(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体のピン本体の一方の端部の端面に凹部が形成され、該凹部内に第１のはんだが被着され、該ピン本体の他方の端部の端面には該第１のはんだより高融点の第２のはんだが被着され、前記一方の端部の端面の外側縁部に、溶融された前記第１のはんだの流れを防止するバリヤ層が形成されていることを特徴とする接続ピン。
【請求項２】
前記一方の端部は該ピン本体から該一方の端部の端面に向かって先広がりの円錐形状であることを特徴とする請求項１記載の接続ピン。
【請求項３】
前記バリヤ層は樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の接続ピン。
【請求項４】
請求項１〜３記載のいずれかの接続ピンを使用し、第１の基板を第２の基板に実装する実装方法であって、
前記一方の端面が上向きの垂直姿態にした該接続ピンの前記第２のはんだを溶融せしめ、該接続ピンを該第２の基板に接続させる工程と、
前記第１のはんだが溶融し、該第２のはんだが溶融しない温度に該接続ピンを加熱し、該第１のはんだを該第１の基板に接続させる工程、
を含むことを特徴とする基板実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板間を電気的に接続する接続ピン、例えば半導体素子を搭載した半導体基板を回路基板に搭載するとき、該半導体基板と回路基板を電気的に接続する接続ピンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ等の半導体素子を搭載したＭＣＭやＣＰＵ等の半導体基板を、所望回路が形成された回路基板に搭載するとき、半導体基板の端子（パッド）と回路基板の端子（パッド）の電気的接続に、接続ピンが広く利用されている。
【０００３】
図５は従来の接続ピンの説明図、図６は半導体基板の概略図、図７は従来の接続ピンを利用した半導体基板実装方法の説明図である。
図５において、接続ピン１は銅等の導体にてなり、直径０．２ｍｍ程度で長さ３ｍｍ程度の接続ピン本体２の一方の端部には、直径０．４ｍｍ程度のフランジ２′が形成されており、そのフランジ２′には適量の高融点はんだ３、例えば融点が２８０℃程度の金錫はんだのはんだ３が被着されている。
【０００４】
図６において、半導体基板４は上面にＬＳＩ等の複数の搭載素子５が搭載されており、その下面には搭載素子５に連通する複数のパッド６（図７（ａ）参照）が形成されている。
【０００５】
図７（ａ）において、半導体基板４のパッド６には、接続ピン１に被着されたはんだ３のリフローにより、接続ピン１を被着させる。
しかるのち、接続ピン１の他方の端面（図７の接続ピン１の下端面）に低融点のはんだボールを被着させるまたは、
図７（ｂ）において、回路基板７の上面には半導体基板４のパッド６に対向するパッド８が形成されており、パッド８と接続ピン１の他方の端面（図７の接続ピン１の下端面）は、低融点はんだ９例えば融点が１８０℃程度の錫鉛はんだ９により接続されている。
【０００６】
はんだ９は、接続ピン１の他方の端面に低融点のはんだボールを予め被着させるまたは、パッド８に印刷等で被着させた低融点のはんだペーストをリフローさせたものであり、はんだ９による前記接続では、はんだ３を溶融させない温度で行うことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、接続ピン本体２と溶融温度に異なる２種類のはんだ３および９を利用し、基板間接続即ち半導体基板３を回路基板７に搭載することは、従来から行われている。
【０００８】
しかし、前記従来方法では予め高融点はんだ３が被着された接続ピン１を使用し、高融点はんだ３をリフローさせることでピン本体２を一方の基板に接続させたのち、接続ピン本体２または回路基板７に低融点はんだ９を被着せしめ、そのはんだ９をリフローさせる方法であった。
【０００９】
即ち、２回のはんだリフロー工程の間に低融点はんだ被着工程が組み込まれることになり、接続ピン１による基板間接続の作業性が損なわれるという問題点があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、接続ピンによる半導体基板等の搭載作業を効率化することであり、導体のピン本体の一方の端面に凹部が形成され、この凹部内に第１のはんだが被着され、該ピン本体の他方の端面には、第１のはんだより高融点の第２のはんだが被着され、この一方の端面の外側縁部に、溶融された第１のはんだの流れを防止するバリヤ層が形成されていることである。
【００１４】
前記目的を達成する本発明の基板実装方法は、本発明の請求項１〜３の接続ピンを使用し、第１の基板を第２の基板に実装する実装方法であって、前記一方の端面が上向きの垂直姿態にした該接続ピンの前記第２のはんだを溶融せしめ、該接続ピンを該第２の基板に接続させる工程と、前記第１のはんだが溶融し、該第２のはんだが溶融しない温度に該接続ピンを加熱し、該第１のはんだを該第１の基板に接続させる工程を含むことである。
【００１５】
前記本発明の接続ピンは、高融点はんだと低融点はんだは別々に接続相手の基板に接続させることになる。しかし、その２回のはんだ接続工程の間にはんだ被着（塗布）工程が入らない。従って、はんだ接続工程の作業が効率化されるようになる。
【００１６】
特に、本発明の接続ピンは、高融点はんだの溶融接続に際し、接続前の低融点はんだが溶融しても接続ピン凹部が低融点はんだの流出を防止し、接続に対する信頼性が確保されるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例による接続ピンの説明図である。
図１（ａ）において、接続ピン１１は接続ピン本体１２の一方の端面（図の上部端面）に低融点はんだ（錫鉛合金はんだ）１３が被着され、他方の端面（図の下部端面）には高融点はんだ（金錫合金はんだ）１４が被着されている。
【００１８】
銅等の導体にてなる接続ピン本体１２は、例えば直径０．４ｍｍ程度で長さ３ｍｍ程度であり、表面にはニッケルめっきを下地層として金めっきが施されている。
【００１９】
図１（ｂ）において、接続ピン１６は接続ピン本体１７の一方の端面（図の上部端面）には低融点はんだ（錫鉛合金はんだ）１３が被着され、他方の端面（図の下部端面）には高融点はんだ（金錫合金はんだ）１４が被着されている。
【００２０】
銅等の導体にてなる接続ピン本体１７は、例えば直径０．２ｍｍ程度で長さ３ｍｍ程度の長さ方向端部に円板状のフランジ１７′と１７″が一体形成され、ピン本体１７の全表面には、ニッケルめっきを下地層として金めっきが施されている。
【００２１】
図１（ｃ）において、接続ピン２１は接続ピン本体２２の一方の端面（図の上部端面）には低融点はんだ（錫鉛合金はんだ）１３が被着され、他方の端面（図の下部端面）には高融点はんだ（金錫合金はんだ）１４が被着されている。
【００２２】
銅等の導体にてなる接続ピン本体２２は、例えば直径０．２ｍｍ程度で長さ３ｍｍ程度の長さ方向上端部から円錐状にフランジ２２′が広がり、フランジ２２′の中心部には深さ０．２ｍｍ程度の凹部２３が形成され、長さ方向下端部の円板状のフランジ２２″が形成されている。
【００２３】
そして、端面にはんだ流れ防止用バリヤ層２４が形成されたフランジ２２′の凹部２３内にはんだ１３が被着され、フランジ２２″にはんだ１４が被着されている。
【００２４】
バリヤ層２４はニッケルまたは樹脂等にて形成される。ニッケルにてなるバリヤ層２４は、接続ピン本体２２の表面処理（めっき処理）に際し、金めっきが被着しないようにすればよく、樹脂にてなるバリヤ層２４は、金めっきされた上に印刷等によって形成する。
【００２５】
図２は本発明の接続ピンを使用した基板間接続の説明図（その１）、図３は本発明の接続ピンを使用した基板間接続の説明図（その２）、図４は本発明の接続ピンを使用した基板間接続の説明図（その３）である。
【００２６】
接続ピン１１を使用した基板間接続である図２において、（ａ）は接続ピン１１を半導体基板４に接続した一部分の側面図、（ｂ）は接続ピン１１を半導体基板４と回路基板７に接続した一部分の側面図である。
【００２７】
なお、図２において半導体基板４と回路基板７は、入れ替えた接続構成、即ち接続ピン１１の低融点はんだ１３を回路基板７に接続させたのち、高融点はんだ１４で接続ピン１１と半導体基板４を接続させてもよい。
【００２８】
図２（ａ）において、接続ピン１１の低融点はんだ１３をリフローし、接続ピン１１を半導体基板４のパッド６に接続させる。はんだ１３のリフローに際して高融点はんだ１４が溶融しない温度、例えばはんだ１３に融点が１８３℃の錫鉛はんだを使用し、はんだ１４に融点が２８０℃の金錫はんだを用いたとき、はんだ１３のリフロー温度は２００℃程度にする。
【００２９】
次いで、図２（ｂ）示す如くはんだ１４のリフローによって、接続ピン１１を回路基板７のパッド８に接続させる。
はんだ１４のリフローでははんだ１４をその溶融温度（例えば２８０℃）以上に加熱する必要があり、はんだ１３も当然ながら溶融されることになる。従って、はんだ１３の量は溶融時の表面張力で流れ落ちない程度に規制し、はんだ１４のリフローは回路基板７を介して加熱することが望ましいが、さらなるはんだ１３の流出防止には、半導体基板４を下にし回路基板７を上にしたリフローが望ましい。
【００３０】
接続ピン１６を使用した基板間接続である図３において、（ａ）は接続ピン１６を半導体基板４に接続した一部分の側面図、（ｂ）は接続ピン１６を半導体基板４と回路基板７に接続した一部分の側面図である。
【００３１】
なお、図３において半導体基板４と回路基板７は、入れ替えた接続構成、即ち接続ピン１６の低融点はんだ１３を回路基板７に接続させたのち、高融点はんだ１４で接続ピン１６と半導体基板４を接続させてもよい。
【００３２】
図３（ａ）において、接続ピン１６の低融点はんだ１３をリフローし、接続ピン１６を半導体基板４のパッド６に接続させる。はんだ１３のリフローに際して高融点はんだ１４が溶融しない温度、例えばはんだ１３に融点が１８３℃の錫鉛はんだを使用し、はんだ１４に融点が２８０℃の金錫はんだを用いたとき、はんだ１３のリフロー温度は２００℃程度にする。
【００３３】
次いで、図３（ｂ）示す如くはんだ１４のリフローによって、接続ピン１６を回路基板７のパッド８に接続させる。
はんだ１４のリフローでははんだ１４をその溶融温度（例えば２８０℃）以上に加熱する必要があり、はんだ１３も当然ながら溶融されることになる。従って、はんだ１３の量は溶融時の表面張力で流れ落ちない程度に規制し、はんだ１４のリフローは回路基板７を介して加熱することが望ましいが、さらなるはんだ１３の流出防止には、半導体基板４を下にし回路基板７を上にしたリフローが望ましい。
【００３４】
接続ピン２２を使用した基板間接続である図４において、（ａ）は接続ピン２２を半導体基板４に接続した一部分の側面図、（ｂ）は接続ピン２２を半導体基板４と回路基板７に接続した一部分の側面図である。
【００３５】
なお、図４において半導体基板４と回路基板７は、入れ替えた接続構成、即ち接続ピン２２の低融点はんだ１３を回路基板７に接続させたのち、高融点はんだ１４で接続ピン２２と半導体基板４を接続させてもよい。
【００３６】
図４（ａ）において、接続ピン２２はフランジ２２′が上向き姿態として高融点はんだ１４をリフローし、接続ピン２２を半導体基板４のパッド６に接続させる。はんだ１４のリフローに際し、当然のことながら低融点はんだ１３も溶融されることになる。
【００３７】
しかし、フランジ２２′の凹部２３内に適量だけ盛り上がるように被着したはんだ１３は、溶融してもそれ自体が有する表面張力と、バリヤ層２４によって、フランジ２２′の外に流出しないようなる。
【００３８】
次いで、図４（ｂ）に示す如くはんだ１３のリフローによって、接続ピン２２を回路基板７のパッド８に接続させる。
はんだ１３のリフローははんだ１４を溶融させない温度、例えばはんだ１４に溶融温度が２８０℃程度の金錫はんだを使用したとき、はんだ１３には１８３℃の錫鉛はんだを使用し、はんだ１４が溶融しない温度例えば２００℃程度で行う。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による接続ピンを使用した基板間接続は、２回のリフロー工程の間にはんだ被着（塗布）工程が入らない。従って、はんだリフロー工程の作業が効率化されるようになる。
【００４０】
特に、前記本発明の第２の接続ピンは、高融点はんだのリフローに際し低融点はんだが溶融しても、ピン凹部さらにはバリヤ層が低融点はんだの流出を防止し、接続に対する信頼性が確保されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による接続ピンの説明図
【図２】本発明の接続ピンを使用した基板間接続の説明図（その１）
【図３】本発明の接続ピンを使用した基板間接続の説明図（その２）
【図４】本発明の接続ピンを使用した基板間接続の説明図（その３）
【図５】従来の接続ピンの説明図
【図６】半導体基板の概略図
【図７】従来の接続ピンを利用した半導体基板実装方法の説明図
【符号の説明】
４  半導体基板
６，８  パッド
７  回路基板
１１，１６，２１  接続ピン
１２，１７，２２  接続ピン本体
１３  低融点はんだ
１４  高融点はんだ
１７′，１７″，２２′，２２″  接続ピン本体のフランジ
２３  凹部
【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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