(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が取り付けられた多層配線基板に、冷却部品を取り付ける冷却部品取付方法において、
上記電子部品の発熱を熱伝導部材を介して上記冷却部品に伝達して、放熱するとともに、
上記電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方に予め供給されている上記熱伝導部材を加熱し、溶融若しくは軟化した後、上記電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方を移動して両者を接近させ、上記電子部品と上記冷却部品が上記熱伝導部材を介して接触した後の移動速度を、両者が接触する前の移動速度よりも遅くするとともに、
さらに、上記電子部品が取り付けられた多層配線基板と、上記冷却部品を独立して温度制御することにより、所定温度まで加熱して上記熱伝導部材を溶融若しくは軟化した後、上記熱伝導部材を介して両者を熱的に接続したことを特徴とする冷却部品取付方法。
【請求項２】
請求項１記載の冷却部品取付方法において、
さらに、上記電子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、上記冷却部品をチャンバー内で取り付けるとともに、
このチャンバーの内部の酸素濃度を低減した状態で、上記電子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、上記冷却部品を取り付けることを特徴とする冷却部品取付方法。
【請求項３】
請求項２記載の冷却部品取付方法において、
さらに、上記チャンバー内を真空にした後、上記チャンバー内に不活性ガスを導入して、チャンバー内の酸素濃度を低減することを特徴とする冷却部品取付方法。
【請求項４】
請求項３記載の冷却部品取付方法において、
さらに、上記チャンバー内を真空にした後、上記チャンバー内に第１のガスを導入し、さらに真空にした後、上記チャンバー内に第１のガスよりも熱伝導係数の大きなガスを導入して、チャンバー内の酸素濃度を低減することを特徴とする冷却部品取付方法。
【請求項５】
請求項１記載の冷却部品取付方法において、
さらに、上記電子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、上記冷却部品をチャンバー内で取り付けるとともに、このチャンバーの内部の圧力を減圧した状態で、上記電子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、上記冷却部品を取り付けることを特徴とする冷却部品取付方法。
【請求項６】
請求項５記載の冷却部品取付方法において、
さらに、このチャンバーの内部の圧力を減圧した状態後、上記電子部品が取り付けられた多層配線基板に対して、上記冷却部品を取り付ける際に初期圧力よりも高圧状態で両者を取り付けることを特徴とする冷却部品取付方法。
【請求項７】
電子部品が取り付けられた多層配線基板に、冷却部品を取り付けてモジュールを供給した後、冷却部品を外して、モジュールを開封する冷却部品取付方法において、
上記電子部品及び上記冷却部品を加熱して上記熱伝導部材を溶融若しくは軟化した後、上記電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方を移動して両者を離す際の移動速度を、両者が完全に離れた後の移動速度よりも遅くしたことを特徴とする冷却部品取付方法。
【請求項８】
電子部品が取り付けられた多層配線基板に、冷却部品を取り付ける冷却部品取付装置において、
上記多層配線基板を加熱する第１のヒータと、
上記冷却部品を加熱する第２のヒータと、
上記電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方を移動して両者を接近させるとともに、その移動速度が切替可能な移動手段と、
上記電子部品が取り付けられた多層配線基板及び上記冷却部品を内部に収納するチャンバーと、
上記チャンバー内に不活性ガスを導入するガス導入手段と、
上記チャンバー内を真空状態にする真空ポンプと、
上記第１のヒータ，上記第２のヒータ，上記移動手段，上記ガス導入手段，上記真空ポンプを制御する制御手段と、
上記電子部品が取り付けられた多層配線基板と、上記冷却部品を独立して温度制御するヒータ電源とを備え、
上記ヒータ電源により、所定温度まで加熱して上記熱伝導部材を溶融若しくは軟化した後、上記熱伝導部材を介して両者を熱的に接続することを特徴とする冷却部品取付装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩチップ等の電子部品に、放熱フィンの形成された水冷ジャケット等の冷却部品を取り付ける冷却部品取付方法，冷却部品取付装置及びこの装置によって製造されたモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の汎用コンピュータ等の大型計算機のモジュールでは、多層配線基板上に複数のＬＳＩが配置されるとともに、放熱フィンの形成された水冷ジャケットを用いて、ＬＳＩからの発熱を放熱するようにしている。ＬＳＩから水冷ジャケットへの伝熱は、ＬＳＩの背面に固定したＡｌＮ製の櫛歯と水冷ジャケット側に形成されたＡｌＮ製の櫛歯をかみ合わせるとともに、モジュール内部にオイル等の熱伝導部材を封入して、ＬＳＩの発熱を水冷ジャケットに熱伝導する方式などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、汎用コンピュータに用いるモジュールは、ＬＳＩの高速化とともに、その発熱量が大きくなってきており、従来のように、ＡｌＮ製の櫛歯とオイル等を用いた方式では、冷却性能が十分でなく、十分な放熱効果が得られないという問題があることが判明してきた。
【０００４】
本発明の目的は、冷却性能を向上できる冷却部品取付方法，冷却部品取付装置及びモジュールを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電子部品が取り付けられた多層配線基板に、冷却部品を取り付ける冷却部品取付方法において、上記電子部品の発熱を熱伝導部材を介して上記冷却部品に伝達して、放熱するとともに、上記電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方に予め供給されている上記熱伝導部材を加熱し、溶融若しくは軟化した後、上記電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方を移動して両者を接近させ、上記電子部品と上記冷却部品が上記熱伝導部材を介して接触した後の移動速度を、両者が接触する前の移動速度よりも遅くするとともに、さらに、上記電子部品が取り付けられた多層配線基板と、上記冷却部品を独立して温度制御することにより、所定温度まで加熱して上記熱伝導部材を溶融若しくは軟化した後、上記熱伝導部材を介して両者を熱的に接続するようにしたものである。
かかる方法により、熱伝導部材が溶融若しくは軟化状態にある時間を短縮して、熱伝導部材の表面の酸化を抑制し、また、熱伝導部材による取付時における熱伝導部材中へのガスの封じ込めによるボイドの発生を低減して、冷却性能を向上し得るものとなる。
【０００６】
また、上記目的を達成するために、本発明は、電子部品が取り付けられた多層配線基板に、冷却部品を取り付ける冷却部品取付装置において、上記多層配線基板を加熱する第１のヒータと、上記冷却部品を加熱する第２のヒータと、上記電子部品若しくは上記冷却部品の少なくとも一方を移動して両者を接近させるとともに、その移動速度が切替可能な移動手段と、上記電子部品が取り付けられた多層配線基板及び上記冷却部品を内部に収納するチャンバーと、上記チャンバー内に不活性ガスを導入するガス導入手段と、上記チャンバー内を真空状態にする真空ポンプと、上記第１のヒータ，上記第２のヒータ，上記移動手段，上記ガス導入手段，上記真空ポンプを制御する制御手段と、上記電子部品が取り付けられた多層配線基板と、上記冷却部品を独立して温度制御するヒータ電源とを備え、上記ヒータ電源により、所定温度まで加熱して上記熱伝導部材を溶融若しくは軟化した後、上記熱伝導部材を介して両者を熱的に接続するようにしたものである。
かかる構成により、冷却性能を向上できるモジュールを製造し得るものとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態による冷却部品取付装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による冷却部品取付装置の全体構成について説明する。なお、本実施形態においては、熱伝導部材としてハンダを用い、ハンダにより冷却部品と多層配線基板上に搭載されたＬＳＩとを接続するものである。
【０００９】
チャンバー１０の内部には、下ヒータ２０と、上ヒータ３０が配置されている。下ヒータ２０は、電源２２によって通電されることにより、発熱する。下ヒータ２０の近傍には、熱電対のような温度センサ２４が配置されており、下ヒータ２０や下ヒータ２０に取り付けられる部材の温度を検出している。また、下ヒータ２０は、固定されている。
【００１０】
上ヒータ３０は、複数のスプリング３２によって支持板３４に懸架されている。下ヒータ３０は、電源３６によって通電されることにより、発熱する。上ヒータ３０を支持する支持板３６は、シャフト４２を介して、クラッチ機構４０に接続されている。また、クラッチ機構４０は、ベルト５２によってステッピングモーター５０に連結されている。ステッピングモーター５０の駆動力は、ベルト５２及びクラッチ機構５０を介して、支持板３４に伝達され、上ヒータ３０を上下動する。クラッチ機構５０は、速度を切り替えるために用いられており、内部のギアの切替により、上ヒータ３０の上下動の速度を、高速と中速と低速の３種類の速度に切り替える。また、上ヒータ３０の近傍には、熱電対のような温度センサ３８が配置されており、上ヒータ３０や上ヒータ３０に取り付けられる部材の温度を検出している。
【００１１】
チャンバー１０の内部は、真空ポンプ６０によって真空引きされる。チャンバー１０の内部の圧力は、圧力センサ１２によって測定される。また、チャンバー１０の内部の酸素濃度は、Ｏ２センサ１４によって測定される。また、図示しない窒素ガス供給源に収容された窒素（Ｎ２）ガス及びヘリウムガス供給源に収容されたヘリウム（Ｈｅ）ガスは、制御手段８０を用いて、ＯＮ／ＯＦＦバルブ７４，７６の開閉を切り替え、チャンバー１０の内部に導入される。
【００１２】
制御手段８０は、温度センサ２４，３８によって検出された温度が、所定温度になるように、電源２２，３６のオン・オフや通電量を制御する。制御手段８０は、クラッチ機構４０の速度切替やステッピングモーター５０のオン・オフを制御して、上ヒータ３０の上下動制御を行う。また、制御手段８０は、圧力センサ１２によって測定されたチャンバー１０の内部の圧力や、Ｏ２センサによって検出されたチャンバー１０の内部の酸素濃度に基づいて、真空ポンプ６０のオン・オフや、ＯＮ／ＯＦＦバルブ７４，７６のオン・オフ切替を制御する。
【００１３】
次に、図２〜図６を用いて、本実施形態による冷却部品取付装置を用いた冷却部品の取付工程について説明する。
図２は、冷却部品の取付工程の途中状態を示す側面図であり、図３は、冷却部品の取付工程の取付完了状態を示す側面図であり、図４は、冷却部品の取付工程におけるチャンバー内圧力の変化を示すタイミングチャートであり、図５は、冷却部品の取付工程における上下ヒータ間の距離の変化を示すタイミングチャートであり、図６は、冷却部品の取付工程における部品の温度変化を示すタイミングチャートである。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００１４】
最初に、図２を用いて、ＬＳＩの搭載された多層配線基板に、水冷ジャケットを取り付ける場合の構成について説明する。
下ヒータ２０には、均熱治具９０を用いて、放熱フィンの形成された冷却部品である水冷ジャケット１００が位置決めされ、固定されている。均熱治具９０は、水冷ジャケット１００を位置決めした上で、保持するとともに、下ヒータ２０の熱を水冷ジャケット１００に熱伝達する際に、下ヒータ２０からの熱を拡散して伝達することにより、水冷ジャケット１００の熱バラツキを低減している。下ヒータ２０自体も、熱バラツキの少ない面ヒータを用いているが、それでも、加熱面内における熱のバラツキは、±１０℃程度あるのに対して、均熱治具９０を用いることにより、加熱対象である水冷ジャケット１００の熱バラツキを±２℃まで低減することができる。均熱治具９０には、複数の位置決めピン９２と、この位置決めピン９２に挿入されたスプリング９４が設けられている。水冷ジャケット１００の上には、ハンダ１１０が予め供給されている。また、水冷ジャケット１００の外周に設けられた封止部１０２の上面にも、ハンダ１１４が供給されている。
【００１５】
また、上ヒータ３０には、均熱治具９６を用いて、複数のＬＳＩ１０６が取り付けられた多層配線基板１０４が位置決めされ、固定されている。均熱治具９６は、均熱治具９０と同様に、多層配線基板１０４を位置決めした上で、保持するとともに、上ヒータ３０の熱を多層配線基板１０４に熱伝達する際に、上ヒータ３０からの熱を拡散して伝達することにより、多層配線基板１０４の熱バラツキを低減している。均熱治具９６には、均熱治具９０に設けられた位置決めピン９２に対応して、位置決め穴９８が形成されている。ＬＳＩ１０６の上面（図示する状態では、下面）には、ハンダ１１２が予め供給されている。このとき、上下の均熱治具は、位置決めピンに取り付けられたバネにより、両者を引き離す反発力を受け、冷却部品とＬＳＩ上のハンダが接触しない距離を保っている。
【００１６】
なお、水冷ジャケット１００に供給されているハンダ１１０の位置は、ＬＳＩ１０６の上面の位置に対応する位置である。また、ＬＳＩ１０６は、ハンダボール等を用いて、多層配線基板１０４に接合されているが、このとき用いるハンダボールの融点は、ハンダ１１０，１１２，１１４よりも高いものである。例えば、ハンダ１１０，１１２，１１４として、錫−鉛系の融点が１８３℃のハンダを用いる場合には、ＬＳＩ１０６の固着用のハンダは、これらのハンダの融点よりも、融点が約３０℃高い錫−銀系のハンダを用いている。
【００１７】
また、加熱は、窒素やヘリウムなどの不活性ガスが充填されたチャンバ内で実施し、ハンダの酸化を抑制している。さらに、このガスの圧力は、制御手段８０により、ＯＮ／ＯＦＦバルブ７４，７６を操作し、数Torr〜1500Torrまで任意に変化させることができる。
【００１８】
なお、図２に示した状態は、冷却部品の取付工程の途中状態を示しており、このとき、ハンダ１１０とハンダ１１２は、接触する直前の状態である。このときの下ヒータ２０と、上ヒータ３０の間の距離を、Ｄ３とする。
【００１９】
この後、ヒータ移動速度を低速に切替え、図４に示す固着完了時のＤ４の位置までヒータを接近させる。その後、この位置を維持したまま冷却を行うことにより、冷却部品の取付が完了する。
【００２０】
次に、本実施形態による冷却部品取付装置の動作について、図４〜図６を用いて、説明する。
図４に示すように、チャンバー１０内の下ヒータ２０及び上ヒータ３０に、ワークである水冷ジャケット１００及び多層配線基板１０４をセットした後、図１に示した制御手段８０は、真空ポンプ６０の動作を開始して、チャンバー１０の内部を真空引きして、減圧する。ここで、図４の縦軸は、チャンバー１０の内部圧力を示している。例えば、図４の時刻ｔ０に真空ポンプ６０を作動したとすると、真空ポンプ６０の動作開始前のチャンバー１０の内部圧力Ｐ１は、大気圧（約７６０Ｔｏｒｒ）である。そして、真空引きが開始することにより、チャンバー１０の内部が減圧される。チャンバー１０の内部を減圧することによって、チャンバー１０の内部の酸素濃度を低減する。
【００２１】
制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を検出し、内部圧力が、例えば、時刻ｔ１において、Ｐ２になると、真空ポンプ６０を停止する。例えば、圧力Ｐ２は、０．２Ｔｏｒｒに設定する。
【００２２】
次に、制御手段８０は、バルブ７４を開き窒素ガスを、チャンバー１０の内部に導入する。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ１になるまで、窒素ガスをチャンバー１０の内部に導入する。例えば、時刻ｔ２に、内部圧力がＰ１になると、制御手段８０は、バルブ７４を閉じる。上述の方法によって、チャンバー内部の酸素濃度が低下する。そこで、制御手段８０は、酸素濃度センサ１４を用いて、チャンバー１０の内部の酸素濃度を検出する。チャンバー内に、酸素ガスの残留量が多いと、ハンダ１１０，１１２，１１４が溶融した後、ハンダ１１０とハンダ１１２の固着が完了するまでの間（ハンダの溶融時間）に、ハンダ１１０，１１２の表面に酸化膜が形成され、酸化膜が形成されると、ハンダ固着後のボイドの原因となるため、残留酸素ガスの濃度が所定濃度以下になるようにしている。
チャンバー内部の残留酸素濃度と、ハンダ溶融時間との関係について調べたところ、残留酸素濃度が０．３ｐｐｍ以下であれば、酸化膜の成長は、一定の厚さまで成長した後は、それ以上成長しないことが判明した。そこで、窒素ガス封入後の酸素濃度は、０．３ｐｐｍ以下になるようにしている。酸素濃度が所定濃度以下になると、次の工程に進む。酸素濃度が所定濃度以下でない場合には、時刻ｔ０〜ｔ３の工程，即ち、チャンバー１０内部の減圧，チャンバー１０への窒素ガスの導入，酸素濃度チェックの工程を繰り返す。
【００２３】
酸素濃度が、所定濃度以下であれば、制御手段８０は、時刻ｔ３において再び、真空ポンプ６０を作動させて、チャンバー１０の内部を減圧する。そして、チャンバー１０の内部の圧力が、再び、Ｐ２になると、時刻ｔ４において、制御手段８０は、バルブ７６を開くと共に、流路切替弁７８を作動させて、ヘリウムガスを、チャンバー１０の内部に導入する。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ１になるまで、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入する。内部圧力がＰ１になると、制御手段８０は、バルブ７６を閉じる。そこで、制御手段８０は、酸素濃度センサ１４を用いて、チャンバー１０の内部の酸素濃度を検出して、所定濃度以下であることを確認する。
【００２４】
酸素濃度が、所定濃度以下であれば、制御手段８０は、時刻ｔ５において再び、真空ポンプ６０を作動させて、チャンバー１０の内部を減圧する。そして、チャンバー１０の内部の圧力が、再び、Ｐ２になると、時刻ｔ６において、制御手段８０は、バルブ７６を開いて、ヘリウムガスを、チャンバー１０の内部に導入する。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ３になるまで、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入する。内部圧力がＰ３になると、制御手段８０は、バルブ７６を閉じる。ここで、内部圧力Ｐ３は、例えば、５０Ｔｏｏｒとしている。大気圧よりも減圧した状態としていることによって、この後、ハンダを溶融した際に、ハンダ内部に存在するボイドが、外部に取り出される。このように、圧力をＰ３とするのは、ハンダ内部に存在するボイドを取り出すためのものであるため、大気圧よりも低くすればよいものである。また、このときの圧力は、ヒーターの熱を均熱治具，多層配線基板，水冷ジャケットに効率的に伝えることが可能な最低限のガス量により決まる。例えば、圧力Ｐ３は、５０Ｔｏｏｒ〜７６０Ｔｏｏｒの間で可変できる。
【００２５】
ここで、ガスの種類の切替は、以下の理由で行っている。
ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて、熱伝導率が高いため、ハンダの溶融・固着時には、チャンバー１０の内部をヘリウムガス雰囲気としている。但し、ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて高価であるため、チャンバー１０の内部の酸素濃度が所定濃度になるまでは、チャンバーの減圧と窒素ガス導入を行うことにより、使用するガスのコストを低減するようにしている。
【００２６】
次に、時刻ｔ７において、チャンバー１０の内部の圧力がＰ３になると、図５に示すように、制御手段８０は、モータ５０を駆動して、上ヒータ３０を下降させる。ここで、図５の縦軸は、図２に示した下ヒータ２０の均熱治具９０との接触面と上ヒータ３０の均熱治具９４との接触面の間の距離Ｄを示している。時刻ｔ０〜ｔ７間での間、上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離は、Ｄ１である。距離Ｄ１は、冷却部品の取付工程開始時の距離であり、図５に示す距離Ｄ４は、冷却部品取り付け完了時の上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離である。距離Ｄ４が、例えば、３５ｍｍであるとき、距離Ｄ１は、例えば、８５ｍｍである。即ち、固着開始前から固着完了時までの上ヒータ３０の移動量は、５０ｍｍ（＝８５−３５）である。
【００２７】
制御手段８０は、ステッピングモータ５０に供給するパルス数によって、上ヒータ３０の移動量を制御できるため、上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離がＤ２になるまで、上ヒータ３０を下降する。距離Ｄ２は、例えば、４０ｍｍである。このとき、制御手段８０は、クラッチ機構４０の内部のギア比を切り替えて、上ヒータ３０を高速度ｖ１で下降させる。上ヒータ３０の下降速度は、例えば、２ｍｍ／ｓとしている。上ヒータ３０の下降量は、約４５ｍｍであるため、約２２．５秒間の短時間で、上ヒータ３０を距離Ｄ２の位置まで高速で下降できる。
【００２８】
時刻ｔ８において、上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離がＤ２になると、制御手段８０は、モータ５０の駆動を停止して、上ヒータ３０の下降を停止するとともに、電源２２，３６をオンして、下ヒータ２０及び上ヒータ３０への通電を開始する。
【００２９】
ここで、図６は、下ヒータ２０によって加熱される下側の均熱治具９０の温度及び上ヒータ３０によって加熱される上側の均熱治具９６の温度Ｔを示している。水冷ジャケット９０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製であり、一方、多層配線基板１０４は、セラミックスや金属の接合体製であるため、両者の材質が異なるとともに、両者の重量も異なるため、両者の熱容量が異なっている。そこで、本実施形態においては、図１若しくは図２に示したように、水冷ジャケット９０を加熱するためのヒータ２０と、多層配線基板１０４を加熱するためのヒータ３０を独立のヒータとするとともに、ヒータ電源２２，３６も独立したものを用いることにより、両者を独立して温度制御できるようにしている。
【００３０】
図６に示すように、時刻ｔ８において、通電を開始したとすると、通電開始前の温度Ｔ１は常温であり、その後、通電の経過とともに、温度が上昇する。そして、温度センサ２４，３８を用いて、均熱治具９０，９６の温度を監視して、時刻ｔ９に、温度がＴ２になると、その温度を維持するように、電源２２，３６を制御する。ここで、温度Ｔ２は、ハンダ１１０，１１２，１１４の融点よりも、３０℃高い温度としている。例えば、ハンダ１１０，１１２，１１４の融点が、１８３℃の場合、温度Ｔ３を２１０℃としている。ハンダ１１０，１１２，１１４の温度が融点以上になると、ハンダ１１０，１１２，１１４は、溶融を開始する。
【００３１】
なお、上述したように、本実施形態においては、水冷ジャケット９０を加熱するためのヒータ２０と、多層配線基板１０４を加熱するためのヒータ３０を独立のヒータとするとともに、ヒータ電源２２，３６も独立したものを用いているので、水冷ジャケット９０の温度と多層配線基板１０４の温度とが、同一の時刻ｔ９に、同じ温度Ｔ２となるように制御することができる。両者が同一の時刻に同一温度となるようにタイミングを合わせることにより、ハンダが溶融している時間をできるだけ短くすることができ、その結果、溶融ハンダの表面に形成される酸化膜の生成量を低減して、ボイドの発生を低減することができる。
【００３２】
次に、図５に示すように、時刻ｔ９において、均熱治具９０，９６の温度が所定温度Ｔ２以上になると、制御手段８０は、モータ５０を駆動して、上ヒータ３０の下降を開始する。このとき、制御手段８０は、クラッチ機構４０を切り替えて、上ヒータ３０の下降速度を中速度ｖ２としている。中速度ｖ２は、例えば、５０μｍ／ｓである。そして、制御手段８０は、上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離がＤ３になると、クラッチ機構４０を切り替えて、上ヒータ３０の下降速度を低速度ｖ３としている。低速度ｖ３は、例えば、９μｍ／ｓである。ここで、距離Ｄ３は、例えば、３６ｍｍである。最終的な固着完了時の距離Ｄ４は、３５ｍｍであるので、固着完了時よりも、１ｍｍ浮いた位置である。上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離がＤ３になると、水冷ジャケット９０の上に供給されたハンダ１１０と、ＬＳＩ１０６の上面に供給されたハンダ１１２が接触する。ハンダ１１０，１１２の高さは、ハンダの量によって異なるため、ハンダの量に応じて、距離Ｄ３は、下側のハンダと上側のハンダが接触する直前の距離となるように設定することができる。従って、ハンダ同士が接触するまで余分なハンダ溶融時間を短くすることになり、ハンダぬれ拡がりを阻害する表面酸化膜の形成を低減することができる。
【００３３】
上述したように、本実施形態においては、下側のハンダと上側のハンダが接触を開始すると、上ヒータの下降速度ｖ３を、その前の下降速度ｖ２よりも低速になるようにしている。その結果、互いに溶融しているハンダ同士が、ゆっくりと押しつけられていくことになる。
【００３４】
ボイドの発生を抑えるためには、溶融したハンダ同士を点接触させ、徐々に等方的に接触面積を増加させることが必要となる。ここで、ハンダ同士の接触後の上ヒータの下降速度ｖ３が早いと、ハンダのぬれ拡がりによる流動よりも、強制的な流動が大きく、複数箇所での接触が生じたり、等方的な拡がりが行えないため、チャンバー１０内のヘリウムガスが上下のハンダの隙間に封じ込められるため、固着したハンダ内にボイドが発生しやすくなることが判明した。そこで、溶融したハンダ同士をゆっくりと接触させることにより、ハンダ内部にヘリウムガスを封じ込めることを防ぎ、ボイドの発生を抑制している。ハンダ同士の固着時の上ヒータの下降速度ｖ３を変えて、ボイドの発生率の変化について検討したところ、下降速度，即ち、固着速度を２０μｍ／ｓ以下にすると、ボイドの発生率を３％以下に抑えられることが判明した。
【００３５】
即ち、本実施形態においては、ハンダ溶融後において、ハンダ同士が接触するまでの上ヒータの下降速度ｖ２は、その後の固着速度ｖ３に比べて早くすることにより、ハンダが溶融状態にあるハンダ溶融時間を短縮して、溶融ハンダの表面に形成される酸化膜の発生を抑制し、良好なぬれ性を維持し、また、ハンダ同士が接触した後の上ヒータの下降速度，即ち、固着速度ｖ３を速度ｖ２に比べて遅くすることにより、ハンダ固着時における溶融ハンダ中へのヘリウムガスの封じ込めによるボイドの発生を低減することができる。
【００３６】
次に、図５に示すように、制御手段８０は、上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離が、時刻ｔ１０において、距離Ｄ４になるまで、上ヒータ３０を下降させる。距離Ｄ４は、例えば、３５ｍｍである。この状態は、図３に示すようになる。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。このとき、図１に示したように、上ヒータ３０は、スプリング３２によって、支持板３４に懸架されているならい構造としているため、水冷ジャケット１００とＬＳＩ１０６とが互いに平行でない場合でも、徐々に上ヒータ３０が下降する過程で、多層配線基板１０４を、水冷ジャケット１００に均一に押しつけることができる。上ヒータ３０と下ヒータ２０の間の距離がＤ４になると、制御手段８０は、上ヒータ３０の下降を停止して、上ヒータ３０をその位置に保持する。即ち、ＬＳＩ１０６の取り付けられた多層配線基板１０４を、スプリング９４のバネ力に抗して、水冷ジャケット１００に押しつけた状態とする。
【００３７】
また、このとき、図２に示した封止部１０２のハンダも溶融しており、多層配線基板１０４に接触する。
【００３８】
次に、図４に示すように、時刻ｔ１１において、制御手段８０は、バルブ７６を開いて、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入する。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ４になるまで、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入する。時刻ｔ１２において、内部圧力がＰ４になると、制御手段８０は、バルブ７６を閉じる。ここで、内部圧力Ｐ４は、例えば、１４００Ｔｏｏｒとしており、大気圧よりも高い圧力としている。時刻ｔ１０以降においては、ハンダは溶融した状態であるので、ハンダの内部にヘリウムガスが封じ込められたとしても、チャンバー１０の内部圧力を封じ込められたときのヘリウムガスの圧力（Ｐ３）よりも高くすることにより、内部に封じ込められたヘリウムガスが、外部との圧力差（Ｐ４−Ｐ３）によって潰されるため、ボイドの大きさを小さくすることができる。
【００３９】
次に、時刻ｔ１３において、制御手段８０は、ヒータ２０，３０への通電を停止する。これによって、図６に示すように、均熱治具９０，９６の温度は、自然冷却により低下する。
【００４０】
そして、制御手段８０は、温度センサ２４，３８により、均熱治具９０，９６の温度がＴ３以下になったことを検出する。温度Ｔ３は、ハンダ１１０，１１２，１１４の融点以下の温度である。ハンダの融点が、例えば、１８３℃とすると、温度Ｔ３は、例えば、１５０℃としている。
【００４１】
時刻Ｔ１４において、温度Ｔ３になると、次に、図５に示すように、制御手段８０は、モータ５０を駆動して、上ヒータ３０を上昇させる。そして、均熱治具９０と均熱治具９４の間の距離がＤ１になるまで、上ヒータ３０を上昇させる。このとき、制御手段８０は、クラッチ機構４０の内部のギア比を切り替えて、上ヒータ３０を高速度ｖ１で上昇させる。上ヒータ３０の上昇速度は、例えば、２ｍｍ／ｓとしている。上ヒータ３０の上昇量は、約５０ｍｍであるため、約２５秒間の短時間で、上ヒータ３０を元の位置まで高速で上昇できる。時刻ｔ１５において、均熱治具９０と均熱治具９４の間の距離がＤ１になると、制御手段８０は、モータ５０の駆動を停止して、上ヒータ３０の上昇を停止する。
【００４２】
次に、図６及び図４に示すように、制御手段８０は、時刻ｔ１６において、チャンバー１０の内部の温度がＴ４以下になると、チャンバー１０の内部のヘリウムガスを外部に放出する。チャンバー１０の内部の圧力は、Ｐ１（大気圧）となる。温度Ｔ４は、ヘリウムガスの温度が高温でなければよいため、例えば、５０℃〜１００℃としている。
【００４３】
以上の工程を経ることによって、多層配線基板１０４に取り付けられたＬＳＩ１０６と、水冷ジャケット１００を、ハンダ１１０，１１２によって固着することができ、高い冷却性能となる封止構造のモジュールを完成することができる。
【００４４】
なお、以上の説明では、予め、水冷ジャケット１００の上面と、ＬＳＩ１０６の上面の両面にハンダ１１０，１１２を供給するものとして説明したが、いずれか一方の面にのみハンダを予め供給するようにしてもよいものである。例えば、水冷ジャケット１００の上面にハンダを供給する場合には、ＬＳＩ１０６の上面には、金（Ａｕ）等のメタライズ層を形成しておくことにより、溶融したハンダとメタライズ層のヌレ性を改善して、水冷ジャケット１００とＬＳＩ１０６の固着を良好にすることができる。また、この際、上述したように、溶融したハンダと溶融したハンダを固着する場合とは異なり、溶融したハンダとメタライズ層を固着する場合の固着速度ｖ３は、３μｍ／ｓ以下とする。この速度とすることにより、ハンダ中へのボイドの発生量を低減することができる。
また、以上の説明では、水冷ジャケット１００とＬＳＩ１０６とをハンダにより固着して、熱伝達する構成としているが、ＬＳＩ１０６からの発熱を水冷ジャケット１００に熱伝導するための熱伝導部材としては、ハンダに代えて、熱硬化性樹脂を用いることもできる。水冷ジャケット１００の上面と、ＬＳＩ１０６の上面の少なくとも一方に予め熱硬化性樹脂を供給した状態で、速度ｖ２で両者が接触する直前までＬＳＩの取り付けられた多層配線基板を下降させた後、固着速度ｖ３で多層配線基板を下降させる。このとき、固着速度ｖ３は、速度ｖ２よりも遅くすることで、固着に要する時間を短くできるとともに、固着時のボイドの発生を低減することができる。その後、両者を樹脂の硬化温度以上まで加熱する。なお、熱硬化性樹脂の硬化温度は、例えば、１５０℃程度であり、水冷ジャケット１００と多層配線基板１０４の封止にはハンダ１１４等は用いることができないため、両者の封止には、Ｏリング等を使用する。
さらに、ＬＳＩ１０６からの発熱を水冷ジャケット１００に熱伝導するための熱伝導部材としては、粘度の高いグリースを用いることもできる。熱伝導係数の大きなグリースは、常温では、粘土のような硬度を有しているため、加熱して軟化する必要がある。そこで、水冷ジャケット１００の上面に予め固体状態に近いグリースを供給した後、両者を加熱して軟化する。そして、速度ｖ２で両者が接触する直前までＬＳＩの取り付けられた多層配線基板を下降させた後、固着速度ｖ３で多層配線基板を下降させる。このとき、固着速度ｖ３は、速度ｖ２よりも遅くすることで、固着に要する時間を短くできるとともに、固着時のボイドの発生を低減することができる。なお、グリースの軟化温度は、ハンダの融点に比べて低いため、水冷ジャケット１００と多層配線基板１０４の封止にはハンダ１１４等は用いることができないため、両者の封止には、Ｏリング等を使用する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、ハンダ溶融後において、ハンダ同士が接触するまでの上ヒータの下降速度ｖ２は、その後の固着速度ｖ３に比べて早くすることにより、ハンダが溶融状態にあるハンダ溶融時間を短縮して、溶融ハンダの表面に形成される酸化膜の発生を抑制して、ハンダの良好なぬれ性を確保し、また、ハンダ同士が接触した後の上ヒータの下降速度，即ち、固着速度ｖ３を速度ｖ２に比べて遅くすることにより、ハンダ固着時における溶融ハンダ中へのヘリウムガスの封じ込めによるボイドの発生を低減することができる。
また、チャンバー内の酸素濃度を低減することにより、固着したハンダ内へのボイドの発生を低減することができる。
また、チャンバー内の酸素濃度を低減するために、ヘリウムガスや窒素ガス等の不活性ガスをチャンバー内に導入するが、その際、ヘリウムガスを用いることにより、ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて、熱伝導率が高いため、ハンダの溶融・固着時には、熱伝導性を向上することができる。一方、ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて高価であるため、チャンバー１０の内部の酸素濃度が所定濃度になるまでは、チャンバーの減圧と窒素ガス導入を行うことにより、使用するガスのコストを低減するようにしている。
また、ハンダを溶融し、固着する際には、チャンバーの内部圧力Ｐ３を、大気圧よりも減圧した状態としていることによって、ハンダを溶融した際に、ハンダ内部に形成されているボイド中の気体成分が、ハンダ内部から吸引され、ハンダ内部にボイドが形成されることを低減することができる。
また、水冷ジャケットと多層配線基板のように、熱容量の異なる部材に対して、上ヒータと下ヒータの２つの独立したヒータを用いるため、それぞれ独立して温度制御が可能であるため、水冷ジャケット９０の温度と多層配線基板１０４の温度とが、同一の時刻ｔ９に、同じ温度Ｔ２となるように制御することができる。従って、両者が同一の時刻に同一温度となるようにタイミングを合わせることにより、ハンダが溶融している時間をできるだけ短くすることができ、その結果、溶融ハンダの表面に形成される酸化膜の生成量を低減して、ボイドの発生を低減することができる。
また、溶融したハンダを固着後、チャンバーの内部圧力を、大気圧よりも高い圧力Ｐ４としているので、溶融・固着したハンダの内部にヘリウムガスが封じ込められたとしても、チャンバー１０の内部圧力を封じ込められたときのヘリウムガスの圧力（Ｐ３）よりも高くすることにより、内部に封じ込められたヘリウムガスが、外部との圧力差（Ｐ４−Ｐ３）によって潰されるため、ボイドの大きさを小さくすることができる。
また、水冷ジャケットとＬＳＩは、熱伝導率の高いハンダによって直接固着しているため、ＬＳＩの発熱量が大きくなっても、冷却性能を向上することができる。
【００４６】
次に、図１及び図７〜図９を用いて、本実施形態による冷却部品取付装置を用いたモジュールの開封処理工程について説明する。
図７は、モジュールの開封工程におけるチャンバー内圧力の変化を示すタイミングチャートであり、図８は、モジュールの開封工程における上下ヒータ間の距離の変化を示すタイミングチャートであり、図９は、モジュールの開封工程における部品の温度変化を示すタイミングチャートである。
【００４７】
図１〜図６に示した工程によって、水冷ジャケットと多層配線基板を封止してモジュールを完成した後、ＬＳＩの動作チェック等を行うことにより、ＬＳＩの動作不良が検出される場合がある。このような場合には、モジュールを開封して不良品を交換する。そのためには、水冷ジャケットと多層配線基板を固着しているハンダ１１４を溶融すると共に、水冷ジャケットとＬＳＩを固着しているハンダ１１０，１１２をも溶融する必要がある。
【００４８】
図１に示したチャンバー１０内の下ヒータ２０の上に、冷却モジュールと多層配線基板が固着されたモジュールをセットした後、図１に示した制御手段８０は、真空ポンプ６０の動作を開始して、チャンバー１０の内部を真空引きして、減圧する。ここで、図７の縦軸は、チャンバー１０の内部圧力を示している。例えば、図７の時刻ｔ２０に真空ポンプ６０を作動したとすると、真空ポンプ６０の動作開始前のチャンバー１０の内部圧力Ｐ１は、大気圧（約７６０Ｔｏｒｒ）である。そして、真空引きが開始することにより、チャンバー１０の内部が減圧される。チャンバー１０の内部を減圧することによって、チャンバー１０の内部の酸素濃度を低減する。
【００４９】
制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を検出し、内部圧力が、例えば、時刻ｔ２１において、Ｐ２になると、真空ポンプ６０を停止する。例えば、圧力Ｐ２は、０．２Ｔｏｒｒに設定する。
【００５０】
次に、制御手段８０は、バルブ７４を開くと共に、流路切替弁７８を作動させて、窒素ガスをチャンバー１０の内部に導入する。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ１になるまで、窒素ガスをチャンバー１０の内部に導入する。例えば、時刻ｔ２２に、内部圧力がＰ１になると、制御手段８０は、バルブ７４を閉じる。真空ポンプ６０を用いて、チャンバー１０の内部を減圧した後、窒素ガスを導入することによって、チャンバー内部の酸素濃度が低下する。そこで、制御手段８０は、酸素濃度センサ１４を用いて、チャンバー１０の内部の酸素濃度を検出する。チャンバー内に、酸素ガスの残留量が多いと、ハンダが溶融した後、ハンダの表面に酸化膜が形成されやすくなり、酸化膜が形成されると、再固着時のボイドの原因となるため、残留酸素ガスの濃度が所定濃度以下になるようにしている。
チャンバー内部の残留酸素濃度と、ハンダ溶融時間との関係について調べたところ、残留酸素濃度が０．３ｐｐｍ以下であれば、酸化膜の成長は、一定の厚さまで成長した後は、それ以上成長しないことが判明した。そこで、窒素ガス封入後の酸素濃度は、０．３ｐｐｍ以下になるようにしている。酸素濃度が所定濃度以下になると、次の工程に進む。酸素濃度が所定濃度以下でない場合には、時刻ｔ２０〜ｔ２２の工程，即ち、チャンバー１０内部の減圧，チャンバー１０への窒素ガスの導入，酸素濃度チェックの工程を繰り返す。
【００５１】
酸素濃度が、所定濃度以下であれば、制御手段８０は、時刻ｔ２３において再び、真空ポンプ６０を作動させて、チャンバー１０の内部を減圧する。そして、チャンバー１０の内部の圧力が、再び、Ｐ２になると、時刻ｔ２４において、制御手段８０は、バルブ７６を開き、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入する。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ１になるまで、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入する。内部圧力がＰ１になると、制御手段８０は、バルブ７６を閉じる。そこで、制御手段８０は、酸素濃度センサ１４を用いて、チャンバー１０の内部の酸素濃度を検出して、所定濃度以下であることを確認する。
【００５２】
酸素濃度が、所定濃度以下であれば、制御手段８０は、時刻ｔ２５において再び、真空ポンプ６０を作動させて、チャンバー１０の内部を減圧する。そして、チャンバー１０の内部の圧力が、再び、Ｐ２になると、時刻ｔ２６において、制御手段８０は、バルブ７６を開いて、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入する。制御手段８０は、圧力センサ１２を用いて、チャンバー１０の内部圧力を監視して、内部圧力がＰ４になるまで、ヘリウムガスをチャンバー１０の内部に導入する。内部圧力がＰ４になると、制御手段８０は、バルブ７６を閉じる。ここで、内部圧力Ｐ３は、例えば、１４００Ｔｏｏｒとしており、大気圧よりも高い圧力としている。図４の時刻ｔ１２以降の工程について説明したように、ハンダ固着時には、チャンバー１０の内部圧力をＰ４（１４０００ｔｏｒｒ）として、ハンダ内部に封じ込められるヘリウムガスの圧縮して小さくなるようにしている。したがって、時刻ｔ３０以降において、ハンダは溶融した状態にしたとき、チャンバー１０の内部の圧力が、ハンダ内部に封じ込められたボイド中のヘリウムガスの圧力よりも低いと、溶融したハンダ内部からボイド中のヘリウムガスが膨張して、ハンダを周囲に飛び散らせる恐れがある。飛び散ったハンダは、配線層等に付着して、配線短絡の恐れがあるため、このような事態を避けるため、ハンダ固着時と同等若しくはそれ以上の内部圧力Ｐ４としている。
【００５３】
ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて、熱伝導率が高いため、ハンダの溶融・開封時には、チャンバー１０の内部をヘリウムガス雰囲気としている。但し、ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて高価であるため、チャンバー１０の内部の酸素濃度が所定濃度になるまでは、チャンバーの減圧と窒素ガス導入を行うことにより、使用するガスのコストを低減するようにしている。
【００５４】
次に、時刻ｔ２７において、チャンバー１０の内部の圧力がＰ４になると、図８に示すように、制御手段８０は、モータ５０を駆動して、上ヒータ３０を下降させる。ここで、図５の縦軸は、図２に示した下ヒータ２０の均熱治具接触面と上ヒータ３０の均熱治具接触面の間の距離Ｄを示している。時刻ｔ０〜ｔ７間での間、下ヒータ２０と上ヒータ３０の間の距離は、Ｄ１である。距離Ｄ１は、モジュールの開封工程開始時の距離であり、固着開始時の距離Ｄ１と同じである。図５に示す距離Ｄ４は、開封のための加熱開始時の下ヒータ２０と上ヒータ３０の間の距離であり、固着完了時の位置Ｄ４と同じである。距離Ｄ４が、例えば、３５ｍｍであるとき、距離Ｄ１は、例えば、８５ｍｍである。即ち、開封開始前から開封完了時までの上側の均熱治具９４の移動量，即ち、上ヒータ３０の移動量は、５０ｍｍ（＝８５−３５）である。
【００５５】
制御手段８０は、ステッピングモータ５０に供給するパルス数によって、上ヒータ３０の移動量を制御できるため、下ヒータ２０と上ヒータ３０の間の距離がＤ４になるまで、上ヒータ３０を下降することにより、上ヒーター３０がモジュールを固定した均熱治具に接触する。このとき、制御手段８０は、クラッチ機構４０の内部のギア比を切り替えて、上ヒータ３０を高速度ｖ１で下降させる。上ヒータ３０の下降速度は、例えば、２ｍｍ／ｓとしている。上ヒータ３０の下降量は、約５０ｍｍであるため、約２５秒間で、上ヒータ３０を距離Ｄ４の位置まで高速で下降できる。
【００５６】
時刻ｔ２９において、均熱治具９０と均熱治具９４の間の距離がＤ４になると、制御手段８０は、モータ５０の駆動を停止して、上ヒータ３０の下降を停止する。
【００５７】
また、図９に示すように、時刻ｔ２９には、下ヒータ２０と上ヒータ３０への通電を開始する。ここで、図９は、下ヒータ２０によって加熱される下側の均熱治具９０の温度及び上ヒータ３０によって加熱される上側の均熱治具９６の温度Ｔを示している。水冷ジャケット９０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製であり、一方、多層配線基板１０４は、セラミックスや金属の接合体製であるため、両者の材質が異なるとともに、両者の重量も異なるため、両者の熱容量が異なっている。そこで、本実施形態においては、図１若しくは図２に示したように、水冷ジャケット９０を加熱するためのヒータ２０と、多層配線基板１０４を加熱するためのヒータ３０を独立のヒータとするとともに、ヒータ電源２２，３６も独立したものを用いることにより、両者を独立して温度制御できるようにしている。
【００５８】
図９に示すように、時刻ｔ２９において、通電を開始したとすると、通電開始前の温度Ｔ１は常温であり、その後、通電の経過とともに、温度が上昇する。そして、温度センサ２４，３８を用いて、均熱治具９０，９６の温度を監視して、時刻ｔ３０に、温度がＴ２になると、その温度を維持するように、電源２２，３６を制御する。ここで、温度Ｔ２は、ハンダ１１０，１１２，１１４の融点よりも、３０℃高い温度としている。例えば、ハンダ１１０，１１２，１１４の融点が、１８３℃の場合、温度Ｔ３を２１０℃としている。ハンダ１１０，１１２，１１４の温度が融点以上になると、ハンダ１１０，１１２，１１４は、溶融を開始する。
【００５９】
なお、上述したように、本実施形態においては、水冷ジャケット９０を加熱するためのヒータ２０と、多層配線基板１０４を加熱するためのヒータ３０を独立のヒータとするとともに、ヒータ電源２２，３６も独立したものを用いているので、水冷ジャケット９０の温度と多層配線基板１０４の温度とが、同一の時刻ｔ３０に、同じ温度Ｔ２となるように制御することができる。両者が同一の時刻に同一温度となるようにタイミングを合わせることにより、ハンダが溶融している時間をできるだけ短くすることができ、その結果、溶融ハンダの表面に形成される酸化膜の生成量を低減して、再固着時のボイドの発生を低減することができる。
【００６０】
次に、均熱治具９０，９６の温度が上昇して、多層配線基板１０４，ＬＳＩ１０６及び水冷ジャケット１００の温度が、ハンダの融点以上になると、ハンダや溶融し始める。
【００６１】
そして、図８に示すように、ハンダが十分に溶融した時刻ｔ３１において、制御手段８０は、モータ５０を駆動して、上ヒータ３０の上昇を開始する。このとき、制御手段８０は、クラッチ機構４０を切り替えて、上ヒータ３０の下降速度を低速度ｖ４としている。低速度ｖ４は、例えば、２００μｍ／ｓである。そして、制御手段８０は、下ヒータ２０と上ヒータ３０の間の距離がＤ２になると、クラッチ機構４０を切り替えて、上ヒータ３０の下降速度を高速度ｖ１としている。高速度ｖ１は、例えば、２ｍｍ／ｓである。なお、図１〜図６の説明では、クラッチ機構４０によって、高速度ｖ１（２ｍｍ／ｓ），中速度ｖ２（５０μｍ／ｓ），低速度ｖ３（９μｍ／ｓ）の３種類の速度に切り替えられるものとしているが、モジュールの開封を行うためには、さらに、第４の速度ｖ４（２００μｍ／ｓ）を用いている。この第４の速度ｖ４も、クラッチ機構４０の内部のギアの切替により実現できるものである。
【００６２】
ここで、距離Ｄ２は、例えば、４０ｍｍである。最終的な固着完了時の距離Ｄ４は、３５ｍｍであるので、固着完了時よりも、５ｍｍ浮いた位置である。均熱治具９０，９６の間の距離がＤ２になると、水冷ジャケット１００の上に残るハンダとＬＳＩ１０６に残るハンダがほぼ分離した状態となる。
【００６３】
上述したように、本実施形態においては、溶融した下側のハンダと上側のハンダ同士を離す際に、上ヒータの上昇速度ｖ４を、その後の上昇速度ｖ１よりも低速になるようにしている。その結果、互いに溶融しているハンダ同士が、ゆっくりと離されることになる。
【００６４】
溶融したハンダ同士を離す際に、ゆっくりと離すことにより、溶融したハンダが周囲に飛び散って、配線等に付着し、短絡することを防止することができる。
【００６５】
また、このとき、図３に示した封止部１０２のハンダも溶融しており、多層配線基板１０４を上昇して、水冷ジャケット１００と多層配線基板１０４とを離して、モジュールを開封することができる。
【００６６】
次に、図８に示すように、制御手段８０は、均熱治具９０と均熱治具９６の間の距離が、時刻ｔ３２において、距離Ｄ２になると、上ヒータ３０の上昇速度をｖ１として上昇を早くする。そして、時刻ｔ３３において、制御手段８０は、均熱治具９０と均熱治具９６の間の距離が、距離Ｄ１になると、上ヒータ３０の上昇を停止する。
【００６７】
また、図９に示すように、時刻ｔ３２においては、制御手段８０は、上ヒータ３０と下ヒータ２０への通電を停止する。
【００６８】
次に、図９及び図７に示すように、制御手段８０は、時刻ｔ３４において、チャンバー１０の内部の温度がＴ４以下になると、チャンバー１０の内部のヘリウムガスを外部に放出する。チャンバー１０の内部の圧力は、Ｐ１（大気圧）となる。温度Ｔ４は、ヘリウムガスの温度が高温でなければよいため、例えば、５０℃〜１００℃としている。
【００６９】
以上の工程を経ることによって、多層配線基板１０４に取り付けられたＬＳＩ１０６と水冷ジャケット１００を固着していたハンダを溶融し、また、水冷ジャケット１００と多層配線基板１０４を垂直方向に引き離すことで、モジュールを開封することができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、、溶融した下側のハンダと上側のハンダ同士を離す際に、上ヒータの上昇速度ｖ４を、その後の上昇速度ｖ１よりも低速になるようにしている。その結果、互いに溶融しているハンダ同士が、ゆっくりと離されることになるので、溶融したハンダが周囲に飛び散って、配線等に付着し、短絡することを防止することができる。
また、チャンバー内の酸素濃度を低減することにより、モジュール開封時の溶融したハンダ表面への酸化膜の成長を低減でき、再封止の際のボイドの発生を低減することができる。
さらに、チャンバー内の酸素濃度を低減するために、ヘリウムガスや窒素ガス等の不活性ガスをチャンバー内に導入するが、その際、ヘリウムガスを用いることにより、ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて、熱伝導率が高いため、ハンダの溶融・固着時には、熱伝導性を向上することができる。一方、ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて高価であるため、チャンバー１０の内部の酸素濃度が所定濃度になるまでは、チャンバーの減圧と窒素ガス導入を行うことにより、使用するガスのコストを低減するようにしている。
また、モジュールを開封する際、ハンダ溶融時のチャンバーの内部圧力Ｐ３を、大気圧よりも高圧としているので、ハンダを溶融した際に、ハンダ内部に形成されているボイド中の気体成分が膨張してハンダが飛び散るのを防止することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却部品による電子部品の冷却性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置による冷却部品の取付工程の途中状態を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置による冷却部品の取付工程の取付完了状態を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置による冷却部品の取付工程におけるチャンバー内圧力の変化を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置による冷却部品の取付工程における上下ヒータ間の距離の変化を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置による冷却部品の取付工程における部品の温度変化を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置によるモジュールの開封工程におけるチャンバー内圧力の変化を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による冷却部品取付装置によるモジュールの開封工程における上下ヒータ間の距離の変化を示すタイミングチャートである。
【図９】モジュールの開封工程における部品の温度変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０…チャンバー
１２…圧力センサ
１４…Ｏ２センサ
２０…下ヒータ
２２，３６…電源２２
３０…上ヒータ
３２…スプリング
３４…支持板
３８…温度センサ
４０…クラッチ機構
５０…ステッピングモーター
６０…真空ポンプ
８０…制御手段
【図１】
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【図２】
0003853533.tif 000003
【図３】
0003853533.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003853533.tif 000006
【図６】
0003853533.tif 000007
【図７】
0003853533.tif 000008
【図８】
0003853533.tif 000009
【図９】
0003853533.tif 000010