JP4088291B2 - Metal bonding method - Google Patents
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Description
本発明は、スパイラル状接触子を用いた金属間接合方法に係り、スパイラル状接触子のコーナー部が局部的高圧力になって表面酸化皮膜を除去し、新生面を生じ接合を助ける働きをする金属間接合により、スパイラル状接触子と接続端子との接合強度を向上させた金属間接合方法に関する。 The present invention relates to a metal-to-metal joining method using a spiral contact, and a metal that functions to assist joining by generating a new surface by removing a surface oxide film by causing a corner portion of the spiral contact to become a local high pressure. The present invention relates to a metal-to-metal bonding method in which the bonding strength between a spiral contact and a connection terminal is improved by inter-bonding.
従来の技術として、超音波振動を応用した超音波接合法が知られている。この超音波接合法は、超音波振動によって金属表面層を除去し、さらに圧力負荷等によって摩擦熱の発生を促進させ、金属箔の接触界面近傍の原子を拡散させることで、金属箔間の接合を実現している。
この超音波接合法では、接着剤等の別部材を必要とせず、また加工処理時間も0.5秒と短時間であるため、接続加工の大幅なコストダウンが実現できる。また、負荷圧力も小さいため金属箔の変形も小さい。さらに、上記原理に基づく接合法であるため、表面が酸化膜という絶縁物で覆われたアルミ等の金属間接合にも適応できるという利点がある。
As a conventional technique, an ultrasonic bonding method using ultrasonic vibration is known. This ultrasonic bonding method removes the metal surface layer by ultrasonic vibration, further promotes the generation of frictional heat by pressure load, etc., and diffuses the atoms near the contact interface of the metal foil, thereby joining the metal foils Is realized.
In this ultrasonic bonding method, no separate member such as an adhesive is required, and the processing time is as short as 0.5 seconds. Therefore, the cost of connection processing can be greatly reduced. Further, since the load pressure is small, the deformation of the metal foil is small. Further, since the bonding method is based on the above principle, there is an advantage that it can be applied to the bonding between metals such as aluminum whose surface is covered with an insulator called an oxide film.
ところが、この超音波接合法にあっても、厚さ50μm以下の金属箔同士の接合では十分な機械的強度が得られないという問題点があった。そのため、極薄の金属箔同士を十分に高い機械的強度で接合することができる超音波接合方法並びにそれに好適な超音波溶接具が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。 However, even in this ultrasonic bonding method, there is a problem that sufficient mechanical strength cannot be obtained by bonding metal foils having a thickness of 50 μm or less. Therefore, an ultrasonic bonding method capable of bonding extremely thin metal foils with sufficiently high mechanical strength and an ultrasonic welding tool suitable for the method are disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、銅の片面に金属めっきを施し、他面にも金属めっきを施した両面導体形成フィルムを多層に重ね合わせ、温度300〜350℃、圧力10〜20MPaにて金属接合をさせた多層配線基板の層間接着法が開示されている(たとえば、特許文献2)。 Also, a multilayer wiring board in which metal plating is performed on one side of copper and a double-sided conductor-forming film on which the other side is subjected to metal plating is laminated in multiple layers, and metal bonding is performed at a temperature of 300 to 350 ° C. and a pressure of 10 to 20 MPa. An interlayer adhesion method is disclosed (for example, Patent Document 2).
また、本発明者は、半導体デバイスの球状接続端子(ボール、ハンダボール、バンプともいう)の高密度化に対応した接触子として、螺旋状に形成したスパイラル状接触子(スパイラルコンタクタ)を開示している(たとえば、特許文献3参照)。
図8はそのスパイラル状接触子22を示し、(a)は、スパイラル状接触子22を複数配置したスパイラルコンタクタ1を示す平面図であり、図8の(b)は、(a)に示すA−A線の断面図である。
図8の(a)に示すように、このスパイラル状接触子22は、平面視して螺旋状、渦巻き形状を有するスパイラル状接触子22を、絶縁基板6上に前記球状接続端子との接触の際に、その球状接続端子17(図9参照)の形状に対応して変形可能に備えられており、電子部品である半導体デバイス8(図9参照)との電気的接続を行う構成になっている。
In addition, the present inventor has disclosed a spiral contactor (spiral contactor) formed in a spiral shape as a contact corresponding to a high density of spherical connection terminals (also called balls, solder balls, or bumps) of a semiconductor device. (For example, refer to Patent Document 3).
FIG. 8 shows the
As shown in FIG. 8 (a), the
図9は従来のスパイラル状接触子22に電子部品である半導体デバイス8の球状接続端子17を押圧した状態を示す断面図である。
図9に示すように、スパイラル状接触子22は、球状接続端子17の球面にスパイラル状接触子22の角(かど)22aが押圧されながら摺動し、球状接続端子17の球面上の酸化膜を切り込み、通電を行なうことができる。
なお、スパイラル状接触子22の配列のピッチは、0.5mmである。
As shown in FIG. 9, the
Note that the pitch of the arrangement of the
しかしながら、この超音波接合法には、超音波を発生させる超音波装置が必要であるという問題があった。また、超音波による振動が、微細なサイズの高精度製法に弊害を及ぼすという問題があった。さらに、従来の金属間接合では、温度が高く、しかも、圧力が高いという問題があった。 However, this ultrasonic bonding method has a problem that an ultrasonic device for generating ultrasonic waves is required. In addition, there has been a problem that vibration caused by ultrasonic waves has an adverse effect on a high-precision manufacturing method with a fine size. Furthermore, the conventional metal-to-metal bonding has a problem that the temperature is high and the pressure is high.
そこで、本発明は、スパイラル状接触子を使用して、超音波装置が不要で、低い温度、小さな加圧力により、金属同士が原子間で融合し、金属間接合を維持するために必要とする強度を有し、高精度で接合することができる金属間接合方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention uses a spiral contact, and does not require an ultrasonic device, and is necessary for maintaining a metal-to-metal junction by fusing metals between atoms with a low temperature and a small applied pressure. It is an object of the present invention to provide an intermetallic joining method that has strength and can be joined with high accuracy.
請求項1に係る金属間接合方法は、金属から形成され、螺旋状に形成された一方の電子部品のスパイラル状接触子(2)と、金属から形成され、前記スパイラル状接触子(2)と対向する他方の電子部品の接続端子とを金属間接合により融着させる金属間接合方法であって、前記スパイラル状接触子(2)が押圧されることにより、このスパイラル状接触子(2)の角(2a)が接触しながら摺動し、前記接続端子の表面酸化皮膜を除去して新生面と接触することも加わり、押圧する力が0.05〜1N、温度が20〜250℃、押圧時間が1〜3分により融着させ、金属間接合を行なうことを特徴とする。
Intermetallic bonding method according to
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の金属間接合方法であって、前記スパイラル状接触子(2)に融着させる前記接続端子は、多角錐状接続端子(11)であり、この多角錐状接続端子(11)の稜線(11a)にスパイラル状接触子(2)が押圧されることにより、このスパイラル状接触子(2)の前記角(2a)が接触しながら摺動し、多角錐状接続端子(11)の稜線(11a)を切り込んだ状態で金属間接合を行なうことを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の金属間接合方法であって、前記スパイラル状接触子(2)に融着させる前記接続端子は、球状接続端子(12)であり、この球状接続端子(12)の球面(12a)にスパイラル状接触子(2)が押圧されることにより、このスパイラル状接触子(2)の前記角(2a)が接触しながら摺動し、球状接続端子(12)の酸化膜を切り込んだ状態で金属間接合を行なうことを特徴とする。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項1に記載の金属間接合方法であって、前記スパイラル状接触子(2)に融着させる前記接続端子は、パッド状接続端子(13)であり、このパッド状接続端子(13)の当接面(13a)にスパイラル状接触子(2)が押圧されることにより、このスパイラル状接触子(2)の前記角(2a)が接触しながら摺動し、前記パッド状接続端子(13)に切り込んだ状態で金属間接合を行なうことを特徴とする。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の金属間接合方法であって、前記スパイラル状接触子(2)の上面には、複数個の凸部(2b)を設けたことを特徴とする。
The invention according to
請求項6に係る発明は、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の金属間接合方法であって、前記スパイラル状接触子(2)の材質はNi(ニッケル)、Cu(銅)、およびそれらの合金であり、前記接続端子の材質はNi、Au(金)、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Sn(錫)、Ag(銀)、および、それらの合金のいずれかであることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る発明によれば、金属から形成され、螺旋状に形成された一方の電子部品のスパイラル状接触子(2)と、金属から形成され、前記スパイラル状接触子(2)と対向する他方の電子部品の接続端子とを金属間接合により融着させる金属間接合方法であって、スパイラル状接触子(2)の角(2a)が押圧されることにより角(2a)が前記接続端子に接触しながら摺動し、前記接続端子に切り込んだ状態で押圧する力が0.05〜1N、温度が20〜250℃、押圧時間が1〜3分により融着させ、金属間接合を行なうことにより、低い温度と、小さな加圧力とにより接合する。その結果、有接点が無くなり、電子機器の信頼性が大幅に改善する。また、接合強度が向上し、確実な通電を行なうことができる。 According to the first aspect of the present invention, the spiral contact (2) of one electronic component formed from a metal and formed in a spiral shape is opposed to the spiral contact (2) formed from a metal. In the intermetallic joining method, the connecting terminal of the other electronic component is fused by intermetallic joining, and when the corner (2a) of the spiral contact (2) is pressed, the corner (2a) is connected. The sliding force is in contact with the terminal, and the pressing force is 0.05 to 1 N, the temperature is 20 to 250 ° C., the pressing time is 1 to 3 minutes, and the metal-to-metal bonding is performed. By performing, it joins by low temperature and a small applied pressure. As a result, there are no contact points, and the reliability of the electronic device is greatly improved. Further, the bonding strength is improved and reliable energization can be performed.
請求項2に係る発明によれば、スパイラル状接触子(2)に融着させる前記接続端子は、多角錐状接続端子(11)であり、この多角錐状接続端子(11)の稜線(11a)にスパイラル状接触子(2)が押圧されることにより角(2a)が接触しながら摺動し、多角錐状接続端子(11)の稜線(11a)を切り込んだ状態で金属間接合を行なうことにより、確実な通電を行なうことができる。このように、スパイラル状接触子(2)のたわみによって回転がかかり、稜線(11a)を摺動するため、稜線(11a)に食い込みやすくなり、稜線(11a)の角(かど)と、スパイラル状接触子(2)の角(2a)との接触により、応力の集中が発生し、さらに、切り込んだ状態で金属間接合をすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the connection terminal to be fused to the spiral contact (2) is a polygonal pyramidal connection terminal (11), and the ridge line (11a) of the polygonal pyramidal connection terminal (11). When the spiral contact (2) is pressed against the metal, the corner (2a) slides while contacting, and the metal-to-metal bonding is performed with the ridge line (11a) of the polygonal pyramid connection terminal (11) cut. Thus, reliable energization can be performed. In this way, rotation is applied by the deflection of the spiral contact (2), and the ridgeline (11a) is slid, so that it easily bites into the ridgeline (11a). The contact with the corner (2a) of the contact (2) causes stress concentration, and further, metal-to-metal bonding can be performed in a cut state.
請求項3に係る発明によれば、スパイラル状接触子(2)に融着させる前記接続端子は、球状接続端子(12)であり、この球状接続端子(12)の球面(12a)にスパイラル状接触子(2)が押圧されることにより角(2a)が接触しながら摺動し、球状接続端子(12)の酸化膜を切り込んだ状態で金属間接合を行なうことから、確実な通電を行なうことができる。
According to the invention of
請求項4に係る発明によれば、スパイラル状接触子(2)に融着させる前記接続端子は、パッド状接続端子(13)であり、このパッド状接続端子(13)の当接面(13a)にスパイラル状接触子(2)が押圧されることにより角(2a)が接触しながら摺動し、パッド状接続端子(13)に切り込んだ状態で金属間接合を行なうことにより、確実な通電を行なうことができる。
According to the invention of
請求項5に係る発明によれば、スパイラル状接触子(2)は、その上面に、複数個の凸部(2b)を設けたことにより、パッド状接続端子(13)であっても接触するため、金属間接合を行なうことにより、確実な通電を行なうことができる。
According to the invention which concerns on
請求項6に係る発明によれば、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の金属間接合方法であって、前記スパイラル状接触子(2)の材質はNi(ニッケル)、Cu(銅)、およびそれらの合金であり、前記接続端子の材質はNi、Au(金)、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Sn(錫)、Ag(銀)、および、それらの合金のいずれかであることを特徴とする。
スパイラル状接触子(2)の材質はNiとCuおよびそれらの合金が好適であり、接続端子の材質は6種類、つまり、Al、Ni、Au、Cu、Sn、Agと、それらの合金のいずれかにすることにより、これらの金属は自己拡散係数が大きく、金属同士が溶け合い易く、また、熱による原子間の近接が容易であるため、超音波装置が不要で、しかも、低い温度、小さな加圧力により、金属同士が原子間で融合し、十分に高い機械的強度と高精度で接合することができる金属間接合方法を提供する。
The invention according to
The material of the spiral contact (2) is preferably Ni, Cu and their alloys, and there are 6 types of materials for the connection terminals, that is, any of Al, Ni, Au, Cu, Sn, Ag and their alloys. By doing so, these metals have a large self-diffusion coefficient, the metals easily melt together, and the proximity of atoms by heat is easy, so there is no need for an ultrasonic device, and at a low temperature and a small applied temperature. Provided is a metal-to-metal bonding method in which metals are fused between atoms by pressure and can be bonded with sufficiently high mechanical strength and high accuracy.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
<第1実施の形態>
図1は、本発明の第1実施の形態の金属間接合方法を示し、(a)は凸型スパイラル状接触子と多角錐状接続端子による接合前の断面図である。
図1の(a)に示すように、電子部品である絶縁基板6の上面には、凸型スパイラル状接触子2が形成され、スパイラル状接触子2は碁盤の目状に複数個が配置されている(図8の(a)参照)。
スパイラル状接触子2の形状は、図8の(a)に示すように、凸型の螺旋体(スパイラル)で形成され、根元から先端に進むにしたがって、幅が狭くなるように形成されている。スパイラル状接触子2は、前記したスパイラル状接触子22と同様に、スパイラル(螺旋体)は、たとえば、釣り竿の場合、先端に行けば行くほど細くすることで、曲げ応力を分散させ、破壊を防止しているのと同じように、凸型スパイラル状接触子2も先端に行けば行くほど幅を狭くすることで、曲げ応力の集中を防止し、曲げ応力の分散を図っている。また、スパイラル状接触子2は金属メッキにより形成されており、金属メッキの特徴である両端の角(コーナー)2a,2aが鋭角になっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First embodiment>
FIG. 1 shows an inter-metal joining method according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view before joining with a convex spiral contactor and a polygonal pyramid connection terminal.
As shown in FIG. 1A, a
As shown in FIG. 8A, the shape of the
電子部品である絶縁基板6には、スルーホール3が形成されており、このスルーホール3を覆うようにして、凸型スパイラル状接触子2が配置されている。このスルーホール3の内周面には銅メッキ4が施されており、裏面の接続部5には、導電性の端子が設けられている。
電子部品である半導体デバイス8の下面8aには、多角錐状接続端子11が、スルーホール3と凸型スパイラル状接触子2の配置に合わせて配設されている。多角錐状接続端子11は、ここでは、四角錐としているが、三角錐や五角錐、六角錐、八角錐…十六角錐であってもよいし、多角形を無限大にした円錐としても構わない。
A through
On the lower surface 8 a of the
図1(b)は、(a)に示すB−B線の断面図である。図1(b)に示すように、多角錐状接続端子11は下面から見ると、ちょうどビラミッド型のような四角錐を形成し、4本の稜線11a,11a,11a,11aにより、四角錐が構成されている。
この4本の稜線11a,11a,11a,11aを凸型スパイラル状接触子2の角2aが交差するように巻き付いている。このように、一回の押し付けで、数箇所が接合させる。つまり、スパイラル状接触子2の角2aが多角形の接続端子の傾斜面同士から構成される稜線11aを押し付けると、角(かど)2aが食い込んで行く。この場合、稜線11aの角と角2aが当たるところは、応力の集中が発生し、さらに、回転による摺動により食い込みやすくなる。したがって、食い込み条件としては、柔らかい金属同士よりも,一方が硬い金属で他方が柔らかい金属の方が好適である。
FIG.1 (b) is sectional drawing of the BB line shown to (a). As shown in FIG. 1B, when viewed from the bottom, the polygonal
The four
図1(c)は接合後の断面図である。図1(c)に示すように、多角錐状接続端子11の稜線11aには凸型スパイラル状接触子2の角2aが食い込み、交差するように巻き付いている。スパイラル状接触子2の材質は、たとえば、銅(Cu)箔にニッケル(Ni)メッキを施したものであり、多角錐状接続端子11の材質はニッケル(Ni)である。ニッケル銅の多角錐状接続端子11がニッケルのスパイラル状接触子2を押圧すると、銅の多角錐状接続端子11の稜線11aに、ニッケルのスパイラル状接触子2の角2aが接触し、回転しながら摺動して多角錐状接続端子11の稜線11aを切り込み、銅の多角錐状接続端子11とニッケルのスパイラル状接触子2が金属間接合する。つまり、スパイラル状接触子のコーナー部が局部的高圧力になって表面酸化皮膜を除去することにより新生面を生じ接合を助ける働きをして金属間接合する。
FIG.1 (c) is sectional drawing after joining. As shown in FIG.1 (c), the corner |
押圧時間は1〜3分で、金属間接合を行なう条件のもう1つ、前記接続端子を押圧する力は0.05〜1N(0.005〜0.1kgf)としたが、圧力に換算すると0.5〜100MPa(5〜1000kgf/cm2)と上限がはね上がる。これは図1の(b)に示すように、接触部が、たとえば、四角錐の稜線11a部のみであり、その接触面積が微小であるために、圧力計算すると驚くような数値になるのである。
また、押圧時間は1〜3分としたが、温度を常温の20℃の低めに設定し、力も低めにした場合は、48時間ほど要することも確認されている。本願発明をコネクタに応用する場合は、この金属間接合に要する時間(1〜3分)については、あまり、問題とはならないので、この時間はもっと長くなっても構わない。なぜかといえば、金属間接合するための状態が製品後も同じ状態が維持されるからで、最初は有接点として電気的接続を果たし、その後は金属間接合した状態で電気的接続を果たすことになるからである。
The pressing time is 1 to 3 minutes, and another condition for performing metal-to-metal bonding, and the force for pressing the connection terminal is 0.05 to 1 N (0.005 to 0.1 kgf). The upper limit jumps to 0.5 to 100 MPa (5 to 1000 kgf / cm 2 ). This is because, as shown in FIG. 1 (b), the contact portion is, for example, only the
Moreover, although pressing time was 1-3 minutes, when setting temperature as low as 20 degreeC of normal temperature and making force low, it has also been confirmed that it takes about 48 hours. When the present invention is applied to a connector, the time (1 to 3 minutes) required for the metal-to-metal joining is not a problem, so this time may be longer. The reason is that the same state is maintained after joining the product after the product, so that the electrical connection is made as a contact at first, and then the electrical connection is made in the state where the metal is joined. Because it becomes.
ここで、金属間接合の原子レベルのメカニズムを説明する。
金属間接合を生じさせるためには、自由電子の海の中に原子核が収まる形で、自由電子を共有化できるまで近づける必要がある。その駆動源として押圧力と原子の拡散(熱:温度と時間)が必要になる。
金属の溶け合い易さは、同じ結晶構造である方がお互いに固溶しやすい。たとえば、面心立方晶(FCC)、体心立方晶(BCC)、稠密六法晶(HCP)であってもよい。
また、熱による原子間の近接は、熱エネルギーによって原子が揺動し、空孔等の助けを借りて金属中に原子の移動が生じる。この場合は、金属は表面を通して一方の金属が相手側に移動する原子の拡散現象によって互いの内部に原子が移動する。この自己拡散係数の大きい金属が好適である。温度は表面に形成される酸化皮膜がスパイラル状接触子のコーナーによって除かれる限りは高いほうが好適である。
Here, the atomic level mechanism of the intermetallic junction will be described.
In order to produce an intermetallic junction, it is necessary to bring the nuclei into a free electron sea so that the free electrons can be shared. As the driving source, pressing force and atomic diffusion (heat: temperature and time) are required.
As for the ease of melting of metals, those having the same crystal structure are more likely to dissolve in each other. For example, face-centered cubic (FCC), body-centered cubic (BCC), or dense hexagonal (HCP) may be used.
Further, in the proximity of atoms due to heat, the atoms fluctuate due to thermal energy, and atoms move in the metal with the help of vacancies and the like. In this case, the atoms of the metal move inside each other due to the diffusion phenomenon of atoms in which one metal moves to the other side through the surface. A metal having a large self-diffusion coefficient is preferred. The temperature is preferably higher as long as the oxide film formed on the surface is removed by the corners of the spiral contact.
さらに、原子間の圧力による近接は、圧力によって金属間の原子間隔を近づけて接合に持ち込む手法に冷間圧接がある。このリンギング現象は、金属原子同士がオングストロームの距離に近づくと、自由電子が共通化し、結晶格子点の原子と相互に作用しあい原子を結合させる。これは、室温であっても可能である。しかし、このリンギング現象にみられるように平面度が確保された条件で、数秒間に数0.1MPaの押圧力を与えるだけで結合化の可能性があるが、拡散を伴わないので、横にずらすと外れる。
これらの結果、まず一方の金属材料をNi、Cu、それらの合金とした場合、他方の金属材料は接合の強さの機械的強度からこの6種、たとえば、Ni、Au、Al、Cu、Sn、Agと、それらの合金が好適である。
Further, the proximity by the pressure between atoms is a cold welding method in which the atomic spacing between metals is brought closer to the junction by the pressure and brought into the junction. In this ringing phenomenon, when metal atoms approach an angstrom distance, free electrons become common and interact with atoms at crystal lattice points to bond atoms. This is possible even at room temperature. However, as shown in this ringing phenomenon, there is a possibility of coupling just by applying a pressing force of several 0.1 MPa for a few seconds under the condition that flatness is ensured, but since there is no diffusion, Move away.
As a result, when one of the metal materials is Ni, Cu, or an alloy thereof, the other metal material is selected from these six types, for example, Ni, Au, Al, Cu, Sn, from the mechanical strength of the bonding strength. , Ag and their alloys are preferred.
図2は、絶縁基板の両面にスパイラル状接触子を設けた場合を示し、図2の(a)は接合前の断面図であり、(b)は接合後の断面図である。図2(a)、(b)に示すように、両面に凸型のスパイラル状接触子(凸型スパイラル状接触子ともいう)2を設けることによって、より省スペースの電子部品を提供することができる。 FIG. 2 shows a case where spiral contacts are provided on both surfaces of the insulating substrate. FIG. 2A is a cross-sectional view before bonding, and FIG. 2B is a cross-sectional view after bonding. As shown in FIGS. 2A and 2B, by providing convex spiral contacts (also referred to as convex spiral contacts) 2 on both surfaces, a more space-saving electronic component can be provided. it can.
図3は、第1実施の形態の変形例を示し、絶縁基板にエポキシ樹脂を設けたスパイラル状接触子を設けた場合を示し、(a)は接合前の断面図であり、(b)は接合後の断面図である。前記した図1との同じ部位には、同符号を付し、説明は省略する。
図3の(a)に示すように、絶縁基板のスパイラル状接触子に、熱硬化性のエポキシ樹脂を塗付したようすを示している。また、図3の(b)に示すように、接合後に熱を加えることによって、エポキシ樹脂が硬化したようすを示している。この熱硬化性のエポキシ樹脂を設ける目的は、スパイラル状接触子と多角錐状接続端子11との接合状態を永久的に保持するためであり、スパイラル状接触子2の機械的作用を封印するためと、接合部の酸化を防止することにある。図1との相違点は、液体のエポキシ樹脂を塗付するため、絶縁基板6の接続部5の穴を塞いでいる点と、ガイドフレーム9を設けている点である。
FIG. 3 shows a modification of the first embodiment, showing a case where a spiral contact provided with an epoxy resin is provided on an insulating substrate, (a) is a sectional view before joining, (b) It is sectional drawing after joining. The same parts as those in FIG. 1 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
As shown in FIG. 3 (a), it is shown that a thermosetting epoxy resin is applied to the spiral contact of the insulating substrate. Moreover, as shown in FIG. 3B, it is shown that the epoxy resin is cured by applying heat after joining. The purpose of providing this thermosetting epoxy resin is to permanently maintain the joined state between the spiral contact and the polygonal
<第2実施の形態>
図4は、第2実施の形態の金属間接合方法を示し、(a)は凸型スパイラル状接触子2と球状接続端子12による接合前の断面図であり、(b)は接合後の断面図である。
図4(a)、(b)に示すように、絶縁基板6の片面に凸型スパイラル状接触子2を設け、半導体デバイス8の下面8aに球状接続端子12を設けることにより、球状接続端子12が凸型スパイラル状接触子2を押圧すると、凸型スパイラル状接触子2の中央部から外側に接触を広げ、渦巻き部は、フラット状に撓み、ボールを抱き込むように変形する。凸型スパイラル状接触子2は球状接続端子12に螺旋状に巻き付くことから、接触長さが長く確実に接触するとともに、異物付着があっても球状接続端子12の球面に沿った摺動作用により異物を除去し、安定した通電接触ができる。また、凸型スパイラル状接触子2は、球状接続端子12の球面に凸型スパイラル状接触子2の角2aが押圧されながら摺動し、球状接続端子12の球面上の酸化膜を切り込み、その状態で融着し、金属間接合を行い、確実な通電をすることが可能である。
これにより、薄い、省スペースの電子部品を提供することができる。
さらに、絶縁基板6の両面に凸型スパイラル状接触子2を設けることによって、より省スペースの電子部品を提供することができる。
<Second Embodiment>
4A and 4B show a metal-to-metal joining method according to the second embodiment, wherein FIG. 4A is a cross-sectional view before joining with the
4A and 4B, the
Thereby, a thin and space-saving electronic component can be provided.
Furthermore, by providing the
図5は、第2実施の形態の変形例を示し、(a)は絶縁基板にエポキシ樹脂を設けた凸型スパイラル状接触子と球状接続端子による接合前の断面図であり、(b)は接合後の断面図である。前記した図4との同じ部位には、同符号を付し、説明は省略する。
図5の(a)に示すように、絶縁基板のスパイラル状接触子に、熱硬化性のエポキシ樹脂を塗付したようすを示している。また、図3の(b)に示すように、接合後に熱を加えることによって、球状接続端子12の回りを取り囲み、エポキシ樹脂が硬化したようすを示している。
このように、熱硬化性のエポキシ樹脂が球状接続端子12の回りを取り囲んで硬化することから、スパイラル状接触子2と球状接続端子12との接合状態を永久的に保持することが可能であり、スパイラル状接触子2の機械的作用を封印し、接合部の酸化を防止することができる。
また、この図5と、前記した図3との相違点は、多角錐状接続端子11と球状接続端子12であるが、その形状の違いから、ガイドフレーム9の高さが相違しており、その結果として、エポキシ樹脂の塗付量にも相違がある。
FIG. 5 shows a modification of the second embodiment, wherein (a) is a cross-sectional view before joining with a convex spiral contact having an epoxy resin on an insulating substrate and a spherical connection terminal, and (b) It is sectional drawing after joining. The same parts as those shown in FIG.
As shown in FIG. 5A, a thermosetting epoxy resin is applied to the spiral contact of the insulating substrate. Further, as shown in FIG. 3B, it is shown that the epoxy resin is cured by surrounding the
In this way, since the thermosetting epoxy resin surrounds and cures around the
Further, the difference between FIG. 5 and FIG. 3 described above is the polygonal
<第3実施の形態>
図6は、第3実施の形態の金属間接合方法を示し、(a)は凸型スパイラル状接触子2とパッド状接続端子13による接合前の断面図であり、(b)は接合後の断面図である。
図6(a)、(b)に示すように、絶縁基板6の片面に凸型スパイラル状接触子2を設け、半導体デバイス8の下面8aにパッド状接続端子13を設けることにより、パッド状接続端子13が凸型スパイラル状接触子2を押圧すると、凸型スパイラル状接触子2の中央部から外側に接触を広げ、渦巻き部は、フラット状に撓み、パッド状接続端子13に当接するように変形する。凸型スパイラル状接触子2は、パッド状接続端子13の当接面13aに螺旋状に当接することから、パッド状接続端子13の当接面13aに凸型スパイラル状接触子2の角2aが押圧されながら摺動し、当接面13a上の酸化膜を切り込み、その状態で融着し、金属間接合を行い、確実な通電をすることが可能である。
これにより、より薄い、省スペースの電子部品を提供することができる。
さらに、絶縁基板6の両面に凸型スパイラル状接触子2を設けることによって、より省スペースの電子部品を提供することができる。
<Third Embodiment>
FIGS. 6A and 6B show a metal-to-metal joining method according to the third embodiment, wherein FIG. 6A is a cross-sectional view before joining by the
As shown in FIGS. 6A and 6B, a pad-like connection is provided by providing the
Thereby, a thinner and space-saving electronic component can be provided.
Furthermore, by providing the
<第4実施の形態>
図7は、第4実施の形態の金属間接合方法を示し、(a)は凸型スパイラル状接触子2に凸部2bを配設し、パッド状接続端子による接合前の断面図であり、(b)は接合後の断面図である。
図7(a)、(b)に示すように、絶縁基板6の片面に、複数個の凸部(金スタッドバンプ)2bを配設し凸型スパイラル状接触子2を設け、半導体デバイス8の下面8aにパッド状接続端子13を設けることにより、パッド状接続端子13が凸型スパイラル状接触子2を押圧すると、凸型スパイラル状接触子2の中央部から外側に接触を広げ、渦巻き部は、フラット状に撓み、パッド状接続端子13に凸部の金スタッドバンプ2bの頂点が確実に当接し、押し潰されるようにして変形する。そして、凸型スパイラル状接触子2の金スタッドバンプ2bが押圧されながら摺動し、当接面13aに金属間接合を行い、確実な通電をすることが可能である。
凸部2bの形状は、円錐状であるが、多角錐であってもよい。また、材質は金であり、金スタッドバンプ2bともいう。これにより、より確実な、より薄い、省スペースの電子部品を提供することができる。
さらに、絶縁基板6の両面にこの金スタッドバンプ2b付凸型スパイラル状接触子2を設けることによって、より省スペースの電子部品を提供することができる。
<Fourth embodiment>
FIG. 7 shows a metal-to-metal joining method according to the fourth embodiment. FIG. 7A is a cross-sectional view of a
As shown in FIGS. 7A and 7B, a plurality of convex portions (gold stud bumps) 2 b are provided on one surface of the insulating
The shape of the
Further, by providing the
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。たとえば、スパイラル状接触子(2)の材質をNi(ニッケル)とした場合で説明したが、スパイラル状接触子(2)の材質をAL(アルミニウム)または、Cu(銅)、またはPb(鉛)、またはAg(銀)およびそれらの合金のいずれかであってもよい。この場合の接続端子の材質は、列記したものの中から選択すればよい。
また、押圧時間を長時間、たとえば、48時間以上かけて融着させ、金属間接合を行っても構わない。これにより、初期の一時的には、有接点で作業利便性を持ち、48時間の時点から金属永久接合によって、接点をなくすることにより、接点不良が無縁となり電子機器の信頼性が大幅に改善する。
さらに、この金属間接合方法を利用して、電子部品と電子部品同士の接続に応用することにより、薄くて接点不良とは無縁な通電、堅牢な、コネクタまたはソケットとして利用することができる。
The present invention can be variously modified and changed within the scope of the technical idea. For example, although the material of the spiral contact (2) described in the case of the Ni (nickel), the material of the spiral contact (2) AL (Aluminum Niu beam) or, Cu (copper), or Pb ( Lead), or Ag (silver) and alloys thereof may be used. The material of the connection terminal in this case may be selected from those listed.
Further, the metal may be bonded by fusing for a long time, for example, 48 hours or more. As a result, there is contact convenience in the initial stage, and by eliminating the contact by metal permanent bonding from 48 hours, contact failure is eliminated and the reliability of electronic equipment is greatly improved. To do.
Furthermore, by utilizing this metal-to-metal joining method and applying it to the connection between electronic components, it can be used as a thin connector that is thin and unaffected by poor contact, a robust connector or socket.
1 スパイラルコンタクタ
2 スパイラル状接触子(凸型スパイラル状接触子)
2a 角(かど)
2b 凸部(金スタッドバンプ)
3 スルーホール
4 銅メッキ
5 接続部
6 絶縁基板(電子部品)
7 エポキシ樹脂
8 半導体デバイス(電子部品)
8a 下面
9 ガイドフレーム
11 多角錐状接続端子
11a 稜線
12 球状接続端子(ボール)
13 パッド状接続端子
13a 当接面
1
2a corner
2b Convex part (gold stud bump)
3 Through-
7
8a Lower surface 9
13 Pad-shaped connection terminal 13a Contact surface
Claims (6)
前記スパイラル状接触子(2)が押圧されることにより、このスパイラル状接触子(2)の角(2a)が接触しながら摺動し、前記接続端子の表面酸化皮膜を除去して新生面と接触することも加わり、押圧する力が0.05〜1N、温度が20〜250℃、押圧時間が1〜3分により融着させ、金属間接合を行なうことを特徴とする金属間接合方法。 A spiral contact (2) of one electronic component formed of metal and formed in a spiral shape, and a connection terminal of the other electronic component formed of metal and facing the spiral contact (2). A metal-to-metal bonding method for fusing by metal-to-metal bonding,
When the spiral contact (2) is pressed, the corner (2a) of the spiral contact (2) slides while contacting, and the surface oxide film of the connection terminal is removed to contact the new surface. In addition, the metal-to-metal bonding method is characterized in that the pressing force is 0.05 to 1 N, the temperature is 20 to 250 ° C., the pressing time is 1 to 3 minutes, and the metal-to-metal bonding is performed.
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