(57)【要約】【課題】リードピンを外部電気回路基板の配線導体にソケットを介して良好に接続することが可能なピン付き配線基板およびそれを用いた電子装置を提供すること。【解決手段】配線導体２を有する有機材料系の絶縁基板１の下面に配線導体２と電気的に接続されたピン付けパッド２ｂを設けるとともにピン付けパッド２ｂに、略円柱状の軸部３ａの上端に略円板状の径大部３ｂを形成したリードピン３を径大部３ａの上面および側面とピン付けパッド２ｂとの間を半田９で接合して立設して成るピン付き配線基板であって、リードピン３は、径大部３ｂの下面側における外周角部にその全周にわたって段部３ｃが形成されている。【選択図】　図３
2004055958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線導体を有する有機材料系の絶縁基板の下面に前記配線導体と電気的に接続されたピン付けパッドを設けるとともに該ピン付けパッドに、略円柱状の軸部の上端に略円板状の径大部を形成したリードピンを前記径大部の上面および側面と前記ピン付けパッドとの間を半田で接合して立設して成るピン付き配線基板であって、前記リードピンは、前記径大部の下面側における外周角部にその全周にわたって段部が形成されていることを特徴とするピン付き配線基板。
【請求項２】
請求項１記載のピン付き配線基板に電子部品を搭載するとともに該電子部品の電極と前記配線導体とを電気的に接続して成る電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられるピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられるピン付き配線基板として、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁板やエポキシ樹脂等から成る絶縁層を複数層積層して成る絶縁基板の上面から下面にかけて銅箔から成る複数の配線導体を設けるとともにこれらの配線導体のうち、絶縁基板の上面に導出した部位に電子部品の電極が半田バンプを介して接続される電子部品接続パッドを、絶縁基板の下面に導出した部位に複数のピン付けパッドを形成し、これらの電子部品接続パッドに例えば６７〜８２質量％の鉛と５〜２０質量％の錫と５〜１５質量％のアンチモンと８〜２０質量％のビスマスとから成る半田バンプを接合させるとともにピン付けパッドに上端部に円板状の径大部を有する略円柱状の鉄系合金や銅系合金から成るリードピンをその上端を突き当てて例えば７０〜８５質量％の鉛と５〜２０質量％の錫と５〜１５質量％のアンチモンとから成る半田を介して接合することにより立設して成る有機材料系のピン付き配線基板が採用されるようになってきている。このような有機材料系のピン付き配線基板は、セラミック材料系のピン付き配線基板と比較して軽量であり、かつ配線導体の電気抵抗が小さいという有利な面を有している。
【０００３】
そして、このような有機材料系のピン付き配線基板においては、絶縁基板の上面に電子部品をその電極と半田バンプとが接触するようにして搭載するとともに半田バンプを加熱溶融させることにより電子部品の電極と半田バンプとを接合し、しかる後、電子部品を金属やセラミックから成る蓋体やポッティング樹脂等から成る封止部材により封止することによって製品としての電子装置となり、この電子装置においては、絶縁基板の下面に立設したリードピンを外部電気回路基板の配線導体にソケットを介して接続することにより外部電気回路基板上に実装されるとともに搭載する電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【０００４】
なお、上記のようなピン付き配線基板においては、リードピンの酸化腐食を防止するとともにリードピンと半田との濡れ性およびリードピンとソケットの接続を良好とするために、リードピンの表面にニッケルめっき層および金めっき層を予め順次被着させておき、そのリードピンをピン付けパッドに半田を介して接合するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように表面にニッケルめっき層および金めっき層が順次被着されたリードピンを配線基板のピン付けパッドに例えば７０〜８５質量％の鉛と５〜２０質量％の錫と５〜１５質量％のアンチモンとから成る半田を介して接合すると、リードピンを接合する際に、半田の一部がリードピンの径大部の側面から下面を伝って軸部の上端部にまで濡れ広がり、軸部の上端部に半田が付着してしまいやすい。そして、そのようにリードピンの軸部の上端部に半田が付着すると、リードピンをソケットに接続する際に、ソケットとリードピンとの良好な接続が軸部に付着した半田により阻害されてしまうという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、リードピンの軸部に半田の付着がなく、リードピンをソケットに良好に接続することが可能なピン付き配線基板およびそれを用いた電子装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のピン付き配線基板は、配線導体を有する有機材料系の絶縁基板の下面に前記配線導体と電気的に接続されたピン付けパッドを設けるとともに該ピン付けパッドに、略円柱状の軸部の上端に略円板状の径大部を形成したリードピンを前記径大部の上面および側面と前記ピン付けパッドとの間を半田で接合して立設して成るピン付き配線基板であって、前記リードピンは、前記径大部の下面側における外周角部にその全周にわたって段部が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の電子装置は、上記のピン付き配線基板の上面に電子部品を搭載し、該電子部品の電極と半田バンプとを電気的に接続して成ることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、リードピンは、その径大部の下面側における外周角部にその全周にわたり段部が形成されていることから、リードピンをピン付けパッドに半田を介して接合する際に、半田が径大部の側面から下面を伝って軸部に濡れ広がろうとしても、半田の濡れ広がりは径大部の下面側における外周角部に設けた段部で阻止されて軸部に到達することがない。したがって、リードピンの軸部に半田の付着がなく、リードピンをソケットに良好に接続することが可能なピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明を半導体素子を搭載するためのピン付き配線基板およびこれに半導体素子を搭載した電子装置に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基板、２は配線導体、３はリードピンである。この絶縁基板１と配線導体２とリードピン３とで本発明のピン付き配線基板が構成され、これに電子部品としての半導体素子４を搭載することにより本発明の電子装置が形成される。
【００１１】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそれぞれ複数層ずつ積層して成る有機材料系の多層板であり、その上面から下面にかけては銅箔や銅めっき膜等から成る複数の配線導体２が被着形成されている。
【００１２】
絶縁基板１を構成する芯体１ａは、厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．１〜１．０ｍｍ程度の複数の貫通孔５を有している。そして、その上下面および各貫通孔５の内壁には配線導体２の一部が被着されており、上下面の配線導体２が貫通孔５を介して電気的に接続されている。
【００１３】
このような芯体１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａの上下面の配線導体２は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが３〜５０μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともにこの銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。また、貫通孔５内壁の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔５を設けた後に、この貫通孔５内壁に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００１４】
さらに、芯体１ａは、その貫通孔５の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱６が充填されている。樹脂柱６は、貫通孔５を塞ぐことにより貫通孔５の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔５内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱６を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１５】
芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜６０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数の貫通孔７を有している。これらの絶縁層１ｂは、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔７を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。このような絶縁層１ｂは、厚みが２０〜６０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａの上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザー加工により貫通孔７を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂの表面および貫通孔７内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔７内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００１６】
絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、半導体素子４の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面に設けられた部位の一部が半導体素子４の各電極に半田バンプ８を介して接合される電子部品接続パッド２ａを、絶縁基板１の下面に露出した部位の一部が外部接続端子としてのリードピン３を接合するためのピン付けパッド２ｂを形成しており、ピン付けパッド２ｂにはリードピン３が半田９を介して立設されている。このような電子部品接続パッド２ａおよびピン付けパッド２ｂは、図２に要部拡大平面図で示すように、配線導体２に接続された略円形のパターンの外周部をソルダーレジストと呼ばれる最外層の絶縁層１ｂにより１５〜１５０μｍ程度の幅で被覆してその外周縁を画定することによりその直径φが、電子部品接続パッド２ａであれば略７０〜２００μｍ程度に、ピン付けパッド２ｂであれば略０．５〜２．５ｍｍ程度になるように形成されている。なお、このようなソルダーレジスト１ｂにより電子部品接続パッド２ａ同士あるいはピン付けパッド２ｂ同士の半田８や９による電気的な短絡が有効に防止されるとともに電子部品接続パッド２ａおよびピン付けパッド２ｂの絶縁基板１に対する接合強度が高いものとなっている。
【００１７】
電子部品接続パッド２ａに接合された半田バンプ８は、例えば６７〜８２質量％の鉛と５〜２０質量％の錫と５〜１５質量％のアンチモンと８〜２０質量％のビスマスとを含有しており、その融点が２３０〜２４０℃程度である。そして、半導体素子４の各電極を配線導体２に電気的に接続するための接続部材として機能するとともに、半導体素子４を絶縁基板１上に固定するための固定部材として機能する。このような半田バンプ８は、６７〜８２質量％の鉛と５〜２０質量％の錫と５〜１５質量％のアンチモンと８〜２０質量％のビスマスとから成る半田粒子を含有する半田ペーストを電子部品接続パッド２ａ上に印刷塗布するとともにこれを２３０〜２４０℃の温度でリフローすることによって電子部品接続パッド２ａ上に接合される。
【００１８】
また、ピン付けパッド２ｂに接合されたリードピン３は、図３に要部拡大断面図で示すように、例えば鉄−ニッケル−コバルト合金、鉄−ニッケル合金等の鉄系合金や銅−鉄−亜鉛−リン合金等の銅系合金から成り、直径が０．２５〜０．５ｍｍ程度で長さが１〜３．５ｍｍ程度の略円柱状の軸部３ａの上端に直径が０．４５〜１．２５ｍｍで厚みが０．０５〜０．３ｍｍ程度のネールヘッドと呼ばれる略円板状の径大部３ｂを形成して成る。そして、その表面にはニッケルめっき層１０と金めっき層１１とが順次被着されており、径大部３ｂの上面および側面とピン付けパッド２ｂとの間が例えば７０〜８５質量％の鉛と５〜２０質量％の錫と５〜１５質量％のアンチモンとから成る半田９で接合されることによりピン付けパッド２ｂに立設されている。
【００１９】
なお、ピン付けパッド２ｂに半田９を介してリードピン３を接合するには、ピン付けパッド２ｂ上に７０〜８５質量％の鉛と５〜２０質量％の錫と５〜１５質量％のアンチモンとから成る半田を溶着させておくとともに、リードピン３の表面に厚みが１．０〜８．０μｍのニッケルめっき層１０および厚みが０．１〜０．３μｍの金めっき層１１を順次被着させておき、次に、リードピン３の径大部３ｂ上端面をピン付けパッド２ｂに溶着させた前記半田の上に突き当てて当接させ、これらを２６０〜２７０℃程度の温度でリフローすることによってピン付けパッド２ｂ上にリードピン３を接合させる方法が採用される。なおこのとき、リードピン３の径大部３ｂの上面および側面に被着させた金めっき層は半田９中に拡散して固溶する。
【００２０】
そして、絶縁基板１上に半導体素子４をその各電極と各半田バンプ８とが接触するようにして搭載するとともに、これらを２３０〜２４０℃の温度に加熱して半田バンプ８を溶融させることにより半導体素子４の各電極と半田バンプ８とが接合され、それにより半導体素子４の各電極と配線導体２とが半田バンプ８を介して電気的に接続されるとともに半導体素子４が絶縁基板１上に半田バンプ８を介して固定されて本発明の電子装置となり、この電子装置におけるリードピン３をソケットを介して外部電気回路基板の配線導体に接続することにより本発明の電子装置が外部電気回路基板に実装されることとなる。
【００２１】
さらに、本発明のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置においては、リードピン３の径大部３ｂの下面側における外周角部にその全周にわたって段部３ｃが形成されており、そのことが重要である。このように、本発明のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、リードピン３の径大部３ｂの下面側における外周角部にその全周にわたって段部３ｃが形成されていることから、リードピン３をピン付けパッド２ｂに半田９を介して接合する際に、半田９が径大部３ｂの下面を伝って軸部３ａに濡れ広がろうとしても、半田９の濡れ広がりは段部３ｃで有効に阻止されて軸部３ａに到達することはない。したがって、本発明のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、リードピン３の軸部３ａに半田の付着がなく、リードピン３とソケットを良好に接続することが可能なピン付き配線基板およびそれを用いた電子装置を提供することができる。
【００２２】
なお、リードピン３の径大部３ｂの下面側における外周角部に形成された段部３ｃはその幅Ｗまたは高さＨが１０μｍ未満の場合、リードピン３をピン付けパッド２ｂに半田９を介して接合する際に、半田９が段部３ｃを越えて軸部３ａまで濡れ広がる危険性がある。したがって、リードピン３の径大部３ｂの下面側における外周角部に形成された段部３ｃの幅Ｗおよび高さＨはそれぞれ１０μｍ以上であることが好ましい。
【００２３】
なお、本発明は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、リードピンは、径大部の下面側における外周角部にその全周にわたって段部が形成されていることから、リードピンをピン付けパッドに半田を介して接合する際に、半田が径大部の側面から下面を伝って軸部に濡れ広がろうとしても、半田の濡れ広がりは径大部の下面側における外周角部に形成された段部で食い止められて軸部に到達することはない。したがって、リードピンの軸部に半田の付着がなく、リードピンをソケットに良好に接続することが可能なピン付き配線基板およびこれを用いた電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピン付き配線基板および電子装置の実施形態例の断面図である。
【図２】本発明のピン付き配線基板および電子装置の実施形態例の要部拡大平面図である。
【図３】本発明のピン付き配線基板および電子装置の実施形態例の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基板
２・・・・・配線導体
２ｂ・・・・ピン付けパッド
３・・・・・リードピン
３ａ・・・・軸部
３ｂ・・・・径大部
３ｃ・・・・段部
４・・・・・電子部品としての半導体素子
９・・・・・半田
【図１】
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【図２】
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【図３】
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