JP2000260920A - 冷却部品取付方法，冷却部品取付装置及びモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却性能を向上できる冷却部品取付方法，冷却
部品取付装置及びモジュールを提供することにある。 【解決手段】多層配線基板は、上ヒータ３０により加熱
され、水冷ジャケットは、下ヒータ３０より加熱され、
両者は独立して温度制御される。上ヒータ３０は、モー
タ５０によって駆動され、上下動されるとともに、その
移動速度は、クラッチ機構４０によって切り替えられ
る。ＬＳＩ及び水冷ジャケットの上に予め供給されてい
るハンダが加熱され、溶融した後、上ヒータ３０が下降
して、ＬＳＩと水冷ジャケットがハンダを介して接触し
た後の移動速度ｖ３を、両者が接触する前の移動速度ｖ
２よりも遅くしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩチップ等の
電子部品に、放熱フィンの形成された水冷ジャケット等
の冷却部品を取り付ける冷却部品取付方法，冷却部品取
付装置及びこの装置によって製造されたモジュールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の汎用コンピュータ等の大型計算機
のモジュールでは、多層配線基板上に複数のＬＳＩが配
置されるとともに、放熱フィンの形成された水冷ジャケ
ットを用いて、ＬＳＩからの発熱を放熱するようにして
いる。ＬＳＩから水冷ジャケットへの伝熱は、ＬＳＩの
背面に固定したＡｌＮ製の櫛歯と水冷ジャケット側に形
成されたＡｌＮ製の櫛歯をかみ合わせるとともに、モジ
ュール内部にオイル等の熱伝導部材を封入して、ＬＳＩ
の発熱を水冷ジャケットに熱伝導する方式などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、汎用コンピュー
タに用いるモジュールは、ＬＳＩの高速化とともに、そ
の発熱量が大きくなってきており、従来のように、Ａｌ
Ｎ製の櫛歯とオイル等を用いた方式では、冷却性能が十
分でなく、十分な放熱効果が得られないという問題があ
ることが判明してきた。

【０００４】本発明の目的は、冷却性能を向上できる冷
却部品取付方法，冷却部品取付装置及びモジュールを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電子部品が取り付けられた多層配線基板
に、冷却部品を取り付ける冷却部品取付方法において、
上記電子部品の発熱を熱伝導部材を介して上記冷却部品
に伝達して、放熱するとともに、上記電子部品若しくは
上記冷却部品の少なくとも一方に予め供給されている上
記熱伝導部材を加熱し、溶融若しくは軟化した後、上記
電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方を移動
して両者を接近させ、上記電子部品と上記冷却部品が上
記熱伝導部材を介して接触した後の移動速度を、両者が
接触する前の移動速度よりも遅くするようにしたもので
ある。かかる方法により、熱伝導部材が溶融若しくは軟
化状態にある時間を短縮して、熱伝導部材の表面の酸化
を抑制し、また、熱伝導部材による取付時における熱伝
導部材中へのガスの封じ込めによるボイドの発生を低減
して、冷却性能を向上し得るものとなる。

【０００６】また、上記目的を達成するために、本発明
は、電子部品が取り付けられた多層配線基板に、冷却部
品を取り付ける冷却部品取付装置において、上記多層配
線基板を加熱する第１のヒータと、上記冷却部品を加熱
する第２のヒータと、上記上記電子部品若しくは上記冷
却部品の少なくとも一方を移動して両者を接近させると
ともに、その移動速度が切替可能な移動手段と、上記電
子部品が取り付けられた多層配線基板及び上記冷却部品
を内部に収納するチャンバーと、上記チャンバー内に不
活性ガスを導入するガス導入手段と、上記チャンバー内
を真空状態にする真空ポンプと、上記第１のヒータ，上
記第２のヒータ，上記移動手段，上記ガス導入手段，上
記真空ポンプを制御する制御手段とを備えるようにした
ものである。かかる構成により、冷却性能を向上できる
モジュールを製造し得るものとなる。

【０００７】また、上記目的を達成するために、電子部
品が取り付けられた多層配線基板と、この多層配線基板
に取り付けられるとともに、上記電子部品からの発熱を
放熱する冷却部品とを有するモジュールにおいて、上記
電子部品と上記冷却部品とをハンダ若しくは高熱伝導性
接着剤若しくはグリースにより接続して、電子部品から
の発熱を上記冷却部品により放熱するようにしたもので
ある。かかる構成により、電子部品からの冷却性能を向
上し得るものとなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図９を用いて、本発
明の一実施形態による冷却部品取付装置の構成について
説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態による冷
却部品取付装置の全体構成について説明する。なお、本
実施形態においては、熱伝導部材としてハンダを用い、
ハンダにより冷却部品と多層配線基板上に搭載されたＬ
ＳＩとを接続するものである。

【０００９】チャンバー１０の内部には、下ヒータ２０
と、上ヒータ３０が配置されている。下ヒータ２０は、
電源２２によって通電されることにより、発熱する。下
ヒータ２０の近傍には、熱電対のような温度センサ２４
が配置されており、下ヒータ２０や下ヒータ２０に取り
付けられる部材の温度を検出している。また、下ヒータ
２０は、固定されている。

【００１０】上ヒータ３０は、複数のスプリング３２に
よって支持板３４に懸架されている。下ヒータ３０は、
電源３６によって通電されることにより、発熱する。上
ヒータ３０を支持する支持板３６は、シャフト４２を介
して、クラッチ機構４０に接続されている。また、クラ
ッチ機構４０は、ベルト５２によってステッピングモー
ター５０に連結されている。ステッピングモーター５０
の駆動力は、ベルト５２及びクラッチ機構５０を介し
て、支持板３４に伝達され、上ヒータ３０を上下動す
る。クラッチ機構５０は、速度を切り替えるために用い
られており、内部のギアの切替により、上ヒータ３０の
上下動の速度を、高速と中速と低速の３種類の速度に切
り替える。また、上ヒータ３０の近傍には、熱電対のよ
うな温度センサ３８が配置されており、上ヒータ３０や
上ヒータ３０に取り付けられる部材の温度を検出してい
る。

【００１１】チャンバー１０の内部は、真空ポンプ６０
によって真空引きされる。チャンバー１０の内部の圧力
は、圧力センサ１２によって測定される。また、チャン
バー１０の内部の酸素濃度は、Ｏ２センサ１４によって
測定される。また、図示しない窒素ガス供給源に収容さ
れた窒素（Ｎ２）ガス及びヘリウムガス供給源に収容さ
れたヘリウム（Ｈｅ）ガスは、制御手段８０を用いて、
ＯＮ／ＯＦＦバルブ７４，７６の開閉を切り替え、チャ
ンバー１０の内部に導入される。

【００１２】制御手段８０は、温度センサ２４，３８に
よって検出された温度が、所定温度になるように、電源
２２，３６のオン・オフや通電量を制御する。制御手段
８０は、クラッチ機構４０の速度切替やステッピングモ
ーター５０のオン・オフを制御して、上ヒータ３０の上
下動制御を行う。また、制御手段８０は、圧力センサ１
２によって測定されたチャンバー１０の内部の圧力や、
Ｏ２センサによって検出されたチャンバー１０の内部の
酸素濃度に基づいて、真空ポンプ６０のオン・オフや、
ＯＮ／ＯＦＦバルブ７４，７６のオン・オフ切替を制御
する。

【００１３】次に、図２〜図６を用いて、本実施形態に
よる冷却部品取付装置を用いた冷却部品の取付工程につ
いて説明する。図２は、冷却部品の取付工程の途中状態
を示す側面図であり、図３は、冷却部品の取付工程の取
付完了状態を示す側面図であり、図４は、冷却部品の取
付工程におけるチャンバー内圧力の変化を示すタイミン
グチャートであり、図５は、冷却部品の取付工程におけ
る上下ヒータ間の距離の変化を示すタイミングチャート
であり、図６は、冷却部品の取付工程における部品の温
度変化を示すタイミングチャートである。なお、図１と
同一符号は、同一部分を示している。

【００１４】最初に、図２を用いて、ＬＳＩの搭載され
た多層配線基板に、水冷ジャケットを取り付ける場合の
構成について説明する。下ヒータ２０には、均熱治具９
０を用いて、放熱フィンの形成された冷却部品である水
冷ジャケット１００が位置決めされ、固定されている。
均熱治具９０は、水冷ジャケット１００を位置決めした
上で、保持するとともに、下ヒータ２０の熱を水冷ジャ
ケット１００に熱伝達する際に、下ヒータ２０からの熱
を拡散して伝達することにより、水冷ジャケット１００
の熱バラツキを低減している。下ヒータ２０自体も、熱
バラツキの少ない面ヒータを用いているが、それでも、
加熱面内における熱のバラツキは、±１０℃程度あるの
に対して、均熱治具９０を用いることにより、加熱対象
である水冷ジャケット１００の熱バラツキを±２℃まで
低減することができる。均熱治具９０には、複数の位置
決めピン９２と、この位置決めピン９２に挿入されたス
プリング９４が設けられている。水冷ジャケット１００
の上には、ハンダ１１０が予め供給されている。また、
水冷ジャケット１００の外周に設けられた封止部１０２
の上面にも、ハンダ１１４が供給されている。

【００１５】また、上ヒータ３０には、均熱治具９６を
用いて、複数のＬＳＩ１０６が取り付けられた多層配線
基板１０４が位置決めされ、固定されている。均熱治具
９６は、均熱治具９０と同様に、多層配線基板１０４を
位置決めした上で、保持するとともに、上ヒータ３０の
熱を多層配線基板１０４に熱伝達する際に、上ヒータ３
０からの熱を拡散して伝達することにより、多層配線基
板１０４の熱バラツキを低減している。均熱治具９６に
は、均熱治具９０に設けられた位置決めピン９２に対応
して、位置決め穴９８が形成されている。ＬＳＩ１０６
の上面（図示する状態では、下面）には、ハンダ１１２
が予め供給されている。このとき、上下の均熱治具は、
位置決めピンに取り付けられたバネにより、両者を引き
離す反発力を受け、冷却部品とＬＳＩ上のハンダが接触
しない距離を保っている。

【００１６】なお、水冷ジャケット１００に供給されて
いるハンダ１１０の位置は、ＬＳＩ１０６の上面の位置
に対応する位置である。また、ＬＳＩ１０６は、ハンダ
ボール等を用いて、多層配線基板１０４に接合されてい
るが、このとき用いるハンダボールの融点は、ハンダ１
１０，１１２，１１４よりも高いものである。例えば、
ハンダ１１０，１１２，１１４として、錫−鉛系の融点
が１８３℃のハンダを用いる場合には、ＬＳＩ１０６の
固着用のハンダは、これらのハンダの融点よりも、融点
が約３０℃高い錫−銀系のハンダを用いている。

【００１７】また、加熱は、窒素やヘリウムなどの不活
性ガスが充填されたチャンバ内で実施し、ハンダの酸化
を抑制している。さらに、このガスの圧力は、制御手段
８０により、ＯＮ／ＯＦＦバルブ７４，７６を操作し、
数Torr〜1500Torrまで任意に変化させることができる。

【００１８】なお、図２に示した状態は、冷却部品の取
付工程の途中状態を示しており、このとき、ハンダ１１
０とハンダ１１２は、接触する直前の状態である。この
ときの下ヒータ２０と、上ヒータ３０の間の距離を、Ｄ
３とする。

【００１９】この後、ヒータ移動速度を低速に切替え、
図４に示す固着完了時のＤ４の位置までヒータを接近さ
せる。その後、この位置を維持したまま冷却を行うこと
により、冷却部品の取付が完了する。

【００２０】次に、本実施形態による冷却部品取付装置
の動作について、図４〜図６を用いて、説明する。図４
に示すように、チャンバー１０内の下ヒータ２０及び上
ヒータ３０に、ワークである水冷ジャケット１００及び
多層配線基板１０４をセットした後、図１に示した制御
手段８０は、真空ポンプ６０の動作を開始して、チャン
バー１０の内部を真空引きして、減圧する。ここで、図
４の縦軸は、チャンバー１０の内部圧力を示している。
例えば、図４の時刻ｔ０に真空ポンプ６０を作動したと
すると、真空ポンプ６０の動作開始前のチャンバー１０
の内部圧力Ｐ１は、大気圧（約７６０Ｔｏｒｒ）であ
る。そして、真空引きが開始することにより、チャンバ
ー１０の内部が減圧される。チャンバー１０の内部を減
圧することによって、チャンバー１０の内部の酸素濃度
を低減する。

【００２１】制御手段８０は、圧力センサ１２を用い
て、チャンバー１０の内部圧力を検出し、内部圧力が、
例えば、時刻ｔ１において、Ｐ２になると、真空ポンプ
６０を停止する。例えば、圧力Ｐ２は、０．２Ｔｏｒｒ
に設定する。

【００２２】次に、制御手段８０は、バルブ７４を開き
窒素ガスを、チャンバー１０の内部に導入する。制御手
段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の
内部圧力を監視して、内部圧力がＰ１になるまで、窒素
ガスをチャンバー１０の内部に導入する。例えば、時刻
ｔ２に、内部圧力がＰ１になると、制御手段８０は、バ
ルブ７４を閉じる。上述の方法によって、チャンバー内
部の酸素濃度が低下する。そこで、制御手段８０は、酸
素濃度センサ１４を用いて、チャンバー１０の内部の酸
素濃度を検出する。チャンバー内に、酸素ガスの残留量
が多いと、ハンダ１１０，１１２，１１４が溶融した
後、ハンダ１１０とハンダ１１２の固着が完了するまで
の間（ハンダの溶融時間）に、ハンダ１１０，１１２の
表面に酸化膜が形成され、酸化膜が形成されると、ハン
ダ固着後のボイドの原因となるため、残留酸素ガスの濃
度が所定濃度以下になるようにしている。チャンバー内
部の残留酸素濃度と、ハンダ溶融時間との関係について
調べたところ、残留酸素濃度が０．３ｐｐｍ以下であれ
ば、酸化膜の成長は、一定の厚さまで成長した後は、そ
れ以上成長しないことが判明した。そこで、窒素ガス封
入後の酸素濃度は、０．３ｐｐｍ以下になるようにして
いる。酸素濃度が所定濃度以下になると、次の工程に進
む。酸素濃度が所定濃度以下でない場合には、時刻ｔ０
〜ｔ３の工程，即ち、チャンバー１０内部の減圧，チャ
ンバー１０への窒素ガスの導入，酸素濃度チェックの工
程を繰り返す。

【００２３】酸素濃度が、所定濃度以下であれば、制御
手段８０は、時刻ｔ３において再び、真空ポンプ６０を
作動させて、チャンバー１０の内部を減圧する。そし
て、チャンバー１０の内部の圧力が、再び、Ｐ２になる
と、時刻ｔ４において、制御手段８０は、バルブ７６を
開くと共に、流路切替弁７８を作動させて、ヘリウムガ
スを、チャンバー１０の内部に導入する。制御手段８０
は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧
力を監視して、内部圧力がＰ１になるまで、ヘリウムガ
スをチャンバー１０の内部に導入する。内部圧力がＰ１
になると、制御手段８０は、バルブ７６を閉じる。そこ
で、制御手段８０は、酸素濃度センサ１４を用いて、チ
ャンバー１０の内部の酸素濃度を検出して、所定濃度以
下であることを確認する。

【００２４】酸素濃度が、所定濃度以下であれば、制御
手段８０は、時刻ｔ５において再び、真空ポンプ６０を
作動させて、チャンバー１０の内部を減圧する。そし
て、チャンバー１０の内部の圧力が、再び、Ｐ２になる
と、時刻ｔ６において、制御手段８０は、バルブ７６を
開いて、ヘリウムガスを、チャンバー１０の内部に導入
する。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャ
ンバー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ３にな
るまで、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入す
る。内部圧力がＰ３になると、制御手段８０は、バルブ
７６を閉じる。ここで、内部圧力Ｐ３は、例えば、５０
Ｔｏｏｒとしている。大気圧よりも減圧した状態として
いることによって、この後、ハンダを溶融した際に、ハ
ンダ内部に存在するボイドが、外部に取り出される。こ
のように、圧力をＰ３とするのは、ハンダ内部に存在す
るボイドを取り出すためのものであるため、大気圧より
も低くすればよいものである。また、このときの圧力
は、ヒーターの熱を均熱治具，多層配線基板，水冷ジャ
ケットに効率的に伝えることが可能な最低限のガス量に
より決まる。例えば、圧力Ｐ３は、５０Ｔｏｏｒ〜７６
０Ｔｏｏｒの間で可変できる。

【００２５】ここで、ガスの種類の切替は、以下の理由
で行っている。ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて、熱
伝導率が高いため、ハンダの溶融・固着時には、チャン
バー１０の内部をヘリウムガス雰囲気としている。但
し、ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて高価であるた
め、チャンバー１０の内部の酸素濃度が所定濃度になる
までは、チャンバーの減圧と窒素ガス導入を行うことに
より、使用するガスのコストを低減するようにしてい
る。

【００２６】次に、時刻ｔ７において、チャンバー１０
の内部の圧力がＰ３になると、図５に示すように、制御
手段８０は、モータ５０を駆動して、上ヒータ３０を下
降させる。ここで、図５の縦軸は、図２に示した下ヒー
タ２０の均熱治具９０との接触面と上ヒータ３０の均熱
治具９４との接触面の間の距離Ｄを示している。時刻ｔ
０〜ｔ７間での間、上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の
距離は、Ｄ１である。距離Ｄ１は、冷却部品の取付工程
開始時の距離であり、図５に示す距離Ｄ４は、冷却部品
取り付け完了時の上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距
離である。距離Ｄ４が、例えば、３５ｍｍであるとき、
距離Ｄ１は、例えば、８５ｍｍである。即ち、固着開始
前から固着完了時までの上ヒータ３０の移動量は、５０
ｍｍ（＝８５−３５）である。

【００２７】制御手段８０は、ステッピングモータ５０
に供給するパルス数によって、上ヒータ３０の移動量を
制御できるため、上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距
離がＤ２になるまで、上ヒータ３０を下降する。距離Ｄ
２は、例えば、４０ｍｍである。このとき、制御手段８
０は、クラッチ機構４０の内部のギア比を切り替えて、
上ヒータ３０を高速度ｖ１で下降させる。上ヒータ３０
の下降速度は、例えば、２ｍｍ／ｓとしている。上ヒー
タ３０の下降量は、約４５ｍｍであるため、約２２．５
秒間の短時間で、上ヒータ３０を距離Ｄ２の位置まで高
速で下降できる。

【００２８】時刻ｔ８において、上ヒータ３０と下ヒー
タ２０の間の距離がＤ２になると、制御手段８０は、モ
ータ５０の駆動を停止して、上ヒータ３０の下降を停止
するとともに、電源２２，３６をオンして、下ヒータ２
０及び上ヒータ３０への通電を開始する。

【００２９】ここで、図６は、下ヒータ２０によって加
熱される下側の均熱治具９０の温度及び上ヒータ３０に
よって加熱される上側の均熱治具９６の温度Ｔを示して
いる。水冷ジャケット９０は、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）製であり、一方、多層配線基板１０４は、セラミッ
クスや金属の接合体製であるため、両者の材質が異なる
とともに、両者の重量も異なるため、両者の熱容量が異
なっている。そこで、本実施形態においては、図１若し
くは図２に示したように、水冷ジャケット９０を加熱す
るためのヒータ２０と、多層配線基板１０４を加熱する
ためのヒータ３０を独立のヒータとするとともに、ヒー
タ電源２２，３６も独立したものを用いることにより、
両者を独立して温度制御できるようにしている。

【００３０】図６に示すように、時刻ｔ８において、通
電を開始したとすると、通電開始前の温度Ｔ１は常温で
あり、その後、通電の経過とともに、温度が上昇する。
そして、温度センサ２４，３８を用いて、均熱治具９
０，９６の温度を監視して、時刻ｔ９に、温度がＴ２に
なると、その温度を維持するように、電源２２，３６を
制御する。ここで、温度Ｔ２は、ハンダ１１０，１１
２，１１４の融点よりも、３０℃高い温度としている。
例えば、ハンダ１１０，１１２，１１４の融点が、１８
３℃の場合、温度Ｔ３を２１０℃としている。ハンダ１
１０，１１２，１１４の温度が融点以上になると、ハン
ダ１１０，１１２，１１４は、溶融を開始する。

【００３１】なお、上述したように、本実施形態におい
ては、水冷ジャケット９０を加熱するためのヒータ２０
と、多層配線基板１０４を加熱するためのヒータ３０を
独立のヒータとするとともに、ヒータ電源２２，３６も
独立したものを用いているので、水冷ジャケット９０の
温度と多層配線基板１０４の温度とが、同一の時刻ｔ９
に、同じ温度Ｔ２となるように制御することができる。
両者が同一の時刻に同一温度となるようにタイミングを
合わせることにより、ハンダが溶融している時間をでき
るだけ短くすることができ、その結果、溶融ハンダの表
面に形成される酸化膜の生成量を低減して、ボイドの発
生を低減することができる。

【００３２】次に、図５に示すように、時刻ｔ９におい
て、均熱治具９０，９６の温度が所定温度Ｔ２以上にな
ると、制御手段８０は、モータ５０を駆動して、上ヒー
タ３０の下降を開始する。このとき、制御手段８０は、
クラッチ機構４０を切り替えて、上ヒータ３０の下降速
度を中速度ｖ２としている。中速度ｖ２は、例えば、５
０μｍ／ｓである。そして、制御手段８０は、上ヒータ
３０と下ヒータ２０の間の距離がＤ３になると、クラッ
チ機構４０を切り替えて、上ヒータ３０の下降速度を低
速度ｖ３としている。低速度ｖ３は、例えば、９μｍ／
ｓである。ここで、距離Ｄ３は、例えば、３６ｍｍであ
る。最終的な固着完了時の距離Ｄ４は、３５ｍｍである
ので、固着完了時よりも、１ｍｍ浮いた位置である。上
ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離がＤ３になると、
水冷ジャケット９０の上に供給されたハンダ１１０と、
ＬＳＩ１０６の上面に供給されたハンダ１１２が接触す
る。ハンダ１１０，１１２の高さは、ハンダの量によっ
て異なるため、ハンダの量に応じて、距離Ｄ３は、下側
のハンダと上側のハンダが接触する直前の距離となるよ
うに設定することができる。従って、ハンダ同士が接触
するまで余分なハンダ溶融時間を短くすることになり、
ハンダぬれ拡がりを阻害する表面酸化膜の形成を低減す
ることができる。

【００３３】上述したように、本実施形態においては、
下側のハンダと上側のハンダが接触を開始すると、上ヒ
ータの下降速度ｖ３を、その前の下降速度ｖ２よりも低
速になるようにしている。その結果、互いに溶融してい
るハンダ同士が、ゆっくりと押しつけられていくことに
なる。

【００３４】ボイドの発生を抑えるためには、溶融した
ハンダ同士を点接触させ、徐々に等方的に接触面積を増
加させることが必要となる。ここで、ハンダ同士の接触
後の上ヒータの下降速度ｖ３が早いと、ハンダのぬれ拡
がりによる流動よりも、強制的な流動が大きく、複数箇
所での接触が生じたり、等方的な拡がりが行えないた
め、チャンバー１０内のヘリウムガスが上下のハンダの
隙間に封じ込められるため、固着したハンダ内にボイド
が発生しやすくなることが判明した。そこで、溶融した
ハンダ同士をゆっくりと接触させることにより、ハンダ
内部にヘリウムガスを封じ込めることを防ぎ、ボイドの
発生を抑制している。ハンダ同士の固着時の上ヒータの
下降速度ｖ３を変えて、ボイドの発生率の変化について
検討したところ、下降速度，即ち、固着速度を２０μｍ
／ｓ以下にすると、ボイドの発生率を３％以下に抑えら
れることが判明した。

【００３５】即ち、本実施形態においては、ハンダ溶融
後において、ハンダ同士が接触するまでの上ヒータの下
降速度ｖ２は、その後の固着速度ｖ３に比べて早くする
ことにより、ハンダが溶融状態にあるハンダ溶融時間を
短縮して、溶融ハンダの表面に形成される酸化膜の発生
を抑制し、良好なぬれ性を維持し、また、ハンダ同士が
接触した後の上ヒータの下降速度，即ち、固着速度ｖ３
を速度ｖ２に比べて遅くすることにより、ハンダ固着時
における溶融ハンダ中へのヘリウムガスの封じ込めによ
るボイドの発生を低減することができる。

【００３６】次に、図５に示すように、制御手段８０
は、上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離が、時刻ｔ
１０において、距離Ｄ４になるまで、上ヒータ３０を下
降させる。距離Ｄ４は、例えば、３５ｍｍである。この
状態は、図３に示すようになる。なお、図２と同一符号
は、同一部分を示している。このとき、図１に示したよ
うに、上ヒータ３０は、スプリング３２によって、支持
板３４に懸架されているならい構造としているため、水
冷ジャケット１００とＬＳＩ１０６とが互いに平行でな
い場合でも、徐々に上ヒータ３０が下降する過程で、多
層配線基板１０４を、水冷ジャケット１００に均一に押
しつけることができる。上ヒータ３０と下ヒータ２０の
間の距離がＤ４になると、制御手段８０は、上ヒータ３
０の下降を停止して、上ヒータ３０をその位置に保持す
る。即ち、ＬＳＩ１０６の取り付けられた多層配線基板
１０４を、スプリング９４のバネ力に抗して、水冷ジャ
ケット１００に押しつけた状態とする。

【００３７】また、このとき、図２に示した封止部１０
２のハンダも溶融しており、多層配線基板１０４に接触
する。

【００３８】次に、図４に示すように、時刻ｔ１１にお
いて、制御手段８０は、バルブ７６を開いて、ヘリウム
ガスをチャンバー１０の内部に導入する。制御手段８０
は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧
力を監視して、内部圧力がＰ４になるまで、ヘリウムガ
スをチャンバー１０の内部に導入する。時刻ｔ１２にお
いて、内部圧力がＰ４になると、制御手段８０は、バル
ブ７６を閉じる。ここで、内部圧力Ｐ４は、例えば、１
４００Ｔｏｏｒとしており、大気圧よりも高い圧力とし
ている。時刻ｔ１０以降においては、ハンダは溶融した
状態であるので、ハンダの内部にヘリウムガスが封じ込
められたとしても、チャンバー１０の内部圧力を封じ込
められたときのヘリウムガスの圧力（Ｐ３）よりも高く
することにより、内部に封じ込められたヘリウムガス
が、外部との圧力差（Ｐ４−Ｐ３）によって潰されるた
め、ボイドの大きさを小さくすることができる。

【００３９】次に、時刻ｔ１３において、制御手段８０
は、ヒータ２０，３０への通電を停止する。これによっ
て、図６に示すように、均熱治具９０，９６の温度は、
自然冷却により低下する。

【００４０】そして、制御手段８０は、温度センサ２
４，３８により、均熱治具９０，９６の温度がＴ３以下
になったことを検出する。温度Ｔ３は、ハンダ１１０，
１１２，１１４の融点以下の温度である。ハンダの融点
が、例えば、１８３℃とすると、温度Ｔ３は、例えば、
１５０℃としている。

【００４１】時刻Ｔ１４において、温度Ｔ３になると、
次に、図５に示すように、制御手段８０は、モータ５０
を駆動して、上ヒータ３０を上昇させる。そして、均熱
治具９０と均熱治具９４の間の距離がＤ１になるまで、
上ヒータ３０を上昇させる。このとき、制御手段８０
は、クラッチ機構４０の内部のギア比を切り替えて、上
ヒータ３０を高速度ｖ１で上昇させる。上ヒータ３０の
上昇速度は、例えば、２ｍｍ／ｓとしている。上ヒータ
３０の上昇量は、約５０ｍｍであるため、約２５秒間の
短時間で、上ヒータ３０を元の位置まで高速で上昇でき
る。時刻ｔ１５において、均熱治具９０と均熱治具９４
の間の距離がＤ１になると、制御手段８０は、モータ５
０の駆動を停止して、上ヒータ３０の上昇を停止する。

【００４２】次に、図６及び図４に示すように、制御手
段８０は、時刻ｔ１６において、チャンバー１０の内部
の温度がＴ４以下になると、チャンバー１０の内部のヘ
リウムガスを外部に放出する。チャンバー１０の内部の
圧力は、Ｐ１（大気圧）となる。温度Ｔ４は、ヘリウム
ガスの温度が高温でなければよいため、例えば、５０℃
〜１００℃としている。

【００４３】以上の工程を経ることによって、多層配線
基板１０４に取り付けられたＬＳＩ１０６と、水冷ジャ
ケット１００を、ハンダ１１０，１１２によって固着す
ることができ、高い冷却性能となる封止構造のモジュー
ルを完成することができる。

【００４４】なお、以上の説明では、予め、水冷ジャケ
ット１００の上面と、ＬＳＩ１０６の上面の両面にハン
ダ１１０，１１２を供給するものとして説明したが、い
ずれか一方の面にのみハンダを予め供給するようにして
もよいものである。例えば、水冷ジャケット１００の上
面にハンダを供給する場合には、ＬＳＩ１０６の上面に
は、金（Ａｕ）等のメタライズ層を形成しておくことに
より、溶融したハンダとメタライズ層のヌレ性を改善し
て、水冷ジャケット１００とＬＳＩ１０６の固着を良好
にすることができる。また、この際、上述したように、
溶融したハンダと溶融したハンダを固着する場合とは異
なり、溶融したハンダとメタライズ層を固着する場合の
固着速度ｖ３は、３μｍ／ｓ以下とする。この速度とす
ることにより、ハンダ中へのボイドの発生量を低減する
ことができる。また、以上の説明では、水冷ジャケット
１００とＬＳＩ１０６とをハンダにより固着して、熱伝
達する構成としているが、ＬＳＩ１０６からの発熱を水
冷ジャケット１００に熱伝導するための熱伝導部材とし
ては、ハンダに代えて、熱硬化性樹脂を用いることもで
きる。水冷ジャケット１００の上面と、ＬＳＩ１０６の
上面の少なくとも一方に予め熱硬化性樹脂を供給した状
態で、速度ｖ２で両者が接触する直前までＬＳＩの取り
付けられた多層配線基板を下降させた後、固着速度ｖ３
で多層配線基板を下降させる。このとき、固着速度ｖ３
は、速度ｖ２よりも遅くすることで、固着に要する時間
を短くできるとともに、固着時のボイドの発生を低減す
ることができる。その後、両者を樹脂の硬化温度以上ま
で加熱する。なお、熱硬化性樹脂の硬化温度は、例え
ば、１５０℃程度であり、水冷ジャケット１００と多層
配線基板１０４の封止にはハンダ１１４等は用いること
ができないため、両者の封止には、Ｏリング等を使用す
る。さらに、ＬＳＩ１０６からの発熱を水冷ジャケット
１００に熱伝導するための熱伝導部材としては、粘度の
高いグリースを用いることもできる。熱伝導係数の大き
なグリースは、常温では、粘土のような硬度を有してい
るため、加熱して軟化する必要がある。そこで、水冷ジ
ャケット１００の上面に予め固体状態に近いグリースを
供給した後、両者を加熱して軟化する。そして、速度ｖ
２で両者が接触する直前までＬＳＩの取り付けられた多
層配線基板を下降させた後、固着速度ｖ３で多層配線基
板を下降させる。このとき、固着速度ｖ３は、速度ｖ２
よりも遅くすることで、固着に要する時間を短くできる
とともに、固着時のボイドの発生を低減することができ
る。なお、グリースの軟化温度は、ハンダの融点に比べ
て低いため、水冷ジャケット１００と多層配線基板１０
４の封止にはハンダ１１４等は用いることができないた
め、両者の封止には、Ｏリング等を使用する。

【００４５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ハンダ溶融後において、ハンダ同士が接触するまで
の上ヒータの下降速度ｖ２は、その後の固着速度ｖ３に
比べて早くすることにより、ハンダが溶融状態にあるハ
ンダ溶融時間を短縮して、溶融ハンダの表面に形成され
る酸化膜の発生を抑制して、ハンダの良好なぬれ性を確
保し、また、ハンダ同士が接触した後の上ヒータの下降
速度，即ち、固着速度ｖ３を速度ｖ２に比べて遅くする
ことにより、ハンダ固着時における溶融ハンダ中へのヘ
リウムガスの封じ込めによるボイドの発生を低減するこ
とができる。また、チャンバー内の酸素濃度を低減する
ことにより、固着したハンダ内へのボイドの発生を低減
することができる。また、チャンバー内の酸素濃度を低
減するために、ヘリウムガスや窒素ガス等の不活性ガス
をチャンバー内に導入するが、その際、ヘリウムガスを
用いることにより、ヘリウムガスは、窒素ガスに比べ
て、熱伝導率が高いため、ハンダの溶融・固着時には、
熱伝導性を向上することができる。一方、ヘリウムガス
は、窒素ガスに比べて高価であるため、チャンバー１０
の内部の酸素濃度が所定濃度になるまでは、チャンバー
の減圧と窒素ガス導入を行うことにより、使用するガス
のコストを低減するようにしている。また、ハンダを溶
融し、固着する際には、チャンバーの内部圧力Ｐ３を、
大気圧よりも減圧した状態としていることによって、ハ
ンダを溶融した際に、ハンダ内部に形成されているボイ
ド中の気体成分が、ハンダ内部から吸引され、ハンダ内
部にボイドが形成されることを低減することができる。
また、水冷ジャケットと多層配線基板のように、熱容量
の異なる部材に対して、上ヒータと下ヒータの２つの独
立したヒータを用いるため、それぞれ独立して温度制御
が可能であるため、水冷ジャケット９０の温度と多層配
線基板１０４の温度とが、同一の時刻ｔ９に、同じ温度
Ｔ２となるように制御することができる。従って、両者
が同一の時刻に同一温度となるようにタイミングを合わ
せることにより、ハンダが溶融している時間をできるだ
け短くすることができ、その結果、溶融ハンダの表面に
形成される酸化膜の生成量を低減して、ボイドの発生を
低減することができる。また、溶融したハンダを固着
後、チャンバーの内部圧力を、大気圧よりも高い圧力Ｐ
４としているので、溶融・固着したハンダの内部にヘリ
ウムガスが封じ込められたとしても、チャンバー１０の
内部圧力を封じ込められたときのヘリウムガスの圧力
（Ｐ３）よりも高くすることにより、内部に封じ込めら
れたヘリウムガスが、外部との圧力差（Ｐ４−Ｐ３）に
よって潰されるため、ボイドの大きさを小さくすること
ができる。また、水冷ジャケットとＬＳＩは、熱伝導率
の高いハンダによって直接固着しているため、ＬＳＩの
発熱量が大きくなっても、冷却性能を向上することがで
きる。

【００４６】次に、図１及び図７〜図９を用いて、本実
施形態による冷却部品取付装置を用いたモジュールの開
封処理工程について説明する。図７は、モジュールの開
封工程におけるチャンバー内圧力の変化を示すタイミン
グチャートであり、図８は、モジュールの開封工程にお
ける上下ヒータ間の距離の変化を示すタイミングチャー
トであり、図９は、モジュールの開封工程における部品
の温度変化を示すタイミングチャートである。

【００４７】図１〜図６に示した工程によって、水冷ジ
ャケットと多層配線基板を封止してモジュールを完成し
た後、ＬＳＩの動作チェック等を行うことにより、ＬＳ
Ｉの動作不良が検出される場合がある。このような場合
には、モジュールを開封して不良品を交換する。そのた
めには、水冷ジャケットと多層配線基板を固着している
ハンダ１１４を溶融すると共に、水冷ジャケットとＬＳ
Ｉを固着しているハンダ１１０，１１２をも溶融する必
要がある。

【００４８】図１に示したチャンバー１０内の下ヒータ
２０の上に、冷却モジュールと多層配線基板が固着され
たモジュールをセットした後、図１に示した制御手段８
０は、真空ポンプ６０の動作を開始して、チャンバー１
０の内部を真空引きして、減圧する。ここで、図７の縦
軸は、チャンバー１０の内部圧力を示している。例え
ば、図７の時刻ｔ２０に真空ポンプ６０を作動したとす
ると、真空ポンプ６０の動作開始前のチャンバー１０の
内部圧力Ｐ１は、大気圧（約７６０Ｔｏｒｒ）である。
そして、真空引きが開始することにより、チャンバー１
０の内部が減圧される。チャンバー１０の内部を減圧す
ることによって、チャンバー１０の内部の酸素濃度を低
減する。

【００４９】制御手段８０は、圧力センサ１２を用い
て、チャンバー１０の内部圧力を検出し、内部圧力が、
例えば、時刻ｔ２１において、Ｐ２になると、真空ポン
プ６０を停止する。例えば、圧力Ｐ２は、０．２Ｔｏｒ
ｒに設定する。

【００５０】次に、制御手段８０は、バルブ７４を開く
と共に、流路切替弁７８を作動させて、窒素ガスをチャ
ンバー１０の内部に導入する。制御手段８０は、圧力セ
ンサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を監視し
て、内部圧力がＰ１になるまで、窒素ガスをチャンバー
１０の内部に導入する。例えば、時刻ｔ２２に、内部圧
力がＰ１になると、制御手段８０は、バルブ７４を閉じ
る。真空ポンプ６０を用いて、チャンバー１０の内部を
減圧した後、窒素ガスを導入することによって、チャン
バー内部の酸素濃度が低下する。そこで、制御手段８０
は、酸素濃度センサ１４を用いて、チャンバー１０の内
部の酸素濃度を検出する。チャンバー内に、酸素ガスの
残留量が多いと、ハンダが溶融した後、ハンダの表面に
酸化膜が形成されやすくなり、酸化膜が形成されると、
再固着時のボイドの原因となるため、残留酸素ガスの濃
度が所定濃度以下になるようにしている。チャンバー内
部の残留酸素濃度と、ハンダ溶融時間との関係について
調べたところ、残留酸素濃度が０．３ｐｐｍ以下であれ
ば、酸化膜の成長は、一定の厚さまで成長した後は、そ
れ以上成長しないことが判明した。そこで、窒素ガス封
入後の酸素濃度は、０．３ｐｐｍ以下になるようにして
いる。酸素濃度が所定濃度以下になると、次の工程に進
む。酸素濃度が所定濃度以下でない場合には、時刻ｔ２
０〜ｔ２２の工程，即ち、チャンバー１０内部の減圧，
チャンバー１０への窒素ガスの導入，酸素濃度チェック
の工程を繰り返す。

【００５１】酸素濃度が、所定濃度以下であれば、制御
手段８０は、時刻ｔ２３において再び、真空ポンプ６０
を作動させて、チャンバー１０の内部を減圧する。そし
て、チャンバー１０の内部の圧力が、再び、Ｐ２になる
と、時刻ｔ２４において、制御手段８０は、バルブ７６
を開き、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入す
る。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャン
バー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ１になる
まで、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入す
る。内部圧力がＰ１になると、制御手段８０は、バルブ
７６を閉じる。そこで、制御手段８０は、酸素濃度セン
サ１４を用いて、チャンバー１０の内部の酸素濃度を検
出して、所定濃度以下であることを確認する。

【００５２】酸素濃度が、所定濃度以下であれば、制御
手段８０は、時刻ｔ２５において再び、真空ポンプ６０
を作動させて、チャンバー１０の内部を減圧する。そし
て、チャンバー１０の内部の圧力が、再び、Ｐ２になる
と、時刻ｔ２６において、制御手段８０は、バルブ７６
を開いて、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入
する。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャ
ンバー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ４にな
るまで、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入す
る。内部圧力がＰ４になると、制御手段８０は、バルブ
７６を閉じる。ここで、内部圧力Ｐ３は、例えば、１４
００Ｔｏｏｒとしており、大気圧よりも高い圧力として
いる。図４の時刻ｔ１２以降の工程について説明したよ
うに、ハンダ固着時には、チャンバー１０の内部圧力を
Ｐ４（１４０００ｔｏｒｒ）として、ハンダ内部に封じ
込められるヘリウムガスの圧縮して小さくなるようにし
ている。したがって、時刻ｔ３０以降において、ハンダ
は溶融した状態にしたとき、チャンバー１０の内部の圧
力が、ハンダ内部に封じ込められたボイド中のヘリウム
ガスの圧力よりも低いと、溶融したハンダ内部からボイ
ド中のヘリウムガスが膨張して、ハンダを周囲に飛び散
らせる恐れがある。飛び散ったハンダは、配線層等に付
着して、配線短絡の恐れがあるため、このような事態を
避けるため、ハンダ固着時と同等若しくはそれ以上の内
部圧力Ｐ４としている。

【００５３】ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて、熱伝
導率が高いため、ハンダの溶融・開封時には、チャンバ
ー１０の内部をヘリウムガス雰囲気としている。但し、
ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて高価であるため、チ
ャンバー１０の内部の酸素濃度が所定濃度になるまで
は、チャンバーの減圧と窒素ガス導入を行うことによ
り、使用するガスのコストを低減するようにしている。

【００５４】次に、時刻ｔ２７において、チャンバー１
０の内部の圧力がＰ４になると、図８に示すように、制
御手段８０は、モータ５０を駆動して、上ヒータ３０を
下降させる。ここで、図５の縦軸は、図２に示した下ヒ
ータ２０の均熱治具接触面と上ヒータ３０の均熱治具接
触面の間の距離Ｄを示している。時刻ｔ０〜ｔ７間での
間、下ヒータ２０と上ヒータ３０の間の距離は、Ｄ１で
ある。距離Ｄ１は、モジュールの開封工程開始時の距離
であり、固着開始時の距離Ｄ１と同じである。図５に示
す距離Ｄ４は、開封のための加熱開始時の下ヒータ２０
と上ヒータ３０の間の距離であり、固着完了時の位置Ｄ
４と同じである。距離Ｄ４が、例えば、３５ｍｍである
とき、距離Ｄ１は、例えば、８５ｍｍである。即ち、開
封開始前から開封完了時までの上側の均熱治具９４の移
動量，即ち、上ヒータ３０の移動量は、５０ｍｍ（＝８
５−３５）である。

【００５５】制御手段８０は、ステッピングモータ５０
に供給するパルス数によって、上ヒータ３０の移動量を
制御できるため、下ヒータ２０と上ヒータ３０の間の距
離がＤ４になるまで、上ヒータ３０を下降することによ
り、上ヒーター３０がモジュールを固定した均熱治具に
接触する。このとき、制御手段８０は、クラッチ機構４
０の内部のギア比を切り替えて、上ヒータ３０を高速度
ｖ１で下降させる。上ヒータ３０の下降速度は、例え
ば、２ｍｍ／ｓとしている。上ヒータ３０の下降量は、
約５０ｍｍであるため、約２５秒間で、上ヒータ３０を
距離Ｄ４の位置まで高速で下降できる。

【００５６】時刻ｔ２９において、均熱治具９０と均熱
治具９４の間の距離がＤ４になると、制御手段８０は、
モータ５０の駆動を停止して、上ヒータ３０の下降を停
止する。

【００５７】また、図９に示すように、時刻ｔ２９に
は、下ヒータ２０と上ヒータ３０への通電を開始する。
ここで、図９は、下ヒータ２０によって加熱される下側
の均熱治具９０の温度及び上ヒータ３０によって加熱さ
れる上側の均熱治具９６の温度Ｔを示している。水冷ジ
ャケット９０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製であ
り、一方、多層配線基板１０４は、セラミックスや金属
の接合体製であるため、両者の材質が異なるとともに、
両者の重量も異なるため、両者の熱容量が異なってい
る。そこで、本実施形態においては、図１若しくは図２
に示したように、水冷ジャケット９０を加熱するための
ヒータ２０と、多層配線基板１０４を加熱するためのヒ
ータ３０を独立のヒータとするとともに、ヒータ電源２
２，３６も独立したものを用いることにより、両者を独
立して温度制御できるようにしている。

【００５８】図９に示すように、時刻ｔ２９において、
通電を開始したとすると、通電開始前の温度Ｔ１は常温
であり、その後、通電の経過とともに、温度が上昇す
る。そして、温度センサ２４，３８を用いて、均熱治具
９０，９６の温度を監視して、時刻ｔ３０に、温度がＴ
２になると、その温度を維持するように、電源２２，３
６を制御する。ここで、温度Ｔ２は、ハンダ１１０，１
１２，１１４の融点よりも、３０℃高い温度としてい
る。例えば、ハンダ１１０，１１２，１１４の融点が、
１８３℃の場合、温度Ｔ３を２１０℃としている。ハン
ダ１１０，１１２，１１４の温度が融点以上になると、
ハンダ１１０，１１２，１１４は、溶融を開始する。

【００５９】なお、上述したように、本実施形態におい
ては、水冷ジャケット９０を加熱するためのヒータ２０
と、多層配線基板１０４を加熱するためのヒータ３０を
独立のヒータとするとともに、ヒータ電源２２，３６も
独立したものを用いているので、水冷ジャケット９０の
温度と多層配線基板１０４の温度とが、同一の時刻ｔ３
０に、同じ温度Ｔ２となるように制御することができ
る。両者が同一の時刻に同一温度となるようにタイミン
グを合わせることにより、ハンダが溶融している時間を
できるだけ短くすることができ、その結果、溶融ハンダ
の表面に形成される酸化膜の生成量を低減して、再固着
時のボイドの発生を低減することができる。

【００６０】次に、均熱治具９０，９６の温度が上昇し
て、多層配線基板１０４，ＬＳＩ１０６及び水冷ジャケ
ット１００の温度が、ハンダの融点以上になると、ハン
ダや溶融し始める。

【００６１】そして、図８に示すように、ハンダが十分
に溶融した時刻ｔ３１において、制御手段８０は、モー
タ５０を駆動して、上ヒータ３０の上昇を開始する。こ
のとき、制御手段８０は、クラッチ機構４０を切り替え
て、上ヒータ３０の下降速度を低速度ｖ４としている。
低速度ｖ４は、例えば、２００μｍ／ｓである。そし
て、制御手段８０は、下ヒータ２０と上ヒータ３０の間
の距離がＤ２になると、クラッチ機構４０を切り替え
て、上ヒータ３０の下降速度を高速度ｖ１としている。
高速度ｖ１は、例えば、２ｍｍ／ｓである。なお、図１
〜図６の説明では、クラッチ機構４０によって、高速度
ｖ１（２ｍｍ／ｓ），中速度ｖ２（５０μｍ／ｓ），低
速度ｖ３（９μｍ／ｓ）の３種類の速度に切り替えられ
るものとしているが、モジュールの開封を行うために
は、さらに、第４の速度ｖ４（２００μｍ／ｓ）を用い
ている。この第４の速度ｖ４も、クラッチ機構４０の内
部のギアの切替により実現できるものである。

【００６２】ここで、距離Ｄ２は、例えば、４０ｍｍで
ある。最終的な固着完了時の距離Ｄ４は、３５ｍｍであ
るので、固着完了時よりも、５ｍｍ浮いた位置である。
均熱治具９０，９６の間の距離がＤ２になると、水冷ジ
ャケット１００の上に残るハンダとＬＳＩ１０６に残る
ハンダがほぼ分離した状態となる。

【００６３】上述したように、本実施形態においては、
溶融した下側のハンダと上側のハンダ同士を離す際に、
上ヒータの上昇速度ｖ４を、その後の上昇速度ｖ１より
も低速になるようにしている。その結果、互いに溶融し
ているハンダ同士が、ゆっくりと離されることになる。

【００６４】溶融したハンダ同士を離す際に、ゆっくり
と離すことにより、溶融したハンダが周囲に飛び散っ
て、配線等に付着し、短絡することを防止することがで
きる。

【００６５】また、このとき、図３に示した封止部１０
２のハンダも溶融しており、多層配線基板１０４を上昇
して、水冷ジャケット１００と多層配線基板１０４とを
離して、モジュールを開封することができる。

【００６６】次に、図８に示すように、制御手段８０
は、均熱治具９０と均熱治具９６の間の距離が、時刻ｔ
３２において、距離Ｄ２になると、上ヒータ３０の上昇
速度をｖ１として上昇を早くする。そして、時刻ｔ３３
において、制御手段８０は、均熱治具９０と均熱治具９
６の間の距離が、距離Ｄ１になると、上ヒータ３０の上
昇を停止する。

【００６７】また、図９に示すように、時刻ｔ３２にお
いては、制御手段８０は、上ヒータ３０と下ヒータ２０
への通電を停止する。

【００６８】次に、図９及び図７に示すように、制御手
段８０は、時刻ｔ３４において、チャンバー１０の内部
の温度がＴ４以下になると、チャンバー１０の内部のヘ
リウムガスを外部に放出する。チャンバー１０の内部の
圧力は、Ｐ１（大気圧）となる。温度Ｔ４は、ヘリウム
ガスの温度が高温でなければよいため、例えば、５０℃
〜１００℃としている。

【００６９】以上の工程を経ることによって、多層配線
基板１０４に取り付けられたＬＳＩ１０６と水冷ジャケ
ット１００を固着していたハンダを溶融し、また、水冷
ジャケット１００と多層配線基板１０４を垂直方向に引
き離すことで、モジュールを開封することができる。

【００７０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、、溶融した下側のハンダと上側のハンダ同士を離す
際に、上ヒータの上昇速度ｖ４を、その後の上昇速度ｖ
１よりも低速になるようにしている。その結果、互いに
溶融しているハンダ同士が、ゆっくりと離されることに
なるので、溶融したハンダが周囲に飛び散って、配線等
に付着し、短絡することを防止することができる。ま
た、チャンバー内の酸素濃度を低減することにより、モ
ジュール開封時の溶融したハンダ表面への酸化膜の成長
を低減でき、再封止の際のボイドの発生を低減すること
ができる。さらに、チャンバー内の酸素濃度を低減する
ために、ヘリウムガスや窒素ガス等の不活性ガスをチャ
ンバー内に導入するが、その際、ヘリウムガスを用いる
ことにより、ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて、熱伝
導率が高いため、ハンダの溶融・固着時には、熱伝導性
を向上することができる。一方、ヘリウムガスは、窒素
ガスに比べて高価であるため、チャンバー１０の内部の
酸素濃度が所定濃度になるまでは、チャンバーの減圧と
窒素ガス導入を行うことにより、使用するガスのコスト
を低減するようにしている。また、モジュールを開封す
る際、ハンダ溶融時のチャンバーの内部圧力Ｐ３を、大
気圧よりも高圧としているので、ハンダを溶融した際
に、ハンダ内部に形成されているボイド中の気体成分が
膨張してハンダが飛び散るのを防止することができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、冷却部品による電子部
品の冷却性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置の
全体構成を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置に
よる冷却部品の取付工程の途中状態を示す側面図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置に
よる冷却部品の取付工程の取付完了状態を示す側面図で
ある。

【図４】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置に
よる冷却部品の取付工程におけるチャンバー内圧力の変
化を示すタイミングチャートである。

【図５】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置に
よる冷却部品の取付工程における上下ヒータ間の距離の
変化を示すタイミングチャートである。

【図６】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置に
よる冷却部品の取付工程における部品の温度変化を示す
タイミングチャートである。

【図７】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置に
よるモジュールの開封工程におけるチャンバー内圧力の
変化を示すタイミングチャートである。

【図８】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置に
よるモジュールの開封工程における上下ヒータ間の距離
の変化を示すタイミングチャートである。

【図９】モジュールの開封工程における部品の温度変化
を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０…チャンバー １２…圧力センサ １４…Ｏ２センサ ２０…下ヒータ ２２，３６…電源２２ ３０…上ヒータ ３２…スプリング ３４…支持板 ３８…温度センサ ４０…クラッチ機構 ５０…ステッピングモーター ６０…真空ポンプ ８０…制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 薫 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 桐生 栄一 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 古谷野 宏一 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 西川 徹 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BB21

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品が取り付けられた多層配線基板
   に、冷却部品を取り付ける冷却部品取付方法において、 上記電子部品の発熱を熱伝導部材を介して上記冷却部品
   に伝達して、放熱するとともに、 上記電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方に
   予め供給されている上記熱伝導部材を加熱し、溶融若し
   くは軟化した後、上記電子部品若しくは上記冷却部品の
   少なくとも一方を移動して両者を接近させ、上記電子部
   品と上記冷却部品が上記熱伝導部材を介して接触した後
   の移動速度を、両者が接触する前の移動速度よりも遅く
   したことを特徴とする冷却部品取付方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の冷却部品取付方法におい
   て、さらに、 上記電子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、
   上記冷却部品をチャンバー内で取り付けるとともに、 このチャンバーの内部の酸素濃度を低減した状態で、上
   記電子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、上
   記冷却部品を取り付けることを特徴とする冷却部品取付
   方法。
3. 【請求項３】請求項２記載の冷却部品取付方法におい
   て、さらに、 上記チャンバー内を真空にした後、上記チャンバー内に
   不活性ガスを導入して、チャンバー内の酸素濃度を低減
   することを特徴とする冷却部品取付方法。
4. 【請求項４】請求項３記載の冷却部品取付方法におい
   て、さらに、 上記チャンバー内を真空にした後、上記チャンバー内に
   第１のガスを導入し、さらに真空にした後、上記チャン
   バー内に第１のガスよりも熱伝導係数の大きなガスを導
   入して、チャンバー内の酸素濃度を低減することを特徴
   とする冷却部品取付方法。
5. 【請求項５】請求項１記載の冷却部品取付方法におい
   て、さらに、 上記電子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、
   上記冷却部品をチャンバー内で取り付けるとともに、 このチャンバーの内部の圧力を減圧した状態で、上記電
   子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、上記冷
   却部品を取り付けることを特徴とする冷却部品取付方
   法。
6. 【請求項６】請求項５記載の冷却部品取付方法におい
   て、さらに、 このチャンバーの内部の圧力を減圧した状態後、上記電
   子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、上記冷
   却部品を取り付ける際に初期圧力よりも高圧状態で両者
   を取り付けることを特徴とする冷却部品取付方法。
7. 【請求項７】請求項１記載の冷却部品取付方法におい
   て、さらに、 上記電子部品が取り付けられた多層配線基板と、上記冷
   却部品を独立して温度制御することにより、所定温度ま
   で加熱して上記熱伝導部材を溶融若しくは軟化した後、
   上記熱伝導部材を介して両者を熱的に接続したことを特
   徴とする冷却部品取付方法。
8. 【請求項８】電子部品が取り付けられた多層配線基板
   に、冷却部品を取り付けてモジュールを供給した後、冷
   却部品を外して、モジュールを開封する冷却部品取付方
   法において、 上記電子部品及び上記冷却部品を加熱して上記熱伝導部
   材を溶融若しくは軟化した後、上記電子部品若しくは上
   記冷却部品の少なくとも一方を移動して両者を離す際の
   移動速度を、両者が完全に離れた後の移動速度よりも遅
   くしたことを特徴とする冷却部品取付方法。
9. 【請求項９】電子部品が取り付けられた多層配線基板
   に、冷却部品を取り付ける冷却部品取付装置において、 上記多層配線基板を加熱する第１のヒータと、 上記冷却部品を加熱する第２のヒータと、 上記電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方を
   移動して両者を接近させるとともに、その移動速度が切
   替可能な移動手段と、 上記電子部品が取り付けられた多層配線基板及び上記冷
   却部品を内部に収納するチャンバーと、 上記チャンバー内に不活性ガスを導入するガス導入手段
   と、 上記チャンバー内を真空状態にする真空ポンプと、 上記第１のヒータ，上記第２のヒータ，上記移動手段，
   上記ガス導入手段，上記真空ポンプを制御する制御手段
   とを備えたことを特徴とする冷却部品取付装置。
10. 【請求項１０】電子部品が取り付けられた多層配線基板
    と、この多層配線基板に取り付けられるとともに、上記
    電子部品からの発熱を放熱する冷却部品とを有するモジ
    ュールにおいて、 上記電子部品と上記冷却部品とをハンダ若しくは高熱伝
    導性接着剤若しくはグリースにより接続して、電子部品
    からの発熱を上記冷却部品により放熱することを特徴と
    するモジュール。