JP2005026683A - 回路パッケージの支持方法および電子部品システム - Google Patents

回路パッケージの支持方法および電子部品システム Download PDF

Info

Publication number
JP2005026683A
JP2005026683A JP2004189348A JP2004189348A JP2005026683A JP 2005026683 A JP2005026683 A JP 2005026683A JP 2004189348 A JP2004189348 A JP 2004189348A JP 2004189348 A JP2004189348 A JP 2004189348A JP 2005026683 A JP2005026683 A JP 2005026683A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit package
support
supports
circuit board
package
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004189348A
Other languages
English (en)
Inventor
Xiang Dai
ダイ シャン
Dan Cromwell
クロムウェル ダン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Development Co LP
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co LP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Development Co LP filed Critical Hewlett Packard Development Co LP
Publication of JP2005026683A publication Critical patent/JP2005026683A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/301Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor by means of a mounting structure
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/303Surface mounted components, e.g. affixing before soldering, aligning means, spacing means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10734Ball grid array [BGA]; Bump grid array
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/20Details of printed circuits not provided for in H05K2201/01 - H05K2201/10
    • H05K2201/2036Permanent spacer or stand-off in a printed circuit or printed circuit assembly
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/02Details related to mechanical or acoustic processing, e.g. drilling, punching, cutting, using ultrasound
    • H05K2203/0278Flat pressure, e.g. for connecting terminals with anisotropic conductive adhesive
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/04Soldering or other types of metallurgic bonding
    • H05K2203/0415Small preforms other than balls, e.g. discs, cylinders or pillars
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components
    • H05K3/3436Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

【課題】回路パッケージを回路基板に取りつける際の改良された支持方法を提供する。
【解決手段】本発明の方法には、回路パッケージ(14)に、その基板(15)の縁(17)よりも外側に延在する蓋(16)を提供する段階と、回路パッケージのはんだカラム・アレイ(30)によって、回路パッケージをプリント回路基板(12)に電気的に接続する段階と、蓋と前記支持体(40)の間に隙間を残した状態で、前記回路パッケージの前記蓋の下の位置において、プリント回路基板に複数の支持体を固定する段階と、プリント回路基板に対して回路パッケージに静的圧縮力(F)を加えて維持し、隙間が閉じて圧縮力の大部分を支持体が負うまではんだカラム・アレイをクリープさせる段階とが含まれる。
【選択図】図1

Description

本発明は電子部品を搭載した回路基板に関し、特に、はんだカラム・アレイを有する回路パッケージの支持方法に関する。
最初のコンピュータの出現以来、コンピュータとその部品を、より小さく、より高速に、より高性能にするために、絶え間ない努力なされてきた。そのような目標によって、きわめて狭い場所に非常に多くの堅固な電気接続を作成することや、平坦さの許容度がゼロに近い部品ケーシングを提供することなど、全く新しい技術的問題が生じた。その他の問題には、電子部品内に使用されている様々な種類の導電材料および非導電材料間の熱膨張率の違いを最小にするように材料を選択することが含まれる。
1つのタイプのコンピュータ化された電子部品は、カラム・グリッド・アレイ集積回路パッケージである。プリント回路基板に接続するために集積回路パッケージから延在するはんだカラムのアレイによって、そのようなパッケージを、プリント回路基板に電気的に接続し固定することができる。そのようなはんだカラム・アレイの材料と寸法は、一般に、プリント回路基板と集積回路パッケージの熱膨張の違いを考慮しており、高い接合信頼性に貢献している。
しかしながら、大きな集積回路パッケージは、ヒートシンクなどの大規模な熱対策を必要とし、この熱対策は、はんだカラムに、大きな長期静的圧縮負荷をかける。さらに、適切な大きさの熱対策(例えば、ヒートシンク)を基板に取り付け、ヒートシンクと集積回路パッケージ間の良好な熱接続を保証するためには、パッケージに大きな保持負荷をかけなければならない。大型集積回路パッケージの場合、はんだカラムは、クリープを示したり、最終的に座屈、屈曲、はんだ接合破壊などの何らかの形の破損状態を示したりすることなしには、この長期静的圧縮負荷にかなり長い間耐えることはできない。詳細には、はんだカラム1つ当たり約10〜20グラムを超える負荷は、はんだカラムの制限を超えることになる。さらに、はんだカラムは、輸送中および/または移動使用中の衝撃と振動によって短期動的負荷を受ける。そのような理由のために、はんだカラム・アレイを有するカラム・グリッド・アレイ・パッケージは、プリント回路基板上で大型または高出力の集積回路パッケージを相互接続する用途を制限していた。
これらの問題を克服する1つの試みには、必要とされる大きな保持負荷を支えるのを支援するために、集積回路パッケージの基板の下に非導電性の剛性カラム支持体を配置することが含まれる。負荷は、基板を介して剛性カラム支持体に伝わり、剛性カラム支持体は、はんだカラムと並んで位置決めされ、長期静的圧縮負荷を支えるのを支援する。(例えば、特許文献1を参照。)しかしながら、剛性カラム支持体から十分な支持を得るためには、接点アレイ内の非導電性カラムの位置に対応するように、集積回路パッケージは、少し大きくなければならない。プリント回路基板上の地所は貴重なので、パッケージの大きさが大きくなることは望ましくない。
はんだカラム・アレイの機械的支持を補う他の試みには、集積回路パッケージの一部分の下にシムを配置し、エポキシ接着材を使ってそのシムをパッケージに対して適所に固定することが含まれる。エポキシ接着材を使用することは、面倒で、正確な配置が難しく、硬化時間が必要で時間がかかることがあり、また、エポキシがパッケージとシムに対して固定されるので、別の応力と歪みの問題を引き起こすことがある。さらに、エポキシが配置された場合、回路基板の再加工が必要になった場合に、パッケージを取り外すことが困難になる。最後に、エポキシを追加すると、基板、はんだカラムおよびプリント回路基板の材料間の熱膨張率を整合させるという既存のデリケートな作業に、さらに別の材料パラメータが増えることにもなる。
したがって、はんだカラム・アレイは、カラム・グリッド・アレイ構成において使用することができる集積回路パッケージの大きさとパワーに関する制限要因を残している。
米国特許第6,541,710号明細書
したがって、本発明の目的は、はんだカラム・アレイを有する回路パッケージを回路基板に取りつける際の改良された支持方法を提供することにある。
本発明の1つの態様は、プリント回路基板上に、はんだカラム・アレイを有する基板を含む回路パッケージを支持する方法を提供する。この方法は、回路パッケージに、基板の縁より外側に延在するはみ出し蓋を提供することを含む。回路パッケージは、はんだカラム・アレイによってプリント回路基板に電気的に接続され、蓋と支持体の間に隙間を残した状態で、複数の支持体が、回路パッケージの蓋の下の位置でプリント回路基板に固定される。静的圧縮力が、プリント回路基板に対して回路パッケージに加えられ維持され、それにより、隙間が閉じ、圧縮力の大部分を支持体が負うまで、はんだカラム・アレイがクリープする。
以下の詳細な説明において、詳細な説明の一部であり、本発明を実施することができる例示的な特定の実施形態によって示される添付図面を参照する。この点に関して、「上」、「下」、「前」、「後ろ」、「先」、「後」などの方向を表す用語は、説明する図の向きに対して使用される。本発明の実施形態の部品は、いくつかの異なる向きに位置決めすることができるので、向きのある用語は、例示のために使用され、決して限定ではない。他の実施形態を利用することができ、本発明の適用範囲を逸脱することなく、構造的または論理的な変更を行うことができることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定の意味に解釈されるべきではなく、本発明の適用範囲は、添付した特許請求の範囲によって定義される。
図1は、プリント回路基板12、カラム・グリッド・アレイ・パッケージ14、ヒートシンク18、および支持体40を含む、本発明の1つの実施形態による電子部品システム10を示す。プリント回路基板12は、複数のカラム・グリッド・アレイ・パッケージなどの様々な電子部品を支持し、図2には、そのうちのほんの1つだけを示す。図1は、また、システム10に作用している圧縮力Fを示す。この力を提供する機構は、本発明のパッケージ支持体の図を分かりやすくするために、図1には示していない。しかしながら、この力を提供する機構は、図4と図8とに関連してさらに説明し示す。
カラム・グリッド・アレイ・パッケージ14は、縁17、はみ出し蓋16、およびはんだカラム・アレイ30を有する基板15を含む。カラム・グリッド・アレイ・パッケージ14は、プリント回路基板12上に保持された回路内で使用するために、プリント回路基板12との相互接続にはんだカラム・アレイを使用する任意の電子集積回路パッケージである。例えば、カラム・グリッド・アレイ・パッケージ14は、中央処理装置(CPU)や特定用途向け集積回路(ASIC)などの超大規模集積回路(VSLI)、ならびに他のタイプの集積回路などでよい。
パッケージ14の基板15の縁17は、基板15の周囲を画定し、蓋16は、基板15の縁17よりも外側に延在している。はんだカラム・アレイ30は、複数のはんだカラム31を含み、パッケージ14を、無鉛材料などのプリント回路基板12の導電性接点アレイに電気的かつ機械的に接続するようにパッケージ14から延在している。はんだカラム31は、90/10はんだで作成されるか、あるいははんだ付けの際に良電導性の適切なはんだフローを提供し、かつ予測可能な応力、歪みおよびクリープ特性を示す他の適切な材料で作成される。
各パッケージ支持体40は、1対の翼部分42と本体44とを含む。翼部分42は、本体44から外方に延在し、互いにほぼ直交する。翼部分42は、パッケージ14の蓋16とプリント回路基板12の間に嵌るように大きさと形状が決められる。翼部分42は、図8と関連してさらに説明し例示するように、ヒートシンク18の質量のような、パッケージ14の蓋16を介して伝えられる任意の負荷、ならびに圧縮ばねおよび/またはプレートによってシステム10に加えられる圧縮負荷を支持する。この支持は、衝撃や振動などの動的環境におけるはんだカラム31にかかる引っ張り力をなくし、オプションの熱接続を保証する。各支持体40の本体44は、プリント回路基板12の裏側を介して支持体40の下面に取り付けられたねじなどの留め具(図2を参照)を収容するように大きさと形状が決められている。代替として、本体44は、必要に応じて、支持体40の上面を介してプリント回路基板12に固定する留め具を収容する。
図2は、図1の線2−2に沿って切断した断面図である。図2に示したように、各支持体40は、プリント回路基板12の取付け穴54を介して、ねじやプラグなどの留め具52によってプリント回路基板12に固定される。支持体40は、また、パッケージ14の角部58を受けて接触するように大きさと形状が決められた凹状角部56を含む。図1〜図2に示したように、蓋16は、大きくされている(すなわち、蓋16が結合されたパッケージ14の基板15の縁17よりも外側にはみ出ている)。
支持体40は、図2に示した形状に限定されない。例えば、本体42は、プリント回路基板12に支持体40を固定するために使用される留め具のタイプに適した他の異なる形状を有することができる。
各支持体40は、パッケージ14の基板15およびはんだカラム31の熱膨張率(CTE)とほぼ一致する熱膨張率を有するように選択されたプラスチック材料、複合材料または金属材料から作成される。特に、これら材料は、基板15とはんだカラム31を組み合わせた熱膨張率によるよりも速く膨張しないように選択され、そうすれば、はんだカラム31に引っ張り力がかかるのが防止される。支持体40を構成する1つの複合材料には、ケイ酸アルミニウム・カーバイド(ALSIC)が含まれる。
図3〜図5に、本発明の支持体40の使用方法を示す。図3〜図5は、システム10の1つの角のシステム10の部分断面図を示す。図3に示したように、カラム・グリッド・アレイ・パッケージ14は、基板15と、ヒートシンク18が取り付けられたはみ出し蓋16を含む。蓋16は、基板15の縁17よりも外側にはみ出ている。パッケージ14のはんだカラム・アレイ30は、プリント回路基板12まで下方に延在して、パッケージ14とプリント回路基板12間の機械接続と電気接続の双方を確立する。はんだカラム・アレイ30の各はんだカラム31は、高さH1を有する。支持体40は、蓋16の下に配置され、高さH2を有し、それにより、蓋16と支持体40の間に隙間Gができる。支持体40は、パッケージ14が、はんだカラム・アレイ30によってプリント回路基板12にはんだ接続された後、蓋16の下に差し込まれる。支持体40は、留め具52によってプリント回路基板12に固定される。
図3に示したように、H2はH1よりも大きく、それにより、支持体40は、パッケージ14の基板15の下に延在せず、したがって、基板15を直接支持しない。この構成において、パッケージ14、蓋16、およびヒートシンク18によって生成される負荷は、はんだカラム・アレイ30だけで支持される。さらに、支持体40が、はんだカラム31の高さよりも大きい高さH2を有する(かつ、パッケージ14の下面とプリント回路基板12との間の距離よりも大きい)ので、支持体40は、基板15の底面とではなく縁17と接触するだけに制限されている。支持体40のこの高さの特徴によって、支持体40とはんだカラム31が電気接触して短絡を引き起こす可能性がなくなる。
図4に示したように、システム10の第1の状態で、長期静的圧縮力Fが、システム10の部品に加えられる。圧縮力Fは、一般に、ばね、ばね板、負荷ポストなどを含むクランプ機構(図示せず)によって提供され、良好な熱接触を保証し、かつ動的環境においてはんだカラム31に生じる可能性のある引っ張り力をなくす。この圧縮力Fが最初に加えられると、ある期間、蓋16と支持体40の隙間Gが残る。
しかしながら、ある時間経過後に、はんだカラム・アレイ30のはんだカラム31が、この圧縮力Fによって負荷クリープを受け始め、はんだカラム31がたわむ(すなわち、高さが減少する)。詳細には、はんだカラム31は、図5に示した高さH3に達成するまでクリープ(変形)する。この第2の状態のシステム10のはんだカラム31の高さH3は、第1の状態(図3に示した)のはんだカラムの高さH1よりも低い。はんだカラム31の高さが、H1からH3にこのように減少することにより、蓋16とプリント回路基板12の隙間Gが閉じる。隙間Gが減少するにつれ、圧縮力Fの大部分が、はんだカラム31から支持体40に移り、それにより、はんだカラム31だけで圧縮力Fを負う必要がなくなり、はんだカラム31のクリープが止まる。この第2の状態において、はんだカラム31は、まだある程度の負荷を負っており、これにより、接合信頼性と導電性が高められ、支持体40は、はみ出し蓋16を介して伝えられる圧縮力Fの大部分を負う。しかしながら、ある時点で、はんだカラム31上の負荷は、はんだカラムにもうクリープが作用しなくなるほど十分に軽くなり、それにより、屈曲、挫屈および/またははんだ接合破壊状態が防止される。
したがって、支持体40は、大型集積回路パッケージに使用される高圧縮負荷の使用を制限する制約としての、はんだカラム31の強度を排除する。したがって、本発明の1つの実施形態の支持体40は、これまで可能であったものよりもより大きい集積回路パッケージにはんだカラム・アレイ相互接続を使用することを可能にする。
支持体40は、エポキシを使用することなく支持体40を蓋16に対して適所に保持するように実現される。このエポキシを使用しない構成により、支持体40と、蓋16やプリント回路基板12などのアセンブリの残りの部分との間の熱膨張率を一致させる機能が強化される。さらに、エポキシを使用せずに支持体40を固定するので、基板の交換が必要な場合に、アセンブリの再加工が容易になる。このシナリオにおいて、支持体40は、プリント回路基板12の方への圧縮負荷を負う働きだけをし、プリント回路基板12からのパッケージ14と蓋16の移動を制限しないので、支持体40は、パッケージ14を取り外す際の制約として作用しない。
図6に示したように、代替の構成において、支持体70は、バンド80によって適所に保持される。支持体70は、翼部分72と角部74を含む。この構成において、支持体70を、パッケージ14と蓋16および/またはプリント回路基板12に対して固定するために、図1〜図5に示した留め具52などの留め具は使用されない。したがって、支持体70が、留め具を収容する必要がないので、支持体70の角部74は、支持体40の本体44よりもはるかに小さい。支持体70のこの特徴によって、プリント回路基板12の地所が節約される。
支持体70を蓋16の下に最初に挿入する際、バンド80が、支持体70を適所に保持する。静的圧縮力(保持負荷)がシステム10に加えられ、はんだカラム・アレイ30がクリープした後で、支持体40は、アセンブリ10に加えられた圧縮力の大部分を負い、その結果、バンド80の水平方向の力に加えてこの垂直方向の圧縮力によって、支持体40が蓋16の下の適所に保持される。
図7に示したように、代替の支持体100は、本体102と移動止め104を含む。プリント回路基板12は、移動止め104を受けるように大きさと形状が決められた穴110を含む。使用する際、支持体100は、支持体100の移動止め104をプリント回路基板12の穴110に押し込むことによって、プリント回路基板12に固定される。移動止め104は、移動止め104を穴110に差し込んだ状態で、蓋16の下に支持体の本体102の操縦を可能にするように形状と大きさが決められかつ必要に応じて柔軟である。移動止め104は、支持体100をプリント回路基板12に対して固定するために、プリント回路基板12の一部分をスナップ嵌めまたは摩擦係合するように構成されたくぼみ、プラグまたは他の形状を含む。プリント回路基板12の穴110は、また、移動止め104の挿入を容易にするスロット、溝、傾斜した孔などの他の形状を有することもできる。本体102が、移動止め104だけを保持すればよく、ねじなどの留め具を受けて支持する必要がないので、支持体100の本体102は、支持体40の本体44よりも小さい。これにより、支持体100は、プリント回路基板12上の地所をさらに節約することができる。
最後に、支持体が、パッケージ14の角部に実装され、それにより安定性と強度を高めるように示されているが、必要に応じて、支持体を、パッケージ14の辺に沿ったような角部以外の場所に実装することができる。
図8は、線8−8に沿って切断したような図1の変更断面図である。図8は、図1および図4〜図5に示したように、システム10に静的圧縮力Fを加える圧縮力機構150の例示的な実施形態を示す。前に説明したように、本発明の支持体40、70および100は、この圧縮力Fを負い、圧縮力Fによってはんだカラムアレイ30が破損するのを防ぐ。支持体40、70、100は、圧縮機構150を簡略的に示すために、システム10の残りの部分と一緒には示されていない。このタイプの圧縮機構および図1〜図7と関連して説明したような圧縮力Fを加えるのに適した他の圧縮機構は、米国特許第6,198,630号に開示されている。
圧縮機構150は、ばね部材152と圧縮ねじ154を含む。圧縮ねじ154は冠部156、ねじ部157、軸158、および端部159を含む。ばね部材152は、側壁160、上壁162、および両端166を含む。ばね部材152は、パッケージ14に既に取り付けられているシステム10のヒートシンク18に被るように大きさと形状が決められる。また、圧縮機構150は、必要に応じて、プリント回路基板の反対側に取り付けてシステム10をさらに支持するための当て板または受け板を含む。
使用する際は、パッケージ14が、はんだカラム・アレイ30によってプリント回路基板12に既にはんだ接続されており、かつヒートシンクが、パッケージ14に既に取り付けられている状態で、圧縮機構150が利用される。最初に、ばね部材152が、ヒートシンク18の上に位置決めされた状態で、ばね部材152の端部166が、プリント回路基板12の穴170に取り外し可能に差し込まれ、それにより、ばね部材152がプリント回路基板に対して固定される。次に、圧縮ねじ154が、ばね部材152の上壁162の穴164に差し込まれて、ヒートシンク18の中央部分を貫通し、その端部159が、ヒートシンク18の基部175内に止まる。圧縮ねじ154がねじ込まれるとき、圧縮ねじ154が、ばね部材152の上壁を撓ませ、ヒートシンク18とシステム10の残りの部分に圧縮力を加える。システム10に所望の静的圧縮力を加え維持するために、圧縮機構150の上壁162は、圧縮ねじ154によって所望の撓みレベルに維持される。
したがって、本発明のパッケージ支持体をシムとして使用して、大きい保持負荷をはんだカラム・アレイからパッケージ支持体に移し、それにより、カラム・グリッド・アレイ・パッケージを、はんだカラム・アレイのカラム強度が限られていたためにこれまで可能であったものよりも大きい大きさにすることができる。さらに、パッケージのはみ出し蓋を支持することによって、パッケージ支持体は、また、パッケージの基板が負う負荷を減少させて、パッケージ内の精巧な回路への反りと応力をさらに減少させることができる。最後に、パッケージ支持体は、パッケージ支持体の漸進的加重の間に起こるはんだカラムの制限されたクリープを利用して、はんだカラムのはんだ接合の信頼性を高めることができる。
本明細書において、特定の実施形態を示し説明したが、当業者は、本発明の適用範囲を逸脱することなく、示し説明した特定の実施形態に様々な代替および/または等価な実施形態を代用できることを理解されよう。本出願は、本明細書において考察した特定の実施形態の適応例または変形例を対象として含むことを意図している。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその等価物によってのみ限定されるものである。
本発明の実施形態によるはんだカラム・アレイの角部支持体を使用する電子部品システムの等角図である。 本発明の実施形態による図1の部分断面図である。 本発明の実施形態によるはんだカラム・アレイに支持体を実装する前の電子部品システムの断面図である。 本発明の実施形態による、圧縮力を加えた初期の電子部品システムの断面図である。 本発明の実施形態による、圧縮力を長期間加えたときの電子部品システムの断面図である。 本発明の実施形態による、支持体の代替固定機構の等角図である。 本発明の実施形態による、電子部品システムの代替支持体の部分断面図である。 線8−8に沿って切断した図1の変更断面図である。
符号の説明
12 プリント回路基板
14 回路パッケージ
15 基板
16 (はみ出し)蓋
17 (基板の)縁
30 はんだカラム・アレイ
40,70 支持体
42,72 翼部分
44 本体
52 留め具
74 角部
80 バンド
104 移動止め
110 穴

Claims (10)

  1. プリント回路基板上に、はんだカラム・アレイを有する基板を備える回路パッケージを支持する方法であって、
    前記回路パッケージに、前記基板の縁よりも外側まで延在するはみ出し蓋を提供する段階と、
    前記はんだカラム・アレイによって、前記回路パッケージを前記プリント回路基板に電気的に接続する段階と、
    前記はみ出し蓋と前記支持体の間に隙間を残した状態で、前記回路パッケージの前記はみ出し蓋の下の位置において、前記プリント回路基板に複数の支持体を固定する段階と、
    前記プリント回路基板に対して前記回路パッケージに静的圧縮力を加えて維持し、それにより、前記隙間が閉じ、前記圧縮力の大部分を前記支持体が負うまで、前記はんだカラム・アレイをクリープさせる段階とを有する回路パッケージの支持方法。
  2. 前記複数の支持体を固定する段階が、前記支持体の少なくとも1つを、前記はみ出し蓋の下の前記回路パッケージの各角部に接着材なしで固定する段階を有することを特徴とする請求項1に記載の回路パッケージの支持方法。
  3. 前記複数の支持体を固定する段階が、前記支持体が前記回路パッケージの前記はみ出し蓋の下の位置にある状態で前記プリント回路基板と前記支持体に留め具を通す段階を有することを特徴とする請求項1に記載の回路パッケージの支持方法。
  4. 前記複数の支持体を固定する段階が、すべての前記支持体のまわりに単一のバンドを配置して、前記支持体が、前記回路パッケージの前記はみ出し蓋の下の位置から水平方向に動くのを防ぐ段階を有することを特徴とする請求項1に記載の回路パッケージの支持方法。
  5. 前記複数の支持体を固定する段階が、各支持体に、角部と、前記角部から互いにほぼ直交して外方に延在する1対の翼部分とを提供する段階を有することを特徴とする請求項4に記載の回路パッケージの支持方法。
  6. 前記複数の支持体を固定する段階が、各支持体に移動止めを設け、各支持体の前記移動止めを、前記回路パッケージの角部の近くに位置決めされた前記プリント回路基板の対応する穴に差し込む段階を有することを特徴とする請求項1に記載の回路パッケージの支持方法。
  7. 前記複数の支持体を固定する段階が、
    各支持体に、本体と、前記本体から外方に延在し、互いにほぼ直交する1対の翼部分とを設ける段階と、
    前記支持体の前記本体を通して前記プリント回路基板に留め具を固定し、前記回路パッケージの前記はみ出し蓋の下に、前記回路パッケージの前記縁と接触した状態で、前記支持体のそれぞれの前記翼部分を延在させる段階とを有することを特徴とする請求項1に記載の回路パッケージの支持方法。
  8. 前記複数の支持体を固定する段階が、
    プラスチック材料、金属材料および複合材料のうちの少なくとも1つから材料で各支持体を作成する段階を有し、前記材料が、前記基板および前記はんだカラム・アレイの熱膨張率と実質的に同じ熱膨張率を有することを特徴とする請求項1に記載の回路パッケージの支持方法。
  9. 前記クリープさせる段階が、
    前記支持体を前記はみ出し蓋の下に位置決めしている間、前記静的圧縮力の印加を保留する段階と、
    前記支持体が前記はみ出し蓋の下の適所に固定された後で、前記静的圧縮力の印加を可能にする段階とを有することを特徴とする請求項1に記載の回路パッケージの支持方法。
  10. 前記回路基板、前記はんだカラム・アレイを有する前記回路パッケージ、および前記複数の支持体を備える請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の回路パッケージの支持方法を実施するための電子部品システム。
JP2004189348A 2003-07-02 2004-06-28 回路パッケージの支持方法および電子部品システム Withdrawn JP2005026683A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/612,663 US7372147B2 (en) 2003-07-02 2003-07-02 Supporting a circuit package including a substrate having a solder column array

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005026683A true JP2005026683A (ja) 2005-01-27

Family

ID=32851213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004189348A Withdrawn JP2005026683A (ja) 2003-07-02 2004-06-28 回路パッケージの支持方法および電子部品システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7372147B2 (ja)
JP (1) JP2005026683A (ja)
GB (1) GB2404085B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008139563A1 (ja) * 2007-05-07 2008-11-20 Fujitsu Limited 電子装置及びその製造方法、当該電子装置を有する電子機器

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7323358B1 (en) * 2003-08-13 2008-01-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and system for sizing a load plate
US9088748B2 (en) * 2004-07-16 2015-07-21 Universal Electronics Inc. System for providing electronic media and commands via remote control and docking station
US7126217B2 (en) * 2004-08-07 2006-10-24 Texas Instruments Incorporated Arrangement in semiconductor packages for inhibiting adhesion of lid to substrate while providing compression support
US8560104B2 (en) * 2009-10-14 2013-10-15 Stmicroelectronics, Inc. Modular low stress package technology
US7957148B1 (en) * 2009-12-08 2011-06-07 International Business Machines Corporation Low profile computer processor retention device
CN102655727B (zh) * 2011-03-01 2016-06-29 华北理工大学 导风件
US8699226B2 (en) 2012-04-03 2014-04-15 Google Inc. Active cooling debris bypass fin pack
US9437519B2 (en) * 2014-02-25 2016-09-06 International Business Machines Corporation Tim strain mitigation in electronic modules
US10959343B2 (en) * 2017-08-25 2021-03-23 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Integrated stand-offs for printed circuit boards
EP3499564A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-19 Nokia Technologies Oy Integrated circuit package and fastener
US11768229B2 (en) * 2021-08-23 2023-09-26 Allegro Microsystems, Llc Packaged current sensor integrated circuit

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220200A (en) * 1990-12-10 1993-06-15 Delco Electronics Corporation Provision of substrate pillars to maintain chip standoff
US5221209A (en) * 1991-08-22 1993-06-22 Augat Inc. Modular pad array interface
US5402077A (en) * 1992-11-20 1995-03-28 Micromodule Systems, Inc. Bare die carrier
US5528462A (en) * 1994-06-29 1996-06-18 Pendse; Rajendra D. Direct chip connection using demountable flip chip package
US5621615A (en) * 1995-03-31 1997-04-15 Hewlett-Packard Company Low cost, high thermal performance package for flip chips with low mechanical stress on chip
JP3264146B2 (ja) * 1995-07-14 2002-03-11 松下電器産業株式会社 電子部品の半田付け方法
US5875096A (en) * 1997-01-02 1999-02-23 At&T Corp. Apparatus for heating and cooling an electronic device
US5907474A (en) * 1997-04-25 1999-05-25 Advanced Micro Devices, Inc. Low-profile heat transfer apparatus for a surface-mounted semiconductor device employing a ball grid array (BGA) device package
US5985682A (en) * 1997-08-25 1999-11-16 Motorola, Inc. Method for testing a bumped semiconductor die
US5949137A (en) * 1997-09-26 1999-09-07 Lsi Logic Corporation Stiffener ring and heat spreader for use with flip chip packaging assemblies
US6198630B1 (en) * 1999-01-20 2001-03-06 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for electrical and mechanical attachment, and electromagnetic interference and thermal management of high speed, high density VLSI modules
US6750551B1 (en) * 1999-12-28 2004-06-15 Intel Corporation Direct BGA attachment without solder reflow
TW437980U (en) * 1999-06-09 2001-05-28 Twinhead Int Corp Shockproof apparatus for notebook computer module
US6407450B1 (en) * 1999-07-15 2002-06-18 Altera Corporation Semiconductor package with universal substrate for electrically interfacing with different sized chips that have different logic functions
US6394820B1 (en) * 1999-10-14 2002-05-28 Ironwood Electronics, Inc. Packaged device adapter assembly and mounting apparatus
JP3399418B2 (ja) * 1999-10-26 2003-04-21 日本電気株式会社 表面実装型半導体装置の実装構造
US6205026B1 (en) * 2000-01-31 2001-03-20 Intel Corporation Heat sink retention components and system
WO2001078138A1 (en) * 2000-04-07 2001-10-18 Advanced Micro Devices, Inc. Flip chip semiconductor device including a compliant support for supporting a heat sink
US6292369B1 (en) * 2000-08-07 2001-09-18 International Business Machines Corporation Methods for customizing lid for improved thermal performance of modules using flip chips
US6404638B1 (en) * 2000-11-30 2002-06-11 International Business Machines Corporation Small gaps cooling technology
US6653730B2 (en) * 2000-12-14 2003-11-25 Intel Corporation Electronic assembly with high capacity thermal interface
US20020110335A1 (en) * 2001-02-14 2002-08-15 Wagner David K. Packaging and alignment methods for optical components, and optical apparatus employing same
US6501658B2 (en) * 2001-02-16 2002-12-31 Intel Corporation Heatsink mounting with shock absorbers
US6475869B1 (en) * 2001-02-26 2002-11-05 Advanced Micro Devices, Inc. Method of forming a double gate transistor having an epitaxial silicon/germanium channel region
CA2408046A1 (en) * 2001-03-03 2002-09-12 Zalman Tech Co., Ltd. Heatsink and heatsink device using the heatsink
US7358578B2 (en) * 2001-05-22 2008-04-15 Renesas Technology Corporation Field effect transistor on a substrate with (111) orientation having zirconium oxide gate insulation and cobalt or nickel silicide wiring
JP3476142B2 (ja) * 2001-05-24 2003-12-10 日本電気株式会社 結露防止構造を備えた電子デバイス
JP3946975B2 (ja) * 2001-10-09 2007-07-18 富士通株式会社 冷却装置
US6541710B1 (en) * 2001-11-16 2003-04-01 Hewlett-Packard Company Method and apparatus of supporting circuit component having a solder column array using interspersed rigid columns
US6813162B2 (en) * 2001-11-16 2004-11-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and apparatus for supporting circuit component having solder column array interconnects using interposed support shims
US6710264B2 (en) * 2001-11-16 2004-03-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and apparatus for supporting a circuit component having solder column interconnects using external support
US6545879B1 (en) * 2002-01-10 2003-04-08 Tyco Electronics Corporation Method and apparatus for mounting a lidless semiconductor device
US6635909B2 (en) * 2002-03-19 2003-10-21 International Business Machines Corporation Strained fin FETs structure and method
US6639800B1 (en) * 2002-04-30 2003-10-28 Advanced Micro Devices, Inc. Heat sink subassembly
SG120073A1 (en) * 2002-07-18 2006-03-28 United Test & Assembly Ct Ltd Multiple chip semiconductor packages
US20040037059A1 (en) * 2002-08-21 2004-02-26 Leon Stiborek Integrated circuit package with spacer
US6936919B2 (en) * 2002-08-21 2005-08-30 Texas Instruments Incorporated Heatsink-substrate-spacer structure for an integrated-circuit package
US6944023B2 (en) * 2002-11-15 2005-09-13 Celestica International Inc. System and method for mounting a heat sink
US6859367B2 (en) * 2003-01-03 2005-02-22 Intel Corporation Heat sink attachment device
US20040134680A1 (en) * 2003-01-09 2004-07-15 Xiang Dai Use of perimeter stops to support solder interconnects between integrated circuit assembly components
US6885557B2 (en) * 2003-04-24 2005-04-26 Intel Corporaiton Heatsink assembly
US6930884B2 (en) * 2003-06-11 2005-08-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Land grid array assembly using a compressive liquid

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008139563A1 (ja) * 2007-05-07 2008-11-20 Fujitsu Limited 電子装置及びその製造方法、当該電子装置を有する電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US20050001310A1 (en) 2005-01-06
GB0414544D0 (en) 2004-08-04
GB2404085B (en) 2006-09-20
US7372147B2 (en) 2008-05-13
GB2404085A (en) 2005-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5713690A (en) Apparatus for attaching heatsinks
EP2770530A2 (en) Electronic component unit and fixing structure
US6920052B2 (en) Dynamic isolating mount for processor packages
US8608438B2 (en) Mounting device for fan and fan module with the same
JP4985779B2 (ja) プリント基板ユニットおよびソケット
JP2006216944A (ja) ボールグリッドアレイ用の補強材を設けたプリント回路基板アセンブリ
US20080158828A1 (en) Heatsink structure and assembly fixture thereof
JP2005026683A (ja) 回路パッケージの支持方法および電子部品システム
CN110045803B (zh) 一种散热装置及服务器
US7161238B2 (en) Structural reinforcement for electronic substrate
WO2009110045A1 (ja) 発熱体搭載部品の取付構造
JP2006085947A (ja) コネクタ装置、コネクタ装置の保持方法およびコネクタ装置を有する電子機器
JPH04188795A (ja) 電子回路部品の放熱構造
JPWO2008105069A1 (ja) プリント基板ユニットおよび半導体パッケージ
JP4808032B2 (ja) 圧縮荷重適応ソケット
JP2005159357A (ja) 放熱装置を電子基板に結合した装置および方法
US6979782B1 (en) Apparatus and method for mechanical coupling of land grid array applications
JP2009026870A (ja) 電子装置およびその製造方法
US20080149321A1 (en) Thermal module mounted on carrier by using magnetic force
JP2005167245A (ja) 集積回路パッケージ用の支持具
JP2010086071A (ja) 電子機器
JP5636908B2 (ja) ソケットおよび電子装置
US20040134680A1 (en) Use of perimeter stops to support solder interconnects between integrated circuit assembly components
JP7115032B2 (ja) 基板
EP2251903B1 (en) Heat sink mounting method

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060718

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20061012

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20061017

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070115

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070122