JP6221499B2 - 電子装置及び電子装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子装置及び電子装置の製造方法に関する。

電子部品同士を、それらの間に所定高さのスペーサを介在させ、半田を用いて接合する技術が知られている。例えば、半導体装置（半導体パッケージ）と基板とを半田を用いて接合する電子装置において、半導体装置と基板の間にスペーサ（スタンドオフ部材、支持部材等とも称される）を介在させる技術が知られている。

特開２０００−３３２４７３号公報 特開２００６−２３７３６９号公報

半田を用いて接合する電子部品間にスペーサを介在させることで、電子部品間のギャップが所定値未満になるのが抑制され、半田接合部のつぶれ、隣接する半田接合部間の短絡等の発生が抑制され得る。しかし、スペーサを設けて半田接合を行い、半田接合後にそのスペーサと電子部品とが接触すると、その接触により生じる応力、歪み等が一因となって、半田接合部における接続強度の低下、電子部品間の接続信頼性の低下といった事態を招く恐れがある。

本発明の一観点によれば、第１電子部品と、前記第１電子部品の第１表面上に設けられ、前記第１表面の斜め上方に面した外面を有する第１部材と、前記第１表面の上方に設けられた第２電子部品と、前記第２電子部品の、前記第１表面と対向する第２表面下に、前記第１部材に対応して設けられ、前記第２表面の斜め下方に面し前記外面と対向する内面を有する第２部材と、前記第１表面と前記第２表面の間に設けられ、前記第１電子部品と前記第２電子部品とを電気的に接続する半田とを含み、前記外面と前記内面とが離間している電子装置が提供される。

また、本発明の一観点によれば、第１表面を有し、前記第１表面上に、前記第１表面の斜め上方に面した外面を有する第１部材が設けられた第１電子部品の上方に、第２表面を有し、前記第２表面上に、前記第１部材に対応して、前記第２表面の斜め上方に面した内面を有する第２部材が設けられた第２電子部品を、半田を介在させて前記第１表面と前記第２表面を対向させ、前記外面と前記内面を対向させて配置する工程と、前記半田を溶融する工程と、溶融後の前記半田を凝固する工程とを含み、前記半田を溶融する工程は、前記第１電子部品の熱膨張によって、前記内面が前記外面に接触し、前記第２電子部品が、前記第２部材を前記第１部材にガイドされて前記第１電子部品から離間する方向に移動する工程を含む電子装置の製造方法が提供される。

開示の技術によれば、電子部品間に所定のギャップを有し、電子部品間の接続信頼性の高い電子装置を実現することが可能になる。

電子装置の一例を示す図である。 電子装置の別例を示す図である。 第１の実施の形態に係る電子装置に用いる電子部品の一例を示す図である。 スペーサの第１配置例を示す図である。 スペーサの第１構成例を示す図である。 スペーサの第２配置例を示す図である。 スペーサの第２構成例を示す図である。 第１の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る電子装置の別例を示す図である。 第３の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。 第４の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。 第５の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。 第６の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。 第６の実施の形態に係る電子装置の製造方法の別例を示す図である。

まず、電子部品同士の半田接合について述べる。
図１は電子装置の一例を示す図である。図１は電子装置の一例の要部断面模式図である。

図１に示す電子装置１００Ａは、電子部品である配線基板１１０及び半導体装置１２０、並びに、配線基板１１０と半導体装置１２０を電気的に接続する半田バンプ１３０を備えている。

配線基板１１０は、半田バンプ１３０が接合される電極１１０ａを有している。配線基板１１０は更に、電極１１０ａに電気的に接続された所定パターンの配線、及び異なる配線間を電気的に接続するビア等の導電部（図示せず）を有している。

半導体装置１２０は、パッケージ基板（配線基板）１２１、及び、半田バンプ１２２を用いてパッケージ基板１２１にフリップチップ接合されたＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体チップ１２３を含む。パッケージ基板１２１は、配線基板１１０の電極１１０ａと対応する位置に設けられて半田バンプ１３０が接合される電極１２１ａを有している。パッケージ基板１２１は更に、電極１２１ａに電気的に接続された所定パターンの配線、及び異なる配線間を電気的に接続するビア等の導電部（図示せず）を有している。

半導体装置１２０は、半導体チップ１２３の上方に接合部材１２４を介して設けられたリッド１２５を含む。リッド１２５には、半導体チップ１２３を覆う形状のものを用いることができる。リッド１２５は、半導体チップ１２３を保護する保護部材として機能し得る。また、リッド１２５は、熱伝導性を示す材料を用いることで、半導体チップ１２３で発生する熱を放熱する放熱部材として機能し得る。或いは、リッド１２５は、ここでは図示を省略するがその上方にヒートシンクが設けられるような場合、半導体チップ１２３で発生した熱をそのヒートシンクに伝熱する伝熱部材として機能し得る。

上記のような構成を有する電子装置１００Ａを製造する際には、まず、配線基板１１０及び半導体装置１２０が準備される。準備された半導体装置１２０の、パッケージ基板１２１の電極１２１ａに、半田ボール等の半田バンプ１３０が設けられる。そして、半導体装置１２０は、電極１２１ａ及び半田バンプ１３０の配設面側が配線基板１１０の電極１１０ａの配設面側に対向するように、配線基板１１０の上方に配置され、電極１２１ａと電極１１０ａが位置合わせされて、配線基板１１０上に搭載される。その後、半田バンプ１３０の融点を上回る温度で加熱して半田バンプ１３０を溶融し、溶融後、冷却することで半田バンプ１３０を凝固させる。これにより、半導体装置１２０の電極１２１ａと配線基板１１０の電極１１０ａが半田バンプ１３０で接合（半田接合）される。この半田接合の際には、半導体装置１２０と配線基板１１０のギャップ（接合後の半田バンプ１３０の高さ）Ｈ０が、溶融した半田バンプ１３０の表面張力と半導体装置１２０の自重とが釣り合う所定の高さになる（つぶれる）。

このようにして、半導体装置１２０と配線基板１１０が半田バンプ１３０を通じて電気的に接続された電子装置１００Ａが製造される。
ところで、このような電子装置１００Ａが搭載される電子機器の性能向上に伴い、半田バンプ１３０の小型化、パッケージ基板１２１の大型化、半導体装置１２０の重量増加等が進むと、半田接合時の半田バンプ１３０のつぶれ量が大きくなる。半田バンプ１３０のつぶれ量が大きくなると、半導体装置１２０と配線基板１１０のギャップＨ０が狭くなる。更に、半田バンプ１３０の接合面内でのギャップＨ０が、不均一になる場合もある。このように半田バンプ１３０のつぶれ量が大きくなって、ギャップＨ０が狭くなったり接合面内で不均一になったりすると、隣接する半田バンプ１３０同士が接触して短絡が発生してしまう場合がある。また、熱膨張率が異なるパッケージ基板１２１と配線基板１１０のギャップＨ０が狭くなると、半田バンプ１３０にかかるせん断応力が十分に緩和されず、耐疲労特性が劣化してしまう場合がある。

そこで、一定のギャップＨ０を確保するため、パッケージ基板１２１と配線基板１１０の間に、所定高さのスペーサを設けることも行われている。
図２は電子装置の別例を示す図である。図２は電子装置の別例の要部断面模式図である。

図２に示す電子装置１００Ｂは、半導体装置１２０のパッケージ基板１２１と、配線基板１１０の間に、スペーサとして、所定高さのスタンドオフ部材１４０が設けられている点で、上記の図１に示した電子装置１００Ａと相違する。ここでは一例として、配線基板１１０に設けられた孔１１１に挿入される挿入部１４１と、パッケージ基板１２１と配線基板１１０の間に設けるギャップＨ０に基づいて設定された高さのスタンドオフ部１４２とを有するスタンドオフ部材１４０を例示している。尚、スタンドオフ部１４２に相当する単体の部材を用意し、その部材をパッケージ基板１２１と配線基板１１０の間に設けるスペーサとして用いることもできる。

電子装置１００Ｂのように、パッケージ基板１２１と配線基板１１０の間にスタンドオフ部材１４０を設けることで、半導体装置１２０をスタンドオフ部材１４０で支持し、半田バンプ１３０に加わる力を軽減することができる。また、半田バンプ１３０の高さがスタンドオフ部１４２の高さ未満になるのを抑制し、所定のギャップＨ０を確保することができる。

しかし、このようなスタンドオフ部材１４０を用い、半導体装置１２０のパッケージ基板１２１の電極１２１ａと、配線基板１１０の電極１１０ａとを、半田バンプ１３０で半田した時には、パッケージ基板１２１とスタンドオフ部材１４０とが接触する場合がある。半田接合後にパッケージ基板１２１とスタンドオフ部材１４０とが接触すると、その接触によりパッケージ基板１２１に応力や歪みが生じ、その応力や歪みが半田接合部に影響を及ぼし、半田接合部における接続強度の低下、耐疲労特性の劣化等を招く恐れもある。

一方、パッケージ基板１２１は、例えば、電極１２１ａや導電部（配線、ビア）に銅等の金属材料を用い、絶縁部に樹脂材料を用いて形成される。このような複数種の材料で形成されることで、パッケージ基板１２１には反り等の変形が生じる場合がある。半導体チップ１２３の集積回路サイズの増大、半田バンプ１３０の狭ピッチ化等により、半導体チップ１２３を実装するパッケージ基板１２１の反り等の変形に対する許容マージンは小さくなってきている。パッケージ基板１２１の大型化、薄型化、或いは半田バンプ１３０の小型化が進むと、半田バンプ１３０に比較的高融点の半田材料を用いた場合、それを溶融する半田接合時の加熱により、パッケージ基板１２１に許容マージン以上の変形が生じることがある。パッケージ基板１２１にこのような変形が生じると、電極１２１ａと半田バンプ１３０が未接続の状態となって、配線基板１１０との間に接合不良（オープン不良）が発生する恐れがある。

半田接合時のパッケージ基板１２１の変形を抑える方法の１つに、半田バンプ１３０に比較的低融点の半田材料を用いる方法がある。例えば、半田バンプ１３０の材料を、錫−銀−銅（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）系の半田材料から、より低融点の錫−ビスマス（Ｓｎ−Ｂｉ）系の半田材料に変更する。しかし、このような比較的低融点の半田材料は、比較的高融点の半田材料よりも、溶融時の表面張力が小さくなる傾向がある。そのため、そのような比較的低融点の半田材料を用いた半田バンプ１３０は、半田接合時につぶれ易く、その結果、パッケージ基板１２１と配線基板１１０の間のギャップＨ０は狭くなり易い。一定のギャップＨ０を確保するためにはスタンドオフ部材のようなスペーサを用いればよいが、その場合は前述の通り、パッケージ基板１２１とスペーサの接触により、パッケージ基板１２１に応力や歪みが生じる可能性がある。その結果、半田接合部における接続強度の低下、耐疲労特性の劣化等が生じ得る。

以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として例示するような手法を用いて電子装置を得る。
まず、第１の実施の形態について説明する。

図３は第１の実施の形態に係る電子装置に用いる電子部品の一例を示す図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は電子部品の一例の要部断面模式図である。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、半田バンプを用いて接合する電子部品２０及び電子部品１０をそれぞれ例示している。図３（Ａ）に示す電子部品２０は、その表面（下面）２０ａに、半田バンプが接合される電極２１を有している。ここでは一例として複数の電極２１を図示している。図３（Ｂ）に示す電子部品１０は、その表面（上面）１０ａに、半田バンプが接合される電極１１を有している。ここでは一例として複数の電極１１を図示している。電子部品２０の電極２１と、電子部品１０の電極１１とは、互いに対応する位置に設けられている。

図３（Ａ）に示す電子部品２０と、図３（Ｂ）に示す電子部品１０とは、熱膨張率（熱膨張の程度）が異なっており、ここでは、図３（Ａ）に示す電子部品２０の熱膨張率が、図３（Ｂ）に示す電子部品１０の熱膨張率よりも小さいものとする。

熱膨張率が比較的小さい図３（Ａ）の電子部品２０は、その下面２０ａの、電極２１が配設された領域２２（図３（Ａ）に点線枠で図示）の外側に、下面２０ａの斜め下方に面し且つ電子部品２０の平面方向内側に面した内面２３ａを有するスペーサ２３を備えている。一方、熱膨張率が比較的大きい図３（Ｂ）の電子部品１０は、その上面１０ａの、電極１１が配設された領域１２（図３（Ｂ）に点線枠で図示）の外側に、上面１０ａの斜め上方に面し且つ電子部品１０の平面方向外側に面した外面１３ａを有するスペーサ１３を備えている。接合前の電子部品２０及び電子部品１０では、各々のスペーサ２３（少なくともその内面２３ａ）とスペーサ１３（少なくともその外面１３ａ）とが、互いに対応する位置に設けられている。

ここで、図４はスペーサの第１配置例を示す図、図５はスペーサの第１構成例を示す図である。図４はスペーサの配置面側から見た電子部品の要部平面模式図、図５はスペーサを配置した電子部品の要部斜視模式図である。

電子部品２０のスペーサ２３は、図４（Ａ）に示すように、下面２０ａの電極２１が配設された領域２２（図４（Ａ）に点線枠で図示）を囲むように、その領域２２の四隅に対応する位置に、設けることができる。このスペーサ２３に対応して設けられる電子部品１０のスペーサ１３も同様に、図４（Ｂ）に示すように、上面１０ａの電極１１が配設された領域１２（図４（Ｂ）に点線枠で図示）を囲むように、その領域１２の四隅に対応する位置に、設けることができる。

図４（Ａ）のように配置されるスペーサ２３、及び図４（Ｂ）のように配置されるスペーサ１３には、図５に示すように、一定角度で傾斜する扇形の傾斜面をそれぞれ内面２３ａ及び外面１３ａとして有する部材を用いることができる。

また、図６はスペーサの第２配置例を示す図、図７はスペーサの第２構成例を示す図である。図６はスペーサの配置面側から見た電子部品の要部平面模式図、図７はスペーサを配置した電子部品の要部斜視模式図である。

電子部品２０のスペーサ２３は、図６（Ａ）に示すように、下面２０ａの電極２１が配設された領域２２（図６（Ａ）に点線枠で図示）を囲むように、その領域２２の四辺に対応する位置に、設けることもできる。このスペーサ２３に対応して設けられる電子部品１０のスペーサ１３も同様に、図６（Ｂ）に示すように、上面１０ａの電極１１が配設された領域１２（図６（Ｂ）に点線枠で図示）を囲むように、その領域１２の四辺に対応する位置に、設けることができる。

図６（Ａ）のように配置されるスペーサ２３、及び図６（Ｂ）のように配置されるスペーサ１３には、図７に示すように、一定角度で傾斜する矩形の傾斜面をそれぞれ内面２３ａ及び外面１３ａとして有する部材を用いることができる。

電子部品２０のスペーサ２３の高さ、及び電子部品１０のスペーサ１３の高さは、製造する電子装置において要求される電子部品２０と電子部品１０の間のギャップ（半田接合部の高さ）に基づいて設定することができる。

スペーサ２３及びスペーサ１３には、例えば、有機材料、無機材料、金属材料を用いることができる。有機材料としては、樹脂材料、例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ、シリコーン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン等を用いることができる。無機材料としては、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボン等を用いることができる。金属材料としては、ステンレス、チタン、銅、又はそのような材料を含む合金等を用いることができる。スペーサ２３及びスペーサ１３は、このような有機材料、無機材料又は金属材料を単独で用いて形成することができるほか、有機材料、無機材料及び金属材料のうち２種以上を組み合わせて形成することもできる。例えば、スペーサ２３の内面２３ａとその他の部分に異なる材料を用いたり、スペーサ１３の外面１３ａとその他の部分に異なる材料を用いたりしてもよい。また、スペーサ２３の材料とスペーサ１３の材料とは、同じでも異なってもよい。

スペーサ２３及びスペーサ１３は、例えば、樹脂材料、ペースト材料、接着シート等の接着部材を用いて、電子部品２０及び電子部品１０にそれぞれ固定することができる。
尚、ここでは、一定角度で傾斜する傾斜面を内面２３ａ及び外面１３ａとして有するスペーサ２３及びスペーサ１３を例示するが、一定角度に限らず、湾曲して傾斜する内面２３ａ及び外面１３ａを有するスペーサ２３及びスペーサ１３を用いることもできる。また、内面２３ａ及び外面１３ａのうち、一方が一定角度で傾斜する面であり、他方が湾曲して傾斜する面であるスペーサ２３及びスペーサ１３を用いることもできる。

上記のようなスペーサ２３を設けた電子部品２０と、スペーサ１３を設けた電子部品１０とを、半田バンプを用いて接合し、電子装置を得る。
図８は第１の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。図８（Ａ）は電子部品の配置（仮搭載）工程の断面模式図、図８（Ｂ）は加熱（半田溶融）工程の断面模式図、図８（Ｃ）は冷却（半田凝固）工程の断面模式図である。

まず、上記の図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したような、スペーサ２３及びスペーサ１３（図４及び図５、又は図６及び図７）をそれぞれ設けた電子部品２０及び電子部品１０を準備する。そして、図８（Ａ）に示すように、一方の電子部品２０を、もう一方の電子部品１０の上に、それらの間に半田バンプ３０を介在させ、互いの電極２１及び電極１１の配設面である下面２０ａ及び上面１０ａを対向させて配置する。半田バンプ３０は、例えば、電子部品２０の電極２１上に予め搭載しておくことができる。尚、半田バンプ３０は、電子部品１０の電極１１上に予め搭載しておくこともできる。

図８（Ａ）のように電子部品１０の上に半田バンプ３０を介在させて電子部品２０を配置した時には、互いの対応する位置に設けたスペーサ１３の外面１３ａと、スペーサ２３の内面２３ａとが、対向するようになる。スペーサ１３の外面１３ａと、スペーサ２３の内面２３ａとは、例えば、この時点で互いに接触する。尚、ここでは図示を省略するが、スペーサ１３の外面１３ａと、スペーサ２３の内面２３ａとは、この時点では非接触であってもよい。

図８（Ａ）のように電子部品１０の上に半田バンプ３０を介在させて電子部品２０を配置した後、半田バンプ３０の融点を上回る温度で加熱する。この加熱により、半田バンプ３０が溶融して電極２１及び電極１１の上に濡れると共に、図８（Ｂ）に示すように、電子部品１０及び電子部品２０が熱膨張する。

ここでは、前述のように、外側に面した外面１３ａを有するスペーサ１３を設けた電子部品１０の熱膨張率の方が、内側に面した内面２３ａを有するスペーサ２３を設けた電子部品２０の熱膨張率よりも大きい。そのため、半田バンプ３０の融点を上回る温度での加熱時には、上側の電子部品２０に比べて、下側の電子部品１０の熱膨張量（側方への伸び量）が大きくなる。その結果、電子部品２０は、そのスペーサ２３の内面２３ａが、電子部品１０のスペーサ１３の外面１３ａを摺動するようにして、電子部品１０から離れる方向Ｕに移動する。即ち、電子部品２０は、そのスペーサ２３が、相対的に大きく熱膨張する電子部品１０のスペーサ１３にガイドされながら、電子部品１０の上方（方向Ｕ）へとせり上がっていく。

半田バンプ３０の融点を上回る温度で加熱を行った後は、冷却を行い、加熱により溶融した半田バンプ３０を凝固させる。
この冷却の際には、電子部品２０が電子部品１０の上方にせり上がった状態で、温度が半田バンプ３０の融点以下になって、半田バンプ３０が凝固する。それにより、図８（Ｃ）に示すように、電子部品２０と電子部品１０が、半田バンプ３０により、所定のギャップ（接合高さ）Ｈで接合された状態になる。尚、半田バンプ３０が凝固するまでの間には、電子部品２０がその自重や半田バンプ３０の体積収縮に応じた量だけ方向Ｄに降下する場合がある。

更にこの冷却の際には、電子部品１０及び電子部品２０が熱収縮する。この時、電子部品１０は、電子部品２０に比べて大きく熱収縮する。電子部品１０が電子部品２０に比べて大きく熱収縮することで、図８（Ｃ）に示すように、電子部品２０は、半田バンプ３０により所定のギャップＨで電子部品１０と接合された後、電子部品１０のスペーサ１３から分離された状態になる。このように半田バンプ３０による接合後、上側の電子部品２０を下側の電子部品１０のスペーサ１３から分離した状態とすることで、電子部品２０の、半田バンプ３０を除く部分における他の部材との接触が回避される。

上記のような加熱及び冷却を経ることで、図８（Ｃ）に示すような、電子部品２０と電子部品１０が、半田バンプ３０により所定のギャップＨで接合された電子装置１Ａが得られる。電子装置１Ａでは、電子部品２０のスペーサ２３の内面２３ａと、電子部品１０のスペーサ１３の外面１３ａとが非接触となり、接触した場合に電子部品２０や半田接合部に生じ得る応力や歪みの発生が抑制される。

このように第１の実施の形態では、半田バンプ３０で接合する電子部品１０及び電子部品２０にそれぞれ、接合時に接触して摺動する外面１３ａ及び内面２３ａを有するスペーサ１３及びスペーサ２３を設ける。このようなスペーサ１３及びスペーサ２３を設け、半田バンプ３０を溶融する加熱を行い、その後、半田バンプ３０を凝固する冷却を行い、電子部品１０と電子部品２０を半田バンプ３０で接合する。この手法によれば、電子部品１０と電子部品２０を、所定のギャップＨで、電子部品２０（及びスペーサ２３）とスペーサ１３との接触を回避して、半田接合することが可能になり、接続信頼性の高い電子装置１Ａを実現することが可能になる。

次に、第２の実施の形態について説明する。
ここでは、電子部品として配線基板及び半導体装置を例に、これらを半田バンプで接合し、電子装置を得る方法について述べる。

図９は第２の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。図９（Ａ）は配線基板への半導体装置の配置（仮搭載）工程の断面模式図、図９（Ｂ）は加熱（半田溶融）工程の断面模式図、図９（Ｃ）は冷却（半田凝固）工程の断面模式図である。

この例では、まず、図９（Ａ）に示すような配線基板４０及び半導体装置５０が準備される。例えば、半導体装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の半導体チップを含む半導体パッケージであり、配線基板４０は、そのような半導体装置５０やメモリが実装されるシステムボード等の実装基板である。

配線基板４０は、その上面４０ａに設けられた複数の電極４１を有し、更に、その電極４１が配設された領域４２（図９（Ａ）に点線枠で図示）の外側に設けられたスペーサ１３を有している。配線基板４０は更に、電極４１に電気的に接続された所定パターンの配線、及び異なる配線間を電気的に接続するビア等の導電部（図示せず）を有している。配線基板４０において、その電極４１及び導電部（配線、ビア等）は、エポキシ等の樹脂材料、ガラス繊維等を含む樹脂材料といった絶縁材料が用いられた絶縁部上、又はそのような絶縁部内に設けられている。

半導体装置５０は、パッケージ基板（配線基板）５１、及び、半田バンプ５２を用いてパッケージ基板５１にフリップチップ接合された半導体チップ５３、半導体チップ５３の上方に接合部材５４を介して設けられたリッド５５を含む。接合部材５４には、熱伝導性の樹脂材料、銀や半田等を含むペースト材料、半田材料、熱界面材料（Thermal Interface Material；ＴＩＭ）等を用いることができる。リッド５５には、熱伝導性の金属材料等を用いることができる。

パッケージ基板５１は、その下面５１ａに、配線基板４０の電極４１と対応する位置に設けられた電極５１ｂを有し、更に、その電極５１ｂが配設された領域５６（図９（Ａ）に点線枠で図示）の外側に設けられたスペーサ２３を有している。パッケージ基板５１は更に、電極５１ｂに電気的に接続された所定パターンの配線、及び異なる配線間を電気的に接続するビア等の導電部（図示せず）を有している。パッケージ基板５１において、その電極５１ｂ及び導電部（配線、ビア等）は、エポキシ等の樹脂材料、ガラス繊維等を含む樹脂材料といった絶縁材料が用いられた絶縁部上、又はそのような絶縁部内に設けられている。

ここでは、半導体装置５０と配線基板４０の熱膨張率（熱膨張の程度）が異なっており、半導体装置５０（例えばそのパッケージ基板５１）の熱膨張率が、それが実装される配線基板４０の熱膨張率よりも小さいものとする。

半導体装置５０のスペーサ２３、及び配線基板４０のスペーサ１３は、互いに対応する位置に設けられ、例えば、上記の図４（Ａ）及び図４（Ｂ）、或いは、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示したような配置とすることができる。半導体装置５０のスペーサ２３、及び配線基板４０のスペーサ１３には、例えば、上記の図５に示したような形状の部材、或いは図７に示したような形状の部材を用いることができる。半導体装置５０のスペーサ２３、及び配線基板４０のスペーサ１３には、上記のような有機材料、無機材料、金属材料等を用いることができ、上記のような接着等の手法で半導体装置５０及び配線基板４０に固定することができる。

熱膨張率が比較的小さい半導体装置５０には、そのパッケージ基板５１の下面５１ａの、電極５１ｂが配設された領域５６の外側に、下面５１ａの斜め下方に面し且つパッケージ基板５１の平面方向内側に面した内面２３ａを有するスペーサ２３を設ける。一方、熱膨張率が比較的大きい配線基板４０には、その上面４０ａの、電極４１が配設された領域４２の外側に、上面４０ａの斜め上方に面し且つ配線基板４０の平面方向外側に面した外面１３ａを有するスペーサ１３を設ける。

上記のような構成を有する配線基板４０及び半導体装置５０を準備し、図９（Ａ）に示すように、配線基板４０の上に半導体装置５０を配置する。その際は、例えば、予め、配線基板４０の電極４１に半田ペースト６０ａを設け、半導体装置５０の電極５１ｂに半田ボール６０ｂを設ける。そして、図９（Ａ）に示すように、半導体装置５０を配線基板４０の上に、互いの電極５１ｂ及び電極４１の配設面である下面５１ａ及び上面４０ａを対向させて配置する。これにより、対応する位置に設けたスペーサ２３の内面２３ａと、スペーサ１３の外面１３ａとが、接触した状態で、或いは図示は省略するが非接触の状態で、対向するようになる。

図９（Ａ）のように、配線基板４０の上に、半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂを介在させて、半導体装置５０を配置した後、半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂの融点を上回る温度で加熱する。この加熱により、図９（Ｂ）に示すように、半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂが溶融して一体化した半田バンプ６０が電極４１と電極５１ｂの間に形成されると共に、配線基板４０及び半導体装置５０が熱膨張する。熱膨張の際は、配線基板４０の方が半導体装置５０よりも熱膨張率が大きいことで、配線基板４０の熱膨張量（側方への伸び量）が相対的に大きくなる。その結果、半導体装置５０は、そのスペーサ２３の内面２３ａが配線基板４０のスペーサ１３の外面１３ａを摺動するようにして、配線基板４０から離れる方向Ｕへとせり上がっていく。

その後、冷却が行われる。この冷却の際には、半導体装置５０が配線基板４０の上方にせり上がった状態で、温度が半田バンプ６０の融点以下になって、半田バンプ６０が凝固する。それにより、図９（Ｃ）に示すように、半導体装置５０と配線基板４０が、半田バンプ６０により、所定のギャップ（接合高さ）Ｈで接合された状態になる。尚、半田バンプ６０が凝固するまでの間には、半導体装置５０がその自重や半田バンプ６０の体積収縮に応じた量だけ方向Ｄに降下する場合がある。

更にこの冷却の際には、配線基板４０及び半導体装置５０が熱収縮する。この時、配線基板４０は、半導体装置５０に比べて大きく熱収縮する。それにより、図９（Ｃ）に示すように、半導体装置５０は、半田バンプ６０により所定のギャップＨで配線基板４０と接合された後、配線基板４０のスペーサ１３から分離された状態になる。このように半田バンプ６０による接合後、上側の半導体装置５０を下側の配線基板４０のスペーサ１３から分離した状態とすることで、半導体装置５０の、半田バンプ６０を除く部分における他の部材との接触が回避される。

上記のような加熱及び冷却を経ることで、図９（Ｃ）に示すような、半導体装置５０と配線基板４０が、半田バンプ６０により所定のギャップＨで接合された電子装置１Ｂが得られる。電子装置１Ｂでは、半導体装置５０のスペーサ２３の内面２３ａと、配線基板４０のスペーサ１３の外面１３ａとが非接触となり、接触した場合に半導体装置５０や半田接合部に生じ得る応力や歪みの発生が抑制される。

このように第２の実施の形態では、半田バンプ６０で接合する配線基板４０及び半導体装置５０にそれぞれ、接合時に接触して摺動する外面１３ａ及び内面２３ａを有するスペーサ１３及びスペーサ２３を設ける。このようなスペーサ１３及びスペーサ２３を設け、半田バンプ６０を溶融する加熱を行い、その後、半田バンプ６０を凝固する冷却を行い、配線基板４０と半導体装置５０を半田バンプ６０で接合する。この手法によれば、配線基板４０と半導体装置５０を、所定のギャップＨで、半導体装置５０（及びスペーサ２３）とスペーサ１３との接触を回避して、半田接合することが可能になり、接続信頼性の高い電子装置１Ｂを実現することが可能になる。

電子装置１Ｂには、更にヒートシンクを設けることもできる。
図１０は第２の実施の形態に係る電子装置の別例を示す図である。図１０は第２の実施の形態に係る電子装置の別例の要部断面模式図である。

図１０に示すように、電子装置１Ｂには、そのリッド５５の上に、ＴＩＭ等の接合部材７１を介して、フィン７０ａを備えるヒートシンク７０を熱的に接続することができる。この場合、ヒートシンク７０及び配線基板４０には、それぞれ貫通孔７４及び貫通孔４４が設けられる。ヒートシンク７０の取り付けには、例えば、バネ付きネジ７２、及びそのバネ付きネジ７２が螺着可能なネジ孔を有するベース７３を用いる。リッド５５の上に接合部材７１を介してヒートシンク７０を配置し、バネ付きネジ７２をヒートシンク７０の貫通孔７４、更に配線基板４０の貫通孔４４に挿通し、配線基板４０の下面に設けたベース７３のネジ孔に螺着する。このようにしてヒートシンク７０を、ベース７３側にバネで付勢した状態で、取り付ける。

尚、ヒートシンク７０の取り付けは、このようなバネ付きネジ７２及びベース７３を用いる方法に限定されるものではない。例えば、先端部にネジ溝を有するシャフトを立設させたベースを用い、まず、このベース上に、半導体装置５０を実装した配線基板４０を、その貫通孔４４にベースのシャフトを挿通させるようにして配置する。そして、接合部材７１を設けたリッド５５の上に、ヒートシンク７０を、その貫通孔７４にベースのシャフトを挿通させるようにして配置し、ヒートシンク７０から延出したシャフトの部分にバネを装着し、先端部のネジ溝に固定ナットを螺着する。このようにしてヒートシンク７０を、ベース側にバネで付勢した状態で、取り付けることもできる。

電子装置１Ｂにヒートシンク７０を取り付けることで、半導体チップ５３で発生する熱を、接合部材５４、リッド５５、接合部材７１を介してヒートシンク７０に伝熱し、ヒートシンク７０から放熱することができる。ヒートシンク７０を取り付けることで、電子装置１Ｂの放熱（冷却）効果を高め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１１は第３の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。図１１（Ａ）は配線基板への半導体装置の配置（仮搭載）工程の断面模式図、図１１（Ｂ）は加熱（半田溶融）工程の断面模式図、図１１（Ｃ）は冷却（半田凝固）工程の断面模式図である。

まず図１１（Ａ）に示すように、パッケージ基板５１に半導体チップ５３が実装され、スペーサ２３が設けられた電子部品である半導体パッケージ５０ａを、スペーサ１３が設けられた配線基板４０の上に配置する。その際は、例えば、予め、配線基板４０の電極４１に半田ペースト６０ａを設け、半導体装置５０の電極５１ｂに半田ボール６０ｂを設ける。そして、このように配置した半導体パッケージ５０ａの上方の、半導体チップ５３から所定距離だけ離れた位置に、接合部材５４を設けたリッド５５を配置する。リッド５５には、熱膨張前後の半導体パッケージ５０ａが収容可能な空間８１と、そのパッケージ基板５１に実装された半導体チップ５３が通過可能な開口部８２とを有する支持部材８０が取り付けられている。尚、支持部材８０は、必ずしも半導体パッケージ５０ａの全周を囲むような空間８１を有する構造とすることを要しない。

半導体パッケージ５０ａのパッケージ基板５１の熱膨張率は、配線基板４０の熱膨張率よりも小さいものとする。また、半導体パッケージ５０ａにおいて、半導体チップ５３は、半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂよりも高融点の半田バンプ５２を用いてパッケージ基板５１に接合される。

リッド５５に設ける接合部材５４には、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂には、その硬化温度が半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂの融点よりも高いものが用いられる。熱可塑性樹脂には、その軟化温度が半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂの融点よりも高いものが用いられる。熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂には、銀、半田等のフィラーが含有されていてもよい。

上記のようにして配線基板４０の上に、半導体パッケージ５０ａ、及び支持部材８０を取り付けたリッド５５を配置した後、半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂの融点を上回る温度で加熱する。加熱は、半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂの融点を上回り且つ半田バンプ５２の融点を下回る温度とし、接合部材５４に熱硬化性樹脂を用いている場合にはその硬化温度未満とし、接合部材５４に熱可塑性樹脂を用いている場合にはその軟化温度以上とする。

この加熱により、図１１（Ｂ）に示すように、半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂが溶融して電極４１と電極５１ｂの間に半田バンプ６０が形成されると共に、配線基板４０及び半導体パッケージ５０ａのパッケージ基板５１が熱膨張する。その際は、配線基板４０の方がパッケージ基板５１よりも熱膨張率が大きいことで、配線基板４０の熱膨張量（側方への伸び量）が相対的に大きくなる。その結果、半導体パッケージ５０ａは、そのスペーサ２３の内面２３ａが配線基板４０のスペーサ１３の外面１３ａを摺動するようにして、配線基板４０から離れる方向Ｕへとせり上がっていく。

半導体パッケージ５０ａがせり上がることで、図１１（Ｂ）に示すように、半導体パッケージ５０ａの半導体チップ５３の上面が、リッド５５に設けた接合部材５４（未硬化状態の熱硬化性樹脂又は軟化状態の熱可塑性樹脂）と接触する。接合部材５４に熱硬化性樹脂を用いている場合には、その接触の後、更にその硬化温度以上まで加熱してその熱硬化性樹脂を硬化させ、半導体チップ５３とリッド５５を接合部材５４で接合する。これにより、支持部材８０が取り付けられたリッド５５が接合部材５４で半導体パッケージ５０ａに接合された半導体装置５０が形成される。

このように加熱により半導体パッケージ５０ａがせり上がった時に半導体チップ５３の上面が接合部材５４と接触するように、予め、リッド５５を配置する高さ（支持部材８０の空間８１の高さ）が設定される。

上記のような加熱の後、冷却が行われる。この冷却の際、接合部材５４に熱可塑性樹脂を用いている場合には、半田バンプ６０の凝固前、温度がその熱可塑性樹脂の軟化温度以下になると、熱可塑性樹脂が硬化し、半導体チップ５３とリッド５５が接合部材５４で接合される。これにより、図１１（Ｃ）に示すように、支持部材８０が取り付けられたリッド５５が接合部材５４で半導体パッケージ５０ａに接合された半導体装置５０が形成される。

そして、半導体パッケージ５０ａが配線基板４０の上方にせり上がり、支持部材８０上のリッド５５に接合部材５４（硬化した熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂）で接合された状態で、温度が半田バンプ６０の融点以下になると、半田バンプ６０が凝固する。それにより、図１１（Ｃ）に示すように、半導体装置５０と配線基板４０が、半田バンプ６０により、所定のギャップ（接合高さ）Ｈで接合された状態が得られる。尚、半導体パッケージ５０ａが接合部材５４でリッド５５に接合されていることで、半導体パッケージ５０ａの方向Ｄへの降下は抑えられる。

冷却の際には、配線基板４０及び半導体装置５０が熱収縮し、配線基板４０は、半導体装置５０に比べて大きく熱収縮する。それにより、図１１（Ｃ）に示すように、半導体装置５０が配線基板４０のスペーサ１３から分離された状態になる。

上記のような加熱及び冷却を経ることで、図１１（Ｃ）に示すような、半導体装置５０と配線基板４０が、半田バンプ６０により所定のギャップＨで接合された電子装置１Ｃが得られる。電子装置１Ｃでは、半導体装置５０のスペーサ２３の内面２３ａと、配線基板４０のスペーサ１３の外面１３ａとが非接触となり、接触した場合に半導体装置５０や半田接合部に生じ得る応力や歪みの発生が抑制される。

このように第３の実施の形態では、半田バンプ６０で接合する配線基板４０及びパッケージ基板５１にそれぞれ、接合時に接触して摺動する外面１３ａ及び内面２３ａを有するスペーサ１３及びスペーサ２３を設ける。そして、スペーサ１３及びスペーサ２３、並びに配線基板４０の熱膨張を利用して、パッケージ基板５１を配線基板４０の上方に移動させ、パッケージ基板５１上の半導体チップ５３を、予めその上方に配置したリッド５５と接合する。その後、冷却することで、配線基板４０と半導体装置５０を、所定のギャップＨで、半導体装置５０（及びスペーサ２３）とスペーサ１３との接触を回避して、半田バンプ６０で接合する。これにより、接続信頼性の高い電子装置１Ｃを実現することが可能になる。

尚、上記の説明では、リッド５５に設ける接合部材５４に、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いる場合を例にしたが、接合部材５４に半田材料を用いることもできる。
接合部材５４に半田材料を用いる場合には、その融点が、パッケージ基板５１と配線基板４０とを接合する半田バンプ６０の融点よりも高く、パッケージ基板５１と半導体チップ５３とを接合する半田バンプ５２の融点よりも低いものを用いることが好ましい。上記の図１１（Ｂ）で述べたような加熱の際には、接合部材５４の融点よりも高く、半田バンプ５２の融点よりも低い温度で加熱を行う。これにより、半田バンプ６０及び接合部材５４が溶融する状態でパッケージ基板５１がリッド５５側にせり上がって接合部材５４に接触する。上記の図１１（Ｃ）で述べたような冷却の際には、まず接合部材５４が凝固してパッケージ基板５１上の半導体チップ５３がリッド５５に接合され、更に冷却が進むと半田バンプ６０が凝固してパッケージ基板５１（半導体装置５０）が配線基板４０に接合される。そして、配線基板４０が半導体装置５０に比べて大きく熱収縮することで、半導体装置５０が配線基板４０のスペーサ１３から分離された状態になる。接合部材５４に半田材料を用いた場合にも、上記同様、接続信頼性の高い電子装置を実現することができる。

次に、第４の実施の形態について説明する。
上記第３の実施の形態では、電子装置１Ｃを製造する際、リッド５５を支持部材８０で支持して半導体チップ５３の上方に配置するようにしたが、半導体チップ５３の上方に配置するリッド５５は、必ずしも支持部材８０で支持することを要しない。ここでは、支持部材８０を用いないで電子装置を製造する方法の一例を、第４の実施の形態として説明する。

図１２は第４の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。図１２（Ａ）は配線基板への半導体装置の配置（仮搭載）工程の断面模式図、図１２（Ｂ）は加熱（半田溶融）工程の断面模式図、図１２（Ｃ）は冷却（半田凝固）工程の断面模式図である。

まず図１２（Ａ）に示すように、電子部品である半導体パッケージ５０ａを、半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂを介在させて配線基板４０の上に配置し、半導体チップ５３の上方に、接合部材５４を設けたリッド５５を、保持装置９０を用いて保持する。保持装置９０には、例えば、吸引方式やクリップ方式でリッド５５を保持できるものを用いることができる。ここでは一例として、吸引方式でリッド５５を保持する保持装置９０を図示している。

以降は、上記第３の実施の形態で述べたのと同様に、まず所定の温度で加熱する。これにより、図１２（Ｂ）に示すように、電極４１と電極５１ｂの間に半田バンプ６０が形成されると共に、半導体パッケージ５０ａが、配線基板４０から離れる方向Ｕへとせり上がり、半導体チップ５３の上面が、リッド５５に設けた接合部材５４と接触する。接合部材５４に上記第３の実施の形態で述べたような熱硬化性樹脂を用いている場合には、更にその硬化温度以上まで加熱してその熱硬化性樹脂を硬化させることで、リッド５５が接合部材５４で半導体パッケージ５０ａに接合された半導体装置５０が形成される。尚、リッド５５が接合部材５４で接合された後は、保持装置９０によるリッド５５の保持を解除することができる。

その後、冷却を行う。この冷却の際、接合部材５４に上記第３の実施の形態で述べたような熱可塑性樹脂を用いている場合には、半田バンプ６０の凝固前、温度がその熱可塑性樹脂の軟化温度以下になると、熱可塑性樹脂が硬化する。これにより、図１２（Ｃ）に示すように、リッド５５が接合部材５４で半導体パッケージ５０ａに接合された半導体装置５０が形成される。尚、リッド５５が接合部材５４で接合された後は、保持装置９０によるリッド５５の保持を解除することができる。

そして、半導体パッケージ５０ａが配線基板４０の上方にせり上がり、リッド５５に接合部材５４（硬化した熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂）で接合された状態で、温度が半田バンプ６０の融点以下になると、半田バンプ６０が凝固する。それにより、図１２（Ｃ）に示すように、半導体装置５０と配線基板４０が、半田バンプ６０により、所定のギャップ（接合高さ）Ｈで接合された状態になる。更に、冷却の際には、配線基板４０及び半導体装置５０が熱収縮し、配線基板４０は、半導体装置５０に比べて大きく熱収縮する。それにより、図１２（Ｃ）に示すように、半導体装置５０が配線基板４０のスペーサ１３から分離された状態になる。

この結果、図１２（Ｃ）に示すような、半導体装置５０と配線基板４０が、半田バンプ６０により所定のギャップＨで接合された電子装置１Ｄが得られる。電子装置１Ｄでは、スペーサ２３の内面２３ａと、スペーサ１３の外面１３ａとが非接触となり、接触した場合に半導体装置５０や半田接合部に生じ得る応力や歪みの発生が抑制される。

このような手法によっても、上記第３の実施の形態と同様に、配線基板４０と半導体装置５０を、所定のギャップＨで半田接合した、接続信頼性の高い電子装置１Ｄを実現することが可能になる。また、上記第３の実施の形態で述べたような支持部材８０を省略して、電子装置１Ｄを実現することが可能になる。

尚、この第４の実施の形態で述べた手法においても、上記第３の実施の形態で述べたのと同様に、接合部材５４に所定の融点を有する半田材料を用いてもよい。
次に、第５の実施の形態について説明する。

図１３は第５の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図１３は電子装置の一例の要部断面模式図である。
図１３に示す電子装置１Ｅは、電子部品１０と電子部品２０の間に、スペーサ１３及びスペーサ２３とは別に、スタンドオフ部材２が設けられている点で、上記第１の実施の形態に係る電子装置１Ａ（図８（Ｃ））と相違する。例えば、電子部品１０に孔１４を設け、その孔１４に挿入される挿入部２ａと、製造する電子装置１Ｅにおいて要求される電子部品１０と電子部品２０の間のギャップＨに基づいて設定された高さのスタンドオフ部２ｂとを有するスタンドオフ部材２を用いる。

スタンドオフ部材２を用いることで、半田バンプ３０による接合高さが、スタンドオフ部２ｂの高さ未満に狭まるのを回避し、電子部品１０と電子部品２０の間に所定のギャップを確保することができる。

尚、スタンドオフ部２ｂに相当する単体の部材を、電子部品１０と電子部品２０の間に設けるスタンドオフ部材として用いてもよい。
この第５の実施の形態で述べたようなスタンドオフ部材は、上記第２，第３，第４の実施の形態に係る電子装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの配線基板４０と半導体装置５０（パッケージ基板５１）の間に設けることもできる。

次に、第６の実施の形態について説明する。
図１４は第６の実施の形態に係る電子装置の製造方法の一例を示す図である。図１４（Ａ）は電子部品の配置（仮搭載）工程の断面模式図、図１４（Ｂ）は加熱（半田溶融）工程の断面模式図、図１４（Ｃ）は冷却（半田凝固）工程の断面模式図である。

この例では、図１４（Ａ）に示すように、電子部品１０として、その上面１０ａの、電極１１が配設された領域１２の外側に、湾曲した外面１３ａを有するスペーサ１３Ｆを設けたものが用いられる点で、上記第１の実施の形態と相違する。例えば、電子部品１０に、その上面１０ａの斜め上方に面し且つ電子部品１０の平面方向外側に面した外面１３ａを有する、半球状のスペーサ１３Ｆを設ける。

図１４（Ａ）に示すように、湾曲した外面１３ａを有するスペーサ１３Ｆを設けた電子部品１０の上に、半田バンプ３０を介在させて電子部品２０を配置する。そして、所定温度で加熱すると、図１４（Ｂ）に示すように、電子部品１０の相対的に大きな熱膨張によって、電子部品２０が、そのスペーサ２３の内面２３ａが電子部品１０のスペーサ１３Ｆの湾曲した外面１３ａを摺動するようにして、方向Ｕへとせり上がる。この時、スペーサ２３の内面２３ａは、スペーサ１３Ｆの外面１３ａと点接触する。スペーサ１３Ｆが湾曲した外面１３ａを有し、この外面１３ａにスペーサ２３の内面２３ａが点接触するため、たとえ電子部品１０、電子部品２０に反り等の変形が生じているような場合にも、電子部品２０がスムーズに方向Ｕへとせり上がる。その後、冷却することで、半田バンプ３０が凝固し、電子部品１０の電子部品２０に対する相対的に大きな熱収縮により、電子部品２０がスペーサ１３Ｆから分離され、図１４（Ｃ）に示すような電子装置１Ｆが得られる。

このような湾曲した外面１３ａを有するスペーサ１３Ｆを用いても、電子部品１０と電子部品２０を、所定のギャップＨで半田接合し、接続信頼性の高い電子装置１Ｆを実現することが可能になる。

図１５は第６の実施の形態に係る電子装置の製造方法の別例を示す図である。図１５（Ａ）は電子部品の配置（仮搭載）工程の断面模式図、図１５（Ｂ）は加熱（半田溶融）工程の断面模式図、図１５（Ｃ）は冷却（半田凝固）工程の断面模式図である。

この例では、図１５（Ａ）に示すように、電子部品２０として、その下面２０ａの、電極２１が配設された領域２２の外側に、湾曲した内面２３ａを有するスペーサ２３Ｇを設けたものが用いられる点で、上記第１の実施の形態と相違する。例えば、電子部品２０に、その下面２０ａの斜め下方に面し且つ電子部品２０の平面方向内側に面した内面２３ａを有する、半球状のスペーサ２３Ｇを設ける。

図１５（Ａ）に示すように、外面１３ａを有するスペーサ１３を設けた電子部品１０の上に、半田バンプ３０を介在させて、湾曲した内面２３ａを有するスペーサ２３Ｇを設けた電子部品２０を配置する。そして、所定温度で加熱すると、図１５（Ｂ）に示すように、電子部品１０の相対的に大きな熱膨張によって、電子部品２０が、そのスペーサ２３Ｇの湾曲した内面２３ａが電子部品１０のスペーサ１３の外面１３ａを摺動するようにして、方向Ｕへとせり上がる。この時、スペーサ１３の外面１３ａは、スペーサ２３Ｇの内面２３ａと点接触する。スペーサ２３Ｇが湾曲した内面２３ａを有し、この内面２３ａにスペーサ１３の外面１３ａが点接触するため、たとえ電子部品１０、電子部品２０に反り等の変形が生じているような場合にも、電子部品２０がスムーズに方向Ｕへとせり上がる。その後、冷却することで、半田バンプ３０が凝固し、電子部品１０の電子部品２０に対する相対的に大きな熱収縮により、電子部品２０がスペーサ１３から分離され、図１５（Ｃ）に示すような電子装置１Ｇが得られる。

このような湾曲した内面２３ａを有するスペーサ２３Ｇを用いても、電子部品１０と電子部品２０を、所定のギャップＨで半田接合し、接続信頼性の高い電子装置１Ｇを実現することが可能になる。

この第６の実施の形態で述べたようなスペーサ１３Ｆとスペーサ２３、又は、スペーサ１３とスペーサ２３Ｇは、上記第２，第３，第４の実施の形態に係る電子装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの配線基板４０と半導体装置５０（パッケージ基板５１）に採用することもできる。

また、この第６の実施の形態に係る電子装置１Ｆ及び電子装置１Ｇにおいて、電子部品１０と電子部品２０の間には、上記第５の実施の形態で述べたようなスタンドオフ部材を設けてもよい。

尚、以上の説明では、例えば図４（Ａ）及び図４（Ｂ）或いは図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示したように、各電子部品に複数のスペーサを設ける場合を例示した。このほか、例えば、各電子部品の電極配設領域を囲む単一の枠状部材に、所定方向（外側又は内側）に面した傾斜面や湾曲面を設けたものを、スペーサとして用いることもできる。

以下、実施例及び比較例について述べる。
〔実施例１〕
実施例１では、上記第２の実施の形態に係る方法（図９（Ａ）〜図９（Ｃ））を用いて電子装置１Ｂを得る。実施例１では、図４（Ａ）のような位置に、図５のような扇形の内面２３ａを有するスペーサ２３を設けた半導体装置５０と、図４（Ｂ）のような位置に、図５のような扇形の外面１３ａを有するスペーサ１３を設けた配線基板４０とを用い、これらを半田接合する。

まず、配線基板４０の電極４１上に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田（融点２１７℃）を含む半田ペースト６０ａを印刷法で塗布する。半導体装置５０のパッケージ基板５１の電極５１ｂ上には、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田（融点２１７℃）の直径６００μｍの半田ボール６０ｂを搭載する。このような半導体装置５０を、マウンターを用いて配線基板４０上に配置し（図９（Ａ））、窒素（Ｎ₂）雰囲気でリフローする（図９（Ｂ），図９（Ｃ））。リフローは、例えば、予備加熱を温度１８０℃で昇温時間９０秒〜１２０秒の条件で行い、本加熱を温度２２０℃で昇温時間６０秒の条件で行い、ピーク温度２３５℃でそのピーク温度での保持時間を１０秒とし、冷却速度は０．３℃／秒〜０．８℃／秒の条件とする。

上記リフローにおいて、本加熱温度以上でＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂが溶融し、半田バンプ６０が形成される。ここで、配線基板４０の熱膨張率は３０ｐｐｍ／℃、パッケージ基板５１の熱膨張率は２５ｐｐｍ／℃である。半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂが溶融する加熱の際には、配線基板４０の相対的に大きな熱膨張によって、半導体装置５０が、そのスペーサ２３の内面２３ａが配線基板４０のスペーサ１３の外面１３ａを摺動するようにして、方向Ｕへとせり上がる。

冷却の段階に移行すると、半導体装置５０が約５μｍ降下して、半田バンプ６０がその融点２１７℃で凝固し、半導体装置５０と配線基板４０が所定のギャップＨで半田バンプ６０により接合される。更に、冷却の際、配線基板４０が半導体装置５０に対して相対的に大きく熱収縮することで、半導体装置５０がスペーサ１３から分離される。これにより、半導体装置５０をスペーサ１３から分離して配線基板４０に所定のギャップＨで半田接合した電子装置１Ｂを得る。

実施例１で得られた電子装置１Ｂについて、その半田接合部の導通試験を行った結果、全ての接合部が導通していることが確認された。また、−５５℃〜１２５℃の昇降温を１０００サイクル繰り返す温度サイクル試験を行った結果、半田接合部の抵抗変化率が５％以下と良好な結果を示した。温度サイクル試験前の半田接合部について、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）を用いて断面ＳＥＭ観察を行った結果、半田接合部の位置ずれ（電極４１と電極５１ｂの位置ずれ）が抑えられていることが確認された。温度サイクル試験後の半田接合部について、同様に断面ＳＥＭ観察を行った結果、半田接合部の内部、並びに、電極４１及び電極５１ｂとの接続部分に、クラックが発生していないことが確認された。

〔実施例２〕
実施例２では、実施例１と同様に、上記第２の実施の形態に係る方法（図９（Ａ）〜図９（Ｃ））を用いて電子装置１Ｂを得る。実施例２では、図６（Ａ）のような位置に、図７のような矩形の内面２３ａを有するスペーサ２３を設けた半導体装置５０と、図６（Ｂ）のような位置に、図７のような矩形の外面１３ａを有するスペーサ１３を設けた配線基板４０とを用い、これらを半田接合する。半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂの材料は、実施例１と同じくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田である。

実施例２で得られた電子装置１Ｂについて、その半田接合部の導通試験を行った結果、全ての接合部が導通していることが確認された。また、温度サイクル試験を行った結果、半田接合部の抵抗変化率が５％以下と良好な結果を示した。温度サイクル試験前の半田接合部の断面ＳＥＭ観察を行った結果、半田接合部の位置ずれ（電極４１と電極５１ｂの位置ずれ）が抑えられていることが確認された。温度サイクル試験後の半田接合部の断面ＳＥＭ観察を行った結果、半田接合部の内部、並びに、電極４１及び電極５１ｂとの接続部分に、クラックが発生していないことが確認された。

〔実施例３〕
実施例３では、実施例１の半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂの材料を、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田からＳｎ−Ｂｉ系半田に替えて、電子装置１Ｂを得る。

実施例３で得られた電子装置１Ｂについて、その半田接合部の導通試験を行った結果、全ての接合部が導通していることが確認された。また、温度サイクル試験を行った結果、半田接合部の抵抗変化率が５％以下と良好な結果を示した。温度サイクル試験前の半田接合部の断面ＳＥＭ観察により、半田接合部の位置ずれ（電極４１と電極５１ｂの位置ずれ）が抑えられていることが確認された。温度サイクル試験後の半田接合部の断面ＳＥＭ観察により、半田接合部の内部、並びに、電極４１及び電極５１ｂとの接続部分に、クラックが発生していないことが確認された。

〔実施例４〕
実施例４では、上記第３の実施の形態に係る方法（図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ））を用いて電子装置１Ｃを得る。実施例４では、図４（Ａ）のような位置に、図５のような扇形の内面２３ａを有するスペーサ２３を設けた半導体装置５０と、図４（Ｂ）のような位置に、図５のような扇形の外面１３ａを有するスペーサ１３を設けた配線基板４０とを用い、これらを半田接合する。半田ペースト６０ａ及び半田ボール６０ｂの材料は、実施例１と同じくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田である。リッド５５の接合部材５４には、硬化温度２６０℃の熱硬化性樹脂を用いる。

実施例４で得られた電子装置１Ｃについて、その半田接合部の導通試験を行った結果、全ての接合部が導通していることが確認された。また、温度サイクル試験を行った結果、半田接合部の抵抗変化率が５％以下と良好な結果を示した。温度サイクル試験前の半田接合部の断面ＳＥＭ観察により、半田接合部の位置ずれ（電極４１と電極５１ｂの位置ずれ）が抑えられていることが確認された。温度サイクル試験後の半田接合部の断面ＳＥＭ観察により、半田接合部の内部、並びに、電極４１及び電極５１ｂとの接続部分に、クラックが発生していないことが確認された。

〔実施例５〕
実施例５では、実施例３の接合部材５４の材料を、熱硬化性樹脂から熱可塑性樹脂に替えて、電子装置１Ｃを得る。

実施例５で得られた電子装置１Ｃについて、その半田接合部の導通試験を行った結果、全ての接合部が導通していることが確認された。また、温度サイクル試験を行った結果、半田接合部の抵抗変化率が５％以下と良好な結果を示した。温度サイクル試験前の半田接合部の断面ＳＥＭ観察により、半田接合部の位置ずれ（電極４１と電極５１ｂの位置ずれ）が抑えられていることが確認された。温度サイクル試験後の半田接合部の断面ＳＥＭ観察により、半田接合部の内部、並びに、電極４１及び電極５１ｂとの接続部分に、クラックが発生していないことが確認された。

〔比較例〕
実施例１のスペーサ２３及びスペーサ１３に替えて、半導体装置５０と配線基板４０のギャップＨに相当する高さのスタンドオフ部１４２を有するスタンドオフ部材１４０（図２）を用い、半導体装置５０と配線基板４０を半田接合し、電子装置を得る。

比較例で得られた電子装置について、その半田接合部の導通試験を行った結果、導通していない接合部があることが確認された。また、温度サイクル試験を行った結果、半田接合部の抵抗変化率は５０％以上であった。温度サイクル試験前の半田接合部の断面ＳＥＭ観察により、半田接合部の位置ずれ（電極４１と電極５１ｂの位置ずれ）が発生していることが確認された。温度サイクル試験後の半田接合部の断面ＳＥＭ観察により、半田接合部の内部、並びに、電極４１及び電極５１ｂとの接続部分に、クラックが発生していることが確認された。

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） 第１電子部品と、
前記第１電子部品の第１表面上に設けられ、前記第１表面の斜め上方に面した外面を有する第１部材と、
前記第１表面の上方に設けられた第２電子部品と、
前記第２電子部品の、前記第１表面と対向する第２表面下に、前記第１部材に対応して設けられ、前記第２表面の斜め下方に面し前記外面と対向する内面を有する第２部材と、
前記第１表面と前記第２表面の間に設けられ、前記第１電子部品と前記第２電子部品とを電気的に接続する半田と
を含むことを特徴とする電子装置。

（付記２） 前記第１電子部品の熱膨張率が、前記第２電子部品の熱膨張率よりも大きいことを特徴とする付記１に記載の電子装置。
（付記３） 前記外面と前記内面は、傾斜面であ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） 前記外面と前記内面のうち、一方は傾斜面であり、他方は湾曲面であ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５） 前記第１部材及び前記第２部材は、前記半田を囲むように設けられてい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６） 前記外面と前記内面とが離間していることを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の電子装置。
（付記７） 前記第１表面と前記第２表面の間に設けられたスペーサを更に含むことを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の電子装置。

（付記８） 第１表面を有し、前記第１表面上に、前記第１表面の斜め上方に面した外面を有する第１部材が設けられた第１電子部品を準備する工程と、
第２表面を有し、前記第２表面上に、前記第１部材に対応して、前記第２表面の斜め上方に面した内面を有する第２部材が設けられた第２電子部品を準備する工程と、
前記第１電子部品の上方に前記第２電子部品を、半田を介在させて前記第１表面と前記第２表面を対向させ、前記外面と前記内面を対向させて配置する工程と、
前記半田を溶融する工程と、
溶融後の前記半田を凝固する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。

（付記９） 前記第１電子部品の熱膨張率が、前記第２電子部品の熱膨張率よりも大きいことを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。
（付記１０） 前記半田を溶融する工程は、前記第２電子部品の熱膨張によって、前記内面が前記外面に接触し、前記第２電子部品が、前記第２部材を前記第１部材にガイドされて前記第１電子部品から離間する方向に移動する工程を含むことを特徴とする付記８又は９に記載の電子装置の製造方法。

（付記１１） 前記半田を凝固する工程は、前記第２電子部品の熱収縮によって、前記半田を溶融する工程で接触した前記内面と前記外面とが離間する工程を含むことを特徴とする付記１０に記載の電子装置の製造方法。

（付記１２） 前記第１電子部品の上方に前記第２電子部品を配置する工程後、前記第２電子部品の上方に、前記第２電子部品と対向する部位に接合部材を設けた第３部材を配置する工程を更に含み、
前記半田を溶融する工程は、前記第２部材を前記第１部材にガイドされて前記第１電子部品から離間する方向に移動する前記第２電子部品を、前記接合部材を用いて前記第３部材に接合する工程を更に含むことを特徴とする付記１０又は１１に記載の電子装置の製造方法。

（付記１３） 前記接合部材は、硬化温度が前記半田の融点よりも高い熱硬化性樹脂、又は、軟化温度が前記半田の融点よりも高い熱可塑性樹脂であることを特徴とする付記１２に記載の電子装置の製造方法。

（付記１４） 前記第１電子部品の上方に前記第２電子部品を配置する工程は、前記第１表面と前記第２表面の間にスペーサを介在させる工程を含むことを特徴とする付記８乃至１３のいずれかに記載の電子装置の製造方法。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１００Ａ，１００Ｂ 電子装置
２，１４０ スタンドオフ部材
２ａ，１４１ 挿入部
２ｂ，１４２ スタンドオフ部
１０，２０ 電子部品
１０ａ，４０ａ 上面
１１，２１，４１，５１ｂ，１１０ａ，１２１ａ 電極
１２，２２，４２，５６ 領域
１３，１３Ｆ，２３，２３Ｇ スペーサ
１３ａ 外面
１４，１１１ 孔
２０ａ，５１ａ 下面
２３ａ 内面
３０，５２，６０，１２２，１３０ 半田バンプ
４０，１１０ 配線基板
４４，７４ 貫通孔
５０，１２０ 半導体装置
５０ａ 半導体パッケージ
５１，１２１ パッケージ基板
５３，１２３ 半導体チップ
５４，７１，１２４ 接合部材
５５，１２５ リッド
６０ａ 半田ペースト
６０ｂ 半田ボール
７０ ヒートシンク
７０ａ フィン
７２ バネ付きネジ
７３ ベース
８０ 支持部材
８１ 空間
８２ 開口部
９０ 保持装置

Claims (8)

1. 第１電子部品と、
   前記第１電子部品の第１表面上に設けられ、前記第１表面の斜め上方に面した外面を有する第１部材と、
   前記第１表面の上方に設けられた第２電子部品と、
   前記第２電子部品の、前記第１表面と対向する第２表面下に、前記第１部材に対応して設けられ、前記第２表面の斜め下方に面し前記外面と対向する内面を有する第２部材と、
   前記第１表面と前記第２表面の間に設けられ、前記第１電子部品と前記第２電子部品とを電気的に接続する半田と
   を含み、
   前記外面と前記内面とが離間していることを特徴とする電子装置。
2. 前記第１電子部品の熱膨張率が、前記第２電子部品の熱膨張率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記外面と前記内面は、傾斜面であ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. 前記外面と前記内面のうち、一方は傾斜面であり、他方は湾曲面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
5. 前記第１部材及び前記第２部材は、前記半田を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子装置。
6. 第１表面を有し、前記第１表面上に、前記第１表面の斜め上方に面した外面を有する第１部材が設けられた第１電子部品の上方に、
   第２表面を有し、前記第２表面上に、前記第１部材に対応して、前記第２表面の斜め上方に面した内面を有する第２部材が設けられた第２電子部品を、
   半田を介在させて前記第１表面と前記第２表面を対向させ、前記外面と前記内面を対向させて配置する工程と、
   前記半田を溶融する工程と、
   溶融後の前記半田を凝固する工程と
   を含み、
   前記半田を溶融する工程は、前記第１電子部品の熱膨張によって、前記内面が前記外面に接触し、前記第２電子部品が、前記第２部材を前記第１部材にガイドされて前記第１電子部品から離間する方向に移動する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
7. 前記半田を凝固する工程は、前記第１電子部品の熱収縮によって、前記半田を溶融する工程で接触した前記内面と前記外面とが離間する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の電子装置の製造方法。
8. 前記第１電子部品の上方に前記第２電子部品を配置する工程後、前記第２電子部品の上方に、前記第２電子部品と対向する部位に接合部材を設けた第３部材を配置する工程を更に含み、
   前記半田を溶融する工程は、前記第２部材を前記第１部材にガイドされて前記第１電子部品から離間する方向に移動する前記第２電子部品を、前記接合部材を用いて前記第３部材に接合する工程を更に含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の電子装置の製造方法。
   

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