(57)【要約】【課題】外観検査の精度を向上することができるリードピン及びリードピン付き配線基板を提供する。【解決手段】リードピンは、軸部と、前記軸部の一方の端部に前記軸部よりも径大に形成されたヘッド部と、を有する。前記ヘッド部の、前記軸部の他方の端部側から見える表面に、錫系の第１のめっき膜が露出し、前記軸部の、前記他方の端部側から見える端面に、前記第１のめっき膜よりも可視光の反射率及び導電率が高い第２のめっき膜が露出している。【選択図】図６
2020202332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、
前記軸部の一方の端部に前記軸部よりも径大に形成されたヘッド部と、
を有し、
前記ヘッド部の、前記軸部の他方の端部側から見える表面に、錫系の第１のめっき膜が露出し、
前記軸部の、前記他方の端部側から見える端面に、前記第１のめっき膜よりも可視光の反射率及び導電率が高い第２のめっき膜が露出していることを特徴とするリードピン。
【請求項２】
前記第２のめっき膜は、最表面に金膜を有することを特徴とする請求項１に記載のリードピン。
【請求項３】
前記第２のめっき膜は、前記軸部の側面を覆うことを特徴とする請求項１又は２に記載のリードピン。
【請求項４】
前記ヘッド部の前記他方の端部側から見える表面は平坦であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリードピン。
【請求項５】
電極パッドを備えた配線基板と、
錫系の導電材を用いて前記電極パッドに接合された、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリードピンと、
を有することを特徴とするリードピン付き配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、リードピン及びリードピン付き配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板の一つとして、リードピン付き配線基板が知られている。リードピンは、軸部と、軸部の一方の端部に設けられたヘッド部とを有し、リードピンの表面には金めっきが施されている。リードピンは、支持治具を用いてリフローにより電極パッドに接合される。
【０００３】
リードピンは配線基板の表面に直立するようにして電極パッドに接合されるが、その際に、リードピンが直立方向から傾いて接合されたり、リードピンが変形して接合されたり、リードピンが傾きつつ変形して接合されたりしてしまうことがある。
【０００４】
そこで、リードピンを接合した後に、外観検査装置を用いて、リードピンの接合状態に異常が生じていないか外観検査している。この外観検査では、配線基板の表面に垂直な方向から可視光を照射し、リードピン及び接合に用いた導電材からの反射光に基づいて、接合状態が良好であるか不良であるかの判定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３０９９４８号公報
【特許文献２】特許第３５５０３５５号公報
【特許文献３】特開平２−３４７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、外観検査において不良と判定されたリードピン付き配線基板の中に、製品として良好なリードピン付き配線基板が含まれることがある。つまり、十分な精度で外観検査を行うことができない。
【０００７】
本開示は、外観検査の精度を向上することができるリードピン付き配線基板及びリードピンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一形態によれば、軸部と、前記軸部の一方の端部に前記軸部よりも径大に形成されたヘッド部と、を有し、前記ヘッド部の、前記軸部の他方の端部側から見える表面に、錫系の第１のめっき膜が露出し、前記軸部の、前記他方の端部側から見える端面に、前記第１のめっき膜よりも可視光の反射率及び導電率が高い第２のめっき膜が露出しているリードピンが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、外観検査の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】参考例のリードピン付き配線基板におけるリードピン及び電極パッドの周辺を示す図（その１）である。
【図２】参考例のリードピン付き配線基板におけるリードピン及び電極パッドの周辺を示す図（その２）である。
【図３】参考例のリードピン付き配線基板におけるリードピン及び電極パッドの周辺を示す図（その３）である。
【図４】第１の実施形態に係るリードピン付き配線基板を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピンを示す断面図である。
【図６】第１の実施形態に係るリードピン付き配線基板におけるリードピン及び電極パッドの周辺を示す図（その１）である。
【図７】第１の実施形態に係るリードピン付き配線基板におけるリードピン及び電極パッドの周辺を示す図（その２）である。
【図８】第１の実施形態に係るリードピン付き配線基板におけるリードピンの製造方法を示す断面図である。
【図９】第１の実施形態の変形例に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピンを示す断面図である。
【図１０】第２の実施形態に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピンを示す断面図である。
【図１１】第２の実施形態の変形例に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピンを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。また、本明細書においては、軸部のヘッド部が設けられた側をＺ１側、軸部の反対側をＺ２側といい、軸部の軸方向をＺ１−Ｚ２方向という。但し、リードピン及びリードピン付き配線基板は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。
【００１２】
（外観検査装置を用いた検査）
まず、参考例のリードピン付き配線基板を参照しながら、外観検査装置を用いた検査の概要について説明する。図１、図２及び図３は、参考例のリードピン付き配線基板におけるリードピン及び電極パッドの周辺を示す図である。図１（ａ）、図２（ａ）及び図３（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）、図２（ｂ）及び図３（ｂ）は外観検査装置を用いた検査における観察例を示す。図１には、望ましい状態の例を示し、図２には、不良の状態の例を示し、図３には、図１に示す状態よりも導電材が大きく這い上がった状態の例を示す。図１（ｂ）、図２（ｂ）及び図３（ｂ）では、梨地の濃さが明るさを反映している。すなわち、梨地が粗いほど明るく、細かいほど暗いことを示している。
【００１３】
参考例のリードピン付き配線基板８３０に用いられるリードピン９００は、軸部９１０と、軸部９１０の一方の端部に設けられたヘッド部９２０とを有する。ヘッド部９２０は、例えば、球面９２１と平坦面９２２とを備えた半球状の形状を有する。球面９２１はＺ１側に位置し、平坦面９２２はＺ２側に位置する。リードピン９００は、銅系の基体９３０と、基体９３０の全面に形成されためっき膜９３２とを有する。めっき膜９３２は、金めっき膜、またはニッケルと金とがこの順に積層されためっき膜である。
【００１４】
参考例のリードピン付き配線基板８３０は、電極パッド８１２を備えた配線基板８１０を有し、電極パッド８１２の周囲に保護膜８１６が形成されている。そして、錫系はんだの導電材８１４によりヘッド部９２０が電極パッド８１２に接合されている。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、望ましい状態では、軸部９１０は配線基板８１０の電極パッド８１２が設けられた面８３０Ａに対して直立し、導電材８１４は平坦面９２２の縁まで濡れ広がって固化している。
【００１６】
外観検査装置を用いた検査では、リードピン付き配線基板８３０の面８３０Ａに垂直な方向から可視光を照射し、リードピン９００及び導電材８１４からの反射光を直上で取得し、画像処理を行う。金の可視光の反射率は、錫系はんだの可視光の反射率よりも高い。このため、図１（ａ）に示す望ましい状態のリードピン９００の接合状態の検査を行うと、図１（ｂ）に示すように、軸部９１０のＺ２側の端面９１１及び平坦面９２２が導電材８１４よりも明るく観察される。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、軸部９１０が屈曲している場合、ヘッド部９２０が傾き、平坦面９２２が面８３０Ａと非平行となる。この場合、端面９１１からの反射光及び平坦面９２２からの反射光はＺ１−Ｚ２方向から傾斜した方向に向かう。また、図２（ｂ）に示すように、Ｚ２側からは、端面９１１及び平坦面９２２は、図１（ｂ）に示す状態よりも小さく見える。従って、図１（ｂ）に示す状態と比較すると、明るく見える領域が狭く、暗く見える領域が広く観察される。
【００１８】
外観検査装置を用いた検査では、観察される明るさに基準値を予め設定しておき、この基準値よりも明るい領域と暗い領域との割合に応じて、リードピン付き配線基板が良好であるか不良であるかを判定することができる。つまり、図１に示す状態を良好と判定し、図２に示す状態を不良と判定することができる。
【００１９】
ただし、この検査方法では、図３（ａ）に示すように、導電材８１４が平坦面９２２上に多く這い上がると、製品としては良好であっていても、不良と判定されることがある。すなわち、図３（ｂ）に示すように、導電材８１４の這い上がりによって暗く見える領域が広くなるため、這い上がりの程度によっては、図２（ｂ）の状態と同様に、不良と判定されることがある。
【００２０】
製品としては良好であっても、不良と判定されたままとしたのでは、歩留まりが低下してしまう。不良と判定されたリードピン付き配線基板の中に、良好なリードピン付き配線基板が含まれているか否かをヒトの目等により再検査することで、このような歩留まりの低下を防止することができる。しかしながら、再検査の作業は煩雑である。
【００２１】
従って、外観検査装置を用いた外観検査にて、導電材の這い上がりが多めであっても製品として良好なリードピン付き配線基板は良好であると判定できるようにすることが望ましい。
【００２２】
（第１の実施形態）
次に、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態はリードピン付き配線基板に関する。図４は、第１の実施形態に係るリードピン付き配線基板を示す断面図である。
【００２３】
第１の実施形態に係るリードピン付き配線基板３０は、一方の面に電極パッド１２を備えた配線基板１０と、電極パッド１２に接合されたリードピン１００とを有する。リードピン１００は、錫系の導電材１４によって電極パッド１２に接合されている。導電材１４は、例えば、錫−アンチモン合金等の錫を含有する錫系はんだである。配線基板１０の他方の面には、半導体素子４０を搭載する搭載部３１が設けられている。搭載部３１には半導体素子４０と電気的に接続される接続用パッド及び所要の配線パターンが形成される。
【００２４】
配線基板１０の電極パッド１２が設けられた面は、ソルダーレジスト等の保護膜１６により被覆され、リードピン１００が接合される電極パッド１２の平面形状が円形に露出する。電極パッド１２は、例えば銅層によって形成され、銅層の表面に保護めっきとしてニッケルめっきと金めっきがこの順に施されている。
【００２５】
ここで、リードピン１００について説明する。図５は、リードピン１００を示す断面図である。
【００２６】
リードピン１００は、軸部１１０と、軸部１１０のＺ１側の端部に設けられたヘッド部１２０とを有する。ヘッド部１２０の最大直径は、軸部１１０の直径より大きい。ヘッド部１２０は、例えば、球面１２１と平坦面１２２とを備えた半球状の形状を有する。球面１２１は平坦面１２２よりもＺ１側に位置する。リードピン１００の寸法及び形状は適宜設計可能である。一例では、軸部１１０の直径は０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度、ヘッド部１２０の最大直径は０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度である。
【００２７】
リードピン１００は、例えば銅系の基体１３０を有する。基体１３０は、リードピン１００の外形と略相似の外形を有する。基体１３０の表面に第１のめっき膜１３１が形成されている。第１のめっき膜１３１は錫系の膜である。錫系の膜としては、例えば、錫膜、融点が３００℃以下の錫−アンチモン合金膜、錫−銀−銅膜（ＳＡＣ膜）等が挙げられる。第１のめっき膜１３１が、錫系の膜と基体１３０との間にニッケル膜を有してもよい。更に、軸部１１０では、第１のめっき膜１３１上に第２のめっき膜１３２が形成されている。第２のめっき膜１３２の可視光の反射率及び導電率は、第１のめっき膜１３１の可視光の反射率及び導電率よりも高い。第２のめっき膜１３２は、例えば最表面に金膜を有する。第２のめっき膜１３２が金膜であってもよい。第２のめっき膜１３２が第１のめっき膜１３１側から順に積層された錫膜と金膜とを有してもよい。第２のめっき膜１３２が第１のめっき膜１３１側から順に積層されたニッケル膜と錫膜と金膜とを有してもよい。第２のめっき膜１３２が第１のめっき膜１３１側から順に積層されたニッケル膜と金膜とを有してもよい。
【００２８】
第２のめっき膜１３２の可視光の反射率が第１のめっき膜１３１の可視光の反射率より高いため、Ｚ２側から可視光を照射すると、軸部１１０のＺ２側の端面１１１が平坦面１２２より明るく見える。
【００２９】
リードピン１００を電極パッド１２に接合する際は、まず、電極パッド１２の露出面に錫系の導電材として錫−アンチモン合金等の導電ペースト、例えば錫系はんだを塗布し、各々の電極パッド１２にリードピン１００のヘッド部１２０を位置合わせし、リフローを行う。具体的には、配線基板１０に形成されている電極パッド１２の平面配置と一致する配置にリードピン１００をセットするセット孔が形成された支持治具を準備し、セット孔にリードピン１００をセットし、支持治具と配線基板１０とを位置合わせした状態でリフロー装置を通過させる。このようにして、リードピン１００を電極パッド１２に接合することができる。リードピン１００を電極パッドに接合した後、支持治具を外す。
【００３０】
支持治具を外した後、外観検査装置を用いて、リードピンの接合状態に異常が生じていないか外観検査する。図６及び図７は、第１の実施形態に係るリードピン付き配線基板におけるリードピン及び電極パッドの周辺を示す図である。図６（ａ）及び図７（ａ）は断面図であり、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は外観検査装置を用いた検査における観察例を示す。図６には、望ましい状態の例を示し、図７には、図６に示す状態よりも導電材が大きく這い上がった状態の例を示す。図６（ｂ）及び図７（ｂ）では、梨地の濃さが明るさを反映している。すなわち、梨地が粗いほど明るく、細かいほど暗いことを示している。
【００３１】
図６（ａ）に示すように、望ましい状態では、軸部１１０は配線基板１０の電極パッド１２が設けられた面３０Ａに対して直立し、錫系の導電材１４は平坦面１２２の縁まで濡れ広がって固化している。
【００３２】
金の可視光の反射率は、はんだの可視光の反射率よりも高いため、図６（ａ）に示す望ましい状態のリードピン１００の接合状態の検査を行うと、図６（ｂ）に示すように、軸部１１０のＺ２側の端面１１１が平坦面１２２及び導電材１４よりも明るく観察される。
【００３３】
また、図７（ａ）に示すように、導電材１４が平坦面１２２上に多く這い上がった場合でも、図７（ｂ）に示すように、Ｚ２側から見たときに明るく見える領域と暗く見える領域との割合は図６（ｂ）に示す状態における割合と等しい。
【００３４】
従って、第１の実施形態によれば、導電材１４が多めに這い上がったとしても、製品として良好なリードピン付き配線基板３０を良好と判定することができる。
【００３５】
更に、第２のめっき膜１３２の導電率が第１のめっき膜１３１の導電率よりも高いため、リードピン付き配線基板３０を実装基板に実装したときに、配線基板１０と実装基板との間の電気抵抗の上昇を抑制することができる。特に第２のめっき膜１３２の最表面が金膜である場合、優れた導電性及び化学的安定性を確保することができる。
【００３６】
また、軸部１１０が屈曲していたり、ヘッド部１２０が傾いたりした場合には、端面１１１が面３０Ａと非平行となり、図６（ｂ）に示す状態よりも明るく見える領域の割合が減少する。従って、不良の状態も適切に検出することができる。
【００３７】
このように、第１の実施形態によれば、外観検査装置を用いた外観検査の精度を向上することができる。
【００３８】
また、リードピン付き配線基板３０に含まれるリードピン１００の数が多いほど、平坦面１２２への導電材１４の這い上がりの程度にばらつきが生じやすくなる。ただし、微視的に観察すれば、ばらつきを認識できるものの、ヒトの目で巨視的に観察した場合には、錫系の第１のめっき膜１３１が形成された平坦面１２２と、錫系の導電材１４との境界は視認しにくく、面３０Ａ側から見た美観は損なわれにくい。
【００３９】
一方、参考例のリードピン付き配線基板８３０では、ヒトの目で巨視的に観察した場合でも、反射率の相違により、めっき膜９３２が形成された平坦面９２２と錫系の導電材８１４との境界を視認しやすい。このため、導電材８１４の這い上がりの程度にばらつきが生じていると、面８３０Ａ側から見た美観が損なわれやすい。
【００４０】
次に、リードピン１００の製造方法について説明する。図８は、リードピン１００の製造方法を示す断面図である。
【００４１】
まず、図８（ａ）に示すように、軸部１１０の直径と同径に形成した長尺の針状体を順送りしながら、金型を用いて針状体の切断端に潰し加工を施すことで、軸部１１０とヘッド部１２０とを備えた基体１３０を形成する。
【００４２】
次いで、図８（ｂ）に示すように、基体１３０の全面に第１のめっき膜１３１を形成する。第１のめっき膜１３１の形成では、例えば電解錫めっきを行う。
【００４３】
その後、図８（ｃ）に示すように、軸部１１０の端面１１１及び側面において、第１のめっき膜１３１上に第２のめっき膜１３２を形成する。第２のめっき膜１３２の形成では、例えば無電解金めっきを行う。第２のめっき膜１３２を形成する際には、ヘッド部１２０にめっき液が触れないようにしながら、軸部１１０をめっき液に浸漬する。
【００４４】
このようにして、リードピン１００を製造することができる。
【００４５】
（第１の実施形態の変形例）
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。図９は、第１の実施形態の変形例に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピンを示す断面図である。
【００４６】
ヘッド部１２０の全面で錫系の第１のめっき膜１３１が露出している必要はない。この変形例に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピン１９０のように、平坦面１２２に第１のめっき膜１３１が露出していれば、球面１２１に他のめっき膜１３３が露出していてもよい。めっき膜１３３は、例えばニッケル膜、パラジウム膜等である。
【００４７】
ヘッド部１２０は厳密な半球状の形状を有する必要はなく、半楕円球体等の形状を有してもよい。球面１２１は厳密な半球面の形状を有する必要はなく、半楕円球面等の形状を有してもよい。また、ヘッド部１２０が円板状の形状を有していてもよい。
【００４８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、リードピンのヘッド部の形状の点で第１の実施形態と相違する。図１０は、第２の実施形態に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピンを示す断面図である。
【００４９】
第２の実施形態に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピン２００は、軸部２１０と、軸部２１０の一方の端部に設けられたヘッド部２２０とを有する。ヘッド部２２０の最大径は、軸部２１０の最大径より大きい。ヘッド部２２０は、例えば、頂部に平坦面２２４が形成された円錐突起部２２１と、フランジ部２２２と、テーパ部２２３とを有する。フランジ部２２２が軸部２１０に連結され、フランジ部２２２はテーパ部２２３のＺ１側に位置し、円錐突起部２２１はフランジ部２２２のＺ１側に位置する。テーパ部２２３とフランジ部２２２との連結部では、テーパ部２２３の外径がフランジ部２２２の外径よりも若干小径となっている。
【００５０】
円錐突起部２２１の側面は凹面になっている。すなわち、円錐突起部２２１の円錐体の側面（外周面）の断面が凹曲線になっている。本実施形態では、円錐突起部２２１の側面（断面円弧）の曲率半径Ｒが１．５ｍｍ程度である。
【００５１】
リードピン２００は、例えば銅系の基体２３０を有する。基体２３０は、リードピン２００の外形と略相似の外形を有する。基体２３０の表面に第１のめっき膜１３１が形成されている。更に、軸部２１０では、第１のめっき膜１３１上に第２のめっき膜１３２が形成されている。
【００５２】
第１の実施形態と同様に、第２のめっき膜１３２の可視光の反射率が第１のめっき膜１３１の可視光の反射率より高いため、Ｚ２側から可視光を照射すると、軸部２１０のＺ２側の端面２１１がテーパ部２２３のＺ２側の面より明るく見える。
【００５３】
リードピン２００においては、円錐突起部２２１の頂部が平坦面２２４であるため、リードピン２００を電極パッド１２に当接させて接合する際に、リードピン２００と電極パッド１２との接合面積を大きく確保することができる。テーパ部２２３により、フランジ部２２２及び円錐突起部２２１を補強することができる。また、テーパ部２２３により、リードピン２００を電極パッド１２に接合する際に、フランジ部２２２を超えて導電材１４が軸部２１０の外周面まで濡れ広がりにくくすることができる。
【００５４】
更に、円錐突起部２２１の側面が凹面になっているため、ヘッド部２２０と電極パッド１２との間で導電材１４にボイドが発生した場合でも、ボイドを導電材１４から外部に排出しやすい。このため、ボイドに起因するヘッド部２２０の傾きを抑制することができる。
【００５５】
また、テーパ部２２３に導電材１４が多めに這い上がったとしても、製品として良好なリードピン付き配線基板を良好と判定することができる。従って、第２の実施形態によっても、外観検査装置を用いた外観検査の精度を向上することができる。
【００５６】
（第２の実施形態の変形例）
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。図１１は、第２の実施形態の変形例に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピンを示す断面図である。
【００５７】
この変形例に係るリードピン付き配線基板に用いられるリードピン２９０は、リードピン２００とは異なり、円錐突起部２２１の頂部がＲ面２９４となっている。また、テーパ部２２３が設けられておらず、フランジ部２２２に直に軸部２１０が連結されている。他の構成は、第２の実施形態と同様である。
【００５８】
この変形例によっても、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  配線基板
１２  電極パッド
１４  導電材
１６  保護膜
３０  リードピン付き配線基板
１００、１９０、２００、２９０  リードピン
１１０、２１０  軸部
１１１、２１１  端面
１２０、２２０  ヘッド部
１２１  球面
１２２  平坦面
１３０、２３０  基体
１３１  第１のめっき膜
１３２  第２のめっき膜
【図１】
2020202332.tif 000003
【図２】
2020202332.tif 000004
【図３】
2020202332.tif 000005
【図４】
2020202332.tif 000006
【図５】
2020202332.tif 000007
【図６】
2020202332.tif 000008
【図７】
2020202332.tif 000009
【図８】
2020202332.tif 000010
【図９】
2020202332.tif 000011
【図１０】
2020202332.tif 000012
【図１１】
2020202332.tif 000013