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JP3309099B2 - 回路基板と表面実装型lsiとの接続方法 - Google Patents

回路基板と表面実装型lsiとの接続方法

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JP3309099B2
JP3309099B2 JP10395094A JP10395094A JP3309099B2 JP 3309099 B2 JP3309099 B2 JP 3309099B2 JP 10395094 A JP10395094 A JP 10395094A JP 10395094 A JP10395094 A JP 10395094A JP 3309099 B2 JP3309099 B2 JP 3309099B2
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  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表面実装型LSI、特
にそのリード端子がBGA( ball grid array )(以
下、バンプ状という)端子、LGA( land grid array
)(以下、平電極状という)端子、PLCC( plasti
c leaded chip carrier )(以下、J形状という)端子
を成す表面実装型LSI、と回路基板との接続方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】表面実装型LSIは種々あるが、QFP
( quad flat package )、BQFP( quad flat pack
age with bumper )あるいはSOP( small outline p
ackage )などでは、従来例を示す図6で説明すると、
LSIパッケージよりリード端子16が多数出ており、
これら表面実装型LSI6のリード端子16は、回路基
板7の回路パターン18に直接半田17付けするか、I
Cソケットを用いて接続していた。近年これら表面実装
型LSIのリード端子16のピッチが微細化し、リード
端子数も多くなり(多ピン化)、半田付けに高度な技術
が必要となってきた。ICソケット(図示せず)も多ピ
ン化・微細化が困難な状態であり、また、LSIのリー
ド端子16も微細化のため曲がったり、隣のリード端子
と接触するなどして、取扱いが困難であった。
【0003】さらに、これら表面実装型LSI6を一度
回路基板7に半田17付けすると、回路不良、LSIの
不良・内部破壊等で交換する場合などでは、交換作業が
困難で、微細な回路パターン18を破壊してしまうこと
も多いという問題があった。このように従来、回路基板
7の回路パターン18に表面実装型LSI6のリード端
子16を直接半田付けしており、半田17による端子間
のブリッジ、半田不良、リード端子の曲がり、回路設計
変更に対応し難い等の不都合が多く、作業も補修も困難
であり、しかも、補修による二次的不良(LSIの破壊
・回路パターンの剥離)を引き起こしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
の問題を解決する表面実装型LSIと回路基板との接続
方法に関するものである。表面実装型LSIのリード端
子については、前述のとおり、BGAのようにパッケー
ジの底面に球形の半田をアレイ状に並べたり、LGAの
ようにパッケージの底面に平電極パットをアレイ状に並
べたり、PLCCのようにパッケージの四つの側面のす
べてにおいてリード端子の端子ピンがJの形で並んでい
る形式が用いられている。しかし、これらの表面実装型
LSIと回路基板とは、いずれも従来の方法、すなわち
半田による接続方法で接続されており、前述のとおりの
問題を抱えていた。発明者等は、表面実装型LSIと回
路基板との接続に前記のような種々の不都合を与える半
田による接続方法に代る接続方法を鋭意検討した結果、
表面実装型LSIと回路基板との接続、取り外しが簡単
にでき、しかも、BGA,LGA,PLCCのいずれの
形式のリード端子との接続も容易にできる接続方法を見
出し本発明を完成した。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の回路基板と表面
実装型LSIとの接続方法は、回路基板と表面実装型L
SIとを接続体を介して接続する方法であって、接続体
には端子用ソケットが表面実装型LSIのリード端子配
列と同じピッチ配列で設けられ、端子用ソケットの半球
形状部は半田接点となっており、表面実装型LSIのリ
ード端子と接続体に設けられた端子用ソケットの半球形
状部の半田接点とを半田の溶着により接着し、回路基板
に設けられた端子ピンを端子用ソケットの内径部に挿入
して接続する。また、前記の接続方法の内の半田溶着に
換えて、表面実装型LSIのリード端子と接続体に設け
られた端子用ソケットの半球形状部との間に異方導電体
を挟んで接続する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
詳細に説明する。図1は、本発明に使用される接続体の
縦断面説明図である。図2は、本発明の接続方法の一形
態を示す説明図であって、(a)は、接続図、(b)
は、分解図である。図3は、本発明の接続方法の他の形
態を示す説明図であって、(a)は、接続図、(b)
は、分解図である。図4は、本発明の図2に示す接続方
法の変形形態を示す説明図であって、(a)は、リード
端子が平電極状の場合の接続図、(b)は、リード端子
がJ形状の場合の接続図である。図5は、本発明に用い
る異方導電体を説明する図であって、(a)は、極細ピ
ッチマトリックス状の異方導電体の斜視説明図、(b)
は、表面実装型LSIと同ピッチ位置の各々に複数の導
電体が集合的に配置される異方導電体の斜視説明図、
(c)は、(b)の複数導電体を集合させた異方導電体
の斜視説明図、(d)は、(c)に示す異方導電体の縦
断面説明図である。
【0007】図1において、本発明の接続方法に使用さ
れる接続体1は、接続体基体2に、端子用ソケット3を
設けたものである。端子用ソケット3の半球形状部に
は、半田接点4が形成されている。接続体基体2は、例
えば一般的に回路基板に使用されるプリント基板を用い
ることができる。図2(a)において、接続体1に設け
られた端子用ソケット3の半球形状部に形成される半田
接点4と表面実装型LSI6のリード端子であるバンプ
状端子5とは半田溶着され、接続体1に設けられた半田
接点3の凹部には、回路基板7に設けられた端子ピン8
が挿入されて、図2(a)に示すように、本発明の接続
方法に基づく接続態様が構成される。なお、17は回路
基板7に形成された回路パターン18と端子ピン8を接
続させるための半田である。表面実装型LSI6のリー
ド端子は、図2(b)に示すバンプ状端子5に限られ
ず、平電極状端子10(図4(a))、J形状端子10
(図4(b))も用いられ得る。
【0008】端子用ソケットのピッチは、表面実装型L
SI6のリード端子のピッチと同ピッチとする。端子用
ソケットは、例えば、内径0.2〜0.5mm、長さ
1.2〜2.2mmとし、端子用ソケットの先端部およ
び外周に半田を設ける。その際端子用ソケットの先端部
は、リード端子との半田接続を容易に確実に行うため
に、半球形状にして接続体基体表面より出しておく必要
があり、その結果として、表面実装型LSIのリード端
子との接続時に必要な部分のみ半田が溶着し、しかもバ
ンプ状、平電極状、J形状のいずれの形状のリード端子
であっても、その高さ、形状、精度が一般的半導体リー
ド精度の60〜200μm程度であれば、何等問題なく
半田付けされ、半田によるリーク不良がないばかりか、
格別高度な半田付けの技術も必要としない。
【0009】接続体1の端子用ソケット3のピッチは、
0.5、1.27、1.5、2.54mmが標準的であ
る。これは表面実装型LSI6のバンプ状、平電極状、
J形状のリード端子の標準ピッチに基づいている。ま
た、この端子用ソケット数は、表面実装型LSIの端子
数に応じて設ければ良く、マトリックス状または千鳥状
に設けられ、BGAでは20〜360個が、LGAでは
227、447、557個が、また、PLCCでは18
〜84個が一般的である。回路基板7に設ける端子ピン
8(ピン径0.2〜0.5mm、全長1.1〜2.1m
m)は、接続体と回路基板とを接続し、又切り離す際、
接続体の端子用ソケットの他方の端部に形成された凹部
の開口部に回路基板の端子ピンを挿入、取りはずしを行
うことから、回路基板のパターン保護及び強度を考慮す
ると、この端子ピンは回路基板に貫通させておくとよ
い。更に電気的接続も必要であるので、回路基板の回路
パターン18と半田17で溶着し、回路基板面より0.
5mm程度出ている。この端子ピン8の出っ張りは、接
続体の端子用ソケット3の凹部の開口部により確実にグ
リップされていれば0.5mmに限定する必要はない
が、回路基板への組み込み時の厚さをできるだけ薄くし
たいことから、0.5〜1.0mm程度がよい。
【0010】このように、本発明の接続体1の端子用ソ
ケット3の半田接点4と表面実装型LSI6のリード端
子とを半田で接続し、接続体1の端子用ソケット3の凹
部の開口部に回路基板7の端子ピン8を挿入することに
より、表面実装型LSI6と回路基板7とが本発明の接
続体1を介して接続される。また、回路基板7に不都合
が生じたり、回路を変更する時には、接続体1を回路基
板7の端子ピン8より抜いて回路変更を行い、表面実装
型LSIには何等不都合を生じさせずに、回路変更を終
了して、表面実装型LSIは接続体を介して再び回路基
板と接続することができる。
【0011】また、本発明で使用する接続体を、図2な
いし図4に示すように表面実装型LSIのリード端子と
半田で直接接続せず、図3に示すように、低インピーダ
ンスの異方導電体11を介して、固定金具15などを用
いて接続し、固定アッセンブリとし、次いで接続体1の
端子用ソケット3の凹部の開口部に回路基板7の端子ピ
ン8を挿入することにより、表面実装型LSI6と回路
基板7とを接続してもよい。この接続完了図を図3
(a)に示す。
【0012】図5により異方導電体11について説明す
る。この異方導電体11は、低インピーダンスとする必
要から、金属細線を導電体12とし、この導電体を絶縁
体13、例えばシリコーンゴムで固定する。これによれ
ば、低インピーダンスの極く薄い異方導電体11(例え
ば厚さ0.2〜0.5mm程度)にすることができ、接
続時のアッセンブリを薄くすることができる。また、こ
の異方導電体11は、導電体12を極細ピッチでマトリ
ックス状(例えば、0.05mm、0.1mmピッチの
マトリックス)とするか(図5(a))、または表面実
装型LSIのリード端子と同ピッチ配列位置に複数の導
電体12(3〜5本)を設けるか(図5(b))、ある
いは前記複数の導電体12の少なくとも片面を半田、あ
るいはメッキで導電体12同士を繋ぎバンプ状あるいは
ラウンド状の導電集合部14(図5(c))としてもよ
い。
【0013】このようにすることで、導電体12単体に
よる点接触ではなく面接触となり、よりいっそう安定し
た接続が可能となる。この異方導電体11による接続方
法は、表面実装型LSI6と接続体1とを異方導電体1
1を間に挟んで、ある程度の圧縮加重で固定する必要が
あるが、表面実装型LSIの内部破壊を防ぐにはなるべ
く加重を掛けないようにする必要があり、そのために
は、この異方導電体11をなるべく柔らかくしておくと
よい。異方導電体11を柔らかくするには、絶縁体13
のゴム硬度を20〜50°H、好ましくは20〜30°
Hとし、また導電体12を斜めに傾斜させることにより
低加重による接続が可能となる。
【0014】このように異方導電体11を介在させた接
続方法でも、前述同様、表面実装型LSI6と回路基板
7とが容易に接続され、また回路基板7に不都合が生じ
たり、回路を変更する時には端子ピン8付きの回路基板
7を接続体1より抜くことにより、表面実装型LSI6
には何等不都合を生じさせずに回路変更を行い、その終
了後には、表面実装型LSI6を接続体1を介して問題
なく回路基板7と再接続させることができる。
【0015】
【実施例】[実施例1] 図1及び図2に基づいて実施例1を説明する。本実施例
1に使用する接続体1は、接続体基体2にマトリックス
状に端子用ソケット3を設けてなるものである。まず厚
さ1.0mmの接続体基体2(ガラス布基体エポキシ樹
脂製)にピッチ1.5mmで84個のφ1.1mmのス
ルーホールをあけ、銅メッキを施した。この銅メッキの
スルーホールに黄銅製の端子用ソケット3(長さ1.0
mm、内径0.5mm)を設置し、半田でスルーホール
と半田接合した。その際、端子用ソケット3の外面に半
田層を形成してあるので、接続体基体の面上に半田付き
の半球形状部分が突出した接続体1を得た。この接続体
1の端子用ソケット3の半球形状の半田接点4と表面実
装型LSI6(BGA)の84個のバンプ状端子5とを
溶着し、接続体と表面実装型LSI(BGA)とを一体
化させた。また、厚さ1.0mmの回路基板7(ガラス
布基体エポキシ樹脂製)には接続体1と同様に、ピッチ
1.5mmで84個のφ0.5mmのスルーホールを回
路基板のパターン部にあけ、銅メッキをした。このスル
ーホールに黄銅製の端子ピン8(長さ1.5mm)を設
置し、半田17で回路基板7の回路パターン18と半田
接着した。この回路基板7の端子ピン8を表面実装型L
SI6と一体化した接続体の端子用ソケット3の開口部
に挿入し、接続を完了した。得られた接続構造体の誤接
続はなかった。
【0016】[実施例2] 図1及び図3に基づいて実施例2を説明する。本発明の
接続体(実施例1と同形)と表面実装型LSI(BG
A、実施例1と同じもの)の間に、異方導電体11(図
3a)を挟み、固定金具15により固定アッセンブリと
した。この異方導電体11は、金メッキの金属細線(φ
0.05mm)を導電体12(図5a)とし、厚さ0.
3mmのシート(絶縁体)の厚さ方向に、ピッチ0.1
mmでマトリックス状に配列したもので、絶縁体13
(図5a)には透明絶縁性のシリコーンゴム・KE−1
53 U[信越化学工業(株)製商品名]を用いた。図
3bに示すようにこの異方導電体11を接続体1の端子
用ソケット3の半球形状突側に載せ、さらに表面実装型
LSI6のバンプ形状端子5が異方導電体11を介して
接続体の端子用ソケット3と接続するように挟んで固定
金具15により固定アッセンブリとした。次いで回路基
板の端子ピン8を接続体の端子用ソケット3に挿入する
ことにより、この固定アッセンブリを回路基板に接続し
た。得られた接続構造体の誤接続はなかった。
【0017】
【発明の効果】本発明の接続方法は、接続体を表面実装
型LSI、特にBGA,LGA,PLCCの端子と半田
接点の半田により溶着し接続するため、表面実装型LS
Iに余分な荷重をかけることなく、また高度な半田付け
技術を必要とせずに作業ができ、しかも特殊な設備も必
要とせず、接続コストも低くすることができ、また半田
付けや、補修による不良の発生なしに表面実装型LSI
と接続体のセットを回路基板に接続したり、取り外しを
容易に行うことができ電子部品の組み込み作業コストの
低減、および歩留まりが良くなり、品質も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に使用される接続体の縦断面説明図で
ある。
【図2】 本発明の接続方法の一形態を示す説明図であ
って、(a)は、接続図、(b)は、分解図である。
【図3】 本発明の接続方法の他の形態を示す説明図で
あって、(a)は、接続図、(b)は、分解図である。
【図4】 本発明の図2に示す接続方法の変形形態を示
す説明図であって、(a)は、リード端子が平電極状の
場合の接続図、(b)は、リード端子がJ形状の場合の
接続図である。
【図5】 本発明に用いる異方導電体を説明する図であ
って、(a)は、極細ピッチマトリックス状の異方導電
体の斜視説明図、(b)は、表面実装型LSIと同ピッ
チ位置の各々に複数の導電体が集合的に配置される異方
導電体の斜視説明図、(c)は、(b)の複数導電体を
集合させた異方導電体の斜視説明図、(d)は、(c)
に示す異方導電体の縦断面説明図である。
【図6】 従来の接続方法を説明する縦断面説明図であ
る。
【符号の説明】
1・・接続体 2・・接続体基体 3・・端子用ソケット 4・・半田接点 5・・バンプ状端子 6・・表面実装型LSI 7・・回路基板 8・・端子ピン 9・・平電極パット状端子 10・・J形状端子 11・・異方導電体 12・・導電体 13・・絶縁体 14・・導電集合部 15・・固定金具 16・・リード端子 17・・半田 18・・回路パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−252370(JP,A) 特開 昭57−113568(JP,A) 実開 平2−98482(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01R 33/76 H01R 12/32 H01R 12/04 H01R 12/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路基板と表面実装型LSIとを接続体
    を介して接続する方法であって、接体には端子用ソケ
    ットが表面実装型LSIのリード端子配列と同じピッチ
    列で設けられ、端子用ソケットの半球形状部は半田接
    点となっており、表面実装型LSIのリード端子と接続
    体に設けられた端子用ソケットの半球形状部の半田接点
    とを半田の溶着により接着し、回路基板に設けられた端
    子ピンを端子用ソケットの内径部に挿入して接続するこ
    とを特徴とする回路基板と表面実装型LSIとの接続方
    法。
  2. 【請求項2】 回路基板と表面実装型LSIとを接続体
    を介して接続する方法であって、接続体には端子用ソケ
    ットが表面実装型LSIのリード端子配列と同じピッチ
    配列で設けられ、表面実装型LSIのリード端子と接続
    体に設けられた端子用ソケットの半球形状部との間に異
    方導電体を挟んで接続し、回路基板に設けられた端子ピ
    ンを端子用ソケットの内径部に挿入して接続することを
    特徴とする回路基板と表面実装型LSIとの接続方法。
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