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公開番号2025031115
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023137107
出願日2023-08-25
発明の名称基板接合治具、基板接合システム及び基板接合方法
出願人富士通株式会社
代理人個人
主分類H05K 3/34 20060101AFI20250228BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】半田バンプで接合される第1基板と第2基板との間にスタンドオフ部材を配置してリフローするときに、第2基板の中央部において隣接する半田バンプ同士の接触を回避すること。
【解決手段】基板接合治具は、厚さ方向に貫通し、スタンドオフ部材が昇降自在に装着される貫通孔を外周部に備えた第1基板と、前記第1基板と対向し、外周部を前記スタンドオフ部材によって支持可能に配置された第2基板とが、少なくとも前記第1基板の中央部と前記第2基板の中央部において隣接する複数の半田バンプを介してリフロー接合されるときに、前記第1基板が載置される載置部と、前記載置部に載置された前記第1基板に装着された前記スタンドオフ部材の装着位置に対応させて、前記第1基板の下方に設けられ、前記リフロー接合時の温度上昇によって変形し、前記スタンドオフ部材を押し上げる押上機構と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
厚さ方向に貫通し、スタンドオフ部材が昇降自在に装着される貫通孔を外周部に備えた第１基板と、前記第１基板と対向し、外周部を前記スタンドオフ部材によって支持可能に配置された第２基板とが、少なくとも前記第１基板の中央部と前記第２基板の中央部において隣接する複数の半田バンプを介してリフロー接合されるときに、前記第１基板が載置される載置部と、
前記載置部に載置された前記第１基板に装着された前記スタンドオフ部材の装着位置に対応させて、前記第１基板の下方に設けられ、前記リフロー接合時の温度上昇によって変形し、前記スタンドオフ部材を押し上げる押上機構と、
を、備えた基板接合治具。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記押上機構を支持する弾性支持部をさらに備えた、
請求項１に記載の基板接合治具。
【請求項３】
前記第１基板とリフロー接合された前記第２基板の中央部が前記第１基板から離れる側に上昇して凸状に変形し、前記第２基板の周辺部が相対的に下降する状態において、前記弾性支持部は、弾性変形し、前記押上機構を下降させる弾性力を備えた、
請求項２に記載の基板接合治具。
【請求項４】
前記押上機構は、温度の上昇に伴って変形するバイメタル部である、
請求項１に記載の基板接合治具。
【請求項５】
前記押上機構は、温度の上昇に伴って体積膨張する熱膨張部材を含む、
請求項１に記載の基板接合治具。
【請求項６】
前記押上機構は、前記貫通孔内に挿入される挿入ピン部を備え、当該挿入ピン部は、前記貫通孔内において、前記スタンドオフ部材と接触し、当該スタンドオフ部を支持する、
請求項１に記載の基板接合治具。
【請求項７】
厚さ方向に貫通し、スタンドオフ部材が昇降自在に装着される貫通孔を外周部に備えた第１基板と、
前記第１基板との間に、前記スタンドオフ部材と、少なくとも前記第１基板との対向面の中央部において隣接配置された複数の半田バンプとが配置されて、前記第１基板と対向配置される第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板とが、少なくとも前記第１基板の中央部と前記第２基板の中央部において隣接する複数の半田バンプを介してリフロー接合されるときに、前記第１基板を支持する載置部を備えるとともに、リフロー時の温度上昇に伴って前記貫通孔に挿入された前記スタンドオフ部材を押し上げる押上機構を備えた基板接合治具と、
を含む基板接合システム。
【請求項８】
厚さ方向に貫通し、スタンドオフ部材が装着される貫通孔を備えた第１基板を、基板接合治具が備える載置部に載置する工程と、
前記第１基板との間に、前記スタンドオフ部材と、少なくとも前記第１基板との対向面の中央部に隣接配置された複数の半田バンプとが配置された第２基板を、前記第１基板と対向配置する工程と、
前記基板接合治具に設けられ、前記スタンドオフ部材を押し上げる押上機構を、前記スタンドオフ部材の下方に配置する工程と、
前記載置部に載置された第１基板と、前記第１基板と対向配置された第２基板をリフローに供し、前記押上機構を作動させて前記スタンドオフ部材を押し上げる工程と、
を含む、基板接合方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板接合治具、基板接合システム及び基板接合方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半田バンプを介してフリップチップＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）を基板に実装するときに、基板とフリップチップＩＣとの間隔を適切に保つための提案がされている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、基板に設けた係合穴に挿抜可能なピンを備えたコントロールスペーサと、バイメタル凸部とによって基板とフリップチップＩＣとの間隔を保つ提案がされている。バイメタル凸部は、ピンが設けられたコントロールスペーサの台座に設けられ、この台座と基板の下面との間に配置される。バイメタル凸部はリフローに伴う温度上昇で変形し、台座と基板との間隔を狭める。フリップチップＩＣはコントロールスペーサに設けられたピンによって支持され、基板は、バイメタル凸部の変形に伴ってフリップチップＩＣに対して相対的に降下する。これにより、フリップチップＩＣと基板との間隔が調節される。このような提案は、パッケージ基板とシステムボードとを備えた電子装置にも適用できると考えられる。
【０００３】
また、パッケージ基板と、このパッケージ基板とバンプを介して接合されるシステムボードとの間にスタンドオフ部材が配置された電子装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。スタンドオフ部材は、リフロー後もパッケージ基板とシステムボードとの間に残置される。パッケージ基板には、ヒートシンクが搭載されるなど荷重が加わることがあるが、スタンドオフ部材が配置されることでパッケージ基板とシステムボードとの間隔を保つことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平６－２３２２０２号公報
特開２００６－２３７３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半田バンプによってシステムボードに接合されるパッケージ基板には、反りが生じることが知られている。リフロー前後、つまり、リフローに伴う温度の上昇が生じていないパッケージ基板には、その中央部がシステムボードから離れるような形態の反りが生じる。これに対し、リフローに伴い温度が上昇しているパッケージ基板には、その中央部がシステムボードに接近するような形態の反りが生じる。このため、リフロー時にパッケージ基板の中央部に設けられている半田バンプ同士が接触し短絡が生じる可能性がある。
【０００６】
特許文献２に開示された提案では、リフロー時のパッケージ基板の反りへの対策は講じられていない。このため、リフロー時にパッケージ基板の中央部に設けられている半田バンプ同士が接触し短絡が生じる可能性がある。一方、特許文献１に開示された提案をパッケージ基板とシステムボードとを備えた電子装置に適用した場合、スタンドオフ部材が配置されていないことで、パッケージ基板とシステムボードとの間隔が狭まることが想定される。
【０００７】
１つの側面では、本明細書開示の提案は、半田バンプで接合される第１基板と第２基板との間にスタンドオフ部材を配置してリフローするときに、第２基板の中央部において隣接する半田バンプ同士の接触を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様は、厚さ方向に貫通し、スタンドオフ部材が昇降自在に装着される貫通孔を外周部に備えた第１基板と、前記第１基板と対向し、外周部を前記スタンドオフ部材によって支持可能に配置された第２基板とが、少なくとも前記第１基板の中央部と前記第２基板の中央部において隣接する複数の半田バンプを介してリフロー接合されるときに、前記第１基板が載置される載置部と、前記載置部に載置された前記第１基板に装着された前記スタンドオフ部材の装着位置に対応させて、前記第１基板の下方に設けられ、前記リフロー接合時の温度上昇によって変形し、前記スタンドオフ部材を押し上げる押上機構と、を備えた基板接合治具である。
【０００９】
他の態様は、厚さ方向に貫通し、スタンドオフ部材が昇降自在に装着される貫通孔を外周部に備えた第１基板と、前記第１基板との間に、前記スタンドオフ部材と、少なくとも前記第１基板との対向面の中央部において隣接配置された複数の半田バンプとが配置されて、前記第１基板と対向配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とが、少なくとも前記第１基板の中央部と前記第２基板の中央部において隣接する複数の半田バンプを介してリフロー接合されるときに、前記第１基板を支持する載置部を備えるとともに、リフロー時の温度上昇に伴って前記貫通孔に挿入された前記スタンドオフ部材を押し上げる押上機構を備えた基板接合治具と、を含む基板接合システムである。
【００１０】
さらに他の態様は、厚さ方向に貫通し、スタンドオフ部材が装着される貫通孔を備えた第１基板を、基板接合治具が備える載置部に載置する工程と、前記第１基板との間に、前記スタンドオフ部材と、少なくとも前記第１基板との対向面の中央部に隣接配置された複数の半田バンプとが配置された第２基板を、前記第１基板と対向配置する工程と、前記基板接合治具に設けられ、前記スタンドオフ部材を押し上げる押上機構を、前記スタンドオフ部材の下方に配置する工程と、前記載置部に載置された第１基板と、前記第１基板と対向配置された第２基板をリフローに供し、前記押上機構を作動させて前記スタンドオフ部材を押し上げる工程と、を含む基板接合方法である。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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