回路基板ユニット、回路基板ユニットの製造方法、及び電子装置
【課題】パッケージ基板の回路基板に対する実装高さをより大きくすることによりパッケージ基板と回路基板との間の接続信頼性を高めるに当り、所望の実装高さを容易に達成することができる手段を提供する。
【解決手段】熱膨張率が異なる第１基板２７と第２基板２４とが半田材２８により加熱接合されて形成される回路基板ユニットであって、第１基板２７と第２基板２４との間に配置され、熱膨張性材１１と熱硬化性材１２から形成されるスペーサ１０を備え、熱硬化性材１２の硬化温度は前記半田材２８の融点よりも高い。
【解決手段】熱膨張率が異なる第１基板２７と第２基板２４とが半田材２８により加熱接合されて形成される回路基板ユニットであって、第１基板２７と第２基板２４との間に配置され、熱膨張性材１１と熱硬化性材１２から形成されるスペーサ１０を備え、熱硬化性材１２の硬化温度は前記半田材２８の融点よりも高い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージが実装された回路基板ユニット、回路基板ユニットの製造方法、及び電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８には、一般的に半導体チップ２１及びパッケージ基板２４を含む半導体パッケージが搭載された回路基板２７（例えば、マザーボード等）が模式的に示されている。かかる構成におけるパッケージ基板２４と回路基板２７との間での熱膨張係数差（ΔＣＴＥ）については、小さな熱膨張係数を有するガラスセラミック等がパッケージ基板２４の材料として使用され、回路基板２７には、樹脂等を含む材料が使用される。即ち、回路基板２７には「熱膨張係数が比較的大きい材料」が用いられる。この結果、パッケージ基板２４と回路基板２７との間での熱膨張係数差（ΔＣＴＥ）に起因して、パッケージ基板２４と回路基板２７との熱膨張による寸法変化量の差が大きくなる。この寸法変化量の差による歪により、パッケージ基板２４と回路基板２７との間の半田接合部２８、特に回路基板側における、太鼓状の半田接合部２８の括れ部分に応力が集中されクラックが発生し、パッケージ基板２４と回路基板２７との間での接続信頼性が低下するという問題が生ずる場合がある。
【０００３】
また、当該技術分野においては更なる高性能化（多ピン化）が求められており、昨今の設計においては、パッケージ基板、半導体チップ共に、益々大型化の傾向が続いている。かかるパッケージ基板の大型化により、パッケージ基板２４と回路基板２７との間での熱膨張係数差（ΔＣＴＥ）に起因する熱膨張による寸法変化量の差はより一層大きくなる。この結果、パッケージ基板２４と回路基板２７との間では、上述の原因で接続信頼性の低下がより顕著になってきている。
【０００４】
ところで、昨今の環境保護に対する関心の高まりから、電子機器において使用される各種化学物質の規制が強化される傾向が強まっており、パッケージ基板の実装に使用される半田も、鉛フリー半田が使用されるようになっている。この鉛フリー半田は、鉛半田と比較して融点が高く、クリープし難いことが知られている。従って、上述のような状況下においてパッケージ基板２４と回路基板２７との接合部にかかる歪が増大した際に、鉛フリー半田は鉛半田ほどには歪に十分に追随してクリープすることができない。その結果、鉛フリー半田を使用した場合には、パッケージ基板２４と回路基板２７との間での接続信頼性が、鉛半田を使用する場合と比較して、より一層低下することが懸念される。
【０００５】
そこで、パッケージ基板と回路基板との実装高さを確保するために、スペーサをパッケージ基板と回路基板との間に配置することが提案されている。（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０９４００２号公報
【特許文献２】特開２００６−３３９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前述のように、熱膨張性のスペーサをパッケージ基板と回路基板との間に配置する構成においては、リフロー後に常温に戻って半田接合部が冷却固化された際にスペーサが再び収縮してしまい、実装高さを精度よく制御することが困難であるという課題が残っている。
【０００８】
本発明は、上記課題を解消すべく創作されたものである。すなわち、本発明は、リフロー後に常温に戻ってもパッケージ基板の回路基板に対する実装高さを維持することによりパッケージ基板と回路基板との間の接続信頼性を高めるに当り、所望の実装高さを容易に確保することができる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とが半田材により加熱接合されて形成される回路基板ユニットであって、第１基板と第２基板との間に配置され、熱膨張性材と熱硬化性材から形成されるスペーサを備え、熱硬化性材の硬化温度は半田材の融点よりも高い回路基板ユニットによって達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るスペーサを第１基板と第２基板との間に配置し、熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とを半田材により加熱接合する際に、スペーサ中の熱膨張性材により実装高さが大きくされるとともに、熱硬化性材が半田材の融点よりも高い温度で硬化し、スペーサの働きによる実装高さが維持される。即ち、加熱接合工程の後、半田を冷却固化しても、硬化温度にて所定の寸法変化量まで熱膨張した状態における高さのまま、当該スペーサの形状が維持され、所望の実装高さを精度良く確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法において使用されるスペーサの構造を示す模式図である。
【図２】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法における、パッケージ基板と回路基板（搭載ボード）との位置合わせ工程を表す模式図である。
【図３】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法における、半田のリフロー工程を表す模式図である。
【図４】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法における、半田のリフロー工程後にスタンドが膨張するスタンド膨張工程を表す模式図である。
【図５】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法における、スタンドが膨張した状態でスタンドの表面を覆う熱硬化性材料が硬化するスタンド硬化工程を表す模式図である。
【図６】本発明の実施例において作製された４種のスペーサについての温度差（ΔＴ）と寸法変化量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例において調製された半田接合パッケージ及び対照標準の半田接合パッケージのぞれぞれについての、実装高さと上記加速試験におけるサイクル数との関係を示すグラフである。
【図８】従来技術に係るパッケージ基板とマザーボード等の回路基板との間の半田接合を示す模式図である。
【図９】本発明に係る電子機器の一例としてサーバコンピュータ装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施態様の概要について説明する。先ず、図１は、本発明の第１の実施態様に係るスペーサ１０の構造を示す模式図である。スペーサ１０は、パッケージ基板と回路基板との間に配置され、半田バンプのリフロー時に回路基板に対するパッケージ基板の実装高さを制御する。
【００１３】
図９は本発明に係る電子機器の一例としてサーバコンピュータ装置１１０を概略的に示す。サーバコンピュータ装置１１０は筐体１２０を備える。筐体１２０内には収容空間が区画される。収容空間には、プリント配線板と代表されるマザーボードに半導体パッケージが実装された基板ユニットが搭載される。
【００１４】
スペーサ１０は、熱膨張性材料を含む本体部１１と、本体部１１の表面上に設けられた、熱硬化性材料を含む被覆部１２とを備える。被覆部１２に含まれる熱硬化性材料は、パッケージ基板に設けられる半田バンプの融点よりも高い硬化温度（Ｔｈ）を有する。一方、本体部１１は熱膨張性材料を含むので、温度上昇に伴って熱膨張する。なお、スペーサ１０の線膨張係数は、半田材の線膨張係数よりも大きい。
【００１５】
従って、パッケージ基板と回路基板との半田接合時に前記硬化温度（Ｔｈ）まで温度を上げると、被覆部１２に含まれる熱硬化性材料が硬化する。この時、本体部１１は、前記硬化温度（Ｔｈ）と常温との温度差に対応する熱膨張による寸法変化を生じている。この寸法変化の量は、前記硬化温度（Ｔｈ）と常温との温度差、本体部１１の熱膨張係数、及び本体部１１の寸法によって定まる。リフローの終了後、周囲温度が常温まで下がっても、被覆部１２が既に硬化されているので、本体部１１の熱収縮が阻害される。このようにして、スペーサ１０は、所望の実装高さを実現することができる。
【００１６】
特に、被覆部１２の硬化温度（Ｔｈ）は、パッケージ基板と回路基板とを接合するのに使用される半田接合部（即ち、パッケージ基板の下面に配置される半田バンプ及び回路基板の上面に配置される予備半田）の融点（Ｔｍ）よりも高く設定される。これは、被覆部１２の硬化温度が半田接合部の融点よりも低い（Ｔｈ＜Ｔｍ）と、半田が流動可能な状態になる前にスペーサ１０の被覆部１２が硬化してしまい、本体部１１の熱膨張が阻害される。その結果、所望の実装高さを確保できなくなる。
【００１７】
被覆部１２には、例えば、熱硬化性接着剤として知られる各種材料を使用することができる。具体的には、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）等を使用することができる。ここで、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂の熱硬化温度は、大抵１２０〜２００℃であり、ポリウレタン（ＰＵＲ）は６０〜１００℃、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）は２００〜４００℃である。
【００１８】
また、本体部１１は、所定の熱膨張性を有する材料を含んでなる。本体部１１の熱膨張性材料としては、リフロー温度が上記被覆部１２硬化温度（Ｔｈ）に至った際に、高さ方向に所望の熱膨張量を達成し得る熱膨張係数を有する限り如何なる材料であってもよい。好ましくは高耐熱性プラスチック、より好ましくは所謂「スーパーエンジニアリングプラスチック」として分類される各種プラスチック材料から、所望の熱膨張係数に応じて適宜選択される。より具体的には、上記本体部１１に含まれる熱膨張性材料としては、例えば、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。
【００１９】
スペーサ１０を構成する本体部１１の形状は、特に限定されるものではない。具体的には、本体部１１の形状は、接合されるべきパッケージ基板２４及び回路基板２７の構成や加工上の制約等に応じて、例えば、柱状（円柱状、直方体状、立方体状、角柱状等）、板状、球状等の種々の形状から適宜選択することができる。また、本実施形態では、熱膨張性の本体部１１の表面を熱硬化性の被覆部１２が設けられることについて説明されているが、これに限らず、熱膨張性の材料に、熱硬化性樹脂の粉末を混入してスペーサを形成してもよく、或いは熱膨張性および熱硬化性を同時に有する材料を選択してスペーサを形成してもよい。
【００２０】
尚、上記本体部１１の鉛直方向の長さ（高さ）は、達成すべき熱膨張量と本体部１１を構成する材料の鉛直方向の熱膨張係数との関係によって定まる。従って、達成すべき熱膨張量と本体部１１を構成する材料の鉛直方向の熱膨張係数との組み合わせによっては、常温での本体部１１の高さを、パッケージ基板２４と回路基板２７との間隔（スタンドオフ）よりも長くする必要がある場合もある。このような場合には、本体部１１の高さに応じて、（図２に示されているように）回路基板２７に凹部を設けて、凹部の底部からパッケージ基板の下部との間にスペーサ１０が収まるようにしてもよい。また、本体部１１の高さが、かかる凹部によって収納するには長すぎる場合は、スペーサ１０が貫通する貫通孔を回路基板２７に設けて、スペーサ１０の下端を適切な位置に別途固定してもよい。逆に、スペーサ１０が貫通する貫通孔をパッケージ基板２４に設けて、スペーサ１０の上端を適切な位置に別途固定してもよい。
【００２１】
逆に、達成すべき熱膨張量と本体部１１を構成する材料の鉛直方向の熱膨張係数との組み合わせにより決定される本体部１１の高さが、パッケージ基板２４と回路基板２７との間隔（スタンドオフ）よりも短くなる場合もあり得る。このような場合には、例えば、スペーサ１０と回路基板２７との間及び／又はスペーサ１０とパッケージ基板２４との間に補助部材等を配置して、スペーサ１０の高さとスタンドオフとの差分を埋め合わせてもよい。
【００２２】
次に、図２乃至図５を参照しながら、半田バンプのリフローによってパッケージ基板と回路基板とを半田付けする、本発明の第２の実施態様に係る半田付け方法を詳しく説明する。
【００２３】
図２は、半田バンプのリフローによってパッケージ基板２４と回路基板２７とを半田付けする方法における、パッケージ基板２４と回路基板（プリント基板等のマザーボード）２７との位置合わせ工程を表す模式図である。パッケージ基板２４の上面には半導体チップ２１が導電バンプ２２を介して電気的にフリップチップ実装されている。一方、パッケージ基板２４の下面には各電極上にＢＧＡ半田バンプ２５が配置されている。また、回路基板２７の上面には、各電極上に予備半田２６と、本発明の第１の実施態様に係るスペーサ１０が配置されている。かかる構成を有するパッケージ基板２４と回路基板２７とを、個々の半田バンプ２５と予備半田２６とが対向するように位置合わせする。ここで、回路基板２７は、本発明における第１基板とみなすことができ、パッケージ基板２４は第２基板とみなすことができる。
【００２４】
尚、本実施形態では、スペーサ１０は、例えばパッケージ基板２４が直方体の形状を有する場合、その四隅近傍に対応する、回路基板２７上の位置に配置される。しかしながら、スペーサ１０の配置箇所は、接合されるべきパッケージ基板２４及び回路基板２７の構成（例えば、形状や部品配置、回路パターン等）や加工上の制約等に応じて適宜設定することができる。また、本実施形態では、スペーサ１０は回路基板２７の上面に配置されているが、必要に応じ、スペーサ１０をパッケージ基板２４の下面に配置してもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、パッケージ基板２４上の半導体チップ２１が導電バンプ２２を介して電気的にフリップチップ実装されており、かつパッケージ基板２４と半導体チップ２１との間にはアンダーフィル２３が充填されている。しかしながら、かかる構成はあくまでも一例に過ぎず、本実施形態はかかる例示に何ら制限されるものではない。
【００２６】
次に、上記のように位置合わせがなされた状態で、パッケージ基板２４及び回路基板２７等を加熱し、半田バンプ２５及び予備半田２６をリフローさせる。この際、半田バンプ２５及び予備半田２６が溶融温度に達すると、図３に示されているように、半田バンプ２５及び予備半田２６が溶融して表面張力で一体化し、パッケージ基板２４と回路基板２７との間の電気的接続が確保される。その後、図４に示されているように、所定の熱膨張係数を有する材料を含む本体部１１が温度上昇に応じて高さ方向に熱膨張してパッケージ基板２４を押し上げる。この結果、半田接合部２８の溶融状態でパッケージ基板２４と回路基板２７との間隔（スタンドオフ）がスペーサ１０によって押し広げられる。但し、この時点では、未だスペーサ１０の被覆部１２の硬化温度には達していないので、本体部１１は高さ方向に熱膨張を続ける。
【００２７】
更に加熱温度が上昇し、上記被覆部１２に含まれる熱硬化性材料の硬化温度（Ｔｈ）に達すると、図５に示されているように、その硬化温度（Ｔｈ）に対応する本体部１１の熱膨張量を維持したまま被覆部１２が硬化する。一旦、被覆部１２が硬化すると、被覆部１２に囲まれているスペーサ１０の本体部１１は、硬化した被覆部１２により拘束されるためそれ以上熱膨張の進行はできない。そのため、上記のように押し広げられたスタンドオフの高さが維持される。さらに、リフロー終了後、常温に戻っても被覆部１２はもはや硬化されているため、スペーサ１０は熱収縮せずにスタンドオフが維持されることになる。従って、より精度良く所望の実装高さが確保される。このように、押し広げられたスタンドオフの高さの分だけ半田接合部２８の形状が柱状に近く形成されるため、前述のようにパッケージ基板２４と回路基板２７との間の熱膨張係数の差に起因する歪が接合部に生じても、従来、太鼓状の半田接合部２８における括れ部分に集中されていた応力が柱状の半田接合部２８の全体に分散され、クラック発生等の不具合が有効に抑制される。
【００２８】
また、本発明の実施形態に係るスペーサにおいては、被覆部に含まれる熱硬化性材料を適宜選択して硬化温度（Ｔｈ）を調整して、本体部に含まれる熱膨張性材料の熱膨張による高さ方向の寸法変化量を精度良く制御することができる。逆に、本体部に含まれる熱膨張性材料を適宜選択してスペーサの熱膨張係数を調整して、本体部を構成する熱膨張性材料の熱膨張による寸法変化量を所望の程度に制御することもできる。このように、本発明の実施形態に係るスペーサを用いて半導体パッケージを回路基板に実装すれば、リフロー時に半田接合部が溶融状態でスペーサが固まることで、リフローの終了後、常温に戻ってもリフロー時のスペーサの高さが維持され、パッケージ基板の回路基板に対する実装高さをより精度良く確保することができる。
【００２９】
従って、半導体パッケージの製造時、回路基板への実装時、又は稼動時に生ずる温度変化に伴うパッケージ基板と回路基板との間の熱膨張係数の差によって生ずる、半田接合部の括れ部分への応力集中を有効に分散させ、半田接合パッケージの接合信頼性を大幅に向上させることができる。
【００３０】
上記のような半田接合パッケージの接合信頼性を評価するための加速試験としては、例えば、以下に記載する条件下での熱サイクル試験が挙げられる。先ず、試験対象となる半田接合パッケージにおける個々の半田接合部をデイジーチェーン接続によって直列に接続する。このデイジーチェーン接続された回路に所定の直流電流を流した状態で、−６５℃において１５分、常温において２分、及び１２５℃において１５分、それぞれ維持するサイクルを繰り返す。対象となる半田接合部はデイジーチェーン接続されているので、いずれかの半田接合部で電気的接続が遮断されると、前記直流電流が流れなくなる。このように直流電流が流れなくなるまでに繰り返された上記温度サイクルの数を記録し、接続信頼性の目安とする。因みに、当該サイクル数が多いほど、半田接合パッケージの接合信頼性が高いことを意味する。
【００３１】
図９には、電子機器の一例としてサーバコンピュータ装置１１０を概略的に示す。サーバコンピュータ装置１１０は筐体１２０を備える。筐体１２０内には収容空間が区画され、該収容空間には本実施形態が適用された回路基板ユニットが搭載される。本発明の電子機器の他の例としては、スーパーコンピュータなどが挙げられる。
【００３２】
尚、上記においては、半導体パッケージとマザーボード等の回路基板との間での半田接合に着目して説明をしてきたが、他の種々の基板の間での半田接合に対しても本実施形態は適用可能である。例えば、半導体チップとパッケージ基板との間での半田のリフローによる接合においても、本実施形態を適用して、かかる接合の信頼性を向上させることができることは言うまでもない。
【００３３】
以下に記載する実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３４】
１．スペーサの作製
本実施例においては、スペーサの本体部として、それぞれが異なる熱膨張係数（５０、６０、７０、８０ｐｐｍ／℃）を有する高耐熱性プラスチックを含む、４種類の部材を用意した（図６参照）。これらの部材の高さは３．４３ｍｍとした。これら４種類の本体部の表面に、硬化温度が略２３０℃の熱硬化性エポキシ樹脂をディップコーティングによって塗布して被覆部を設け、スペーサとした。従って、常温を２５℃とすると、本実施例におけるスペーサの高さが被覆部の硬化によって固定されるまでの温度差（ΔＴ）は、２３０℃−２５℃＝２０５℃ということになる。
【００３５】
２．スペーサの選択
本実施例においては、スペーサを用いずに実装した場合の実装高さが４３０μｍである半田接合パッケージの実装高さを、本発明の実施態様に係るスペーサを用いて、６００μｍとする場合を想定した。従って、本実施例において、スペーサが高さ方向の熱膨張によって延伸すべき実装高さ（すなわち、スペーサの熱膨張による寸法変化量）は、６００μｍ−４３０μｍ＝１７０μｍである。そこで、上記４種類のスペーサについての温度差（ΔＴ）と寸法変化量との関係を示す図６のグラフを参照する。その結果、この１７０μｍの寸法変化量を前述の温度差（ΔＴ＝２０５℃）において達成し得るのは、７０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有するスペーサであることが判る（図６の四角で囲まれている部分参照）。このようにすれば、本実施例において目的とする実装高さを実現するために用いるべきスペーサの構成（本体部及び被覆部の材料の組み合わせ）が特定できる。尚、確保したい実装高さに応じて、上記と同様の手順によって、スペーサの構成（本体部及び被覆部の材料の組み合わせ）を特定することができる。
【００３６】
３．半導体パッケージの実装
上記のように特定された７０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有するスペーサを使用して、図２乃至図５を参照しながら既に説明した手順に沿って、ＢＧＡの半導体パッケージを回路基板上に実装した。
【００３７】
尚、前述のように、本実施例においては、半導体パッケージの実装高さが、スペーサを使用しない場合は４３０μｍであったものを、硬化温度が２３０℃、かつ７０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有するスペーサを使用して６００μｍとする。従って、リフロー加熱前の常温（２５℃）における回路基板上でのスペーサの突出高さが４３０μｍとなり、スペーサの被覆部の硬化温度（Ｔｈ＝２３０℃）における回路基板上でのスペーサの突出高さが６００μｍとなる必要がある。そこで、スペーサの高さ（３．４３ｍｍ）のうち３ｍｍが回路基板に設けられた凹部に収納されるように、本実施例のスペーサを回路基板とパッケージ基板の間に配置した。また、本実施例において使用したリフロー温度は約２５０℃であった。
【００３８】
４．半田接合部の信頼性評価（温度加速試験）
上記のように実装された本発明の実施態様に係る半導体パッケージと、比較例としてスペーサを使用しない半導体パッケージにつき、前述の条件下での温度加速試験を行い、各半導体パッケージの半田接合部での信頼性を評価した。
【００３９】
図７は、本実施例に係る半導体パッケージおよび比較例の半導体パッケージについての、実装高さと上記温度加速試験におけるサイクル数との関係を示すグラフである。図７から明らかなように、本実施例に係るスペーサを使用して作製された半導体パッケージにおいては、比較例の半導体パッケージと比較して、実装高さが４３０μｍから６００μｍに増大している。この実装高さの増大に伴い、上記温度加速試験における温度サイクル数が７２０回から１０００回へと大幅に増加している。
【００４０】
上記結果は、本発明に係る半田の融点以上の硬化温度を有する被覆材がコーティングされたスペーサを使用することにより、回路基板に対する半導体パッケージの実装高さを精度良く制御することができ、その結果、半田接合部の信頼性を大幅に向上することができることを示唆している。
【符号の説明】
【００４１】
１０ スペーサ
１１ 本体部
１２ 被覆部
２１ 半導体チップ
２２ 導電バンプ
２３ アンダーフィル
２４ 半導体パッケージ基板
２５ 半田バンプ
２６ 予備半田
２７ 回路基板（マザーボード）
２８ 半田接合部
１１０ サーバコンピュータ装置
１２０ 筐体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージが実装された回路基板ユニット、回路基板ユニットの製造方法、及び電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８には、一般的に半導体チップ２１及びパッケージ基板２４を含む半導体パッケージが搭載された回路基板２７（例えば、マザーボード等）が模式的に示されている。かかる構成におけるパッケージ基板２４と回路基板２７との間での熱膨張係数差（ΔＣＴＥ）については、小さな熱膨張係数を有するガラスセラミック等がパッケージ基板２４の材料として使用され、回路基板２７には、樹脂等を含む材料が使用される。即ち、回路基板２７には「熱膨張係数が比較的大きい材料」が用いられる。この結果、パッケージ基板２４と回路基板２７との間での熱膨張係数差（ΔＣＴＥ）に起因して、パッケージ基板２４と回路基板２７との熱膨張による寸法変化量の差が大きくなる。この寸法変化量の差による歪により、パッケージ基板２４と回路基板２７との間の半田接合部２８、特に回路基板側における、太鼓状の半田接合部２８の括れ部分に応力が集中されクラックが発生し、パッケージ基板２４と回路基板２７との間での接続信頼性が低下するという問題が生ずる場合がある。
【０００３】
また、当該技術分野においては更なる高性能化（多ピン化）が求められており、昨今の設計においては、パッケージ基板、半導体チップ共に、益々大型化の傾向が続いている。かかるパッケージ基板の大型化により、パッケージ基板２４と回路基板２７との間での熱膨張係数差（ΔＣＴＥ）に起因する熱膨張による寸法変化量の差はより一層大きくなる。この結果、パッケージ基板２４と回路基板２７との間では、上述の原因で接続信頼性の低下がより顕著になってきている。
【０００４】
ところで、昨今の環境保護に対する関心の高まりから、電子機器において使用される各種化学物質の規制が強化される傾向が強まっており、パッケージ基板の実装に使用される半田も、鉛フリー半田が使用されるようになっている。この鉛フリー半田は、鉛半田と比較して融点が高く、クリープし難いことが知られている。従って、上述のような状況下においてパッケージ基板２４と回路基板２７との接合部にかかる歪が増大した際に、鉛フリー半田は鉛半田ほどには歪に十分に追随してクリープすることができない。その結果、鉛フリー半田を使用した場合には、パッケージ基板２４と回路基板２７との間での接続信頼性が、鉛半田を使用する場合と比較して、より一層低下することが懸念される。
【０００５】
そこで、パッケージ基板と回路基板との実装高さを確保するために、スペーサをパッケージ基板と回路基板との間に配置することが提案されている。（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０９４００２号公報
【特許文献２】特開２００６−３３９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前述のように、熱膨張性のスペーサをパッケージ基板と回路基板との間に配置する構成においては、リフロー後に常温に戻って半田接合部が冷却固化された際にスペーサが再び収縮してしまい、実装高さを精度よく制御することが困難であるという課題が残っている。
【０００８】
本発明は、上記課題を解消すべく創作されたものである。すなわち、本発明は、リフロー後に常温に戻ってもパッケージ基板の回路基板に対する実装高さを維持することによりパッケージ基板と回路基板との間の接続信頼性を高めるに当り、所望の実装高さを容易に確保することができる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とが半田材により加熱接合されて形成される回路基板ユニットであって、第１基板と第２基板との間に配置され、熱膨張性材と熱硬化性材から形成されるスペーサを備え、熱硬化性材の硬化温度は半田材の融点よりも高い回路基板ユニットによって達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るスペーサを第１基板と第２基板との間に配置し、熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とを半田材により加熱接合する際に、スペーサ中の熱膨張性材により実装高さが大きくされるとともに、熱硬化性材が半田材の融点よりも高い温度で硬化し、スペーサの働きによる実装高さが維持される。即ち、加熱接合工程の後、半田を冷却固化しても、硬化温度にて所定の寸法変化量まで熱膨張した状態における高さのまま、当該スペーサの形状が維持され、所望の実装高さを精度良く確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法において使用されるスペーサの構造を示す模式図である。
【図２】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法における、パッケージ基板と回路基板（搭載ボード）との位置合わせ工程を表す模式図である。
【図３】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法における、半田のリフロー工程を表す模式図である。
【図４】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法における、半田のリフロー工程後にスタンドが膨張するスタンド膨張工程を表す模式図である。
【図５】本発明の１つの実施態様に係るパッケージ基板のマザーボード等の回路基板への接合方法における、スタンドが膨張した状態でスタンドの表面を覆う熱硬化性材料が硬化するスタンド硬化工程を表す模式図である。
【図６】本発明の実施例において作製された４種のスペーサについての温度差（ΔＴ）と寸法変化量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例において調製された半田接合パッケージ及び対照標準の半田接合パッケージのぞれぞれについての、実装高さと上記加速試験におけるサイクル数との関係を示すグラフである。
【図８】従来技術に係るパッケージ基板とマザーボード等の回路基板との間の半田接合を示す模式図である。
【図９】本発明に係る電子機器の一例としてサーバコンピュータ装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施態様の概要について説明する。先ず、図１は、本発明の第１の実施態様に係るスペーサ１０の構造を示す模式図である。スペーサ１０は、パッケージ基板と回路基板との間に配置され、半田バンプのリフロー時に回路基板に対するパッケージ基板の実装高さを制御する。
【００１３】
図９は本発明に係る電子機器の一例としてサーバコンピュータ装置１１０を概略的に示す。サーバコンピュータ装置１１０は筐体１２０を備える。筐体１２０内には収容空間が区画される。収容空間には、プリント配線板と代表されるマザーボードに半導体パッケージが実装された基板ユニットが搭載される。
【００１４】
スペーサ１０は、熱膨張性材料を含む本体部１１と、本体部１１の表面上に設けられた、熱硬化性材料を含む被覆部１２とを備える。被覆部１２に含まれる熱硬化性材料は、パッケージ基板に設けられる半田バンプの融点よりも高い硬化温度（Ｔｈ）を有する。一方、本体部１１は熱膨張性材料を含むので、温度上昇に伴って熱膨張する。なお、スペーサ１０の線膨張係数は、半田材の線膨張係数よりも大きい。
【００１５】
従って、パッケージ基板と回路基板との半田接合時に前記硬化温度（Ｔｈ）まで温度を上げると、被覆部１２に含まれる熱硬化性材料が硬化する。この時、本体部１１は、前記硬化温度（Ｔｈ）と常温との温度差に対応する熱膨張による寸法変化を生じている。この寸法変化の量は、前記硬化温度（Ｔｈ）と常温との温度差、本体部１１の熱膨張係数、及び本体部１１の寸法によって定まる。リフローの終了後、周囲温度が常温まで下がっても、被覆部１２が既に硬化されているので、本体部１１の熱収縮が阻害される。このようにして、スペーサ１０は、所望の実装高さを実現することができる。
【００１６】
特に、被覆部１２の硬化温度（Ｔｈ）は、パッケージ基板と回路基板とを接合するのに使用される半田接合部（即ち、パッケージ基板の下面に配置される半田バンプ及び回路基板の上面に配置される予備半田）の融点（Ｔｍ）よりも高く設定される。これは、被覆部１２の硬化温度が半田接合部の融点よりも低い（Ｔｈ＜Ｔｍ）と、半田が流動可能な状態になる前にスペーサ１０の被覆部１２が硬化してしまい、本体部１１の熱膨張が阻害される。その結果、所望の実装高さを確保できなくなる。
【００１７】
被覆部１２には、例えば、熱硬化性接着剤として知られる各種材料を使用することができる。具体的には、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）等を使用することができる。ここで、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂の熱硬化温度は、大抵１２０〜２００℃であり、ポリウレタン（ＰＵＲ）は６０〜１００℃、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）は２００〜４００℃である。
【００１８】
また、本体部１１は、所定の熱膨張性を有する材料を含んでなる。本体部１１の熱膨張性材料としては、リフロー温度が上記被覆部１２硬化温度（Ｔｈ）に至った際に、高さ方向に所望の熱膨張量を達成し得る熱膨張係数を有する限り如何なる材料であってもよい。好ましくは高耐熱性プラスチック、より好ましくは所謂「スーパーエンジニアリングプラスチック」として分類される各種プラスチック材料から、所望の熱膨張係数に応じて適宜選択される。より具体的には、上記本体部１１に含まれる熱膨張性材料としては、例えば、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。
【００１９】
スペーサ１０を構成する本体部１１の形状は、特に限定されるものではない。具体的には、本体部１１の形状は、接合されるべきパッケージ基板２４及び回路基板２７の構成や加工上の制約等に応じて、例えば、柱状（円柱状、直方体状、立方体状、角柱状等）、板状、球状等の種々の形状から適宜選択することができる。また、本実施形態では、熱膨張性の本体部１１の表面を熱硬化性の被覆部１２が設けられることについて説明されているが、これに限らず、熱膨張性の材料に、熱硬化性樹脂の粉末を混入してスペーサを形成してもよく、或いは熱膨張性および熱硬化性を同時に有する材料を選択してスペーサを形成してもよい。
【００２０】
尚、上記本体部１１の鉛直方向の長さ（高さ）は、達成すべき熱膨張量と本体部１１を構成する材料の鉛直方向の熱膨張係数との関係によって定まる。従って、達成すべき熱膨張量と本体部１１を構成する材料の鉛直方向の熱膨張係数との組み合わせによっては、常温での本体部１１の高さを、パッケージ基板２４と回路基板２７との間隔（スタンドオフ）よりも長くする必要がある場合もある。このような場合には、本体部１１の高さに応じて、（図２に示されているように）回路基板２７に凹部を設けて、凹部の底部からパッケージ基板の下部との間にスペーサ１０が収まるようにしてもよい。また、本体部１１の高さが、かかる凹部によって収納するには長すぎる場合は、スペーサ１０が貫通する貫通孔を回路基板２７に設けて、スペーサ１０の下端を適切な位置に別途固定してもよい。逆に、スペーサ１０が貫通する貫通孔をパッケージ基板２４に設けて、スペーサ１０の上端を適切な位置に別途固定してもよい。
【００２１】
逆に、達成すべき熱膨張量と本体部１１を構成する材料の鉛直方向の熱膨張係数との組み合わせにより決定される本体部１１の高さが、パッケージ基板２４と回路基板２７との間隔（スタンドオフ）よりも短くなる場合もあり得る。このような場合には、例えば、スペーサ１０と回路基板２７との間及び／又はスペーサ１０とパッケージ基板２４との間に補助部材等を配置して、スペーサ１０の高さとスタンドオフとの差分を埋め合わせてもよい。
【００２２】
次に、図２乃至図５を参照しながら、半田バンプのリフローによってパッケージ基板と回路基板とを半田付けする、本発明の第２の実施態様に係る半田付け方法を詳しく説明する。
【００２３】
図２は、半田バンプのリフローによってパッケージ基板２４と回路基板２７とを半田付けする方法における、パッケージ基板２４と回路基板（プリント基板等のマザーボード）２７との位置合わせ工程を表す模式図である。パッケージ基板２４の上面には半導体チップ２１が導電バンプ２２を介して電気的にフリップチップ実装されている。一方、パッケージ基板２４の下面には各電極上にＢＧＡ半田バンプ２５が配置されている。また、回路基板２７の上面には、各電極上に予備半田２６と、本発明の第１の実施態様に係るスペーサ１０が配置されている。かかる構成を有するパッケージ基板２４と回路基板２７とを、個々の半田バンプ２５と予備半田２６とが対向するように位置合わせする。ここで、回路基板２７は、本発明における第１基板とみなすことができ、パッケージ基板２４は第２基板とみなすことができる。
【００２４】
尚、本実施形態では、スペーサ１０は、例えばパッケージ基板２４が直方体の形状を有する場合、その四隅近傍に対応する、回路基板２７上の位置に配置される。しかしながら、スペーサ１０の配置箇所は、接合されるべきパッケージ基板２４及び回路基板２７の構成（例えば、形状や部品配置、回路パターン等）や加工上の制約等に応じて適宜設定することができる。また、本実施形態では、スペーサ１０は回路基板２７の上面に配置されているが、必要に応じ、スペーサ１０をパッケージ基板２４の下面に配置してもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、パッケージ基板２４上の半導体チップ２１が導電バンプ２２を介して電気的にフリップチップ実装されており、かつパッケージ基板２４と半導体チップ２１との間にはアンダーフィル２３が充填されている。しかしながら、かかる構成はあくまでも一例に過ぎず、本実施形態はかかる例示に何ら制限されるものではない。
【００２６】
次に、上記のように位置合わせがなされた状態で、パッケージ基板２４及び回路基板２７等を加熱し、半田バンプ２５及び予備半田２６をリフローさせる。この際、半田バンプ２５及び予備半田２６が溶融温度に達すると、図３に示されているように、半田バンプ２５及び予備半田２６が溶融して表面張力で一体化し、パッケージ基板２４と回路基板２７との間の電気的接続が確保される。その後、図４に示されているように、所定の熱膨張係数を有する材料を含む本体部１１が温度上昇に応じて高さ方向に熱膨張してパッケージ基板２４を押し上げる。この結果、半田接合部２８の溶融状態でパッケージ基板２４と回路基板２７との間隔（スタンドオフ）がスペーサ１０によって押し広げられる。但し、この時点では、未だスペーサ１０の被覆部１２の硬化温度には達していないので、本体部１１は高さ方向に熱膨張を続ける。
【００２７】
更に加熱温度が上昇し、上記被覆部１２に含まれる熱硬化性材料の硬化温度（Ｔｈ）に達すると、図５に示されているように、その硬化温度（Ｔｈ）に対応する本体部１１の熱膨張量を維持したまま被覆部１２が硬化する。一旦、被覆部１２が硬化すると、被覆部１２に囲まれているスペーサ１０の本体部１１は、硬化した被覆部１２により拘束されるためそれ以上熱膨張の進行はできない。そのため、上記のように押し広げられたスタンドオフの高さが維持される。さらに、リフロー終了後、常温に戻っても被覆部１２はもはや硬化されているため、スペーサ１０は熱収縮せずにスタンドオフが維持されることになる。従って、より精度良く所望の実装高さが確保される。このように、押し広げられたスタンドオフの高さの分だけ半田接合部２８の形状が柱状に近く形成されるため、前述のようにパッケージ基板２４と回路基板２７との間の熱膨張係数の差に起因する歪が接合部に生じても、従来、太鼓状の半田接合部２８における括れ部分に集中されていた応力が柱状の半田接合部２８の全体に分散され、クラック発生等の不具合が有効に抑制される。
【００２８】
また、本発明の実施形態に係るスペーサにおいては、被覆部に含まれる熱硬化性材料を適宜選択して硬化温度（Ｔｈ）を調整して、本体部に含まれる熱膨張性材料の熱膨張による高さ方向の寸法変化量を精度良く制御することができる。逆に、本体部に含まれる熱膨張性材料を適宜選択してスペーサの熱膨張係数を調整して、本体部を構成する熱膨張性材料の熱膨張による寸法変化量を所望の程度に制御することもできる。このように、本発明の実施形態に係るスペーサを用いて半導体パッケージを回路基板に実装すれば、リフロー時に半田接合部が溶融状態でスペーサが固まることで、リフローの終了後、常温に戻ってもリフロー時のスペーサの高さが維持され、パッケージ基板の回路基板に対する実装高さをより精度良く確保することができる。
【００２９】
従って、半導体パッケージの製造時、回路基板への実装時、又は稼動時に生ずる温度変化に伴うパッケージ基板と回路基板との間の熱膨張係数の差によって生ずる、半田接合部の括れ部分への応力集中を有効に分散させ、半田接合パッケージの接合信頼性を大幅に向上させることができる。
【００３０】
上記のような半田接合パッケージの接合信頼性を評価するための加速試験としては、例えば、以下に記載する条件下での熱サイクル試験が挙げられる。先ず、試験対象となる半田接合パッケージにおける個々の半田接合部をデイジーチェーン接続によって直列に接続する。このデイジーチェーン接続された回路に所定の直流電流を流した状態で、−６５℃において１５分、常温において２分、及び１２５℃において１５分、それぞれ維持するサイクルを繰り返す。対象となる半田接合部はデイジーチェーン接続されているので、いずれかの半田接合部で電気的接続が遮断されると、前記直流電流が流れなくなる。このように直流電流が流れなくなるまでに繰り返された上記温度サイクルの数を記録し、接続信頼性の目安とする。因みに、当該サイクル数が多いほど、半田接合パッケージの接合信頼性が高いことを意味する。
【００３１】
図９には、電子機器の一例としてサーバコンピュータ装置１１０を概略的に示す。サーバコンピュータ装置１１０は筐体１２０を備える。筐体１２０内には収容空間が区画され、該収容空間には本実施形態が適用された回路基板ユニットが搭載される。本発明の電子機器の他の例としては、スーパーコンピュータなどが挙げられる。
【００３２】
尚、上記においては、半導体パッケージとマザーボード等の回路基板との間での半田接合に着目して説明をしてきたが、他の種々の基板の間での半田接合に対しても本実施形態は適用可能である。例えば、半導体チップとパッケージ基板との間での半田のリフローによる接合においても、本実施形態を適用して、かかる接合の信頼性を向上させることができることは言うまでもない。
【００３３】
以下に記載する実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３４】
１．スペーサの作製
本実施例においては、スペーサの本体部として、それぞれが異なる熱膨張係数（５０、６０、７０、８０ｐｐｍ／℃）を有する高耐熱性プラスチックを含む、４種類の部材を用意した（図６参照）。これらの部材の高さは３．４３ｍｍとした。これら４種類の本体部の表面に、硬化温度が略２３０℃の熱硬化性エポキシ樹脂をディップコーティングによって塗布して被覆部を設け、スペーサとした。従って、常温を２５℃とすると、本実施例におけるスペーサの高さが被覆部の硬化によって固定されるまでの温度差（ΔＴ）は、２３０℃−２５℃＝２０５℃ということになる。
【００３５】
２．スペーサの選択
本実施例においては、スペーサを用いずに実装した場合の実装高さが４３０μｍである半田接合パッケージの実装高さを、本発明の実施態様に係るスペーサを用いて、６００μｍとする場合を想定した。従って、本実施例において、スペーサが高さ方向の熱膨張によって延伸すべき実装高さ（すなわち、スペーサの熱膨張による寸法変化量）は、６００μｍ−４３０μｍ＝１７０μｍである。そこで、上記４種類のスペーサについての温度差（ΔＴ）と寸法変化量との関係を示す図６のグラフを参照する。その結果、この１７０μｍの寸法変化量を前述の温度差（ΔＴ＝２０５℃）において達成し得るのは、７０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有するスペーサであることが判る（図６の四角で囲まれている部分参照）。このようにすれば、本実施例において目的とする実装高さを実現するために用いるべきスペーサの構成（本体部及び被覆部の材料の組み合わせ）が特定できる。尚、確保したい実装高さに応じて、上記と同様の手順によって、スペーサの構成（本体部及び被覆部の材料の組み合わせ）を特定することができる。
【００３６】
３．半導体パッケージの実装
上記のように特定された７０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有するスペーサを使用して、図２乃至図５を参照しながら既に説明した手順に沿って、ＢＧＡの半導体パッケージを回路基板上に実装した。
【００３７】
尚、前述のように、本実施例においては、半導体パッケージの実装高さが、スペーサを使用しない場合は４３０μｍであったものを、硬化温度が２３０℃、かつ７０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有するスペーサを使用して６００μｍとする。従って、リフロー加熱前の常温（２５℃）における回路基板上でのスペーサの突出高さが４３０μｍとなり、スペーサの被覆部の硬化温度（Ｔｈ＝２３０℃）における回路基板上でのスペーサの突出高さが６００μｍとなる必要がある。そこで、スペーサの高さ（３．４３ｍｍ）のうち３ｍｍが回路基板に設けられた凹部に収納されるように、本実施例のスペーサを回路基板とパッケージ基板の間に配置した。また、本実施例において使用したリフロー温度は約２５０℃であった。
【００３８】
４．半田接合部の信頼性評価（温度加速試験）
上記のように実装された本発明の実施態様に係る半導体パッケージと、比較例としてスペーサを使用しない半導体パッケージにつき、前述の条件下での温度加速試験を行い、各半導体パッケージの半田接合部での信頼性を評価した。
【００３９】
図７は、本実施例に係る半導体パッケージおよび比較例の半導体パッケージについての、実装高さと上記温度加速試験におけるサイクル数との関係を示すグラフである。図７から明らかなように、本実施例に係るスペーサを使用して作製された半導体パッケージにおいては、比較例の半導体パッケージと比較して、実装高さが４３０μｍから６００μｍに増大している。この実装高さの増大に伴い、上記温度加速試験における温度サイクル数が７２０回から１０００回へと大幅に増加している。
【００４０】
上記結果は、本発明に係る半田の融点以上の硬化温度を有する被覆材がコーティングされたスペーサを使用することにより、回路基板に対する半導体パッケージの実装高さを精度良く制御することができ、その結果、半田接合部の信頼性を大幅に向上することができることを示唆している。
【符号の説明】
【００４１】
１０ スペーサ
１１ 本体部
１２ 被覆部
２１ 半導体チップ
２２ 導電バンプ
２３ アンダーフィル
２４ 半導体パッケージ基板
２５ 半田バンプ
２６ 予備半田
２７ 回路基板（マザーボード）
２８ 半田接合部
１１０ サーバコンピュータ装置
１２０ 筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とが半田材により加熱接合されて形成される回路基板ユニットであって、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、熱膨張性材と熱硬化性材から形成されるスペーサを備え、
前記熱硬化性材の硬化温度は前記半田材の融点よりも高いことを特徴とする回路基板ユニット。
【請求項２】
前記第１基板と前記第２基板との間隔は、硬化した前記スペーサの高さにより定められることを特徴とする請求項１に記載の回路基板ユニット。
【請求項３】
前記第２基板が、前記第１基板上に半田接合され、
前記スペーサは、前記第２基板のコーナー部に対応する前記第１基板上の位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板ユニット。
【請求項４】
前記スペーサは、前記熱膨張性材を含有する本体部と、前記本体部の表面を囲んで設けられる前記熱硬化性材を含有する被覆部とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回路基板ユニット。
【請求項５】
前記スペーサは、前記熱膨張性材と前記熱硬化性材が一体化して形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回路基板ユニット。
【請求項６】
前記スペーサは、前記熱膨張性材に粉末状の前記熱硬化性材が混合して形成されることを特徴とする請求項５に記載の回路基板ユニット。
【請求項７】
熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とが半田材により加熱接合される回路基板ユニットの製造方法であって、
前記第１基板と前記第２基板との間に、熱膨張性材と前記半田材よりも高い硬化温度を有する熱硬化性材とから形成されるスペーサを配置する工程と、
前記半田材の融点以上に加熱を継続し、前記スペーサの熱硬化性材を硬化させる工程と、を備えることを特徴とする回路基板ユニットの製造方法。
【請求項８】
電子装置であって、
熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とが半田材により加熱接合されて形成される回路基板ユニットと、
前記回路基板ユニットが内部に搭載される筐体と、を備え、
前記回路基板ユニットには、熱膨張性材と熱硬化性材から形成されるスペーサが前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記熱硬化性材の硬化温度は前記半田材の融点よりも高いことを特徴とする電子装置。
【請求項１】
熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とが半田材により加熱接合されて形成される回路基板ユニットであって、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、熱膨張性材と熱硬化性材から形成されるスペーサを備え、
前記熱硬化性材の硬化温度は前記半田材の融点よりも高いことを特徴とする回路基板ユニット。
【請求項２】
前記第１基板と前記第２基板との間隔は、硬化した前記スペーサの高さにより定められることを特徴とする請求項１に記載の回路基板ユニット。
【請求項３】
前記第２基板が、前記第１基板上に半田接合され、
前記スペーサは、前記第２基板のコーナー部に対応する前記第１基板上の位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板ユニット。
【請求項４】
前記スペーサは、前記熱膨張性材を含有する本体部と、前記本体部の表面を囲んで設けられる前記熱硬化性材を含有する被覆部とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回路基板ユニット。
【請求項５】
前記スペーサは、前記熱膨張性材と前記熱硬化性材が一体化して形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回路基板ユニット。
【請求項６】
前記スペーサは、前記熱膨張性材に粉末状の前記熱硬化性材が混合して形成されることを特徴とする請求項５に記載の回路基板ユニット。
【請求項７】
熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とが半田材により加熱接合される回路基板ユニットの製造方法であって、
前記第１基板と前記第２基板との間に、熱膨張性材と前記半田材よりも高い硬化温度を有する熱硬化性材とから形成されるスペーサを配置する工程と、
前記半田材の融点以上に加熱を継続し、前記スペーサの熱硬化性材を硬化させる工程と、を備えることを特徴とする回路基板ユニットの製造方法。
【請求項８】
電子装置であって、
熱膨張率が異なる第１基板と第２基板とが半田材により加熱接合されて形成される回路基板ユニットと、
前記回路基板ユニットが内部に搭載される筐体と、を備え、
前記回路基板ユニットには、熱膨張性材と熱硬化性材から形成されるスペーサが前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記熱硬化性材の硬化温度は前記半田材の融点よりも高いことを特徴とする電子装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３３６９６（Ｐ２０１２−３３６９６Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７１７９７（Ｐ２０１０−１７１７９７）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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