JP3728375B2

JP3728375B2 - Relay board

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Publication number: JP3728375B2
Application number: JP31277397A
Authority: JP
Inventors: 一斉木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: JPH11135569A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一主平面（基板面）上に複数の接続端子（接続パッド）を有するＢＧＡ型集積回路基板等の基板と、この接続端子に対応する位置に同様に接続端子（取付パッド）を備え、この基板を取り付けるためのマザーボード等の取付基板との間に介在させる中継基板であって、中継基板の基板面に位置決めや品番表示のためなどの標識を形成した中継基板、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年の集積回路（ＩＣ）技術の進展により、ＩＣチップに設けられる入出力端子の数が増大し、それに伴い、ＩＣチップを搭載するＩＣ搭載基板に形成される入出力端子の数も増大している。しかし、入出力端子を基板の周縁部に設ける場合には、端子の数に従って基板サイズの増大を招き、ＩＣ搭載基板のコストアップや歩留りの低下を生じ、好ましくない。
【０００３】
そこで、ＩＣ搭載基板の主表面（平面）にピンを格子状または千鳥状に並べるいわゆるＰＧＡ（ピングリッドアレイ）型基板が広く用いられる。しかし、更に端子数を増加したり、サイズを小さくするには、基板表面にピンを取り付けるＰＧＡ型基板では限界がある。
【０００４】
そこで、以下のような手法が行われている。即ち、基板表面上にピンに代えてパッド（ランド）を格子状または千鳥状に並べて形成し、このパッドに、略球状（ボール状）の高温ハンダやＣｕ、Ａｇ等のハンダ濡れ性の良い金属からなる端子部材をあらかじめ共晶ハンダ付けしたバンプを設けておく。一方、相手方のマザーボードなどのプリント基板（ＰＣＢ）にもＩＣ搭載基板のパッドと対応する位置にパッドを形成し、このパッドに共晶ハンダペーストを塗布しておく。その後、両者を重ねて加熱し、ハンダペーストを溶融させてハンダ付けすることによって、端子部材を介して両者を接続することがなされる。一般には、パッドのみ格子状に設けた基板はＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）型基板と呼ばれる。
【０００５】
ところで、このようにＩＣ搭載基板およびプリント基板の平面上に線状や格子状（千鳥状も含む）にパッドやバンプ端子などを形成し、ＩＣ搭載基板とプリント基板を接続する場合には、ＩＣ搭載基板とプリント基板の材質の違いにより熱膨張係数が異なるので、平面方向に熱膨張差が発生する。すなわち、端子部材から見ると、接続しているＩＣ搭載基板およびプリント基板が平面方向についてそれぞれ逆方向に寸法変化しようとするので、端子部材やパッドにはせん断応力が働くこととなる。
【０００６】
このせん断応力は、接続される端子のうち、最も離れた２つの端子間で最大となる。すなわち、例えば端子群が格子状にかつ最外周の端子が正方形をなすように形成されている場合は、それぞれこの正方形の最外周の対角上に位置する２つの端子間で最も大きな熱膨張差が発生し、最も大きなせん断応力が掛かることとなる。特に、ＬＧＡ型やＢＧＡ型などの基板をプリント基板と接続する場合には、端子間の間隔（ピッチ）が比較的大きく、従って、最も離れた端子間の距離が大きくなりやすい。さらに、ＬＧＡ型やＢＧＡ型基板にセラミック製基板を用いた場合、一般に用いられるガラスエポキシ製のプリント基板とは、熱膨張係数が大きく異なるので、発生するせん断応力が大きくなる。
【０００７】
このようなせん断応力が掛かると、パッドから端子部材と共にハンダが外れることがある。また、繰り返し熱応力によってパッド近傍のハンダに、パッド表面に沿ってハンダの薄皮１枚を残すようにして、パッドに略平行なクラックが入り、ついには破壊（破断）することもあり、高い接続信頼性を得ることはできなかった。パッド近傍のハンダは、多くの場合上述のように共晶ハンダが用いられ、比較的硬くて脆く、また熱や応力により経時変化を生じやすいために繰り返し応力でクラックを生ずるからである。
【０００８】
この問題は、特に、比較的熱膨張係数の小さいセラミック製のＬＧＡ型基板（またはＢＧＡ型基板）と比較的熱膨張係数の大きいガラスエポキシ等の樹脂製プリント基板との間で生じやすい。なお、この場合には、クラックはセラミック基板側のパッド近傍の共晶ハンダ部分で生じることが多い。セラミックは硬く、応力を吸収しがたいが、樹脂製プリント基板は比較的柔らかく、また樹脂製プリント基板上に形成されたＣｕ等からなるパッドも柔らかいので応力を吸収するからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、本発明者らは、特願平９−８２０３３号および特願平９−８２１２３号において、基板と取付基板との間に中継基板を介在させることで、基板と取付基板との接続を用意し、しかもその中継基板本体に貫挿した軟質金属体の突出部の変形等により応力を緩和させることを提案している。
【００１０】
このような中継基板では、基板の接続パッドと配線基板の取付パッドとを中継基板を介して正確に接続する必要があるため、精密な位置合わせが必要である。しかし、中継基板に位置決めの等を示す標識が形成されていないと、基板と中継基板とを、または中継基板と取付基板とを接続する際に、黙視または拡大して確認しつつセットする必要があった。
【００１１】
また、基板とプリント基板と接続する中継基板は、その性質上接続端子の長さが制限されており、中継基板と基板、または中継基板とプリント基板の間隔が非常に小さな値になる場合には、黙視等での位置決めが困難であった。さらに、中継基板本体の第１面および第２面に形成された接続端子の高さが異なる場合、形成された接続端子の高さが高い方の基板面に標識を形成した場合、標識が認識しにくいという問題があった。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、中継基板の表面に認識が容易な標識を形成することによって、上述した課題を解決することができる中継基板、およびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決する手段】
まず、請求項１に記載の解決手段は、一主面上に接続パッドを有する基板と、一主面のうち該接続パッドに対応する位置に取付パッドを有する取付基板と、の間に介在させ、第１面側で該接続パッドと接続させ、第２面側で該取付パッドと接続させることにより該基板と取付基板とを接続させるための中継基板であって、
第１面と第２面とを有する略板形状の中継基板本体と、第１面上に形成され、上記接続パッドと接続するための第１面側接続端子と、第２面上に形成され、上記取付パッドと接続するための第２面側接続端子と、上記第１面および第２面の双方から識別可能に形成されてなる標識と、を有し、
上記第１面側接続端子および第２面側接続端子は、上記中継基板本体の第１面と第２面との間を貫通する複数の貫通孔に貫挿された軟質金属からなり、
上記標識は、上記中継基板本体における第１面と第２面との間を貫通する貫通孔により形成されていると共に、上記標識は、上記複数の貫通孔のうちのいくつかの断面形状を他の貫通孔の断面形状と異ならせることにより形成され、且つ該貫通孔内に上記軟質金属が貫挿されている、
ことを特徴とする中継基板である。
なお、ここでいう断面形状とは、貫通孔の貫通方向に垂直な断面の形状を指す。
【００１４】
本発明によれば、中継基板本体を貫通する貫通孔が標識となるため、第１面側および第２面側の双方から正確かつ確実に識別でき、基板や取付基板との接続時に精度良く位置決めすることができる。しかも、第１面側接続端子および第２面側接続端子が柔らかい軟質金属体から形成されているので、基板および取付基板の間で生じる熱応力を吸収でき、耐久性に優れた中継基板に、容易に標識を形成することができる。すなわち、上記複数の貫通孔を形成する際に、貫通孔のうちの１つまたは２つ以上を他の貫通孔の断面形状と異ならせることにより、識別可能にしたものであり、他の貫通孔と同時に形成可能である。さらに、このような標識は、接続端子が形成される貫通孔を標識として用いるので、標識を形成するための余分なスペースを必要とせず、中継基板のほぼ全域に接続端子を形成できる。加えて、標識が両面から認識可能に形成されるというメリットもある。
【００１５】
ここで、軟質金属体とは、柔らかい金属からなるものを指し、具体的な材質としては、鉛（Ｐｂ）やスズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）やこれらを主体とする合金などが挙げられ、Ｐｂ−Ｓｎ系高温ハンダ（例えば、Ｐｂ９０％−Ｓｎ１０％合金、Ｐｂ９５％−Ｓｎ５％合金等）やホワイトメタルなどが挙げられる。また、低融点とするため、ＢｉやＩｎ等の金属の添加、あるいは主成分とするものであっても良い。なお、鉛、スズ等は再結晶温度が常温にあるので、塑性変形しても再結晶する。したがって、繰り返し応力がかかっても容易に破断（破壊）に至らないので都合がよい。その他、純度の高い銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）も柔らかいので用いることができる。。
【００１６】
第１面側接続端子および第２面側接続端子は、それぞれ電気的に接続されておればよく、その接続方法は中継基板本体に形成された内部配線、ビアなど特に限定されない。本発明の中継基板は、基板と取付基板の間に介在して、それぞれと接続するものであるので、便宜的に基板と接続する側を第１面側、取付基板と接続する側を第２面側として両者を区別することとする。
【００１７】
また、中継基板の材質としては、接続する基板や取付基板の材質や熱膨張係数等を考慮して選択すればよいが、例えば、アルミナ、ムライト、窒化アルミニウム、ガラスセラミックなどのセラミックが挙げられる。また、ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−ポリイミド樹脂、ガラス−ＢＴ樹脂等の複合材料、エポキシ等の樹脂とセラミック粉末の複合材料等を用いることもできる。なお、中継基板本体の材質をセラミックとすると、中継基板本体の強度が高く、さらには耐熱性が高いので、高強度で、リワークなどによって繰り返し加熱されても変形を生じない点で好ましい。
【００１８】
加えて、本発明に使用される着色剤としては、例えば、酸化クロム、酸化コバルト、チタニア（ＴｉＯ2）、タングステン、タングステン酸化物、モリブデン、モリブデン酸化物等が挙げられ、これらの１種のみ或いは２種以上組み合わせて用いられる。ただし、着色剤はこれらに限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜材料を選択することができることは言うまでもない。
【００１９】
また、セラミック材料としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム、ムライト等公知のセラミック材料を用いることができる。
【００２０】
さらに、請求項２の解決手段は、一主面上に接続パッドを有する基板と、一主面のうち該接続パッドに対応する位置に取付パッドを有する取付基板と、の間に介在させ、第１面側で該接続パッドと接続させ、第２面側で該取付パッドと接続させることにより該基板と取付基板とを接続させるための中継基板であって、
第１面と第２面とを有する略板形状の中継基板本体と、第１面上に形成され、上記接続パッドと接続するための第１面側接続端子と、第２面上に形成され、上記取付パッドと接続するための第２面側接続端子と、上記第１面および第２面の双方から識別可能に形成されてなる標識と、を有し、
上記第１面側接続端子および第２面側接続端子は、上記中継基板本体の第１面と第２面との間を貫通する複数の貫通孔に貫挿された軟質金属からなり、
上記標識は、上記中継基板本体における第１面と第２面との間を貫通する貫通孔により形成されていると共に、上記標識は、上記第１面側接続端子および第２面側接続端子が設けられる貫通孔以外に形成され、且つ上記軟質金属が貫挿されないダミーの貫通孔よりなる、
ことを特徴とする中継基板である。
【００２１】
本発明によれば、中継基板本体を貫通する貫通孔が標識となるため、第１面側および第２面側の双方から正確かつ確実に識別でき、基板や取付基板との接続時に精度良く位置決めすることができる。しかも、接続端子を形成しないダミーの貫通孔を中継基板本体に形成することにより位置決め等の認識が容易になるため、このダミーの貫通孔は、接続端子が形成される貫通孔と同時に形成可能であり、新たな工程を必要とせずに形成可能である。また、両面から認識可能である点でも優れている。
【００２２】
さらに、上記ダミー貫通孔には、軟質金属体からなる接続端子が形成されないので、中継基板を固定するためのピン等を挿入するができる。ピン等で固定することにより、基板や取付基板と接続する際に位置ずれを起こすこともない。
特に、接続端子形成可能な貫通孔を中継基板ほぼ全域に設け、そのうちの１つまたは２つ以上をダミー貫通孔（標識）とし、その他には接続端子を形成すると、ダミー貫通孔の数や位置によって他の品番と区別できる。また、ほぼ全域に貫通孔を形成した中継基板本体を汎用品として用いることができるので、異なる品番であっても、同じ金型で形成可能である。
【００２３】
また、請求項３に記載の解決手段は、請求項２の中継基板であって、前記ダミーの貫通孔は、前記接続端子の配列領域内に形成されている、中継基板である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図とともに説明する。
（参考形態１）
図１は、本発明の前提となる参考形態にかかる中継基板１０の部分拡大断面図である。即ち、この中継基板１０は、アルミナ（９１ｗ％、平均粒径２．８μｍ）、ガラス成分（８ｗ％）、顔料（酸化クロムとモリブデン酸化物を併せて１ｗ％）からなり、厚さ０．３ｍｍ、一辺２５ｍｍの正方形の断面形状をなし、第１面１ａと第２面１ｂとの間を貫通する複数の貫通孔Ｈ（内径０．８ｍｍ）を有する黒色のセラミック製中継基板本体１を有する。この貫通孔Ｈは、１．２７ｍｍピッチで格子状に縦横各１９ヶ（合計３６１ヶ）穿孔されている。また、この貫通孔Ｈ内に貫挿され、両面より突出した第１突出部（第１面側接続端子）６ａおよび第２突出部（第２面側接続端子）６ｂを備えた軟質金属体６を有する。さらに、第１突出部６ａの上部には共晶ハンダ（Ｐｂ３７％−Ｓｎ６３％）からなるハンダ層７（高さ０．０８ｍｍ）を備えている。
【００２５】
このような中継基板１０には、第１面側（図中上面）から認識可能に形成した標識層９（φ１．２７ｍｍ）が形成されいる。標識層９は、アルミナ（８０％、平均粒径５％）、ガラス成分２０％で構成されている。標識層９は、焼結時に生じる中継基板から標識層９への顔料の拡散を抑制するために、中継基板本体よりも平均粒径の大きなアルミナを用い、かつガラス成分を多く含んで形成されているが、焼成時の拡散によりごく微量の顔料を含んでいる。黒色の中継基板本体１に対して標識層９は白色系であるので、両者の色調は大きく異なり、認識が容易である。
【００２６】
なお、中継基板本体１の貫通孔Ｈの内周および貫通孔縁にはタングステン下地金属層２（厚さ約１０μｍ）およびその上に形成された無電解Ｎｉ−Ｂメッキ層３（厚さ約２μｍ）が形成され、このＮｉ−Ｂメッキ層３に軟質金属体６が溶着している。ここで、第１突出部６ａの第１面１ａからの突出高さ（第１突出高さ）Ｚ１は０．００１２ｍｍであり、第２突出部６ｂの第２面１ｂからの突出高さ（第２突出高さ）Ｚ２は、１．４５ｍｍとされている。すなわち、突出高さＺ１とＺ２が異なるように形成されており、更にいえば、突出高さは、Ｚ１＜Ｚ２とされている。また、略柱状とされた第２突出部６ｂの径は、０．８８ｍｍとされている。
【００２７】
次いで、この中継基板１０を、例えば以下のようにして基板および取付基板と接続する。まず、中継基板１０と接続する基板として図２（ａ）に示すような、厚さ１．０ｍｍ、一辺２５ｍｍの略正方形状のＬＧＡ型基板２０を用意した。このＬＧＡ型基板２０は、中継基板本体と同様にアルミナセラミックからなり、図中上面２０ａにＩＣチップをフリップチップ接続により載置するためのフリップチップパッド２１を備え、図中下面２０ｂに外部接続端子として接続パッド２２を備えている。この接続パッド２２は、直径０．８６ｍｍで、中継基板１０の軟質金属体６の位置に適合するように、ピッチ１．２７ｍｍの格子状に縦横１９ヶ配列され、下地のモリブデン層上に無電解Ｎｉ−Ｂメッキが施され、さらに酸化防止のために薄く無電解金メッキが施されている。また、図示しない内部配線によってフリップチップパッド２１と接続パッド２２とがそれぞれ接続している。
【００２８】
また、取付基板として、図２（ｂ）に示すようなプリント基板４０を用意した。プリント基板４０は、厚さ１．６ｍｍ、一辺３０ｍｍの略正方形状で、ガラス−エポキシ樹脂複合材料（ＪＩＳ：ＦＲ−４）からなり、主面４０ａには、ＬＧＡ型基板２０の接続パッド２２と、したがって、中継基板１０の軟質金属体６と対応する位置に、取付パッド４２が形成されている。この取付パッド４２は、厚さ２５μｍの銅からなり、直径約０．７２ｍｍで、ピッチ１．２７μｍで格子状に縦横各１９ヶ、径３６１ヶ形成されている。
【００２９】
まず、あらかじめ取付パッド４２の上に低融点ハンダペースト（共晶ハンダペースト）Ｓを約２５０μｍの厚さに塗布したプリント基板４０の上に、標識層９を認識しつつ、中継基板１０を載置し、更に中継基板４０の上にＬＧＡ型基板を載置する。これらを最高温度２２０℃のリフロー炉を通過させ、共晶ハンダからなるハンダ層７およびハンダペーストＳを溶融させ、図３に示すように基板２０−中継基板１０−プリント基板４０の三者を接続した構造体５０を形成した。なお、ハンダペーストＳは溶融し、ハンダ層８として、第２突出部６ｂと取付パッド４２とを接続している。
【００３０】
ところで、中継基板に、標識が設けられていないと、プリント基板４０に載置する際に正確に位置決めすることが困難であり、作業性が悪い。また、標識層を設けたとしても、標識層と中継基板本体との色調差が無いかわずかである場合には、認識が困難であるばかりか、誤認が生じる可能性もある。
それに対して、前記参考形態の中継基板１０によれば、黒色の中継基板本体１と色調差が明確な標識層９が設けられているので、標識層９の認識が容易であり、したがって、位置決めが容易である。また、中継基板本体１と標識層９はともにアルミナからなるので、焼成の際に両者の間ではがれ等が生じにくい。
【００３１】
なお、上述の例では、基板２０、中継基板１０、およびプリント基板４０を同時に接続する例を示したが、中継基板とプリント基板４０、または基板２０と中継基板１０を先に接続しておいてもよい。また、標識層９は、必要に応じて、第１面１ａまたは第２面１ｂのいずれか、または両方の面に適宜形成すればよい。ついで、この中継基板１０の製造方法について説明する。
【００３２】
まず、アルミナを主成分とするセラミックグリーンシートＧを用意する。このグリーンシートＧは、平均粒径が２．８μｍのアルミナ、その他にガラス成分（ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ等）を含み、更にバインダ樹脂、溶剤、および着色剤（酸化モリブデン、モリブデン酸化物）が添加されている。このグリーンシートＧの第１面（図中上面）の所定の位置に、図４（ａ）に示すように、アルミナを主成分とするアルミナペーストＡ（未焼成標識層）をスクリーン印刷により形成する。ただし、このアルミナペーストには、着色剤は含んでいない。
【００３３】
ついで、このグリーンシートＧにパンチング加工により貫通孔Ｈを形成し、図４（ｂ）に示すように、貫通孔Ｈの内面および貫通孔縁ＨＰにタングステンペーストＰを塗布する。ついで、このシートＧを還元雰囲気中で最高温度約１５５０℃にて焼成し、図４（ｃ）に示すような黒色のセラミック製中継基板本体１、タングステンを主成分とする下地金属層２、および標識層９を形成する。焼成後の中継基板本体（以下、単に本体ともいう）１は、厚さ０．３ｍｍで、一辺２５ｍｍの略正方形状を有し、第１面１ａと第２面１ｂとの間を貫通する貫通孔Ｈの内径はφ０．８ｍｍで、１．２７ｍｍのピッチで格子状に、縦横各１９ヶ、計３６１ヶ（＝１９×１９）の貫通孔が形成されている。また、下地金属層２の厚さは約１０μｍである。
【００３４】
さらに、この下地金属層２上に、図４（ｄ）に示すように、厚さ約２μｍの無電解Ｎｉ−Ｂメッキ層３を形成して、両者で後述するように軟質金属を溶着する金属層４を形成する。さらに、Ｎｉ−Ｂメッキ層３の酸化防止のため、Ｎｉ−Ｂメッキ層３上に厚さ０．１μｍの無電解金メッキ層（図示しない）を形成する。
【００３５】
ついで、貫通孔Ｈ内に軟質金属体６を貫挿する。この参考形態では溶融軟質金属受け治具Ｎを用いて柱状の軟質金属体６を形成する。すなわち、図５（ａ）に示すように、耐熱性があり、且つ溶融した高温ハンダに濡れない材質であるカーボンからなるハンダ片保持治具Ｎの上面には、貫通孔Ｈにそれぞれ対応した位置に直径０．９ｍｍ、深さ１．９５ｍｍで、先端が円錐状の凹部Ｎ１が形成されている。また、保持治具Ｎの凹部Ｎ１の頂部（図中最下部）には、保持治具Ｎを下方に貫通する小径（φ０．２μｍ）のガス抜き孔Ｎ２がそれぞれ形成されている。
【００３６】
まず、この保持治具Ｎの各凹部Ｎ１に直径０．８ｍｍの高温ハンダ（Ｐｂ９０％−Ｓｎ１０％ハンダ）ボールＤ１を投入しておく。本例では、各凹部にそれぞれ２ヶ投入した。次いで、凹部Ｎ１の端部（上端）に直径１．０ｍｍの高温ハンダ（Ｐｂ９０％−Ｓｎ１０％ハンダ）ボールＤ２を載置する。このとき、凹部Ｎ１内に既に投入されているボールＤ１とボールＤ２とが接触しないで、かつ後述する高温ハンダの溶融時には両者が接触するように、間隔をわずかに空けておくのが好ましい。このようにするとボールＤ２が凹部Ｎ１の上端縁にぴったりと接触して動かなくなり（あるいは動きにくくなり）、後述する中継基板本体１を載せるときに位置合わせが容易となる。
【００３７】
その後、図５（ｂ）に示すように、ボールＤ２の図中上方に中継基板本体１を載置する。このとき、貫通孔ＨボールＤ２がはまるように標識層９を認識しつつ位置決めする。さらに、中継基板本体１の上方、すなわち、ボールＤ２のある側とは反対側から耐熱性があり溶融した高温ハンダに濡れない材質であるステンレスからなる荷重治具Ｑの平面（図中下面）Ｑ１を本体１の上面に押し当てるようにして載せて、下方に圧縮する。
【００３８】
ついで、窒素雰囲気下で最高温度３６０℃、最高温度保持時間１分のリフロー炉にこれらを投入し、高温ハンダボールＤ１、Ｄ２を溶融させる。すると、溶融した高温ハンダＤ２は、荷重治具Ｑにより図中下方に押し下げられた本体１の貫通孔Ｈ内に貫挿されると共に、貫通孔Ｈの内周の金属層４と溶着する。一方、貫通孔Ｈの上端部では、荷重治具Ｑの平面Ｑ１に倣って平面状になる。また、高温ハンダＤ２は、保持治具Ｎの凹部Ｎ１内にも注入される。すると、溶融した高温ハンダＤ１と接触し、両方の表面張力により一体になろうとする。ところが、ハンダＤ２は、金属層４と溶着し、本体と一体となっているので、本体１から離れて下方に落下することができないため、重力に抗して高温ハンダＤ１を上方に引き上げる形で一体化する。なお、本体１は荷重治具Ｑにより保持治具Ｎの上面Ｎ３に押し当てられた状態まで押し下げられる。
【００３９】
また、ガス抜き孔Ｎ２は、高温ハンダボールＤ１、Ｄ２を溶融させるときに、凹部Ｎ１内に閉じこめられた空気を逃がす役割をする。ただし、受け治具Ｎがハンダに濡れず、ガス抜き孔Ｎ２が小径であるので、ハンダがガス抜き孔Ｎ２に侵入することはない。
【００４０】
その後、冷却して高温ハンダを凝固させると、図６に示すように、中継基板本体１の図中下方側には、側面は凹部Ｎ１の側壁の形状に倣い、図中下端、すなわち、頂部は略半球状となった第２突出部６ｂを有し、上方側にはほとんど突出しない形状の軟質金属体６が貫挿された中継基板１０が形成された。なお、Ｎｉ−Ｂメッキ層３上の金メッキ層は、溶融した高温ハンダ中に拡散して消滅するので、高温ハンダとＮｉ−Ｂメッキ層３とが直接接続し、高温ハンダからなる軟質金属体６は、中継基板本体１に固着される。
【００４１】
（実施形態１）
次いで、本発明の実施形態１について説明する。本実施形態の中継基板１００は、上述した実施形態１の中継基板１０と比べ、標識層９の有無以外はほぼ同様な形状であり、製造方法もほぼ同様である。したがって、同様な部分については省略し、異なる部分についてのみ説明する。
すなわち、前記参考形態１ではほぼ全域に断面形状が円形の貫通孔Ｈを形成したのに対し、本実施形態では貫通孔のうちの１つの形状を略正方形とする。このように複数の貫通孔のうちのいくつかを他と異なる断面形状にし、それを標識として利用する。
【００４２】
まず、図７（ａ）に示すように、厚さ０．３ｍｍ、１辺２５ｍｍの正方形の断面形状をなす黒色のセラミック製中継基板本体１０１に、第１面１０１ａと第２面１０１ｂとを貫通する複数の平面視略円形の貫通孔Ｈ１（内径０．８ｍｍ）および平面視略正方形の貫通孔Ｈ２（１辺０．７ｍｍ）を形成する。
【００４３】
さらに、図７（ｂ）に示すように、上記実施形態１と同様の方法により、軟質金属体１０６を貫通孔Ｈ１およびＨ２に貫挿して形成する。ただし、貫通孔Ｈ２に軟質金属体１０６を形成する際には、貫通孔Ｈ２の形状に応じて治具の凹部形状や高温ハンダボールの大きさや数量を適宜変更するとよい。なお、貫通孔Ｈ１およびＨ２の平面面積がほぼ同一になるようにすると、同じ大きさのハンダボールを同数用いても略同一の高さを有する接続端子を形成することができる。
【００４４】
なお、図７（ｃ）に示す中継基板１１０は、図７（ｂ）に示した中継基板１００と比べ、貫通孔の形成位置のみ異なっている。このような中継基板１００、１１０を用いれば、貫通孔Ｈ２の形成箇所や数量を組み合わせることにより幾通りもの標識パターンが実現可能である。また、標識として用いる貫通孔Ｈ２にも軟質金属体１０６が貫挿され、接続端子として用いられるので、標識を形成するスペースが不要である。
【００４５】
（実施形態２）
次いで、実施形態２について説明する。本実施形態の中継基板１２０は、上述した実施形態１の中継基板１０と比べ、標識層９の有無以外はほぼ同様な形状であり、製造方法もほぼ同様である。したがって、同様な部分については省略し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、上記実施形態１ではほぼ全域に形成された貫通孔Ｈのすべてに軟質金属体６を貫挿し、接続端子を形成したのに対し、本実施形態では貫通孔Ｈのなかに接続端子を形成しないダミーの貫通孔Ｈ３を形成する。このように複数の貫通孔のうちのいくつかは接続端子を形成しない貫通孔Ｈ３とし、この貫通孔Ｈ３を認識することによって、位置決めや他の品番と区別するための標識として利用する。
【００４６】
まず、図８（ａ）に示すように、厚さ０．３ｍｍ、１辺２５ｍｍの正方形の断面形状をなす黒色のセラミック製中継基板本体１２１に、第１面１２１ａと第２面１２１ｂとを貫通する複数の平面視略円形の貫通孔Ｈ（内径０．８ｍｍ）を中継基板本体１２１のほぼ全域に形成する。
【００４７】
次いで、貫通孔Ｈのうちの大多数には軟質金属体１２６を貫挿し接続端子を形成するのに対し、所定の数および位置の貫通孔には、図８（ｂ）に示すように、軟質金属体を形成せずに標識用のダミー貫通孔Ｈ３とする。また、図８（ｃ）に示す中継基板１３０は、中継基板１２０に対し、ダミー貫通孔Ｈ３の形成箇所のみ変更したものである。
【００４８】
本実施形態における中継基板１２０を用いれば、ダミー貫通孔Ｈ３を標識として用いるので、中継基板本体１２１ａおよび１２１ｂの両面から認識可能である。また、このダミー貫通孔Ｈ３に位置決めピンを挿入させて中継基板１２０を固定しつつ、基板または取付基板と接続することもできるので、接続時の位置ずれを防止することも可能である。また、図８（ａ）に示すように中継基板本体１２１のほぼ全域に貫通孔Ｈを形成したものに対してダミー貫通孔Ｈ３の形成数や位置のみ変更することにより品番を区別するようにすると、同じ金型で複数の品番が形成できるので金型のコストを低減できる。
【００４９】
（参考形態２）
さらに、参考形態２について説明する。
参考形態２は、前記実施形態１および２とは、接続端子３の配列領域以外に標識を設ける点で異なっている。すなわち、図９（ａ）に示すように、接続端子が設けられる以外の領域（本例ではコーナ部）に標識用貫通孔Ｈ４を設けた中継基板１４０である。
なお、図９（ｂ）に示すように、貫通孔ではなく、切り欠きＣ等を形成した参考形態の中継基板１５０も利用できる。このような標識は、中継基板の性能を損なわない範囲で、どこに形成してもよいが、略全面に接続端子が形成されているような中継基板においては、コーナ部分に設けることが好ましい。
図９（ａ）および（ｂ）では、接続端子３の配列領域内に形成された貫通孔Ｈのすべてに接続端子３が形成されている。
【００５０】
本発明で使用される中継基板本体の材料としては、上記実施形態に限定されることはない。すなわち、上記実施形態１では、中継基板本体に用いられるセラミック材料として、アルミナを用いた例を示したが、その他にもアルミナ、ムライト、窒化アルミニウム、ガラスセラミックなどのセラミックを用いることができる。また、上記実施形態２乃至４においては、アルミナ、ムライト、窒化アルミニウム、ガラスセラミック等のセラミック材料や、ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−ポリイミド樹脂、ガラス−ＢＴ樹脂等の複合材料、エポキシ等の樹脂とセラミック粉末との複合材料等を用いることもできる。さらに、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において適宜変更して適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となる参考形態１にかかる中継基板の部分拡大断面図。
【図２】上記中継基板と接続する基板および取付基板の断面図。
【図３】上記中継基板と基板および取付基板とを接続した状態を示す断面図。
【図４】上記中継基板の製造工程のうち、中継基板本体の製造までを説明する説明図。
【図５】上記中継基板の製造工程のうち、高温ハンダボールを貫通孔に貫挿する工程を説明する説明図。
【図６】上記中継基板の製造工程のうち、軟質金属体を貫通孔に貫挿した状態を説明する説明図。
【図７】本発明の実施形態１にかかる中継基板の平面図。
【図８】本発明の実施形態２にかかる中継基板の平面図。
【図９】（ａ）は参考形態にかかる中継基板の平面図、（ｂ）は参考形態の平面図。
【符号の説明】
１００、１１０、１２０、１３０：中継基板
１０１、１１１、１２１、１３１：中継基板本体
Ｇ：セラミックグリーンシート
２：下地金属層
３：メッキ層
４：金属層
６：軟質金属体
６ａ：第１突出部（第１面側接続端子）
６ｂ：第２突出部（第２面側接続端子）
７：ハンダ層
Ａ：アルミナペースト（未焼成標識層）
９：標識層
Ｈ、Ｈ１、Ｈ２：貫通孔
Ｈ３：標識用ダミー貫通孔
２０：基板
２２：接続パッド
４０：取付基板
４２：取付パッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  In the present invention, a substrate such as a BGA type integrated circuit substrate having a plurality of connection terminals (connection pads) on one main plane (substrate surface), and connection terminals (mounting pads) are similarly provided at positions corresponding to the connection terminals. A relay board interposed between a mounting board such as a mother board for mounting the board, wherein the board surface of the relay board is formed with a marker for positioning, product number display, and the like, and a method of manufacturing the relay board About.
[0002]
[Prior art]
  With the recent progress of integrated circuit (IC) technology, the number of input / output terminals provided on an IC chip has increased, and accordingly, the number of input / output terminals formed on an IC mounting substrate on which the IC chip is mounted has also increased. Yes. However, when the input / output terminals are provided at the peripheral edge of the substrate, the substrate size increases according to the number of terminals, which causes an increase in cost of the IC mounting substrate and a decrease in yield, which is not preferable.
[0003]
  Therefore, a so-called PGA (pin grid array) type substrate in which pins are arranged in a grid pattern or a staggered pattern on the main surface (plane) of the IC mounting substrate is widely used. However, in order to further increase the number of terminals or reduce the size, there is a limit in a PGA type substrate in which pins are attached to the substrate surface.
[0004]
  Therefore, the following method is used. That is, pads (lands) are formed on the substrate surface in a grid or zigzag pattern instead of pins, and a substantially spherical (ball-shaped) high-temperature solder or a metal with good solder wettability such as Cu or Ag is formed on the pad. A bump is prepared by eutectic soldering a terminal member made of On the other hand, a pad is formed on a printed circuit board (PCB) such as a mating mother board at a position corresponding to the pad of the IC mounting board, and eutectic solder paste is applied to the pad. Thereafter, the two are overlapped and heated, and the solder paste is melted and soldered, whereby both are connected via the terminal member. In general, a substrate in which only pads are provided in a lattice shape is called an LGA (land grid array) type substrate.
[0005]
  By the way, in the case where pads and bump terminals are formed in the shape of a line or a lattice (including a staggered pattern) on the plane of the IC mounting substrate and the printed circuit board in this way, Since the thermal expansion coefficient differs depending on the material of the mounting board and the printed board, a thermal expansion difference occurs in the plane direction. That is, when viewed from the terminal member, the connected IC mounting substrate and printed circuit board are dimensionally changed in the opposite directions with respect to the plane direction, so that shear stress acts on the terminal member and the pad.
[0006]
  This shear stress becomes maximum between two terminals that are farthest among the connected terminals. That is, for example, when the terminal group is formed in a lattice shape and the outermost terminals are formed in a square shape, the largest thermal expansion difference between the two terminals located on the diagonal of the outermost periphery of each square. Occurs, and the largest shear stress is applied. In particular, when a substrate such as an LGA type or BGA type is connected to a printed board, the distance (pitch) between terminals is relatively large, and therefore the distance between the farthest terminals tends to be large. Furthermore, when a ceramic substrate is used as the LGA type or BGA type substrate, the thermal expansion coefficient is greatly different from that of a generally used glass epoxy printed substrate, so that the generated shear stress is increased.
[0007]
  When such shear stress is applied, the solder may come off together with the terminal member from the pad. In addition, the solder in the vicinity of the pad is left with one thin skin of the solder along the pad surface due to repeated thermal stress, and a crack that is substantially parallel to the pad enters and eventually breaks (breaks). Reliability could not be obtained. This is because eutectic solder is often used as the solder in the vicinity of the pad as described above, and is relatively hard and brittle, and is susceptible to change with time due to heat and stress, and therefore cracks are caused by repeated stress.
[0008]
  This problem is particularly likely to occur between a ceramic LGA substrate (or BGA substrate) having a relatively small thermal expansion coefficient and a resin printed circuit board such as glass epoxy having a relatively large thermal expansion coefficient. In this case, cracks often occur in the eutectic solder near the pads on the ceramic substrate side. This is because ceramic is hard and difficult to absorb stress, but a resin printed board is relatively soft, and a pad made of Cu or the like formed on the resin printed board is also soft and absorbs stress.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
  On the other hand, the present inventors have disclosed in Japanese Patent Application No. 9-82033 and Japanese Patent Application No. 9-82123 that a relay substrate is interposed between the substrate and the mounting substrate, thereby It has been proposed to prepare a connection and relieve stress by deformation of a protruding portion of a soft metal body inserted through the relay substrate body.
[0010]
  In such a relay board, it is necessary to accurately connect the connection pads of the board and the mounting pads of the wiring board via the relay board, so that precise alignment is necessary. However, if no sign indicating positioning is formed on the relay board, the board and the relay board or the relay board and the mounting board need to be set while confirming with sight or enlargement. there were.
[0011]
  In addition, the length of the connection terminal is limited due to the nature of the relay board that connects the board and the printed board, and when the distance between the relay board and the board or between the relay board and the printed board is very small It was difficult to position with sight. Furthermore, when the height of the connection terminals formed on the first surface and the second surface of the relay board main body is different, or when the sign is formed on the board surface having the higher height of the formed connection terminal, the sign is recognized. There was a problem that it was difficult to do.
[0012]
  The present invention has been made in view of such problems, and provides a relay board that can solve the above-described problems by forming a sign that can be easily recognized on the surface of the relay board, and a method of manufacturing the relay board. It is to provide.
[0013]
[Means for solving the problems]
  First, the solution according to claim 1 is interposed between a substrate having a connection pad on one main surface and a mounting substrate having a mounting pad at a position corresponding to the connection pad on one main surface. , Connect to the connection pad on the first surface side, and attach it on the second surface sidepadA relay board for connecting the board and the mounting board by connecting with,
  A substantially plate-shaped relay substrate body having a first surface and a second surface, a first surface side connection terminal formed on the first surface and connected to the connection pad, and formed on the second surface. A second surface side connection terminal for connecting to the mounting pad, and a sign formed to be identifiable from both the first surface and the second surface,
  The first surface side connection terminal and the second surface side connection terminal are made of a soft metal inserted through a plurality of through holes penetrating between the first surface and the second surface of the relay board body,
  The sign is formed by a through-hole penetrating between the first surface and the second surface of the relay board main body, and the sign has other cross-sectional shapes of the plurality of through-holes. Is formed by making it different from the cross-sectional shape of the through hole, and the soft metal is inserted into the through hole,
  It is the relay board | substrate characterized by the above-mentioned.
  In addition, the cross-sectional shape here refers to the shape of a cross section perpendicular to the through direction of the through hole.
[0014]
  According to the present invention,Since the through-hole penetrating the relay substrate main body serves as a marker, it can be accurately and reliably identified from both the first surface side and the second surface side, and can be accurately positioned when connected to the substrate or the mounting substrate. Moreover, since the first surface side connection terminal and the second surface side connection terminal are formed of a soft soft metal body, the thermal stress generated between the substrate and the mounting substrate can be absorbed, and the relay substrate excellent in durability can be used. Labels can be easily formed. That is, when forming the plurality of through-holes, one or more of the through-holes are made different from the cross-sectional shape of the other through-holes so that they can be identified. It can be formed at the same time. Furthermore, since such a sign uses the through-hole in which the connection terminal is formed as a sign, an extra space for forming the sign is not required, and the connection terminal can be formed in almost the entire area of the relay substrate. In addition, there is a merit that the sign can be recognized from both sides..
[0015]
  Here, the soft metal body refers to a material made of a soft metal, and specific materials include lead (Pb), tin (Sn), zinc (Zn), alloys mainly composed of these, and the like. Pb-Sn high temperature solder (for example, Pb90% -Sn10% alloy, Pb95% -Sn5% alloy, etc.), white metal, etc. are mentioned. Moreover, in order to make it low melting | fusing point, you may add a metal, such as Bi and In, or may make it a main component. Since lead, tin, etc. have a recrystallization temperature at room temperature, they recrystallize even when plastically deformed. Therefore, even if repeated stress is applied, it does not easily break (break), which is convenient. In addition, high-purity copper (Cu) and silver (Ag) can also be used because they are soft. .
[0016]
  The first surface side connection terminal and the second surface side connection terminal only have to be electrically connected to each other, and the connection method is not particularly limited, such as internal wiring and vias formed in the relay substrate body. Since the relay board of the present invention is interposed between the board and the mounting board and is connected to each of them, for convenience, the side connected to the board is the first surface side and the side connected to the mounting board is the second side. Both sides will be distinguished on the surface side.
[0017]
  The material of the relay substrate may be selected in consideration of the material of the substrate to be connected or the mounting substrate, the thermal expansion coefficient, etc., and examples thereof include ceramics such as alumina, mullite, aluminum nitride, and glass ceramic. Alternatively, a composite material such as glass-epoxy resin, glass-polyimide resin, and glass-BT resin, a composite material of resin such as epoxy and ceramic powder, or the like can be used. Note that it is preferable that the material of the relay substrate body is ceramic because the relay substrate body has high strength and high heat resistance, so that it has high strength and does not deform even when repeatedly heated by rework or the like.
[0018]
  In addition, examples of the colorant used in the present invention include chromium oxide, cobalt oxide, titania (TiO2), tungsten, tungsten oxide, molybdenum, molybdenum oxide, and the like. Used in combination of more than one species. However, the colorant is not limited to these, and it goes without saying that the material can be appropriately selected without departing from the gist of the present invention.
[0019]
  As the ceramic material, a known ceramic material such as alumina (Al2O3), aluminum nitride, mullite can be used.
[0020]
  Further, the solution of claim 2 is interposed between a substrate having a connection pad on one main surface and a mounting substrate having a mounting pad at a position corresponding to the connection pad on one main surface, Connect to the connection pad on one side and attach to the second sidepadA relay board for connecting the board and the mounting board by connecting with,
  A substantially plate-shaped relay substrate body having a first surface and a second surface, a first surface side connection terminal formed on the first surface and connected to the connection pad, and formed on the second surface. A second surface side connection terminal for connecting to the mounting pad, and a sign formed to be identifiable from both the first surface and the second surface,
  The first surface side connection terminal and the second surface side connection terminal are made of a soft metal inserted through a plurality of through holes penetrating between the first surface and the second surface of the relay board body,
  The sign is formed by a through-hole penetrating between the first surface and the second surface of the relay board body, and the sign includes the first surface side connection terminal and the second surface side connection terminal. It consists of a dummy through-hole that is formed other than the provided through-hole and into which the soft metal is not inserted,
   It is the relay board | substrate characterized by the above-mentioned.
[0021]
  According to the present invention,Since the through-hole penetrating the relay substrate main body serves as a marker, it can be accurately and reliably identified from both the first surface side and the second surface side, and can be accurately positioned when connected to the substrate or the mounting substrate. In addition, since a dummy through-hole that does not form a connection terminal is formed in the relay substrate body so that positioning and the like can be easily recognized, this dummy through-hole can be formed simultaneously with the through-hole in which the connection terminal is formed. Yes, it can be formed without the need for new processes . It is also excellent in that it can be recognized from both sides..
[0022]
  Furthermore, since no connection terminal made of a soft metal body is formed in the dummy through hole, a pin or the like for fixing the relay board can be inserted. By fixing with pins or the like, there is no displacement when connecting to the substrate or the mounting substrate.
  In particular, if through holes that can form connection terminals are provided in almost the entire area of the relay board, one or more of them are dummy through holes (markers), and other connection terminals are formed, the number and position of dummy through holes Can be distinguished from other product numbers. Moreover, since the relay substrate body having through holes formed in almost the entire area can be used as a general-purpose product, even with different product numbers, it can be formed with the same mold..
[0023]
  Further, the solving means according to claim 3 is the relay board according to claim 2,The dummy through hole is formed in an array region of the connection terminals.It is a relay board.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(referenceForm 1)
  Figure 1 shows the bookReference for the inventionIt is a partial expanded sectional view of the relay substrate 10 concerning a form. That is, the relay substrate 10 is made of alumina (91 w%, average particle size 2.8 μm), glass component (8 w%), pigment (1 w% of chromium oxide and molybdenum oxide combined), and has a thickness of 0.3 mm. A black ceramic relay substrate body 1 having a square cross section of 25 mm on a side and having a plurality of through holes H (inner diameter 0.8 mm) penetrating between the first surface 1a and the second surface 1b. The through-holes H are perforated in a lattice shape at a pitch of 1.27 mm for each 19 pieces (total: 361 pieces). Further, the soft metal body 6 provided with a first protrusion (first surface side connection terminal) 6a and a second protrusion (second surface side connection terminal) 6b which are inserted into the through hole H and protrude from both surfaces. Have Further, a solder layer 7 (height 0.08 mm) made of eutectic solder (Pb 37% -Sn 63%) is provided on the upper portion of the first protrusion 6a.
[0025]
  On the relay substrate 10, a marker layer 9 (φ 1.27 mm) formed so as to be recognizable from the first surface side (upper surface in the drawing) is formed. The labeling layer 9 is made of alumina (80%, average particle size 5%) and glass component 20%. The labeling layer 9 is formed using alumina having a larger average particle diameter than the relay substrate main body and containing a large amount of glass components in order to suppress the diffusion of the pigment from the relay substrate to the labeling layer 9 that occurs during sintering. However, it contains a very small amount of pigment due to diffusion during firing. Since the marker layer 9 is white with respect to the black relay substrate body 1, the color tone of the two is greatly different and recognition is easy.
[0026]
  A tungsten base metal layer 2 (thickness of about 10 μm) and an electroless Ni—B plating layer 3 (thickness of about 2 μm) formed on the inner periphery and through-hole edge of the through-hole H of the relay substrate body 1 are formed. ), And the soft metal body 6 is welded to the Ni-B plating layer 3. Here, the protrusion height (first protrusion height) Z1 of the first protrusion 6a from the first surface 1a is 0.0012 mm, and the protrusion height (first protrusion) of the second protrusion 6b from the second surface 1b. (2 protrusion height) Z2 is 1.45 mm. That is, the protrusion heights Z1 and Z2 are formed different from each other, and more specifically, the protrusion height is set to Z1 <Z2. Moreover, the diameter of the 2nd protrusion part 6b made into substantially columnar shape is 0.88 mm.
[0027]
  Next, the relay board 10 is connected to the board and the mounting board as follows, for example. First, a substantially square LGA substrate 20 having a thickness of 1.0 mm and a side of 25 mm as shown in FIG. The LGA substrate 20 is made of alumina ceramic like the relay substrate body, and includes a flip chip pad 21 on the upper surface 20a in the figure for mounting the IC chip by flip chip connection, and an external connection terminal on the lower surface 20b in the figure. Connection pad 22 is provided. The connection pads 22 have a diameter of 0.86 mm and are arranged vertically and horizontally in a grid shape with a pitch of 1.27 mm so as to match the position of the soft metal body 6 of the relay substrate 10 and are electrolessly formed on the underlying molybdenum layer. Ni-B plating is applied, and further, electroless gold plating is applied to prevent oxidation. Further, the flip chip pad 21 and the connection pad 22 are connected by an internal wiring (not shown).
[0028]
  Moreover, the printed circuit board 40 as shown in FIG.2 (b) was prepared as an attachment board. The printed circuit board 40 is a substantially square shape with a thickness of 1.6 mm and a side of 30 mm, and is made of a glass-epoxy resin composite material (JIS: FR-4). The main surface 40 a is connected to the connection pads 22 of the LGA substrate 20. Therefore, the attachment pad 42 is formed at a position corresponding to the soft metal body 6 of the relay substrate 10. The mounting pads 42 are made of copper with a thickness of 25 μm, and have a diameter of about 0.72 mm, a pitch of 1.27 μm, and a grid shape of 19 pieces each in a vertical and horizontal direction and a diameter of 361 pieces.
[0029]
  First, the relay substrate 10 is placed on the printed circuit board 40 on which the low melting point solder paste (eutectic solder paste) S is applied in advance on the mounting pad 42 to a thickness of about 250 μm while recognizing the label layer 9. Furthermore, an LGA type substrate is placed on the relay substrate 40. These are passed through a reflow furnace having a maximum temperature of 220 ° C., the solder layer 7 made of eutectic solder and the solder paste S are melted, and the three members of the board 20 -the relay board 10 -the printed board 40 are connected as shown in FIG. The structure 50 was formed. Note that the solder paste S is melted, and the second protrusion 6 b and the mounting pad 42 are connected as the solder layer 8.
[0030]
  By the way, if the marker is not provided on the relay board, it is difficult to accurately position the board when it is placed on the printed board 40, resulting in poor workability. Even if the marker layer is provided, if there is no or slight color difference between the marker layer and the relay substrate body, not only is recognition difficult, but there is a possibility of misidentification.
  On the other hand,Reference aboveAccording to the relay board 10 of the embodiment, since the marker layer 9 having a clear color difference from the black relay board main body 1 is provided, the marker layer 9 can be easily recognized, and therefore, positioning is easy. Moreover, since both the relay substrate body 1 and the labeling layer 9 are made of alumina, peeling or the like is unlikely to occur between the two during firing.
[0031]
  In the above example, the example in which the board 20, the relay board 10, and the printed board 40 are connected at the same time is shown. However, the relay board and the printed board 40 or the board 20 and the relay board 10 are connected first. Also good. Moreover, what is necessary is just to form the label | marker layer 9 suitably in the surface of either the 1st surface 1a or the 2nd surface 1b as needed. Next, a method for manufacturing the relay board 10 will be described.
[0032]
  First, a ceramic green sheet G mainly composed of alumina is prepared. This green sheet G contains alumina having an average particle size of 2.8 μm and other glass components (SiO2, MgO, CaO, etc.), and further contains a binder resin, a solvent, and a colorant (molybdenum oxide, molybdenum oxide). Has been. As shown in FIG. 4 (a), an alumina paste A (unfired marker layer) containing alumina as a main component is formed by screen printing at a predetermined position on the first surface (upper surface in the drawing) of the green sheet G. . However, this alumina paste does not contain a colorant.
[0033]
  Next, a through hole H is formed in the green sheet G by punching, and a tungsten paste P is applied to the inner surface of the through hole H and the through hole edge HP as shown in FIG. Next, the sheet G is fired in a reducing atmosphere at a maximum temperature of about 1550 ° C., and a black ceramic relay substrate body 1 as shown in FIG. 4C, a base metal layer 2 mainly composed of tungsten, and A label layer 9 is formed. The fired relay board main body (hereinafter also simply referred to as the main body) 1 has a thickness of 0.3 mm, a substantially square shape with a side of 25 mm, and penetrates between the first surface 1a and the second surface 1b. The inner diameter of the hole H is φ0.8 mm, and a total of 361 through holes (= 19 × 19) are formed in a lattice shape at a pitch of 1.27 mm in each of 19 vertical and horizontal. The thickness of the base metal layer 2 is about 10 μm.
[0034]
  Furthermore, on this base metal layer 2, FIG.d), An electroless Ni—B plating layer 3 having a thickness of about 2 μm is formed, and a metal layer 4 on which a soft metal is deposited is formed by using both as described later. Further, an electroless gold plating layer (not shown) having a thickness of 0.1 μm is formed on the Ni—B plating layer 3 in order to prevent oxidation of the Ni—B plating layer 3.
[0035]
  Next, the soft metal body 6 is inserted into the through hole H.This referenceIn the embodiment, the columnar soft metal body 6 is formed using the molten soft metal receiving jig N. That is, as shown in FIG. 5A, on the upper surface of the solder piece holding jig N made of carbon, which is heat resistant and does not wet the molten high temperature solder, positions corresponding to the through holes H, respectively. A recess N1 having a diameter of 0.9 mm, a depth of 1.95 mm, and a conical tip is formed. In addition, a small portion penetrating the holding jig N downward is formed at the top (lowermost part in the drawing) of the recess N1 of the holding jig N.DiameterGas vent holes N2 (φ0.2 μm) are respectively formed.
[0036]
  First, a high-temperature solder (Pb 90% -Sn 10% solder) ball D1 having a diameter of 0.8 mm is introduced into each recess N1 of the holding jig N. In this example, two pieces were put in each recess. Next, a high-temperature solder (Pb 90% -Sn 10% solder) ball D2 having a diameter of 1.0 mm is placed on the end (upper end) of the recess N1. At this time, it is preferable that the gap is slightly spaced so that the ball D1 and the ball D2 already put in the recess N1 do not come into contact with each other and at the time of melting high-temperature solder described later. In this way, the ball D2 comes into close contact with the upper end edge of the recess N1 and does not move (or becomes difficult to move), and positioning becomes easy when the relay board body 1 described later is placed.
[0037]
  Thereafter, as shown in FIG. 5B, the relay substrate body 1 is placed above the ball D2 in the drawing. At this time, the marker layer 9 is positioned while recognizing so that the through-hole H ball D2 is fitted. Furthermore, the plane (lower surface in the figure) Q1 of the load jig Q made of stainless steel, which is heat resistant and does not get wet with molten high-temperature solder, from above the relay substrate body 1, that is, the side opposite to the side where the ball D2 is located. Is pressed against the upper surface of the main body 1 and compressed downward.
[0038]
  Subsequently, these are put into a reflow furnace under a nitrogen atmosphere with a maximum temperature of 360 ° C. and a maximum temperature holding time of 1 minute to melt the high-temperature solder balls D1 and D2. Then, the molten high-temperature solder D2 is inserted into the through hole H of the main body 1 pushed down in the figure by the load jig Q and welded to the inner metal layer 4 of the through hole H. On the other hand, the upper end portion of the through-hole H has a planar shape following the plane Q1 of the load jig Q. The high-temperature solder D2 is also injected into the recess N1 of the holding jig N. Then, it contacts the molten high-temperature solder D1 and tries to be united by both surface tensions. However, since the solder D2 is welded to the metal layer 4 and integrated with the main body, it cannot be separated from the main body 1 and fall downward, so that the high-temperature solder D1 is pulled up against gravity Integrate. The main body 1 is pushed down by the load jig Q until it is pressed against the upper surface N3 of the holding jig N.
[0039]
  Further, the gas vent hole N2 serves to release air trapped in the recess N1 when the high-temperature solder balls D1 and D2 are melted. However, since the receiving jig N does not get wet with the solder and the gas vent hole N2 has a small diameter, the solder does not enter the gas vent hole N2.
[0040]
  Thereafter, when the high-temperature solder is solidified by cooling, as shown in FIG. 6, on the lower side of the relay substrate body 1 in the drawing, the side surface follows the shape of the side wall of the recess N1, and the lower end, ie, the top portion in the drawing is A relay substrate 10 having a second projecting portion 6b having a substantially hemispherical shape and having a soft metal body 6 having a shape that hardly projects on the upper side is formed. Since the gold plating layer on the Ni-B plating layer 3 diffuses and disappears in the molten high-temperature solder, the high-temperature solder and the Ni-B plating layer 3 are directly connected, and the soft metal body 6 made of high-temperature solder is used. Is fixed to the relay substrate body 1.
[0041]
  (Embodiment1)
  ThenOf the present inventionEmbodiment1Will be described. The relay substrate 100 of the present embodiment has substantially the same shape except for the presence or absence of the label layer 9 as compared to the relay substrate 10 of Embodiment 1 described above, and the manufacturing method is also substantially the same. Therefore, similar parts are omitted, and only different parts are described.
  That is,Reference aboveIn the first embodiment, the through hole H having a circular cross-sectional shape is formed in almost the entire region, whereas in the present embodiment, one of the through holes is formed in a substantially square shape. In this way, some of the plurality of through-holes have a different cross-sectional shape from others and are used as markers.
[0042]
  First, as shown in FIG. 7A, a black ceramic relay board body 101 having a square cross section with a thickness of 0.3 mm and a side of 25 mm passes through the first surface 101a and the second surface 101b. A plurality of substantially circular through holes H1 (inner diameter 0.8 mm) in plan view and substantially square through holes H2 (one side 0.7 mm) in plan view are formed.
[0043]
  Further, as shown in FIG. 7B, the soft metal body 106 is formed by penetrating through the through holes H1 and H2 by the same method as in the first embodiment. However, when the soft metal body 106 is formed in the through hole H2, the concave shape of the jig and the size and quantity of the high-temperature solder ball may be appropriately changed according to the shape of the through hole H2. If the planar areas of the through holes H1 and H2 are made substantially the same, connection terminals having substantially the same height can be formed even if the same number of solder balls having the same size is used.
[0044]
  Note that the relay board 110 shown in FIG. 7C is different from the relay board 100 shown in FIG. 7B only in the formation positions of the through holes. When such relay boards 100 and 110 are used, various marker patterns can be realized by combining the formation locations and quantities of the through holes H2. Also used as a signThrough holeSince the soft metal body 106 is also inserted into H2 and used as a connection terminal, a space for forming a sign is not required.
[0045]
  (Embodiment2)
  Next, the embodiment2Will be described. The relay board 120 of this embodiment has substantially the same shape as the relay board 10 of the first embodiment described above except for the presence or absence of the label layer 9, and the manufacturing method is also substantially the same. Therefore, similar parts are omitted, and only different parts are described. That is, in the first embodiment, the soft metal body 6 is inserted into all the through holes H formed in almost the entire region to form the connection terminals, whereas in the present embodiment, the connection terminals are formed in the through holes H. A dummy through hole H3 that is not to be formed is formed. As described above, some of the plurality of through-holes are used as through-holes H3 that do not form connection terminals, and the through-holes H3 are recognized and used as markers for distinguishing from positioning and other product numbers.
[0046]
  First, as shown in FIG. 8 (a), a black ceramic relay board body 121 having a square cross section with a thickness of 0.3 mm and a side of 25 mm passes through the first surface 121a and the second surface 121b. A plurality of substantially circular through holes H (inner diameter 0.8 mm) in plan view are formed over almost the entire area of the relay substrate body 121.
[0047]
  Next, a soft metal body 126 is inserted into the majority of the through holes H to form connection terminals, whereas a predetermined number and positions of through holes are soft as shown in FIG. A dummy through hole H3 for marking is formed without forming a metal body. Further, the relay substrate 130 shown in FIG. 8C is obtained by changing only the formation portion of the dummy through hole H3 with respect to the relay substrate 120.
[0048]
  If the relay board 120 in this embodiment is used, since the dummy through-hole H3 is used as a marker, it can be recognized from both sides of the relay board main bodies 121a and 121b. In addition, since the positioning board can be inserted into the dummy through hole H3 and the relay board 120 can be fixed and connected to the board or the mounting board, it is possible to prevent displacement during the connection. Further, as shown in FIG. 8A, when the through hole H is formed in almost the entire area of the relay board main body 121, the product number is distinguished by changing only the number and positions of the dummy through holes H3. Since a plurality of product numbers can be formed with the same mold, the cost of the mold can be reduced.
[0049]
  (referenceForm2)
  further,referenceForm2Will be described.
  referenceForm2IsEmbodiment 1and2Is different from the arrangement region of the connection terminals 3 in that a sign is provided. That is, as shown in FIG. 9A, the relay board 140 is provided with the marker through-hole H4 in a region other than where the connection terminal is provided (in this example, a corner portion).
  In addition, as shown in FIG.9 (b), the relay board 150 of the reference form which formed notch C etc. instead of the through-hole can also be utilized. Such a mark may be formed anywhere as long as the performance of the relay board is not impaired. However, in a relay board in which connection terminals are formed on substantially the entire surface, it is preferable to be provided at a corner portion.
  9A and 9B, the connection terminals 3 are formed in all the through holes H formed in the arrangement region of the connection terminals 3.
[0050]
  The material of the relay board body used in the present invention is not limited to the above embodiment. That is, in the first embodiment, the example in which alumina is used as the ceramic material used for the relay substrate body is shown, but ceramics such as alumina, mullite, aluminum nitride, and glass ceramic can be used. In Embodiments 2 to 4, ceramic materials such as alumina, mullite, aluminum nitride, and glass ceramic, composite materials such as glass-epoxy resin, glass-polyimide resin, and glass-BT resin, and resins such as epoxy A composite material with ceramic powder can also be used. Furthermore, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and applied within the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Reference which is the premise of the present inventionThe partial expanded sectional view of the relay board | substrate concerning the form 1. FIG.
[Figure 2]the aboveSectional drawing of the board | substrate connected to a relay board | substrate and an attachment board | substrate.
[Fig. 3]the aboveSectional drawing which shows the state which connected the relay board | substrate, the board | substrate, and the attachment board | substrate.
[Fig. 4]the aboveExplanatory drawing explaining the manufacture of a relay substrate main body among the manufacturing processes of a relay substrate.
[Figure 5]the aboveExplanatory drawing explaining the process of penetrating a high temperature solder ball in a through-hole among the manufacturing processes of a relay board | substrate.
[Fig. 6]the aboveExplanatory drawing explaining the state which penetrated the soft metal body in the through-hole among the manufacturing processes of the relay substrate.
[Fig. 7]Of the present inventionEmbodiment1The top view of the relay substrate concerning.
[Fig. 8]Of the present inventionEmbodiment2The top view of the relay substrate concerning.
FIG. 9 (a)Reference formPlan view of relay board, (B) is a plan view of the reference form.
[Explanation of symbols]
  100, 110, 120, 130:Relay board
  101, 111, 121, 131: Relay board body
  G: Ceramic green sheet
  2: Underlying metal layer
  3: Plating layer
  4: Metal layer
  6: Soft metal body
  6a: 1st protrusion part (1st surface side connection terminal)
  6b: 2nd protrusion part (2nd surface side connection terminal)
  7: Solder layer
  A: Alumina paste (unfired marker layer)
  9: Marking layer
  H, H1, H2: Through hole
  H3: Marking dummy through hole
  20: Substrate
  22: Connection pad
  40: Mounting board
  42: Mounting pad

Claims

It is interposed between a substrate having a connection pad on one main surface and an attachment substrate having a mounting pad at a position corresponding to the connection pad on one main surface, and is connected to the connection pad on the first surface side. A relay board for connecting the board and the mounting board by connecting to the mounting pad on the second surface side,
A substantially plate-shaped relay substrate body having a first surface and a second surface;
A first surface-side connection terminal formed on the first surface and connected to the connection pad;
A second surface side connection terminal formed on the second surface and connected to the mounting pad;
A sign formed so as to be distinguishable from both the first surface and the second surface,
The first surface side connection terminal and the second surface side connection terminal are made of a soft metal inserted through a plurality of through holes penetrating between the first surface and the second surface of the relay board body,
The mark is formed by a through hole penetrating between the first surface and the second surface of the relay substrate body,
The marker is formed by differentiating the cross-sectional shape of some of the plurality of through-holes from the cross-sectional shape of other through-holes, and the soft metal is inserted into the through-holes.
A relay board characterized by that.

It is interposed between a substrate having a connection pad on one main surface and an attachment substrate having a mounting pad at a position corresponding to the connection pad on one main surface, and is connected to the connection pad on the first surface side. A relay board for connecting the board and the mounting board by connecting to the mounting pad on the second surface side,
A substantially plate-shaped relay substrate body having a first surface and a second surface;
A first surface-side connection terminal formed on the first surface and connected to the connection pad;
A second surface side connection terminal formed on the second surface and connected to the mounting pad;
A sign formed so as to be distinguishable from both the first surface and the second surface,
The first surface side connection terminal and the second surface side connection terminal are made of a soft metal inserted through a plurality of through holes penetrating between the first surface and the second surface of the relay board body,
The mark is formed by a through hole penetrating between the first surface and the second surface of the relay substrate body,
The mark is formed of a dummy through-hole that is formed other than the through-hole in which the first surface-side connection terminal and the second surface-side connection terminal are provided, and the soft metal is not inserted therethrough,
A relay board characterized by that.

The dummy through hole is formed in an array region of the connection terminals.
The relay board according to claim 2.