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

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/303—Surface mounted components, e.g. affixing before soldering, aligning means, spacing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64—Impedance arrangements
    • H01L2223/66—High-frequency adaptations
    • H01L2223/6605—High-frequency electrical connections
    • H01L2223/6611—Wire connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition 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
    • H01L2224/16221—Disposition 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
    • H01L2224/16225—Disposition 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/095—Indexing 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
    • H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10409—Screws
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10734—Ball grid array [BGA]; Bump grid array
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/02—Details related to mechanical or acoustic processing, e.g. drilling, punching, cutting, using ultrasound
    • H05K2203/0278—Flat pressure, e.g. for connecting terminals with anisotropic conductive adhesive
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3431—Leadless components
    • H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing 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