JP5585071B2 - 電子装置及びその製造方法 - Google Patents

電子装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5585071B2
JP5585071B2 JP2009287361A JP2009287361A JP5585071B2 JP 5585071 B2 JP5585071 B2 JP 5585071B2 JP 2009287361 A JP2009287361 A JP 2009287361A JP 2009287361 A JP2009287361 A JP 2009287361A JP 5585071 B2 JP5585071 B2 JP 5585071B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring board
electronic device
support member
support
semiconductor 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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009287361A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011129739A (ja
Inventor
信幸 林
泰博 米田
輝 中西
将 森田
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2009287361A priority Critical patent/JP5585071B2/ja
Priority to US12/907,304 priority patent/US8508031B2/en
Priority to CN2010105975368A priority patent/CN102130102B/zh
Publication of JP2011129739A publication Critical patent/JP2011129739A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5585071B2 publication Critical patent/JP5585071B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • 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
    • H01L23/4006Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • 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
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6605High-frequency electrical connections
    • H01L2223/6611Wire connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • 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
    • H01L2924/095Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • 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
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • 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
    • H05K2201/10227Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10409Screws
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

本発明は、半導体装置を含む電子装置、及びその製造方法に関する。
電子機器には、半導体素子(半導体チップ)を含む半導体装置(半導体パッケージ)と、半導体装置を実装した配線基板とを含む、電子装置が広く利用されている。近年の電子機器の小型化、軽量化、高機能化の観点から、電子装置に含まれる半導体装置には、実装面積の縮小及び高密度実装が可能な、BGA(Ball Grid Array)型やLGA(Land Grid Array)型等、表面実装型のものが広く用いられている。また、電子装置には、半導体装置で発生する熱を放熱するための放熱部材が含まれる場合もある。
上記のような電子装置に関しては、従来、種々の構造が提案されている。例えば、配線基板と、その配線基板に実装した半導体装置とを、更に補強リードで接続した構造が知られている。また、配線基板に実装した半導体装置に熱的に接続された放熱部材を、その配線基板に連結した構造も知られている。また、配線基板の半導体装置実装面側と反対の面側に支持部材を設け、半導体装置に熱的に接続された放熱部材等、配線基板の半導体装置実装面側に配置されている所定部品を、その支持部材に連結し、配線基板及び半導体装置を固定する方法も知られている。
特許第3183278号公報 特開2000−332473号公報 特開2004−165586号公報
電子装置の配線基板には、熱負荷がかかった時に、配線基板及び半導体装置の各構造や、それぞれに用いられている材料の線膨張係数の違い、配線基板及び半導体装置の電子装置内での固定方法等に起因して、変形が生じる場合がある。このような変形が生じることで、電子装置では、配線基板と半導体装置の接続部に応力が発生して接続部が破損してしまったり、接続部が配線基板と未接続になってしまったりすることが起こり得る。
本発明の一観点によれば、配線基板と、前記配線基板の上方に導電部材を介して配置された半導体装置と、前記半導体装置の上方に配置された放熱部材と、前記配線基板の下方に配置され、前記配線基板に対向し前記配線基板側に凸の湾曲した凸面を備える凸部を有し、前記放熱部材に連結されて前記凸部で前記配線基板を支持する支持部材と、を含む電子装置が提供される。
開示の電子装置によれば、配線基板と半導体装置の接続信頼性を向上させることが可能になる。
第1の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図である。 第1の実施の形態に係る電子装置の一例の平面模式図である。 第1の実施の形態に係る電子装置の一例の底面模式図である。 第1の実施の形態に係る電子装置に用いる支持部材の一例の説明図である。 第1の実施の形態に係る電子装置の配線基板に変形が生じた場合の説明図である。 平坦な支持部材を用いた電子装置の一例の断面模式図(その1)である。 平坦な支持部材を用いた電子装置の配線基板に変形が生じた場合の説明図(その1)である。 第1の実施の形態に係る電子装置の別例の断面模式図である。 第1の実施の形態に係る別例の電子装置の配線基板に変形が生じた場合の説明図である。 平坦な支持部材を用いた電子装置の一例の断面模式図(その2)である。 平坦な支持部材を用いた電子装置の配線基板に変形が生じた場合の説明図(その2)である。 第2の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図である。 第2の実施の形態に係る電子装置に用いる支持部材の一例の説明図である。 第2の実施の形態に係る電子装置の別例の断面模式図である。 第3の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図である。 第3の実施の形態に係る電子装置に用いる支持部材の一例の平面模式図である。 第3の実施の形態に係る電子装置の別例の断面模式図である。 第4の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図である。 第4の実施の形態に係る電子装置に用いる支持部材の一例の平面模式図である。 第4の実施の形態に係る電子装置の別例の断面模式図である。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図1は第1の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図、図2は第1の実施の形態に係る電子装置の一例の平面模式図、図3は第1の実施の形態に係る電子装置の一例の底面模式図である。尚、図1は図2及び図3のX−X断面模式図である。
電子装置1Aは、配線基板10、半導体パッケージ(半導体装置)20、放熱部材30、支持部材40、及びバネ付きネジ50を有している。
配線基板10には、図1に示したように、その一方の面(表面)に、複数(ここでは一例として4つ)の電極10aが設けられている。更に、配線基板10には、図1〜図3に示したような複数(ここでは一例として合計4本)のバネ付きネジ50がそれぞれ挿通される貫通孔11が設けられている。電極10aは、配線基板10の中央部に設けられており、貫通孔11は、配線基板10の端部(ここでは四隅の端部)に設けられている。
配線基板10の各電極10aは、ここでは図示を省略するが、配線基板10の表面に設けられている導電パターン(配線)、及び/又は配線基板10の内部に設けられている導電パターン(配線及びビア)に電気的に接続されている。配線基板10には、例えば、ガラス繊維等の基材、及びポリイミドやエポキシ等の樹脂を絶縁層として含み、表面及び/又は内部に所定の形状・配置の導電パターンが形成された、プリント配線板を用いることができる。
半導体パッケージ20は、図1に示したように、パッケージ基板21、及びパッケージ基板21に実装された半導体素子22を有している。半導体素子22は、例えばフリップチップ接続で、パッケージ基板21に電気的に接続(実装)される。
パッケージ基板21には、図1に示したように、その一方の面(半導体素子22の実装面側と反対の面)に、配線基板10の電極10aの配置と対応する配置で、複数(ここでは一例として4つ)の電極21aが設けられている。各電極21aは、ここでは図示を省略するが、パッケージ基板21の内部に設けられている導電パターン(配線及びビア)に電気的に接続され、パッケージ基板21のもう一方の面に実装されている半導体素子22に電気的に接続されている。パッケージ基板21には、例えば、樹脂、ガラス、セラミック、ガラスセラミック等を絶縁層として含み、内部に所定の形状・配置の導電パターンが形成された基板を用いることができる。
上記の配線基板10と半導体パッケージ20は、図1に示したように、互いに対応する位置の電極10a,21a間に設けられたバンプ60を介して、電気的に接続されている。ここではバンプ60として、はんだ等の金属を用いて形成されるボールバンプを例示している。
半導体パッケージ20の上方(配線基板10側と反対の側)には、図1及び図2に示したように、放熱部材30が配置されている。放熱部材30は、ヒートスプレッダ31、及び複数のフィン32aを備えるヒートシンク32を含んでいる。ヒートスプレッダ31は、半導体パッケージ20の半導体素子22の上方及び側方を覆うように設けられている。また、ヒートシンク32の端部(ここでは四隅の端部)には、各バネ付きネジ50が挿通される貫通孔32bが設けられている。
ヒートスプレッダ31は、半導体パッケージ20と熱的に接続され、更にこのヒートスプレッダ31にヒートシンク32が熱的に接続されている。半導体パッケージ20とヒートスプレッダ31、及びヒートスプレッダ31とヒートシンク32は、直に接触させることで、熱的に接続することができる。或いは、半導体パッケージ20とヒートスプレッダ31との間、及びヒートスプレッダ31とヒートシンク32との間に、例えば、サーマルグリースや一定の熱伝導性を有する接着剤等(図示せず)を形成して、それらを熱的に接続することもできる。
配線基板10の、半導体パッケージ20側と反対の面(裏面)側には、図1及び図3に示したように、支持部材40が配置されている。
ここで、図4は第1の実施の形態に係る電子装置に用いる支持部材の一例の説明図であって、(A)は平面模式図、(B)は(A)のY1−Y1断面模式図である。
支持部材40は、第1支持部41及び第2支持部42を有している。
第1支持部41は、配線基板10側に凸状に湾曲した凸面41aを備えている。このような第1支持部41の周囲に、平面視で円形リング状の第2支持部42が設けられている。第2支持部42には、ヒートシンク32の貫通孔32b、及び配線基板10の貫通孔11を挿通された各バネ付きネジ50が螺合されるネジ孔42aが設けられている。
第1支持部41は、第2支持部42に螺合されており、図4(A),(B)に太矢印で示したような方向Rに回転されることにより、第2支持部42に対して昇降されるようになっている。尚、第1支持部41は、このように第2支持部42に螺合されていることにより、その回転を行うことで、無段階で連続して、上昇又は下降が行えるようになっている。
図1及び図3に示したように、電子装置1Aにおいて、支持部材40の第1支持部41は、配線基板10の裏面中央部、即ちここではその表面側の半導体パッケージ20の実装領域に対応する裏面側の領域に、配置される。配線基板10は、その裏面中央部を第1支持部41が備える凸面41aで支持される。
上記構成を有する電子装置1Aは、例えば、次のようにして組み立てることができる。
まず、配線基板10の表面中央部に半導体パッケージ20を実装する。その際は、例えば、まず半導体パッケージ20の各電極21aにバンプ60を搭載し、その半導体パッケージ20を配線基板10上に、電極21a,10aの位置合わせを行って、配置する。その後、熱処理によってバンプ60を溶融させたり電極10aに熱圧着したりすることで、配線基板10と半導体パッケージ20を、バンプ60を介して電気的に接続する。
配線基板10への半導体パッケージ20の実装後は、その半導体パッケージ20に、放熱部材30であるヒートスプレッダ31及びヒートシンク32を熱的に接続する。そして、各バネ付きネジ50を、ヒートシンク32の貫通孔32b、及び配線基板10の貫通孔11に挿通し、配線基板10の裏面に配置した支持部材40のネジ孔42aに螺合する。
バネ付きネジ50は、一端(頭部)側がバネ50aを介してヒートシンク32に係止され、他端(軸の先端部)側が第2支持部42のネジ孔42aに螺合される。これにより、放熱部材30と支持部材40とが、バネ付きネジ50によって連結される。
連結の際、バネ付きネジ50は、その先端から所定の位置まで第2支持部42のネジ孔42aに螺合し、その後は、第1支持部41を回転して配線基板10側に上昇させる。それにより、表面中央部に半導体パッケージ20が実装された配線基板10を、その裏面中央部を凸面41aで支持しながら、放熱部材30側に押圧する。この放熱部材30側への押圧の際、配線基板10は、その貫通孔11に挿通されているバネ付きネジ50によってガイドされる。
このように、電子装置1Aでは、表面中央部に半導体パッケージ20が実装された配線基板10が、その裏面中央部を支持部材40の第1支持部41が備える凸面41aで支持され、支持部材40と放熱部材30の間に固定される。この時、配線基板10は、その裏面中央部を第1支持部41の凸面41aで支持されていることで、第2支持部42からは浮遊した状態で固定される。また、この電子装置1Aでは、配線基板10を、バネ付きネジ50が挿通されている貫通孔11の所で、拘束しないようにしている。
ところで、配線基板10に半導体パッケージ20を、例えば上記のように熱処理を経て実装する場合には、電子装置1Aに組み立てる前の配線基板10に、変形(反り)が生じる場合がある。このような変形は、配線基板10に用いられている材料の種類、配線基板10内の導電パターンの配置場所や配置密度、熱処理温度等の製造プロセス条件等に起因して生じる。
図5は第1の実施の形態に係る電子装置の配線基板に変形が生じた場合の説明図である。
例えば、半導体パッケージ20を実装した後の配線基板10に、図5に示すように、半導体パッケージ20側に凸状に反った変形が生じている場合を想定する。
このように変形した配線基板10を用いて電子装置1Aを組み立てる場合も、上記の図1に示したような平坦な配線基板10を用いた場合と同様に行うことができる。即ち、そのような変形した配線基板10の表面中央部に実装されている半導体パッケージ20に、放熱部材30(ヒートスプレッダ31及びヒートシンク32)を熱的に接続し、バネ付きネジ50を用いて放熱部材30と支持部材40を連結する。配線基板10は、支持部材40の第1支持部41を上昇させることで、裏面中央部を凸面41aで支持しながら放熱部材30側に押圧する。
このように、電子装置1Aでは、半導体パッケージ20が実装された、平坦でない配線基板10についても、上記の平坦な配線基板10の場合と同様に、第1支持部41の凸面41aで支持した状態で、放熱部材30と支持部材40の間に固定することができる。
また、配線基板10の変形は、このように配線基板10に半導体パッケージ20を実装する時のほか、配線基板10への半導体パッケージ20の実装後、それを用いて電子装置1Aを組み立てた後にも生じ得る。
組み立て後の電子装置1Aの稼動時には、半導体パッケージ20が発熱する。例えば、このような半導体パッケージ20の発熱に伴い、配線基板10に熱負荷がかかり、配線基板10に変形が生じ得る。このような電子装置1Aの稼動時の熱負荷による配線基板10の変形は、配線基板10が図1に示したように平坦な状態からも、或いは配線基板10が図5に示したように変形した状態からも、生じ得る。
電子装置1Aでは、その稼動時の熱負荷によって配線基板10が変形するような場合、配線基板10が支持部材40の凸面41aで支持されていることで、その凸面41aで支持されている部分を支点にして配線基板10が変形するようになる。
このように、電子装置1Aでは、平坦な又は変形した配線基板10を支持部材40の凸面41aで支持し、更に、稼動時に熱負荷がかかった時には、その配線基板10が、凸面41aで支持されている部分を支点にして変形する。これにより、電子装置1Aでは、配線基板10と半導体パッケージ20の電気的な接続が効果的に維持される。以下、この点について更に説明する。
そこで、まずこの電子装置1Aとの比較のため、上記のような凸面41aを有しない、平坦な支持部材を用いた電子装置について説明する。
図6は平坦な支持部材を用いた電子装置の一例の断面模式図、図7は平坦な支持部材を用いた電子装置の配線基板に変形が生じた場合の説明図である。
図6には、配線基板10が平坦な支持部材201で支持された電子装置200Aを例示している。尚、ここでは、配線基板10が、各バネ付きネジ50の挿通される貫通孔11の所で、固定部材202によって支持部材201側に押圧固定されている場合を例示している。
電子装置200Aの組み立ては、上記電子装置1Aと同様、まず配線基板10に半導体パッケージ20を実装した後、その半導体パッケージ20に放熱部材30(ヒートスプレッダ31及びヒートシンク32)を熱的に接続する。次いで、各バネ付きネジ50を、放熱部材30のヒートシンク32の貫通孔32bに挿通し、固定部材202を取り付け、配線基板10の貫通孔11に挿通する。そして、各バネ付きネジ50を、配線基板10の裏面に配置した支持部材201の端部に螺合することで、放熱部材30と支持部材201の間に、半導体パッケージ20を実装した配線基板10を固定する。
尚、ここでは、固定部材202が、支持部材201側に締め付けていくことができるように形成されていて、バネ付きネジ50を支持部材201に螺合した後、更に固定部材202の締め付けを行うことで、配線基板10の端部を支持部材201側に押圧固定する。
このような電子装置200Aでは、図6に示したように配線基板10に変形が生じていない場合には、その平坦な配線基板10を、その裏面側から支持部材201の平坦な面で支持し、その支持部材201と放熱部材30の間に固定することができる。
但し、この場合、支持部材201と放熱部材30を連結する各バネ付きネジ50のねじ込み量によっては、配線基板10と半導体パッケージ20の接続部にかかる面内の荷重分布が不均一になることがある。即ち、放熱部材30に支持部材201が傾いた状態で連結され、配線基板10が、そのような傾いた支持部材201で支持されることで、配線基板10と半導体パッケージ20の接続部にかかる荷重分布が不均一になる。
このような荷重分布の不均一化の結果、一部の接続部への荷重が過剰になり、その破損が起こる場合がある。更に、このような荷重分布の不均一化により、電子装置200Aの組み立て後、その稼動時の発熱によって配線基板10に変形が生じた時に、接続部の破損が起こり易くなる場合もある。
一方、半導体パッケージ20の実装時に配線基板10に変形が生じた場合には、平坦な支持部材201を用いて電子装置200Aを組み立てると、その変形した配線基板10は、例えば図7に示したように、その端部を支持部材201で支持された状態で固定される。変形した配線基板10の中央部と平坦な支持部材201の間には、隙間203ができる。このような場合も同様に、各バネ付きネジ50のねじ込み量によっては、一部の接続部に過剰な荷重がかかる等の不具合が発生し得る。
また、電子装置200Aの組み立て後、その稼動時の発熱によって配線基板10に熱負荷がかかった時にも、配線基板10は変形し得る。このような電子装置200Aの稼動時の熱負荷による配線基板10の変形は、配線基板10が図6に示したように平坦な状態からも、或いは配線基板10が図7に示したように変形した状態からも、生じ得る。いずれの場合も、この電子装置200Aでは、配線基板10の変形が、固定されている端部を支点にして生じるようになる。
この場合、配線基板10には、それ自身の変形による応力(内部応力)のほかに、その端部を固定していることによる応力(外部応力)も発生する。その結果、配線基板10は、その変形量が大きくなり、それにより、半導体パッケージ20との接続部に大きな応力が発生して、接続部、例えば配線基板10の変形前後の寸法差が大きい端部側の接続部に、クラックや破断等の破損が起こり易くなる。尚、ここでは便宜上、図7に、一部の接続部に破断204が発生している場合を例示する。
このような破損は、配線基板10の端部を、固定部材202で固定せずに、平坦な支持部材201で支持しているだけでも、同様に発生する。即ち、支持部材201との間に隙間203ができるように変形した配線基板10は、その裏面端部を支持部材201で支持されて半導体パッケージ20側に押圧された状態になる。そのため、その後の配線基板10の変形は、上記の端部が固定されている時と同じように、支持部材201で支持されている裏面端部を支点にして生じ、配線基板10には、このように端部が支持されていることにより外部応力が発生する。それにより、配線基板10は、上記同様、大きく変形し、その結果、配線基板10の接続部に破損が起こり易くなる。
このように平坦な支持部材201を用いた電子装置200Aに対し、上記図1〜図4に示した電子装置1Aでは、平坦な又は変形した配線基板10の中央部を、支持部材40の第1支持部41が備える凸面41aで支持する。配線基板10の端部は、支持部材40(第2支持部)から浮遊しており、更に、拘束されていない。
この電子装置1Aでは、たとえ電子装置1Aの組み立て時に各バネ付きネジ50の第2支持部42へのねじ込み量が均等でなかったとしても、配線基板10を、その中央部を凸面41aで支持し、放熱部材30側に押圧することができる。それにより、配線基板10と半導体パッケージ20の接続部にかかる荷重分布の均一化を図ることができる。
また、電子装置1Aでは、その組み立て後に熱負荷がかかった際、配線基板10が、凸面41aで支持されている部分を支点にして変形可能である。そのため、配線基板10について、その端部を支点にして変形する時のような外部応力の発生を抑えることができ、その変形量を小さく抑えることができる。
ここで、配線基板10の形状変化の一例を表1に示す。尚、表1には、便宜上、2枚の配線基板10をそれぞれ配線基板X,Yと表している。
Figure 0005585071
表1には、半導体パッケージ20の実装前後の配線基板X,Yの中央部の変形量と、その配線基板X,Yを用いて上記の電子装置1A,200Aを組み立てた後に熱サイクル試験を実施した時の配線基板X,Yの中央部の変形量を示している。
尚、配線基板X,Yの中央部は、半導体パッケージ20の実装領域に対応する領域である。また、熱サイクル試験は、配線基板X,Yを用いて組み立てた電子装置1A,200Aを、−10℃〜100℃の範囲の昇降温を500サイクル繰り返す条件で実施している。配線基板X,Yの中央部の変形量は、3次元形状測定器で計測している。熱サイクル試験後の配線基板X,Yの変形量の計測は、電子装置1A,200Aを分解して取り出した配線基板X,Yについて実施している。
表1より、半導体パッケージ20を実装する前の配線基板X,Yの中央部の変形量を0μmとすると、半導体パッケージ20の実装後には、配線基板X,Yの変形量は、−70μm,−60μmとほぼ同程度の値になっている。
このような配線基板Xを用いて電子装置1Aを組み立て、配線基板Yを用いて電子装置200Aを組み立てて、それぞれ所定の熱サイクル試験を実施した。その結果、電子装置1Aに用いた配線基板Xの、熱サイクル試験後の中央部の変形量は、−50μmであり、半導体パッケージ20の実装後の変形量である−70μmから約29%の形状変化が認められた。一方、電子装置200Aに用いた配線基板Yの、熱サイクル試験後の中央部の変形量は、−10μmであり、半導体パッケージ20の実装後の変形量である−60μmから約83%の形状変化が認められた。電子装置1Aに用いた配線基板Xでは、電子装置200Aに用いた配線基板Yに比べ、約3倍の形状変化の低減効果が得られた。
このように、半導体パッケージ20の実装後の、中央部の変形量が同程度の配線基板X,Yであっても、適用する電子装置1A,200Aの違いにより、熱サイクル試験後に得られる配線基板X,Yの中央部の変形量は大きく異なる。
即ち、電子装置200Aのように、配線基板10(配線基板Y)を平坦な支持部材201で支持したことで、その端部を支点にした変形が起こるような形態では、熱サイクル試験後に得られる配線基板10の中央部の変形量が大きくなる。これは、配線基板10を平坦な支持部材201で支持したことで、配線基板10に比較的大きな外部応力が発生するためである。
これに対し、電子装置1Aのように、配線基板10(配線基板X)を凸面41aで支持し、その凸面41aで支持されている部分を支点にした変形を可能にした形態では、配線基板10に発生する外部応力を比較的小さく抑えることができる。その結果、熱サイクル試験後に得られる配線基板10の変形量が小さく抑えられるようになる。
以上説明したように、電子装置1Aでは、配線基板10を凸面41aで支持することにより、組み立て前、組み立て後に配線基板10に生じる変形が、配線基板10と半導体パッケージ20の接続部に与える影響を、抑えることができる。
また、電子装置1Aでは、支持部材40の第1支持部41を回転により連続して上昇又は下降させることができる。そのため、電子装置1Aの組み立て後、配線基板10に生じた変形に応じ、第1支持部41を昇降させ、配線基板10を一定の荷重で放熱部材30側に押圧することもできる。
このような電子装置1Aによれば、配線基板10と半導体パッケージ20の電気的な接続を効果的に維持することができ、その結果、信頼性の高い電子装置1Aを実現することができる。
尚、以上の説明では、バンプ60を用いて半導体パッケージ20を配線基板10に接続する場合を例にして述べたが、上記の支持部材40は、ソケットを用いて半導体パッケージ20を配線基板10に接続する場合にも、同様に適用可能である。
図8は第1の実施の形態に係る電子装置の別例の断面模式図である。
図8に示す電子装置1Bは、配線基板10と半導体パッケージ20がソケット70を用いて接続されている点で、上記電子装置1Aと相違する。
ソケット70は、配線基板10及び半導体パッケージ20の電極10a及び電極21aと同数(ここでは一例として4つ)の貫通孔71aが設けられた、絶縁基板71を有している。この絶縁基板71の各貫通孔71aには、それぞれを貫通し、絶縁基板71の表裏面(半導体パッケージ20側の面、及び配線基板10側の面)に突出するコラム72が設けられている。コラム72は、導電性を有し、且つ、弾性を有している。配線基板10と半導体パッケージ20は、このコラム72を介して電気的に接続される。
このようなソケット70を用いた電子装置1Bは、例えば、次のようにして組み立てることができる。
まず、配線基板10上にソケット70を、各電極10aとコラム72の位置合わせを行って、配置する。次いで、そのソケット70上に半導体パッケージ20を、各コラム72と電極21aの位置合わせを行って、配置する。このようにして配置した半導体パッケージ20に、放熱部材30であるヒートスプレッダ31及びヒートシンク32を熱的に接続する。そして、バネ付きネジ50を、ヒートシンク32の貫通孔32b、及び配線基板10の貫通孔11に挿通し、配線基板10の裏面に配置した支持部材40のネジ孔42aに螺合する。
バネ付きネジ50は、その先端から所定の位置までネジ孔42aに螺合し、その後は、第1支持部41を回転して配線基板10側に上昇させる。それにより、半導体パッケージ20、ソケット70及び配線基板10を、放熱部材30と支持部材40の間に固定する。
第1支持部41を上昇させることで、半導体パッケージ20の電極21aがコラム72の上端側に圧接され、配線基板10の電極10aがコラム72の下端側に圧接される。これにより、配線基板10と半導体パッケージ20がコラム72を介して電気的に接続される。
電子装置1Bにおいて、配線基板10は、支持部材40の第1支持部41が備える凸面41aで支持される。電子装置1Bの組み立て時において、配線基板10は、凸面41aに支持された状態で、半導体パッケージ20側に押圧される。そのため、配線基板10の各電極10aを、ソケット70の各コラム72に、均一な荷重で押圧することができる。
図9は第1の実施の形態に係る別例の電子装置の配線基板に変形が生じた場合の説明図である。
電子装置1Bの組み立て後は、その稼動時の熱負荷により、配線基板10に変形が生じ得る。このような電子装置1Bの稼動時の熱負荷により配線基板10が変形する場合、配線基板10は、凸面41aで支持されている部分を支点にして変形する。
ここで比較のため、上記のような凸面41aを有しない、平坦な支持部材を用いた電子装置について説明する。
図10は平坦な支持部材を用いた電子装置の一例の断面模式図、図11は平坦な支持部材を用いた電子装置の配線基板に変形が生じた場合の説明図である。
図10に示す電子装置200Bは、配線基板10と半導体パッケージ20がソケット70を用いて接続されている点で、上記図6に示した電子装置200Aと相違する。電子装置200Bでは、配線基板10の端部が固定部材202によって固定されている。
図10に示したように、電子装置200Bでは、配線基板10が、平坦な支持部材201によって半導体パッケージ20側に押圧される。この場合、各バネ付きネジ50のねじ込み量によっては、配線基板10を半導体パッケージ20側へ押圧する力が面内で不均一になることがある。その結果、一部のコラム72と電極10a,21aの間の接触圧が不足したり、或いは一部のコラム72と電極10a,21aが非接触になったりして、配線基板10と半導体パッケージ20の間の電気的接続が確保できないことが起こり得る。尚、このような接触圧不足や非接触の発生は、組み立て時の配線基板10に変形が生じている場合にも起こり得る。
また、この電子装置200Bでは、その組み立て後の稼動時の熱負荷により、図11に示したように、配線基板10に変形が生じ得る。配線基板10は、その固定されている端部を支点にして変形する。この場合、上記のように、配線基板10には、その端部を固定していることによる外部応力が発生し、その変形量が大きくなる。その結果、上記同様、一部のコラム72と電極10a,21aの間に接触圧不足や非接触等による導通不良205が発生し得る。尚、このような接触圧不足や非接触の発生は、配線基板10の端部を、固定部材202で固定せずに、平坦な支持部材201で支持しているだけでも、同様に発生する。
このように平坦な支持部材201を用いた電子装置200Bに対し、上記図8及び図9に示した電子装置1Bでは、配線基板10を、支持部材40の第1支持部41が備える凸面41aで支持する。
これにより、電子装置1Bの組み立て時には、配線基板10を半導体パッケージ20側へ押圧する力が面内で不均一になるのを抑え、配線基板10と半導体パッケージ20の間の導通不良の発生を抑えることができる。
また、電子装置1Bの組み立て後に熱負荷がかかった際、配線基板10は、凸面41aで支持されている部分を支点にして変形可能である。そのため、配線基板10について、その端部を支点にして変形する時のような外部応力の発生を抑え、その変形量を小さく抑えることができる。更に、電子装置1Bでは、その組み立て後、配線基板10に生じた変形に応じ、第1支持部41を昇降させ、配線基板10を一定の荷重で半導体パッケージ20側に押圧することもできる。その結果、配線基板10と半導体パッケージ20の間の導通不良の発生を抑えることができる。
このように、ソケット70を用いた電子装置1Bにおいても、配線基板10を凸面41aで支持することにより、配線基板10と半導体パッケージ20の電気的な接続を効果的に維持することができ、信頼性の高い電子装置1Bを実現することができる。
以上、電子装置1A,1Bについて説明したが、これらの電子装置1A,1Bにおいて、支持部材40の第1支持部41は、手動で或いは自動で回転させ、第2支持部42に対して昇降させるようにすることができる。
例えば、第1支持部41の、凸面41aを設けている面側と反対側の面に、ドライバやレンチ等の治具を差し込むための穴を形成しておき、その穴に差し込んだ治具を使って第1支持部41を回転させ、第1支持部41を昇降させるようにすることができる。或いは、第1支持部41にモータやアクチュエータを接続し、そのモータやアクチュエータの動作を制御することにより、第1支持部41を回転させ、第1支持部41を昇降させるようにすることもできる。
また、以上の説明では、第1支持部41を、平面視で円形リング状の第2支持部42に螺合する場合を例にした。第2支持部42の形状は、中央部に第1支持部41を昇降自在に取り付けることができるものであれば、この例に示した形状に限定されるものではない。例えば、第2支持部42は、平面視で矩形状の板の中央部に第1支持部41が取り付けられるようにした、矩形リング状としてもよい。
また、支持部材40の第1支持部41及び第2支持部42は、電子装置1A,1Bの組み立て時や稼動時に加えられる荷重や機械的圧力によって容易に変形しない程度の、一定の剛性を有する材料を用いて形成することが望ましい。例えば、第1支持部41は、電子装置1A,1Bの組み立て時や稼動時に、第1支持部41自体が撓んでしまわないような剛性を有するように、その材料が選択される。
次に、第2の実施の形態について説明する。
図12は第2の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図である。図13は第2の実施の形態に係る電子装置に用いる支持部材の一例の説明図であって、(A)は平面模式図、(B)は(A)のY2−Y2断面模式図である。
この第2の実施の形態に係る電子装置2Aでは、半導体パッケージ20とバンプ60を介して接続された配線基板10が、図12及び図13に示すような支持部材80を用いて支持されている。その他の構成は、上記電子装置1Aと同様である。
この電子装置2Aに用いられる支持部材80は、配線基板10側に凸状に湾曲した凸面81aを備える第1支持部81と、この第1支持部81が螺合される、平面視で矩形リング状の第2支持部82とを含んでいる。
第1支持部81は、配線基板10の裏面中央部であって、上記支持部材40の第1支持部41に比べ、より狭い領域に配置される。第1支持部81は、図13(A),(B)に太矢印で示したような方向Rに回転されることにより、第2支持部42に対して昇降されるようになっている。尚、第1支持部81は、このような回転により、無段階で連続して、上昇又は下降が行えるようになっている。また、第2支持部42には、ヒートシンク32の貫通孔32b、及び配線基板10の貫通孔11を挿通された各バネ付きネジ50が螺合されるネジ孔82aが設けられている。
図12に示したように、電子装置2Aにおいて、配線基板10は、その裏面中央部を、このような支持部材80に含まれる第1支持部81の凸面81aで支持される。
電子装置2Aの組み立ては、例えば、上記電子装置1Aの支持部材40に替えて、この図12及び図13に示したような支持部材80を用いることを除き、電子装置1Aと同様に行うことができる。
図12に示したように、電子装置2Aでは、表面中央部に半導体パッケージ20が実装された配線基板10を、その裏面中央部を第1支持部81の凸面81aで支持し、支持部材80と放熱部材30(ヒートスプレッダ31及びヒートシンク32)の間に固定する。この時、配線基板10は、第2支持部82からは浮遊した状態で固定される。また、配線基板10は、バネ付きネジ50が挿通されている貫通孔11の所で拘束されていない。尚、図12には、変形が生じていない、平坦な配線基板10を例示したが、変形が生じている配線基板10もこれと同様に、第1支持部81の凸面81aで支持される。
このように配線基板10を凸面81aで支持することにより、電子装置2Aの組み立て時には、配線基板10と半導体パッケージ20の接続部にかかる荷重分布の均一化を図ることができる。
また、電子装置2Aの組み立て後に熱負荷がかかった際、配線基板10は、凸面81aで支持されている部分を支点にして、外部応力の発生を抑えて、変形可能であるため、その変形量が小さく抑えられる。更に、電子装置2Aでは、その組み立て後、配線基板10に生じた変形に応じ、第1支持部81を昇降させ、配線基板10を一定の荷重で放熱部材30側に押圧することもできる。
従って、配線基板10と半導体パッケージ20の電気的な接続を効果的に維持することができる。
また、この支持部材80は、バンプ60に替え、ソケット70を用いて半導体パッケージ20を配線基板10に接続する場合にも、同様に適用可能である。
図14は第2の実施の形態に係る電子装置の別例の断面模式図である。
図14に示す電子装置2Bでは、配線基板10と半導体パッケージ20が、絶縁基板71の各貫通孔71aにコラム72が設けられたソケット70を用いて接続されている。その他の構成は、上記電子装置2Aと同様である。
電子装置2Bの組み立ては、例えば、上記電子装置1Bの支持部材40に替えて、この図14に示したような支持部材80を用いることを除き、電子装置1Bと同様に行うことができる。
図14に示したように、電子装置2Bでは、配線基板10を、第1支持部81の凸面81aで支持し、半導体パッケージ20側に押圧する。尚、図14には、変形が生じていない、平坦な配線基板10を例示したが、変形が生じている配線基板10もこれと同様に、支持部材80の第1支持部81の凸面81aで支持される。
このように配線基板10を凸面81aで支持することにより、電子装置2Bの組み立て時には、配線基板10を半導体パッケージ20側へ押圧する力が面内で不均一になるのを抑えることができる。
また、電子装置2Bの組み立て後に熱負荷がかかった際、配線基板10は、凸面81aで支持されている部分を支点にして、外部応力の発生を抑えて、変形可能であるため、その変形量が小さく抑えられる。更に、電子装置2Bでは、その組み立て後、配線基板10に生じた変形に応じ、第1支持部41を昇降させ、配線基板10を一定の荷重で半導体パッケージ20側に押圧することもできる。
従って、配線基板10と半導体パッケージ20の間の導通不良の発生を抑え、それらの電気的な接続を効果的に維持することができる。
尚、上記支持部材40と同様、支持部材80の第1支持部81は、手動で或いは自動で回転させ、第2支持部82に対して昇降させるようにすることができる。例えば、第1支持部81の、凸面81aを設けている面側と反対側の面に、治具を差し込むための穴を形成し、その穴に治具を差し込んで第1支持部81を回転させる。或いは、第1支持部81に接続したモータやアクチュエータの動作を制御し、第1支持部41を回転させる。
また、ここでは第2支持部82を平面視で矩形リング状としたが、第2支持部82は、平面視で円形リング状のものを用いてもよい。
また、上記支持部材40と同様、支持部材80の第1支持部81及び第2支持部82は、電子装置2A,2Bの組み立て時や稼動時に容易に変形しない程度の、一定の剛性を有する材料を用いて形成することが望ましい。例えば、第2支持部82は、電子装置2A,2Bの組み立て時や稼動時に、第2支持部82自体が撓んでしまわないような剛性を有するように、その材料が選択される。尚、第1支持部81は、支持部材80内の比較的狭い領域に設けられるため、一定の材料を用いる限りは第1支持部81自体の撓みは抑えることが可能になる。
次に、第3の実施の形態について説明する。
図15は第3の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図である。図16は第3の実施の形態に係る電子装置に用いる支持部材の一例の平面模式図である。
この第3の実施の形態に係る電子装置3Aでは、半導体パッケージ20とバンプ60を介して接続された配線基板10が、図15及び図16に示すような支持部材90を用いて支持されている。その他の構成は、上記電子装置1Aと同様である。
この電子装置3Aに用いられる支持部材90は、配線基板10側に凸状に湾曲した凸面90aを有する、平面視で矩形の、1枚の板状部材である。支持部材90には、ヒートシンク32の貫通孔32b、及び配線基板10の貫通孔11を挿通された各バネ付きネジ50が螺合されるネジ孔90bが設けられている。
電子装置3Aの組み立ては、例えば、上記電子装置1Aの支持部材40に替えて、このような支持部材90を用いることを除き、電子装置1Aと同様に行うことができる。尚、支持部材90は、第1支持部41と第2支持部42の2部材を含む上記支持部材40とは異なり、1枚の板状部材であるため、半導体パッケージ20を実装した配線基板10の固定は、バネ付きネジ50で放熱部材30と支持部材90を連結することにより行う。この時、支持部材90は、その配線基板10との対向面を凸面90aとしているため、たとえバネ付きネジ50のねじ込み量が均等でなかったとしても、配線基板10は、その凸面90aにより、中央部で放熱部材30側へ押圧される。
図15に示したように、電子装置3Aでは、表面中央部に半導体パッケージ20が実装された配線基板10を、その裏面中央部を支持部材90の凸面90aで支持し、支持部材90と放熱部材30(ヒートスプレッダ31及びヒートシンク32)の間に固定する。配線基板10は、バネ付きネジ50が挿通されている貫通孔11の所で拘束されていない。尚、図15には、変形が生じていない、平坦な配線基板10を例示したが、変形が生じている配線基板10もこれと同様に、支持部材90の凸面90aで支持される。
図15に示したような電子装置3Aによっても、その組み立て時の配線基板10と半導体パッケージ20の接続部にかかる荷重分布の均一化を図ることができ、また、組み立て後の配線基板10の変形量を小さく抑えることができる。従って、配線基板10と半導体パッケージ20の電気的な接続を効果的に維持することができる。
また、この支持部材90は、バンプ60に替え、ソケット70を用いて半導体パッケージ20を配線基板10に接続する場合にも、同様に適用可能である。
図17は第3の実施の形態に係る電子装置の別例の断面模式図である。
図17に示す電子装置3Bでは、配線基板10と半導体パッケージ20が、絶縁基板71及びコラム72を含むソケット70を用いて接続されている。その他の構成は、上記電子装置3Aと同様である。
電子装置3Bの組み立ては、例えば、上記電子装置1Bの支持部材40に替えて、この図17に示したような支持部材90を用いることを除き、電子装置1Bと同様に行うことができる。尚、支持部材90は、1枚の板状部材であるため、半導体パッケージ20、ソケット70及び配線基板10の固定は、バネ付きネジ50で放熱部材30と支持部材90を連結することにより行う。この時、支持部材90は、その配線基板10との対向面を凸面90aとしているため、たとえバネ付きネジ50のねじ込み量が均等でなかったとしても、配線基板10は、その凸面90aにより、中央部で半導体パッケージ20側へ押圧される。
図17に示したように、電子装置3Bでは、配線基板10を、凸面90aを有する支持部材90で支持し、半導体パッケージ20側に押圧する。尚、図17には、変形が生じていない、平坦な配線基板10を例示したが、変形が生じている配線基板10もこれと同様に、支持部材90の凸面90aで支持される。
図17に示したような電子装置3Bによっても、その組み立て時には、配線基板10を半導体パッケージ20側へ押圧する力が面内で不均一になるのを抑えることができる。また、組み立て後の配線基板10の変形量を小さく抑えることができる。従って、配線基板10と半導体パッケージ20の間の導通不良の発生を抑え、それらの電気的な接続を効果的に維持することができる。
尚、ここでは支持部材90を平面視で矩形としたが、円形とすることもできる。また、支持部材90には、電子装置3A,3Bの組み立て時や稼動時に容易に変形しない、一定の剛性を有する材料を用いることが望ましい。
また、ここでは支持部材90として、一方の面側に凸面90aを有し、且つ、他方の面側に凹面90cを有する、ドーム状のものを用いるようにしが、当該他方の面側を、このような凹面90cを設けずに平坦面としたものを用いるようにしてもよい。この場合は、凸面90aとその平坦面との間が肉厚になるため、支持部材の機械的強度を高めることが可能になる。
次に、第4の実施の形態について説明する。
図18は第4の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図である。図19は第4の実施の形態に係る電子装置に用いる支持部材の一例の平面模式図である。
この第4の実施の形態に係る電子装置4Aでは、半導体パッケージ20とバンプ60を介して接続された配線基板10が、図18及び図19に示すような支持部材100を用いて支持されている。その他の構成は、上記電子装置1Aと同様である。
この電子装置4Aに用いられる支持部材100は、突起部100aを有する、1枚の板状部材である。突起部100aは、配線基板10側に凸状に湾曲した凸面100aaを有している。支持部材100には、ヒートシンク32の貫通孔32b、及び配線基板10の貫通孔11を挿通されたバネ付きネジ50が螺合されるネジ孔100bが設けられている。
電子装置4Aの組み立ては、例えば、上記電子装置1Aの支持部材40に替えて、このような支持部材100を用いることを除き、電子装置1Aと同様に行うことができる。尚、支持部材100は、第1支持部41と第2支持部42を含む上記支持部材40とは異なり、1枚の板状部材であるため、半導体パッケージ20を実装した配線基板10の固定は、バネ付きネジ50で放熱部材30と支持部材100を連結することにより行う。この時、支持部材100は、配線基板10と対向して突起部100aを設けているため、たとえバネ付きネジ50のねじ込み量が均等でなかったとしても、配線基板10は、その突起部100aにより、中央部で放熱部材30側へ押圧される。
図18に示したように、電子装置4Aでは、表面中央部に半導体パッケージ20が実装された配線基板10を、その裏面中央部を突起部100aで支持し、支持部材100と放熱部材30(ヒートスプレッダ31及びヒートシンク32)の間に固定する。配線基板10は、バネ付きネジ50が挿通されている貫通孔11の所で拘束されていない。尚、図18には、変形が生じていない、平坦な配線基板10を例示したが、変形が生じている配線基板10もこれと同様に、支持部材100の突起部100aで支持される。
図18に示したような電子装置4Aによっても、上記同様、配線基板10と半導体パッケージ20の電気的な接続を効果的に維持することができる。
また、この支持部材100は、バンプ60に替え、ソケット70を用いて半導体パッケージ20を配線基板10に接続する場合にも、同様に適用可能である。
図20は第4の実施の形態に係る電子装置の別例の断面模式図である。
図20に示す電子装置4Bでは、配線基板10と半導体パッケージ20が、絶縁基板71及びコラム72を含むソケット70を用いて接続されている。その他の構成は、上記電子装置4Aと同様である。
電子装置4Bの組み立ては、例えば、上記電子装置1Bの支持部材40に替えて、この図20に示したような支持部材100を用いることを除き、電子装置1Bと同様に行うことができる。尚、支持部材100は、1枚の板状部材であるため、半導体パッケージ20、ソケット70及び配線基板10の固定は、バネ付きネジ50で放熱部材30と支持部材100を連結することにより行う。この時、支持部材100は、配線基板10と対向して突起部100aを設けているため、たとえバネ付きネジ50のねじ込み量が均等でなかったとしても、配線基板10は、その突起部100aにより、中央部で半導体パッケージ20側へ押圧される。
図20に示したように、電子装置4Bでは、配線基板10を、支持部材100の突起部100aで支持し、半導体パッケージ20側に押圧する。尚、図20には、変形が生じていない、平坦な配線基板10を例示したが、変形が生じている配線基板10もこれと同様に、支持部材100の突起部100aで支持される。
図20に示したような電子装置4Bによっても、上記同様、配線基板10と半導体パッケージ20の間の導通不良の発生を抑え、それらの電気的な接続を効果的に維持することができる。
尚、ここでは支持部材100を平面視で矩形としたが、円形とすることもできる。また、支持部材100には、電子装置4A,4Bの組み立て時や稼動時に容易に変形しない、一定の剛性を有する材料を用いることが望ましい。
以上、電子装置1A〜4A,1B〜4Bを例にして説明したが、支持部材40,80〜100が適用可能な電子装置の形態は、上記の例に限定されるものではない。
例えば、上記の例では、放熱部材30として空冷式のものを示したが、水冷式のものに、支持部材40,80〜100を適用することもできる。
また、上記の例では、支持部材40,80〜100を放熱部材30と連結する場合を示したが、支持部材40,80〜100を連結する部材は、必ずしもこのような放熱のために用いる放熱部材30であることを要しない。支持部材40,80〜100と、配線基板10及び半導体パッケージ20を間に挟んで、対向配置される部材(半導体パッケージ20の上面側を被覆する部材)であれば、支持部材40,80〜100と連結する部材として用いることが可能である。その場合にも、放熱部材30を用いた時と同様の効果を得ることが可能である。
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1) 配線基板と、
前記配線基板の上方に導電部材を介して配置された半導体装置と、
前記半導体装置の上方に配置された被覆部材と、
前記配線基板の下方に配置され、前記配線基板に対向する凸部を有し、前記被覆部材に連結されて前記凸部で前記配線基板を支持する支持部材と、
を含むことを特徴とする電子装置。
(付記2) 前記凸部は、前記配線基板側に凸状に湾曲した凸面を含むことを特徴とする付記1に記載の電子装置。
(付記3) 前記配線基板は、前記凸部で支持されている部分を支点にして変形可能になっていることを特徴とする付記1又は2に記載の電子装置。
(付記4) 前記支持部材は、前記半導体装置が配置されている領域に対応する領域に、前記凸部を有していることを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の電子装置。
(付記5) 前記支持部材は、前記凸部を含む第1支持部と、前記第1支持部が昇降可能に設けられた第2支持部とを含むことを特徴とする付記1乃至4のいずれかに記載の電子装置。
(付記6) 前記第1支持部は、前記第2支持部に螺合され、前記第1支持部が回転されることによって前記第1支持部の昇降量が調整されることを特徴とする付記5に記載の電子装置。
(付記7) 前記被覆部材と前記支持部材とを連結する連結部材を含み、
前記連結部材は、一端側が前記被覆部材に係止され、他端側が前記第2支持部に連結されることを特徴とする付記5又は6に記載の電子装置。
(付記8) 前記支持部材は、前記配線基板に対向する面の全体が、前記配線基板側に凸状に湾曲した凸面であることを特徴とする付記1乃至4のいずれかに記載の電子装置。
(付記9) 前記凸部は、前記支持部材の、前記配線基板に対向する面内の一部に設けられた突起部であることを特徴とする付記1乃至4のいずれかに記載の電子装置。
(付記10) 前記被覆部材と前記支持部材とを連結する連結部材を含み、
前記連結部材は、一端側が前記被覆部材に係止され、他端側が前記支持部材に螺合され、前記連結部材が回転されることによって前記被覆部材と前記支持部材との間隔が調整されることを特徴とする付記8又は9に記載の電子装置。
(付記11) 前記導電部材は、バンプであることを特徴とする付記1乃至10のいずれかに記載の電子装置。
(付記12) 前記導電部材は、支持基板と、前記支持基板を貫通して当該支持基板の両面に突出する導電性弾性体のコラムとを含むソケットであることを特徴とする付記1乃至10のいずれかに記載の電子装置。
(付記13) 配線基板の上方に導電部材を介して半導体装置を配置する工程と、
前記半導体装置の上方に被覆部材を配置する工程と、
前記配線基板の下方に配置された、前記配線基板に対向する凸部を有する支持部材に、前記被覆部材を連結し、前記凸部で前記配線基板を支持する工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
(付記14) 前記支持部材は、前記凸部を含む第1支持部と、前記第1支持部が昇降可能に設けられた第2支持部とを含み、
前記第1支持部を昇降することによって前記凸部で前記配線基板を支持することを特徴とする付記13に記載の電子装置の製造方法。
(付記15) 前記被覆部材を、前記第2支持部に連結することを特徴とする付記14に記載の電子装置の製造方法。
(付記16) 前記支持部材に前記被覆部材を、一端側が前記被覆部材に係止され、他端側が前記支持部材に螺合される連結部材によって連結し、
前記連結部材を回転することによって前記被覆部材と前記支持部材との間隔を調整し、前記凸部で前記配線基板を支持することを特徴とする付記13に記載の電子装置の製造方法。
1A ,1B,2A,2B,3A,3B,4A,4B,200A,200B 電子装置
10 配線基板
10a,21a 電極
11,32b,71a 貫通孔
20 半導体パッケージ
21 パッケージ基板
22 半導体素子
30 放熱部材
31 ヒートスプレッダ
32 ヒートシンク
32a フィン
40,80,90,100,201 支持部材
41,81 第1支持部
41a,81a,90a,100aa 凸面
42,82 第2支持部
42a,82a,90b,100b ネジ孔
50 バネ付きネジ
50a バネ
60 バンプ
70 ソケット
71 絶縁基板
72 コラム
90c 凹面
100a 突起部
202 固定部材
203 隙間
204 破断
205 導通不良

Claims (9)

  1. 配線基板と、
    前記配線基板の上方に導電部材を介して配置された半導体装置と、
    前記半導体装置の上方に配置された放熱部材と、
    前記配線基板の下方に配置され、前記配線基板に対向し前記配線基板側に凸の湾曲した凸面を備える凸部を有し、前記放熱部材に連結されて前記凸部で前記配線基板を支持する支持部材と、
    を含むことを特徴とする電子装置。
  2. 前記配線基板は、前記凸部で支持されている部分を支点にして変形可能になっていることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記支持部材は、前記半導体装置が配置されている領域に対応する領域に、前記凸部を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子装置。
  4. 前記支持部材は、前記凸部を含む第1支持部と、前記第1支持部が昇降可能に設けられた第2支持部とを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子装置。
  5. 前記放熱部材と前記支持部材とを連結する連結部材を含み、
    前記連結部材は、一端側が前記放熱部材に係止され、他端側が前記第2支持部に連結されることを特徴とする請求項4に記載の電子装置。
  6. 前記支持部材は、前記配線基板に対向する面の全体が、前記配線基板側に凸の湾曲した凸面であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子装置。
  7. 前記凸部は、前記支持部材の、前記配線基板に対向する面内の一部に設けられた突起部であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子装置。
  8. 前記放熱部材と前記支持部材とを連結する連結部材を含み、
    前記連結部材は、一端側が前記放熱部材に係止され、他端側が前記支持部材に螺合され、前記連結部材が回転されることによって前記放熱部材と前記支持部材との間隔が調整されることを特徴とする請求項6又は7に記載の電子装置。
  9. 配線基板の上方に導電部材を介して半導体装置を配置する工程と、
    前記半導体装置の上方に放熱部材を配置する工程と、
    前記配線基板の下方に配置された、前記配線基板に対向し前記配線基板側に凸の湾曲した凸面を備える凸部を有する支持部材に、前記放熱部材を連結し、前記凸部で前記配線基板を支持する工程と、
    を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。

JP2009287361A 2009-12-18 2009-12-18 電子装置及びその製造方法 Expired - Fee Related JP5585071B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009287361A JP5585071B2 (ja) 2009-12-18 2009-12-18 電子装置及びその製造方法
US12/907,304 US8508031B2 (en) 2009-12-18 2010-10-19 Electronic device and method of producing the same
CN2010105975368A CN102130102B (zh) 2009-12-18 2010-12-16 电子器件及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009287361A JP5585071B2 (ja) 2009-12-18 2009-12-18 電子装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011129739A JP2011129739A (ja) 2011-06-30
JP5585071B2 true JP5585071B2 (ja) 2014-09-10

Family

ID=44149905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009287361A Expired - Fee Related JP5585071B2 (ja) 2009-12-18 2009-12-18 電子装置及びその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8508031B2 (ja)
JP (1) JP5585071B2 (ja)
CN (1) CN102130102B (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6128756B2 (ja) * 2012-05-30 2017-05-17 キヤノン株式会社 半導体パッケージ、積層型半導体パッケージ及びプリント回路板
US10334715B2 (en) * 2015-12-18 2019-06-25 Intel Corporation Systems, methods and devices for a package securing system
JP6789031B2 (ja) * 2016-08-10 2020-11-25 Kyb株式会社 放熱構造
JP6873324B2 (ja) * 2018-05-08 2021-05-19 三菱電機株式会社 締結構造体および締結構造体を用いた電力変換装置
JP7224146B2 (ja) * 2018-11-02 2023-02-17 株式会社Pfu 電子機器
JP7386435B2 (ja) * 2019-03-28 2023-11-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 配線基板および、その製造方法
JP7359647B2 (ja) * 2019-10-30 2023-10-11 日立Astemo株式会社 パワー半導体装置およびパワー半導体装置の製造方法
CN113675154A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 华为技术有限公司 芯片模块及电子设备
CN115915596A (zh) * 2021-09-30 2023-04-04 华为技术有限公司 电子设备及芯片组件
US20230395559A1 (en) * 2022-06-06 2023-12-07 Nvidia Corporation Apparatus and method for bga coplanarity and warpage control

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0404393A3 (en) 1989-06-19 1992-03-04 International Business Machines Corporation Video digitising/display adapter
FR2679729B1 (fr) * 1991-07-23 1994-04-29 Alcatel Telspace Dissipateur thermique.
JP3281220B2 (ja) * 1994-12-14 2002-05-13 株式会社東芝 回路モジュールの冷却装置
JP2000332473A (ja) 1999-05-17 2000-11-30 Toshiba Corp 電子機器
JP3414342B2 (ja) * 1999-11-25 2003-06-09 日本電気株式会社 集積回路チップの実装構造および実装方法
JP2003332771A (ja) * 2002-05-10 2003-11-21 Denso Corp 電子制御装置
JP4036742B2 (ja) 2002-09-18 2008-01-23 富士通株式会社 パッケージ構造、それを搭載したプリント基板、並びに、かかるプリント基板を有する電子機器
US6930884B2 (en) * 2003-06-11 2005-08-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Land grid array assembly using a compressive liquid
US7289335B2 (en) * 2003-07-08 2007-10-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Force distributing spring element
US7258549B2 (en) * 2004-02-20 2007-08-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Connection member and mount assembly and production method of the same
JP2006059935A (ja) * 2004-08-18 2006-03-02 Fujitsu Ltd 保持具、部品搭載方法、電子回路ユニット、及び電子機器
US7518235B2 (en) 2005-03-08 2009-04-14 International Business Machines Corporation Method and structure to provide balanced mechanical loading of devices in compressively loaded environments
JP2007059608A (ja) * 2005-08-24 2007-03-08 Denso Corp 電子制御装置
JP2007305649A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 放熱器固定手段
JP5098239B2 (ja) 2006-07-19 2012-12-12 株式会社デンソー モールドパッケージおよびその製造方法
US7957148B1 (en) * 2009-12-08 2011-06-07 International Business Machines Corporation Low profile computer processor retention device

Also Published As

Publication number Publication date
US8508031B2 (en) 2013-08-13
CN102130102A (zh) 2011-07-20
US20110147918A1 (en) 2011-06-23
CN102130102B (zh) 2013-12-18
JP2011129739A (ja) 2011-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5585071B2 (ja) 電子装置及びその製造方法
US6614111B2 (en) Semiconductor device using bumps, method for fabricating same, and method for forming bumps
JP5851878B2 (ja) 半導体モジュールの製造方法
JP5899768B2 (ja) 半導体パッケージ、配線基板ユニット、及び電子機器
US20050250252A1 (en) Low warpage flip chip package solution-channel heat spreader
US8811031B2 (en) Multichip module and method for manufacturing the same
WO2011121779A1 (ja) マルチチップモジュール、プリント配線基板ユニット、マルチチップモジュールの製造方法およびプリント配線基板ユニットの製造方法
US20110079902A1 (en) Semiconductor device
US20130083504A1 (en) Electronic device
JP2006054493A5 (ja)
US8736044B2 (en) Lid for an electrical hardware component
US20030085453A1 (en) Flip chip semiconductor devices and heat sink assemblies, and the coupling thereof to form an electronic apparatus including a compliant support for supporting a heat sink
JP2014002971A (ja) コンタクト装置、ソケット装置及び電子装置
JP2017126668A (ja) 半導体パッケージ
US7094966B2 (en) Packaging integrated circuits with adhesive posts
Ho et al. Linear finite element stress simulation of solder joints on 225 I/O plastic BGA package under thermal cycling
JP2010251357A (ja) 半導体モジュール装置
JP2005064118A (ja) 半導体装置およびその製造方法
WO2023066199A1 (zh) 连接组件、板级架构,以及一种计算设备
JP5309999B2 (ja) パッケージ基板の実装構造および電子部品
JP2005229137A (ja) 半導体装置の実装方法
JP2001127113A (ja) 表面実装型半導体装置の実装構造
JP2007305652A (ja) 半導体パッケージ
JP2024002565A (ja) 基板及び電子機器
US20090146286A1 (en) Direct attach interconnect for connecting package and printed circuit board

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120815

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130321

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130716

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130911

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140624

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140707

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5585071

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees