專利名稱：元件的連接結(jié)構(gòu)和連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及元件的連接結(jié)構(gòu)及其連接方法。
背景技術(shù)：
日本申請(qǐng)公報(bào)S58-169993公開了用于將元件連接至印刷基板的方法。日本申請(qǐng)公報(bào)2001-274177公開了制造具有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置的方法，所述半導(dǎo)體元件通過助焊劑保持在半導(dǎo)體裝置的相反的表面上。所述半導(dǎo)體元件通過第一助焊劑連接至引線構(gòu)件并且然后翻轉(zhuǎn)與半導(dǎo)體元件連接的該引線構(gòu)件。然后，導(dǎo)電構(gòu)件通過熔化溫度低于第一助焊劑的熔化溫度的第二助焊劑連接至被翻轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體元件的下表面， 即沒有引線構(gòu)件通過第一助焊劑所連接的表面。日本申請(qǐng)公報(bào)S62-226676公開了具有熱電產(chǎn)生元件和連接在一起的放熱板的熱電產(chǎn)生裝置的制造方法。銅膏的電極圖形印在放熱板的表面上并且熱電產(chǎn)生元件在其一個(gè)表面處通過銅膏連接至放熱板。覆蓋板通過抗熱襯墊設(shè)置在熱電產(chǎn)生元件的另一個(gè)表面上。貫穿放熱板和覆蓋板形成有用于緊固件的孔。通過將緊固件穿過這些孔并且緊固它們，覆蓋板、放熱板和熱電產(chǎn)生元件以如下方式連接熱電產(chǎn)生元件保持在覆蓋板和放熱板之間。在根據(jù)日本申請(qǐng)公報(bào)S58-169993的元件連接至印刷基板的相反表面上的連接方法中，存在如下顧慮在上表面和下表面上的零件由熔化的且從上表面滴至下表面的任何助焊劑電連接。在根據(jù)日本申請(qǐng)公報(bào)2001-274177的連接方法中，分兩次執(zhí)行通過焊劑的連接，加熱處理需要執(zhí)行兩次。在由導(dǎo)電膏連接元件的情況下，對(duì)于該連接方法來說很難適應(yīng)于被連接零件之間尺寸變化。在如日本申請(qǐng)公報(bào)S62-226676中公開的以覆蓋板和放熱板之間具有熱電產(chǎn)生元件的方式進(jìn)行的連接中，必需增加連接的處理精度以降低熱電產(chǎn)生元件和放熱板以及熱電產(chǎn)生元件和上板之間的公差。本發(fā)明旨在提供元件的連接方法和連接結(jié)構(gòu)，其在不導(dǎo)致電橋接的情況下允許基板一次連接至元件的相反表面，并且提供對(duì)于元件變化的適應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容
用于元件的連接結(jié)構(gòu)包括第一板，所述第一板具有形成在所述第一板的一個(gè)表面上的電極層；元件，所述元件在元件的一個(gè)表面處連接至所述電極層；和連接至元件的
另一表面的第二板。用于上述元件的連接方法包括下列步驟通過焊劑將元件設(shè)置在第一板的電極層的上表面上并且通過導(dǎo)電膏將第二板設(shè)置在元件的上表面；以及同時(shí)加熱焊劑和導(dǎo)電膏以熔化焊劑并且煅燒導(dǎo)電膏。從結(jié)合附圖的以示例的方式闡明本發(fā)明的原理的下列說明中，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。


具體地在所附權(quán)利要求中闡述了被認(rèn)為是具有新穎性的本發(fā)明的特征。參考目前優(yōu)選的實(shí)施方式的下列說明以及附圖可以最好地理解本發(fā)明以及其目的和優(yōu)點(diǎn)。圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的珀耳帖元件5的連接結(jié)構(gòu)和連接方法的示意性橫截面視圖；以及圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的珀耳帖元件5的連接結(jié)構(gòu)和連接方法的示意性橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考圖1描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式。為了方便起見，有些零件畫的比它們的真實(shí)尺寸大。首先，將描述珀耳帖元件5的連接。如圖1所示，珀耳帖元件5——即P型珀耳帖元件51和N型珀耳帖元件52——和其它幾個(gè)層位于均由金屬材料制成的第一板1和第二板2之間。特別地，第一絕緣層12形成在第一板1的整個(gè)上表面上。電極層13通過印刷布線形成在第一絕緣層12的上表面。第二絕緣層22形成在第二板2的整個(gè)下表面上。在第一實(shí)施方式中，第一板1和第二板2由鋁制成并且第一層12和第二層22由包括熱傳導(dǎo)填充物的塑料絕緣膜制成。在第一實(shí)施方式中，成分為Sn-Ag-Cu且由無鉛的焊劑和助溶劑混合而成的焊劑膏3涂在電極層13的上表面上。由銀顆粒和粘合劑的混合物制成的導(dǎo)電膏4涂在第二絕緣層22的下表面上。在第一實(shí)施方式中，焊劑膏3的熔化溫度和劣化溫度分別為220°C和大約350°C。 如此處所使用的焊劑的劣化溫度指的是當(dāng)焊劑開始退化時(shí)的溫度。特別地，當(dāng)焊劑是焊劑膏時(shí)，焊劑的劣化溫度指的是當(dāng)焊劑開始變劣時(shí)——即當(dāng)焊劑膏的助溶劑開始碳化或當(dāng)其開始散開時(shí)——的溫度。焊劑的熔化溫度范圍指的是焊劑的熔化溫度和焊劑膏的劣化溫度之間的范圍。由于導(dǎo)電膏4的煅燒溫度范圍在150°C和250°C之間，所以通過選擇適合類型的導(dǎo)電膏，能夠在與焊劑的熔化溫度范圍對(duì)應(yīng)的溫度范圍內(nèi)煅燒導(dǎo)電膏4。作為元件的珀耳帖元件5 (P型珀耳帖元件51和N型珀耳帖元件52)通過焊劑膏 3設(shè)置在第一板1上的電極層13的上表面上。第二絕緣層22通過導(dǎo)電膏4設(shè)置在珀耳帖元件5的另一表面上(或圖1中的珀耳帖元件5的上表面上)。換言之，珀耳帖元件5設(shè)置在第二絕緣層22和電極層13之間，所述第二絕緣層22和電極層13彼此面對(duì)且設(shè)置在第一板1和第二板2之間。分別地，電極層13和珀耳帖元件5由焊劑膏3連接并且第二絕緣層22和珀耳帖元件5由導(dǎo)電膏4連接。P型珀耳帖元件51和N型珀耳帖元件52交替地布置。導(dǎo)電膏4涂在第二絕緣層 22的下表面和珀耳帖元件5的上表面之間以便連接一對(duì)P型珀耳帖元件51和與一對(duì)P型珀耳帖元件51相鄰的N型珀耳帖元件52。焊劑膏3涂在電極層13的上表面和耳帖元件5 的下表面之間以便連接一對(duì)N型珀耳帖元件52和與一對(duì)N型珀耳帖元件52相鄰的P型珀耳帖元件51。由導(dǎo)電膏4連接的一對(duì)珀耳帖元件和由焊劑膏3連接的一對(duì)珀耳帖元件設(shè)置成具有在圖1的水平方向上對(duì)應(yīng)于一個(gè)珀耳帖元件的長(zhǎng)度的交疊的交錯(cuò)布置。特別地，當(dāng)如圖1中所示P型珀耳帖元件51、N型珀耳帖元件52、P型珀耳帖元件51、N型珀耳帖元件52以這樣的順序電連接時(shí)，導(dǎo)電膏4形成從P型珀耳帖元件51至N型珀耳帖元件52的連接并且焊劑膏3形成從N型珀耳帖元件52至P型珀耳帖元件51的連接。下面將參考圖1描述珀耳帖元件5的連接方法。作為第一步，通過焊劑膏3將珀耳帖元件5設(shè)置在第一板1上的電極層13的上表面上。接下來，通過導(dǎo)電膏4將第二板設(shè)置在珀耳帖元件5的上表面上，其中在第二板的下表面上具有第二絕緣層22。如此設(shè)置的第一板1和第二板2以及珀耳帖元件5被放置在帶式傳送器60上并且通過帶式傳送器60 傳送至回流焊爐61中?；亓骱笭t61在內(nèi)部其上壁和下壁表面上具有加熱器62。在緊跟珀耳帖元件5的設(shè)置步驟的加熱步驟中，同時(shí)加熱焊劑膏3和導(dǎo)電膏4從而使得產(chǎn)生焊劑膏 3的熔化和導(dǎo)電膏4的煅燒。在第一實(shí)施方式中，在加熱器62作用下的加熱溫度被設(shè)定在 220°C，220°C對(duì)應(yīng)于焊劑膏3的熔化溫度)。下面，將描述根據(jù)第一實(shí)施方式的操作。在設(shè)置步驟中，通過導(dǎo)電膏4將第二板2 設(shè)置在珀耳帖元件5的上表面上。通過焊劑膏3將第一板1設(shè)置在珀耳帖元件5的下表面上。在緊跟設(shè)置的加熱步驟中，在回流焊爐61中由加熱器62同時(shí)加熱焊劑膏3和導(dǎo)電膏 4。如果珀耳帖元件5和第二板2通過焊劑膏3連接并且第二絕緣層22和電極層13 之間的距離小，例如約1mm，那么存在如下顧慮由于焊劑膏3熔化且從第二絕緣層22滴至電極層13導(dǎo)致第二絕緣層22和電極層13之間發(fā)生短路。然而，在第一實(shí)施方式中珀耳帖元件5和第二板2通過導(dǎo)電膏4連接并且因此防止由于熔化的焊劑膏3的滴落導(dǎo)致它們之間的短路的顧慮。由于在連接中煅燒導(dǎo)電膏4，因而與焊劑膏3相比，導(dǎo)電膏4很難適合于豎直方向上的連接的變化。如果由導(dǎo)電膏4連接珀耳帖元件5的相反的兩個(gè)側(cè)部，那么需要提高連接的處理精度。在由導(dǎo)電膏4連接珀耳帖元件5的上表面且由焊劑膏3連接珀耳帖元件5的下表面的第一實(shí)施方式中，能夠通過熔化焊劑膏3來適應(yīng)在豎直方向上的連接的公差。特別地，即使由于切削過程中形成的珀耳帖元件5的任何毛刺和制造過程中導(dǎo)致的其它變化而存在珀耳帖元件5的高度的變化，仍然易于連接珀耳帖元件5與第一板1和第二板2中的每一個(gè)。由于在加熱步驟中同時(shí)加熱焊劑膏3和導(dǎo)電膏4，所以無需為熔化焊劑膏3和煅燒導(dǎo)電膏4而加熱兩次或更多次。換言之，通過一次加熱可以將第二板2連接至珀耳帖元件 5的上表面并且將第一板1連接至珀耳帖元件5的下表面。與將珀耳帖元件5加熱兩次或更多次相比，能夠降低作用在珀耳帖元件5上的熱應(yīng)力。第一絕緣層12形成在第一板1和電極層13之間并且第二絕緣層22形成在第二板2的下表面上。因此，當(dāng)?shù)谝话?和第二板2由導(dǎo)電金屬制成時(shí)，珀耳帖元件5能夠通過第一絕緣層12和第二絕緣層22分別與第一板1和第二板2絕緣。如果導(dǎo)電膏4的煅燒溫度范圍高于焊劑的熔化溫度范圍并且焊劑膏3還被加熱至導(dǎo)電膏4的煅燒溫度范圍，焊劑膏3在加熱溫度到達(dá)導(dǎo)電膏4的煅燒溫度范圍之前開始熔化，從而使得焊劑膏3劣化。然而，在第一實(shí)施方式中，能夠在與焊劑膏3的熔化溫度范圍對(duì)應(yīng)的溫度范圍中煅燒導(dǎo)電膏4。因此，當(dāng)由加熱器62將焊劑膏3加熱至焊劑膏3的熔化溫度范圍時(shí)，焊劑膏3的熔化和導(dǎo)電膏4的煅燒同時(shí)發(fā)生。由于可以通過一次加熱同時(shí)連接珀耳帖元件5與第一板1和第二板2中的每一個(gè)，所以方便了半導(dǎo)體裝置的制造。
當(dāng)P型珀耳帖元件51、N型珀耳帖元件52、P型珀耳帖元件51、N型珀耳帖元件52 以這樣的順序電連接時(shí)，在電流從N型珀耳帖元件52流至P型珀耳帖元件51的連接處發(fā)生吸熱反應(yīng)并且在電流從P型珀耳帖元件51流至N型珀耳帖元件52的連接處發(fā)生放熱反應(yīng)。換言之，放熱反應(yīng)在通過導(dǎo)電膏4連接的珀耳帖元件5的表面上發(fā)生并且吸熱反應(yīng)在通過焊劑膏3連接的珀耳帖元件5的另一的表面上發(fā)生。由于吸熱反應(yīng)在珀耳帖元件5的一個(gè)表面上發(fā)生并且放熱反應(yīng)在珀耳帖元件5的另一表面上發(fā)生，所以珀耳帖元件5通常與連接至珀耳帖元件5相反的兩個(gè)表面的基板一起使用。因此，根據(jù)第一實(shí)施方式的連接方法適合用于第一板1和第二板2分別連接至珀耳帖元件5的兩個(gè)相反表面處的連接。當(dāng)使用焊劑片代替焊劑膏3時(shí)，焊劑片需要切割成與珀耳帖元件5的表面的形狀對(duì)應(yīng)的形狀。如在第一實(shí)施方式中使用焊劑膏3的優(yōu)點(diǎn)在于其能夠通過涂覆而施用于電極層13。焊劑膏3和導(dǎo)電膏4在回流焊爐61中由加熱器62加熱，從而使得能夠容易地加熱在設(shè)置步驟中設(shè)定的包括第一板1和第二板2以及珀耳帖元件5在內(nèi)的整個(gè)連接結(jié)構(gòu)。第一實(shí)施方式提供了下列有利的效果。(1)在設(shè)置步驟中，第二板2通過導(dǎo)電膏4設(shè)置在珀耳帖元件5的上表面上。第一板1通過焊劑膏3設(shè)置在珀耳帖元件5的下表面上。在緊跟設(shè)置步驟的加熱步驟中，焊劑膏3和導(dǎo)電膏4同時(shí)在回流焊爐61中由加熱器62加熱。因此，第一板1和第二板2能夠分別連接至珀耳帖元件5的兩個(gè)相反的表面，同時(shí)不引起由于熔化的焊劑膏的滴落造成的第一板1和第二板2之間的短路，并且還能夠容易地適應(yīng)在豎直方向上的連接的公差。(2)第一絕緣層12形成在第一板和電極層13之間。第二絕緣層22形成在第二板 2的下表面上。因此，當(dāng)?shù)谝话?和第二板2由導(dǎo)電材料制成時(shí)，分別通過第一絕緣層和第二絕緣層能夠?qū)崿F(xiàn)珀耳帖元件5分別與第一板1和第二板2之間的絕緣。(3)由于導(dǎo)電膏4能夠在與焊劑膏3的熔化溫度范圍對(duì)應(yīng)的溫度范圍內(nèi)煅燒，所以當(dāng)焊劑膏3被加熱至其熔化溫度范圍內(nèi)的溫度時(shí)，能夠同時(shí)熔化焊劑膏3并且燒導(dǎo)電膏4。 因此，通過一次加熱可以使珀耳帖元件5分別與第一板1和第二板2連接。(4)在珀耳帖元件5被用作半導(dǎo)體裝置的元件的情況下，分別將第一板1和第二板 2連接至珀耳帖元件5的兩個(gè)相反的表面的根據(jù)本發(fā)明的連接方法是適合的。(5)將能夠涂覆在電極層13上的焊劑膏3用作焊劑有助于方便制造過程。(6)因?yàn)樵谠O(shè)置步驟中設(shè)置的包括第一板1和第二板2以及珀耳帖元件5在內(nèi)的整個(gè)連接結(jié)構(gòu)能夠被同時(shí)加熱，所以在回流焊爐61中由加熱器62加熱焊劑膏3和導(dǎo)電膏 4是有利的。下面將參考圖2描述根據(jù)第二實(shí)施方式的珀耳帖元件5的連接結(jié)構(gòu)。示出于圖2 中的根據(jù)第二實(shí)施方式的連接結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實(shí)施方式的連接結(jié)構(gòu)的不同之處在于免除了第一實(shí)施方式的連接結(jié)構(gòu)中的第一絕緣層12和第二絕緣層22并且改變了加熱步驟。下面的說明對(duì)于第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中共同的元件或部件將使用相同的參考標(biāo)記并且將省略這些共同的元件或部件的說明。如圖2所示，電極層13形成在第一板100的上表面上并且珀耳帖元件5通過焊劑膏3設(shè)置在電極層13的上表面上。第二板200通過導(dǎo)電膏40設(shè)置在珀耳帖元件5的上表面上，導(dǎo)電膏40是煅燒溫度范圍設(shè)定成低于根據(jù)第一實(shí)施方式的導(dǎo)電膏4的煅燒溫度范圍的Ag膏。第二實(shí)施方式的焊劑膏3由與第一實(shí)施方式的材料相同的材料制成。焊劑膏3 的熔化溫度和劣化溫度分別大約為220°C和350°C。在第二實(shí)施方式中，通過選擇用于導(dǎo)電膏40的粘合劑的適當(dāng)材料將導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍調(diào)節(jié)至100°c到200°C之間的范圍并且該煅燒溫度范圍與焊劑膏3的熔化溫度范圍(或在當(dāng)焊劑膏3開始熔化時(shí)的220°C和當(dāng)焊劑開始劣化時(shí)的350°C之間的溫度范圍)不同。第一板100和第二板200由絕緣材料制成。導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍低于焊劑膏3的熔化溫度范圍。導(dǎo)電膏40的熱傳導(dǎo)性高于焊劑膏3的熱傳導(dǎo)性。下面將描述根據(jù)第二實(shí)施方式的珀耳帖元件5的連接方法。開口 81形成在回流焊爐70的頂部中，S卩帶式傳送器60上的已經(jīng)施用有導(dǎo)電膏 4的珀耳帖元件5的上側(cè)，空氣能夠流動(dòng)穿過該開口 81。加熱器72安裝在回流焊爐70的底部，即在帶式傳送器60上的珀耳帖元件5的有焊劑膏3涂覆于珀耳帖元件5上的一側(cè)。 風(fēng)扇71布置在回流焊爐70的頂部的上方以面對(duì)開口 81以便用于冷卻回流焊爐70的內(nèi)部。在加熱時(shí)，珀耳帖元件5在回流焊爐70中由加熱器72從珀耳帖元件5的焊劑膏 3側(cè)加熱。因此，由于加熱器72的定位，焊劑膏3被加熱至220°C，同時(shí)導(dǎo)電膏40被加熱至 100°C到200°C之間的溫度。由于加熱器72從珀耳帖元件5的焊劑膏3側(cè)加熱焊劑膏3和導(dǎo)電膏40，所以導(dǎo)電膏40被加熱至低于焊劑膏3的溫度的溫度。也就是說，將導(dǎo)電膏40調(diào)節(jié)成被加熱至其溫度落入導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍內(nèi)。另一方面，珀耳帖元件5在回流焊爐70中由風(fēng)扇71從珀耳帖元件5的導(dǎo)電膏40側(cè)冷卻。因此，通過加熱器72和風(fēng)扇71的組合使用調(diào)節(jié)焊劑膏3和導(dǎo)電膏4的溫度。下面將描述根據(jù)第二實(shí)施方式的連接結(jié)構(gòu)的操作。由絕緣材料制成的第一板100和第二板200與珀耳帖元件5絕緣，無需使用對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施方式的第一絕緣層12和第二絕緣層22的任何絕緣體。導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍低于焊劑膏3的熔化溫度范圍。在加熱時(shí)，運(yùn)行加熱器 72和風(fēng)扇71以調(diào)節(jié)導(dǎo)電膏40和焊劑膏3的各自的加熱溫度。換言之，加熱器72和風(fēng)扇 71的組合使用將導(dǎo)電膏40加熱至處于導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍內(nèi)的溫度并且將焊劑膏3 加熱至處于焊劑膏3的熔化溫度范圍內(nèi)的溫度。因此，即使導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍與焊劑膏3的熔化溫度范圍不同，珀耳帖元件5也能夠同時(shí)連接至第一板100和第二板200。安裝在回流焊爐70的底部中的加熱器72從安裝在帶式傳送器60上的珀耳帖元件5的焊劑膏3側(cè)加熱回流焊爐70的內(nèi)部。在根據(jù)第二實(shí)施方式的加熱過程中，從珀耳帖元件5的第一板100側(cè)加熱焊劑膏3和導(dǎo)電膏4。當(dāng)焊劑膏3的熔化溫度范圍高于導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍時(shí)(或當(dāng)導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍低于焊劑膏3的熔化溫度范圍時(shí))，通過從珀耳帖元件5的第一板100側(cè)加熱，焊劑膏3要比導(dǎo)電膏40加熱地更多。因此，當(dāng)由加熱器72加熱時(shí)，導(dǎo)電膏40和焊劑膏 3的溫度彼此不同。加熱溫度能夠被調(diào)節(jié)成焊劑膏3被加熱至處于焊劑膏3的熔化溫度范圍內(nèi)的溫度并且導(dǎo)電膏40被加熱至處于導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍內(nèi)的溫度。布置在回流焊爐70上方——即在安裝于帶式傳送器60的珀耳帖元件5的導(dǎo)電膏40側(cè)——的風(fēng)扇71冷卻回流焊爐70的內(nèi)部。在根據(jù)第二實(shí)施方式的加熱過程中，從珀耳帖元件5的第二板200側(cè)執(zhí)行冷卻。
當(dāng)焊劑膏3的熔化溫度范圍高于導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍時(shí)(或當(dāng)導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍低于焊劑膏3的熔化溫度范圍時(shí))，因此，易于通過從珀耳帖元件5的第二板 200側(cè)冷卻而將導(dǎo)電膏40的溫度調(diào)整成低于焊劑膏3的溫度。加熱溫度能夠被調(diào)節(jié)成焊劑膏3被加熱至處于焊劑膏3的熔化溫度范圍內(nèi)的溫度且導(dǎo)電膏40被加熱至處于導(dǎo)電膏40 的煅燒溫度范圍內(nèi)的溫度。當(dāng)P型珀耳帖元件51、N型珀耳帖元件52、P型珀耳帖元件51、N型珀耳帖元件52 以這樣的順序電連接時(shí)，在電流從N型珀耳帖元件52流至P型珀耳帖元件51的連接處發(fā)生吸熱反應(yīng)并且在電流從P型珀耳帖元件51流至N型珀耳帖元件52的連接處發(fā)生放熱反應(yīng)。換言之，放熱反應(yīng)在通過導(dǎo)電膏40連接的珀耳帖元件5的表面上發(fā)生并且吸熱反應(yīng)在通過焊劑膏3連接的珀耳帖元件5的另一表面上發(fā)生。珀耳帖元件5產(chǎn)生的熱量比珀耳帖元件5吸收的熱量大珀耳帖元件5消耗的能量的量。在這種情況下，連接至發(fā)生放熱反應(yīng)的表面的材料的熱導(dǎo)率應(yīng)該高于連接至發(fā)生吸熱反應(yīng)的表面的材料的熱導(dǎo)率。如果由放熱反應(yīng)造成的熱比由吸熱反應(yīng)造成的熱能夠更容易地傳遞，那么能夠增加每單位時(shí)間傳遞的熱量。在第二實(shí)施方式中，導(dǎo)電膏40的熱導(dǎo)率高于焊劑膏3的熱導(dǎo)率。當(dāng)電流方向保持相同并且P型珀耳帖元件51、N型珀耳帖元件52、P型珀耳帖元件51、N型珀耳帖元件52以這樣的順序電連接時(shí)，P型珀耳帖元件51和N型珀耳帖元件52之間的連接——即通過導(dǎo)電膏40連接的珀耳帖元件5的表面(即發(fā)生放熱反應(yīng)的表面)——的熱導(dǎo)率高于N型珀耳帖元件52和P型珀耳帖元件51之間的連接——即通過焊劑膏3連接的珀耳帖元件5的表面(或發(fā)生吸熱反應(yīng)的表面)——的熱導(dǎo)率。因此，能夠增加每單位時(shí)間傳遞的熱量。除了根據(jù)第一實(shí)施方式的有利的效果(1)至(6)之外，根據(jù)第二實(shí)施方式的連接結(jié)構(gòu)還提供了下列有利的效果。(7)由于第一板100和第二板200由絕緣材料制成，所以在不使用對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一實(shí)施方式的第一絕緣層12和第二絕緣層22的絕緣體的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)珀耳帖元件5分別與第一板100和第二板200之間的絕緣。(8)通過加熱器72和風(fēng)扇71的組合使用調(diào)節(jié)加熱從而使得導(dǎo)電膏40和焊劑膏3 的溫度分別處于不同的溫度。因此，如果導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍與焊劑膏3的熔化溫度范圍不同，在第二實(shí)施方式中，能夠?qū)?dǎo)電膏40和焊劑膏3分別加熱至期望的溫度并且能夠使珀耳帖元件5同時(shí)與第一板100和第二板200連接。(9)在回流焊爐70中安裝在安放于帶式傳送器60上的珀耳帖元件5的焊劑膏3 側(cè)的加熱器72對(duì)焊劑膏3的加熱多于對(duì)導(dǎo)電膏40的加熱。該加熱能夠被調(diào)節(jié)成焊劑膏3 被加熱至處于焊劑膏3的熔化溫度范圍內(nèi)的溫度并且導(dǎo)電膏40被加熱至處于導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍內(nèi)的溫度。(10)布置在安裝于帶式傳送器60上的珀耳帖元件5的導(dǎo)電膏40側(cè)的風(fēng)扇71對(duì)導(dǎo)電膏40的冷卻多于對(duì)焊劑膏3的冷卻。通過風(fēng)扇71進(jìn)行的冷卻能夠被調(diào)節(jié)成焊劑膏3 被加熱至處于焊劑膏3的熔化溫度范圍內(nèi)的溫度并且導(dǎo)電膏40被加熱至處于導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍內(nèi)的溫度。(11)導(dǎo)電膏40的熱導(dǎo)率高于焊劑膏3的熱導(dǎo)率。當(dāng)導(dǎo)電膏40被設(shè)置在珀耳帖元件5的發(fā)生放熱反應(yīng)的表面上并且焊劑膏3被設(shè)置在珀耳帖元件5的發(fā)生吸熱反應(yīng)的另一表面上時(shí)，能夠增加每單位時(shí)間的熱傳遞量。本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式。如下文所例示的，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以以各種方式實(shí)踐本發(fā)明。在第一實(shí)施方式中，第一板1和第二板2的材料不限于鋁。它們可以由銅或不銹鋼制成。由鋁制成的第一板1和第二板2不貴并且輕。由銅制成的第一板1和第二板2與由鋁制成的第一板1和第二板2的情況相比能夠改善它們的熱導(dǎo)率。由不銹鋼制成的第一板1和第二板2與由鋁或銅制成的第一板1和第二板2相比能夠改善它們的抗腐蝕性能。在第二實(shí)施方式中，第二板200可以不必由絕緣材料制成，相反地它可以由導(dǎo)電材料制成。當(dāng)?shù)诙?00由導(dǎo)電材料制成時(shí)，在電極層13和第二板200之間需形成有絕緣層。當(dāng)?shù)诙?00由絕緣材料制成時(shí)，塑料、鋁或氮化鋁可被用作絕緣材料。在第一實(shí)施方式中，盡管第一絕緣層12和第二絕緣層22由包括熱傳導(dǎo)填充物的塑料絕緣膜制成，但它們可以通過噴涂氮化鋁形成。在第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，可以不在回流焊爐61、70中執(zhí)行加熱。可以使用放熱板或熱板代替加熱器62、72進(jìn)行加熱。在第一實(shí)施方式中，可以不分別在回流焊爐61的頂部和底部設(shè)置加熱器62，而是可以在回流焊爐61的頂部或底部提供單個(gè)加熱器。在第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，焊劑不局限于例如3之類的焊劑膏。焊劑可以是焊劑片型。在第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，用于連接的元件不局限于珀耳帖元件5。該元件可以是例如二極管之類的功率元件或熱電產(chǎn)生元件。在第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，可以適當(dāng)?shù)剡x擇導(dǎo)電膏4、40的材料。導(dǎo)電膏 4、40可以是含有銅、銀或金的類型。含有銅的導(dǎo)電膏4、40的優(yōu)點(diǎn)是不貴。含有銀或金的導(dǎo)電膏4、40具有高的電導(dǎo)率和低的煅燒溫度，從而使得能夠減小施加于珀耳帖元件5的任何熱應(yīng)力。在第一實(shí)施方式中，第一絕緣層12和第二絕緣層22沒必要必須形成在第一板1 和第二板2的整個(gè)表面上。第一絕緣層12可以僅形成在對(duì)應(yīng)于電極層13的區(qū)域中，并且類似地第二絕緣層22可以僅形成在對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電膏4的區(qū)域中。在第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，電極層可以分別形成在導(dǎo)電膏4和第二絕緣層22之間以及導(dǎo)電膏40和第二板200之間。在第二實(shí)施方式中，可以免除風(fēng)扇71。焊劑膏3和導(dǎo)電膏40的加熱溫度可以通過設(shè)置在回流焊爐70底部的加熱器72從珀耳帖元件5的焊劑膏3側(cè)加熱來調(diào)整。在第二實(shí)施方式中，加熱器62可分別地設(shè)置在回流焊爐70的頂部和底部，并且風(fēng)扇71可以從珀耳帖元件5的導(dǎo)電膏40側(cè)冷卻回流焊爐70的內(nèi)部以調(diào)節(jié)焊劑膏3和導(dǎo)電膏40的加熱溫度。在第二實(shí)施方式中，從珀耳帖元件5的一側(cè)進(jìn)行的冷卻沒必要必須由風(fēng)扇71執(zhí)行。具有大的熱容量的金屬可以在回流焊爐70中設(shè)置于珀耳帖元件5的需要被冷卻的一側(cè)。具有大的熱容量的金屬可以設(shè)置在第二板200的上表面上。具有大的熱容量的金屬可以是不銹鋼或鋁。在第二實(shí)施方式中，導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍可以不必低于焊劑膏3的熔化溫度范圍。導(dǎo)電膏40的煅燒溫度范圍可以高于焊劑膏3的熔化溫度范圍。在這種情況下，為了調(diào)節(jié)導(dǎo)電膏40和焊劑膏3的加熱溫度，可以執(zhí)行加熱從而使得從珀耳帖元件5的導(dǎo)電膏40側(cè)加熱或從而使得從珀耳帖元件5的焊劑膏3側(cè)冷卻。 在第二實(shí)施方式中，導(dǎo)電膏40的熱導(dǎo)率可以不必高于焊劑膏3的熱導(dǎo)率，相反地， 導(dǎo)電膏40的熱導(dǎo)率可以低于或基本上等同于焊劑膏3的熱導(dǎo)率。當(dāng)導(dǎo)電膏40的熱導(dǎo)率低于焊劑膏3的熱導(dǎo)率時(shí)，可以調(diào)整電流流動(dòng)方向從而使得吸熱反應(yīng)發(fā)生在珀耳帖元件5的涂覆有導(dǎo)電膏40的表面上并且放熱反應(yīng)發(fā)生在珀耳帖元件5的涂覆有焊劑膏3的另一表面上以增加每單位時(shí)間的熱傳導(dǎo)量。
權(quán)利要求
1.一種用于元件的連接方法，其中，用于所述元件的連接結(jié)構(gòu)包括 第一板，所述第一板具有形成在所述第一板的一個(gè)表面上的電極層； 元件，所述元件在所述元件的一個(gè)表面處連接至所述電極層；以及第二板，所述第二板連接至所述元件的另一表面，其特征在于，所述用于元件的連接方法包括下列步驟通過焊劑將所述元件設(shè)置在所述第一板的所述電極層的上表面上并且通過導(dǎo)電膏將所述第二板設(shè)置在所述元件的上表面上；以及同時(shí)加熱所述焊劑和所述導(dǎo)電膏以熔化所述焊劑并且煅燒所述導(dǎo)電膏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于元件的連接方法，其特征在于，所述元件的所述連接結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括形成在所述第一板和所述電極層之間第一絕緣層；以及形成在所述第二板的下表面上的第二絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于元件的連接方法，其特征在于，當(dāng)加熱所述焊劑和所述導(dǎo)電膏時(shí)，能夠在與所述焊劑的熔化溫度范圍對(duì)應(yīng)的溫度范圍內(nèi)煅燒所述導(dǎo)電膏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于元件的連接方法，其特征在于，當(dāng)加熱所述焊劑和所述導(dǎo)電膏時(shí)，所述焊劑的加熱溫度與所述導(dǎo)電膏的加熱溫度彼此不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于元件的連接方法，其特征在于，當(dāng)加熱所述焊劑和所述導(dǎo)電膏時(shí)，首先加熱所述焊劑和所述導(dǎo)電膏中具有所述焊劑的熔化溫度范圍和所述導(dǎo)電膏的煅燒溫度范圍中較高的溫度范圍值的一方。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于元件的連接方法，其特征在于，當(dāng)加熱所述焊劑和所述導(dǎo)電膏時(shí)，首先冷卻所述焊劑和所述導(dǎo)電膏中具有所述焊劑的熔化溫度范圍和所述導(dǎo)電膏的煅燒溫度范圍中較低的溫度范圍值的一方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于元件的連接方法，其特征在于，所述連接結(jié)構(gòu)的所述元件是珀耳帖元件。
8.一種用于元件的連接結(jié)構(gòu)，包括第一板，所述第一板具有形成在所述第一板的一個(gè)表面上的電極層； 元件，所述元件在所述元件的一個(gè)表面處連接至所述電極層； 第二板，所述第二板連接至所述元件的另一表面； 焊劑，所述焊劑連接所述電極層和所述元件；以及導(dǎo)電膏，所述導(dǎo)電膏連接所述第二板和所述元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于元件的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述用于元件的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括形成在所述第一板和所述電極層之間的第一絕緣層；以及形成在所述第二板和所述導(dǎo)電膏之間的第二絕緣層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于元件的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，能夠在與所述焊劑的熔化溫度范圍對(duì)應(yīng)的溫度范圍中煅燒所述導(dǎo)電膏。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于元件的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述元件是珀耳帖元件。
全文摘要
一種用于元件的連接結(jié)構(gòu)，包括具有電極層的第一板，該電極層形成在第一板的一個(gè)表上面上；元件，該元件在該元件的一個(gè)表面處連接至電極層；和第二板，該第二板連接至元件的另一表面。一種用于上述元件的連接方法，包括下列步驟通過焊劑將元件設(shè)置在第一板的電極層的上表面上并且通過導(dǎo)電膏將第二板設(shè)置在元件的上表面上；以及同時(shí)加熱焊劑和導(dǎo)電膏以熔化焊劑并煅燒導(dǎo)電膏。
文檔編號(hào)H01L35/34GK102315380SQ20111018149
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者守作直人, 秋山泰有 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)