JPS63310127A - マイクロ継手構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体チップや電子部品を配線基板の電気的
に接合する構造に係り、特に、大型ＬＳＩチップと配線
基板の接合部が、水平方向の荷重に対して破断せず、ま
た、その疲労寿命を向上させる柔軟構造を有するマイク
ロ継手構造に関する。

【従来の技術〕

最近の電子装置においては、装置の小型化や演算処理性
能の向上を図るため、ＬＳＩチップの高集積化並びに大
型化が進んでおり、それに伴い配線基板上に実装された
ＬＳＩチップの半田接合部の熱破断や熱疲労寿命が大き
な問題となってきている。

一方、電子計算機などの超高性能機器では、従来の１チ
ツプパツケ一ジ方式から複数の裸のあるいはチップキャ
リアに封止されたＬＳＩチップを１枚の多層配線基板上
に搭載するマルチチップモジュール方式に変りつつあり
、また、ＬＳＩチップから熱を取り去るためにチップ直
上に水を循環させた冷却体を配置させ、冷却体とＬＳＩ
チップ間を高熱伝達構造で結合する方式が考えられてい
る。さらに、今後、ＬＳＩチップの集積度が向上し、チ
ップ当りの発熱量が４０Ｗを超えるレベルに達するとＬ
ＳＩチップの構造素子をその動作範囲である８５℃以下
に冷却するため、ＬＳＩチップと冷却体の間を金属材料
で結合し、熱伝導のみによって冷却する方式を採らざる
を得なくなると想定される。

第９図は、この想定におけるマルチチップモジュールの
基本的な装置構成の一例を示−す図である。

多相配線基板６６は、その上のチップキャリア６４と、
半田からなるＣＣＢ接合部６５を介して接合され、さら
にそのチップキャリア６４は、冷却用半田固着部６３を
介して、排水管６１と給水管６２とを有する冷却体６０
と接合されている。

冷却体６０は金属で構成され、多層配線基板６６は有機
材あるいはセラミック材で構成されているため、冷却体
６０と多層配線基板６６の熱膨張率を一致させることは
実際上困難であるので１寸法が１００ｍ角以上となるマ
ルチチップモジュールなどでは、半田付後の冷却に伴う
熱収縮によって冷却体６０と多層配線基板の間に数１０
〜数１００μｍもの歪が発生する。このため、構造上強
度的に最も弱いＣＣＢ接合部６Ｓが破壊されたり、その
熱疲労寿命が著しく低下し、装置の信頼性が著しく悪く
なる。上記の熱歪に起因する装置の信頼性の低下に対し
ては、通常のＣＣＢ接合に改良を加えた新しい接合構造
が考案されているが、この改良案においても上記の破壊
や熱疲労の問題を十分に解決できていないのが実状であ
る１次にその改良案を示す。

第１０図は、ＬＳＩチップの改良型半田構造を示す図で
ある。ＬＳＩチップ６７と多層配線基板７１とは、ＬＳ
Ｉチップ６７に設けられた数個の配線接合パッド６８と
多層配線基板７１に設けられた数個の電極接合パッド７
０とを各半田接合部６９で接合して、モジュールとして
一体化されている。この接合方法においては、まず、前
記の配線接合パッド６８及び電極接合パッド７０上に蒸
着法あるいはメッキ法によりｐｂ及びＳｎが所定の組成
をもつ半田の膜を形成し、次にこの膜を一度加熱溶融さ
せて半円球の半田バンプに成形し、最後に、ＬＳＩチッ
プ６７の半田バンプと多層配線基板７１の半田バンプが
対面するように位置合せを行い、不活性あるいは還元性
雰囲気の炉中加熱によって半田バンプを溶融し、半田が
凝固する前にＬＳＩチップ６７を機械的あるいは磁気的
な力や遠心力等を用いて引き上げ、つづみ形の半田接合
部６９を形成する。半田接合部を従来のたる形からつづ
み形に改良することにより、半田接合部における歪を分
散できかつ応力集中を緩和できるため、このつづみ形の
半田接合部は疲労寿命でたる形のものより４倍以上の向
上が望めるとしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

今後、ＬＳＩチップが現状の２〜３倍又はそれ以上（２
０ｍ角以上）に大型化した場合や、ＬＳＩチップを高効
率に冷却するため冷却体にＬＳＩチップあるいはチップ
キャリアを金属的に接合した場合には、ＬＳＩチップあ
るいはチップキャリアと、半田接合部を介して接合され
た配線基板との間に発する熱歪によって、その半田接合
部が破断するかあるいはその半田接合部の疲労寿命が大
幅に低下するという問題が生じる。この問題に対しては
、現在までに根本的な解決策が見出されていない。

前記の第１０図に示した従来の改良案において、半田接
合部の形状をたる形からつづみ形に変えることによって
その疲労寿命の向上を図っているが、半田の疲労寿命は
、次式 ％式％（） ここで、Ｎｔ：低サイクルの疲労寿命 Ｃ：定数 γ、□：最大剪断歪 δ；配線基板とＬＳＩチップの相対変位で示されるよう
に、配線基板とＬＳＩチップの相対変位の２乗に反比例
して減少するために１例えば、相対変位が従来の２倍に
なった場合に、従来と同じ疲労寿命を得ようとすると、
特開昭６１−１５６７４５に開示されているデータから
試算して半田高さを従来の１００μｍから４００μｍに
増さねばならない。しかし、実用的な半田バンプ径５０
〜２００μｍに対して半田高さを４００μｍ以上に引伸
ばすと、溶融半田はくびれで切れ、実際上接合するのが
難しくなる。

従って、半田高さの増加による半田接合部の疲労寿命の
改善方法は、相対変位が従来の２倍程度すなわち２０μ
ｍを限界としてそれ以下に適用され、それ以上の相対変
位に対しては適用困難である。

本発明の目的は、半導体部品を配線基板上に電気的に接
続する接合部において、温度変化のために半導体部品と
配線基板との相対変位が数１０〜数１００μｍに達した
場合でも、接合部が破断せず、また、その疲労寿命の向
上を図れるマイクロ継手構造を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

微小間隔を以て配置された被接合部材の相互に対向する
接続端子部を、この接続端子部とは異る材質の接合材料
によって接合するマイクロ継手構造において、前記接続
端子間に渡した金属細線と、少なくともこの金属細線の
各端と前記接続端子部のそれぞれを接合したろう材と、
から構成されていることを特徴とするマイクロ継手構造
によって、上記問題は解決される。

〔作用〕

第１図と共に作用を説明する。

被接合部材１および被接合部材１′は、被接合部材１に
設けられた接続端子部２と、被接合部材１′に設けられ
た接続端子部３と、相互に対向する接続端子部２，３の
間隙に渡した金属細線６と、その金属細線の各端をそれ
ぞれ接続端子２，３に接合したろう材４．５と、からな
るマイクロ継手構造によって、結合されている。

今、温度変化のために被接合部材１と被接合部材１′間
に相対変位δが生じたとすれば、金属細線６は第１図（
ａ）に示す直線状から第１図（ｂ）に示す曲線上に変化
する。この時、相対変位δは金属細線６の曲り変形によ
って吸収されるために、金属細線およびろう材４，５の
層に生ずる剪断応力は著しく低い。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第９図を用いて説明す
る。

第１図（ａ）は、本発明の基本的な構成を示す図である
。半導体部品１および半導体部品１′は、半導体部品１
に設けられた接続端子部２と、半導体部品１′に設けら
れた接続端子部３と、それら接続端子部２，３の間隙に
渡した金属細線６と、その金属細線６の各端をそれぞれ
を接続端子部２゜３に接合した半田付層４，５からなる
マイクロ継手構造によって結合されており、接続端子部
２゜３の間には、各接続端子部面に形成され、かつ、金
属細線６の端部を含む半田付層４，５と金属細線６のみ
からなる層を含んでいる。

いま、半導体部品１と半導体部品１′に温度変化のため
に相対変位δが生じて、マイクロ継手構造が、第１図（
ａ）から（ｂ）に示す状態に変化したとする。この状態
は、材料力学的には第２図に示すように、両端が剛接で
、一端の位置が固定で、他端の位置が自由な長柱の問題
と等価であると見なせる。このとき、相対変位δと長柱
なる金属細線の端部における剪断力Ｆの間には、次式（
２）の関係が成り立ち、金属細線の断面形状を円とする
とその断面２次モーメントは次式（３）で表わされる。

Ｆ＝１２−Ｅ−Ｉ−６／Ｑ’　　　　　　−（２）ここ
で、Ｅ：金属細線の弾性係数 Ｑ：金属細線のみからなる層の高さ Ｉ＝πｄ４／６４ ここで、ｄ：金属細線の直径 すなわち、（２）、　（３）式かられかるように、相対
変位がδのときに発生する剪断力Ｆは、金属細線６の直
径ｄの４乗に比例するので、その直径ｄを小さくするこ
とで著しく低減できる。ちなみに、Ｎｉの弾性係数Ｅ＝
１．９Ｘ１０”ｄｙｎ／ａｄを用い、金属細線６のみか
らなる層の高さΩを３００μｍ、金属細線６の直径ｄを
５μｍとして、１００μｍの相対変位δを生じさせたと
きの剪断力Ｆを試算すると、Ｆ＝２．６Ｘ１０″″２ｇ
　となり、半田材にかかる力は非常に小さいものとなる
。すなわち、半田層の破壊はなくなる。また、金属細線
６自体の歪もその直径ｄに比例して小さくできるため、
金属細線６の歪を弾性限内に保つことが可能となるので
、低サイクル疲労は弾性歪内では発生しないことから、
金属細線６の繰返し変形に伴う疲労破断を防ぐことが可
能となる。

すなわち、直径数μｍ程度で長さ数１００μｍ以上の金
属細線を用いて、マイクロ継−手構造に数１００μｍの
金属細線のみからなる層を形成すれば、例えば、配置基
板とＬＳＩチップの相対変位が１００μｍに達する熱歪
が繰返された場合でも、疲労破壊の発生がなく信頼性の
高いマイクロ継手構造を得ることができる。

一方、電気抵抗の点から見た場合に、マイクロ継手構造
が金属細線を含むためその電気抵抗の増加が心配される
が、金属細線を主に銅で構成した場合、銅の固有抵抗ρ
＝１．７μΩ・■を用い、金属細線の直径を５μｍ、長
さを３００μｍとして、その電気抵抗値を計算すると２
６ｍΩとなり、一端子当り２６本の金属細線を用いると
すれば、抵抗の並列回路となるから、マイクロ継手構造
の電気抵抗は１ｍΩとなり、この値は配線基板の配線抵
抗と同等またはそれ以下であるので、特に問題とはなら
ない。そして、このときの一端子当りの剪断力も０．６
８　ｇ　　と小さい。この剪断力は、金属細線をさらに
細くするかあるいは金属細線のみからなる層をさらに高
くすることでさらに１〜２桁程度下げること・が可能で
ある。

第３図は、多層配線基板上にＬＳＩチップを実装すると
きの接合工程とモジュールの断面構造を示す図である。

ＬＳＩチップ７とアルミナセラミックの多層配線基板８
とは、ＬＳＩチップ７の面に形成された接続端子９と、
多層配線基板８の面に形成された接続端子１０と、接続
端子９，１０を対面させたその間隙を渡す金属細線１３
と、接続端子９，１０の面上に形成され、かつ、金属細
線１３の各端を含む半田層１０，１１と、からなるマイ
クロ継手構造によって結合されている。

第１工程は、金属細線１３を供給する工程で、まず、接
続端子１ｏの位置に合せた直径５０μｍのスルーホール
を接続端子１０の数だけ設けた非磁性体の治具１４を多
層配線基板８の上方に配置し、次の内部が磁性金属のＮ
ｉで、表面層が電気・熱の良導体のＣｕでなる長さ２０
０μｍで直径１０μｍの金属細線１３を治具１４上に散
布し、磁場を治具１４の面に垂直方向にかけて、治具１
４を細かく振動させる。このとき、金属細線１３は、磁
場により治具１４面上で垂直に立って、移動しながらス
ルーホールを通って接続端子１０上に落下する。落下す
る金属細線１３の数量は治具１４の通し穴の径を変える
ことによって調整できる。なお、接続端子１０の上には
、予めメッキあるいは蒸着等の手段を用いて所定組成の
半田１２をコーティングしておく。

第■工程はＬＳＩチップを位置めする工程で、チップア
ライナ−によって、多層配線基板８の接続端子ｌＯとそ
れに対面するＬＳＩチップ７の接続端子９が互いに正確
に合致するようにＬＳＩチップ７を位置調整し、上方か
ら静かに金属細線１３の林の上に載せる。ＬＳＩチップ
７の接続端子９の上には、前記の接続端子１０と同様に
、半田１１をコーティングしておく。なお、磁場は第■
工程から印加し続ける。

最終の第■工程は半田づけの工程で、ホットガスあるい
は赤外線加熱等の手段により半田１１゜１２を溶融させ
、金属細線１３を接続端子９゜１０に半田づけして最終
工程を終える。

金属細線の層の高さは、金属細線１３の長さと半田１１
．１２の量によって調整される０本実施例では半田１１
．１２の厚さをそれぞれ２０μｍとし、金属細線の長さ
が２００μｍであるので、金属細線の層は１６０μｍと
なっている。

ここで、アルミナセラミックの多層配線基板に３０ｍ角
の大型のＬＳＩチップを搭載した場合に半田付後の冷却
過程で生じる多層配線基板とＬＳＩチップ間に生ずる熱
歪について検討してみる。

その熱歪をδとすると、δ＝ΔＴ・Δα・Ｗ／２で表さ
れ、半田付温度と室温の差ΔＴ＝３００℃。

ＬＳＩチップと多層配線基板の熱膨張率の差Δα＝５Ｘ
１０−Ｂ、ＬＳＩチップの長辺の長さＷ＝３０ＩＩｎと
すれば、δ＝３００Ｘ５Ｘ１０−８Ｘ３０／２＝２２．
５Ｘ１０″″８０１　、すなわち、δ＝２２．５μｍで
ある。

本実施例によれば、上記の熱歪を金属細線の弾性歪範囲
内での曲り変形によって吸収でき、また、稼動時に生ず
る低サイクル熱歪も上記熱歪より小さいので金属細線に
よって容易に吸収できるため。

半田付部、金属細線や接続端子の熱波−壊あるいは熱疲
労破断を防ぐことができる。したがって、大型ＬＳＩチ
ップを用いた電子装置の製作を可能とすると同時にその
信頼性を大きく向上することができる。

第４図は、接続端子および金属細線が、Ｆｅ。

Ｎｉ、Ｇｏの内部なくとも１種類を含む磁性材で構成さ
れている場合の実施例を示す図である。

ＬＳＩチップ７の接続端子９は、ＬＳＩチップ７の面上
に形成された前記磁性材でなる磁性端子膜１７と、その
磁性端子膜１７を覆う半田付用端子膜とから構成され、
また、多層配線基板８の接続端子１０も、前記接続端子
９と同じように磁性端子膜１６と半田付用端子膜１８と
から構成され、これら接続端子９，１０上に半田１１．
１２がそれぞれ形成されている。接続端子９，１０を対
向させ、その間隙に配置された金属細線１３の各端を半
田１１．１２で半田付けすることにより、ＬＳＩチップ
７と多層配線基板８が一体に接合されている。なお、半
田付用端子膜は、半田のぬれ性を向上させ、かつ、接続
面積を広くするための□ものである。

本実施例によれば、前記のような接合工程において磁場
をかけて金属細線を配向制御する場合に、［磁場中に置
かれた強磁性体の内部では他に比べて磁力線が密になり
、その結果として磁性を有する金属細線は強磁性体に引
寄せられる」という作用を利用して、金属細線を接続端
子の中央部にまとめることができるため、隣り合う接続
端子が接近している場合や多少折れ曲がった金属細線が
混じっている場合でも、ある接続端子に配置された金属
細線が隣の接続端子に接して短絡するということを防止
でき、接合工程における製品の不良発生率を低減して歩
留りの向上を図ることができる。

また、前記第３図で説明した第■工程のＬＳＩチップの
位置決めにおいて、対面する上下の接続端子間に多少心
ずれがあったとしても、共に磁性を有する接続端子と金
属細線が磁気力により吸引し合うことにより自己調心さ
れるという効果もある。

第５図は、ＬＳＩチップ（２個）を配線基板（１個）に
搭載する形態として中間基板をキャリアに使う方式のキ
ャリア組立方法と組立てられるモジュールの断面を示す
図である。このキャリア組立方法においては、ＬＳＩチ
ップ１９および配線基板２０は次のような形で供給され
る。すなわち、ＬＳＩチップ１９は、その下面中央寄り
の位置に数個の接続端子２１を設けその接続端子２１面
に層状に半田２５を形成し、ＬＳＩチップ１９の下面両
端の位置にはダミ一端子３８を設けそのダミ一端子面に
ボール状の半田２４を形成している形で供給され、一方
、配線基板２０は、その上面に、前記接続端子２１と前
記ダミ一端子３８に対面する位置に、それぞれ、接続端
子２２をダミ一端子３９を設け、接続端子２２にはその
上に形成された半田２６によって金属細線２７がほぼ垂
直に半田付されており、配線基板２０の下面には反対面
の接続端子２２に対応した接続端子２３を設けた形で供
給される。なお、金属細線２７は、前記第３図の第１工
程の金属細線の供給後すぐに加熱することにより半田で
固定される。

第５図に示した第１工程では、金属細線２７は固定され
ているので、磁場を印加する必要はなく、単にＬＳＩチ
ップ１９を中間基板２０に位置合せして載せるだけであ
る。

次に第■工程においては、磁場が中間基板２０の面に垂
直方向に印加され、加熱が行われる。半田２４，２５．
２６は、いずれも溶融し、金属細線２７は、前記磁場に
よってほぼ垂直に立ったままで半田付される。このとき
、ダミ一端子３８゜３９の間で溶融した半田２４は、そ
の表面張力によって中間基板２０とＬＳＩチップの互い
に対面する接続端子の位置ずれを修正する自己調心の役
割を果す。

第６図は、前記第５図で説明したＬＳＩチップ・チップ
キャリアのモジュールを大型計算機に組込んだ部分の断
面図である。第６図において、前記モジュールは、その
下方に配置された配線基板３２と、上方と周囲を覆う冷
却構造体とからなる筐体内に密封されている。さらに詳
しく説明すると、前記モジュールは、その上部がＬＳＩ
チップ１９であり、その下部が下面に接続端−子２３を
有する中間基板２０であって、それらが本発明に係るマ
イクロ継手により接合されている。配線基板３２は、そ
の上面に、前記接続端子２３と対面する位置に設けられ
た接続端子３４と前記冷却構造体２８の側壁を受けるメ
タライズ膜３６を有している。冷却構造体２８は、筐体
構造になっており、上蓋部にあたるハウジング２８ａは
その内部に水冷通路２８ｅを有し、ハウジング２８ａの
下面には、前記ＬＳＩチップ１９に対面する位置に、ベ
ローズ２８ｃを介して冷却ブロック２８ｄが糸玉してお
り、その内部まで水冷通路２８ｅが通じており、そして
、四方を囲う側壁２８ｂは下方の配線基板３２にまで達
している。

上記のモジュール、配線基板、冷却構造体を一体に組立
る手順について説明すると、まず、配線基板３２の上に
前記モジュールを載せ、予め配線基板３２の接続端子３
４に予めコーティングしていた半田３５によって半田接
合を行う。ここで、半田３５は、ＬＳＩチップ１９と中
間基板２０の接合に用いた半田２４，２５．２６より低
融点のものである必要があり、半田２４，２５．２６の
９５Ｐｂ−５８ｎよりも低融点の６０　Ｐｂ　　４０　
Ｓｎの半田が用いられる。次に冷却構造体２８を、前記
のモジュール・配線基板の上にかぶせる。ＬＳＩチップ
１９の上面、冷却ブロック２８ｄの下面およびハウジン
グ側壁２８ｂの下面には、いずれも半田ぬれ性のよい金
属を予めメタライジングしておく。冷却構造体をかぶせ
るとき、前記２種類の半田よりさらに低融点（１７０℃
以下）の半田箔３３．３７を、それぞれ、冷却ブロック
２８ｄとＬＳＩチップ１９の間およびハウジング側壁２
８ｂとメタライズ膜３６の間に挟んでおく、そして、全
体をＨｅ雰囲気中で１７０℃以下の温度に加熱して、半
田箔３３．３７を溶融させて、ＬＳＩチップ１９と冷却
ブロック２８ｄを金属的に結合すると同時に前記匣体内
をＨｅ雰囲気として気密に封じる。

本実施例によれば、冷却構造体２８と配線基板３２の熱
膨張差によって、組立時の半田接合後の冷却過程で発生
する水平方向の熱歪を金属細線２７の曲がり変形で吸収
できるため、配線基板３２と中間基板２０とＬＳＩチッ
プ１９の各電気接続部が断線することがなくなり、冷却
ブロック２８ｄとＬＳＩチップ１９を半田固着する方式
の実装が可能となる。その結果、ＬＳＩチップを高効率
に冷却することが可能となり、大集積・大電力のＬＳＩ
チップを使用できることから、大型計算機としての性能
、特に演算処理速度を大幅に向上することが可能となる
。また、配線基板と中間基板を同じ材質で構成すること
により、それらの電気的接続が要求されるところでの半
田の疲労破壊がなくなり、装置としての信頼性も大きく
向上する。なお、ＬＳＩチップと中間基板間のダミ一端
子部の半田は破断するが、装置の機能に何ら影響しない
ので、この破断は問題とはならない。

第７図は、横方向の大きな相対変位を許容できる、１個
の中間基板と２個の補強基板からなる３段式チップキャ
リに、ＬＳＩチップを搭載したモジュールの断面図であ
る。ＬＳＩチップ１９と補強基板４３とは、ＬＳＩチッ
プ１９に設けられた接続端子４６と、対面するそれら接
続端子４３゜４４の間隙に渡した金属細線５７と、その
金属細線５７の各端をそれぞれ接続端子４５．４６と接
合した半田付Ｍ５１，５２とからなるマイクロ継手構造
によって結合されている。補強基板４３と補強基板４４
とは、上記と同様の構成を有する。

接続端子４７．４８と金属細線５８と半田付層５３．５
４とからマイクロ継手構造によって結合され、また、補
強基板４３と中間基板２０も、上記と同じように、接続
端子４９．５０と金属細線５９と半田付層５５．５６と
からなるマイクロ継手構造により結合されている。

中間基板２０とＬＳＩチップ１９との相対変位が、１０
０μｍをはるかに越えるような場合、中間基板２０とＬ
ＳＩチップ１９を直接的に結合するには、金属細線の長
さもその相対変位の数倍以上に長くしなければならない
が、実際上、直径１０μｍ程度の金属細線を１　ｍ（１
，０００μｍ）以上もの長さで取扱うと、曲りなどの問
題を生じて取扱い性が悪くなり、組立時の短絡による不
良発生も多くなる。

しかし、本実施例によれば、中間基板２０とＬＳＩチッ
プの中間に補強基板４３．４４を設けているため、金属
細線５７．５８．５９は短くてよく、かつ、トータルの
金属細線のみからなる層を高くして変形能を上げること
ができる。それにも拘らず１組立時の不良発生率を小さ
くできて、装置の信頼性も向上できる。

第８図は、金属細線として銅線を用いた場合の配線基板
とＬＳＩチップの接続方法とそのモジュールの断面を示
す図である。このモジュールにおいて、アルミナセラミ
ック製配線基板７３と、ＬＳＩチップ７７とは、配線基
板７３に設けられた接続端子７４と、ＬＳＩチップ７７
に設けられた接続端子７８と、対面するそれら接続端子
７４゜７８の間隙に渡した銅線７２と、その、銅線７２
の各端をそれぞれ接続端子７４．７８と接合したろう付
は層７５，７９と、からなるマイクロ継手構造によって
結合されている。なお、銅線７２を配置する位置決め板
７６は、モジュールに組込まれたまま残されている。こ
の位置決め板７６は、電気的に絶縁性があり、熱膨張率
が配線基板７３と同じかあるいはＬＳＩチップ７７に同
じものがよ（、ここでは、配線基板７３と同じ材質のア
ルミナセラミックの１００μｍの薄板を用い、接続端子
７４の位置に対応して直径約４０μｍのスルーホールを
設けている。

第８図の第１工程において、配線基板７３の直上に位置
決め板７６を配置し、直径約１０μｍで長さで切り代の
ついた銅線７２を一接続端子当り８〜１０本程度の割で
スルホールに植え込む。植込み完了後、全体を真空ある
いは不活性雰囲気中で、予め接続端子７４にコーティン
グしておいたろう材の融点以上に加熱し、銅線７２を接
続端子７４にろう付する。ここでのろう材はその融点が
２００　’Ｃ〜９００℃の範囲のものならいずれでもよ
い。ろう何機は、位置決め板７６を利用して、銅線７２
を必要な長さに切りそろえる。

第■工程においては、位置決め板７６を銅線７２の上端
近くまで持ち上げ、銅線７２の束がまとまる状態にし、
接続端子７８に予め半田７９をコーティングしたＬＳＩ
チップ７７を位置調整して銅線７２の上に載せる。そし
て不活性あるいは還元性雰囲気中で半田７９をリフロー
して銅線７２の上端を接続端子７８に半田付する。

最後の第■工程においては、アルミナセラミック製の位
置決め板７６を配線基板７３側に押し下げて全接合工程
を終了する。なお、位置決め板７６の材料が、ＬＳＩチ
ップ７７と同等の熱膨張率を有するものである場合には
、位置決め板７６をＬＳＩチップ７７に近い位置に留め
て接合工程を終了する。これは、熱膨張差の大きい部品
組合せの間で銅線７２の変形量を大きくとれるようにす
るためである。

本実施例によれば、磁場の作用を利用しなくても金属細
線を接続端子面に垂直な方向にそろえることができ、か
つ、接続端子上に正確に位置決めできるため、ＬＳＩチ
ップ位置決め用治具などに磁性材を用いても問題ない。

そして、磁場の方向や強さなどの解析も不要となるため
、組立て装置の設計が容易となる。また、金属細線を完
全な純銅で構成することができ、その接続部での電気抵
抗を下げられるという効果もある。なお、金属細線のみ
からなる層を設けたことによる熱歪の吸収の効果、すな
わち、接合部の破断や熱疲労破壊の防止に有効であるこ
とは云うまでもない。

本実施例では、−例として、位置決め板を用いて金属細
線の方向付けおよび位置決めを行ったが、他の機械的な
手段を用いて本発明のマイクロ継手構造を実現しても何
らさしつかえない。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、各被接合部材に設けら
れた接続端子部と、相互に対向するそれら接続端子部の
間隙に渡した金属細線と、その金属細線と前記接続端子
部を接合するろう材と、からなっており、かつ、前記接
続端子部間に金属細線のみからなる層を含んでいるので
、被接合部材間に生じる相対変位を金属細線の曲り変形
によって容易に吸収でき、金属細線の応力およびろう付
層の剪断応力を著しく低減できる。従一つで、一方の接
合部材を半導体部品とし、他方の被接合部材を配線基板
として、温渡変化のため半導体部品と配線基板の間に大
きな相対変位が生じた場合でも、その接合層が破断せず
、疲労寿命を向上させることができる。またＬＳＩチッ
プが大型化した場合や、配線基板上に搭載したチップキ
ャリアやＬＳＩチップの上部を冷却体に金層的に結合し
て冷却を行う電子装置を構成した場合でも、配線基板、
チップキャリア、ＬＳＩチップ、冷却体の各間の熱的ま
たは電気的接続部の熱歪による破断や熱疲労破壊を防ぐ
ことができ、電子装置の信頼性を著しく向上できるとい
う効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構造を示す図、第２図は金属細線
の変形状態を材料力学的に示す図、第３図は実施例によ
るＬＳＩチップと配線基板の接続方法とその断面構造を
示す図、第４図は他の構造の断面図、第５図は実施例に
よるチップキャリアの組立方法とその断面構造を示す図
、投６図はチップキャリアを用いた大型計算機の断面構
造を示す図、第７図は３段チップキャリアの断面構造を
示す図、第８図は金属細線に銅線を用いた実施例の組立
方法とその断面構造を示す図、第９図は将来の大型計算
機の一般的構成図、第１０図は従来の半田継手改良案を
示す図である。 １．１′・・・被接合部材、２，３・・・被接合部材の
接続端子部、４，５・・・ろう材、６・・・金属細線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微小間隔を以て配置された被接合部材の相互に対向
   する接続端子部を、その接続端子部とは異る材質の接合
   用材料によつて接合するマイクロ継手構造において、前
   記接続端子部間に渡した金属細線と、少なくともその金
   属細線の各端と前記接続端子部のそれぞれを接合したろ
   う材と、から構成されていることを特徴とするマイクロ
   継手構造。 ２、前記接続端子部間に、前記金属細線のみからなる層
   と、その金属細線の各端を含み前記接続端子部面に形成
   されたろう材の層と、を含んでいることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項のマイクロ継手構造。 ３、前記金属細線が、磁性を有する金属を含んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   マイクロ継手構造。 ４、前記被接合部材が半導体チップと配線基板である場
   合において、その半導体チップとその配線基板のそれぞ
   れの前記接続端子部および前記金属細線が、Ｆｅ、Ｎｉ
   、Ｃｏの内少なくとも１種類を含む磁性材から構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のマ
   イクロ継手構造。 ５、前記金属細線が、その内部が磁性金属で、その表面
   層が電気的および熱的に良導体である金属で、構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のマ
   イクロ継手構造。