에 서로 연결하는 솔더 볼의 사용을 개시하고 있는데, 그 후자에는 추가적인 부품이 실장될 수 있다. 이러한 시도는 앞서 언급한 특허와 관련되어 기술했던 것과 같은 단점, 그리고 추가적인 기판이 상호 연결을 위해 필요하다는 추가적인 단점 때문에 어려움을 겪고 있다.

본원의 미국 모출원 번호 09/122,225호(현재 미국특허 번호 제6,272,741호)는 미국 특허번호 제6,137,164호의 것과 일부 유사성이 있는 시스템을 개시하고 있는데 이는 부가적인 캐리어 기판(carrier board)이 필요하며, 또한 하부 기판으로 연결하는 캐리어 기판 상에 있는 핀 어레이를 수용하는 하부 기판상에 있는 핀 커낵터의 존재도 필요로 한다.

본 발명의 목적은, 기판 휨의 허용가능한 확산 및/또는 개선된 전류-운반 능력을 증가시키는 장점을 가지는, 상부 기판이 하부 기판으로 표면 실장 가능한 비교적 간단한 구조를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 표면 실장 접속은 회로 기판에 대한 부착용으로 제공된다. 상기 접속은 수직방향(길이방향)의 축, 상단 및 하단을 구비하는 샤프트를 정의(형성)하는 긴 전기 전도성 핀을 포함한다. 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재는 상기 핀의 상기 하단에 부착된다. 절연체는 상기 상단 및 하단 사이 및 상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재에 인접한 상기 핀의 샤프트를 에워 싼다.

본 발명은 또한 다수의 전기 전도성 핀에 의해서 서로 떨어져서 평행한 관계 로 기계적으로 그리고 전기적으로 서로 연결되는 상부 회로 기판 및 하부 회로 기판을 구비하는 회로 기판 조립체을 제공한다. 각각의 핀은 상단 및 하단을 갖는 샤프트를 가진다. 상기 핀의 상단은 상부 회로 기판에 부착되고 상기 핀은 소정 패턴으로 배열된다. 복수 개의 분리된 별개의 절연체 각각은 대응핀의 샤프트를 에워싼다. 하부 회로 기판은 상기 핀과 동일한 소정 패텬으로 다수의 전도성 패드를 가진다. 복수 개의 전도성 접합부는 대응핀의 하단에 이미 부착된 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재의 리플로우에 의해 형성된다. 각각의 전도성 접합부는 대응핀의 하단 및 대응 전도성 패드를 접합하고, 이들 사이의 전자-기계적인 연결을 형성한다.

"상부" 및 "하부"라는 용어는 제한하는 것을 의미하지 않으며, 오히려 상기 핀의 대향 단부 또는 두 회로 기판 중의 하나를 나타내는 편의로서 사용되는 것으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 핀의 역전은 상부 핀 단부에 실장되는 리플로우 가능한 접합 부재가 될 것이며, 다른 예를 들면 원래의 방향에 있는 핀을 가지는 회로 기판의 역전은 하부 기판에 실장되는 상부 핀 단부가 될 것이다.

본 발명의 회로 기판 조립체의 바람직한 실시예는 다수의 개별 전기 전도성 핀에 의해 소정 거리 이격된 상태로 유지되는 대체적으로 평평한 상부 및 하부 회로 기판을 구비한다. 각각의 핀은 상단 및 하단을 가지는 샤프트를 구비한다. 핀의 상단은 다수의 제1솔더 접합부에 의해 상기 상부 회로 기판 내의 도금 도통홀에 부착된다. 상기 핀은 상부 회로 기판의 저면으로부터 소정 패턴으로 연장된다. 다수의 개별 절연체 각각은 대응핀의 샤프트를 에워 싸고 영구적으로 그 샤프트에 부착 된다. 하부 회로 기판은 상부 회로 기판과 반대측에 있고 일반적으로 평행상으로 있다. 하부 회로 기판은 상부 회로 기판으로 부터 연장된 핀과 동일한 소정 패턴으로 배열된 다수의 전도성 패드를 포함한다. 다수의 제2표면 실장 솔더 접합부는 각각의 핀의 하단에 부착되는 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합부재를 리플로우하고 각 핀의 하단을 에워 쌈으로써 형성된다. 각각의 제2솔더 접합부는 대응핀의 하단 및 대응 전도성 패드를 접합한다. 핀의 제1부분은 대응하는 전도성 패드와 직접 접속하는 하단을 가지며, 핀의 제2부분은 회로 기판이 처리 공정 동안 완전히 평평하거나 평행을 유지하지 않는 전형적인 상황에서 대응 전도성 패드에서 약간 위로 이격되는 하단을 가진다.

본 발명의 표면 실장 접속의 또다른 실시예는 장축(longitudinal axis)과 상단 및 하단을 가지는 샤프트를 정의하는 긴 전기 전도성 핀을 구비한다. 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재는 상기 핀의 하단에 부착된다. 상부 표면에 형성된 전도성 패드를 가지는 절연체는 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재와 인접한 상기 핀의 상기 샤프트를 에워 싼다. 바람직한 실시예에서, 상기 리플로우 가능한 접합 부재는 상기 핀 단부를 에워 싸는 솔더 볼이다. 편의를 위하여, 부착되느 솔더 볼을 가지는 이러한 핀은 때때로 핀을 가지는 솔더 볼로 인용될 수 있다.

도 3을 참고하면, 평면 회로 기판(12)(도 4a 및 도 4b)에 부착을 위한 본 발명의 표면 실장 접속(10)의 제1실시예는 장축, 상단(14a) 및 하단(14b)를 가지는 원기둥형 샤프트를 정의(형성)하는 긴 전기 전도성 핀(14)을 구비한다. 솔더 볼(16)은 핀(14)의 하단(14b)에 납땜되거나, 접합되거나, 아니면 다른 방법으로 부착된다. 절연체(18)은, 예를 들어, 원기둥형 칼라(collar)와 같은 연장체의 형태로 상기 상하단(14a, 14b) 사이의 상기 핀(14)의 샤프트를 에워싸고 상기 솔더 볼(16)에 인접한다. 절연체(18)의 기능은 솔더 볼(16)의 형상이 현저히 변하는 것을 방지하는 것이다. 솔더 볼(16)은 바람직하게는 상기 핀(14)의 하단(14b)을 감쌈으로써 상기 핀(14)의 평평한 원형 단부 및 원기둥형 측벽의 하부 모두를 덮는다. 바람직하게는 상기 핀(14)은 상기 장축을 따라 상기 핀이 인접하는 상기 회로 기판(12)의 저면인 기준면에 상대적인 소정의 수직 위치를 이루기 위하여 상기 절연체(18) 위에 숄더(shoulder)(20)가 마련된다. 상기 숄더(20)는 상기 핀(14)과 일체로 형성되거나 그것에 납땜될 필요는 없으나, 상기 핀(14)의 샤프트에 실장되는 개별 부품이 될 수 있다.

도 4a는 상기 접속(10)의 핀(14)의 상단이 상부 회로 기판(12)의 도금 도통 홀 안으로 리플로우 솔더링(re-flow soldering)되는 것을 설명하기 위한 부분 수직 단면도이다. 상기 숄더(20)는 핀(14)의 샤프트의 관통 깊이를 조절하기 위하여 상부 회로 기판(12)의 하면 상의 전도성 도넛(donut)(21a)에 인접함으로써 상기 핀(14)의 축은 회로 기판 (12)의 상부면 아래에서 종결된다. 생성된 납땜 접합부(24)는 상기 접속(10)을 상부 회로 기판(12)에 기계적으로 견고하게 부착시키고, 상기 핀(14)을 통하여 상기 도금 도통홀과 접속되는 상기 상부 회로 기판(12)의 상부면의 다른 전도성 도넛(21b) 안에서 종결되는 전도성 회로 트레이 스(trace; 도시하지 않음)으로의 연결을 제공한다.

도 4b는 긴 핀을 가지는 접속의 상단이 상부 회로 기판의 도금 도통 홀 안으로 웨이브 솔더링되는 것을 설명하는 4a와 유사한 부분 수직 단면도,

도 4b는 상부 회로 기판(12) 내의 도금 도통홀을 통하는 모든 통로를 연장하는 긴 핀(14')을 가지는 조금 다른 형태의 접속(10')를 도시한다. 종래의 웨이브 납땜 기술은 상기 접합부의 상단에 있는 필렛(fillet)(26)을 구비하는 핀(14') 주위의 솔더 접합부를 형성하기 위하여 사용된다.

도 4c는 상기 회로 기판(12)의 하면에 종래와 같이 형성된 전도성 패드(31)에 또 다른 접속(30)의 상단을 표면실장하는 것을 설명하기 위한 부분 수직 단면도이다. 상기 접속(30)은 도 10과 관련하여 나중에 설명한다.

참조부호 10을 나타낸 것과 같은 상기 접속(10)은 상부 회로 기판(12) 및 평면 하부 회로 기판(22)를 포함하는 회로 기판 조립체(32; 도 6)를 제조하는데 이용되며, 상기 평면 하부 회로 기판(22)은 상부 회로 기판 (12)과 대체적으로 평행하게 이격되어 대향한다. 상기 접속(10)은 소정 패턴, 행이나 열, 또는 다른 패턴으로 상부 회로 기판(12)에 부착된다. 핀의 상단(14a)은 상부 회로 기판(12)의 도금 도통홀에 삽입되고 납땜된다. 이때, 금속 숄더(20) 역시 동일한 솔더에 의해 도금 도통홀의 하면에 접합된다. 하부 회로 기판 (22)은 상부 회로 기판 (12)에 보완이 되도록 하기 위하여 접속(10)과 핀(14)과 동일한 소정 패턴으로 배열되는 종래의 방식으로 그 상부면에 형성되는 다수의 전도성 패드(34)를 가진다. 각각의 접속상 의 상기 솔더 볼(16)을 재가열함으로써 각각 형성되는 참조부호 36 및 38로 나타낸 다수의 솔더 접합부(도 7a 및 도 7b)는 각 대응핀(14)의 하단(14b)과 이에 대응하는 전도성 패드(34) 사이의 어떤 작은 거리도 연결한다. 솔더 접합부(36)(도 7a)는 핀(14')의 하단이 전도성 패드(34)와 접속할 때 실질적으로 둥글게 되고 생성된다. 솔더 접합부(38)(도 7b)는 필렛의 형태를 가지며, 핀(14')의 하단이 전도성 패드(34) 보다 약간 위로 이격될 때 생성된다. 솔더 접합부(38)의 필렛 형태는 절연체(18)가 솔더 볼(16) 위로 멀리 이격되는 경우에도 생성될 수 있다. 솔더 볼(16)은 리플로우 가능할 때 충분한 양의 땜납을 가져야 하고, 따라서 비동일 평면성의 핀 및/또는 기판을 수용할 것이다.

결국, 본 발명의 회로 기판 조립체(32)의 바람직한 실시예는, 참조부호 14와 같은 핀을 구비하는 참조부호 10 및 10'와 같은 다수의 접속에 의해 근접하여 동일 평면 관계로 이격되도록 연결되는 상부 및 하부 회로 기판(12, 22)을 포함한다. 상기 핀(14)의 상단(14a)은 상부 회로 기판(12)의 도금 도통홀에 삽입되고, 웨이브 솔더링 또는 리플로우에 의해 납땜(솔더링)된다. 상기 핀(14)은 상기 핀(14)을 상부 회로 기판(12)으로 관통시키기 위한 숄더(20)를 가진다. 상기 핀(14)의 하단(14b)은 핀 및/또는 기판 동일평면성 상의 변형을 수용하는 솔더 접합부(36, 38)를 형성하는 솔더 볼(16)에 의해 하부 회로 기판(22)의 전도성 패드(34)에 접합된다. 단부 사이의 각각의 핀(14)의 샤프트를 감싸는 절연 칼라(18)는 핀(14)의 하단 노출단부(14b)가 그 주위가 완전히 납땜되도록 한다. 솔더 접합부(38)는 부착력을 증가시키기 위하여 핀(14)의 하단의 외주 주위와 원형 하단으로 연장된다.

절연체(18)(도 3)는 바람직하게는 핀(14)의 샤프트 위로 억지끼워 맞춤되는 것이 바람직하다. 절연체(18)는 액체 결정 중합체, 유리-충전 에폭시(epoxy), 또는 다른 비-흡수전도성 물질과 같이 높은 온도에서 분해 없이 견디기에 적합한 플라스틱 수지로 제작되는 것이 바람직하다. 절연체(18)는 상기 핀의 하단(14b)이 그 전체 원주 주위가 납땜될 수 있도록 핀(14)의 하단(14b) 위에 이격된다. 절연체(18)의 일차적인 기능은 리플로우된 솔더 볼(16)로부터 유출되는 솔더가 핀(14)의 샤프트를 따라 절연체(18)를 지나 유동하는 것을 방지하는 빈틈이 없는 실(seal)을 제공하는 것이다. 절연체 (18)는 또한 상단(14a)을 상부 회로 기판(12)에 부착하는 동안 및 솔더 볼(16)과 하부 회로 기판(22)의 전도성 패드(34) 사이를 접합하기 위한 순차적인 재가열하는 동안 솔더 볼(16)의 형상이 심하게 변형되는 것을 방지한다. 핀(14)은 원형 절단면을 가지며, 구리, 구리 합금, 또는 다른 고전도성 물질로 제작되는 것이 바람직하며, 결국 더 높은 전류를 운반하는데 힘을 실어주며, 양호한 전기 전도성을 제공한다. 핀 (14)은 니켈 또는 납땜되는 전기 접속을 만들기 위해 일반적으로 사용되는 다른 적절한 물질에 주석/납으로 도금될 수 있다.

접속(10)은 릴(reel)에 감겨 통상적으로 형성되는 테이프(44)(도 5a)의 수용기(42; receptacle) 안으로 포장되고(도 5a), 자동 픽앤플레이스 장치(pick and place machine)의 공급장치 안으로 삽입될 수 있다. 회로 기판 상의 배치는 진공 픽업 노즐(pick up nozzle)을 이용하여 이루어질 수 있다. 흡입을 통해 픽업 노즐은 시각 장치가 절연체(18)나 숄더(20)(직경의 큰 것에 따라)를 본 후에 솔더 볼(16)을 흡입하고, 절연체(18)에 고정된다. 이렇게 함으로써 자동 픽앤플레이스 장치가 핀 (14)를 회로 기판(12)의 도금 도통홀 안으로 배치할 수 있다. 접속(30)(도 4b)의 상단이 표면 실장되는 곳에 픽앤플레이스 장치는 대응하는 전도성 패드 상에 상기 상단을 놓을 것이다. 종래의 핀-인-페이스트(pin-in-paste), 웨이브 솔더링 또는 리플로우 솔더링 기술이 사용될 수 있다. 현재, 바람직한 설계는 절연체 (18)의 직경을 픽업 노즐의 0D의 직경보다 더 크게 그리고 숄더 (20)의 직경보다 더 크게 만드는 것이지만 배열은 반대일 수 있다. 솔더 볼(16)의 직경이 접속(10) 상에서 가장 큰 직경이 되도록 하여 시각 장치에 의해 인식될 수 있도록 하는 것이 또한 가능하다.

높은 온도의 납땜은 바람직하게는 접속(10, 10' 또는 30)의 상단을 상부 회로 기판(12)에 접합시키기 위해 사용되고 따라서 솔더 볼(16)이 접속을 하부 회로 기판(22)에 부착시키기 위해 연속적으로 리플로우되는 경우, 접속의 상부 회로 기판(12)에의 부착은, 예를 들어 리플로우(re-flow)에 의해 역으로 영향을 받지 않을 것이다. 다른 방법으로 말해서, 접속의 상단을 상부 회로 기판(12)에 접합시키는 납땜은 바람직하게는 솔더 볼(16)보다 높은 용융점 온도를 갖는다. 솔더 볼(16)의 용융점은 그들이 만들어지는 납땜을 위한 합금의 선택에 좌우된다. 솔더 볼(16)이 리플로우되는 경우, 바람직하게는 도 7a에 도시된 실질적인 둥근 형상을 유지해야 한다.

접속(10)이 하부 회로 기판(22) 상의 전도성 패드(34)에 접합되는 경우, 상부 회로 기판(12)은 충분히 무거울 수 있고, 그 결과 상부 및 하부 회로 기판(12, 22) 사이의 소정의 최소 공간을 제공하기 위하여 어떤 핀(14)의 하단(14b)은 사실 상 도 7a에서 도시된 것 처럼 전도성 패드(34)에 놓인다. 핀(14) 및/또는 하부 회로 기판(22)의 비-동일평면성에 기인하여, 어떤 하단(14b)은 도 7b에서 도시되는 바와 같이 그들의 대응하는 전도성 패드와 접촉하지 않을 것이다. 하지만, 확실한 솔더 접합(36 또는 38)(도 7a 및 7b)은 여전히 볼(16) 내의 납땜의 부피 및 전도성 패드(34)의 크기에 기인하여 형성될 것이다. 솔더 볼(16) 내에 존재하는 핀(14)의 크기와 핀(14)의 양 뿐만 아니라, 이러한 특성들은 양호한 연결을 위하여 땜납의 적절한 부피와 높이를 제공하도록 주의깊게 선택되어야 한다.

도 8a는 회로 기판에 대한 도통홀 실장에 적용되는 접속(50)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이는 하단에 부착된 솔더 볼(54)을 구비하는 직선형 핀(52)를 구비한다. 원기둥형 절연체(56)는 억지끼워 맞춤되고, 핀(52)을 감싸고 그 상부면의 전도성 패드(58)을 가진다. 절연체(56) 및 전도성 패드(58)는 구리 클래드(clad) 유리-에폭시 PCB 물질로 만들어진 축소형 회로 기판으로서 형성될 수 있다. 절연체(56)는 솔더 볼(54)의 형태를 유지하도록 작용하고, 그것의 절연성 패드(58)는 접속(50)이 다른 형태의 상부 회로 기판(12)의 하면 상에 형성된 전도성 패드(31)(도 4c)에 납땜되는 것을 허용한다. 절연체(56)는 상부 및 하부 회로 기판(12, 22) 사이의 상이한 공간을 허용하기 위한 직선형 핀 (52)을 따라서 여러 길이 방향의 위치에 배치될 수 있다. 또한, 핀의 하단에 대한 절연체(18)의 위치 조정은 솔더 볼 형태의 조절을 허용한다. 접속(50)은 접속(10)(도 3)만큼의 용량(capacity)을 전달하는 전류를 갖지 못할 수 있는데, 이는 조립하기가 쉽고 가격이 저렴할 수 있을 지라도 더 작은 총체적인 금속 내용물을 갖기 때문이다.

도 8b는 표면 실장을 상부 회로 기판(12)의 하면 상의 전도성 패드(31)에 적용하는 접속(60)의 또 다른 실시예를 도시한다. 그것은 접속(50) 보다 더 짧은 직선형 핀(62)를 사용한다. 그 상부면 상에 상대적으로 두꺼운 전도성 패드(66)을 구비한 원기둥형 절연체(64)는 직선형 핀(62) 위에서 억지끼워맞춤된다. 핀(62)은 패드 (66)을 통해 연장되지 않고 그 결과 전도성 패드(66)는 표면 실장되고, 상부 회로 기판(12)의 하면 상의 전도성 패드(31)에 납땜될 수 있다. 솔더 볼(68)은 직선형 핀(62)의 하단에 부착될 수 있다. 절연체(64) 및 절연성 패드(66)는 또한 구리 클래드 유리-에폭시 PCB 물질로 만들어진 축소형 회로 기판으로 형성될 수 있다.

도 9는 절연체(72)의 상부면 상에 어떠한 절연성 패드도 갖지 않는 것을 제외하고 도 8a의 실시예 50과 유사한 또 다른 실시예 70을 도시한다. 솔더 볼(74)은 직선형 핀(76)의 하단에 접합한다. 직선형 핀(76)의 상단은 상부 회로 기판(12)의 도금 도통홀 내의 위치에서 납땜되지만 절연체(72)는 상부 회로 기판(12)에 어떠한 납땜 부착도 갖지 않는다. 그것은 단순히 스페이서(spacer)로서 기능하고 솔더 위킹(solder wicking)을 방지한다. 핀(76)은 또한 노출된 절연 로드(rod) 또는 와이어가 될 수 있다. 다시 말해서, 절연 코팅된 와이어의 길이는 핀 위치의 중간에서 코팅을 벗김으로써 절연이 노출된 단부를 가진다. 솔더 볼(74)의 OD보다 작은 OD를 가질 수 있는, 왼쪽 위치(left-in-place)에서의 절연체 코팅은 본 발명의 절연체 (72)로서 기능할 수 있고 낮은 노출단의 볼부터 상단까지의 솔더 위킹을 방지할 수 있다. 만약 코팅이 충분히 두껍게 만들어진다면, 그것은 또한 멈춤대(stop)로서 작용할 수 있다. 또한, 금속 칼라(20)는 멈춤대로서 작용하기 위해서 상부에 부가될 수 있다. 또 다른 예로서, 절연 코팅은 절연체로 작용하기 위하여 노출된 와이어 또는 로드 상의 중간 위치에 적용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 접속(30)의 또 다른 실시예를 도시한다. 숄더(20)가 제거되는 대신에 핀(82)의 상단이 상부 회로 기판(12)의 하면 상에서 형성되는 전도성 패드(31)(도 4c)에 표면 실장하기 위한 원기둥형 헤드 (84)로 형성되는 점을 제외하고는 접속(10)과 유사하다. 헤드(84)는 상부 표면에서 외부로 열려있는 방사형으로 연장되는 채널로 형성된다. 채널화된 헤드(84)의 상부 표면은 회로 기판(12)의 하면 상의 전도성 패드(31)와 일차적인 접속을 제공한다. 채널은 헤드(84)의 원기둥형 주변의 외부벽(88)을 통하여 개방되어 기화한 솔더 유동이 외부로 가스가 방출되도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 미끄러짐을 최소화하고, 솔더 리플로우 동안의 패드에 대한 핀의 자가-집중화(self-centering)를 돕는다. 솔더 접합력은 또한, 채널(86)이 리플로우된 납땜 및 핀(82)의 헤드(84) 사이의 접속 지역을 증가시키기 때문에 향상된다. 채널(86)은 헤드(84) 중간에서 교차하는 복수의 직경 채널 또는 십자형 패턴에 의해 형성될 수 있다. 헤드(84)는 상기에서 참고로 인용한 미국 특허 출원번호 제09/520,427호에서 설명하고 도시하는 바와 같이 다양한 구성을 가질 수 있다. 원기둥형의 절연체(90)는 그것이 헤드(84)와 인접할 때까지 핀(82)의 샤프트 위에서 억지끼워맞춤된다. 솔더 볼(92)은 핀(82)의 하단에 부착된다.

지금까지 설명한 실시예에서, 접속은 하부 회로 기판(22)에의 연결을 형성하기 위해 솔더 볼(16)을 이용하였다. 하지만 솔더 볼(16)은 가열하여 리플로우시킬 수 있고, 그 이후에 냉각되는 경우 재응결되는 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 전도성 접합 부재로 대체될 수 있고, 핀(14)의 하단 및 전도성 패드(34) 사이의 전기-기계적인 연결을 제공하는 것은 본 분야에서 숙련된 자들은 이해할 것이다. 리플로우를 위한 열은 바람직하게는 종래의 대류 오븐을 통하여 제공되는 것이 바람직하고, 솔더 리플로우을 위한 종래의 다른 가열 기술이 사용될 수 있다.

도 11 및 도 12는 각각 핀(14)의 하단 상에서 형성되거나 그 위에서 억지끼어맞춤될 수 있는 미리 형성된 원기둥 및 사각 와셔 형상의 솔더 부재(90 및 92)를 도시한다. 그것들은 핀의 하단(14b)를 감쌀 수 있고 따라서 상기 부재들은 수직 하부 원형 표면과 같은 위치가 된다. 상기 부재(90 및 92)는 핀(14)의 하단(14b) 아래에 배치되거나, 그 위로 연장될 수 있다. 상기 부재(90, 92)는 절연체(18)와 접하거나 약간 아래에 배치될 수 있다.

소비자가 상부 회로 기판(12)의 도금 도통홀에 접속(10)의 상단을 납땜하는 경우, 상기 부재(90, 92)는 리플로우하고 절연체(18)와 인접하는 솔더 볼을 형성할 것이다. 이러한 솔더 볼은 조립체가 부착된 핀(14)의 배열을 가지는 상부 회로 기판(12)이 솔더 볼을 재유동(리플로우)시키기 전에 뒤집혀 제2회로 기판(22)의 상부에 배치될 수 있는 다음의 자동 조립 장소로 이동해 내려가면서 냉각되고 굳어질 것이다. 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재는 페이스트가 조립 및 리플로우 작동 동안에 핀의 하단(14b)에 부착되는 것을 보장하는 방법으로 핀의 하단 (14b)에 적용되는 적절한 납땜 페이스트의 분리된 양의 형성을 취할 것이다. 주석/납 합금 외에도, 각 접속(10)의 하단(14)에 접합되는 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재는 주석-비스무쓰 합금, 전도성 에폭시, 동 화합물, 용접 화합물 등에 의해 제조될 수 있다. 따라서 본 발명의 기술분야의 당업자는 회로 기판 조립체(32)가 다양하고 상이한 유형의 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재와 조립될 수 있으며 이 경우에 핀 (14)의 하단 (14b)은 재유동에 의해 형성된 전도성 접합부와 접합되지만, 반드시 땜납으로 만들어진 접합부일 필요는 없다는 것을 이해할 것이다.

도 13a~c는 병렬 기판(12, 22)가 단지 하나만이 나타내어진 다수의 측면으로-배치된 개별 핀으로 고정된 솔더 볼(10)에 의해 서로 연결되는 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 명확하게 보여준다. 기판에 실장되는 부품들은 도시하지 않았으나, 전원 공급 장치에서, 특히, 상부 기판(12)은 양면에 전자 부품들을 구비될 것이다. 도 13a는 (도 3의 관점에서)핀의 자유 상단(14a)은 리플로우 전에 금속 통로 또는 도금 도통홀에 안착된 것을 보여준다. 본 실시예에서, 금속 플랜지(20)는 절연체(18)보다 축방향으로 약간 위에(도 3의 관점에서) 배치된다. 이러한 배치는 공차 원인을 위해, 볼의 크기와 형태를 최적화하기 위해 절연체 위에(아래에) 다른 돌출 길이(14b)를 만드는 능력을 제공하기 위하여 조절될 수 있다. 테이퍼부(96)가 핀의 자유단(14a)을 플랜지(20)에 연결시키는 것을 또한 알 수 있을 것이다. 이것은 홀(94)을 (홀 내의 핀의) 배치 공차를 허용할 정도로 더 크게 할 수 있다는 중요한 장점을 제공하지만, 동시에 상기 통로에 제공된 페이스트 (95)가 리플로우될 때 핀은 적절히 중앙으로 위치되는 것을 확신할 수 있다. 따라서 테이퍼부는 리플로우 전과 후의 중앙 배치(centering)를 돕는다. 도 13b는 그들의 각각의 통로 안으로의 핀의 자유단(14a)의 연결(12)의 일차 리플로우(97) 후의 조립체을 보여준다. 도 13c는 각각의 패드(34)에 대한 상호 연결(12)의 볼 단부(16)의 이차 리플로우(99) 후의 조립체을 보여준다.

본 발명의 장점을 설명하기 위한 전형적인 응용은 하기와 같다. 예를 들어 전원 공급장치는 다중의 개별 핀의 자유단(14a)의 각각을 도 13a에서 도시된 바와 같이 볼을 위로 향하도록 제1회로 기판(12) 내의 각각의 통로 안에 배치할 것이고, 조립체는 일차 리플로우를 겪게 되며, 이와 동시에 제1일련의 부품들을 상기 회로 기판의 동일 면에 납땜하며, 결국 제1회로 기판의 하부가 된다. 결과적으로 각각의 핀 단부를 각각 감싸는 많은 솔더 볼(16)을 돌출시키는 전력 모듈 기판(91)이 된다. 다음 상기 제1조립체(91)는 제1기판이 부착되는 제2기판(22)를 공급하고자 하는 소비자에게 판매된다. 소비자는 자신의 제2기판에 패드를 붙이고(페이스트를 설치하고), 도 13b에 도시된 바와 같이 하부 기판(22)을 향하여 제1조립 솔더 볼을 안착하고, 다음 제2단계로서 도 13c에 도시된 바와 같이 자신의 제2기판에 상기 조립체(전력 모듈)를 부착하기 위하여 땜납(페이스트 및 볼을 가지는 핀)을 리플로우시킨다. 전력 모듈 조립체(91)의 무게는, 리플로우될 때, 볼을 구비한 단부에서 핀(14b)의 일부가 제2기판 패드(34) 상에 안착되게 할 것이다. 특히, 안정성을 위하여, 적어도 3개의 핀은 제2기판 패드와 접촉되어야 한다(또는 납땜의 부력과 조립체의 무게에 따라, 기판과 핀 사이에 매우 적은 납땜이 있어야 한다). 다른 핀은 특히 공차, 동일평면성, 또는 기판 뒤틀림 때문에 사용되지 않을 것이다. 모든 볼 (16)이 페이스트 및/또는 패드와 접촉하고 적절하게 리플로우하는 것을 허용하는 것은 핀 단부 아래의 솔더 볼 두께, 즉, 98로 나타낸 핀 단부(4b) 아래의 납땜의 양이다. 또한, 양호한 솔더 접합부를 만들고 그것을 기계적이고 환경적인 조건(온도에 따라 심하게 변함)에서 견디도록 하기 위하여 매우 많은 양의 납땜이 필요하다.

제2기판이 제2기판에 납땜되는 것과 동시에, 또는 원한다면, 이차 리플로우 전에 또는 이차 리플로우 후에도, 제1기판의 한 쪽 또는 양 쪽 측면에 조립체들을 설치할 수 있다. 또한, 제1기판이 제2기판에 납땜되는 것과 동시에, 또는 원한다면, 이차 리플로우 전에 또는 이차 리플로우 후에도, 제2기판에 조립체들을 설치할 수 있다. 이 구조에 4개 또는 그 이상의 리플로우를 갖는 것이 실용적이다: 첫째, 핀의 하단(14b)를 감싸도록 볼(16)을 형성; 둘째, 핀과 조립체을 제2기판에 납땜; 셋째, 조립체을 제1기판의 반대쪽 측면에 납땜; 넷째, 제1기판을 제2기판에 납땜하고, 수리 또는 제거를 위하여 추가의 리플로우를 하는 것. 일반적으로, 필수적이지는 않다고 할지라도, 연속적인 단계 동안 사용되는 납땜은 용융점을 낮춰서 솔더 접합부가 겪는 리플로우의 숫자를 최소화하하는 것이 바람직하다.

앞서 설명한 바와 같이, 금속으로 제조되고 납땜 물질보다 더 높은 전도성을 갖는 핀은 홀에서 솔더 접합부의 전류 운반 능력을 증가시킨다. 또한, 도 8b 및 10에서 도시한 접속은 핀의 자유단을 위한 홀을 필요로 하지 않는 보통의 표면 실장 솔더 접합부인 장점이 있는 반면, 동시에 다음에 자세하게 설명하는 반대쪽 핀 단부에서의 납땜 물질을 분리하는 장점을 제공하고, 또한 상단에서의 표면 실장 솔더 접합부는 위치가 고정되는 반면 하단에서의 솔더 볼 접합부는 기판 위치 변화를 수용하기 위한 리플로우 동안에 조절될 수 있다.

개별 금속 플랜지(20), 또는 때때로 인용했던 숄더는, 실질적으로 제1기판의 바닥 표면에 대해 안착되고 따라서 납땜이 이차 리플로우나 연속적인 과정 동안에 핀이 제1기판으로부터 분리되지 않도록 보장하는 추가의 표면 영역과 필렛 영역을 제공하기 때문에, 상기에서 기술한 조립체 방법에서 특별히 중요하다. 플랜지(20)는 또한 핀(14a)이 통로(94) 안으로 너무 깊이 침투하는 것을 방지하기 위한 멈춤대로서 작용하고, 제1기판의 바닥면 또는 제2기판의 최상부 측면 상에서 부품의 충분한 열 분산 공간을 확보하기 위하여 핀 바닥으로부터 플랜지 최상부까지의 최소한의 기판사이 공간을 보장한다. 약 0.08~0.2 인치의 전형적인 핀 축상 길이에 대해, 기판 공간은 약 0.8~0.17 인치 만큼 작을 수 있다. 이러한 치수에 대해, 전형적인 플랜지 직경은 약 0.08 인치, 전형적인 절연체 직경은 약 0.15 인치, 및 전형적인 볼 직경은 약 0.05~0.1 인치이다. 금속 플랜지 (20)은 제1기판 내의 통로 주변에 환상으로 고정된 링을 납땜으로 고정하도록 최적의 크기로 만들어져야 한다.

개별 절연체(18)는, 또한, 공정의 성공에 있어 매우 중요하다. 그것은 영구적인 실장으로 핀 (14)에 단단히 고정되어, 초기의 리플로우 동안에 핀 샤프트를 따라 볼(16)로부터 납땜이 이동하는 것에 대항하여 환상의 씰(seal)을 제공해야 한다. 따라서 제2기판에 납땜하기 전에 그것을 일반적으로 볼 모양으로 유지하게 하거나 적어도 핀 단부 위로 납땜을 제공하고 핀을 감싸도록 핀 단부(14b)에 납땜의 양을 유지한다. 절연체(18)가 원기둥형 또는 다른 형상을 가질 수 있고, 도 9와 연계하여 설명한 바와 같이 위킹을 방지하기 위해 핀 상의 작은 직경의 절연체 코팅일 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다.

본 발명의 특징은 핀 단부의 납땜--예를 들어 도 13a, b에서의 95, 97-- 및 솔더 볼(16)의 납땜이 절연체 분리기(18)에 의해 혼합되지 않는 것임을 또한 이해할 것이다. 이것은 상이한 용융점 또는 별도의 납땜 물질의 성질과 같이, 납땜 물질의 선택에서 보다 유연성을 제공하는 장점을 갖고 또한 볼 모양의 추가적인 조절을 허용한다.

본 발명의 도면은 핀이 원기둥형이고, 도 13a에서 참조부호 98로 나타낸 바와 같이, (도 13a에서 도시된 바와 같이) 핀 단부와 솔더 볼의 상부 표면 사이의 사전-솔더-플로우(pre-solder-flow) 두께는 약 0.010-0.020 인치로 선택된 직경을 가지는 구형상의 볼의 구조(configuration)을 도시한다. 이 두께의 중요성은 다중 기판 연결 시스템의 일부로서의 핀이 고정된 솔더 볼 부품이 기판의 하나 또는 둘에서 약 0.015 인치의 변형이나 비평면화를 견디고 또한 양 기판에 확실한 납땜된 연결을 제공한다는 것을 나타낸다는 것이다. 바람직한 배열에서, 핀 단부의 솔더링(납땜)은 솔더 볼의 더 낮은 온도의 납땜(예를 들어, 63Sn/37Pb)이 리플로우되는 경우에 리플로우되지 않을 더 높은 온도의 납땜(예를 들어, 90Sn/10Pb)을 사용한다.

바람직한 배열에서, 볼 단부는 평면 패드에 표면 실장된다. 원칙적으로, 볼 단부를 통로에 납땜하는 것이 가능하지만, 이것은 불리한 점(단점)을 갖고 있어 권장되지 않는다. 그 이유는 통로가 (핀 또는 납땜 또는 페이스트)로 미리 충전되어야 하거나 통로를 충전하고 (통로 상에 있는 핀으로 또는 통로 그 자체에) 핀과 기판 사이의 양호한 솔더 접합을 유지하기 위하여 많은 납땜이 필요하기 때문이다.

여러 도면, 예를 들면, 도 4a, 4b, 7a, 7b에서, 기판의 반대 측면 상의 플레이팅(21a, 21b)은 도금 도통홀, 명확성을 위해 생략된 내부 연결부, 또는 납땜된 핀에 의해 연결되는 기판의 최상부와 바닥면 상의 개별된 패드의 외부를 나타낼 수 있다. 또한, 도 4a의 실시예는 하나의 기판면 상의 트레이스에로의 연결을 제공하는 납땜된 핀을 갖는 단면 기판을 나타낼 수 있다. 이는 또한 핀을 위해 통로가 도금될 필요가 없음을 이해할 수 있다.

본 발명의 부착된 가열 리플로우 가능한 접합 부재와 이에 의해 만들어진 회로 기판 조립체에의 개별 접속의 여러가지 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 배열 및 상세함 모두에서 변형될 수 있음을 본 분야의 숙련된 자들은 이해할 것이다. 용어 "상부" 및 "하부"는 단지 본 발명의 구조를 설명하는데 있어서의 편의를 위한 것이기 때문이다. 기판과 핀은 어떤 방향으로도 조립 및/또는 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 하기의 청구항의 범위에 따라서만 제한될 수 있다.

본 발명에 따르면, 금속으로 제조되고 납땜 물질보다 더 높은 전도성을 갖는 핀은 홀에서 솔더 접합부의 전류 운반 능력을 증가시킨다. 또한, 도 8b 및 10에서 도시한 접속은 핀의 자유단을 위한 홀을 필요로 하지 않는 보통의 표면 실장 솔더 접합부인 장점이 있는 반면, 동시에 다음에 자세하게 설명하는 반대쪽 핀 단부에서의 납땜 물질을 분리하는 장점을 제공하고, 또한 상단에서의 표면 실장 솔더 접합부는 위치가 고정되는 반면 하단에서의 솔더 볼 접합부는 기판 위치 변화를 수용하기 위한 리플로우 동안에 조절될 수 있다.

Claims (28)

1. 길이 방향 축을 구비하고 상단 및 하단을 구비한 샤프트를 정의하는 긴 전기 전도성 핀;

   상기 핀의 하단에 부착되는 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재; 및

   상기 상단 및 하단의 사이에 있는 상기 핀의 상기 샤프트를 에워싸고 상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재에 인접한 개별 분리기(discrete separator);를 포함하는 것을 특징으로 하며,

   상기 핀에는 기준면에 대하여 상기 길이 방향축을 따라 기설정된 수직 위치를 이루기 위한 숄더가 마련되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
2. 제 1항에 있어서, 상기 핀은 원기둥형의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 핀의 상기 상단에는 회로 기판의 전도성 패드에 위치되며 접합되는 치수의 외측면을 가지는 헤드가 형성되고, 그리고 상기 핀의 상기 하단은 하부 회로 기판에 부착되는 치수와 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 헤드에는 상기 헤드의 외측면과 상기 헤드의 둘레 면을 통하여 개방되 는 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 개별 분리기는 칼라를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재는 솔더 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 개별 분리기는 상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재에 인접한 상기 핀의 상기 샤프트를 에워싸는 그 상부면에 형성되는 전도성 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 개별 분리기는 고온의 플라스틱 수지 또는 인쇄 회로 기판 재질을 포함하고, 상기 핀은 구리 또는 구리 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 개별 분리기는 상기 핀 주위에 억지끼워 맞춤되는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 긴 전기 전도성 핀의 상기 상단은 자유 상단이고;

    상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 솔더 볼은 상기 핀의 상기 하단에 납땜되고 완전히 에워싸고;

    상기 개별 분리기는, 상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 솔더 볼에 인접한 상기 핀의 상기 샤프트에 영구적으로 부착되고 납땜 이동에 대하여 상기 샤프트를 실링하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 개별 분리기와 상기 핀의 상단의 사이에 있는 상기 핀의 상기 샤프트 위로 실장되고 이를 에워싸는 개별 전도성 칼라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
13. 제 11항에 있어서,

    상기 개별 분리기의 지름은 상기 솔더 볼의 지름과 다른 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
14. 제 11항에 있어서,

    상기 개별 분리기는 상기 핀의 중간 위치 상에 있는 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 실장 접속.
15. 접속 위치를 가지는 상부 회로 기판;

    길이 방향 축을 구비하고 상단 및 하단을 구비한 샤프트를 정의하는 긴 전기 전도성 핀, 상기 핀의 하단에 부착되는 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재, 및 상기 상단 및 하단의 사이에 있는 상기 핀의 상기 샤프트를 에워싸고 상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재에 인접한 개별 분리기(discrete separator)를 각각 구비하며, 상기 접속 위치에서 상기 상부 회로 기판에 부착되며 기설정된 패턴으로 배열되는 복수 개의 표면 실장 접속;

    상기 상부 회로 기판과 평행하게 대향하며, 상기 기설정된 패턴으로 배열되는 복수 개의 전도성 패드를 구비하는 하부 회로 기판; 및

    상기 복수 개의 표면 실장 접속 각각에 구비된 긴 전기 전도성 핀의 하단으로 부착되며, 상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재의 리플로우에 의해 각각 형성되어, 상기 긴 전기 전도성 핀의 하단 및 상기 대응하는 전도성 패드 중 하나를 각각 접합하고 그들 사이에 전기-기계적인 접합을 각각 형성하는 복수 개의 전도성의 접합부;를 포함하며,

    상기 복수 개의 전도성의 접합부는 상기 상부 회로 기판 및 상기 하부 회로 기판 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 핀의 상단 및 상기 전도성 접합부의 부착 양쪽은 솔더(solder) 접합부이며, 상기 솔더 접합부는 납땜이 혼합되지 않는 각각의 개별 분리기에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
17. 제 15항에 있어서,

    상기 핀의 상단은 상기 상부 회로 기판의 대응 통로로 삽입되고, 각각의 핀은 상기 개별 분리기 및 상기 상부 회로 기판 사이에 위치하여 상기 상부 회로 기판에 대한 상기 핀의 기설정된 수직 위치를 이루는 숄더(shoulder)를 가지는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
18. 제 15항에 있어서,

    상기 각각의 개별 분리기에는 제2대응 솔더 접합부에 의해 상기 상부 회로 기판 상의 제2전도성 패드에 접합되는 제2전도성 패드가 형성되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
19. 제 16항에 있어서,

    상기 핀의 상기 접속 위치에 대한 상기 솔더 접합부에서의 상기 납땜의 제1용융 온도는 상기 핀의 상기 하단을 상기 하부 회로 기판의 상기 전도성 패드에 접합시키는 상기 솔더 접합의 제2용융 온도 이상인 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
20. 제 15항에 있어서,

    상기 핀의 상기 상단에는 회로 기판의 전도성 패드에 위치되며 접합되는 치수의 외측면을 가지는 헤드가 형성되고, 상기 핀의 상기 하단은 하부 회로 기판에 부착되는 치수와 형상을 가지며,

    상기 헤드는 상기 헤드의 외측면 및 상기 헤드의 둘레 벽을 통해서 개방된 적어도 하나의 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
21. 제 15항에 있어서,

    상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재는 주석/납 납땜, 주석/비스무스 납땜, 전도성 에폭시, 동 화합물, 용접 화합물, 및 솔더 페이스트로 구성된 그룹 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
22. 제 15항에 있어서,

    상기 상부 회로 기판은 평탄하고, 상기 접속 위치는 통로를 통해 도금되어 이격되고;

    상기 전기 전도성 핀은 복수 개의 제1솔더 접합부에 의해 상기 상부 회로 기판에 있는 도금 도통홀 안으로 삽입되고 부착되고

    상기 하부 회로 기판은 평탄하고; 및

    상기 복수 개의 전도성 접합부는 상기 미리 형성된 가열 리플로우 가능한 접합 부재를 리플로우 시킴으로써 형성되는 복수 개의 제2솔더 접합부를 포함하고, 각각의 상기 제2솔더 접합부는 상기 핀의 하단 및 상기 대응하는 전도성 패드를 접합하고, 상기 핀의 제1부분은 상기 대응하는 전도성 패드와 직접적으로 접속하는 하단을 구비하고, 그리고 상기 핀의 제2부분은 상기 대응하는 전도성 패드의 위로 이격되는 하단을 가지는; 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
23. 제 22항에 있어서,

    상기 핀 각각의 하단은 그 대응하는 리플로우 가능한 접합부재의 바닥면으로부터 0.254 mm 내지 0. 508mm(0.010 내지 0.020 인치)와 같은 두께로 이격되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
24. 제 22항에 있어서,

    상기 개별 분리기의 상부 표면은 전도성의 패드를 구비하고, 그리고 상기 핀의 상단은 상기 개별 분리기의 상기 상부 표면 상에 형성되는 상기 전도성 패드 이상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
25. 제 22항에 있어서,

    상기 각각의 개별 분리기는 그 납땜이 혼합되지 않는 제1 및 제2솔더 접합부를 분리하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
26. 제 22항에 있어서,

    상기 각각의 개별 분리기는 절연 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
27. 제 22항에 있어서,

    상기 통로는 상기 회로 기판의 면들 중의 한 면에 전기적 전도성 트레이스에 의해 에워싸이고;

    상기 제1솔더 접합부 역시 상기 핀을 상기 트레이스에 전기적으로 연결하고;

    상기 개별 분리기는 상기 샤프트를 실링하고, 상기 제1솔더 접합부와 상기 리플로우 가능한 접합부재 사이의 납땜 이동을 방지하는; 것을 특징으로 하는 회로 기판 조립체.
28. 삭제

Images