[其他]电子电路器件及其制造方法

说明书

本发明是关于一种电子电路器件和加工制造该电子电路器件的方法。本发明由于采用高熔点的焊料（或精制的焊料）和热处理工艺进行机械的或热机械的焊接，从而改进了在诸如半导体芯片一类的电子电路元件部分或其它元件与电路基板之间连接点的可靠性。有关对焊料所需进行的处理将在后面加以介绍。

在电子电路器件领域，为了在机械方面和化学方面保护半导体或元件，并改进电子电路器件的产量和可靠性，已经采用了称之为“表面装配”（surfacemounting）的多种方法。其中有一种方法叫做高密度装配法，如图1所示。这种方法是采用精制的焊料3通过电极4和5把半导体芯片1与面朝半导体芯片1的基板2的周围端面连接起来（参看U.S.专利NO.3871014或日本专利公报NO28735/1968）。在这种方法中，利用比电极4和5熔化得充分的焊料的浸润和扩散作用，使半导体芯片1和电路基板2相互连接。既然需把焊料完全地熔化，那未在该焊料的冷凝阶段，便往往引起合金结构分凝，缺陷及余应力一类的不良结果。因此焊料3具有低延展性的铸态结构。具有此类铸态结构的焊料3相对于外力的延展率低，并产生非均匀变形，这会导致各种应力而使该焊料3产生断裂的一系列问题，而且各种应力在较短的使用期间便会产生出来，这要归因于该焊料的金属疲劳。

随着日益增长的电子元件小型化和提高大规模集成（LSI）的装配密集度的发展趋势，有关器件内部焊接的这样一个问题已变得更为重要。

因此，解决上述问题是本发明的一个目的，同时提供一种实现高可靠焊接的电子电路器件的方法，以及一种制造这种电子电路器件的方法。

为了实现这一目的，本发明具有的特点是，通过对焊料进行轧制和热处理，使其延展性得以大大改善;并且借助于利用该精制焊料的延展性和韧性，将这种焊料成形与焊接处相适应的形状。同时在诸如半导体芯片一类的元件和基板之间采用具有低熔点焊料的焊接点，在一种不致使精制焊料熔化的低温下，通过局部焊接将精制焊料与该低熔点的焊接点连接起来。

此外，本发明提供了一种用于实现本发明的焊接的装置，这样就能够进行高密度电子电路器件的大批量生产。

关于附图的简要介绍

图1是一种常规电子电路器件的透视图;

图2分别表示根据本发明的焊料和现有技术中的焊料的抗拉强度特性曲线;

图3（a）和图3（b）是根据本发明的精制焊料和常规铸制焊料的显微照片;

图4是一种根据本发明的Pb-Sn合金的金相图;

图5是一种Pb-In合金的金相图;

图6是一种Pb-Sb合金的金相图;

图7是根据本发明的一种电子电路器件的实施方案的透视图;

图8是如图7所示的取沿线A-A′面的剖视图;

图9（a）至图9（d）是说明图7所示的电子电路器件各加工步骤的剖视图;

图10是本发明另一种实施方案的陶瓷封装器件的剖视图;

图11是电阻的表面装配元件的剖视图;

图12（a）至图12（d）是说明供给精制焊料各步骤的透视图;

图13是根据本发明的电子电路器件的又一种实施方案的透视图;及

图14是如图13所示的取沿线A-A′的剖视图;

在本发明中将精制焊料用于连接元件和基板的焊接点是根据下面的现象和原理。许多金属在它们被熔化和凝固的过程中会出现诸如吸留气体、形成缺陷的问题，并且大部分合金在其凝固阶段会形成含有结晶分凝和重力分离的多相铸态结构。由于具有缺陷和多相铸态结构的这一类的金属和合金通常是脆而硬的，所以，当使用它们作为结构的成分时，为了改善韧性和延展性，可以通过轧制或热处理来破坏其铸态结构，使其变为单相结构。然而，由于诸如Pb-Sn或Au-Sn一类的合金焊接点是基于熔接原理，这样一种焊接接点在熔化和凝固过程中必然具有铸态结构，而且与上面所述方案不同，几乎不可能借助轧制或热处理来破坏铸态结构。因此只能使用不加任何处理的脆硬的铸态结构，没有另行的选择余地。

图2表示用Pb-Sn作为原材料的精制焊料样件a′，b′及c′和铸制焊料样件a、b及c的拉伸特性，图中以纵座标表示应力（kg/mm^２），横座标表示延展率ξ（%）。铸制焊料样件a、b和c只能通过焊接，冷却和固化工艺才可得到。因此，该焊料样件具有铸糙的缺点，铸制焊料样件的微型结构如图3（a）所示。