(57)【要約】【課題】  精度良く位置合わせができると共に、十分な接着強度が得られる平板状部材の実装用治具及び実装方法を提供する。【解決手段】  実装用冶具を構成する載置台に２つの凹部を設け、第一凹部はヒートシンクとなる筐体等からなる実装用基材を保持する開口を有し、第二凹部は第一凹部の所定位置にセラミック基板等からなる平板状部材およびロウ材等からなる接着部材を載置する開口面と深さを有する。実装用治具に実装用基材等を載せて加熱することにより、接着部材が熔融し、平板状部材を実装用基材に接着させることができる。【選択図】  図１
2006093205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状部材を、実装用基材上に接着するための平板状部材の実装用治具において、
前記実装用治具は、前記平板状部材及び前記実装用基材をそれぞれ載置する２つの凹部を備え、第一凹部は前記実装用基材をフェイスダウン姿勢で載置する開口を有し、該第一凹部の底部に開口する第二凹部は、フェイスダウン姿勢の前記平板状部材と該平板状部材上に載置した接着部材とを、前記実装用基材の接着位置に位置決めして載置する開口と前記平板状部材の厚さより実装時の接着部材の厚さ分だけ深い深さを有することを特徴とする平板状部材の実装用治具。
【請求項２】
平板状部材を実装用基材上に接着するための平板状部材の実装方法において、
前記平板状部材及び前記実装用基材を載置する２つの凹部を備え、第一凹部は前記実装用基材をフェイスダウン姿勢で載置する開口を有し、該第一凹部の底部に開口する第二凹部は、フェイスダウン姿勢の前記平板状部材と該平板状部材上に載置した接着部材とを、前記実装用基材の接着位置に位置決めして載置する開口と前記平板状部材の厚さより実装時の接合部材の厚さ分だけ深い深さを有する平板状部材の実装用治具を用意する工程と、
前記第二凹部にフェイスダウン姿勢で前記平板状部材を載置し、該平板状部材上に前記接着部材を載置する工程と、
前記第一凹部に前記実装用基材を載置する工程と、
前記実装用基材及び前記平板状部材を載置した前記実装用治具を加熱することにより、前記接着部材を熔融させ、前記平板状部材を前記実装用基材に接着する工程とを含むことを特徴とする平板状部材の実装方法。
【請求項３】
前記平板状部材の前記接着部材の載置面に複数の突起を備えた前記平板状部材を用意する工程と、
前記平板状部材上に載置した際、前記複数の突起に対応する位置に穴部を備えたシート状の前記接着部材を用意する工程とを含み、
前記突起と前記穴部とを嵌合させ、前記平板状部材および前記接着部材とを前記第二凹部内に載置する工程を含むことを特徴とする請求項２記載の平板状部材の実装方法。
【請求項４】
前記平板状部材と前記実装用基材との間に、スペーサ部材を挟み、前記実装用基材及び前記平板状部材を載置した前記実装用治具を加熱することにより、前記接着部材を熔融させ、前記スペーサ部材の厚さと略等しい厚さの前記接合部材で、前記平板状部材を前記実装用基材に接着する工程を含むことを特徴とする請求項２記載の平板状部材の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板等の平板状部材を筐体等の実装用基材の上にロウ材等の接着部材を用いて実装する実装用治具および実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の半導体装置を表面に搭載するセラミック基板（平板状部材）をヒートシンクとなる筐体（実装用基材）上にロウ材（接着部材）を用いて接着（実装）する場合、実装用治具を用いるのが一般的である。セラミック基板を筐体に実装する場合を例にとり、従来の実装方法を説明する。図４は従来の平板状部材の実装方法の説明図である。実装用治具を構成する載置台３１には、筐体４を載置するための凹部３２と、固定枠３４を位置決めして固定する位置決めピン３３が形成されている。まず、凹部３２内に筐体４をフェイスアップ姿勢で載置する（図４Ａ）。セラミック基板２を実装する所定の位置に開口部３６が配置されるように、位置決めピン３３をピン穴３５に嵌合させ、固定枠３４を搭載台３１上に載せる（図４Ｂ）。次ぎに、固定枠３４の開口部３６内にＡｕＳｎ等のシート状のロウ材３と実装するセラミック基板２を重ねて載せ、荷重３７を載せる（図４Ｃ）。この状態で加熱すると、ロウ材３が熔融し、筐体４上にセラミック基板２が接着する。
【０００３】
このように従来の実装用治具を用いると、セラミック基板２の実装位置は位置決めピン３３によって位置決め固定される固定枠３４と載置台３１によって決まることになる。この他、実装位置の精度を良くする方法として、種々の方法が開示されている。例えば特許文献１には、部品を冶具にセットする際の温度とリフロー時の温度に差があることから構成材料の熱膨張、熱収縮を利用して部品の着脱および位置決めを行う技術が開示されており、特許文献２には、ＢＧＡ(ボールグリッドアレイ)デバイスをプリント基板に実装する際、プリント基板に形成した搭載用カバーによって部品の搭載をガイドする位置決め構造が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２９４３４０号公報
【特許文献２】特開２００４−９８１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
搭載台３１と固定枠３４からなる実装用治具を用いて平板状部材を実装用基材に実装する場合、次のような問題点があげられる。第一に固定枠３４は、平板状部材を開口部内に載置するため、開口部３６の深さをあまり深くすることができず、通常セラミック基板を接着する場合、１ｍｍ程度となり、加熱時に反りや浮きなどが生じてしまう。その結果、固定枠３４の開口部３６の位置が相対的にずれ、平板状部材の実装位置がずれてしまうという問題がある。また、開口部３６内に載せられたシート状の接着部材がずれ、平板状部材の接着不良が発生してしまうという問題があった。また第二に、平板状部材の自重だけでは接着強度が得られないため荷重３７が必要であるが、荷重が重すぎたり、均等に力が加わらない場合、加熱時に熔融した接着部材が周辺に流れ出てしまい、短絡不良が発生してしまうという問題があった。さらに第三に、載置台３１上の位置決めピン３３と固定枠３４のピン穴３５によって実装位置が決まるため、位置決めピン３３とピン穴３５との嵌合のための遊びが必要であり、平板状部材の実装位置に所定のずれを見込む必要があるという問題があった。本発明は、これら２つの治具を組み合わせて位置合わせを行う実装用治具、および実装用基材上にそれより面積の小さい平板状部材を載せて加熱する実装方法に起因して発生する問題点を解消し、精度良く位置合わせができると共に、十分な接着強度が得られる平板状部材の実装用治具及び実装方法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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、平板状部材を、実装用基材上に接着するための平板状部材の実装用治具において、前記実装用治具は、前記平板状部材及び前記実装用基材をそれぞれ載置する２つの凹部を備え、第一凹部は前記実装用基材をフェイスダウン姿勢で載置する開口を有し、該第一凹部の底部に開口する第二凹部は、フェイスダウン姿勢の前記平板状部材と該平板状部材上に載置した接着部材とを、前記実装用基材の接着位置に位置決めして載置する開口と前記平板状部材の厚さより実装時の接着部材の厚さ分だけ深い深さを有することを特徴とするものである。
【０００６】
本願請求項２に係る発明は、平板状部材を実装用基材上に接着するための平板状部材の実装方法において、前記平板状部材及び前記実装用基材を載置する２つの凹部を備え、第一凹部は前記実装用基材をフェイスダウン姿勢で載置する開口を有し、該第一凹部の底部に開口する第二凹部は、フェイスダウン姿勢の前記平板状部材と該平板状部材上に載置した接着部材とを、前記実装用基材の接着位置に位置決めして載置する開口と前記平板状部材の厚さより実装時の接合部材の厚さ分だけ深い深さを有する平板状部材の実装用治具を用意する工程と、前記第二凹部にフェイスダウン姿勢で前記平板状部材を載置し、該平板状部材上に前記接着部材を載置する工程と、前記第一凹部に前記実装用基材を載置する工程と、前記実装用基材及び前記平板状部材を載置した前記実装用治具を加熱することにより、前記接着部材を熔融させ、前記平板状部材を前記実装用基材に接着する工程とを含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記平板状部材の前記接着部材の載置面に複数の突起を備えた前記平板状部材を用意する工程と、前記平板状部材上に載置した際、前記複数の突起に対応する位置に穴部を備えたシート状の前記接着部材を用意する工程とを含み、前記突起と前記穴部とを嵌合させ、前記平板状部材および前記接着部材とを前記第二凹部内に載置する工程を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
本願請求項４に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記平板状部材と前記実装用基材との間に、スペーサ部材を挟み、前記実装用基材及び前記平板状部材を載置した前記実装用治具を加熱することにより、前記接着部材を熔融させ、前記スペーサ部材の厚さと略等しい厚さの前記接合部材で、前記平板状部材を前記実装用基材に接着する工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実装用治具を用いて平板状部材を実装する場合、従来使用していた固定枠がないので、固定枠を位置合わせするためのあそびに相当する実装位置のずれを無くすことができる。また、実装用基材の自重が荷重の役割を果たすため、荷重を載せる必要がなくなる。さらに実装用基材は、第一凹部の底部で支持されるため、熔融した接着部材が実装用基材の自重により押し流されることもない。
【００１０】
また本発明の実装方法によれば、平板状部材上に複数の突起を設け、シート状の接着部材を複数の突起と嵌合させて位置合わせすることにより、位置ずれなく接着部材を平板部材上に載置することができる。またこの突起を加熱時に変形しない材料で形成すると、実装用基材を突起で支持することもでき、熔融した接着部材が実装用基材の自重により押し流されることもない。突起の代わりに接着部材と接着しない材料からなるスペーサを用いても、同様に実装用基材は、スペーサで支持されるため、熔融した接着部材が実装用基材の自重により押し流されることもない。
【００１１】
このように実装用基材と平板状部材との間に十分な接着部材が残るため、実装用基材と平板状部材とを十分な強度で接着させることができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の平板状部材の実装用治具は、２つの凹部（第一凹部、第一凹部の底面に開口する第二凹部）を有しており、第二凹部内に平板状部材と接着部材を載置し、第一凹部に実装用基材を載置する構成となっている。さらに、平板状部材上に複数の突起を形成し、この突起に対応する位置に取り付け用の穴を設けた接着部材を用意し、突起に穴を嵌合させ、接着部材がずれないようにして搭載する。この突起は、接着部材が熔融し、実装用基材が接着部材を押し流さないようにするストッパとしての機能も発揮する。突起に代えてスペーサを用いる場合も同様である。以下本発明の実施例について、図１〜図３を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず第１の実施例について、セラミック基板（平板状部材）を筐体（実装用基材）にロウ材（接合部材）を用いて実装する場合を例にとり、詳細に説明する。本発明の実装用治具は、載置台１のみで構成される。この載置台１には、２つの凹部を有しており、第一凹部５は筐体４を載置する開口を有し、少なくとも筐体４を所定の位置に載置する深さを有している。第二凹部６は第一凹部５の底面部の所定位置（セラミック基板２の接着位置）に開口し、セラミック基板２をシート状のロウ材３で接着した際、セラミック基板２と筐体４の接合面に必要な厚さのロウ材３が残るように設定されている。具体的には、第二凹部６の深さは、セラミック基板２の厚さと、実装時のロウ材３の厚さとを加えた深さに設定するのが好ましい。
【００１４】
セラミック基板２と筐体４の位置合わせ精度を上げるため、図１に示すように、第一凹部５、第二凹部６の底面部の大きさは、それぞれ載置する筐体４、セラミック基板２の大きさとほぼ等しい大きさとするのが好ましい。また筐体４等を載置する際の作業性を良くするため、第一凹部５、第二凹部６の側面部は、上面側の開口幅が広がるように、傾斜させておくのが好ましい。
【００１５】
次に、本発明の実装用治具を用いて筐体４にセラミック基板２を実装する方法について説明する。まずセラミック基板２を、筐体４との接着面を上にして（フェイスダウン姿勢で）、第二凹部６内に載置する。セラミック基板２の接着面上に、シート状のロウ材３を載せる（図１Ａ）。その後、筐体４を第一凹部５内に載置する（図１Ｂ）。この状態で、ロウ材３が熔融する温度まで加熱する。実装用治具から取り出し、セラミック基板２の表面を上面に向けた実装状態は、図１Ｃのようになる。このように本実施例では、実装方法も非常にシンプルであり生産性に優れている。また、従来例で説明した固定枠がなく、筐体４の自重が荷重の代りとなるため、荷重も必要ない。
【実施例２】
【００１６】
次に、セラミック基板２上にロウ材３を載置するための別の方法について説明する。セラミック基板２上に位置ずれなくロウ材３を載置するため、セラミック基板２の筐体４との接合面側に、突起７を形成しておく（図２Ｂ）。突起７は、例えば、めっき法により形成するバンプ電極や、スタッドバンプの形成方法に従い形成することができる。一方ロウ材３には、突起７に対応するように、穴部８を形成しておく（図２Ａ）。
【００１７】
実施例１で説明した実装用治具を用いてセラミック基板２を筐体４に実装する場合、次のようになる。まず、セラミック基板２の突起７にロウ材３の穴部８を嵌合させ、ロウ材３を載せたセラミック基板２を用意する。このセラミック基板２を第二凹部６内に載置する（図１Ａに相当）。その後、筐体４を第一凹部５内に載置する（図２Ｃ）。この状態でロウ材３が熔融する温度で加熱し、筐体４にセラミック基板２を接着させることができる。
【００１８】
このようにセラミック基板２の突起７とロウ材３の穴部８を嵌合する構成とすることで、セラミック基板２とロウ材３の位置ずれが起きず、加熱前に、ロウ材３が第二凹部６内に落ちることはない。しかも突起７の高さを所望の高さにコントロールすることによって、突起７が筐体４の重さを支え、突起７間のロウ材３の流れ出しを防止することができる。たとえば、セラミック基板２の厚さが所定の厚さより厚くばらついた場合に、厚い分だけ第二凹部６の深さより第一凹部５側に、セラミック基板２およびロウ材３が余分に突出することになる。このように突出した状態で加熱すると、厚い分だけロウ材３が余分に流れ出してしまい、ロウ材３の厚さが薄くなってしまうことになる。これに対し、突起７を備えることによって、突起７が筐体４の重さを支えるストッパとして機能し、ロウ材３の流れ出しを防止することができ、接着不良の発生を無くすことができる。
【００１９】
なお、突起７をロウ材３の加熱時に変形（熔融）する材料で形成することも可能であるが、その場合は、突起７はロウ材３の位置ずれ防止の機能を発揮するのみとなる。
【実施例３】
【００２０】
次に、本発明の実装用治具を用いて筐体４にセラミック基板２を実装する別の方法について説明する。熔融時のロウ材３の流れ出しを防止するため、突起７の代わりにスペーサ９を用いることもできる。
【００２１】
まずセラミック基板２を筐体４との接着面を上にして（フェイスダウン姿勢で）、第二凹部６内に載置する。セラミック基板２の接着面上に、シート状のロウ材３を載置する。さらにロウ材３上に、スペーサ９を載置する（図３Ａ）。その後、筐体４を第一凹部５内に載置する（図３Ｂ）。この状態で、ロウ材３が熔融する温度まで加熱し、筐体４にセラミック基板２を接着させることができる。
【００２２】
特に、スペーサ９をロウ材３と接着しない材料で構成すると、セラミック基板２と筐体４との間に、スペーサ９の厚さだけ、ロウ材３を残すことができる。具体的には、セラミックからなるスペーサ９をＡｕＳｎからなるシート状のロウ材３の上に載置して加熱処理すると、スペーサ９はロウ材をはじき、スペーサ９とセラミック基板２の間、スペーサ９と筐体４との間にロウ材３が入り込まず、セラミック基板２と筐体４との間には、スペーサ９の厚さだけロウ材３を残すことができる。
【００２３】
このようにスペーサ９は、実施例２で説明した突起７と同様の機能を発揮し、実施例２で説明したようなセラミック基板２に突起７を形成する工程を省略することができるので、簡便な方法である。なお、スペーサ９は、ロウ材３の上に載置することに限定されず、スペーサ９上にロウ材３を載置することができることは言うまでもない。また、スペーサ９の形状は、図３に示すようなリング状に限るものでもない。
【００２４】
以上本発明について、セラミック基板を筐体に接合（実装）する場合を例にとり説明したが、本発明はこれらの接合に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、半導体装置やパッケージ部品等の平板状部材を、金属板やセラミック板等の実装用基材に接着する際にも、本発明の実装用治具及び実装方法を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１を説明する図である。
【図２】本発明の実施例２を説明する図である。
【図３】本発明の実施例３を説明する図である。
【図４】従来例の平板状部材の実装方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１；載置台、２；セラミック基板、３；ロウ材、４；筐体、５；第一凹部、６；第二凹部、７；突起、８；穴部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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