(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣソケットのピン端子の接続部とプリント基板上面のパターンとのハンダ付接続状態の良否を検査する方法において、軸方向に穿設された貫通孔を有するピン端子を配設し、前記ピン端子の貫通孔内にハンダを充填すると共に、上面の貫通孔周辺及び貫通孔上端に露出しているハンダの表面に金メッキを施し、ＩＣソケットとプリント基板の接続部分を加熱した時に前記ハンダが溶融し、上面の金色部分の変色を視認出来るようになし、前記ピン端子の貫通孔の状態変化をソケット本体の上側から視認により検査出来るようにしたことを特徴とするＩＣソケットとプリント基板との導通接続状態の検査方法。
【請求項２】
前記検査方法において、前記ＩＣソケットと前記プリント基板の接続部分を加熱した時に溶融したハンダ面の前記貫通孔内での位置変化を視認することにより前記接続状態の良否を検査出来るようにしたことを特徴とする請求項１のＩＣソケットとプリント基板との導通接続状態の検査方法。
【請求項３】
溶融状態で溶融ハンダが前記接続部とパターン間に流出して貫通孔内のハンダ面の降下を視認出来るようにしたことを特徴とする請求項１のＩＣソケットとプリント基板との導通接続状態の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、端子が下面に分散配置されたＩＣパッケージをプリント基板に実装する場合に使用するＩＣソケット、及びこのＩＣソケットの下面でピン端子とプリント基板のパターン（ランド）との接続状態を検査する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述のような下面に直接設けられた端子を有するＩＣパッケージを実装する場合は、プリント基板のパターン（ランド）に直接ハンダ付けして使用されていた。特に、ＰＧＡ（Ｐｉｎ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型のパッケージの場合は、プリント基板のパターン面と反対側の面に装着し、プリント基板のスルーホールを通してピン端子をパターン面に露出させ、リフロー炉等で一括してハンダ付けをしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型のパッケージの場合は、プリント基板のパターン面にパッケージを装着するため、ボールバンプ型の端子とプリント基板のパターン（ランド）とのハンダ付けの良否を簡単に検査することは不可能である。この方法としては、現在図５に示すように軟Ｘ線を使用し、ランドにハンダ付けが完了した時には軟Ｘ線像が拡大して見える現象を利用して検査する方法が知られている。また、高価なＩＣパッケージの破損を未然に防止するために、プリント基板に専用のＩＣソケットを装着し、このＩＣソケットに上述のＩＣパッケージを実装する方法が採られているが、このＩＣソケットとプリント基板のパターン面との接続も、ＩＣソケットの下面とプリント基板の上面とを接続する場合には、ハンダ付けの良否の検査は従来の高価な軟Ｘ線装置による方法しかない。
【０００４】
また、ハンダ付け部の検査を省略して、直接電流を流して検査する方法もあるが、接続部のハンダによる短絡も考えられ、余りにも危険である。
さらに、ハンダ付け後の検査でハンダ付け不良が発見された場合、一旦ＩＣパッケージを取り外す必要があり、この時高価なＩＣパッケージを破損してしまうことがある。
【０００５】
本発明は上述の問題を解決して、専用のソケットを使用し、ＩＣパッケージの装着前にハンダ付けの検査を行い、このソケットにＩＣパッケージを装着する方法でプリント基板にＰＧＡ型、特にＢＧＡ型のＩＣパッケージが安全、かつ確実に実装可能なＩＣソケット、及びこのＩＣソケットの接続部とプリント基板のパターンとのハンダ付け状態を検査する方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明は、ＩＣパッケージをプリント基板に実装するＩＣソケットにおいて、ＩＣパッケージの搭載部を有し、この搭載部の底部が平坦なソケット本体と、底部に縦及び横方向に一定間隔で配列され、かつ搭載部の上面には搭載部に搭載するＩＣパッケージの端子と接触する接触部と下面にはプリント基板のパターンと接続する接続部を有して接触部と接続部を導通接続するようにしたピン端子とを有し、ソケット本体に搭載したＩＣパッケージを上面から弾圧して前記ＩＣパッケージの端子をソケット本体のピン端子の接触部に押圧するような弾性を有する押圧部材をソケット本体に配設してなるものである。
また、ソケット本体は透明部材で形成され、上面から下面が見えるように構成したものである。
また、ピン端子の接続部はプリント基板の上面のパターンに接続するための短い突出状であるものと、ソケット本体の下面から長く延伸して、このＩＣソケットを固定するプリント基板のスルーホールを貫通して反対側の面に突出するように構成したものとがある。
また、ピン端子は搭載するＢＧＡ型ＩＣパッケージのボールバンプ型端子が挿入されるために接触部の上面の中央部に凹部を設け、凹部の周辺がボールバンプ型端子の側面と接触するようにしたものと、ＰＧＡ型ＩＣパッケージのピン型端子が挿入されるための接触部の上面の中央部に挿入嵌合部を穿設したものとがある。
なお、ピン端子のＢＧＡ型ＩＣパッケージのバンプ型端子で凹部の中央から突出状の接続部まで貫通孔が穿設されているものがある。
また、ソケット本体を透明体としたものは、パターンとピン端子の接続部とのハンダ付状態をソケット本体の上側から視認することにより検査出来るようにしたものである。この場合、プリント基板のパターンのランドに突出部を設けておき、突出部にハンダが流出被覆することによりＩＣソケットのピン端子の接続部とプリント基板のパターンのランドとがハンダにより接続されたことを視認出来るようにしたものである。
また、軸方向に穿設された貫通孔を有するピン端子を配設し、ピン端子の貫通孔の状態変化をソケット本体の上側から視認により検査出来るようにしたものである。
この場合、ＩＣソケットとプリント基板の接続部分を加熱した時に溶融したハンダ面の貫通孔内での位置変化を視認することにより接続状態の良否を検査出来るようにしたものである。
この位置変化は、ピン端子の貫通孔にハンダを充填しておき、溶融状態で溶融ハンダが接続部とパターン間に流出して貫通孔内のハンダ面が降下する場合と、ピン端子の貫通孔を小径とし、接続部に塗布したハンダが溶融して毛細管現象により貫通孔内に吸い上げられて貫通孔内のハンダ面が上昇する場合とがある。
また、ピン端子の貫通孔内にハンダを充填すると共に、上面の貫通孔周辺及び貫通孔上端に露出しているハンダの表面に金メッキを施し、ＩＣソケットとプリント基板の接続部分を加熱した時にハンダが溶融し、上面の金色部分が変色するようにしたものである。
【０００７】
【作用】
本発明のＩＣソケットによれば、ＩＣパッケージは直接プリント基板に接続実装されることなく、ＩＣパッケージをＩＣソケットに搭載してソケットのピン端子を介してプリント基板に接続実装され、接続状態が不良の場合には、ＩＣパッケージの交換が容易にできる。また、透明体のソケット本体は、直接プリント基板のランドを目視してハンダ付け状態を検査することが可能である。この場合、ランドに突出部が設けられている場合には、突出部が銅色からハンダ色に変化するので、容易に視認可能である。
また、ソケット本体のピン端子の中央の貫通孔内のハンダ面の降下または上昇を上側から視認してハンダ付け状態を間接に検査することが可能である。
また、ピン端子の貫通孔内にハンダを充填し、さらに上面に金メッキを施した場合には、ハンダが溶融によりハンダ面の降下とともに、金メッキが溶融ハンダ内に拡散して、表面が金色からハンダ色に変化したことを視認してハンダ付け状態を間接に検査することが可能である。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図１は本発明のＩＣソケットの断面図で、（イ）はプリント基板の上面のパターンと接続する場合のソケット断面図、（ロ）はプリント基板スルーホールを貫通して下面のパターンと接続する場合のソケット断面図である。
【０００９】
このＩＣソケットは周囲に突堤状の枠１ａを設け、搭載部の底部が平坦な四角状のソケット本体１と、底部１ｂに縦及び横方向に一定間隔で配列し、かつ底部１ｂ上面には枠１ａ内に搭載するＩＣパッケージ２の端子２ａと接触する接触部３ａと下面には後述のプリント基板４のパターン（ランド）４ａと接続する接続部３ｂを有して底部１ｂを貫通するピン端子３と、突堤状の枠１ａの外側と係止し搭載したＩＣパッケージ２を上面から弾圧してＩＣパッケージ２の端子２ａをソケット本体１のピン端子３の接触部３ａに押圧するような弾性を有する押圧部材５からなる。
【００１０】
上述のソケット本体１は、図１（イ）の場合はピン端子３の接続部３ｂが完全にプリント基板４のパターン４ａにハンダ付けされていることを直接目視検査するために、透明部材（合成樹脂、ガラス等）で形成されていることが必要であるが、図１（ロ）の場合はＩＣソケットの装着面と反対側の面でハンダ付けされるので、必ずしも透明部材である必要はない。
【００１１】
ＩＣパッケージがＢＧＡ型の場合は、端子２ａはボールバンプ型であり、この端子２ａの先端部を直接ピン端子３の接触部３ａに押圧することは先端面がつぶれる等損傷し、高さが変わってしまうので好ましくない。このため、図２（イ）に示すように接触部３ａの表面に凹部３ｃを設け、ボールバンプ型の端子２ａとの接触は、この端子の側面と凹部３ｃの周辺部とで接触するように構成されている。
【００１２】
また、ピン端子３のプリント基板４のパターン４ａとの接続部３ｂは、プリント基板４のパターン４ａの面にＩＣソケットを装着する場合は、図１（イ）及び図２（イ）のように短い突起状の接続部３ｂであり、プリント基板４のパターン４ａの反対側の面にＩＣソケットを装着する場合は、プリント基板４のパターン４ａ部分のスルーホールを貫通してパターン４ａの面に突出する必要上、図１（ロ）及び図２（ロ）のように長く延伸した接続部３ｂとなっている。
【００１３】
なお、図２（ロ）に示すピン端子３には上面の接触部３ａから途中までＰＧＡ型のピン状の端子２ａが挿入される挿入孔３ｅが穿設されている。さらに図２（ハ）に示すピン端子３は、接触部３ａと接続部３ｂとの間に導電性ゴム３ｆを導電性接着剤で接着し、接触部３ａと接続部３ｂ間に弾性を持たせたものである。
【００１４】
次に、上述のＩＣソケットを使用してプリント基板４にＩＣパッケージを実装する工程について説明する。図３はこの工程図で、図１（イ）に相当する場合の状態の工程図である。図３（イ）はプリント基板４の側面図で、（ロ）はランド４ａにクリームハンダ６を塗布した状態である。
【００１５】
この上に図１（イ）に示す接続部３ｂが短突出型のＩＣソケットを接続部３ｂとランド４ａとが一致するように透明ソケット本体１を通して目視により位置決めをして図３（ハ）の状態に載置し、リフロー炉で全体をハンダが溶融する温度に加熱すると、図３（ニ）に示すようにクリームハンダ６は溶融後固化し、接続部３ｂとランド４ａとは完全にハンダ付けされた状態となる。
この状態の時に図３（ホ）に示すように、透明のソケット本体１を通して上側からハンダ付けの良否を検査する。
【００１６】
このようにしてプリント基板４の必要箇所全部にＩＣソケットが装着された後各ピン端子３の接触部３ａの上面に銀系導電剤または導電性ゴム７を塗布し、その上からＩＣパッケージ２を載置し、押圧部材５で固定する。この状態が図４（イ）である。なお、押圧部材５の押圧力はボールバンプ型端子が接触部３ａに強く押しつける必要はなく、全体が動かない程度の押圧力で良い。
また、上述の銀系導電剤または導電性ゴム７の代わりにシリコンゴム板に垂直にメタルワイヤーを緻密な間隔で前面に分散貫通させた異方性導電性ゴムをソケット本体１の枠１ａ内に敷き詰めて、ＢＧＡ型ＩＣパッケージ２を装着しても良い。
【００１７】
ＰＧＡ型端子２ａのＩＣパッケージ２を使用する場合は、ＩＣソケットのピン端子３は、図１（ロ）及び図２（ロ）のように接触部３ａに挿入孔３ｅが穿設してあり、接続部３ｂが長く延伸しているものを使用する。この場合は、図４（ロ）に示すように、ピン端子３の接続部３ｂがプリント基板４のスルーホールを通して反対面のランド４ａと接続するほかは、図４（イ）の場合と同様であるのでその説明を省略する。
【００１８】
次に目視検査の方法について説明する。図６は直接目視検査方法の説明図である。この検査方法の場合は、ソケット本体１が透明体であることが必要であり、実際には透明部材（合成樹脂、ガラス等）で製造されたもので、図６（イ）は平面図、（ロ）は縦断面図、（ハ）はこの検査方法の場合のプリント基板のランドの説明図である。
このソケット本体１は、透明部材で作製された四角形で、各辺には垂直に設けた枠１ａと、平面の底部１ｂよりなり、この底部１ｂに縦横に一定間隔でピン端子３が底部１ｂを貫通して接続部３ｂが底部１ｂの下側に突出するように植設されている。
【００１９】
次に、上述のピン端子３を植設したソケット本体１をプリント基板４に装着する方法について説明する。プリント基板４のランド４ａには図６（ハ）に示すように円形のランド４ａから隣接するランド４ａの間にそれらと接触しないように突出部４ｂが設けられている。
次に図３（イ）に示すプリント基板４のランド４ａのみに事前にクリームハンダ６を塗布しておく（突出部４ｂには塗布しない）。
【００２０】
クリームハンダ６が塗布されたランド４ａに適宜な方法で位置合わせをして、各ランド４ａの上にソケット本体１のピン端子３の接続部３ｂが載るように載置し、全体をリフロー炉等で加熱してクリームハンダ６を溶融させ、ランド４ａと接続部３ｂとをハンダ付けする。
この場合、ランド４ａで溶融したクリームハンダ６は突出部４ｂまで流出し、銅箔のパターン４ａ（ランドや突出部も同様）の表面の色はハンダ色に変色し、視認が容易となる。
なお、上述のランド４ａ等は極めて小さい間隔で配列され、したがってランド４ａ自体も極めて小さいので、肉眼で識別しがたく、このような場合は市販のイメージチェッカー等を使用すると容易に識別できる。
【００２１】
次に間接目視検査の方法について説明する。間接目視検査に用いるピン端子３は、既に説明した図２（イ）に示すように、上端に接触部３ａが鍔状に設けられており、下端はプリント基板４のパターン（ランド）４ａと接続可能なようにソケット本体１の底部１ｂの下面に突出するように接続部３ｂが構成されており、接触部３ａの上面にはＢＧＡ型ＩＣパッケージ２のボールバンプ型端子２ａの側面が接触するように凹部３ｃが設けられている。
【００２２】
次にこのピン端子３を植設したソケット本体１をプリント基板４に装着する方法について説明する。
このピン端子３には、図２（イ）に示すように、中心に貫通孔３ｄが穿設されている。この貫通孔３ｄの太さは、比較的太く溶融ハンダが毛細管現象を起こさない場合と、細くて溶融ハンダが毛細管現象を起こす場合との２種類がある。
【００２３】
まず、図７に示す太い貫通孔３ｄの場合の例について説明する。この場合は、まずピン端子３の貫通孔３ｄ内に事前にハンダを充填しておく。次に、ランド４ａにクリームハンダ６を塗布し、その後、適宜な方法で位置決めされたＩＣソケットをピン端子３の接続部３ｂがランド４ａの上に載るように載置する。この状態が図７（イ）である。
【００２４】
この状態のプリント基板４をリフロー炉で加熱する。この加熱により、クリームハンダ６が溶融してランド４ａとピン端子３の接続部３ｂを一体化すると共にピン端子３の貫通孔３ｄ内のハンダも溶融し、クリームハンダ６が溶融してランド４ａ上で液状となったハンダ部分に流れてハンダ面が降下する。この状態が図７（ロ）である。
このハンダ面の降下をイメージチェッカー等で検出し、降下している箇所はランド４ａと接続部３ｂがハンダで接続されていることになるので、接続の有無の検出が可能である。
【００２５】
次に図８に示す細い貫通孔３ｄの場合の例について説明する。この場合は、まずピン端子３の貫通孔３ｄ内の下部に少量のハンダを充填しておく。次にランド４ａにクリームハンダ６を塗布し、その後、適宜な方法で位置決めされたＩＣソケットをピン端子３の接続部３ｂがランド４ａの上に載るように載置する。この状態が図８（イ）である。
【００２６】
この状態のプリント基板４をリフロー炉で加熱する。この加熱により、クリームハンダ６が溶融してランド４ａとピン端子３の接続部３ｂを一体化すると共にピン端子３の貫通孔３ｄ内の少量のハンダも溶融し、クリームハンダ６が溶融してランド４ａ上で液状となったハンダ部分から毛細管現象によって液状ハンダを貫通孔３ｄ内に吸い上げ、結果としてハンダ面が上昇する。この状態が図８（ロ）である。
なお、貫通孔３ｄは図８（ハ）または（ニ）のような形状にしておくことが好ましい。そしてこのハンダ面の上昇をイメージチェッカー等で検出し、この場合上昇している箇所はランド４ａと接続部３ｂがハンダで接続されていることになるので、接続の有無の検出が可能である。
【００２７】
次に図９に示す例では、図７の場合と同様に貫通孔３ｄ内にハンダを充填すると共に、上面の凹部３ｃの内面を貫通孔３ｄの上端のハンダ面とも金メッキ３ｇを施しておき、このピン端子３を使用して図７と同様に、適宜な方法で位置決めされたＩＣソケットをピン端子３の接続部３ｂがランド４ａの上に載るように載置する。この状態が図９（イ）である。
【００２８】
この状態のプリント基板４をリフロー炉で加熱する。この加熱により、クリームハンダ６が溶融してランド４ａとピン端子３の接続部３ｂを一体化すると共に貫通孔３ｄ内の液状になったハンダにこの表面の金メッキ層が拡散して金色を失い、ハンダ色に変色する。この状態が図９（ロ）である。
この変色とハンダ面の降下をイメージチェッカー等で検出し、変色と降下の起こった箇所は、ランド４ａと接続部３ｂがハンダで接続されていることになるので、接続の有無の検出が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＩＣパッケージを装着前のＩＣソケットを装着する時点でプリント基板をリフロー炉を通過させるので、ＩＣパッケージは熱による変形や破損が起こらない。また、ＩＣパッケージの交換が容易であるので、リペアーが可能である。
また、ＩＣソケットを透明部材としておけば、プリント基板に装着時にピン端子とランドとの位置決め及びハンダ付け後のハンダ付けの良否の目視検査が容易である。
また、ＩＣソケットのピン端子を長く延伸しておけば、ＰＧＡ実装用のプリント基板にもＢＧＡ型ＩＣパッケージの実装をすることができる。
また、ＩＣソケットのピン端子上面に凹部を形成しておけば、ＢＧＡ型ＩＣパッケージのボールバンプ型端子の周面で接触でき、先端面を損傷せず、ピン端子の高さのばらつきが生じないので、パッケージ再利用時に好都合である。
また、ピン端子にＰＧＡ型ＩＣパッケージの接続ピン挿入孔を穿設しておけばＢＧＡ型及びＰＧＡ型の何れのパッケージにも使用できる。
また、位置合わせが完了してＩＣソケットを載置したプリント基板は、リフロー炉等で全体を加熱するが、このときには未だＩＣパッケージは搭載されておらず、ＩＣパッケージの熱による劣化を防止することが可能である。
また、ＩＣパッケージのボールバンプ型端子とＩＣソケットのピン端子の接触部との接触は、銀系導電剤または導電性ゴム、或いは異方性導電性ゴム等によって行われており、この時点での加熱はないので、ＩＣパッケージの熱劣化を生じない。
また、回路特性の変更等により、後日ＩＣパッケージを交換する場合には容易に取り外すことが可能で、高価なＩＣパッケージを破損することがない。
また、ソケット本体のピン端子の中央の貫通孔内のハンダ面の降下または上昇を上側から視認してハンダ付け状態を間接に検査することが容易に可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のＩＣソケットの断面図で、（イ）はプリント基板の上面のパターンと接続する場合のソケット断面図、（ロ）はプリント基板スルーホールを貫通して下面のパターンと接続する場合のソケット断面図である。
【図２】  上記ＩＣソケットに使用するピン端子の断面図で、（イ）はプリント基板のパターン面に装着するＩＣソケット用のピン端子の断面図、（ロ）はプリント基板のパターン面と反対の面に装着するＩＣソケット用のピン端子の断面図、（ハ）は接触部と接続部間に導電性弾性体を挿入したピン端子の断面図である。
【図３】  ＩＣソケットをプリント基板のパターン面に装着する工程説明図で、（イ）はプリント基板の側面図、（ロ）はクリームハンダを塗布した状態の側面図、（ハ）はＩＣソケットのピン端子をクリームハンダの上に載せた状態の部分断面図、（ニ）はリフロー炉通過後の部分断面図、（ホ）はハンダ付け後の目視状態の説明図である。
【図４】  ＢＧＡ型ＩＣパッケージを装着した状態の断面図で、（イ）はＩＣソケットをパターン面に装着した場合の断面図、（ロ）はＩＣソケットをパターン面と反対の面に装着した場合の断面図である。
【図５】  軟Ｘ線使用の検査方法の説明図である。
【図６】  直接目視検査方法の説明図で、（イ）は平面図、（ロ）は縦断面図、（ハ）はこの検査方法の場合のプリント基板のランドの説明図である。
【図７】  太い貫通孔を有するピン端子の場合の動作説明図で、（イ）はＩＣソケットを載置したままの状態の部分断面図、（ロ）は加熱後の状態の部分断面図である。
【図８】  細い貫通孔を有するピン端子の場合の動作説明図で、（イ）はＩＣソケットを載置したままの状態の部分断面図、（ロ）は加熱後の状態の部分断面図、（ハ），（ニ）はピン端子の貫通孔が別の形状の部分断面図である。
【図９】  金メッキを併用したピン端子を使用する場合の動作説明図で、（イ）はＩＣソケットを載置したままの状態の部分断面図、（ロ）は加熱後の状態の部分断面図である。
【符号の説明】
１…ソケット本体、１ａ…枠、１ｂ…底部、２…ＩＣパッケージ、２ａ…端子、３…ピン端子、３ａ…接触部、３ｂ…接続部、３ｃ…凹部、３ｄ…貫通孔、３ｅ…挿入嵌合部（挿入孔）、３ｆ…導電性ゴム、４…プリント基板、４ａ…パターン（ランド）、５…押圧部材、６…クリームハンダ、７…銀系導電剤または導電性ゴム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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