连接两个电子元件的装置和方法制造方法及图纸

用于两个电子元件１和４间连接的连接装置，所述装置被设置在包括两个热膨胀系数不同的金属层６和７的第一电子元件１上，而多个侧壁部件２０ａ被设置在所述金属层１９上，以给第二电子元件４０形成连接空间３５。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在两个电子元件间形成连接的装置和方法，特别涉及能易于连接到诸如LSI器件一类的电子元件板上和从其上去掉的连接装置以及相关的连接方法。近些年来，在计算机和通信设备领域已有显著的进步，这些进步可通过诸如LSI一类器件和其它各种用于这类设备电子元件的性能上的重大改进达成。LSI器件性能上的进步业已发挥出特别重要的作用。例如，计算机的母板包括大量的LSI器件。一片LSI芯片是被陶瓷或类似的封装包封着的，用布线焊接(bonding)方法形成与其连接，陶瓷封装被安装在印刷电路板上。然而，由于LSI芯片大许多，则需要大量的空间来安装该板。这种安装方法从实现小型电子设备观点看，不仅不利，而且导致电路长度的变长，还妨碍了有效信号处理的效果。此外，在高速工作的微处理器中，由于需要大量的连接点，使用布线焊接方法则不可能附合这一要求。开发了一种倒装焊接方法，来解决减少装配表面积，建立大量的连接点和减少连线长度以缩短信号延迟的问题。所谓倒装焊接法是这样一种方法，用电镀或淀积在LSI芯片上或在板的连接部件上形成焊块，通过所形成的接点熔融，使LSI芯片和板实现连接。然而，其问题在于，一旦用此法LSI芯片装上，则几乎不能再拆下。如若加热，可以融化焊锡，能拆下LSI芯片。但是，会有部分焊锡残留在板上，当在板上安装好的LSI芯片或高级的LSI芯片时，由于旧焊锡的变质而导致坏的电连接。当使用包含铅的焊锡时，铅中所含有的微量的放射性元素，诸如铀和锂的α辐射会引起半导体元件的误动作。在使用焊锡块的情况下，由于使用CFC溶剂来去掉形成连接时所用的如焊剂一类的还原剂，这给全球的环境带来了有害的影响。下面，参照图6介绍先前所用的倒装方法。关于使LSI芯片和板连接的方法，LSI在芯片上形成由锡和铅制成的易熔焊块，与板接触，涂敷焊剂(一种还原剂)，在近似200℃的温度实施熔融焊接(图6(a))。然后，使用CFC溶剂，去掉焊剂。从保护全球环境的观点看，使用上述CFC溶剂是不理想的。此外，在焊块中含有铅，是微量的放射性元素，它会引起半导体元件的误动作(图6(b))。此外，还有残留在板上的焊锡会导致误连接的问题。如上所述，现有的倒装方法还存在着大量问题。因此，本专利技术的一个目的在于，改进上述现有技术的缺陷，通过提供一种新的连接装置来实施电子元件(如LSI芯片)与板的连接和从板上去掉电子元件，还能重复连接和拆下，同时提供稳定的电接触。本专利技术进一步的目的在于，提供一种形成上述连接的方法为达到上述目的，本专利技术采用下述的基本技术构成。特别是，本专利技术的第一方面是一种用于第一电子元件和第二电子元件间连接的连接装置，所述连接装置被设置在所述第一电子元件上，所述第一电子元件包括两层热膨胀系数互不相同的金属层，和多个设置在所述金属层上的侧壁部件，以形成将所述第一电子元件和所述第二电子元件进行连接所用的空间。在本专利技术的第二方面中，所述两层其热膨胀系数互不相同的金属层被固定到设置在所述第一电子元件上的金属层。在本专利技术的第三方面中，所述两层其热膨胀系数互不相同的金属层的近似中央部位被固定到设置在所述第一电子元件上的金属层。在本专利技术的第四方面中，所述金属层和所述第一电子元件的表面设置有一间隙。在本专利技术的第五方面中，所述两层其热膨胀系数互不相同的金属层中，设置在所述侧壁侧的所述金属层的热膨胀系数大于设置在所述第一电子元件上的所述金属层所固定的所述金属层的热膨胀系数，而且，当给连接装置加热时，由所述侧壁部件所形成的所述连接空间的口径会扩张。在本专利技术的第六方面中，所述两个电子元件中的任一元件是半导体器件。根据本专利技术的方法是一种在第一电子元件和第二电子元件间形成连接的方法，其中所述第一电子元件具有两层其热膨胀系数互不相同的金属层，和多个设置在所述金属层上的侧壁部件，以形成用于所述第二电子元件连接的空间，所述方法包括第一步骤，通过给所述两层金属层加热来扩张由所述侧壁部件所形成的所述连接空间口径；第二步骤，将所述第二电子元件的连接件插入所述连接空间；以及第三步骤，通过冷却两层金属层来缩紧所述连接空间的口径。在根据本专利技术的用于电子元件和板之间的连接的方法中，使在LSI芯片或板上所形成的倒装焊块的形状的一端有个凹陷，而另一端为与凹陷相配合的柱形。凹陷形的基础部分由热膨胀系数不同的双层金属结构形成，其上层由热膨胀系数大的金属制成，其下层由热膨胀系数小的金属制成，以此可使用温度控制，来控制电子元件之间的连接。经如上操作，可以实现倒装连接，而无须熔化焊锡连接，因而可重复连接和去掉LSI芯片，而不损伤电连接点。此外，由于不需要使用含铅的焊锡材料，消除了由微量放射性元素(如铅)中所含的铀和锂发出的α辐射引起其上层由热膨胀系数大的金属制成的LSI器件的误动作。此法的另一个优点在于，由于在实施连接时无须使用还原剂焊剂，也就没有必要使用CFC型溶剂来去除焊剂。附图说明图1是表明根据本专利技术的用于电子元件和板之间的连接装置的操作的示意图。图2是表明用于制作根据本专利技术的连接装置的凹陷形金属连接部件的方法的示意图。图3是表明用于制作根据本专利技术的连接装置的柱形金属连接部件的方法的示意图。图4是表明根据本专利技术的连接装置第二实施例的示意图。图5是表明用于制作图4的凹陷形金属连接部件的方法的示意图。图6是表明现有技术的示意图。下面参照相关附图详细介绍根据本专利技术的用于两个电子元件间的连接的方法。图1表明根据本专利技术用于电子元件和板之间连接的装置的实施例。图1表明用于两个电子元件1和40间的连接的连接装置，所述装置设置在第一电子元件1上，电子元件1包括热膨胀系数互不相同的两层金属层6和7，和多个设置在所述金属层19上的侧壁部件20a，以给第二电子元件40形成连接空间35。图1表明用于两个电子元件间的连接装置，其中所述热膨胀系数互不相同的两层金属层6和7的近似中央部位6a被固定到设置在第一电子元件1的金属膜5上。图1表明一台连接装置，其中在所述金属层19与所述第一电子元件1表面1a之间设有间隙43。此外，图1还表明用于两个电子元件间的连接装置，其中，在两个热膨胀系数互不相同的金属层6和7中，层7的热膨胀系数大于层6的热膨胀系数，层6被固定到形成于第一电子元件上的金属层5上，当加热时，被侧壁20包围的连接空间35的口径20b将扩张。下面参照图1～图3更详细地说明本专利技术的第一实施例。通过在热膨胀系数互不相同的两层金属层结构中形成一凹陷和四个侧壁，本专利技术借助于温度控制无须使用焊锡材料就能重复连接和拆掉LSI芯片。首先，如图1(a)所示，在板一侧的金属连接部件形成凹陷，再在LSI芯片一侧的金属连接部件形成对应于凹陷的柱形(图1(d))。通过这些形状的形成，当将LSI芯片连接到板上时，可使这些形状相互啮合。板一侧的带有凹陷的金属连接部件由基础部分19和侧壁20形成，该基础部分10由两层热膨胀系数互不相同的金属层6和7形成。在这些层中，热膨胀系数大的金属被用作金属层7作为上层，热膨胀系数小的金属被用作金属层6作为下层。考虑到这些金属的热膨胀系数，可在铜、铝、镍和钛这些金属中进行金属的选择，在此情况下，可选择铜和镍，相应的热膨胀系数分别是17ppm和13ppm。还有，金属膜5能使带凹陷的金属连接部件18设置成距板1有一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于第一电子元件和第二电子元件间连接的连接装置，所述连接装置被设置在所述第一电子元件上，所述第一电子元件包括两层热膨胀系数互不相同的金属层，和多个设置在所述金属层上的侧壁部件，以形成将所述第一电子元件和所述第二电子元件进行连接所用的空间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1998-7-13 197086/981.一种用于第一电子元件和第二电子元件间连接的连接装置，所述连接装置被设置在所述第一电子元件上，所述第一电子元件包括两层热膨胀系数互不相同的金属层，和多个设置在所述金属层上的侧壁部件，以形成将所述第一电子元件和所述第二电子元件进行连接所用的空间。2.根据权利要求1的一种连接装置，其中所述两层其热膨胀系数互不相同的金属层被固定到设置在所述第一电子元件上的金属层。3.根据权利要求1的一种连接装置，其中所述两层其热膨胀系数互不相同的金属层的近似中央部位被固定到设置在所述第一电子元件上的金属层。4.根据权利要求1的一种连接装置，其中在所述金属层与所述第一电子元件的表面之间设置有一间隙。5.根据权利要求1的一种连接装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：横山孝司，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]