專利名稱：電子器件、電子器件的制造方法以及電子設備的制作方法
技術領域：
這里討論的實施例涉及包括半導體器件和電路板的電子器件、該電子器件的制 造方法、以及包括該電子器件的電子設備。
背景技術：
半導體器件和電路板之間一種可 的連接形式是倒裝芯片連接。常規(guī)上，焊料 凸塊已廣泛用于倒裝芯片連接。在這種情況下，焊料凸塊以排列在半導體器件的電極和 電路板的電極之間的狀態(tài)被熔化，然后被凝固，以通過焊接來電性連接半導體器件和電 路板。此外，已經(jīng)提出了通過熱循環(huán)測試和彎曲測試來評估這種焊料連接部分的連接可 靠性的方法。作為連接半導體器件和電路板的方法，已知使用金(Au)凸塊和焊料連接它們的 方法，在使半導體器件和電路板互相分離的方向上擴展焊料接合的方法等。此外，常規(guī)上還已知使用其中焊料材料浸漬在泡沫金屬材料的表面或氣孔中的 焊料接合材料在不同部件之間連接的技術，及類似技術。日本專利 No.3868766日本早期公開專利公布No. 11-111776日本早期公開專利公布No.2004-298962"High Acceleration Test of Lead-free Solder” 23rd Spring Lecture Meeting of Japan Institute of Electronics Packaging, March, 2009, 11C-08在使用凸塊的半導體器件與電路板之間的連接中，存在如下情況由于互相 連接的半導體器件和電路板的熱脹冷縮而在半導體器件和電路板之間的連接部分產(chǎn)生應 力，重復產(chǎn)生應力導致金屬疲勞，這有時會引起連接部分破損。此外，當使用凸塊連接 半導體器件和電路板時，由于半導體器件和電路板每個均具有較小的電極間距，因此相 鄰凸塊融合的可能性較高，從而導致短路(橋(bridge))。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供一種電子器件，包括電路板，其主表面上形成 有第一電極；半導體器件，朝向電路板的主表面布置，所述半導體器件在其與所述主表 面相對的表面上形成有第二電極；以及連接部件，包括空心筒狀部件(hollow cylindrical member)和布置在所述空心筒狀部件內的導電部件，并在所述第一電極和所述第二電極 之間電性連接。


圖1是示出電子器件實例的示意圖；圖2是示出連接部件實例的示意圖；圖3A和圖3B是示出電子器件的形成方法的實例的示意 圖4A和圖4B是示出電子器件分別在停工期間和工作期間的狀態(tài)的實例的示意 圖；圖5A和圖5B是示出電子器件的形成方法的另一實例的示意圖；圖6A和圖6B是示出電路板的實例的示意圖；圖7A和圖7B是示出半導體封裝的實例的示意圖；圖8A到圖8D是示出根據(jù)第一實施例形成連接部件的過程(process)步驟的實例 的示意圖；圖9A到圖9C是示出根據(jù)第一實施例連接所述連接部件的過程步驟的實例的示 意圖；圖IOA和圖IOB是示出根據(jù)第一實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的示 意圖；圖IlA到圖IlE是示出根據(jù)第二實施例形成連接部件的過程步驟的實例的示意 圖；圖12A到圖12C是示出根據(jù)第二實施例連接所述連接部件的過程步驟的實例的 示意圖；圖13A和圖13B是示出根據(jù)第二實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的示 意圖；圖14A和圖14B是根據(jù)第三實施例的連接部件的解釋圖；圖15A和圖15B是示出根據(jù)第三實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的示 意圖；圖16A和圖16B是根據(jù)第四實施例的連接部件的解釋圖；圖17A和圖17B是示出根據(jù)第四實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的示 意圖；圖18A到圖18D是示出根據(jù)第五實施例形成連接部件的過程步驟的實例的示意 圖；圖19A和圖19B是示出根據(jù)第五實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的示 意圖；圖20A到圖20F是示出根據(jù)第六實施例形成連接部件的過程步驟的實例的示意 圖；圖21A和圖21B是示出根據(jù)第六實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的示 意圖；圖22是示出包括冷卻結構的電子器件的實例的示意圖；圖23是示出包括冷卻結構的電子器件的另一實例的示意圖；圖24是示出電子設備的實例的示意圖；圖25A和圖25B是示出半導體封裝的另一實例(另一實例1)的示意圖；圖26A和圖26B是示出半導體封裝的又一實例(另一實例2)的示意圖；圖27A和圖27B是示出半導體封裝的再一實例(另一實例3)的示意圖；圖28A和圖28B是示出樣品的實例的示意圖；圖29A和圖29B是示出樣品的形成方法的實例的示意圖30A和圖30B是示出彎曲測試中使用的彎曲設備的構造的實例的示意圖；以及圖31A和圖31B是彎曲測試的實例的解釋圖。
具體實施例方式下面將參考附圖解釋本發(fā)明的實施例，其中相同的附圖標記始終表示相同的元 件。圖1示出電子器件的實例，圖2示出連接部件的實例。圖1示出的電子器件1包 括電路板2和半導體器件3。電路板2和半導體器件3使用多個連接部件4互相連接。電路板2具有形成在其主表面上的多個電極2a。盡管這里未示出，但電極2a與 電路板2上設置的導電導線圖案(如導線(trace)和導孔(via))電性連接。半導體器件3布置在電路板2上方，并具有多個電極3a，電極3a設置在與形成 有電極2a的電路板2的表面相對的表面上。盡管這里未示出，但每個電極3a與半導體 器件3上設置的電路元件(晶體管、電阻、電容器等)電性連接。例如包括半導體芯片的半導體封裝能用于半導體器件3。作為半導體封裝，能 夠使用通過利用倒裝芯片連接或引線接合等將半導體芯片電性連接(安裝)到諸如轉接板 (interposer)之類的電路板、并利用密封樹脂將半導體芯片和電路板密封到封裝內而制成 的半導體封裝。半導體器件3不僅能應用到如上所述形成的半導體封裝，還能應用到半導體芯 片。更具體地，例如，轉接板和半導體芯片分別用于圖1中出現(xiàn)的電路板2以及圖1中 出現(xiàn)的半導體器件3，并且轉接板和半導體芯片使用連接部件4互相連接。在這種情況 下，能夠得到包括使用連接部件4互相連接的轉接板和半導體芯片的電子器件1 (半導體 器件)。上述電路板2的電極2a和上述半導體器件3的電極3a預先形成在互相對應的各 自位置。電路板2的電極2a和半導體器件3的電極3a使用連接部件4互相電性連接。參考圖2，每個連接部件4包括空心筒狀部件4a和布置在空心筒狀部件4a內的 導電部件4b。對于連接部件4的空心筒狀部件4a，能夠使用例如形成為網(wǎng)格狀的細線(thin wire)4aa,如圖2所示。每根細線4aa可由金屬或樹脂制成。對于空心筒狀部件4a，還 能使用形成為線圈的金屬或樹脂細線、形成為空心筒狀形狀的金屬或樹脂的板或薄片等等。對于空心筒狀部件4a，能夠使用包含銅(Cu)、Cu合金、鎳(Ni)、鐵鎳(Fe-Ni) 合金、鈀(Pd)、Pd合金、鉬(Pt)以及Pt合金中的一種或不少于兩種的金屬。此外，例 如，芳香族聚酰胺樹脂也能用于空心筒狀部件4a。為了選擇空心筒狀部件4a的材料，要考慮布置在空心筒狀部件4a內的導電部件 4b的材料。更具體地，如下文所述，當在電路板2上安裝半導體器件3時，通過加熱來熔化 布置在空心筒狀部件4a內的導電部件4b，然后使其凝固，從而電路板2和半導體器件3 互相連接。作為空心筒狀部件4a的材料，期望使用耐熱材料，當如上所述加熱導電部件4b使其熔化時，該耐熱材料難于熔化或變質。此外，作為空心筒狀部件4a的材料，期望使用這樣的材料，使得通過加熱而融 化的導電部件4b能潤濕(wet)，以抑制電路板2和半導體器件3之間的連接失敗。可選 地，作為空心筒狀部件4a的材料，期望使用經(jīng)受表面處理以能夠被熔化的導電部件4b潤 濕的材料。盡管在圖2示出的實例中，空心筒狀部件4a在橫截面上是圓形，但這不是限制 性的，也能使用在橫截面上具有橢圓形或多邊形的空心筒狀部件，以用于該空心筒狀部 件4a。此外，空心筒狀部件4a不必要求具有封閉的橫截面形狀，而是在橫截面上部分斷 開(partially broken)的形狀能用作空心筒狀部件4a。對于布置在如上配置的空心筒狀部件4a內的導電部件4b，使用如此材料該材 料具有預定導電性、能潤濕空心筒狀部件4a、此外還具有低于空心筒狀部件4a的耐熱溫 度的熔點。換句話說，導電部件4b能潤濕、并且耐熱溫度不低于導電部件4b的熔點的 材料用于空心筒狀部件4a。例如，金屬能用于導電部件4b。用于導電部件4b的金屬的實例包括焊料。例 如，錫鉛(Sn-Pb)焊料能優(yōu)選用作用于導電部件4b的焊料。此外，作為用于導電部件4b 的焊料，能使用錫銀銅(Sn-Ag-Cu)焊料、錫鉍(Sn-Bi)焊料等等。導電部件4b至少形成在空心筒狀部件4a的一個表面(外表面和內表面或外表面 和內表面中的一個)和空心筒狀部件4a的內部(內部空間(空心部分))。當導電部件 4b形成在空心筒狀部件4a內部時，即使在空心筒狀部件4a內剩余空隙也無關緊要。 如上構造的、包括空心筒狀部件4a和導電部件4b的連接部件4例如具有與電極 2a和3a的平面大小可相比的平面大小(直徑)S，以及基于安裝后在電路板2和半導體器 件3之間將要確保的距離而設定的高度T。如上構造的連接部件4布置在電路板2的每個電極2a與半導體器件3的相關聯(lián)的 一個電極3a之間，連接部件4的導電部件4b被熔化然后凝固，由此連接部件4的一端連 接到電極2a，另一端連接到相關聯(lián)的電極3a。這使得能夠得到圖1所示的電子器件1， 其中使用連接部件4將半導體器件3安裝在電路板2上。即使在將半導體器件3安裝在 電路板2上之后，每個連接部件4仍保持空心筒狀部件4a的形狀或類似形狀。當將半導體器件3安裝在電路板2上時，能夠預先將連接部件4連接到半導體器 件3的各個電極3a，再將已連接了連接部件4的半導體器件3放置在電路板2上方，然后 熔化并凝固導電部件4b。此外，能夠預先在每個電極2a和每個電極3a中的至少一個上形成導電連接層 (由諸如焊料之類的金屬、焊膏、導電樹脂等制成)，然后經(jīng)由連接層將連接部件4連接 到電極2a和3a。通過上面描述的那樣，經(jīng)由連接部件4連接電子器件1的電路板2和半導體器件 3，能夠增加電路板2和半導體器件3之間的連接部分的使用壽命。此外，通過使用上述 連接部件4，能夠有效抑制在相鄰的連接部分之間產(chǎn)生橋。下文中將給出這些方面的更詳 細的描述。為此，首先，將給出使用焊料凸塊代替上述連接部件4將半導體器件3安裝在電 路板2上的電子器件的描述，以用于比較。
圖3A和圖3B示出電子器件的形成方法的實例，其中圖3A示出將半導體器件3 安裝在電路板2上之前、電路板2和半導體器件3的狀態(tài)，圖3B示出將半導體器件3安 裝在電路板2上之后、電路板2和半導體器件3的狀態(tài)。在圖3A示出的實例中，每個焊料凸塊110(圖3A示出的是焊球，作為實例)連 接到半導體器件3的相關聯(lián)的一個電極3a上。當將半導體器件3安裝在電路板2上時，如圖3A所示，焊膏111選擇性地形成 在電路板2的各個電極2a上，半導體器件3布置在電路板2上方。然后，將各自相互關 聯(lián)的焊料凸塊110和焊膏111加熱到其熔化溫度，由此如圖3B所示，焊料凸塊110和焊膏 111融合，電極2a和3a經(jīng)由通過焊料凸塊110和焊膏111互相融合而形成的各個連接部 分120互相電性連接。此時，熔化并互相融合的每個焊料凸塊110和相關聯(lián)的焊膏111的 表面張力與半導體器件3的重量的對應部分平衡，由此連接部分120形成為凸鼓(convex drum)形。在如上所述使用焊料凸塊110的電子器件100中，由于半導體器件3安裝在電路 板2上之后半導體器件3產(chǎn)生的熱量，一些連接部分120有時會破損。圖4A和圖4B是示出電子器件分別在停工(downtime)和工作期間的狀態(tài)的實例 的示意圖，其中圖4A示出電子器件100在停工期間的狀態(tài)的實例，圖4B示出電子器件 100在工作期間的狀態(tài)的實例。在電子器件100工作期間，半導體器件3產(chǎn)生的熱量部分釋放到外部，部分傳導 到電子器件100 (半導體器件3、電路板2以及它們之間的連接部分120)內部。此時，如圖4B所示，半導體器件3和電路板2都會熱膨脹(在圖4B中箭頭指 示的方向上)，但是半導體器件3和電路板2熱膨脹的程度不同，取決于它們的形成材料 之間的差異。半導體器件3和電路板2的各自熱膨脹程度之間的差異導致在連接部分120 中產(chǎn)生應力，能夠使圖4A中所示的均具有固定形狀(凸鼓形)的連接部分120變形為圖 4B中所示的傾斜形狀。在圖4A和圖4B所示的連接部分120的情況下，每個連接部分120靠近電極2a 和3a的部分120a具有細窄形狀，因此應力容易集中在這些部分120a，有在其中產(chǎn)生裂 縫120b的傾向。此外，部分120a靠近電極2a和3a，因此在一些情況下，金屬間化合 物形成在電極2a和3a的組分之間，或者發(fā)生電極2a和3a的組分擴散使得焊料的成分不 穩(wěn)定。因此，當電子器件100重復停止(圖4A)和啟動(圖4B)時，由于金屬疲勞，連 接部分120有時會破損。這種破損能夠由于半導體器件3的大小(size)增加而更容易產(chǎn) 生，使得電極2a和3a的大小以及連接部分120的大小變得更細小，或者使得電極2a之 間的間距(pitch)、電極3a之間的間距、以及連接部分120之間的間距變得更細小。圖5A和圖5B示出電子器件的形成方法的另一實例，其中圖5A示出將半導體器 件3安裝在電路板2上之前、電路板2和半導體器件3的狀態(tài)，圖5B示出將半導體器件 3安裝在電路板2上之后、電路板2和半導體器件3的狀態(tài)。在圖5A所示的實例中，假設電極2a和電極3a的間距減小。同樣在這種情況 下，當經(jīng)由連接到半導體器件3的焊料凸塊110以及形成在電路板2上的焊膏111將半導 體器件3安裝在電路板2上時，每個連接部分120形成為具有中央隆起的凸鼓形，如上面 提到的那樣。然而，由于每個連接部分120都具有這樣的凸鼓形，如果電極2a和電極3a在間距上減小了，則相鄰的連接部分120會互相融合而形成橋120c，如圖5B所示。相反，在圖1和圖2中示出的使用連接部件4的電子器件1中，即使將半導體器 件3安裝在電路板2上之后，每個連接部件4也不會變?yōu)榫哂兄醒肼∑鸬耐构男?，而是?持半導體器件3安裝在電路板2上之前它具有的空心筒狀形狀，或是與半導體器件3安裝 在電路板2上之前它具有的形狀類似的形狀。因此，連接部件4不具有在靠近每個電極 2a和3a的位置處具有狹窄部分的形狀，使得能夠阻止由半導體器件3和電路板2各自的 熱膨脹程度之間的差異導致的應力集中在連接部分4靠近電極2a和3a的部分上。結果 是，能夠增加連接在半導體器件3和電路板2之間的電子器件1的連接部分的使用壽命。此外，由于在半導體器件3安裝在電路板2上之后，連接部件4不具有凸鼓形， 因此能夠有效抑制橋的發(fā)生。這使得能夠應對上面提到的電極2a之間和電極3a之間在 間距上的減小。下文將更詳細地描述使用 上述連接部件的電子器件?，F(xiàn)在，將給出以使用連接 部件將作為半導體器件的半導體封裝安裝在電路板上的情況作為實例的描述。首先，將給出第一實施例的描述。在該實施例中，使用圖6A和圖6B示出的電路板以及圖7A和圖7B示出的半導 體封裝。圖6A和圖6B示出電路板的實例，其中圖6A是電路板的平面示意圖，圖6B是 從圖6A的線Ll-Ll觀察的截面示意圖。此外，圖7A和圖7B示出半導體封裝的實例， 其中圖7A是半導體封裝的平面示意圖，圖7B是從圖7A的線L2-L2觀察的截面示意圖。作為電路板，這里使用圖6A所示的電路板20，其具有平坦方形表面，并具有 預定數(shù)量的具有預定大小的電極21，以預定間距排列在表面上。例如，電路板20具有 IlOmm2的平面大小，并具有直徑為1mm、以1.27mm的間距排列在其表面上的420個電 極21。如圖6B所示，電路板20包括絕緣層22和導電導線圖案23，導電導線圖案23 包括形成在絕緣層22中的導線和在不同導線之間連接的導孔。電極21電性連接到在如 上構造的電路板20內形成的導電導線圖案23。電極21和導電導線圖案23例如使用Cu 形成。如圖7A所示，作為半導體封裝，使用半導體封裝30，其具有平坦方形表面，并 具有預定數(shù)量的具有預定大小的電極31，以預定間距排列在表面上。例如，半導體封裝 30具有40mm2的平面大小，并具有直徑為1mm、以1.27mm的間距排列在表面上、與電 路板20的各個電極21相關聯(lián)的420個電極31。如圖7B所示，半導體封裝30包括轉接板32和半導體芯片33，半導體芯片33經(jīng) 由諸如焊料之類的凸塊33a倒裝芯片連接到轉接板32。在半導體芯片33內，形成有電路 元件，例如晶體管、電阻和電容器。轉接板32包括絕緣層32a和導電導線圖案32b，導電導線圖案32b包括形成在絕 緣層32a中的導線和在不同導線之間連接的導孔。半導體封裝30的電極31經(jīng)由導電導 線圖案32b電性連接到半導體芯片33。電極31和導電導線圖案32b例如使用Cu形成。在本實施例中，連接到轉接板32的半導體芯片33利用密封樹脂34密封。在下面，為了方便起見，省略除電極21之外的電路板20的內部構造的說明、以及除電極31之外的半導體封裝30的內部構造的說明。接下來，將給出形成如上構造的、在電路板20和半導體封裝30之間連接的連接 部件的過程步驟的描述。圖8A到圖8D示出根據(jù)第一實施例形成連接部件的過程步驟的實例。首先，準備薄片狀網(wǎng)41，其由細線41a形成的網(wǎng)格制成，如圖8A所示。然后， 如圖8A所示，將薄片狀網(wǎng)41纏繞在芯棒42上，使得它形成為空心筒狀形狀。之后，抽 出芯棒42得到空心筒狀(管狀)網(wǎng)41 (空心筒狀部件)，如圖8B所示。在本實施例中，作為網(wǎng)41，能夠使用由具有0.05mm直徑的細線41a制成的200 個網(wǎng)格的銅網(wǎng)。此外，芯棒42可具有0.5mm的直徑。當使用如此配置的網(wǎng)41和芯棒 42時，抽出芯棒42之后得到的圖8B中的空心筒狀網(wǎng)41具有例如約0.8mm到0.9mm的 直徑。 以上述方式形成空心筒狀網(wǎng)41后，將作為導電部件的焊料43布置在網(wǎng)41內， 如圖8C所示。為了在網(wǎng)41內布置焊料43，將含松脂的Sn-Pb (Sn 63%，Pb 37%)帶狀(string) 焊料43加熱到約250°C到300°C，同時使其與空心筒狀網(wǎng)41接觸。能使用例如設定在預 定溫度的烙鐵或加熱板來熔化焊料43。熔化的焊料43例如通過毛細作用濕擴散在網(wǎng)41 的表面上，并且如圖8C所示，填充空心筒狀網(wǎng)41的內部。而且，能夠通過將空心筒狀網(wǎng)41浸到含熔化的焊料43的容器(tank)中來將焊料 43布置在網(wǎng)41內部。此外，其內布置有焊料43的空心筒狀網(wǎng)41能通過將薄片狀網(wǎng)41纏繞在帶狀焊 料(焊料43)上形成，或通過進一步加熱并熔化如此形成的空心筒狀網(wǎng)41的帶狀焊料而 形成。焊料43布置在空心筒狀網(wǎng)41內之后，如圖8D所示，基于半導體封裝30安裝在 電路板20上之后、在電路板20和半導體封裝30之間將要確保的距離(在電路板20和半 導體封裝30之間連接的每個連接部分的高度)將網(wǎng)41切成一定長度，例如對應于該距離 (如Imm)的長度。這使得能夠得到具有預定高度的多個連接部件40。接下來，將給出根據(jù)第一實施例將連接部件40連接到半導體封裝30的過程步驟 的描述。圖9A到圖9C示出根據(jù)第一實施例連接連接部件的過程步驟的實例，其中圖9A 示出排列連接部件的過程步驟，圖9B示出加熱連接部件的過程步驟，圖9C示出連接部 件連接到半導體封裝之后的狀態(tài)。首先，將松香基助焊劑(未示出)涂覆到半導體封裝30的電極31的表面。然后，如圖9A所示，掩模51具有多個開口(hole)51a，每個開口 51a形成在與 相關聯(lián)的一個電極31的位置相同的位置處，在將開口 51a分別與電極31對齊后，將掩模 51布置在半導體封裝30上。作為掩模51，能夠使用例如由可伐(Kovar)制成的金屬掩 模，其具有Imm的厚度，并具有形成在相關聯(lián)的一個電極31的位置處的直徑為1.2mm的 開口 51a。然后，如圖9A所示，使連接部件40在排列在半導體封裝30上的掩模51上掉 落、搖動、滾動。因此，如圖9B所示，連接部件40滾入到各個開口 51a中，并以直立狀態(tài)(以空心筒狀網(wǎng)41直立的方向為導向)布置在各個電極31上。從該狀態(tài)，在加熱板上排列連接部件40，并將其加熱到每個連接部件40的焊料43能熔化的溫度，如250°C， 由此熔化的焊料43和相關聯(lián)的電極31互相連接。最終，通過移除掩模51，能夠得到連接部件40分別連接到相關聯(lián)的電極31的半 導體封裝30，如圖9C所示。連接部件40不僅能通過上述使用掩模51的方法排列在電極31上，還能通過使 用例如焊球安裝裝置的制造裝置、并使得制造裝置工作以將連接部件40而非焊球自動排 列在電極31上的方法。接下來，將給出根據(jù)第一實施例將半導體封裝30安裝在電路板20上的過程步驟 的描述。圖IOA和圖IOB是示出根據(jù)第一實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的 示意圖，其中圖IOA示出將半導體封裝安裝在電路板上之前、電路板和半導體封裝的狀 態(tài)，圖IOB示出將半導體封裝安裝在電路板上之后、電路板和半導體封裝的狀態(tài)。連接部件40如上面描述的那樣連接到半導體封裝30之后，首先，如圖IOA所 示，使半導體封裝30進入到位于電路板20上方的位置，使得布置有連接部件40的一側 與電路板20相對，然后通過將連接部件40分別與電極21對齊來定位半導體封裝30。然后，在每個連接部件40的最前端與相關聯(lián)的電極21鄰接的狀態(tài)下，使用使連 接部件40周圍的溫度最高達到等于220°C的回流熔爐設備、在氮氣氣氛中加熱以熔化每 個連接部件40的焊料43。這使得能夠得到如圖IOB所示的電子器件10A，其中半導體 封裝30的電極31和電路板20的電極21分別通過連接部件40互相連接。在如上構造的電子器件IOA中，半導體封裝30和電路板20通過連接部件40互 相連接，其中每個連接部件40具有布置在空心筒狀網(wǎng)41內的焊料43。由于連接部件40 如上配置，所以即使在電子器件IOA工作期間，也能阻止由于半導體封裝30和電路板20 的熱膨脹程度之間的差異產(chǎn)生的應力集中在連接部件40靠近電極21和31的部分上。結 果是，能夠增加在半導體封裝30和電路板20之間連接的、電子器件IOA的連接部分的使 用壽命。此外，通過使用如上配置的連接部件40，能夠保持在半導體封裝30和電路板20 之間連接的連接部分的筒狀形狀，因此能夠有效抑制在相鄰連接部分之間產(chǎn)生橋。盡管在以上描述中，使用Cu作為每個連接部件40的網(wǎng)41的材料以作示例，但 網(wǎng)41的材料不限于此。例如，對于焊料43具有焊料潤濕性的金屬，如包括Cu、Cu合 金、Ni、Fe-Ni合金、Pd、Pd合金、Pt和Pt合金中的一種、或者兩種或更多種的組合的 金屬，可用作網(wǎng)41的材料。此外，盡管在以上描述中，連接部件40通過圖8A到圖8D所示的流程形成以作 示例，但連接部件40的形成方法不限于此。例如，可利用形成長的空心筒狀網(wǎng)41、然后 將網(wǎng)41切斷成預定長度以將焊料43布置在每個單獨的切斷的網(wǎng)41內的方法。此外，盡管在以上描述中，連接部件40使用網(wǎng)41形成以作示例，但這不是限制 性的，也能利用通過卷起板部件而形成的空心筒狀部件代替網(wǎng)41、并將焊料43布置在空 心筒狀部件內，從而形成連接部件。在這種情況下，卷起的板的一端和另一端不必互相 接觸，而是可互相分離。
此外，盡管在以上描述中，連接部件40直接連接到電路板20的電極21以作示 例，但這不是限制性的，連接部件40也能通過如下方式連接到電極21 使用絲網(wǎng)印刷或 類似方法在每個電極21上形成導電連接層(如焊膏)之后、使連接部件40鄰接相關聯(lián)的 一個電極21。
接下來，將描述第二實施例。
首先，將給出根據(jù)第二實施例形成連接部件的過程步驟的描述。
圖IlA到圖IlE示出根據(jù)第二實施例形成連接部件的過程步驟的實例。
參考圖IlA和圖11B，首先，如上面第一實施例所描述的，將薄片狀網(wǎng)41纏繞 在芯棒42上，使得它形成為空心筒狀形。之后，抽出芯棒42得到空心筒狀(管狀)網(wǎng) 41。
然后，如圖IlC所示，具有凸面的模具60以夾住(sandwiching)空心筒狀網(wǎng)41的方式按壓在空心筒狀網(wǎng)41上，其中凸面具有預定曲率半徑，在這種狀態(tài)下，空心筒狀網(wǎng) 41 (以圖IlC中的箭頭指示的方向)圓周旋轉。這使得能夠得到其上形成有狹窄部分41b 的空心筒狀網(wǎng)41。在這樣做時，能使用例如具有1.5mm的曲率半徑R的不銹6US304) 模具作為模具60。
狹窄部分41b的位置基于半導體封裝30安裝在電路板20上之后、在電路板20 和半導體封裝30之間將要確保的距離(在電路板20和半導體封裝30之間連接的每個連 接部分的高度)而設定。例如，每個狹窄部分41b如此形成，使得在其相對側上的隆起 部分41c之間的距離(如網(wǎng)41的兩個相鄰最隆起點之間的距離)等于與半導體封裝30安 裝在電路板20上之后、在電路板20和半導體封裝30之間將要確保的距離相對應的距離 (如 Imm) ο
在形成如上形成的具有狹窄部分41b的空心筒狀網(wǎng)41之后，如圖IlD所示，在 其中布置作為導電部件的焊料43。焊料43的布置能以與上面描述的第一實施例相同的 方式執(zhí)行，即，例如，通過使含松脂的Sn-PMSn 63%，Pb 37% )帶狀焊料43加熱并熔 化、同時使帶狀焊料43與空心筒狀網(wǎng)41接觸的方法，或者使空心筒狀網(wǎng)41浸到含熔化 的焊料43的容器中的方法。熔化的焊料43濕擴散在其中形成有狹窄部分41b的空心筒 狀網(wǎng)41的表面上，并填充空心筒狀網(wǎng)41的內部。
應該注意，將薄片狀網(wǎng)41纏繞在帶狀焊料(焊料4 周圍以形成空心筒狀形 狀，或進一步加熱帶狀焊料使其熔化、然后凝固熔化的焊料之后，能使用模具60使焊料 和網(wǎng)41變形以形成狹窄部分41b。
在焊料43布置在包括狹窄部分41b的空心筒狀網(wǎng)41內之后，在每個隆起部分 41c切穿具有焊料43布置在其內的網(wǎng)41，如圖IlE所示。例如，在形成狹窄部分41b， 使得在一個狹窄部分41b的相對側上的相鄰隆起部分41c的最隆起點之間的距離等于半導 體封裝30安裝在電路板20上之后、在電路板20和半導體封裝30之間要確保的距離的 情況下，在最隆起點處切穿網(wǎng)41。這使得能夠得到多個所謂的凹鼓(concave drum)形連 接部件40a，其中每個連接部件40a具有預定高度，并具有狹窄部分41b形成在其中央部 分。
為了形成這樣的連接部件40a，可利用如下方法在形成具有狹窄部分41b形成 在其中的、長的空心筒狀網(wǎng)41之后，將空心筒狀網(wǎng)41切斷成預定長度，然后將焊料43布置在每個因此產(chǎn)生的單獨的網(wǎng)41內。
接下來，將給出根據(jù)第二實施例將連接部件40a連接到半導體封裝30的過程步 驟的描述。
圖12A到圖12C是示出根據(jù)第二實施例連接連接部件的過程步驟的實例的示意 圖，其中圖12A示出排列連接部件的過程步驟，圖12B示出加熱連接部件的過程步驟， 圖12C示出連接部件連接到半導體封裝之后的狀態(tài)。
首先，助焊劑(未示出)形成在半導體封裝30的各個電極31的表面上。然后， 如圖12A所示，掩模51具有多個開口 51a，每個開口 51a形成在與相關聯(lián)的一個電極31 的位置相同的位置處，在將掩模51的開口 51a分別與電極31對齊后，將掩模51布置在 半導體封裝30上。
然后，使用掩模51，將連接部件40a滾入到各個開口 51a中，并以直立狀態(tài)(以 空心筒狀網(wǎng)41直立的方向為導向)排列在各個電極31上，如圖12B所示。從該狀態(tài)， 將連接部件40a加熱到焊料43熔化的溫度，由此熔化的焊料43和每個電極31互相連接。
最終，通過移除掩模51，能夠得到連接部件40a分別連接到電極31的半導體封 裝30，如圖12C所示。
接下來，將給出根據(jù)第二實施例將半導體封裝30安裝在電路板20上的過程步驟 的描述。
圖13A和圖13B示出根據(jù)第二實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例，其中 圖13A示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之前、電路板20和半導體封裝30的狀 態(tài)，圖13B示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之后、電路板20和半導體封裝30的 狀態(tài)。
連接部件40a如上面描述的那樣連接到半導體封裝30之后，首先，如圖13A所 示，使布置有連接部件40a的一側與電路板20相對，然后通過將連接部件40a分別與電 極21對齊來定位半導體封裝30。應該注意電路板20的每個電極21可預先通過絲網(wǎng)印刷 或類似方法涂覆有例如焊膏(未示出)。
然后，使每個連接部件40a的最前端與相關聯(lián)的一個電極21鄰接，并使用設定 在預定溫度的回流熔爐設備在氮氣氣氛中進行加熱。結果是，能得到如圖13B所示的電 子器件10B，其中半導體封裝30的電極31和電路板20的電極21分別通過連接部件40a 互相連接。
在如上構造的電子器件IOB中，半導體封裝30和電路板20通過各個凹鼓形連 接部件40a互相連接，其中每個連接部件40a具有形成在其中央部分的狹窄部分41b。因 此，即使在電子器件IOB工作期間，也能阻止由于半導體封裝30和電路板20各自的熱膨 脹程度之間的差異產(chǎn)生的應力集中在連接部件40a靠近電極21和31的部分上。應力易 于產(chǎn)生在焊料43的成分相對穩(wěn)定的狹窄部分41b處。結果是，能夠增加在半導體封裝30 和電路板20之間的連接部分的使用壽命。
此外，通過使用上述連接部件40a，連接半導體封裝30和電路板20的每個連接 部分都能保持具有狹窄中央部分的筒狀形狀。這使得能夠有效抑制在相鄰連接部分之間 產(chǎn)生橋。
接下來，將描述第三實施例。
首先，將給出根據(jù)第三實施例的連接部件的描述。
圖14A和圖14B是根據(jù)第三實施例的連接部件的解釋圖，其中圖14A示出空心 筒狀部件的實例，圖14B示出使用圖14A中的空心筒狀部件的連接部件的實例。
在該實施例中，作為用于連接部件70的空心筒狀部件，使用由細線71a盤旋形 成的空心筒狀(管狀)線圈71 (空心筒狀部件)。
對于線圈71的細線71a，能夠使用例如具有0.05mm直徑的金屬線。對于細盤 旋線71a，能夠使用對于焊料43具有潤濕性的金屬線，如使用Cu、Cu合金、Ni、Fe-Ni 合金、Pd、Pd合金、Pt和Pt合金中的一種、或者兩種或更多種的組合形成的金屬線。 具有0.8mm到Imm的直徑、以及Imm高度的線圈能用作上述線圈71。
如圖14B所示，通過將作為導電部件的焊料73布置在圖14A所示的線圈71內而 得到連接部件70。將焊料73布置在線圈71內能以與上面描述的第一實施例相同的方式 執(zhí)行，即，例如，通過使含松脂的Sn-Pb6η 63%，Pb 37% )帶狀焊料73加熱并熔化、 同時使帶狀焊料73與線圈71接觸的方法，或者使線圈71浸到含熔化的焊料73的容器中 的方法。熔化的焊料73濕擴散在線圈71的表面上，并填充線圈71的內部。
在第三實施例中，半導體封裝30和電路板20使用因此得到的連接部件70互相 連接。
圖15Α和圖15Β是示出根據(jù)第三實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的示 意圖，其中圖15Α示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之前、電路板20和半導體封 裝30的狀態(tài)，圖15Β示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之后、電路板20和半導體 封裝30的狀態(tài)。
首先，連接部件70分別連接到半導體封裝30的電極31。將連接部件70連接到 電極31能以與上面描述的第一實施例(圖9Α到圖9C)相同的方式執(zhí)行。也就是說，僅 需要通過使用具有多個開口 51a的掩模51，每個開口 51a形成在與相關聯(lián)的一個電極31 的位置相同的位置處，連接部件70就能滾入到各個開口 51a以將連接部件70布置在各個 電極31上，并且將連接部件70加熱到焊料73能熔化的溫度，由此將連接部件70分別連 接到電極31。之后，移除掩模51。
連接部件70如上面描述的那樣連接到半導體封裝30之后，如圖15A所示，使布 置有連接部件70的半導體封裝30的一側與電路板20相對，然后通過將連接部件70分別 與電極21對齊來定位半導體封裝30。應該注意電路板20的每個電極21可預先通過絲網(wǎng) 印刷或類似方法涂覆有例如焊膏(未示出)。
然后，使每個連接部件70的最前端與相關聯(lián)的一個電極21鄰接，并使用設定在 預定溫度的回流熔爐設備在氮氣氣氛中進行加熱。結果是，能得到如圖15B所示的電子 器件10C，其中半導體封裝30的電極31和電路板20的電極21分別通過連接部件70互 相連接。
在如此得到的電子器件IOC中，連接半導體封裝30和電路板20的連接部分均能 保持它的筒狀形狀，因此能夠增加連接部分的使用壽命并有效抑制在相鄰連接部分之間 產(chǎn)生橋。
接下來，將描述第四實施例。
首先，將給出根據(jù)第四實施例的連接部件的描述。13
圖16A和圖16B是根據(jù)第四實施例的連接部件的解釋圖，其中圖16A示出空心 筒狀部件的實例，圖16B示出使用圖16A中的空心筒狀部件的連接部件的實例。
在該實施例中，作為用于連接部件70a的空心筒狀部件，使用由細線71a盤旋形 成的、在其中央部分具有狹窄部分71b的線圈71，如圖16A所示。如圖16B所示，在 中央部分具有狹窄部分71b的連接部件70a，能通過以與上面描述的第三實施例相同的方 式、將焊料73布置在圖16A所示的線圈71內而得到。
在第四實施例中，半導體封裝30和電路板20使用如上得到的連接部件70a互相連接。
圖17A和圖17B是示出根據(jù)第四實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的示 意圖，其中圖17A示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之前、電路板20和半導體封 裝30的狀態(tài)，圖17B示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之后、電路板20和半導體 封裝30的狀態(tài)。
首先，上面描述的連接部件70a連接到半導體封裝30的各個電極31，與根據(jù)第 三實施例的上述連接部件70類似。連接有連接部件70a的半導體封裝30通過對齊來定 位，使得其與電路板20相對，如圖17A所示。
然后，使每個連接部件70a的最前端與相關聯(lián)的一個電極21 (可涂覆有例如焊膏 (未示出))鄰接，并在預定溫度被加熱。結果是，能得到如圖17B所示的電子器件10D， 其中半導體封裝30的電極31和電路板20的電極21分別通過連接部件70a互相連接。
同樣，在如此得到的電子器件IOD中，連接半導體封裝30和電路板20的每個連 接部分能保持具有狹窄中央部分的筒狀形狀。這使得能夠增加連接部分的使用壽命并有 效抑制在相鄰連接部分之間產(chǎn)生橋。
接下來，將描述第五實施例。
首先，將給出根據(jù)第五實施例形成連接部件的過程步驟的描述。
圖18A到圖18D是示出根據(jù)第五實施例形成連接部件的過程步驟的實例的示意 圖。
在第五實施例中，如圖18A所示，準備由樹脂制成的細線(纖維)的網(wǎng)格形成的 空心筒狀(管狀)樹脂網(wǎng)81 (空心筒狀部件)。例如，芳香族聚酰胺樹脂能用于網(wǎng)81的 細線材料。例如具有0.05mm厚度以及約Imm內徑的網(wǎng)能用于空心筒狀網(wǎng)81。
焊料83 (帶狀焊料)插入到圖18A示出的空心筒狀樹脂網(wǎng)81中作為導電部件， 如圖18B和圖18C所示。
焊料83布置在網(wǎng)81內之后，基于半導體封裝30安裝在電路板20上之后、在電 路板20和半導體封裝30之間要確保的距離(在電路板20和半導體封裝30之間連接的每 個連接部分的高度)將含焊料83的網(wǎng)81切成某一長度(如Imm)。這使得能夠得到具 有預定高度的多個連接部件80。
盡管在示出的實例中，使用利用樹脂制成的細線網(wǎng)格而形成的空心筒狀網(wǎng)81以 作示例，但這并非限制性的，形成為線圈形狀(空心筒狀形、具有狹窄中央部分的形狀 等)的、由樹脂制成的細線也能用作空心筒狀部件。
此外，盡管在示出的實例中，使用樹脂制成的網(wǎng)81形成連接部件80以作示例， 但也能用例如具有空心筒狀形狀的樹脂模制物、或卷成空心筒狀形狀的柔性樹脂薄片來代替網(wǎng)81作為筒狀部件。此外，卷起的薄片的一端和另一端不必互相接觸，而是它們可 互相分離。
在第五實施例中，半導體封裝30和電路板20使用各個上述連接部件80互相連接。
圖19A和圖19B是示出根據(jù)第五實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的 圖，其中圖19A示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之前、電路板20和半導體封裝 30的狀態(tài)，圖19B示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之后、電路板20和半導體封 裝30的狀態(tài)。
首先，使連接部件80分別連接到半導體封裝30的電極31。將連接部件80連接 到電極31能以與上面描述的第一實施例(圖9A到圖9C)相同的方式執(zhí)行。也就是說， 僅需要通過使用具有多個開口 51a的掩模51，每個開口 51a形成在與相關聯(lián)的一個電極31 的位置相同的位置處，連接部件80就能滾入到各個開口 51a以將連接部件80布置在各個 電極31上，并且將連接部件80加熱到焊料83熔化的溫度，由此將連接部件80分別連接 到電極31。之后，移除掩模51。
然后，連接有連接部件80的半導體封裝30通過對齊來定位，使得其與電路板20 相對，如圖19A所示。然后，使每個連接部件80的最前端與相關聯(lián)的一個電極21 (可 涂覆有例如焊膏(未示出))鄰接，并加熱至預定溫度。結果是，能得到如圖19B所示的 電子器件10E，其中半導體封裝30的電極31和電路板20的電極21分別通過連接部件80 互相連接。
同樣，在如此得到的電子器件IOE中，半導體封裝30和電路板20之間的每個連 接部分都能保持筒狀形狀，由此能夠增加連接部分的使用壽命并有效抑制在相鄰連接部 分之間產(chǎn)生橋。
接下來，將描述第六實施例。
首先，將給出根據(jù)第六實施例形成連接部件的過程步驟的描述。
圖20A到圖20F是示出根據(jù)第六實施例形成連接部件的過程步驟的實例的圖。
在第六實施例中，首先，如圖20A所示，準備樹脂制成的薄片91a。作為薄片 91a,例如能夠使用由芳香族聚酰胺樹脂(通過編織樹脂細線(纖維)而形成)制成的纖 維薄片。
然后，通過在薄片91a的表面上形成對于下文中提及的焊料93具有潤濕性的經(jīng) 過表面處理的層91b，來準備設置有經(jīng)過表面處理的層91b的薄片91a，即經(jīng)過表面處理 的薄片91，如圖20B所示。作為經(jīng)過表面處理的層91b，能夠形成含金屬的層，其中金 屬具有焊料潤濕性，例如是含Cu、Cu合金、Ni、Fe_Ni合金、Pd、Pd合金、Pt和Pt合 金中的一種、或兩種或更多種的組合的金屬。經(jīng)過表面處理的層91b的厚度例如能設為 0.01mm。這樣的經(jīng)過表面處理的層91b例如能利用化學鍍法(electroless plating method) 形成在薄片91a上。
接下來，如圖20C所示，將經(jīng)過表面處理的薄片91纏繞在芯棒92上，使得它形 成為空心筒狀形狀(具有例如Imm的直徑)。之后，抽出芯棒92從而得到纏繞成空心筒 狀(管狀)形狀的經(jīng)過表面處理的薄片91 (空心筒狀部件)，如圖20D所示。憑借在經(jīng) 過表面處理的層91b的表面上形成的塑性變形，即便從中抽出芯棒92之后，纏繞成空心筒狀形狀的經(jīng)過表面處理的薄片91仍然保持空心筒狀形狀。此外，經(jīng)過纏繞并抽出芯棒 92之后的經(jīng)過表面處理的薄片91的一端與另一端不必互相接觸，而是它們可互相分離。
形成具有空心筒狀形狀的經(jīng)過表面處理的薄片91后，作為導電部件的焊料93布 置在其中，如圖20E所示。焊料93的布置能以與上面描述的第一實施例相同的方式執(zhí) 行，即，例如，通過使含松脂的Sn-PMSn 63%，Pb 37% )帶狀焊料93加熱并熔化、同 時使帶狀焊料93與經(jīng)過表面處理的薄片91接觸的方法，或者使經(jīng)過表面處理的薄片91 浸到含熔化的焊料93的容器中的方法。熔化的焊料93濕擴散在經(jīng)過表面處理的層91b 上，并填充如上纏繞的經(jīng)過表面處理的薄片91的內部，其中經(jīng)過表面處理的層91b形成 在具有空心筒狀形狀、經(jīng)過表面處理的薄片91的表面上。
焊料93布置在經(jīng)過表面處理的薄片91內之后，如圖20F所示，基于半導體封裝 30安裝在電路板20上之后、在電路板20和半導體封裝30之間要獲得的距離(在電路板 20和半導體封裝30之間連接的每個連接部分的高度)將經(jīng)過表面處理的薄片91切成一定 長度(如Imm)。這使得能夠得到具有預定高度的多個連接部件90。
在第六實施例中，半導體封裝30和電路板20使用因此得到連接部件90互相連 接。
圖21A和圖21B是示出根據(jù)第六實施例安裝半導體封裝的過程步驟的實例的 圖，其中圖21A示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之前、電路板20和半導體封裝 30的狀態(tài)，圖21B示出將半導體封裝30安裝在電路板20上之后、電路板20和半導體封 裝30的狀態(tài)。
首先，連接部件90分別連接到半導體封裝30的電極31。將連接部件90連接到 電極31能以與上面描述的第一實施例(圖9A到圖9C)相同的方式執(zhí)行。也就是說，僅 需要通過使用具有多個開口 51a的掩模51，每個開口 51a形成在與相關聯(lián)的一個電極31 的位置相同的位置處，使連接部件90分別滾入到各個開口 51a以將連接部件90布置在各 個電極31上，并且將連接部件90加熱到焊料93能熔化的溫度，由此將連接部件90分別 連接到電極31。之后，移除掩模51。
然后，連接有連接部件90的半導體封裝30通過對齊來定位，使得其與電路板20 相對，如圖21A所示。然后，使每個連接部件90的最前端與相關聯(lián)的一個電極21 (可 涂覆有例如焊膏(未示出))鄰接，并加熱至預定溫度。結果是，能得到如圖21B所示的 電子器件10F，其中半導體封裝30的電極31和電路板20的電極21分別通過連接部件90互相連接。
同樣，在因此得到的電子器件IOF中，半導體封裝30和電路板20之間的每個連 接部分都能保持筒狀形狀，因此能夠增加連接部分的使用壽命并有效抑制在相鄰連接部 分之間產(chǎn)生橋。
盡管給出了關于電子器件IOA到IOF的以上描述，但每個電子器件IOA到IOF能進一步設置有冷卻結構(散熱器)。
圖22示出包括冷卻結構的電子器件的實例。
圖22中示出的作為示例的電子器件IOG具有冷卻結構201，該冷卻結構包括多 個鰭(fin)201a，設置在使用上面第一實施例中描述的連接部件40連接到電路板20的半導 體封裝30上。冷卻結構201能由具有極佳熱導率的金屬材料形成，例如鋁(Al)或Cu，并經(jīng)由具有預定熱導率的導熱膏(未示出)或粘合劑設置在半導體封裝30上。半導體封 裝30和電路板20互相熱連接。
通過設置這樣的冷卻結構201，半導體封裝30中生成的熱量(不必是所有生成的 熱量)傳遞到冷卻結構201，并從中高效釋放。結果是，能夠有效抑制半導體封裝30的 溫度過度升高以及電路板20和半導體封裝30的變形(膨脹、收縮或翹曲)，從而使得電 子器件IOG能夠穩(wěn)定工作很長時間。
此外，圖23示出包括冷卻結構的電子器件的另一實例。
圖23中示出的作為示例的電子器件IOH具有冷卻結構202，該冷卻結構包括多 個鰭20 ,設置在使用上面第一實施例中描述的連接部件40連接到電路板20的半導體封 裝30上。冷卻結構202能由具有極佳熱導率的金屬材料形成，例如Al或Cu，并例如經(jīng) 由具有預定熱導率的導熱膏(未示出)或粘合劑(未示出)設置在半導體封裝30上。
冷卻結構202設置有多個固定螺釘203分別延伸穿過的多個通孔20沈。此外， 在示出的實例中，電路板20也設置有固定螺釘203分別延伸穿過的通孔多個20b。每個 固定螺釘203插入到通孔20 和20b中，并釘入位于電路板20的與半導體封裝30相反 的一側上的螺釘接收板204。如此構造電子器件IOH以使得冷卻結構202利用固定螺釘 203而被牢固地固定。
圖23示出在電路板20和半導體封裝30之間設置支座(stand-off) 210以使二者之 間的距離保持不變的情形。
同樣，通過使用電子器件10Pi，能夠有效抑制半導體封裝30的溫度過高以及電 路板20和半導體封裝30的變形(膨脹、收縮或翹曲)，從而使得電子器件IOH能夠穩(wěn)定 工作很長時間。
盡管在示出的實例中，使用上面第一實施例中描述的連接部件40將半導體封裝 30連接到電路板20以作示例，但這并非限制，也能將冷卻結構201或202布置在使用第 二實施例到第六實施例描述的連接部件40a、70、70a、80和90將半導體封裝30連接到 電路板20的電子器件中，與圖22和圖23示出的電子器件類似。
此外，上述電子器件IOA到10F、以及其上設置有冷卻結構201或202的電子器 件(電子器件10G、IOH等)能應用到各種電子設備(電子器件)。
圖M是示出電子設備的實例的示意圖。
圖M示出筆記本電腦作為電子設備400以作示例，其是信息處理裝置的一種。 電子設備400內裝有例如電子器件10A，其中半導體封裝30安裝在電路板20上(圖示中 省略連接部件40)。在圖M中，圖示省略了除電子器件IOA之外的電子設備400的內部結構。
電子器件IOB到IOH可應用到電子設備400來代替圖M中示出的電子器件10A。 此外，盡管在圖對示出的實例中，電子器件IOA等應用到筆記本電腦，但電子器件IOA 等也可應用到各種電子設備，例如臺式計算機、服務器計算機、半導體制造裝置和半導 體測試裝置。
此外，下文中描述的、如圖25A到圖27B示出的那樣構造的半導體封裝能應用 到上述電子器件IOA到IOH以代替上述半導體封裝30。
圖25A示出的半導體封裝500A具有與圖7A和圖7B示出的半導體封裝30類似17的結構。更具體地，包括電極503b的半導體芯片503經(jīng)由凸塊503a倒裝芯片連接到包 括絕緣層50&、導電導線圖案502b、以及電極501a和501b的轉接板502。連接到轉接 板502的半導體芯片503用密封樹脂504密封。
另一方面，圖25B示出的半導體封裝500B具有用連接部件600代替半導體封裝 500A的每個凸塊503a的結構。作為連接部件600，能夠使用上面描述的、包括筒狀部 件600a以及布置在筒狀部件600a中的導電部件600b的連接部件。例如，作為連接部件 600，能夠使用上述任意連接部件40、40a、70、70a、80和90。在這種情況下，將連接 部件40、40a、70、70a、80和90的平面大小(直徑)設為與半導體芯片503的電極503b 和轉接板502的電極501b的平面大小相對應的大小。如圖25B所示，當半導體芯片503 和轉接板502使用連接部件600互相連接時，能夠阻止應力集中在連接部件600靠近電極 503b和501b的部分，由此能夠增加半導體芯片503和轉接板502之間的連接部件的使用 壽命。
對于上述電子器件IOA到10Pi，不僅能夠使用圖25A示出的半導體封裝500A， 還能使用圖25B示出的半導體封裝500B。
此外，圖^A示出的半導體封裝510A的結構中，金屬罩511覆蓋經(jīng)由凸塊503a 倒裝芯片連接到轉接板502的半導體芯片503。金屬罩511通過導熱部件512接合(熱連 接)到安裝在轉接板502上的半導體芯片503的上表面，導熱部件512例如是具有預定熱 導率的導熱膏或粘合劑。并且，金屬罩511具有使用粘合材料513接合到轉接板502的 上表面的邊緣。在電子器件IOG和IOH設置有冷卻結構201或202的情況下，冷卻結構 201或202使用具有預定熱導率的導熱膏或粘合劑設置在金屬罩511上。在這種情況下， 半導體芯片503中生成的熱量(不必是所有生成的熱量)傳遞到例如導熱部件512和金屬 罩511，然后傳遞到冷卻結構201或202，以從中釋放。
另一方面，圖^B示出的半導體封裝510B具有用連接部件600代替圖^A示出 的半導體封裝510A的每個凸塊503a的結構。例如，作為連接部件600，能夠使用具有 預定大小的任意連接部件40、40a、70、70a、80和90，該預定大小取決于電極503b和 501b的大小。并且當使用圖^B示出的金屬罩511時，半導體芯片503和轉接板502使 用連接部件600互相連接，由此能夠阻止應力集中在連接部件600靠近電極503b和501b 的部分，以增加連接部件的使用壽命。此外，通過使用上述連接部件600連接半導體芯 片503和轉接板502，能夠保持每個連接部分的形狀以有效抑制在相鄰連接部分之間產(chǎn)生 橋。
對于上述電子器件IOA到10Pi，能夠使用圖^A中的半導體封裝5IOA或圖^B 中的半導體封裝5IOB。
此外，圖27A和圖27B中示出的半導體封裝520A和520B與圖^A和圖沈3中 示出的各個半導體封裝510A和510B的區(qū)別分別在于，轉接板502和半導體芯片503之 間的連接部分用密封樹脂521密封。通過設置這樣的密封樹脂521，能夠進一步增強轉接 板502和半導體芯片503之間的連接強度。
對于上述電子器件IOA到10H，也能夠使用圖27A中的半導體封裝520A或圖 27B中的半導體封裝520B。
在上面，已經(jīng)描述了半導體封裝30和電路板20之間使用連接部件40、40a、70、70a、80和90的連接，以及半導體芯片503和轉接板502之間使用連接部件600的連 接。接下來，將描述連接可靠性的評估方法的實例，以及利用該方法評估連接可靠性的 結果的實例。
作為連接可靠性的評估方法，使用熱循環(huán)測試，這是通過在預定溫度范圍內， 重復升高和降低安裝結構的溫度來執(zhí)行的，其中在安裝結構中，諸如半導體封裝或半導 體芯片之類的半導體器件倒裝芯片連接到諸如電路板或轉接板之類的襯底。此外，也 使用利用在安裝結構上重復生成機械應力的彎曲測試來評估安裝結構的連接可靠性的方 法。這里，將給出利用彎曲測試評估連接可靠性的描述。
首先，將給出彎曲測試中使用的安裝結構的實例(樣品)的描述。
圖^A和圖^B是示出樣品實例的圖，其中圖^A是樣品的平面圖，圖觀8是 樣品的側視圖。
圖^A和圖^B示出樣品700，其中半導體封裝720安裝在電路板710上。作 為電路板710和半導體封裝720，不僅能夠使用可作為產(chǎn)品出售的電路板和半導體封裝， 還能使用基于產(chǎn)品的各自設計而為測試目的生產(chǎn)的電路板和半導體封裝。
這里，使用具有IlOmm2的平面大小的電路板710，以及具有40mm2的平面大小 的半導體封裝720以作示例。電路板710和半導體封裝720分別具有電極711和721，排 列在二者相對表面的互相對應的位置處。每個電極711和721都具有例如0.76_的直 徑，并且總共520個電極以1.27mm的間距排列在電路板710和半導體封裝720的各自相 對的表面上。在互相相對的大量的電極711和721中，只有排列在電路板710和半導體 封裝720的四角處的電極711和721分別通過連接部件730連接。
兩條引線712、以及排列在兩條引線712的各端的端子713電性連接到排列在電 路板710的各個四角處的相關聯(lián)的一個電極711。另一方面，排列在半導體封裝720的表 面上、與電極721相對的兩條引線722，以及排列在兩條引線722的各端的端子723，通 過導孔724以及電極725電性連接到排列在半導體封裝720的各個四角處的相關聯(lián)的一個 電極721。
在電路板710的四角處的電極711以及半導體封裝720的四角處的電極721之間 連接的連接部件730例如能如此形成將直徑為0.05mm的、具有200個網(wǎng)格的銅網(wǎng)纏繞 在具有0.3mm直徑的金屬線上，然后抽出金屬線得到空心筒狀網(wǎng)，并在空心筒狀網(wǎng)內布 置焊料。能夠使用例如Sn"Pb焊料作為焊料。此外，將焊料布置在空心筒狀網(wǎng)內能以與 上面描述的第一實施例相同的方式執(zhí)行。當使用這樣的金屬線或網(wǎng)時，在布置焊料之后 得到的部件具有約0.6mm到0.7mm的直徑。通過將因此得到的部件切割成例如2mm的 長度，形成獨立的連接部件730，通過使用連接部件730，形成半導體封裝720安裝在電 路板710上的樣品700。
圖^A和圖^B是示出樣品的形成方法實例的圖，其中圖^A示出將半導體封 裝720安裝在電路板710上之前樣品的狀態(tài)，圖^B示出將半導體封裝720安裝在電路板 710上之后樣品的狀態(tài)。
當將半導體封裝720安裝在電路板710上時，首先，連接部件730分別連接到半 導體封裝720的四角處的電極721。連接部件730的該連接例如能如下執(zhí)行
在半導體封裝720的各個電極721的表面上形成助焊劑，掩模具有在半導體封裝720的四角處的電極721的各個位置處形成的開口，在將開口與四角處的相關聯(lián)的一個 電極721對齊之后，將掩模布置在半導體封裝720上。作為掩模，能夠使用例如由可伐 (Kovar)制成的金屬掩模，其具有Imm到2_的厚度。然后，連接部件730滾入掩模的 開口，以直立狀態(tài)(以空心筒狀網(wǎng)直立的方向為導向)布置在半導體封裝720的四角處的 各個電極721上。從該狀態(tài)，將連接部件730加熱到焊料能熔化的溫度，由此熔化的焊料 和電極721互相連接。最終，移除用于滾入連接部件730的掩模，由此能夠得到半導體 封裝720，其中連接部件730分別連接到半導體封裝720的四角處的相關聯(lián)的電極721。
另一方面，對于電路板710，在將掩模(例如具有0.15mm厚度的金屬掩模)的 開口與四角處的相關聯(lián)的一個電極712對齊之后，將掩模布置在電路板710上，其中該掩 模具有在電路板710的四角處的電極711的各個位置處形成的開口。然后，如圖四八所 示，焊膏714印刷在四角處的電極711上。作為焊膏714，例如能夠使用Sn"Pb焊料。
如圖^A所示，使連接有連接部件730的半導體封裝720進入到位于如上所述印 刷有焊膏714的電路板710上方的位置，使得半導體封裝720的連接有連接部件730的一 側與電路板710相對，然后通過執(zhí)行對齊來定位半導體封裝720。然后，使連接部件730 的最前端與電極711上的焊膏714接觸，并使用使連接部件730周圍的溫度最高達到等于 220°C的回流熔爐設備、在氮氣氣氛中加熱，從而熔化連接部件730的焊料和焊膏714。 這使得能夠得到如圖^B所示的樣品700，其中電路板710的四角處的電極711以及半導 體封裝720的四角處的相關聯(lián)的電極721分別通過連接部件730互相連接。
在因此得到的樣品700上執(zhí)行彎曲測試，從而評估電路板710和半導體封裝720 之間的連接部分的連接可靠性。這里，為了進行比較，在樣品(比對樣品)上執(zhí)行彎曲 測試以評估比對樣品的連接可靠性，其中在該樣品(比對樣品)中，電路板710的四角處 的電極711以及半導體封裝720的四角處的相關聯(lián)的電極721分別通過焊球形成的焊料凸 塊互相連接。
圖30A和圖30B是示出彎曲測試中使用的彎曲設備構造的實例的圖，其中圖30A 是彎曲設備的主要元件的平面圖，圖30B是主要元件的側視圖。此外，圖31A和圖31B 是彎曲測試實例的解釋圖，其中圖31A示出彎曲測試的第一狀態(tài)，圖31B示出彎曲測試 的第二狀態(tài)。圖30A和圖30B以及圖31A和圖31B示出使用連接部件730的樣品700以 作示例。
如圖30A和圖30B以及圖31A和圖31B所示，彎曲測試中使用的彎曲設備800 包括支架801、推動器802、控制器803、破損檢測部804、以及顯示部805。
支架801包括一對支撐部分801a，以使得它們能單向支撐其上安裝有半導體 封裝720的電路板710的相對的邊緣710a的方式排列；以及固定部分801b，用于將電路 板710的相對的邊緣710a固定到支撐部分801a。其上安裝有半導體封裝720的電路板 710以半導體封裝720面向支架801的方式放置在支架801的支撐部分801a上，并通過固 定部分801b固定到支撐部分801a。
如圖30A和圖30B以及圖31A和圖31B所示，推動器802的最前端配置為能夠夾 持(hold)放置在支架801上的電路板710的各個相對的邊緣710b，其中相對的邊緣710b 以與相對的邊緣710a互相相對的方向正交的方向相對。如圖31A和圖31B所示，推動 器802配置為垂直地朝向和遠離支架801運動，同時以其最前端夾持電路板710的相對的20邊緣710b。推動器802的垂直運動以預定幅度和預定頻率執(zhí)行?？刂破?03控制推動 器802以預定幅度和預定頻率執(zhí)行垂直運動。彎曲設備800配置為，能預先在彎曲設備 800中設定用于推動器802的垂直運動的條件(幅度和頻率)?？刂破?03使推動器802 根據(jù)設定條件垂直運動。
在使用彎曲設備800的彎曲測試中，首先，在彎曲測試開始之前推動器802夾持 電路板710固定到支架801的位置設為參考位置。從該參考位置，推動器802朝向支架 801推動預定量(圖31A)，然后推動器802重新返回到原始參考位置(圖31B)。從參考 位置推動推動器802并再次返回原始參考位置的運動設為一個循環(huán)。在示出的實例中， 在室溫(約25V )的溫度環(huán)境下，以0.5 的頻率執(zhí)行推動器802從參考位置朝向支架 801推動1.5mm，并重新返回原始參考位置的一個循環(huán)的運動。
當執(zhí)行利用推動器802的上述彎曲測試時，在電路板710和半導體封裝720之間 的連接部分生成應力，并且最終，連接部分由于金屬疲勞而破損。在連接電路板710和 半導體封裝720的連接部分處生成的應力易于在使用連接部件730或焊料凸塊實現(xiàn)的四角 處的連接部分中增大。這里，僅僅是對于容易產(chǎn)生此類大應力的四角處的連接部分，利 用使用了連接部件730的樣品700以及使用了焊料凸塊的比對樣品評估破損發(fā)生的傾向性 (或難度)，即連接可靠性。
在彎曲測試期間，電路板710和半導體封裝720之間的連接部分的破損能通過使 電流流過四角處的每個連接部分、并監(jiān)控由該電流引起的電壓(電阻)變化來檢測。能 通過四端子方法，使用預先形成在電路板710和半導體封裝720上的引線712和722、端 子713和723、導孔7 和電極725來執(zhí)行每個連接部分的破損的檢測。
例如，在圖^A和圖^B示出的使用連接部件730的樣品700的情況下，首先， 經(jīng)由導孔7 和電極725，使電流流過連接到相關聯(lián)的電極711的兩對引線712和端子713 中的一對與連接到相關聯(lián)的電極721的兩對引線722和端子723中的一對之間。例如，使 160mA的直流在端子713和723之間流動。然后，測量連接到電極711的兩對引線712 和端子713中的另一對與連接到電極721的兩對引線722和端子723中的另一對之間的電 壓。同樣，在使用焊料凸塊的比對樣品的情況下，與樣品700的情況類似，使電流流動 以測量電壓。
監(jiān)控被使得流過電路板710和半導體封裝720之間的每個連接部分的電流，以 及根據(jù)在連接部分測量的電壓確定的電阻，由此基于電阻的值檢測連接部分的破損。例 如，將連接部分的電阻相對于電阻的初始監(jiān)控值(初始值)增加時的時間點(推動器 802的垂直運動的循環(huán)次數(shù))判斷為檢測到連接部分的破損的時間點。
在彎曲測試期間，如圖31A和圖31B所示，通過使用圖30A和圖30B示出的彎 曲設備800，在電路板710和半導體封裝720的四角處的各個連接部分中的每個上執(zhí)行這 樣的破損檢測。這樣做時，破損檢測部804執(zhí)行控制流過連接部分的電流、測量電流 的電壓、基于電流和電壓計算并監(jiān)控隨時間流逝時的電阻、以及基于電阻的值檢測(確 定)連接部分的破損。此外，由控制器803控制的推動器802的垂直運動的循環(huán)次數(shù)被 提供給破損檢測部804。破損檢測部804得到的關于連接部分的破損檢測信息(電流、電 壓、電阻等)與由控制器803控制的推動器802的垂直運動的循環(huán)次數(shù)相關聯(lián)地顯示在顯 示部805上。
在上述條件下，利用使用了焊料凸塊的比對樣品和使用了連接部件730的樣品 700，在電路板710和半導體封裝720之間的連接部分上執(zhí)行彎曲測試。結果是，在使用 了焊料凸塊的比對樣品中，其連接部分的破損發(fā)生在第142次循環(huán)的時間。另一方面， 在使用了連接部件730的樣品700中，其連接部分的破損發(fā)生在第擬6次循環(huán)的時間。當 連接部件730用于電路板710和半導體封裝720之間的連接部分時，連接部分的疲勞壽命 變得不少于焊料凸塊用于連接部分時的6.5倍長。因此，通過使用連接部件730，能夠增 強電路板710和半導體封裝720之間的連接部分的連接可靠性。
根據(jù)上面提到的彎曲測試，能用短于熱循環(huán)測試的時間周期來更適當?shù)卦u估在 電路板710和半導體封裝720之間連接的連接部分的連接可靠性。
用于彎曲測試的條件不限于上述實例。例如，能取決于電路板710、半導體封裝 720和連接部件730的材料而適當?shù)卦O定推動器802運動的條件(幅度和頻率)。
此外，在上述實例中，用于確定電路板710和半導體封裝720之間的連接部分破 損的標準設定為當連接部分的電阻從初始值增加時的時間點。能基于電路板710、半 導體封裝720以及連接部件730的材料，或者需求的連接可靠性的程度而適當?shù)卦O定這樣 的用于確定連接部分破損的標準。
此外，在上述實例中，該情況用于示例，其中通過使用連接部件730或焊料凸 塊僅僅連接電路板710和半導體封裝720的四角處的電極711和721來執(zhí)行彎曲測試。除 此之外，還能通過使用連接部件730等連接電路板710的所有電極711和半導體封裝720 的所有電極721來執(zhí)行彎曲測試。在這種情況下，電路板710和半導體封裝720更牢固 地互相連接，因此盡管占用更長時間來檢測任意連接部分的破損，但能夠基于產(chǎn)品的實 際形式或在接近產(chǎn)品的實際形式的條件下評估連接部分的連接可靠性。
通過上面提到的彎曲測試對連接可靠性進行的評估能類似地應用到對半導體芯 片和轉接板之間的連接部分的連接可靠性進行的評估。
根據(jù)公開的電子器件，能夠抑制電路板和半導體器件之間的連接部分的破損， 以及抑制在相鄰連接部分之間產(chǎn)生橋。
這里列舉的所有實例和條件性語言旨在以教育目的幫助讀者理解本發(fā)明以及發(fā) 明者為改進現(xiàn)有技術而提出的概念，并不限制于這些特別列舉的實例和條件，說明書中 這些實例的安排也不涉及顯示發(fā)明的優(yōu)勢和劣勢。盡管已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的實施 例，但是應該理解，在不脫離發(fā)明的精神和范圍下，可作出各種變換、替換和更改。
權利要求
1.一種電子器件，包括電路板，該電路板的主表面上形成有第一電極；半導體器件，朝向所述電路板的所述主表面布置，所述半導體器件在其與所述主表 面相對的表面上形成有第二電極；以及連接部件，包括空心筒狀部件和布置在所述空心筒狀部件內的導電部件，并在所述 第一電極和所述第二電極之間電性連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子器件，其中所述空心筒狀部件由細線形成。
3.根據(jù)權利要求2所述的電子器件，其中所述細線形成為網(wǎng)格形狀。
4.根據(jù)權利要求2所述的電子器件，其中所述細線形成為線圈形狀。
5.根據(jù)權利要求1所述的電子器件，其中所述空心筒狀部件包含金屬。
6.根據(jù)權利要求1所述的電子器件，其中所述空心筒狀部件包含樹脂。
7.根據(jù)權利要求6所述的電子器件，其中對于所述導電部件具有潤濕性的經(jīng)過表面處 理的層形成在所述樹脂上。
8.根據(jù)權利要求1所述的電子器件，其中所述空心筒狀部件對于所述導電部件的熔點 具有耐熱性。
9.根據(jù)權利要求1所述的電子器件，其中所述空心筒狀部件具有凹鼓形狀。
10.根據(jù)權利要求1所述的電子器件，其中所述半導體器件包括轉接板和安裝在所述 轉接板上的半導體芯片。
11.根據(jù)權利要求1所述的電子器件，其中所述電路板是轉接板，所述半導體器件是 半導體芯片。
12.—種半導體器件的制造方法，包括如下步驟朝向電路板的主表面布置半導體器件，所述電路板的主表面上形成有第一電極，所 述半導體器件在其與所述主表面相對的表面上形成有第二電極；以及使用連接部件電性連接所述第一電極和所述第二電極，所述連接部件包括空心筒狀 部件和布置在所述空心筒狀部件內的導電部件。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中將具有預先電性連接到所述第二電極的所述連 接部件的所述半導體器件朝向所述電路板的主表面布置。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中將所述空心筒狀部件形成為具有凹鼓形狀。
15.電子設備，包括電路板，該電路板的主表面上形成有第一電極；半導體器件，朝向所述電路板的所述主表面布置，所述半導體器件在其與所述主表 面相對的表面上形成有第二電極；以及連接部件，包括空心筒狀部件和布置在所述空心筒狀部件內的導電部件，用于在所 述第一電極和所述第二電極之間電性連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子器件、電子器件的制造方法以及電子設備，該電子器件包括電路板，其主表面上形成有第一電極；半導體器件，朝向電路板的主表面布置，所述半導體器件在其與所述主表面相對的表面上形成有第二電極；以及連接部件，在所述第一電極和所述第二電極之間電性連接。所述連接部件包括空心筒狀部件和布置在所述空心筒狀部件內的導電部件。
文檔編號H01L21/60GK102024780SQ20101027529
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權日2009年9月11日
發(fā)明者中西輝, 林信幸, 森田將, 米田泰博 申請人:富士通株式會社