JP2007110051A - Device for adjusting warpage amount of circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板の反り量を調整する回路基板の反り量調整装置に関する。 The present invention relates to a circuit board warpage amount adjusting device for adjusting a circuit board warpage amount.
図14は、電子機器の回路基板等に実装される半導体パッケージの一例について、その分解斜視構造を示したものである。同図14に示すように、半導体素子101が実装された半導体パッケージの回路基板102の上表面102aには、四角状の開口部を中央部に有する枠板であるスティフナー103が接合され、更にその上面には、その開口部を塞ぐ蓋板であるリッド104が接合されている。こうして半導体素子101は、回路基板102、スティフナー103及びリッド104により囲繞された閉空間に封止されるようになっている。
FIG. 14 shows an exploded perspective view of an example of a semiconductor package mounted on a circuit board or the like of an electronic device. As shown in FIG. 14, a
なお半導体素子101が実装された上記回路基板102の上表面102aの中央部には、半導体素子101の外部接続端子にそれぞれ対応する位置に、半田等の導体ボール105が設けられている。また、図15(a)に示すように、外部基板に接続される回路基板102の裏面102bには、上記導体ボール105と同数のランド106が形成されており、各ランド106は、回路基板102内に形成された回路を通じて対応する導体ボール105に電気的に接続されている。
A
こうした半導体パッケージの製造は、以下の工程(1)〜(3)を通じて行われる。
(1)スティフナー103の下面を回路基板102の上表面102aに接合する。
(2)対応する導体ボール105の搭載位置に外部接続端子を合わせるように半導体素子101を回路基板102上に載置し、熱処理による導体ボール105のリフローを行って、半導体素子101を回路基板102とを電気的、且つ機械的に接続する。
(3)スティフナー103上面の開口部を塞ぐように、同スティフナー103に対してリッド104を接合する。
Such a semiconductor package is manufactured through the following steps (1) to (3).
(1) The lower surface of the
(2) The
(3) The
こうして製造された半導体パッケージは、そのランド106と外部基板のランドとを接続するように外部基板に実装され、それにより半導体パッケージ内に封止された半導体素子101と外部基板との電気的接続が図られるようになっている。
The semiconductor package manufactured in this way is mounted on the external substrate so as to connect the
また近年では、導体箔からなる回路パターンの形成された熱可塑性の樹脂フィルムに導電ペーストの充填されたビアホールを形成したものを複数重ね、真空プレス機で加熱加圧して一体化することで、多層回路基板を形成する技術も実用化されている。こうした多層回路基板は、比較的安価でありながらも、回路の微細化が容易で、多数のランドを高密度で容易に形成することが可能である。そのため、上記のような半導体パッケージの回路基板102として、こうした多層回路基板の採用が有望視されている。
しかしながら、半導体パッケージの回路基板102として上記多層回路基板のような樹脂製回路基板を採用する場合には、上記導体ボール105のリフロー時の加熱によって、図15(b)に示すように、回路基板102に熱歪みが生じて、大きく反り変形してしまうことがある。ちなみに搭載される導体ボール105の増加に応じて、そのリフロー時に回路基板102への伝熱量も増加するため、端子数の多い半導体素子の実装される回路基板ほど、そうしたリフロー時の反り変形量は大きくなる傾向にある。例えば、半導体パッケージのサイズ:38×38mm、半導体素子のサイズ:12×12mm、半導体素子の外部接続用端子数:2000個といった条件のもとでは、その反り量eが0.2mm程度となった事例も確認されている。
However, when a resin circuit board such as the multilayer circuit board is employed as the
もっとも、封止後の半導体素子101はリッド104によって上方から押さえつけられることから、上記のような回路基板102の反りはある程度は矯正されるようになる。しかしながら、それによっても回路基板102は、図15(c)に示されるようなW字状に湾曲した形状となってしまう。特に近年には、半導体素子101の高機能化に応じて外部接続用端子数が増加する傾向にあり、半導体パッケージのサイズも大きくなる傾向にあることから、リッド104の押し付けのみでは、回路基板102の反りを十分に矯正することが困難となっている。また半導体パッケージのサイズが大型化すると、リッド104の剛性を十分に確保することが困難ともなる。こうしたリッド104の押し付けによる反りの矯正が不十分であると、各ランド106の底面位置が不揃いとなって、外部基板に実装されたとき、ランド106の接触不良が生じるおそれがある。そうした場合、上記のような樹脂製回路基板に比して熱歪みは生じ難いが高価なセラミック製回路基板を採用せざるおえないのが実状である。
However, since the
なお従来、特許文献1には、電子部品が半田付けで実装される金属製回路基板において、その実装に先立ち、先端が湾曲面となったパンチにて回路基板をプレス加工して、上記実装時の熱歪みによる反りとは逆方向に予め反り変形させておくことで、実装後の回路基板の平坦化を図る技術が開示されている。これと同様に、半導体素子101の実装に先立ち、その実装時に生じる反りとは逆方向に上記半導体パッケージの回路基板102を予め反り変形させるようにすれば、上記のような接触不良の発生を回避することは可能ではある。
Conventionally, in Patent Document 1, in a metal circuit board on which electronic components are mounted by soldering, prior to mounting, the circuit board is pressed with a punch having a curved tip, A technique for flattening a circuit board after mounting by previously warping and deforming in a direction opposite to the warp due to thermal distortion of the device is disclosed. Similarly, if the
しかしながら、近年には、半導体素子101や回路基板102の高密度化に応じてランド106のサイズやピッチも微細化されており、上記のような接触不良を回避するには、数十μmオーダーの高い精度で回路基板102を予め反らせておくことが必要とされており、プレス加工ではそうした高精度の加工は困難となっている。特に上記のような樹脂製の回路基板では、除荷後の弾性戻りが大きく、プレス加工による反り変形の精度の確保は極めて難しいものとなっている。
However, in recent years, the size and pitch of the
ちなみに、例えば反りを矯正して回路基板を平坦化する場合などにも、同様の反り量調整が必要となることがある。また上記のような樹脂以外の材料で形成された回路基板や、半導体パッケージ以外の用途に用いられる回路基板についても、反り量の調整が必要となることがある。いずれにせよ、除荷後の弾性戻りの大きい材料からなる回路基板の反り量を調整する場合や、反り量を極めて高い精度で調整する場合等には、それを容易且つ適切に実現する手法が未だ無いのが現状であり、そうした手法の確立が求められている。 Incidentally, for example, when the circuit board is flattened by correcting the warp, the same warp amount adjustment may be required. Further, it is sometimes necessary to adjust the amount of warpage of a circuit board formed of a material other than the resin as described above and a circuit board used for applications other than a semiconductor package. In any case, when adjusting the amount of warping of a circuit board made of a material having a large elastic return after unloading, or when adjusting the amount of warping with extremely high accuracy, there is a method for realizing it easily and appropriately. There is still no current situation, and there is a need to establish such a method.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、除荷後の弾性戻りの大きい材料によって形成された回路基板であれ、その反り量を容易且つ高精度に調整することのできる回路基板の反り量調整装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to easily and accurately adjust the amount of warpage of a circuit board formed of a material having a large elastic return after unloading. An object of the present invention is to provide a circuit board warpage adjustment device.
こうした目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、回路基板の反り量を調整する回路基板の反り量調整装置として、可撓性のダイアフラムと、そのダイアフラムの後背側に形成され、密閉された加圧室と、該加圧室内を加圧する加圧手段と、上記回路基板の平面周縁部を保持しつつ、上記ダイアフラムに面接触されるように上記回路基板を固定する回路基板固定手段と、を備える構成とした。 In order to achieve such an object, in the invention described in claim 1, as a circuit board warpage amount adjusting device for adjusting the warpage amount of the circuit board, a flexible diaphragm and a rear side of the diaphragm are formed and sealed. A pressurizing chamber, a pressurizing unit that pressurizes the pressurizing chamber, and a circuit board fixing unit that fixes the circuit board so as to be in surface contact with the diaphragm while holding a planar peripheral edge of the circuit board And a configuration comprising:
上記構成では、回路基板固定手段により回路基板を固定した状態で、加圧手段が加圧室内を加圧すると、その内圧で可撓性のダイアフラムが基板側に凸状に変形し、回路基板固定手段によって保持されていない回路基板の平面中央部を押圧する。そしてその押圧により、回路基板が反るように塑性変形するようになる。このときの回路基板に印加される押圧の大きさは、加圧室内の内圧の制御により、容易且つ高精度に調整することができる。そのため、除荷後の弾性戻りの大きい材料によって形成された基板、例えば樹脂製の回路基板であれ、その反り量を容易且つ高精度に調整することができるようになる。 In the above configuration, when the pressurizing means pressurizes the pressurizing chamber while the circuit board is fixed by the circuit board fixing means, the flexible diaphragm is deformed into a convex shape by the internal pressure, and the circuit board is fixed. The center of the plane of the circuit board that is not held by the means is pressed. Then, the pressing causes plastic deformation so that the circuit board is warped. The magnitude of the pressure applied to the circuit board at this time can be easily and accurately adjusted by controlling the internal pressure in the pressurizing chamber. Therefore, even if the substrate is formed of a material having a large elastic return after unloading, for example, a resin circuit substrate, the amount of warpage can be adjusted easily and with high accuracy.
また、請求項1に記載の回路基板の反り量調整装置において、請求項2に記載の発明によるように、上記回路基板固定手段により固定された上記回路基板の反り量を測定する測定手段と、その測定手段による上記反り量の測定値とその目標値との偏差に応じて上記加圧室の内圧を制御する制御手段と、を更に備える構成とすることが望ましい。このような構成によれば、制御手段により、測定手段による回路基板の反り量の測定値とその目標値との偏差に応じて、加圧室の内圧がフィードバック制御されるため、回路基板に印加される押圧をより的確に制御して、回路基板の反り量を更に高精度に調整することができるようになる。
Further, in the apparatus for adjusting a warp amount of a circuit board according to claim 1, according to the invention according to
このような加圧室の内圧の制御は、具体的には、例えば請求項3に記載の発明によるように、上記制御手段が、上記測定手段による上記反り量の測定値を取得するステップと、上記取得した上記測定値と上記目標値との偏差に基づいて上記加圧室内の加圧目標値を算出するステップと、上記算出された加圧目標値に基づき上記加圧手段を制御して上記加圧室内を加圧するステップと、を順次繰り返し実行しつつ、上記加圧室の内圧の制御を行うことにより実現される。制御手段によるこうした制御を通じて、塑性変形による回路基板の反り量を確認しつつ、加圧室内の加圧による回路基板に対する押圧の印加が繰り返し実行されるため、回路基板の反り量を更に高精度に調整することができるようになる。
Specifically, the control of the internal pressure of the pressurizing chamber is, for example, according to the invention described in
また、請求項2または請求項3に記載の回路基板の反り量調整装置において、請求項4に記載の発明によるように、上記測定手段が、上記回路基板の平面中央部及びその平面周縁部における基板表面に垂直な方向における当該回路基板の変位量をそれぞれ測定する複数の変位センサを備えて構成されるようにすれば、これら複数の変位センサを通じて回路基板の反り量を容易且つ的確に測定することができるようになる。
Further, in the circuit board warpage amount adjusting device according to
また、請求項1〜4のいずれかに記載の回路基板の反り量調整装置において、請求項5に記載の発明によるように、回路基板の半導体素子の実装位置に面接触される上記ダイアフラムの部分に、剛体からなる補助ブロックが固定されてなる構成とすれば、回路基板の反り量の調整にあたって、同回路基板の半導体素子の実装位置については平坦な状態が保持されることとなる。このため、半導体素子を回路基板に安定した状態で載置することができるようになり、ひいては半導体素子の回路基板への実装を容易に行うことができるようになる。 Further, in the circuit board warpage amount adjusting device according to any one of claims 1 to 4, as in the invention according to claim 5, the portion of the diaphragm that is in surface contact with the mounting position of the semiconductor element on the circuit board. Furthermore, if the auxiliary block made of a rigid body is fixed, the mounting position of the semiconductor element on the circuit board is kept flat when adjusting the amount of warping of the circuit board. For this reason, it becomes possible to place the semiconductor element on the circuit board in a stable state, and as a result, the semiconductor element can be easily mounted on the circuit board.
また、請求項1〜4のいずれかに記載の回路基板の反り量調整装置において、請求項6に記載の発明によるように、上記回路基板固定手段に固定される上記回路基板の裏面側に、該回路基板の反り量が一定量を超えたときに半導体素子の実装位置における該回路基板の裏面部分に当接する剛体からなるリミッタブロックを更に備えるようにすることも有効である。このようにすれば、回路基板の反り量の調整にあたって、回路基板の裏面とリミッタブロックとが接触するため、同回路基板の半導体素子の実装位置については平坦な状態が保持されるようになる。したがって、上記請求項5に記載の発明と同様、半導体素子の回路基板への実装を容易に行うことができるようになる。 Moreover, in the curvature adjustment apparatus of the circuit board in any one of Claims 1-4, as the invention of Claim 6, on the back surface side of the circuit board fixed to the circuit board fixing means, It is also effective to further include a limiter block made of a rigid body that comes into contact with the back surface portion of the circuit board at the mounting position of the semiconductor element when the warping amount of the circuit board exceeds a certain amount. In this way, when adjusting the amount of warping of the circuit board, the back surface of the circuit board and the limiter block come into contact with each other, so that the mounting position of the semiconductor element on the circuit board can be kept flat. Therefore, as in the fifth aspect of the invention, the semiconductor element can be easily mounted on the circuit board.
またこの場合、請求項7に記載の発明によるように、上記リミッタブロックを、上記回路基板固定手段に固定される上記回路基板に近接・離間するように可動支持されてなる構成とすれば、回路基板の裏面部分がリミッタブロックに当接する反り量を調整することができ、回路基板の反り量の目標値が変わっても、半導体素子の実装位置の平坦化を最適な状態で行うことができるようになる。 In this case, as in the seventh aspect of the present invention, if the limiter block is movably supported so as to be close to and away from the circuit board fixed to the circuit board fixing means, a circuit is provided. It is possible to adjust the amount of warping that the back surface of the substrate contacts the limiter block, and even if the target value of the amount of warping of the circuit board changes, the mounting position of the semiconductor element can be flattened in an optimum state. become.
なお、当該回路基板の反り量調整装置は、例えば請求項8に記載の発明によるように、加熱による導体ボールのリフローを通じて半導体素子の実装される回路基板について、その実装時の加熱による上記回路基板の反りと逆方向の反りを上記実装に先立ち与えるべく上記反り量の調整を行うものである。
For example, according to the invention described in
(第1実施形態)
以下、前述の半導体パッケージを構成する回路基板の反り量を調整する反り量調整装置として本発明を具体化した第1の実施の形態について、図1〜図8を参照しつつ説明する。本実施の形態では、反り量を調整する回路基板として、曲げ応力除荷後の弾性戻りの大きい樹脂製の回路基板を想定している。なお、回路基板の上表面、すなわち半導体素子の実装面には、本実施の形態の反り量調整装置による反り量調整に先立って、半導体素子の外部接続端子と接合される導体ボールが載置されるとともに、枠状のスティフナーが接合されている。また、回路基板の裏面にも、外部基板への電気接続用のランドを、反り量の調整前に予め設けておくようにしている。
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is embodied as a warp amount adjusting device for adjusting the warp amount of a circuit board constituting the semiconductor package will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, a resin circuit board having a large elastic return after bending stress unloading is assumed as a circuit board for adjusting the warpage amount. Note that a conductor ball to be bonded to the external connection terminal of the semiconductor element is placed on the upper surface of the circuit board, that is, the mounting surface of the semiconductor element, prior to the adjustment of the warp amount by the warp amount adjusting device of the present embodiment. In addition, a frame-shaped stiffener is joined. Further, a land for electrical connection to an external board is also provided on the back surface of the circuit board in advance before adjusting the amount of warpage.
図1に示されるように、本実施の形態の反り量調整装置は、水平に固定された平板状のベース10を中央に備えて構成されている。ベース10の両側の上面には、上方に向かって延伸された円柱状のガイドポスト11、12が立設され、更にそれらガイドポスト11、12の上端には、平板状の天板13が固定されている。
As shown in FIG. 1, the warpage amount adjusting device of the present embodiment is configured to include a
天板13の下面中央には、矩形枠状のフレーム22が固定されている。このフレーム22は、その中空部の横断面積が回路基板Wの表面積よりも一回り大きく形成されており、可撓性を有するダイアフラム20が張設されている。なお、本実施の形態では、上記ダイアフラム20として、低摩擦で防塵性や柔軟性に優れたフッ素樹脂シートを複数枚積層したものを用いている。
A
こうしたダイアフラム20の後背側には、同ダイアフラム20とフレーム22の内周と天板13の下面とによって密閉された加圧室21が区画形成されている。なお、天板13には、この加圧室21に連通する圧力供給口13aが透設されている。そして加圧室21は、この圧力供給口13aを介して、加圧室21内の圧力を調節する電空レギュレータ61、及び加圧室21内に加圧空気を供給する加圧エア源60に連結されている。
A
一方、上記ベース10の中央部には、上下方向に貫通する開口部10aが形成されている。またベース10の開口部10aの両側には、軸心方向がベース10の上面と垂直となった円筒状のリニアガイド30、31がベース10を上下方向に貫通して固定されている。そしてそれらリニアガイド30、31には、円柱状のガイドシャフト32、33が同リニアガイド30、31の内周面に沿って上下方向に直動可能にそれぞれ挿通されている。
On the other hand, an opening 10 a penetrating in the vertical direction is formed at the center of the
ガイドシャフト32、33の上端には、平板状の基板保持プレート38が水平に固定されている。この基板保持プレート38の中央部には、開口部38aが透設されている。そして、基板保持プレート38の上面には、この開口部38aを囲繞するように基板固定枠38bが設けられている。この基板固定枠38bは、上記加圧室21のフレーム22の開口部に嵌合するような形状にその外形が形成されている。また、基板固定枠38bの上部には、回路基板Wの平面周縁部を保持するための切欠部38cが形成されている。詳しくは、この切欠部38cは、回路基板Wの裏面の平面周縁部に当接する水平部分と、この回路基板Wの外周縁に当接する側壁部分とから構成されている。切欠部38cの深さは、回路基板Wの厚さと同一、あるいは同厚さよりも若干浅く形成されている。なお、同図1及び後述の図2〜4においては、回路基板Wの上表面及び裏面に設けられた上記導体ボールやスティフナー、ランドの図示は省略されている。
A flat
一方、上記ガイドシャフト32、33の下端には、平板状のセンサ保持プレート36が水平に固定されている。またガイドシャフト32、33の側方におけるベース10の下面には、空気圧や油圧により上下方向に伸縮可能な基板クランプシリンダ34、35がそれぞれ固定されており、それら基板クランプシリンダ34、35によってセンサ保持プレート36が吊設されている。こうした基板クランプシリンダ34、35の伸縮により、上記基板保持プレート38とセンサ保持プレート36とは、水平に保持された状態で一体となって上下動されるようになっている。
On the other hand, a flat
また、センサ保持プレート36の上面中央には、箱形状のセンサ固定台37が固定されている。このセンサ固定台37はその上面が、上記開口部10aを通じてベース10の上面よりも上方まで突出可能とされている。センサ固定台37の上部には、往復動可能な接触針40aを有する複数の変位センサ40が、同接触針40aの移動方向が上下方向となるように固定されている。これら変位センサ40は、接触針40aの先端に当接している物体の変位量を同接触針40aの往復動の変位量に基づき検出するように構成されている。ここでは、各変位センサ40は、上記基板固定枠38bの切欠部38cに回路基板Wが載置された際に、この回路基板Wの背面に上記接触針40aの先端が当接して、その当接部分における回路基板Wの厚さ方向の変位量をそれぞれ検出するように配置されている。
A box-shaped
各変位センサ40の検出信号は、制御部50にそれぞれ入力されるようになっている。制御部50は、マイクロコンピュータやメモリを備えて構成されており、各変位センサ40の検出結果に基づいて上記加圧エア源60、電空レギュレータ61の動作を制御する。
The detection signal of each
さて、以上のように構成された本実施の形態の反り量調整装置では、基板クランプシリンダ34、35を短縮させて基板保持プレート38と共に基板固定枠38b上部の切欠部38cに固定された回路基板Wを上昇させると、図2に示すように、回路基板Wの上面が上記ダイアフラム20に当接される。
In the warp amount adjusting device of the present embodiment configured as described above, the circuit board is fixed to the
この状態で、電空レギュレータ61に信号を送り加圧室21内を加圧すると、ダイアフラム20が下方に凸状に撓んで回路基板Wの上面に密接し、回路基板Wを押圧するようになる。このとき、上述のように柔軟性を有したフッ素樹脂シートを積層して形成されたダイアフラム20は、導体ボールやスティフナー等による段差に倣って回路基板Wの上表面に密接する。そのため、基板表面や導体ボール等を損傷させることなく、回路基板Wの上表面全体にほぼ均等な面圧を印加することができるようになっている。
In this state, when a signal is sent to the
こうして面変形された回路基板Wの反り量eは、上記各変位センサ40の検出結果に基づき測定される。この反り量eの測定は、具体的には以下の態様で行われる。すなわち、各変位センサ40の接触針40aは、図3に示すように、回路基板Wの平面中央部P0、及びその四隅における平面周縁部P1〜P4にそれぞれ当接するように配設されている。そのため、図4に示すように、ダイアフラム20からの押圧により面変形された回路基板Wの反り量eは、回路基板Wの平面中央部P0の厚さ方向の変位量と平面周縁部P1〜P4の厚さ方向の変位量との偏差として測定することができる。より詳しくは、平面中央部P0と各平面周縁部P1〜P4のそれぞれとの厚さ方向の変位量の偏差の平均値、或いはそれらの最大値を、回路基板Wの反り量eとして求めるようにしている。
The warpage amount e of the circuit board W whose surface has been deformed in this way is measured based on the detection results of the
制御部50は、こうした反り量eの測定結果を参照しつつ加圧室21内の圧力を制御してダイアフラム20を介した回路基板Wへの印加圧力Pfを調整するようにしている。そしてこれにより、半導体素子実装に際しての導体ボールのリフロー時の熱歪みによる上方凸側への回路基板Wの反り量と相殺するだけ、回路基板Wを下方凸側に予め反り変形させるようにしている。
The
以下、そうした制御部50の制御に基づく本実施の形態の反り量調整装置における回路基板Wの反り量調整の詳細について、図5〜図7を併せ参照して説明する。
制御部50のメモリには、反り量矯正目標値Eが予め登録されている。この反り量矯正目標値Eは、上述した半導体素子実装時に生じる上方凸側への回路基板Wの反り量の推定値に設定されており、その値は、半導体素子と回路基板Wとの組合せ毎に予め実験やシミュレーションを行って求めている。
Hereinafter, the details of the warpage amount adjustment of the circuit board W in the warpage amount adjustment device of the present embodiment based on the control of the
A warpage correction target value E is registered in advance in the memory of the
また、やはり実験やシミュレーション等を行うことで、加圧室21に印加する圧力とその圧力の印加に応じて回路基板Wに付与される反り量との対応関係が予め求められてもいる。この求められた対応関係に基づいて、回路基板Wの反り量eを反り量矯正目標値Eとするために必要な圧力を算出し、その圧力に加圧室21内を加圧すれば、理論上は一度の加圧のみで回路基板Wの反り量調整を行うことができる。しかしながら、実際には、加圧による回路基板Wの反り量eにはある程度のばらつきが存在するため、一度の加圧のみで回路基板Wを反り量矯正目標値Eまで反らせようとすると、回路基板Wが反り量矯正目標値Eを超えて過剰に反ってしまうおそれがある。そして一旦、回路基板Wが過剰に反ってしまうと、基板固定枠38bに回路基板Wを上下反対に固定し、通常とは逆方向に圧力を加えて過剰分の反りを戻さなければならなくなる。
In addition, the correspondence between the pressure applied to the pressurizing
そこで本実施の形態では、本来、回路基板Wを反り量矯正目標値Eまで反らせるために必要な圧力よりも低い圧力から徐々に圧力を増大させながら、加圧室21への圧力印加を繰り返し行うことで、反り量調整中に回路基板Wが過剰に反ってしまうことを防止するようにしている。具体的には、本実施の形態での反り量調整は、図5に示す反り量調整制御を制御部50が実行することで行われている。この反り量調整制御は、基板固定枠38bに固定された回路基板Wの上面をダイアフラム20に当接させた後に開始される。なおこの開始時点には、加圧室21の内部は大気圧に開放された状態とされている。
Therefore, in the present embodiment, the pressure application to the pressurizing
同図に示すように、反り量調整制御が開始されると、制御部50はまずステップS10の処理として、上記各変位センサ40を通じて、反り調整開始時点の回路基板Wの反り量eの測定結果を取得する。そして制御部50は、ステップS11の処理として、その測定結果に基づき、推定加圧目標値Ptを算出する。この推定加圧目標値Ptは、上記実験等で求められた加圧室21の印加圧力と回路基板Wの反り量との対応関係から求められた、回路基板Wを反り量矯正目標値Eに反らせるために必要な加圧室21の圧力を示している。制御部50のメモリには、そうした対応関係が予めマップ形式で記憶されており、制御部50は、ここでの推定加圧目標値Ptの算出をそのマップを用いて行っている。
As shown in the figure, when the warp amount adjustment control is started, the
更に制御部50は、続くステップS12の処理として、上記推定加圧目標値Ptよりも低い圧力を、実際に加圧室21に印加する圧力である実加圧目標値Paとして設定する。なお、この実加圧目標値Paは、加圧後の回路基板Wの反り量のばらつきを考慮した上で、回路基板Wが確実に反り量矯正目標値Eよりも大きく反ることの無い、上記推定加圧目標値Ptよりも十分小さい圧力にその値が設定されている。
Furthermore, the
そして制御部50は、ステップS13の処理として、電空レギュレータ61を制御して加圧室21内を実加圧目標値Paまで加圧する。そして、制御部50では、続くステップS14において、加圧時間Tが経過するまで加圧室21内の圧力を上記加圧目標値に維持した後、ステップS15の処理にて加圧室21内を大気圧に開放するとともに、続くステップS16の処理として、その状態で上記各変位センサ40を通じて測定された現時点の回路基板Wの反り量eを取得する。
And the
その後、制御部50では、ステップS17の処理として、上記取得した回路基板Wの反り量eが反り量矯正目標値Eに等しいか否かを判断する。なお実際には、反り量矯正目標値Eには、その前後にある程度の許容範囲が設けられており、反り量eの測定値がその許容範囲内にあれば、等しいと判断するようにしている。ここで反り量eが上記反り量矯正目標値Eに等しいと判断した場合、制御部50は、今回の反り量調整制御を完了する。
Thereafter, the
一方、制御部50は、同ステップS17において反り量eが上記反り量矯正目標値Eと等しくないと判断した場合、ステップS18の処理として、実加圧目標値Paを増加補正する。このときの増加補正量は、固定値としても、上記測定された現時点の回路基板Wの反り量eと反り量矯正目標値Eとの偏差に応じた可変値としてもよい。いずれにせよ、増加補正量は、その増加補正後の実加圧目標値Paによる加圧によって回路基板Wが過剰に反ってしまうことのない程度の値に設定する必要がある。
On the other hand, when it is determined in step S17 that the warpage amount e is not equal to the warpage amount correction target value E, the
こうして実加圧目標値Paを増加補正した後、制御部50は、処理を上記ステップS13に戻る。その後、制御部50は、回路基板Wの反り量eが反り量矯正目標値Eに達するまで、上記ステップS13からステップS17の処理を繰り返し実行する。以上により、制御部50は、加圧室21の加圧及びその大気圧開放を繰り返しながら、回路基板Wの反り量eを徐々に反り量矯正目標値Eに近づけていくようにしている。
After the actual pressurization target value Pa is corrected in this way, the
なお、当初から回路基板Wが半導体素子の実装方向に対して反り量矯正目標値E以上に凸状に反っている場合には、回路基板Wの裏面(半導体素子の実装面と反対の面)がダイアフラム20と対向するように基板保持プレート38の切欠部38cに載置する。そしてその状態で上記反り量調整制御を実行して、回路基板Wの反り量eを反り量矯正目標値Eまで低減させるようにすればよい。
When the circuit board W is warped in a convex shape more than the warp amount correction target value E with respect to the mounting direction of the semiconductor element from the beginning, the back surface of the circuit board W (the surface opposite to the mounting surface of the semiconductor element). Is placed on the
以上のような反り量調整制御中の加圧室21内の圧力及び回路基板Wの反り量eの推移態様の一例を、図6に示す。なお同図の例では、反り量調整前の回路基板Wは、その反り量eが「0」、すなわち平坦となっている。
An example of the transition mode of the pressure in the pressurizing
同図6のタイミングt1、すなわち反り量調整制御の開始時には、上記のように回路基板Wの反り量eが「0」となっている。そしてこのタイミングt1には、加圧室21内は、反り量eと反り量矯正目標値Eとの偏差(=E)に応じた上記推定加圧目標値Ptよりも低い圧力P1に加圧されている。この加圧室21内の加圧によって回路基板Wの反り量eは時間の経過共に増大し、やがて飽和する。
At the timing t1 in FIG. 6, that is, at the start of the warp amount adjustment control, the warp amount e of the circuit board W is “0” as described above. At this timing t1, the inside of the pressurizing
その後、加圧時間Tが経過したタイミングt2において、加圧室21内が大気圧に開放されると、ダイアフラム20による回路基板Wへの押圧が解除される。このため、このタイミングt2以降、回路基板Wの反り量eは、弾性戻りにより、塑性変形による永久歪みに相当する反り量e1まで徐々に減少する。
Thereafter, when the
その後のタイミングt3には、2回目の加圧が開始されている。このときの加圧室21内は、実加圧目標値Paが増加補正されることから、上記圧力P1よりも高い圧力P2に加圧される。そのため、このときの加圧中に回路基板Wは、1回目の加圧時よりも大きく反り変形するようになる。そして加圧時間Tが経過したタイミングt4にて、加圧室21内が大気圧開放されると、回路基板Wの反り量eは、弾性戻り分減少する。ただしこのときの回路基板Wの反り量e2は、上記反り量e1よりも大きな値となる。
At the subsequent timing t3, the second pressurization is started. The inside of the pressurizing
そしてさらに、タイミングt5には、3回目の加圧が開始されている。このときの実加圧目標値Paは上記2回目の加圧時よりも更に増加補正されるため、加圧室21内は、上記2回目の加圧中の圧力P2よりも更に高い圧力P3に加圧される。そしてその結果、今回の加圧中に回路基板Wは更に大きく反り変形し、タイミングt6での加圧室21の大気圧開放後に弾性戻りを経て、回路基板Wに残留した反り量e3は、上記反り量e2よりも更に大きくなる。ここでは、この時点の反り量e3は、反り量矯正目標値Eに一致しているため、この回路基板Wの反り量調整はここで完了する。
Further, at the timing t5, the third pressurization is started. Since the actual pressurization target value Pa at this time is corrected to be further increased than in the second pressurization, the inside of the
以上のように本実施の形態では、加圧を間欠的に解除して弾性変形分を除いた塑性変形のみによる回路基板Wの反り量eを測定しつつ、回路基板Wを段階的に反らせているため、高い精度で反り量eを調整することができる。その結果、回路基板Wには、半導体素子実装時に先立ってその実装時の熱応力による回路基板Wの反りと同量で逆方向の反りが、予め正確に付与されるようになる。ちなみに、サイズ:45×45mm、実装される半導体素子のサイズ:20×20mm、半導体素子の外部接続用端子数(=導体ボールの載置数):5000個といった回路基板において、反り量矯正目標値Eを0.25mmとして反り量調整を行ったとき、±0.02mmの誤差範囲で反り量を調整することができた。 As described above, in the present embodiment, the circuit board W is warped stepwise while measuring the warp amount e of the circuit board W only by plastic deformation excluding the elastic deformation by intermittently releasing the pressurization. Therefore, the warpage amount e can be adjusted with high accuracy. As a result, prior to the mounting of the semiconductor element, the warping in the opposite direction is applied to the circuit board W accurately in the same amount as the warping of the circuit board W due to the thermal stress at the time of mounting. By the way, warpage amount correction target value in a circuit board such as size: 45 × 45 mm, size of semiconductor element to be mounted: 20 × 20 mm, number of external connection terminals of semiconductor element (= number of conductor balls placed): 5000 pieces When the warp amount was adjusted with E being 0.25 mm, the warp amount could be adjusted within an error range of ± 0.02 mm.
こうした反り量調整後の回路基板Wは、図7に示すように、その上表面72aに、その中央部に設けられた導体ボール75のリフローを通じて半導体素子71を実装し、更にそのスティフナー73上にリッド74を接合して、実装された半導体素子71を封止した半導体パッケージに形成される。ここでの半導体素子71の実装に際しては、図8(a)に示すように、回路基板Wは、外部基板への電気接続用のランド76の設けられたその裏面72bが凸状となるように予め反らされており、またその反り量は、上記反り量矯正目標値Eとなるように正確に調整されている。
As shown in FIG. 7, the circuit board W after the warpage adjustment is mounted on the
こうした回路基板Wに半導体素子71を実装すると、熱処理による導体ボール75のリフローに伴う熱歪みのため、回路基板Wは上表面72a側に凸となる側に反り変形するようになる。ただし、回路基板Wは、上記のように予めその裏面72b側に凸となる側に予め反らされていることから、このときの熱歪みによる反り変形によっては、そうした回路基板Wの裏面72b側への反り量が減少していくこととなる。そして、上記反り量矯正目標値Eが、このときの熱歪みによる上表面72a側への反り量の推定値とされていることから、最終的には、図8(b)に示されるように、回路基板Wは平坦となる。ちなみに、上述したサイズが45X45mmの回路基板では、比較的サイズの大きい回路基板でありながらも、上記反り調整を行った結果、半導体素子実装後の回路基板の反り量は0.05mm以下と、外部基板に対するランドの接続に十分問題の無いレベルに留めることができた。
When the
こうして半導体素子71の実装された回路基板Wには、図8(c)に示すように、リッド74が接合されるが、このときの回路基板Wは既に平坦化されていることから、リッド74による上方から押さえつけで回路基板Wの反りを矯正する必要は無く、そうした矯正に必要なだけ、リッド74の剛性を高めることも不要となる。
As shown in FIG. 8C, the
このように、上記のような反り量調整によれば、半導体パッケージの大型化や導体ボールの載置数の増加に伴う回路基板Wの反り量の増大を抑えて、半導体パッケージと外部基板との接触不良を好適に抑制することができる。 Thus, according to the above-described warp amount adjustment, an increase in the warp amount of the circuit board W accompanying an increase in the size of the semiconductor package or an increase in the number of mounted conductive balls can be suppressed, and the semiconductor package and the external substrate can be controlled. Contact failure can be suitably suppressed.
なお、こうした本実施形態では、加圧エア源60及び電空レギュレータ61が上記加圧手段に、基板保持プレート38、基板固定枠38b、及び切欠部38cが回路基板固定手段に、変位センサ40及び接触針40aが測定手段に、制御部50が制御手段にそれぞれ相当する構成となっている。
In this embodiment, the
以上説明したように、本実施の形態にかかる反り量調整装置によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
(1)可撓性のダイアフラム20と基板保持プレート38に固定された回路基板Wとを面接触させ、同ダイアフラム20の後背側に形成された加圧室21内を加圧するようにした。またこのとき、変位センサ40によって測定された反り量eと反り量矯正目標値Eとの偏差に応じて加圧室21の内圧を制御部50により制御するようにした。これにより、加圧室21の内圧で可撓性のダイアフラム20が回路基板W側に凸状に変形するため、回路基板Wの平面中央部が押圧され、回路基板Wは反るように塑性変形する。こうした回路基板Wへの押圧は、間に回路基板Wの反り量eの測定を行いつつ、数回に分けて実行される。このため、回路基板Wの反り量が、反り量調整装置によって徐々に反り量矯正目標値Eに近づいていくこととなり、回路基板Wの反り量を高精度に調整することができるようになる。
As described above, according to the warp amount adjusting apparatus according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)加圧室21に微圧を印加した状態で回路基板Wの反り量を測定するようにした。これにより、回路基板Wが変形することなくダイアフラム20に密着した状態での回路基板Wの反り量eが測定されることから、弾性戻り分を除いた、塑性変形による回路基板Wの反り量eを的確に確認することができる。そして、このように塑性変形による回路基板Wの反り量eを確認しつつ、加圧室21内の加圧による回路基板Wに対する押圧の印加が繰り返し実行されるため、回路基板Wの反り量eを更に高精度に調整することができるようになる。
(2) The amount of warping of the circuit board W is measured in a state where a slight pressure is applied to the pressurizing
(3)回路基板Wの反り量eを、回路基板Wの背面に当接させた5つの変位センサ40によって測定するようにした。このため、これら複数の変位センサ40を通じて回路基板Wの反り量eを容易且つ的確に測定することができるようになる。
(第2実施形態)
次に、本発明の回路基板の反り量調整装置を具体化した第2の実施の形態について説明する。なお本実施の形態において、第1の実施の形態と同様或いはそれに準じた構造及び機能を有する部材については、同一の符号を付してその説明は割愛する。
(3) The warpage amount e of the circuit board W is measured by the five
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the circuit board warpage adjustment device of the present invention is embodied will be described. In the present embodiment, members having structures and functions similar to or similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
上述したように半導体素子の実装に先立って、実装時の導体ボールのリフローに伴う熱歪みにより生じる反りとは逆方向に回路基板を予め反らせておけば、実装後の回路基板の反りを抑制することができる。しかしながら、回路基板が反らされていると、半導体素子の実装に際して、その外部接続端子と回路基板の導体ボールとの位置合わせが困難となるおそれがある。 As described above, if the circuit board is warped in advance in the opposite direction to the warp caused by the thermal strain caused by the reflow of the conductor ball during mounting before mounting the semiconductor element, the warping of the circuit board after mounting is suppressed. be able to. However, if the circuit board is warped, it may be difficult to align the external connection terminal and the conductor ball of the circuit board when mounting the semiconductor element.
そこで本実施の形態の回路基板の反り量調整装置では、反り量の調整に際して回路基板を押圧するダイアフラムにおいて、その回路基板の半導体素子の実装位置に面接触される部分に剛体からなる補助ブロックを固定することで、回路基板を反らせながらも、その半導体素子の実装領域については平坦面に保持するようにしている。そしてこれにより、半導体素子をより的確に実装可能としている。 Therefore, in the circuit board warp amount adjusting device of the present embodiment, in the diaphragm that presses the circuit board at the time of adjusting the warp amount, an auxiliary block made of a rigid body is provided at a portion in surface contact with the mounting position of the semiconductor element on the circuit board. By fixing, the mounting area of the semiconductor element is held on a flat surface while the circuit board is warped. As a result, the semiconductor element can be mounted more accurately.
図9(a)に示されるように、本実施の形態にかかる回路基板の反り量調整装置は、そのダイアフラム20の後背面に、剛体からなる四角柱状の補助ブロック80が固定されている。この補助ブロック80は、金属やセラミクス等の、ダイアフラム20に対して十分に剛性の高い材料によって形成されており、上記加圧室21の加圧によるダイアフラム20の撓みによっては、殆ど変形しないようになっている。
As shown in FIG. 9A, in the circuit board warpage amount adjusting device according to the present embodiment, a square columnar
こうした補助ブロック80の固定されたダイアフラム20に回路基板Wを面接触させて加圧室21内を加圧すると、図9(b)に示されるように、ダイアフラム20が回路基板W側に凸状に変形する。ただし、上述のように、ダイアフラム20の後背面には補助ブロック80が固定されているため、この際のダイアフラム20は、補助ブロック80の固定されている領域が平坦に保持された状態で面変形する。このため、回路基板Wは、その平面中央部を平坦に維持した状態で反り変形させられることとなる。
When the circuit board W is brought into surface contact with the
なお、図10に示すように、ダイアフラム20にあって上記補助ブロック80は、回路基板Wにおける半導体素子の実装領域Sと当接される位置に固定されている。そしてその面積は、半導体素子の実装領域Sの面積と同じかそれよりも若干大きくされている。
As shown in FIG. 10, the
そのため、図11に示すように、半導体素子71の実装時に回路基板Wは、全体としては、その実装時の熱歪みによる反りと反対方向に反らされていながらも、半導体素子71の実装領域Sについてのみは、二点鎖線にて示されるように平坦な面になっている。このため、半導体素子71の実装を、より容易且つ確実に行うことができる。
Therefore, as shown in FIG. 11, the circuit board W as a whole is warped in the opposite direction to the warp due to thermal strain at the time of mounting the
以上説明したように、本実施の形態にかかる反り量調整装置によれば、上記(1)〜(3)の効果に加え、以下のような新たな効果を得ることができるようになる。
(4)回路基板Wの半導体素子の実装領域Sの実装位置に面接触させられるダイアフラム20の後背面に、補助ブロック80を固定した。これにより、回路基板Wの反り量の調整にあたって、同回路基板Wの半導体素子71の実装位置については平坦な状態が保持されることとなる。このため、半導体素子71の回路基板Wへの実装をより容易且つ確実に行うことができるようになる。
(第3実施形態)
次に、本発明の回路基板の反り量調整装置を具体化した第3の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかる回路基板の反り量調整装置も、先の第2の実施の形態における回路基板の反り量調整装置と同様、回路基板を反らせながらも、その半導体素子の実装領域については平坦面に保持し、半導体素子をより的確に実装可能としている。以下、こうした回路基板の反り量調整装置について、図12,13を参照して説明する。なお本実施の形態において、第1の実施の形態と同様、あるいはそれに準じた構造及び機能を有する部材については、同一の符号を付してその説明は割愛する。
As described above, according to the warp amount adjusting apparatus according to the present embodiment, in addition to the effects (1) to (3), the following new effects can be obtained.
(4) The
(Third embodiment)
Next, a third embodiment in which the circuit board warpage adjustment device of the present invention is embodied will be described. Similarly to the circuit board warpage amount adjusting device in the second embodiment, the circuit board warpage amount adjusting device according to the present embodiment is flat in the mounting region of the semiconductor element while warping the circuit board. The semiconductor element can be mounted more accurately by holding it on the surface. Hereinafter, such a circuit board warpage adjustment apparatus will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, members having structures and functions similar to or similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施の形態にかかる回路基板の反り量調整装置では、回路基板の半導体素子の実装位置に対応する同回路基板の裏面における部位と一定の距離を保って、剛体からなるリミッタブロックを設けることで、回路基板を反らせながらも、その半導体素子の実装領域については平坦面に保持するようにしている。 In the circuit board warpage adjustment apparatus according to the present embodiment, a limiter block made of a rigid body is provided while maintaining a certain distance from a portion of the back surface of the circuit board corresponding to the mounting position of the semiconductor element on the circuit board. While mounting the circuit board, the mounting area of the semiconductor element is held on a flat surface.
図12(a)に示されるように、この回路基板の反り量調整装置は、先の第1の実施の形態あるいは第2の実施の形態における基板保持プレート38に代えて、変位センサ40の接触針40aが挿通可能な開口部38d、および開口部38eがそれぞれ透設された基板保持プレート38Aを備えている。また、基板保持プレート38Aの上面には、加圧室21のフレーム22の開口部に嵌合するような形状に形成された基板固定枠38bが設けられるとともに、その基板固定枠38bの上部には、回路基板Wの平面周縁部を保持するための切欠部38cが形成されている。
As shown in FIG. 12 (a), this circuit board warpage amount adjusting device replaces the
こうした基板保持プレート38Aにおいて、上記開口部38dは、基板固定枠38bに回路基板Wが固定された際にその回路基板Wの平面周縁部と対応する位置に設けられている。また、この基板保持プレート38Aにおいて、上記開口部38eには、金属等の剛体からなるリミッタブロック90が上下方向に位置調整可能に設けられている。すなわち、リミッタブロック90は、回路基板Wに近接・離間するように可動支持されている。詳しくは、リミッタブロック90は、上下方向に延伸された略円柱状をなしており、その下端面部にねじ部90bが設けられている。このねじ部90bの周面には、ねじ山が形成されている。一方、基板保持プレート38Aの裏面には、開口部38eを囲繞するように、上記ねじ部90bに対応するねじ溝が内周面に形成されたリング38fが固定されている。上記リミッタブロック90は、ねじ部90bのねじ山と上記リング38fのねじ溝とが嵌合することにより、上下方向に位置調整可能となっている。また、このリミッタブロック90の上端面には、四角柱状の接触部90aが水平に設けられている。そして、このリミッタブロック90は、基板固定枠38bに回路基板Wが載置された状態において、この回路基板Wの裏面から距離gだけ隔てた位置に上記接触部90aの上面が位置するように位置調整されている。この距離gは、上記反り量矯正目標値Eで示される距離よりも短い距離に設定されており、本実施の形態では、反り量矯正目標値Eだけ回路基板Wを反らせたときに、接触部90aの上面全体が回路基板Wの裏面にほぼ接触するような大きさに設定されている。
In the
また、この回路基板の反り量調整装置は、先の第1の実施の形態あるいは第2の実施の形態におけるセンサ固定台37に代えて、センサ固定台37Aを備えている。このセンサ固定台37Aも、箱形状をなし、その上面が、開口部10aを通じてベース10の上面よりも上方まで突出可能とされている。そして、センサ固定台37Aの上部には、変位センサ40が、その接触針40aが上記基板保持プレート38Aの開口部38dを貫通して、回路基板Wの平面周縁部に当接するように固定されている。ただし、本実施の形態では、変位センサ40の個数を1つとしている。
The circuit board warp amount adjusting device includes a
こうした構成のもと、ダイアフラム20に回路基板Wを面接触させて加圧室21内を加圧すると、図12(b)に示されるように、ダイアフラム20が回路基板W側に凸状に変形する。そして、ダイアフラム20の変形とともに回路基板Wはリミッタブロック90側に凸状に変形し、回路基板Wの反り量が距離gを超えたとき、回路基板Wの裏面部分がリミッタブロック90に当接することとなる。このため、この際の回路基板Wは、リミッタブロック90の接触部90aと当接している領域が平坦に保持された状態で面変形する。すなわち、回路基板Wは、その平面中央部を平坦に維持した状態で反り変形させられることとなる。
Under such a configuration, when the circuit board W is brought into surface contact with the
なお、図13に示すように、上記基板保持プレート38Aにあってリミッタブロック90は、その接触部90aが、回路基板Wにおける半導体素子の実装領域Sと対応する回路基板Wの裏面と対向するように設けられている。そして接触部90aの面積は、半導体素子の実装領域Sの面積と同じかそれよりも若干大きくされている。
As shown in FIG. 13, the limiter block 90 in the
そのため、本実施の形態にかかる回路基板の反り量調整装置においても、先の図11に示すように、半導体素子71の実装時に回路基板Wは、全体としては、その実装時の熱歪みによる反りと反対方向に反らされていながらも、半導体素子71の実装領域Sについてのみは、二点鎖線にて示されるように平坦な面となる。
Therefore, also in the circuit board warpage adjustment apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 11, the circuit board W as a whole is warped due to thermal distortion during the mounting of the
以上説明したように、本実施の形態にかかる反り量調整装置によれば、上記(1)〜(3)の効果に加え、以下のような新たな効果を得ることができるようになる。
(5)回路基板Wの半導体素子71の実装領域Sの実装位置に対応する当該回路基板Wの裏面部分と一定の距離gを保って対向するように、剛体からなるリミッタブロック90を設けた。そして、この距離gを、反り量矯正目標値Eだけ回路基板Wを反らせたときに、接触部90aの上面全体が回路基板Wの裏面にほぼ接触するような大きさに設定した。これにより、回路基板Wの反り量の調整にあたって、同回路基板Wの半導体素子71の実装位置については平坦な状態が保持されることとなる。このため、半導体素子71の回路基板Wへの実装をより容易且つ確実に行うことができるようになる。
As described above, according to the warp amount adjusting apparatus according to the present embodiment, in addition to the effects (1) to (3), the following new effects can be obtained.
(5) The limiter block 90 made of a rigid body is provided so as to face the back surface portion of the circuit board W corresponding to the mounting position of the mounting area S of the
(6)リミッタブロック90を上下方向に位置調整可能に設け、回路基板Wに近接・離間するようにした。このため、回路基板Wの裏面部分がリミッタブロック90に当接する反り量を調整することができ、回路基板Wの反り量の目標値が変わっても、半導体素子71の実装位置の平坦化を最適な状態で行うことができるようになる。
(6) The limiter block 90 is provided so that the position of the limiter block 90 can be adjusted in the vertical direction so that the limiter block 90 approaches and separates from the circuit board W. For this reason, it is possible to adjust the amount of warping that the back surface portion of the circuit board W contacts the limiter block 90, and even if the target value of the amount of warping of the circuit board W changes, the flattening of the mounting position of the
なお、この発明にかかる反り量調整装置は上記実施の形態に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記第3実施形態において、反り量矯正目標値Eが一定に固定されている場合など、リミッタブロック90の位置調整が不要な場合には、リミッタブロック90を基板保持プレート38Aに一体に固定するようにしてもよい。
The warpage amount adjusting device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented as, for example, the following form obtained by appropriately changing the embodiment.
In the third embodiment, when the position adjustment of the limiter block 90 is unnecessary, such as when the warp amount correction target value E is fixed, the limiter block 90 is fixed integrally to the
・回路基板Wの変位量を測定するための変位センサ40の数は任意である。例えば、回路基板Wの反り変形の態様に応じて、変位センサ40の配設数を増加、あるいは減少させてもよい。
The number of
・上記実施の形態の反り量調整装置に採用されるような接触式の変位センサ40に代えて、非接触式の変位センサ等の他の検出手段を用いて、回路基板の反り量を測定するようにしてもよい。
In place of the contact-
・回路基板Wに反り量と加圧室21の印加する圧力との対応関係が正確に求められているのであれば、1回の加圧のみで反り量調整を行うようにしてもよい。この場合にも、可撓性を有するダイアフラム20を介して回路基板Wを押圧すれば、加圧室21内の圧力制御を通じてその押圧の大きさを容易且つ高精度に調整することができるため、回路基板Wの反り量eを容易且つ高精度に調整することができる。また表面に段差のある回路基板についても、十分な柔軟性を有するダイアフラム20を用いれば、ダイアフラム20を回路基板の表面全体に密着した状態で押圧を行うことができ、表面全体にほぼ均一な面圧を与えて回路基板を適正に反らせることができる。
If the correspondence between the amount of warpage of the circuit board W and the pressure applied by the pressurizing
・上記対応関係が正確に求められており、反り量の調整中に反り量を測定せずとも回路基板Wの反り量を適宜調整可能な場合には、変位センサ40を割愛するようにしてもよい。また反り量調整中に反り量の測定を行う場合にも、回路基板Wを反り量調整装置からその都度取り外して測定するのであれば、反り量調整装置には変位センサ40を設けない構成とすることもできる。
If the above correspondence is accurately obtained and the amount of warpage of the circuit board W can be adjusted appropriately without measuring the amount of warpage during the adjustment of the amount of warpage, the
・上記実施の形態において加圧室21内に微圧を印加して回路基板Wを切欠部38cに密着させたが、加圧室21内に重りを設けて上記回路基板Wを切欠部38cに密着させるようにしてもよい。
In the above embodiment, the circuit board W is brought into close contact with the
・上記各実施の形態においては、フッ素樹脂シートを複数枚積層して形成されたダイアフラム20を用いていたが、ゴムシート等のそれ以外の材質からなるダイアフラムを用いるようにしてもよい。要は、空気を通過させず、且つ十分な柔軟性を有する材質であれば、反り量調整装置のダイアフラムとして採用することができる。
In each of the above embodiments, the
・本発明の反り量調整装置は、樹脂製以外の材質の基板からなる回路基板についても、同様に適用可能であり、除荷後の弾性戻りの大きい材質によって回路基板が形成されている場合や反り量を極めて高い精度で調整する場合に特に有効である。 The warpage amount adjusting device of the present invention can be similarly applied to a circuit board made of a material other than resin, and the circuit board is formed of a material having a large elastic return after unloading. This is particularly effective when adjusting the warping amount with extremely high accuracy.
10…ベース、10a、38a、38d、38e…開口部、38f…リング、11、12…ガイドポスト、13…天板、13a…圧力供給口、20…ダイアフラム、21…加圧室、22…フレーム、30、31…リニアガイド、32、33…ガイドシャフト、34、35…基板クランプシリンダ、36…センサ保持プレート、37、37A…センサ固定台、38、38A…基板保持プレート、38b…基板固定枠、38c…切欠部、40…変位センサ、40a…接触針、50…制御部、60…加圧エア源、61…電空レギュレータ、71、101…半導体素子、W、102…回路基板、72a、102a…上表面、72b、102b…裏面、73、103…スティフナー、74、104…リッド、75、105…導体ボール、76、106…ランド、80…補助ブロック、90…リミッタブロック、90a…接触部、90b…ねじ部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
可撓性のダイアフラムと、
そのダイアフラムの後背側に形成され、密閉された加圧室と、
前記加圧室内を加圧する加圧手段と、
前記回路基板の平面周縁部を保持しつつ、前記ダイアフラムに面接触されるように前記回路基板を固定する回路基板固定手段と、
を備えることを特徴とする回路基板の反り量調整装置。 In the circuit board warpage amount adjusting device for adjusting the warpage amount of the circuit board,
A flexible diaphragm;
A pressurized chamber formed on the back side of the diaphragm and sealed;
A pressurizing means for pressurizing the pressurizing chamber;
Circuit board fixing means for fixing the circuit board so as to be in surface contact with the diaphragm while holding the planar peripheral edge of the circuit board;
An apparatus for adjusting a warp amount of a circuit board, comprising:
前記回路基板固定手段により固定された前記回路基板の反り量を測定する測定手段と、
その測定手段による前記反り量の測定値とその目標値との偏差に応じて前記加圧室の内圧を制御する制御手段と、
を更に備えることを特徴とする回路基板の反り量調整装置。 In the circuit board curvature adjustment apparatus according to claim 1,
Measuring means for measuring the amount of warping of the circuit board fixed by the circuit board fixing means;
Control means for controlling the internal pressure of the pressurizing chamber according to the deviation between the measured value of the warpage amount by the measuring means and the target value;
An apparatus for adjusting a warp amount of a circuit board, further comprising:
請求項2に記載の回路基板の反り量調整装置。 The control means obtains a measurement value of the amount of warp by the measurement means, and calculates a pressurization target value in the pressurization chamber based on a deviation between the obtained measurement value and the target value. 3. The internal pressure of the pressurizing chamber is controlled while sequentially repeating the step of controlling the pressurizing unit based on the calculated pressurization target value and pressurizing the pressurizing chamber. Device for adjusting the amount of warpage of a circuit board as described in 1.
請求項2または3に記載の回路基板の反り量調整装置。 The measurement means is configured to include a plurality of displacement sensors that respectively measure displacement amounts of the circuit board in a direction perpendicular to the substrate surface at a planar central portion of the circuit board and a peripheral edge portion of the planar circuit board. 3. A circuit board warpage adjustment apparatus according to 3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の回路基板の反り量調整装置。 The circuit board warpage amount adjusting device according to any one of claims 1 to 4, wherein an auxiliary block made of a rigid body is fixed to a portion of the diaphragm that is in surface contact with a mounting position of a semiconductor element on the circuit board. .
請求項1〜4のいずれか1項に記載の回路基板の反り量調整装置。 A limiter made of a rigid body that is in contact with the back surface portion of the circuit board at the mounting position of the semiconductor element when the warping amount of the circuit board exceeds a certain amount on the back surface side of the circuit board fixed to the circuit board fixing means. The circuit board warpage adjustment apparatus according to claim 1, further comprising a block.
請求項6に記載の回路基板の反り量調整装置。 The circuit board warpage amount adjusting device according to claim 6, wherein the limiter block is movably supported so as to approach and separate from the circuit board fixed to the circuit board fixing means.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の回路基板の反り量調整装置。 The circuit board warpage adjustment device is intended to give a warp in a direction opposite to the warpage of the circuit board due to heating at the time of mounting the circuit board on which the semiconductor element is mounted through reflow of the conductive ball by heating. The apparatus for adjusting a warp amount of a circuit board according to any one of claims 1 to 7, wherein the warp amount is adjusted.
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