(57)【要約】【課題】  プリント回路基板上にドーム形状の接点を作製する方法が、各銅パッドに中央孔をエッチングし、次に盛り上がった銀エポキシを開口内にスクリーニングする工程を含む。【解決手段】  パッドの上の銀エポキシは、崩れてドーム型バンプを形成する。次に、銀エポキシは硬化され、無電解ニッケルと金の層が順番に被覆される、得られた金めっき接点は、一体構造のものであり、メザニン基板への接続を容易にする働きをする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路基板であって、
基材と、
前記基材上に配置された複数のパッドとからなり、各パッドが、前記基材に固定され、前記基材の表面から突出する銀エポキシで形成されたほぼ中央にあるバンプを有し、前記銀エポキシにニッケル層と金層が順番に被覆されていることを特徴とするプリント回路基板。
【請求項２】
基材が、複数のパッドに対応する複数の孔を含み、また、各パッドの銀エポキシが、基材のそれぞれの孔内に延在することを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板。
【請求項３】
バンプが、ほぼドーム形状を有することを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板。
【請求項４】
ニッケル層が無電解ニッケルめっきであることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板。
【請求項５】
無電解ニッケルめっきの厚さが、０．００１インチ（約０．０２５ミリメートル）であることを特徴とする請求項４に記載のプリント回路基板。
【請求項６】
複数の金めっき接点パッドを有するプリント回路基板を作製する方法であって、
複数の離間した銅パッドを提供する工程と、
各銅パッドを、ほぼ中央にある孔を含むようにエッチングする工程と、
銀エポキシを各前記孔内にスクリーニングし、前記銅パッドの上に突出させる工程と、
前記銀エポキシを硬化させる工程と、
前記硬化した銀エポキシと銅パッドにニッケル層を被覆する工程と、
前記ニッケルを被覆した硬化した銀エポキシに金層を被覆する工程とからなることを特徴とする方法。
【請求項７】
スクリーニングした銀エポキシが、前記銀エポキシを硬化させる工程の前にドーム形状に崩れさせられることを特徴とする請求項６に記載の複数の金めっき接点パッドを有するプリント回路基板を作製する方法。
【請求項８】
ニッケルが無電解ニッケルめっきであることを特徴とする請求項６に記載の複数の金めっき接点パッドを有するプリント回路基板を作製する方法。
【請求項９】
複数の金めっき接点パッドを有するプリント回路基板を作製する方法であって、
複数の離間した銅パッドを提供する工程と、
各前記銅パッドを貫通しかつプリント回路基板の基材内に部分的に入る中央孔を開ける工程と、
各前記孔内に銀エポキシをスクリーニングし、前記銅パッドの上に突出させる工程と、
前記銀エポキシを硬化させる工程と、
前記硬化した銀エポキシと銅パッドにニッケル層を被覆する工程と、
前記ニッケルを被覆した硬化した銀エポキシに金層を被覆する工程とからなることを特徴とする方法。
【請求項１０】
スクリーニングした銀エポキシが、前記銀エポキシを硬化させる工程の前にドーム型形状に崩れさせられることを特徴とする請求項９に記載の複数の金めっき接点パッドを有するプリント回路基板を作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路基板の銅パッド上に金めっきバンプまたは突起を作製して、外側面が、きわめて小さな領域内に集中されかつ別のプリント回路基板への容易な相互接続を促進するように設計された高密度の導電接点を有するようにする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、２００４年５月１９日に出願された米国仮出願第６０／５７２，６６１号に対して優先権を主張し、この出願は、引用により本明細書に組み込まれるものとする。
【０００３】
１つのプリント回路基板を別のプリント回路基板と相互接続するために、現在、いくつかの従来技術の方法が使用されている。ひとつの方法では、１つの基板の接点と別の基板の接点の間にワイヤが半田付け接続によって個別に相互接続される。これは、きわめて冗長で時間のかかる方法であり、隣り合った接点の間隔が狭いためにきわめて難しい。例えば、接点間の間隔が少なくとも約０．０２０インチ（約０．５１ミリメートル）であるとき、ワイヤ相互接続技術を利用して２つの回路基板を相互接続することが唯一実際的である。通常、プリント回路基板間のワイヤ相互接続は、一般に、接点が０．０５０インチ（約１．２７ミリメートル）に離間されたときに使用される。
【０００４】
もう１つの従来技術は、はんだボールを利用することである。より詳細には、はんだボールは、プリント回路基板の各銅パッドに取り付けられ、したがって、はんだボールは、第２のプリント回路基板すなわちメザニン・プリント回路基板のパッドに接続するための突起を提供する。はんだボールは、はんだボールをリフローする赤外線や何か他の形の加熱を使用することによってメザニン(mezzanine)基板のパッドに接続される。この技術の問題は、はんだボールが加熱されたときに崩れやすく、そのため隣り合ったはんだパッドの間隔が制限されることである。
【０００５】
プリント回路基板を相互接続する従来技術の以上の欠陥により、導体パッドを最小間隔、好ましくはわずか０．０１５インチ（約０．３８ミリメートル）に離間することができる、プリント回路基板を相互接続する新規かつ改良された技術が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、プリント回路基板上に直接金接点を作製する方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、金接点がプリント回路基板の基材に固着された、プリント回路基板上に直接金接点を作製する方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、金接点が、基板が加熱されたときに接続方法中に売れる(slumping)かまたは拡がることなく接点をメザニン・プリント回路基板に直接接続できるようにプリント回路基板上に直接金接点を作製する方法を提供することである。
【０００９】
本発明のもう１つの目的は、メザニン・プリント回路基板を離間させるためのスタンドオフを提供する隆起金接点を有する新規でかつ改良されたプリント回路基板を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、メザニン・プリント回路基板を容易に接続することを可能にする隆起金接点を有する新規でかつ改良されたプリント回路基板を提供することである。
【００１１】
上記およびその他の目的は、以下の工程を含む本発明の方法によって達成される。最初に、銀エポキシが、ステンシルを介して、標準のプリント回路基板の銅パッドにエッチングされた中央孔内に厳密に等しい量で堆積される。孔は、銀エポキシが充填され、バンプまたはドーム型形状を作製するために余分な量の銀エポキシが銅パッドの表面より上に堆積される。堆積された銀エポキシは、基材の表面より上に丸みを帯びたバンプまたはドームを作製するように崩れる傾向がある。バンプは、ステンシルがバンプを作製するのに十分な厚さのものであるので達成可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本方法の次の工程は、銀エポキシ「バンプ」が、プリント回路基板上の銅パッドの上で安定した形状に留まるように熱硬化される。次に、基板は洗浄され完全に乾かされる。
【００１３】
本発明の方法の次の工程において、銅パッドと銀エポキシのバンプの表面全体に無電解ニッケルめっきが施される。次に、ニッケル被覆は、清浄な水でリンスされ、その後プリント回路基板が浸漬（ｅｍｅｒｓｉｏｎ）金仕上げによってめっきされる。その結果、メザニン・プリント回路基板にはんだ付けする準備ができた金めっきバンプまたは接点を備えたプリント回路基板が得られる。
【００１４】
得られた構造は、高密度接点マトリクスを備え、各接点が、プリント回路基板の平面の上に均一に配置され、メザニン・プリント回路基板への接続に容易に適応される。
【００１５】
さらに、金めっきバンプは剛性構造であり、したがって相互接続する際にプリント回路基板が加熱されたときに半径方向に膨脹しない。金めっきバンプは、本プリント回路基板からメザニン・プリント回路基板を離間させるスタンドオフとして働き、これにより、基板の清浄が容易になり、共面の問題が軽減され、リフロー問題が軽減される。
【００１６】
得られたプリント回路基板の各金接点は、強度を高めた一体構造であり、銀エポキシは、プリント回路基板の基材に粘着接合されている。
【００１７】
本発明の方法および製品の代替実施形態において、最初に、孔が、銅パッドの中心に、例えば０．０１５インチ（約０．３８ミリメートル）の深さまでプリント回路基板内に開けられる。次に、銀エポキシが、ステンシルを介して、銅パッド上に厳密に等しい量で堆積される。各孔には銀エポキシが充填され、余分な量の銀エポキシが、銅パッドの表面に堆積されてバンプまたはドームが作製される。バンプは、ステンシルがバンプを作製するのに十分な厚さであるとう事実により実現可能であり、通常、ステンシルの厚さは、銅パッドに開ける孔の深さと等しく、この厚さは通常０．０１５インチである。ステンシルを除去した後で、銀エポキシは崩れて丸みを帯びたバンプを作製する。さらに、銀エポキシは、基材に粘着結合する。
【００１８】
本方法の次の工程は、銀エポキシ「バンプ」を熱硬化させて、エポキシ「バンプ」がプリント回路基板上の銅パッドの上に安定した形状のまま留まるようにすることである。硬化後、次に基材が清浄され完全に乾かされる。
【００１９】
本発明の方法の次の工程において、銅パッドと銀エポキシ・バンプの表面全体に無電解ニッケルめっきが施される。次に、ニッケル被覆が清潔な水でリンスされ、その後プリント回路基板が浸漬（ｅｍｅｒｓｉｏｎ）金仕上げによってめっきされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１と図２を参照すると、プリント回路基板１０は、基材１２ならびに複数の楕円形パッド１４を含む。各パッド１４は、パッド１４の表面上に延在する中央バンプまたは突起１６を含む。また、パッドの形状は、バンプまたは突起１６がパッド１４の表面のほぼ中央に配置されている状態で、丸や他の任意の形状でもよい。各パッド１４は、その導電性能を高めるために金層が被覆されていることが好ましい。
【００２１】
図３〜図６は、金を被覆したパッド１４を作製する方法のいくつかの工程を示す。
【００２２】
図３に移ると、本方法の第１の工程は、中央孔１８を含むように各パッド１４をエッチングすることである。これは、プリント回路基板の上にステンシルを配置することを含む通常のプリント回路基板エッチング技術を使用して達成され、開口がそれぞれの開口１８上の中心に位置決めされ、ステンシルの厚さがバンプ１６の所望の厚さに対応しており、この厚さは通常約０．０１５インチ（約０．３８ミリメートル）である。
【００２３】
図４に移ると、本方法の次の工程で、ステンシルによって各孔１８の中に銀エポキシ２０が堆積され、銀エポキシ２０の一部分が銅パッド２２の上面より上に突出している。ステンシルが除去された後で、銀エポキシは、この時点での銀エポキシの粘性のために、丸みを帯びた形状またはドーム形状に崩れる。次に、プリント回路基板が加熱硬化され、銀エポキシ・バンプは硬化状態に硬化される。
【００２４】
次に、プリント回路基板は清浄され完全に乾燥される。
【００２５】
銀エポキシ・バンプ２０は、「ａ」で示した領域に沿って基材１２に粘着結合し、銀エポキシ・バンプ２０はプリント回路基材１２と係合する。
【００２６】
図５に移り、本方法の次の工程において、銅パッド２２と銀エポキシ・バンプ２０のすべての表面に無電解ニッケルめっき２４が施される。これは、通常、無電解ニッケルを含むバットにプリント回路基板全体を浸し、無電解ニッケルめっき２４が所望の高さすなわち厚さになるまでプリント回路基板をバット内に保持することによって実施される。この間、銅パッド２２との間だけでなく無電解ニッケルめっき２４と銀エポキシ２０の間にも化学反応が起こる。無電解ニッケルめっき２４の目的は、バンプ１６とメザニン・プリント回路基板間の電気接触を強化するために次の金仕上げによるめっきの下地を提供することである。
【００２７】
プリント回路基板は、過剰なニッケル被覆を除去するために清浄な水で再びリンスされ、その後プリント回路基板は、バンプ２０と銅パッド２２に薄い金めっき層２６（図６を参照）が付着するように金仕上げ材料に浸される。
【００２８】
無電解ニッケルめっき２４は極めて薄く、通常は厚さ約０．００１インチ（０．０２５ミリメートル）であり、金めっき仕上げ材料２６は約１オングストロームである。
【００２９】
図６にさらに詳細に示したように、金めっきされたバンプは、実質的にプリント回路基板１０の基材１２の上面よりも上に突出し、それにより、メザニン・プリント回路基板へのプリント回路基板１０の接続が容易になる。このバンプの高さは、メザニン・プリント回路基板への相互接続を容易にする他に、相互接続された２つの基板の間を清浄するのに十分な空間を可能にし、さらに接続の検査を容易にする。また、これにより、電気的目的のための十分なクリアランスが可能になり、共面の問題が軽減され、リフローの問題が軽減される。
【００３０】
プリント回路基板１０とメザニン基板間の相互接続は、はんだペーストを利用し次にはんだが溶融温度に達するまで赤外線または気相加熱の形で加熱する通常の方法で実施することができる。
【００３１】
図７〜図１０は、本発明の方法の第２の実施形態を示す。図７に示したように、第２の実施形態の第１工程は、銅パッド２２を貫通して基材１２内への孔３０を穿孔することである。基材１２の孔３０の深さは、基材１２の表面より上に突出している銀エポキシの高さとほぼ等しい。
【００３２】
銅パッド２２を貫通して孔３０を穿孔した後で、プリント回路基板の上にステンシルが配置され、開口の中心がそれぞれの孔３０に位置決めされ、ステンシルの厚さは、バンプの所望の厚さに対応し、より詳細には約０．０１５インチ（約０．３８ミリメートル）に対応する。
【００３３】
次に、図８に示したように、銀エポキシ３２は、ステンシルを介してそれぞれの孔３０内に堆積され、銀エポキシの一部分は基材１２の上面から所望の高さに突出している。ステンシルを除去した後、図８に示したように、銀エポキシ３２の粘性によって、銀エポキシ３２は丸みを帯びた形状またはドーム形状に崩れる。
【００３４】
次に、基材２２の表面から突出する部分を含む堆積された銀エポキシ３２が熱硬化される。
【００３５】
次に、プリント回路基板が清浄され完全に乾かされる。
【００３６】
本方法の次の工程において、図９に示したように、銅パッド２２と銀エポキシ・バンプ３２の表面に無電解ニッケルめっき３４が施される。これは、通常、無電解ニッケルを含むバットにプリント回路基板全体を浸し、所望の高さすなわち厚さの無電解ニッケルめっきが得られるまでプリント回路基板をバット内に保持することよって実施される。このとき、銅パッドだけでなく無電解ニッケルめっきと銀エポキシの間にも化学反応が起こる。無電解ニッケル被覆の目的は、銀エポキシ３２とメザニン・プリント回路基板の間の電気接触を強化するために後で金仕上げ材料をめっきする下地を提供することである。
【００３７】
銀エポキシ・バンプ３２は、硬化後に、銅パッド２２だけでなく基材１２の孔３０の壁に粘着結合される。
【００３８】
この場合も、プリント回路基板は、過剰なニッケル被覆を除去するために清浄な水ですすがれ、次にプリント回路基板は、金仕上げ材料に浸されて薄い金めっき層３６ができる（図１０を参照）。
【００３９】
本発明は、本明細書に示した特定の実施形態によって範囲が限定されない。実際には、当業者には、以上の説明および添付図面から、本明細書に示した他に、本発明の様々な改良が明らかであろう。そのような改良は、添付した特許請求の範囲に含まれるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】金接点を含む本発明の新規の改良されたプリント回路基板の上面図である。
【図２】図１に示したような金接点のうちの１つの上面図である。
【図３】本発明の方法の第１工程を示す断面図である。
【図４】本発明の方法の次の工程を示す断面図である。
【図５】本方法の次の工程を示す断面図である。
【図６】図２の６−６線上の本方法の最後の工程を示す断面図である。
【図７】本方法の第２の実施形態の第１工程を示す断面図である。
【図８】本方法の第２の実施形態の次の工程を示す断面図である。
【図９】本方法の第２の実施形態の次の工程を示す断面図である。
【図１０】本方法の第２の実施形態により作製された金接点の最終工程と最終形状を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１２  基材
１４  パッド
１６  バンプ
２２  銅パッド
２４  無電解ニッケルめっき
２６  金めっき仕上げ材料
【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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【図１０】
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【外国語明細書】
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