(57)【要約】  【課題】  接続用電極内の温度差を少なくしてハンダ部材の厚みのばらつきを少なくすることを可能にした導電性接続材およびこれを用いたモジュールの製造方法を提供する。  【解決手段】  環状のハンダ部材１からなり、外周部に切欠き部３が設けられている導電性接続材10である。切欠き部３を通して、導電性接続材10から、ハンダ部材１が接続する対象の基板の接続用導体にまたがった範囲にレーザー光を照射することが可能となるので、接続用導体のうち導電性接続材10の中心に近い範囲を効率よく加熱することができ、接続用電極の形成領域内の温度差を少なくしてハンダ付け後のハンダ部材１の厚みのばらつきを少なくすることができる。【選択図】  図１
2009158521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のハンダ部材からなり、外周部に厚み方向の途中まで切欠き部が設けられていることを特徴とする導電性接続材。
【請求項２】
環状のハンダ部材からなり、外周部に厚み方向にわたって切欠き部が設けられていることを特徴とする導電性接続材。
【請求項３】
前記切欠き部が前記外周部に複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導電性接続材。
【請求項４】
貫通孔と該貫通孔の開口の周囲の接続用導体とが形成された基板の前記貫通孔に、ピン状導体を、請求項１乃至３のいずれかに記載の導電性接続材が前記ピン状導体を通って前記切欠き部から前記接続用導体が見える状態で前記接続用導体上に配置されるように挿入して取り付ける工程と、
前記切欠き部の周囲の前記導電性接続材および前記接続用導体にレーザー光を照射して前記導電性接続材および前記接続用導体を加熱し、前記導電性接続材を溶融させて、前記接続用導体と前記ピン状導体とをハンダ付けする工程と
を含むモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に回路基板等の基板に設けた貫通孔に挿入したコネクタピン等のピン状導体を固定するのに用いるリングハンダ等の導電性接続材、およびこれを用いたモジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種部品のコネクタピン等のピン状導体を回路基板等の基板に接続する方法において、環状のハンダ部材からなる導電性接続材が用いられている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
例えば、従来の導電性接続材を用いてコネクタピンを回路基板に接続することによるモジュールの製造方法としては、貫通孔が設けられ、この貫通孔の一方主面側の開口の周囲に接続用電極が形成された回路基板を準備し、この回路基板の他方主面側から貫通孔にコネクタピンを挿入して取り付けておいて、環状のハンダ部材からなる導電性接続材を回路基板の一方主面側に突出したコネクタピンに嵌め合わせて配置し、導電性接続材の周囲にフラックスを塗布した後に、導電性接続材にレーザー光を照射してハンダ部材を加熱し、ハンダ部材およびフラックスを溶融させて、導電性接続材が配置されているコネクタピンをハンダ付けによって接続用電極に接続する方法がある。なお、フラックスを塗布する時機は、導電性接続材を配置した後に限るものではなく、導電性接続材をコネクタピンに嵌め合わせる前に塗布することも可能である。
【０００４】
このような従来のモジュールの製造方法によれば、表面にチップコンデンサやチップインダクタ等の面実装型チップ部品を搭載してある回路基板を用いた場合に、回路基板を局所的に加熱することにより、チップ部品の温度上昇が少なくなるので、チップ部品の特性変動が少ないという利点がある。
【特許文献１】特開昭55−56693号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の導電性接続材を用いてレーザー光を照射することによりコネクタピンを回路基板に接続する場合には、溶融したハンダ部材が接続用電極の表面に広がるときに、ハンダ部材の熱が加熱されていない接続用電極に奪われて、溶融したハンダ部材の一部が固化するという現象が発生しやすく、コネクタピンのハンダ付け部においてハンダ部材が一様な厚みに形成されにくいという問題点があった。
【０００６】
このため、通常は、レーザー光を照射する対象を導電性接続材だけでなく接続用電極も含まれるように設定することにより、溶融したハンダ部材と接続用電極との温度差を少なくして、ハンダ部材から接続用電極に奪われる熱の量を少なくし、溶融したハンダ部材が固化する現象の発生を抑えて、ハンダ付け部においてハンダ部材が一様な厚みに形成されるような試みが多く採用されている。
【０００７】
しかしながら、導電性接続材および接続用電極に同時にレーザー光を照射する方法によれば、レーザー光の照射領域は環状のハンダ部材の外周部からその外側の接続用電極にまたがった範囲になるので、一般的にレーザー光を照射する範囲は0.4〜１ｍｍφ程度になることから、導電性接続材としてサイズが大きなものを用いる場合には、レーザー光の照射領域からコネクタピンを挟んだ反対側はレーザー光の照射領域からの距離が長くなって導電性接続材および接続用電極がともに温度上昇しにくいので、溶融したハンダ部材の一部が固化するという現象が依然として発生しやすく、ハンダ付け部においてハンダ部材が一様な厚みに形成されにくいという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記のような従来の導電性接続材における問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、接続用電極の形成領域内の温度差を少なくしてハンダ付け部におけるハンダ部材の厚みのばらつきを少なくすることを可能にした導電性接続材を提供すること、およびこれを用いたモジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の導電性接続材は、環状のハンダ部材からなり、外周部に厚み方向の途中まで切欠き部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の導電性接続材は、環状のハンダ部材からなり、外周部に厚み方向にわたって切欠き部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の導電性接続材は、上記構成において、前記切欠き部が前記外周部に複数設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のモジュールの製造方法は、貫通孔と該貫通孔の開口の周囲の接続用導体とが形成された基板の前記貫通孔に、ピン状導体を、上記いずれかの構成の本発明の導電性接続材が前記ピン状導体を通って前記切欠き部から前記接続用導体が見える状態で前記接続用導体上に配置されるように挿入して取り付ける工程と、前記切欠き部の周囲の前記導電性接続材および前記接続用導体にレーザー光を照射して前記導電性接続材および前記接続用導体を加熱し、前記導電性接続材を溶融させて、前記接続用導体と前記ピン状導体とをハンダ付けする工程とを含むものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の導電性接続材によれば、環状のハンダ部材からなり、外周部に厚み方向の途中まで切欠き部が設けられていることから、切欠き部を通して、導電性接続材からハンダ部材が接続する対象の基板の接続用導体にまたがった範囲にレーザー光を照射することが可能となるので、接続用導体のうち導電性接続材の中心に近い範囲を効率よく加熱することができる。
【００１４】
また、本発明の導電性接続材によれば、環状のハンダ部材からなり、外周部に厚み方向にわたって切欠き部が設けられていることから、切欠き部を通して、導電性接続材からハンダ部材が接続する対象の基板の接続用導体にまたがった範囲にレーザー光を照射することが可能となるので、接続用導体のうち導電性接続材の中心に近い範囲を効率よく加熱することができ、さらに、導電性接続材から、基板に対して垂直にレーザー光を照射することが可能となるので、レーザー光の集光度を高くすることができる。
【００１５】
また、本発明の導電性接続材によれば、切欠き部が外周部に複数設けられているときには、切欠き部を通してレーザー光を照射する領域を複数のうちから選択することが可能となるので、レーザー光を照射する方向の設定が容易となり、本発明の導電性接続材を用いたハンダ付け工程の工程時間を短縮することができる。
【００１６】
また、本発明のモジュールの製造方法によれば、導電性接続材を、切欠き部から接続用導体が見える状態で接続用導体上に配置されるようにピン状導体に挿入して取り付けておいて、その後に、切欠き部の周囲の導電性接続材および接続用導体にレーザー光を照射することから、レーザー光の照射領域がピン状導体に近くなり、レーザー光の照射領域からコネクタピンを挟んだ反対側は、レーザー光の照射領域からの距離が短くなってレーザー光の照射による熱が伝わりやすくなるので、接続用導体内の温度差が少なくなって接続用電極に奪われるハンダ部材の熱が少なくなり、溶融したハンダ部材の一部が固化されずにハンダ付け部におけるハンダ部材が一様な厚みに形成されやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の導電性接続材について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の導電性接続材の実施の形態の一例を示す外観斜視図である。同図において、導電性接続材10は、切欠き部３が設けられた環状のハンダ部材１からなるものである。
【００１９】
環状のハンダ部材１は、錫・銀・銅を主成分とする鉛フリーのハンダ材料であり、例えば、外周の直径が1.5〜2.5ｍｍ、内周の直径が0.7〜1.2ｍｍ、厚みが0.8〜1.2ｍｍに設定される。また、中心部に設けられている挿入孔１ａは、ピン状導体を挿入させることを可能にするため、挿入孔１ａの内周の直径をコネクタピン等のピン状導体の直径に対して若干大きめに設定するとよい。
【００２０】
本例の導電性接続材10においては、切欠き部３は、挿入孔１ａの一方側の開口の周囲の面の外周縁部から他方側の開口の周囲の面（不図示）の外周縁部にかけての側面に設けられている。
【００２１】
このように、本発明の導電性接続材10によれば、環状のハンダ部材１からなり、外周部に厚み方向にわたって切欠き部３が設けられていることから、切欠き部３を通して、導電性接続材10から、ハンダ部材１が接続する対象の基板の接続用導体にまたがった範囲にレーザー光を照射することが可能となるので、接続用導体のうち導電性接続材10の中心に近い範囲を効率よく加熱することができ、さらに、導電性接続材10から、基板に対して垂直にレーザー光を照射することが可能となるので、レーザー光の集光度を高くすることができる。
【００２２】
切欠き部３は、例えば、深さｄがハンダ部材１の外周から内周までの幅の１／４〜２／３倍に、幅ｗが深さｄの１／２〜４倍に設定される。
【００２３】
このような本例の導電性接続材10は、板状のハンダ部材を準備しておいて、錫・銀・銅を主成分とする鉛フリーの半田材料を、挿入孔１ｃおよび切欠き部３を有する外周部の形状に合わせて、例えばシート状にしたものから金型等を用いて打ち抜くことにより、外周部に厚み方向にわたって切欠き部３が設けられた環状のハンダ部材１として作製することができる。
【００２４】
また、本例の導電性接続材10は、切欠き部３が外周部に複数設けられており、このような構成のときには、切欠き部３を通して、導電性接続材10からハンダ部材１が接続する対象の基板の接続用導体にまたがった範囲にレーザー光を照射する領域を複数の切欠き部３のうちから選択することが可能となるので、レーザー光を照射する方向の設定が容易となり、この導電性接続材10を用いたハンダ付け工程の工程時間を短縮することができる。
【００２５】
本発明の導電性接続材10を用いて製造されるモジュールとしては、例えば、回路基板にコネクタピン付きトランスを搭載したコンバータや、回路基板にリードピン付きコンデンサまたはリードピン付き抵抗等を搭載した混成回路部品等がある。
【００２６】
以下に、本発明の導電性接続材10を用いたモジュールの製造方法について説明する。
【００２７】
図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の導電性接続材10を用いたモジュールの製造方法の一例を説明するための断面図である。図２において、６は基板（接続用導体を含む配線導体が形成された回路基板）であり、４はピン状導体である。
【００２８】
（工程１）
まず、図２（ａ）に示す、複数の貫通孔６ｃが設けられ、この貫通孔６ｃの一方主面６ａ側の開口６ｃの周囲に接続用電極５が形成された基板６、貫通孔６ｃに対応するピン状導体４を有する電子部品（図示せず）、環状のハンダ部材１からなり、外周部に厚み方向にわたって切欠き部３が設けられている前述した本例の導電性接続材10を準備する。
【００２９】
なお、本例においては、基板６として、一方主面６ａおよび他方主面６ｂのいずれかにチップコンデンサやチップインダクタ等の面実装型チップ部品を予め搭載したものを用いている。
【００３０】
基板６は、例えば絶縁基板であり、絶縁体の材料としては窒化珪素・アルミナ・ムライト・ガラスセラミックス等のセラミックス材料や、エポキシ・ポリアミド等の有機樹脂材料が用いられる。
【００３１】
接続用電極５は、例えば銅を主成分とする厚みが５〜15μｍのメタライズ膜の表面に厚みが0.5〜３μｍのニッケル層および0.1〜２μｍの金層を形成したものである。メタライズ膜は、回路基板６の絶縁体の材料がセラミックス材料のときには、銅を主成分とする無機粉末を有機ビヒクル内に分散させてなる導体形成用ペーストを所定形状のパターンに塗布して乾燥・焼成し、基板６の表面に焼き付けることにより形成することができる。また、基板６の絶縁体の材料が有機樹脂材料のときには、メタライズ膜は、金属平板上にめっき処理により形成した銅膜を、基板６の表面に転写して貼り付けることにより形成することができる。ニッケル層および金層はめっき処理により形成することができる。なお、基板６の上面または内部には、他の電極や回路を構成するための回路配線が形成されている。これら回路配線の材料としては、接続用電極５と同じ材料を用いることができる。
【００３２】
ピン状導体４を有する電子部品は、面実装型電子部品よりも大きめの電子部品であり、熱膨張・熱収縮による体積変化量が大きく、基板６との接合部分に発生する応力を、ピン状導体４の弾性により緩和させるようにしたものである。
【００３３】
ピン状導体４は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料からなるものを用い、その直径は基板６の貫通孔６ｃの内周の直径に対して若干小さめに設定する。
【００３４】
このような基板６、電子部品および導電性接続材10を準備した後、図２（ａ）に示すように、電子部品を、基板６の他方主面６ｂ側から貫通孔６ｃにピン状導体４を挿入して取り付けるとともに、基板６の一方主面６ａ側に突出したピン状導体４に導電性接続材10を嵌め合わせて配置する。
【００３５】
具体的には、貫通孔６ｃとこの貫通孔６ｃの開口の周囲の接続用導体５とが形成された基板６の貫通孔６ｃに、ピン状導体４を、本例の導電性接続材10がピン状導体４を通って切欠き部３から接続用導体５が見える状態で接続用導体５上に配置されるように挿入して取り付ける。
【００３６】
また、導電性接続材10の周囲にはディスペンサを用いてフラックスを塗布しておく。なお、フラックスを塗布する時機は、導電性接続材10を配置した後に限るものではなく、導電性接続材10をピン状導体４に嵌め合わせる前に塗布することも可能である。
【００３７】
フラックスとしては、アミン・ハロゲン化物・ロジン・パラフィン・イソプロピルアルコールを含む有機成分からなるものを用いる。
【００３８】
（工程２）
次に、図２（ａ）に示すように、切欠き部３の周囲の導電性接続材10および接続用導体５にレーザー光９を照射することにより、導電性接続材10および接続用導体５を加熱して常温からピーク温度の200〜240℃まで温度を上昇させる。そうすると、まず先に溶融したフラックス３が導電性接続材10の周囲の接続用電極５およびコネクタピン４の表面を濡らして活性化させて酸化膜等を除去しつつその表面を保護するように覆うようにし、続いて溶融したハンダ部材１がフラックス３を押しのけるように接続用電極５およびコネクタピン４の表面を濡らしていく。そして、所定の温度に到達したらレーザー光９の照射を停止し、温度を降下させると、この温度降下に伴って、図２（ｂ）に示すように、ハンダ部材１がコネクタピン４と接続用電極５との間にフィレット状に固化していき、接続用導体５とピン状導体４とがハンダ付けされ、ピン状導体４を有する電子部品を搭載したモジュールを作製することができる。
【００３９】
レーザー光９は、キセノンランプや半導体レーザーを光源とする600〜1000ｎｍの波長のものを用いて、基板６の一方主面６ａに対して60〜90°の角度で0.4〜１ｍｍの範囲に集光するように照射する。
【００４０】
このように、レーザー光９を照射して導電性接続材10を加熱するので、基板６は局所的に加熱されることになり、本例のモジュールの製造方法のように、主面６ａおよび主面６ｂのいずれかにチップコンデンサやチップインダクタ等の面実装型チップ部品を搭載してある基板６を用いた場合には、チップ部品の温度上昇が少なくなるので、チップ部品の特性変動が少ないという利点がある。
【００４１】
そして、本発明のモジュールの製造方法によれば、導電性接続材10を、切欠き部３から接続用導体５が見える状態で接続用導体５上に配置されるようにピン状導体４に挿入して取り付けておいて、その後に、切欠き部３の周囲の導電性接続材10および接続用導体５にレーザー光９を照射することから、レーザー光９の照射領域がピン状導体４に近くなり、レーザー光９の照射領域からピン状導体４を挟んだ反対側は、レーザー光９の照射領域からの距離が短くなってレーザー光９の照射による熱が伝わりやすくなるので、接続用導体５の形成領域内の温度差が少なくなって接続用電極５に奪われるハンダ部材１の熱が少なくなり、溶融したハンダ部材１の一部が固化されずにハンダ部材１が一様な厚みに形成されやすくなる。
【００４２】
なお、本発明のモジュールの製造方法においては、接続用導体５は円形状に形成されており、内周が貫通孔６ｃの内周と一致しており、ピン状導体４に近いところまでハンダ部材１が配置されるようにしている。また、接続用導体５は、外周の直径が導電性接続材10の外周の直径に対して0.2〜0.5ｍｍ大きくしており、レーザー光９を照射しやすくしている。
【００４３】
本発明の実施例の導電性接続材10として、ハンダ材料が錫96％−銀３％−銅0.5％、外周の直径が2.0ｍｍ、内周の直径が1.0ｍｍ、厚みが1.0ｍｍの環状のハンダ部材１であり、外周部に深さｄが0.5ｍｍ、幅ｗが1.0ｍｍの切欠き部３を有するものを作製した。
【００４４】
そして、内径が0.8ｍｍの複数の貫通孔６ｃが設けられ、この貫通孔６ｃの一方主面６ａ側の開口６ｃの周囲に外周の直径が2.5ｍｍの環状の接続用電極５が形成された厚みが0.6ｍｍの基板６に、貫通孔６ｃに対応するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる直径が0.6ｍｍのピン状導体４を有する電子部品を、基板６の他方主面６ｂ側から貫通孔６ｃにピン状導体４を挿入して取り付けた。
【００４５】
さらに、上記実施例の導電性接続材10を、基板６の一方主面６ａ側に突出したピン状導体４に嵌め合わせて配置し、導電性接続材10の周囲にフラックスを塗布し、しかる後に、切欠き部３の周囲の導電性接続材10および接続用導体５にレーザー光９を照射することにより導電性接続材10および接続用導体５を加熱し、導電性接続材10を溶融させて接続用導体５とピン状導体４とをハンダ付けして、上記実施例の導電性接続材10を用いたモジュールを作製した。
【００４６】
また、比較例の導電性接続材として、上記実施例の導電性接続材10とは外周部に切欠き部を有しない点のみが異なる導電性接続材を準備し、レーザー光を導電性接続材の外周部から接続用電極にわたって照射することにより、比較例の導電性接続材を用いたモジュールを作製した。
【００４７】
比較例の導電性接続材を用いた場合は、ピン状導体の周囲にフィレットが形成されたハンダ部材のピン状導体の周囲を周回する方向の厚みのばらつきが大きかったが、本発明の実施例の導電性接続材10を用いた場合は、比較例の導電性接続材よりもこの厚みのばらつきを小さくすることができた。
【００４８】
このように、本発明の導電性接続材10によれば、外周部に切欠き部３を有していることから、切欠き部３を通して、導電性接続材10から、ハンダ部材１が接続する対象の基板６の接続用導体５にまたがる範囲にレーザー光９を照射することが可能となるので、接続用導体５のうち導電性接続材10の中心に近い範囲を効率よく加熱することができ、接続用電極５の形成領域内の温度差を少なくしてハンダ部材１の厚みのばらつきを少なくできることが確認できた。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施の形態の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において種々の変更や改良等が可能である。
【００５０】
例えば、上述した本発明の導電性接続材10の一例においては、外周部に厚み方向にわたって切欠き部３が設けられているが、外周部に厚み方向の途中まで切欠き部が設けられているものとしてもよく、このような導電性接続材10においても、切欠き部３を通して、導電性接続材10から、ハンダ部材１が接続する対象の基板６の接続用導体５にまたがった範囲にレーザー光９を照射することが可能となるので、接続用導体５のうち導電性接続材10の中心に近い範囲を効率よく加熱することができる。
【００５１】
図３は本発明の導電性接続材の他の例を示す外観斜視図である。上述した本発明の導電性接続材10の一例においては、導電性接続材10は、外周部の側面を残すようにして曲面で形成された複数の切欠き部３が等間隔に形成されたものとなっているが、図３に示す導電性接続材30のように、外周部の側面を残さない形状としてもよく、また、切欠き部33を形成する面を平面としてもよい。
【００５２】
また、接続用電極５は、基板６の一方主面６ａ側のみに形成されていたが、ハンダ部材１と接続用電極５との接続面積を大きくしたいときには、貫通孔６ｃの内部にも延在させて形成すればよく、さらに、他方主面６ｂ側へ渡って延在するように形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の導電性接続材の実施の形態の一例を示す外観斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は本発明の導電性接続材を用いたモジュールの製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図３】本発明の導電性接続材の他の例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，31・・・ハンダ部材
３，33・・・切欠き部
４・・・ピン状導体
５・・・接続用電極
６・・・基板
６ｃ・・・貫通孔
９・・・レーザー光
10，30・・・導電性接続材
【図１】
2009158521.tif 000003
【図２】
2009158521.tif 000004
【図３】
2009158521.tif 000005