(57)【要約】【課題】２つの金属部材の接合強度を確保することができる接合装置および接合体の製造方法を提供する。【解決手段】接合装置は、載置面２２ａを有する支持台、規制部材２３およびレーザ装置を有している。載置面２２ａには、基板１２が半導体素子１３を上へ向けて載せられる。半導体素子１３の表面電極１４には配線部材１５が突部３１を介して重ねられる。規制部材２３は、載置面２２ａとの間で半導体素子１３が設けられた基板１２および配線部材１５を挟むことにより、表面電極１４と配線部材１５とが互いに離間する方向へ移動することを規制する。レーザ装置は、規制部材２３の孔２３ａを介して配線部材１５の突部３１と反対側からレーザ光Ｌを照射することにより、表面電極１４と配線部材１５との接合界面Ｓｂを加熱する。【選択図】図８
2020131283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの金属部材の少なくとも一方に設けられた突部を介して重ね合わせた２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制する規制装置と、
前記規制装置により前記２つの金属部材の動きが規制された状態で前記２つの金属部材のいずれか一方における前記突部と反対側の部分に電磁波ビームを照射することにより前記２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱を与える加熱装置と、を有している接合装置。
【請求項２】
前記規制装置は、前記突部を介して重ね合わせた前記２つの金属部材を載置する載置面を有する支持台と、
前記載置面との間で前記２つの金属部材を挟むことにより前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制する規制部材と、を有し、
前記加熱装置は、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に対して前記規制部材を介して電磁波ビームを照射するものであって、
前記規制部材における少なくとも前記載置面から遠い方の金属部材の表面の電磁波ビームが照射される領域に対応する部分には、前記電磁波ビームが透過する透過部が設けられている請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記規制装置は、前記突部を介して重ね合わせた前記２つの金属部材を載置する載置面を有する支持台と、
前記載置面との間で前記２つの金属部材を挟むことにより前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制する規制部材と、を有し、
前記加熱装置は、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に対して電磁波ビームを照射するものであって、
前記規制部材には、前記加熱装置から照射される電磁波ビームを通過させる孔が設けられている請求項１に記載の接合装置。
【請求項４】
前記規制装置は、重ね合わせた前記２つの金属部材を互いに押し付けない状態で前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制する請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の接合装置。
【請求項５】
前記規制装置は、重ね合わせた前記２つの金属部材を互いに押し付けた状態で前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制する請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の接合装置。
【請求項６】
重ね合わせられる２つの金属部材の少なくとも一方に突部を設ける第１の工程と、
前記突部を介して重ね合わせた前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制した状態で、前記２つの金属部材のいずれか一方における前記突部と反対側の部分に電磁波ビームを照射することにより前記２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱を与える第２の工程と、を有している接合体の製造方法。
【請求項７】
前記第２の工程では、重ね合わせた前記２つの金属部材が載置される支持台の載置面と、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に接触する規制部材との間で前記２つの金属部材を挟むことにより前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制した状態で、
前記規制部材における少なくとも前記載置面から遠い方の金属部材の表面の電磁波ビームが照射される領域に対応する部分に設けられた電磁波ビームを透過させるための透過部を介して前記載置面から遠い方の金属部材の表面に電磁波ビームを照射する請求項６に記載の接合体の製造方法。
【請求項８】
前記第２の工程では、重ね合わせた前記２つの金属部材が載置される支持台の載置面と、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に接触する規制部材との間で前記２つの金属部材を挟むことにより前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制した状態で、前記規制部材に設けられた電磁波ビームを通過させるための孔を介して前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に電磁波ビームを照射する請求項６に記載の接合体の製造方法。
【請求項９】
前記２つの金属部材の重ね合わせ方向からみて、前記２つの金属部材の接合界面において接合されるべき狙いの接合範囲の投影領域は、前記突部が設けられる領域の内側に位置している請求項６〜請求項８のうちいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の工程では、少なくとも電磁波ビームが照射される側の金属部材に前記突部を設け、
前記突部が設けられた金属部材における前記突部が形成されている部分の厚みは、前記突部が設けられていない他の部分の厚みよりも薄い厚みに設定されている請求項６〜請求項９のうちいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置および接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を照射することによって２つの金属部材を接合する技術が知られている。たとえば、特許文献１の接合方法では、半導体素子表面の端子と配線とを接合材を介して重ね合わせ、筒状の加圧ノズルにより半導体素子表面の端子と配線との接合部を押圧する。この状態で、レーザ光を加圧ノズルの内部を通じて配線の表面に照射することにより端子と配線との接合部を加熱して接合材を溶融させる。この溶融した接合材が接合層を形成することによって、端子と配線とが接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８９４５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の接合方法では、つぎのことが懸念される。すなわち、筒状の加圧ノズルは、端子と配線との接合部の周縁部を押圧するものであって、端子と配線との接合部の全体を押圧するものではない。ここで、配線の接合部に対応する部分は、レーザ光の照射を受けて加熱されることにより熱膨張する。このとき、配線の加圧ノズルに押圧されている部分は端子に対して接合材を介して密着した状態に保たれる。しかし、配線の加圧ノズルに押圧されない部分は、配線の厚みなどによるものの、レーザ加熱による熱膨張に伴い加圧ノズルの内部（端子と反対側）へ向けて反るおそれがある。そして、この配線の反りが発生した部分は、端子に対して接合材を介して密着した状態に保たれない。このため、端子と配線とを適切に接合すること、ひいては端子と配線との接合強度が確保できないことが懸念される。
【０００５】
本発明の目的は、２つの金属部材の接合強度を確保することができる接合装置および接合体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成し得る接合装置は、２つの金属部材の少なくとも一方に設けられた突部を介して重ね合わせた２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制する規制装置と、前記規制装置により前記２つの金属部材の動きが規制された状態で前記２つの金属部材のいずれか一方における前記突部と反対側の部分に電磁波ビームを照射することにより前記２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱を与える加熱装置と、を有している。
【０００７】
この構成によれば、加熱装置からの電磁波ビームが一方の金属部材に吸収されることにより当該金属部材が加熱されるとともに、当該一方の金属部材に発生した熱は他方の金属部材へ向けて伝達する。これにより、２つの金属部材の接合界面（接合部分）に固相拡散を発生させるための熱を与えることができる。また、電磁波ビームの照射を通じて一方の金属部材が熱膨張するところ、２つの金属部材の重ね合わせ方向への動きが規制装置によって規制されているため、金属部材の熱膨張により接合界面が加圧される。これにより、２つの金属部材の接合界面が密着するとともに、２つの金属部材の接合界面に固相拡散が発生して２つの金属部材が接合される。
【０００８】
ここで、電磁波ビームが照射される一方の金属部材の厚みなどによっては、電磁波ビームの照射による加熱に伴い一方の金属部材の電磁波ビームが照射される部分が他方の金属部材と反対側へ向けて反るおそれがある。このような反りが発生する場合、一方の金属部材の反った部分と他方の金属部材との間に隙間が形成されることにより、２つの金属部材の接合界面が適切に密着あるいは加圧されないことが懸念される。
【０００９】
この点、上記の接合装置によれば、２つの金属部材は、これらの少なくとも一方に設けられた突部を介して重ね合わせられている。このため、電磁波ビームが照射される一方の金属部材の突部に対応する部分が他方の金属部材と反対側へ向けて反ったとしても、２つの金属部材は突部を介して接触した状態に維持される。このため、電磁波ビームが照射される一方の金属部材の熱膨張に伴う加圧力が突部を介して他方の金属部材に対して作用することによって、２つの金属部材の突部を介して接触する部分でもある接合界面では、原子の拡散が適切に生じる。したがって、２つの金属部材を適切に接合すること、ひいては２つの金属部材の接合強度を確保することができる。
【００１０】
上記の接合装置において、前記規制装置は、前記突部を介して重ね合わせた前記２つの金属部材を載置する載置面を有する支持台と、前記載置面との間で前記２つの金属部材を挟むことにより前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制する規制部材と、を有していてもよい。この場合、前記加熱装置は、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に対して前記規制部材を介して電磁波ビームを照射するものであることが好ましい。また、前記規制部材における少なくとも前記載置面から遠い方の金属部材の表面の電磁波ビームが照射される領域に対応する部分には、前記電磁波ビームが透過する透過部が設けられていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、電磁波ビームは、規制部材に設けられた透過部を介して、２つの金属部材のうち載置面から遠い方の金属部材の表面に照射される。このため、載置面から遠い方の金属部材の表面に対する電磁波ビームの照射を邪魔することなく、２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制することができる。また、載置面から遠い方に配置される金属部材の電磁波ビームが照射される部分に透過部が接触した状態に維持される場合、電磁波ビームの照射により載置面から遠い方に配置される金属部材が加熱されたとき、当該金属部材の電磁波ビームが照射される部分が載置面と反対側へ向けて変形すること、あるいは反ることが透過部によって抑制される。
【００１２】
上記の接合装置において、前記規制装置は、前記突部を介して重ね合わせた前記２つの金属部材を載置する載置面を有する支持台と、前記載置面との間で前記２つの金属部材を挟むことにより前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制する規制部材と、を有していてもよい。この場合、前記加熱装置は、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に対して電磁波ビームを照射するものであることが好ましい。また、前記規制部材には、前記加熱装置から照射される電磁波ビームを通過させる孔が設けられていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、電磁波ビームは、規制部材に設けられた孔を介して、２つの金属部材のうち載置面から遠い方の金属部材の表面に照射される。このため、２つの金属部材のうち載置面から遠い方の金属部材の表面に対する電磁波ビームの照射を邪魔することなく、２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制することができる。
【００１４】
しかし、この接合装置においては、載置面から遠い方に配置される金属部材の電磁波ビームが照射される部分は、規制部材の孔を介して露出する。このため、載置面から遠い方に配置される金属部材の厚みなどによっては、電磁波ビームの照射による加熱に伴い、載置面から遠い方に配置される金属部材の電磁波ビームが照射される部分が規制部材の孔の内部へ向けて反るおそれがある。
【００１５】
この点、上記の接合装置によるように、２つの金属部材は、これらの少なくとも一方に設けられた突部を介して重ね合わせられている。このため、載置面から遠い方に配置される金属部材の電磁波ビームが照射される部分が規制部材の孔の内部へ向けて反ったとしても、２つの金属部材は突部を介して接触した状態に維持される。
【００１６】
上記の接合装置において、前記規制装置は、重ね合わせた前記２つの金属部材を互いに押し付けない状態で前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制するようにしてもよい。
【００１７】
この構成によれば、金属部材の熱膨張による圧力を利用することによって、金属部材の外部から接合界面を加圧することなく２つの金属部材を接合することができる。このため、金属部材の外部から接合界面を加圧するための加圧装置が不要となる。
【００１８】
上記の接合装置において、前記規制装置は、重ね合わせた前記２つの金属部材を互いに押し付けた状態で前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制するようにしてもよい。
【００１９】
この構成によれば、重ね合わせた前記２つの金属部材が互いに押し付けられることによって２つの金属部材の接合界面が加圧される。これにより、２つの金属部材をより密着させた状態で、電磁波ビームの照射を通じて２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱を与えることができる。
【００２０】
上記目的を達成し得る接合体の製造方法は、重ね合わせられる２つの金属部材の少なくとも一方に突部を設ける第１の工程と、前記突部を介して重ね合わせた前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制した状態で、前記２つの金属部材のいずれか一方における前記突部と反対側の部分に電磁波ビームを照射することにより前記２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱を与える第２の工程と、を有している。
【００２１】
上記の接合体の製造方法によれば、２つの金属部材は、これらの少なくとも一方に設けられた突部を介して重ね合わせられている。このため、電磁波ビームが照射される一方の金属部材の突部に対応する部分が他方の金属部材と反対側へ向けて反ったとしても、２つの金属部材は突部を介して接触した状態に維持される。このため、電磁波ビームが照射される一方の金属部材の熱膨張に伴う加圧力が突部を介して他方の金属部材に対して作用することによって、２つの金属部材の突部を介して接触する部分でもある接合界面では、原子の拡散が適切に生じる。したがって、２つの金属部材を適切に接合すること、ひいては２つの金属部材の接合強度を確保することができる。
【００２２】
上記の接合体の製造方法において、前記第２の工程では、重ね合わせた前記２つの金属部材が載置される支持台の載置面と、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に接触する規制部材との間で前記２つの金属部材を挟むことにより前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制するようにしてもよい。この場合、前記規制部材における少なくとも前記載置面から遠い方の金属部材の表面の電磁波ビームが照射される領域に対応する部分に設けられた電磁波ビームを透過させるための透過部を介して、前記載置面から遠い方の金属部材の表面に電磁波ビームを照射することが好ましい。
【００２３】
この接合体の製造方法によれば、電磁波ビームは、規制部材に設けられた透過部を介して、２つの金属部材のうち載置面から遠い方の金属部材の表面に照射される。このため、載置面から遠い方の金属部材の表面に対する電磁波ビームの照射を邪魔することなく、２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制することができる。また、載置面から遠い方に配置される金属部材の電磁波ビームが照射される部分に透過部が接触した状態に維持される場合、電磁波ビームの照射により載置面から遠い方に配置される金属部材が加熱されたとき、当該金属部材の電磁波ビームが照射される部分が載置面と反対側へ向けて変形すること、あるいは反ることが透過部によって抑制される。
【００２４】
上記の接合体の製造方法において、前記第２の工程では、重ね合わせた前記２つの金属部材が載置される支持台の載置面と、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に接触する規制部材との間で前記２つの金属部材を挟むことにより前記２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制するようにしてもよい。この場合、前記規制部材に設けられた電磁波ビームを通過させるための孔を介して前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面に電磁波ビームを照射することが好ましい。
【００２５】
この接合体の製造方法によれば、電磁波ビームは、規制部材に設けられた孔を介して、２つの金属部材のうち載置面から遠い方の金属部材の表面に照射される。このため、２つの金属部材のうち載置面から遠い方の金属部材の表面に対する電磁波ビームの照射を邪魔することなく、２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制することができる。
【００２６】
しかし、この接合体の製造方法においては、載置面から遠い方に配置される金属部材の電磁波ビームが照射される部分は、規制部材の孔を介して露出する。このため、載置面から遠い方に配置される金属部材の厚みなどによっては、電磁波ビームの照射による加熱に伴い、載置面から遠い方に配置される金属部材の電磁波ビームが照射される部分が規制部材の孔の内部へ向けて反るおそれがある。
【００２７】
この点、上記の接合体の製造方法によるように、２つの金属部材は、これらの少なくとも一方に設けられた突部を介して重ね合わせられている。このため、載置面から遠い方に配置される金属部材の電磁波ビームが照射される部分が規制部材の孔の内部へ向けて反ったとしても、２つの金属部材は突部を介して接触した状態に維持される。
【００２８】
上記の接合体の製造方法において、前記２つの金属部材の重ね合わせ方向からみて、前記２つの金属部材の接合界面において接合されるべき狙いの接合範囲の投影領域は、前記突部が設けられる領域の内側に位置していることが好ましい。
【００２９】
この接合体の製造方法によれば、電磁波ビームの照射を通じて、２つの金属部材の接合界面における狙いの接合範囲を加熱することができる。このため、２つの金属部材を少なくとも狙いの接合範囲において接合することができる。
【００３０】
上記の接合体の製造方法において、前記第１の工程では、少なくとも電磁波ビームが照射される側の金属部材に前記突部を設けるようにしてもよい。この場合、前記突部が設けられた金属部材における前記突部が形成されている部分の厚みは、前記突部が設けられていない他の部分の厚みよりも薄い厚みに設定されていることが好ましい。
【００３１】
この接合体の製造方法によれば、電磁波ビームの照射を通じて金属部材の突部が設けられた部分で生じる熱は、当該金属部材の突部が設けられている部分の厚みが当該金属部材の他の部分の厚みよりも薄く設定されている分だけ、より速く接合界面に伝わる。このため、電磁波ビームが照射される側の金属部材として一定の厚みを有するものを採用する場合に比べて、２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱をより迅速に与えることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の接合装置および接合体の製造方法によれば、２つの金属部材の接合強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】接合装置の第１の実施の形態により２つの部品が接合されてなる接合体の半導体モジュールの正面図。
【図２】接合装置の第１の実施の形態の概略構成を示す構成図。
【図３】第１の実施の形態における接合体の第１の製造方法において、配線部材がその表面から加熱される状態を示す接合装置の要部断面図。
【図４】第１の実施の形態における２つの金属部材の接合界面における原子流動を示す接合界面の二次元モデル。
【図５】第１の実施の形態における接合体の第１の製造方法において、レーザ加熱に伴い配線部材が反った状態を示す接合装置の要部断面図。
【図６】第１の実施の形態における接合体の第２の製造方法において、配線部材に突部を設ける様子を示す配線部材の断面図。
【図７】（ａ）は、第１の実施の形態の接合装置に重ね合わせた状態でセットされた２つの部材を規制部材側から見た要部平面図、（ｂ）は、第１の実施の形態の接合装置に２つの部材が重ね合わせた状態でセットされた状態を示す接合装置の要部断面図。
【図８】第１の実施の形態における接合体の第２の製造方法において、レーザ加熱に伴い配線部材が反った状態を示す接合装置の要部断面図。
【図９】第２の実施の形態における配線部材の断面図。
【図１０】（ａ）は、第３の実施の形態において、突部を介して重ね合わせられた状態の配線部材および表面電極の断面図、（ｂ）は、第３の実施の形態において、レーザ加熱に伴い配線部材が反った状態を示す断面図。
【図１１】（ａ）は、第４の実施の形態において、突部を介して重ね合わせられた状態の配線部材および表面電極の断面図、（ｂ），（ｃ）は、第４の実施の形態において、レーザ加熱に伴い配線部材が反った状態を示す断面図。
【図１２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第５の実施の形態において、配線部材を突部側からみた下面図。
【図１３】第６の実施の形態において、接合装置に２つの部材が重ね合わせた状態でセットされた状態を示す接合装置の要部断面図。
【図１４】第７の実施の形態において、接合装置に２つの部材が重ね合わせた状態でセットされた状態を示す接合装置の要部断面図。
【図１５】（ａ）は、他の実施の形態における配線部材に突部を設ける様子を示す加工装置および加工装置にセットされた配線部材の側面図、（ｂ）は、他の実施の形態における配線部材の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
以下、接合装置および接合体の製造方法の第１の実施の形態を説明する。接合装置は、電磁波ビームとしてのレーザ光（レーザビーム）を使用して金属あるいは金属部分を含む２つの部品を接合する装置である。
【００３５】
まず、２つの部品が接合されてなる接合体の一例を説明する。
図１に示すように、接合体としての半導体モジュール１１は、基板１２に設けられた半導体素子１３の表面電極１４と、配線部材１５とが接合されてなる。表面電極１４は、金（Ａｕ）により平板状あるいは薄膜状に設けられた金属部材である。配線部材１５は、銅（Ｃｕ）により平板状に設けられたバスバーあるいはリードフレームなどの金属部材である。配線部材１５の厚みは表面電極１４の厚みよりも厚い。
【００３６】
なお、表面電極１４と配線部材１５とは、固相拡散接合により接合される。固相拡散接合とは、接合する２つの母材（ここでは、表面電極１４および配線部材１５）を密着させて、これら母材の融点以下の温度条件で塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法をいう。
【００３７】
つぎに、接合装置について説明する。
図２に示すように、接合装置２１は、支持台２２、規制部材２３、駆動装置２４、加熱装置としてのレーザ装置２５、温度センサ２６、および制御装置２７を有している。
【００３８】
支持台２２は、基板１２および配線部材１５が載置される載置面２２ａを有している。載置面２２ａには、基板１２が半導体素子１３を上（載置面２２ａと反対側）へ向けて載せられる。半導体素子１３の表面電極１４には配線部材１５が重ねられる。
【００３９】
規制部材２３は、平板状に設けられている。規制部材２３は、支持台２２の載置面２２ａに対して平行をなしている。規制部材２３には、通過部としての孔２３ａが設けられている。孔２３ａの内周面には、載置面２２ａへ向かうにつれて縮径するテーパ面が設けられている。規制部材２３は、載置面２２ａに対して直交する方向に沿って移動可能に設けられている。規制部材２３は、初期位置Ｐ１と規制位置Ｐ２との間を移動する。初期位置Ｐ１は、載置面２２ａに基板１２および配線部材１５を重ねて置いたときの載置面２２ａを基準とする配線部材１５の上面の高さＨよりも高い位置である。規制位置Ｐ２は、載置面２２ａに基板１２および配線部材１５を重ねて置いたときの載置面２２ａを基準とする高さＨと同程度の高さとなる位置である。ちなみに、図２において、初期位置Ｐ１および規制位置Ｐ２は、規制部材２３の下面（載置面２２ａ側の側面）の位置を示す。
【００４０】
なお、規制部材２３および支持台２２の載置面２２ａは、互いに共働して２つの金属部材（配線部材１５および基板１２に設けられた半導体素子１３の表面電極１４）を互いに押し付けない状態でこれら金属部材の互いに重ね合わせた方向（載置面２２ａに対して直交する方向）における動きを規制する規制装置を構成する。
【００４１】
駆動装置２４は、規制部材２３を載置面２２ａに対して直交する方向に沿って移動させる。駆動装置２４は、モータあるいはシリンダなどの駆動源、および駆動源が発生する動力を規制部材２３に伝達する伝達機構を有している。図２では、駆動装置２４から規制部材２３への動力伝達を破線で示す。また、駆動装置２４は、規制部材２３を初期位置Ｐ１から規制位置Ｐ２へ移動させたときに規制部材２３を規制位置Ｐ２に固定するための固定機構を有している。固定機構としては、たとえば先の駆動源あるいは伝達機構の運動を規制するブレーキ機構あるいはロック機構が採用される。
【００４２】
レーザ装置２５は、規制部材２３の孔２３ａを介して配線部材１５の表面にレーザ光Ｌを照射する。
温度センサ２６は、配線部材１５の表面におけるレーザ照射領域１５ａの表面温度を非接触で検出する。レーザ照射領域１５ａは、配線部材１５の表面においてレーザ光Ｌが照射される領域であって、規制部材２３の孔２３ａから露出する。レーザ照射領域１５ａは、電磁波ビームが照射されるビーム照射領域に相当する。
【００４３】
制御装置２７は、駆動装置２４およびレーザ装置２５の動作を制御する。制御装置２７は、駆動装置２４を通じて規制部材２３を初期位置Ｐ１と規制位置Ｐ２との間で移動させる。また、制御装置２７は、温度センサ２６により検出されるレーザ照射領域１５ａの表面温度に基づき、表面電極１４と配線部材１５との接合界面Ｓｂの温度を推定する。接合界面Ｓｂとは、表面電極１４および配線部材１５において互いに接合される部分である２つの接合面１４ａ，１５ｂの境界をいう。接合面１４ａは、表面電極１４の表面（配線部材１５側の界面）である。接合面１５ｂは、配線部材１５の裏面（表面電極１４側の界面）である。制御装置２７は、接合界面Ｓｂの温度に基づきレーザ装置２５の出力を調節する。
【００４４】
制御装置２７は、記憶装置２７ａを有している。記憶装置２７ａには目標温度Ｔ＊が記憶されている。目標温度Ｔ＊は、表面電極１４と配線部材１５とを適切に接合するために必要とされる接合界面Ｓｂの温度の目標値である。目標温度Ｔ＊は、接合対象の金属部材（１４，１５）を固相拡散接合することが可能とされる下限温度（たとえば銅の場合、２００℃程度）以上、かつ接合対象の金属部材（１４，１５）の融点以下の範囲内の温度に設定される。
【００４５】
目標温度Ｔ＊は、表面電極１４と配線部材１５との接合率と、接合界面Ｓｂの温度との関係に基づき設定される。接合率とは、接合界面Ｓｂにおける実際に接合された部分の面積である真実接合面積と、接合界面Ｓｂにおける真実接合面積と実際には接合されていない部分の面積である見かけの接合面積とを合算した面積との比をいう。接合率と接合界面Ｓｂの温度との関係は、実験あるいはシミュレーションにより求められる。たとえば、接合界面Ｓｂの温度の上昇に対して接合率は徐々に増加し、やがて接合率は温度にかかわらず一定の値となる。表面電極１４と配線部材１５とを接合する際には、まず目標とする接合率が決定されて、その決定された接合率に基づき目標温度Ｔ＊が決定される。
【００４６】
制御装置２７は、接合界面Ｓｂの温度が目標温度Ｔ＊に一致するように、レーザ光Ｌの照射条件を制御する。レーザ光Ｌの照射条件としては、たとえば照射パワーおよび照射時間が挙げられる。レーザ光Ｌの照射パワーおよび照射時間が増加するほど、接合界面Ｓｂの温度は上昇する。
【００４７】
＜接合体の製造方法＞
つぎに、半導体モジュール１１の第１の製造方法を説明する。ただし、半導体素子１３が設けられた基板１２は、あらかじめ用意される。また、接合装置２１において、規制部材２３は初期位置Ｐ１に保持されている。載置面２２ａには、基板１２が半導体素子１３を上に向けた姿勢で載せられている。半導体素子１３の表面電極１４には、配線部材１５が重ねられている。この状態で、接合装置２１の動作が開始される。
【００４８】
図３に示すように、制御装置２７は、駆動装置２４を通じて規制部材２３を初期位置Ｐ１から規制位置Ｐ２へ移動させる。これにより、規制部材２３の下面（載置面２２ａ側の側面）が配線部材１５の上面（表面電極１４と反対側の側面）に接触した状態に維持される。このとき、配線部材１５が表面電極１４に対して積極的に押し付けられることはない。半導体素子１３が設けられた基板１２および配線部材１５が載置面２２ａと規制部材２３との間に挟まれることにより、表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への移動が規制される。方向Ｄ１，Ｄ２は、載置面２２ａに対して直交する方向であって、表面電極１４および配線部材１５の重ね合わせ方向でもある。
【００４９】
つぎに、制御装置２７は、レーザ装置２５を通じてレーザ光Ｌを配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに照射する。レーザ光Ｌが配線部材１５に吸収されることにより、配線部材１５が加熱される。図３に網掛けで示すように、レーザ光Ｌの照射により発生した熱は、配線部材１５の表面から裏面へ向けて伝達する。制御装置２７は、レーザ装置２５を通じて、最終的には配線部材１５の裏面である接合面１５ｂと表面電極１４の表面である接合面１４ａとの境界、すなわち接合界面Ｓｂの温度Ｔが目標温度Ｔ＊に達するまでレーザ光Ｌをレーザ照射領域１５ａに照射する。ちなみに、図３における網掛けは、網目（ドット）が密であるほど温度が高い領域であることを示し、網目が粗であるほど温度が低い領域であることを示す。
【００５０】
配線部材１５は加熱による温度上昇に伴い熱膨張する。ここで配線部材１５は、規制部材２３によって載置面２２ａと反対側（図３中の上側）へ向けた変形が規制されることから、配線部材１５は最も変形しやすい表面電極１４側（図３中の下側）へ向けて膨張する。このため、配線部材１５の厚み方向における熱膨張に伴って発生する下向きの圧力Ｐが表面電極１４の表面である接合面１４ａに作用する。この加圧に伴い、配線部材１５の接合面１５ｂおよび表面電極１４の接合面１４ａの微細な凹凸の峰同士が接触して潰れることにより、接合面１５ｂと接合面１４ａとの密着が進行する。
【００５１】
図４の接合界面の二次元モデルに示すように、接合開始の直後において、接合面１５ｂと接合面１４ａとの境界である接合界面Ｓｂには、ボイド（空隙）Ｖｓが生じる。接合面１５ｂと接合面１４ａとの密着が進行することにより、やがて表面電極１４と配線部材１５との接合界面Ｓｂにおいて原子の拡散が生じる。この原子の拡散には、表面拡散Ａｓ、界面拡散Ａｂ、および体積拡散Ａｖが含まれる。表面拡散Ａｓとは、ボイドＶｓの表面を経路とする拡散をいう。界面拡散Ａｂとは、接合界面Ｓｂを経路とする拡散をいう。体積拡散Ａｖとは、結晶内（結晶格子）を経路とする拡散をいう。この原子の拡散（固相拡散）および接合界面Ｓｂ近傍のクリープ変形を通じて接合界面ＳｂのボイドＶｓが収縮あるいは消滅し、表面電極１４の接合面１４ａと配線部材１５の接合面１５ｂとの接合が進行する。すなわち、ボイドＶｓが収縮して消滅するにつれて、接合界面Ｓｂにおける実際には接合されていない部分の面積である見かけの接合面積が減少する一方、接合界面Ｓｂにおける実際に接合された部分の面積である真実接合面積が増加する。
【００５２】
制御装置２７は、接合界面Ｓｂの温度が目標温度Ｔ＊に達したとき、この状態を所定の加熱時間だけ継続する。これにより、接合界面Ｓｂ近傍のクリープ変形および原子の拡散によりボイドＶｓの収縮および消滅が進行する。このボイドＶｓの収縮および消滅の進行に伴い接合率が増加して、やがて目標とする接合率に達する。目標とする接合率がたとえば「１（最大値）」である場合、表面電極１４の接合面１４ａと配線部材１５の接合面１５ｂとが、それら接合面１４ａ，１５ｂにおける狙いの接合範囲の全面にわたって完全に接合される。接合面１４ａ，１５ｂにおいて相互に接合された接合範囲に対応する部分においては、接合開始の直後に存在していた接合界面Ｓｂは消滅している。
【００５３】
このように、半導体モジュール１１の第１の製造方法によれば、表面電極１４と配線部材１５とを固相状態のまま原子の拡散を利用して接合することができる。しかし、半導体モジュール１１の第１の製造方法においては、規制部材２３がレーザ光Ｌを通過させるための孔２３ａを有することに起因して、つぎのようなことが懸念される。
【００５４】
図５に示すように、レーザ光Ｌが配線部材１５に吸収されることによって配線部材１５が加熱されて熱膨張するところ、配線部材１５の厚みなどによっては、レーザ加熱による熱膨張に伴い配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに対応する部分が規制部材２３の孔２３ａの内方（図５中の上方）へ向けて反るおそれがある。これは、配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに対応する部分は、規制部材２３の孔２３ａに対応していることにより、載置面２２ａと反対側へ向けた変形が規制されないからである。そして、配線部材１５が反ることに伴い、配線部材１５のレーザ照射領域１５ａと対応する部分と表面電極１４との間に隙間が形成されることもある。
【００５５】
このため、配線部材１５が反ることによって、表面電極１４の表面である接合面１４ａに作用する加圧力、すなわち配線部材１５の厚み方向における熱膨張に伴って発生する下向きの圧力Ｐが弱くなる。その結果、配線部材１５の接合面１５ｂと表面電極１４の接合面１４ａとの密着が適切に進行せず、表面電極１４と配線部材１５との接合界面Ｓｂにおける原子の拡散も生じにくくなる。したがって、表面電極１４と配線部材１５との接合強度が低下することが懸念される。ちなみに、配線部材１５の反りは、配線部材１５の厚みが薄くなるほど発生しやすい。
【００５６】
したがって、配線部材１５として薄板部材を採用する場合、前述した半導体モジュール１１の第１の製造方法に代えて、半導体モジュール１１の第２の製造方法により半導体モジュール１１を製造する。薄板部材とは、レーザ光Ｌの照射を通じて加熱したとき、反りが発生する蓋然性が高いとされる薄い厚みを有する金属板材をいう。
【００５７】
つぎに、半導体モジュール１１の第２の製造方法を説明する。半導体モジュール１１の第２の製造方法は、第１の工程および第２の工程を有している。
図６に示すように、第１の工程では、薄板部材としての配線部材１５に突部３１が設けられる。突部３１は、配線部材１５が接合装置２１にセットされる前において、接合装置２１とは異なる他の加工装置によって形成される。突部３１は、たとえばポンチ３２による塑性加工を通じて形成される。ダイ３３と押さえ部材３４との間に平板状の配線部材１５を挟み込み、この状態でポンチ３２をダイ３３と反対側（図６中の上側）から平板状の配線部材１５の表面に打ち付ける。これにより、配線部材１５の裏面におけるポンチ３２に対応する部分が隆起しつつ、ダイ３３に設けられた凹部３３ａの形状に倣って配線部材１５が塑性変形することによって、配線部材１５の裏面には突部３１が成形される。配線部材１５の表面には突部３１の成形に伴いポンチ３２の先端形状に応じた形状を有する凹部３１ａが形成される。突部３１は、たとえば平面状の頂部を有する円柱状をなす。
【００５８】
ちなみに、突部３１は、刃具による切削加工を通じて形成するようにしてもよい。この場合、配線部材１５には凹部３１ａに相当する構成は形成されない。
図７（ａ），（ｂ）に示すように、突部３１は、表面電極１４と配線部材１５との接合界面Ｓｂにおいて実際に固相拡散接合により接合されるべき狙いの接合範囲４１に対応する位置に設けられる。狙いの接合範囲４１は、実験あるいはシミュレーションにより求められる。凹部３１ａは、配線部材１５の表面においてレーザ光Ｌが照射される部分であるレーザ照射領域１５ａに開口している。
【００５９】
基板１２および配線部材１５が載置面２２ａと規制部材２３とによって挟まれた状態において、規制部材２３を上（配線部材１５と反対側）からみたとき、突部３１および凹部３１ａは規制部材２３の孔２３ａの中央、すなわちレーザ照射領域１５ａの中央に位置している。また、基板１２および配線部材１５が載置面２２ａと規制部材２３とによって挟まれた状態において、規制部材２３を上からみたとき、配線部材１５に対する狙いの接合範囲４１の投影領域４２は、突部３１および凹部３１ａが設けられている部分（領域）の内側、かつ中央に位置している。
【００６０】
つぎに、第２の工程では、まず接合装置２１の載置面２２ａに基板１２が半導体素子１３を上に向けた姿勢で載せられる。この後、半導体素子１３の表面電極１４に配線部材１５が突部３１を介して重ねられる。規制部材２３は初期位置Ｐ１に保持されている。この状態で、接合装置２１の動作が開始される。
【００６１】
図８に示すように、制御装置２７は、駆動装置２４を通じて規制部材２３を初期位置Ｐ１から規制位置Ｐ２へ移動させる。これにより、表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への移動が規制される。このとき、配線部材１５の突部３１に対応する部位である凹部３１ａは、規制部材２３の孔２３ａから露出している。
【００６２】
つぎに、制御装置２７は、レーザ装置２５を通じてレーザ光Ｌを凹部３１ａへ向けて照射する。このレーザ光Ｌが凹部３１ａを介して配線部材１５に吸収されることによって配線部材１５が加熱されて熱膨張するところ、このレーザ加熱による熱膨張に伴い配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに対応する部分が規制部材２３の孔２３ａの内方（図８中の上方）へ向けて反ろうとする。
【００６３】
ここで、仮に表面電極１４および配線部材１５の双方が平板状に設けられる場合、配線部材１５に反りが発生すると同時に、配線部材１５の反りが発生した部分と表面電極１４との間に隙間が形成される。
【００６４】
これに対し、本実施の形態では、配線部材１５はその裏面（すなわち、表面電極１４側の面）に設けられた突部３１を介して表面電極１４に支持されている。このため、配線部材１５の突部３１が設けられた部分が表面電極１４と反対側へ向けて反ったとしても、配線部材１５は自重により表面電極１４へ向けて移動しようとするため、突部３１の先端面は表面電極１４の表面に接触した状態に保たれる。すなわち、配線部材１５の突部３１が設けられた部分が表面電極１４と反対側へ向けて反った場合において、配線部材１５の突部３１が設けられた部分と表面電極１４との間に隙間が形成されることが抑制される。
【００６５】
このため、表面電極１４の表面である接合面１４ａに対する加圧力、すなわち配線部材１５の厚み方向における熱膨張に伴って発生する下向きの圧力Ｐが、突部３１を介して表面電極１４の接合面１４ａに対して適切に作用する。この適切な加圧に伴い、配線部材１５の接合面１５ｂとして機能する突部３１の先端面と、表面電極１４の接合面１４ａとの密着が適切に進行することによって、配線部材１５における突部３１の先端面と表面電極１４との接合界面Ｓｂにおける原子の拡散も適切に生じる。したがって、表面電極１４と配線部材１５との接合強度が確保される。
【００６６】
ちなみに、配線部材１５における突部３１が設けられた部分が表面電極１４と反対側へ向けて反った場合、この反り量に応じて突部３１が表面電極１４と反対側へ向けてわずかながらにも変位することが考えられる。すなわち、レーザ加熱時あるいはレーザ加熱後の配線部材１５の裏面を基準とする突部３１の突出高さは、レーザ加熱前の配線部材１５の裏面を基準とする突部３１の突出高さよりも低くなるおそれがある。
【００６７】
前述したように、配線部材１５の自重によって突部３１の先端面は表面電極１４の表面に対して接触した状態に保たれる。このため、配線部材１５の裏面を基準とする突部３１の突出高さが低くなる分だけ、配線部材１５の裏面における突部３１が設けられていない部分と表面電極１４の表面との間の間隔が狭くなる一方、配線部材１５の表面と規制部材２３の裏面との間には突部３１の突出高さの変化に応じた隙間が形成される。
【００６８】
このことを踏まえ、配線部材１５の表面電極１４側へ向けた位置変化に規制部材２３を追従させるようにしてもよい。たとえば規制部材２３の表面電極１４と反対側へ向けた移動を規制しつつ、規制部材２３の表面電極１４側へ向けた移動のみが許容されるように駆動装置２４を構成する。規制部材２３は、自重により配線部材１５の表面の変位に追従するようにしてもよいし、駆動装置２４の動作を通じて配線部材１５の表面の変位に追従するようにしてもよい。
【００６９】
このようにすれば、配線部材１５の突部３１が設けられた部分が表面電極１４と反対側へ向けて反ることに起因して配線部材１５の裏面を基準とする突部３１の突出高さが低くなった場合において、配線部材１５の表面と規制部材２３の裏面との間に隙間が形成されることが抑制される。これにより、熱膨張に伴う配線部材１５の表面電極１４と反対側へ向けた変形が規制部材２３によって、より適切に規制される。このため、配線部材１５の厚み方向における熱膨張に伴って発生する圧力Ｐが突部３１を介して表面電極１４の表面に対して、より適切に作用する。
【００７０】
＜第１の実施の形態の効果＞
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）レーザ加熱による配線部材１５の熱膨張に伴い、配線部材１５が表面電極１４と反対側へ向けて反った場合であれ、配線部材１５は突部３１を介して表面電極１４に支持された状態に保たれる。すなわち、突部３１の先端面と表面電極１４との間に隙間が形成されにくく、突部３１の先端面は表面電極１４の表面に接触した状態に維持される。配線部材１５の熱膨張に伴う加圧力が突部３１を介して表面電極１４に対して適切に作用するため、突部３１と表面電極１４との接合界面Ｓｂでは原子の拡散が適切に生じる。したがって、突部３１の先端面と表面電極１４とを適切に接合すること、ひいては表面電極１４と配線部材１５との接合強度を確保することができる。
【００７１】
（２）表面電極１４と配線部材１５の重ね合わせ方向からみて、配線部材１５に対する狙いの接合範囲４１の投影領域４２は、突部３１が設けられている部分（配線部材１５に対する突部３１の投影領域）の内側に位置している。このため、突部３１の先端面と表面電極１４との接触面積として、狙いの接合範囲４１以上の面積を確保することが可能である。したがって、配線部材１５と表面電極１４とを、少なくとも狙いの接合範囲４１において接合することができる。
【００７２】
（３）配線部材１５における突部３１の形成位置の調節を通じて、表面電極１４と配線部材１５との接合位置を調節することが可能である。このため、表面電極１４と配線部材１５とを狙った適宜の位置で接合することができる。
【００７３】
（４）重ね合わせた２つの金属部材（１４，１５）の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への動きを規制した状態で２つの金属部材の接合界面Ｓｂに熱を与えることによって生じる金属部材の熱膨張による圧力を利用して２つの金属部材が接合される。このため、金属部材の外部から接合界面Ｓｂを積極的に加圧することなく２つの金属部材を接合することができる。また、駆動装置２４はレーザ装置２５を移動させることができる程度の力を発生させるだけでよく、接合界面Ｓｂを外部から加圧するための大きな力を発生させる必要がない。このため、駆動装置２４の体格の大型化を抑えることができる。
【００７４】
（５）載置面２２ａに重ねて置かれた２つの金属部材（１４，１５）に対して、最も上に位置する金属部材（１５）の表面に規制部材２３を接触させた状態に維持するだけで２つの金属部材の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への移動を規制することができる。また、接合装置２１の構成が複雑になることもない。
【００７５】
（６）規制部材２３には、配線部材１５の表面におけるレーザ照射領域１５ａに対応する孔２３ａが設けられている。このため、配線部材１５に対するレーザ光Ｌの照射を邪魔することなく、表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への移動を規制することができる。
【００７６】
＜第２の実施の形態＞
つぎに、接合装置および接合体の製造方法の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、配線部材１５の構成の点で第１の実施の形態と異なる。
【００７７】
図９に示すように、配線部材１５の突部３１が形成された部分（すなわち、凹部３１ａの底部）の厚みｔ１は、配線部材１５の突部３１を除いた部分の厚みｔ２よりも薄い厚みに設定されている。この構成を採用することにより、つぎの作用を奏する。
【００７８】
レーザ光Ｌの照射を通じて凹部３１ａの内底面が加熱されるところ、この凹部３１ａの内底面に発生する熱は突部３１の先端面へ向けて伝達する。このとき、凹部３１ａの内底面で生じた熱は、配線部材１５の突部３１が形成された部分の厚みｔ１が配線部材１５の他の部分の厚みｔ２よりも薄く設定されている分だけ、より速く突部３１の先端面に伝わる。このため、配線部材１５として一定の厚みを有するものを採用する場合に比べて、配線部材１５の突部３１と表面電極１４との接合界面Ｓｂの温度は、より速く目標温度Ｔ＊に達する。
【００７９】
したがって、第２の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態における（１）〜（６）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（７）配線部材１５の突部３１が設けられた部分の厚みが薄くされる分だけ、配線部材１５の突部３１と表面電極１４との接合界面Ｓｂがより迅速に加熱される。このため、表面電極１４と配線部材１５とを接合する際のレーザ光Ｌの照射時間、ひいては表面電極１４と配線部材１５とを接合するために必要とされる時間を短縮することができる。また、レーザ装置２５の出力を増加させる必要もない。
【００８０】
＜第３の実施の形態＞
つぎに、接合装置および接合体の製造方法の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態は、表面電極１４および配線部材１５の構成の点で先の第１の実施の形態と異なる。
【００８１】
図１０（ａ）に示すように、配線部材１５に突部３１を設けることに代えて、表面電極１４に突部５１を設けてもよい。配線部材１５は平板状に設けられている。突部５１は、表面電極１４の表面（すなわち、半導体素子１３と反対側の面）に設けられている。
【００８２】
さて、配線部材１５と表面電極１４とを接合する際には、まず表面電極１４の突部５１に配線部材１５が重ねられる。この後、接合装置２１の動作が開始される。すなわち、規制部材２３によって表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への移動が規制された状態で、レーザ光Ｌが配線部材１５の突部５１と反対側から照射される。
【００８３】
図１０（ｂ）に示すように、配線部材１５におけるレーザ光Ｌが照射される部分は、レーザ加熱による熱膨張に伴い表面電極１４と反対側（図１０（ｂ）中の上方）へ向けて反ることがある。ここで、仮に表面電極１４および配線部材１５の双方が平板状に設けられる場合、配線部材１５に反りが発生すると同時に、配線部材１５の反りが発生した部分と表面電極１４との間に隙間が形成される。
【００８４】
これに対し、本実施の形態では、配線部材１５が突部５１を介して表面電極１４に支持されているため、配線部材１５の反った部分の直下には表面電極１４の突部５１が存在している。配線部材１５は自重により表面電極１４側へ向けて移動しようとするため、配線部材１５が部分的に表面電極１４と反対側へ向けて反ったとしても、この反った部分の少なくとも一部分は突部５１の先端に接触した状態に維持される。すなわち、配線部材１５における反りが発生した部分と表面電極１４の突部５１との間における隙間の形成が抑制されることにより、配線部材１５の熱膨張に伴う加圧力が突部５１の先端面に対して作用する。
【００８５】
したがって、第３の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態の（１）〜（６）と同様の効果を得ることができる。
＜第４の実施の形態＞
つぎに、接合装置および接合体の製造方法の第４の実施の形態を説明する。本実施の形態は、表面電極１４および配線部材１５の構成の点で先の第１の実施の形態と異なる。
【００８６】
図１１（ａ）に示すように、配線部材１５に突部３１を設けることに加えて、表面電極１４の表面（すなわち、半導体素子１３と反対側の面）にも突部５１が設けられている。
さて、配線部材１５と表面電極１４とを接合する際には、接合装置２１の載置面２２ａ上において、半導体素子１３の表面電極１４に配線部材１５が、それらの突部３１，５１を突き合わせるかたちで重ねられる。この状態で、接合装置２１の動作が開始される。すなわち、規制部材２３によって表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への移動が規制された状態で、レーザ光Ｌが配線部材１５の突部３１と反対側から照射される。
【００８７】
図１１（ｂ）に示すように、配線部材１５におけるレーザ光Ｌが照射される部分は、レーザ加熱による熱膨張に伴い表面電極１４と反対側（図１１（ｂ）中の上方）へ向けて反ることがある。ここで、仮に表面電極１４および配線部材１５の双方が平板状に設けられる場合、配線部材１５に反りが発生すると同時に、配線部材１５の反りが発生した部分と表面電極１４との間に隙間が形成される。
【００８８】
これに対し、本実施の形態では、配線部材１５はその裏面（すなわち、表面電極１４側の面）に設けられた突部３１を介して表面電極１４の突部５１に支持されている。このため、配線部材１５の突部３１が設けられた部分が表面電極１４と反対側へ向けて反ったとしても、配線部材１５は自重により表面電極１４側へ向けて移動しようとするため、突部３１の先端は表面電極１４の突部５１の先端に接触した状態に保たれる。すなわち、配線部材１５の突部３１が設けられた部分が表面電極１４と反対側へ向けて反った場合において、突部３１の先端面と表面電極１４の突部５１との間に隙間が形成されることが抑制される。
【００８９】
ところが、図１１（ｃ）に示すように、配線部材１５の厚みなどによっては、レーザ加熱に伴い、配線部材１５の突部３１が設けられた部分が、配線部材１５の裏面を基準とする突部３１の高さを超える距離だけ、表面電極１４と反対側へ向けて反ることも考えられる。この場合、突部３１の先端面は、レーザ加熱前の配線部材１５の裏面位置Ｐ３よりも表面に近い側（図１１（ｃ）中の上側）に位置する。このため、表面電極１４として突部５１を割愛した構成が採用される場合、配線部材１５の突部３１が設けられた部分と表面電極１４との間に隙間が形成されるおそれがある。
【００９０】
この点、本実施の形態では、表面電極１４の表面にも突部５１が設けられている。このため、配線部材１５の突部３１が設けられた部分が、突部３１の高さを超える距離だけ表面電極１４と反対側へ反ったとしても、表面電極１４と反対側へ退避するかたちで引っ込んだ突部３１の先端は、表面電極１４の突部５１の先端に接触した状態に維持される。すなわち、配線部材１５の突部３１を含む反りが発生した部分と表面電極１４の突部５１との間における隙間の形成が抑制されることにより、配線部材１５の熱膨張に伴う加圧力が突部５１の先端面に対して適切に作用する。
【００９１】
したがって、第４の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態における（１）〜（６）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（８）配線部材１５に突部３１を設けるのみならず、表面電極１４にも突部５１を設けた。そして、表面電極１４と配線部材１５とを接合する際には、これら突部３１，５１を突き合わせるかたちで配線部材１５を表面電極１４に重ね合わせ、この状態で配線部材１５の突部３１と反対側からレーザ光Ｌを照射するようにした。これにより、配線部材１５が突部３１では対応しきれないほど大きく反った場合であれ、表面電極１４の突部５１は配線部材１５の突部３１に接触した状態に維持される。したがって、配線部材１５のより大きな反りに対応することができる。
【００９２】
＜第５の実施の形態＞
つぎに、接合装置および接合体の製造方法の第５の実施の形態を説明する。本実施の形態は、配線部材１５に設ける突部の構成の点で先の第１の実施の形態と異なる。
【００９３】
図１２（ａ）に示すように、配線部材１５の裏面には複数の突部５２を設けてもよい。これら突部５２は、配線部材１５の裏面において突部５２を形成すべき領域として設定される設定領域５３内に設けられる。突部５２は、第１の実施の形態における突部３１と同様の円柱状に設けてもよいし、半球状などの他の形状に設けてもよい。
【００９４】
図１２（ａ）に二点鎖線で示すように、配線部材１５の裏面において設定領域５３の内側には、配線部材１５の裏面に対する狙いの接合範囲４１の投影領域４２が位置している。ちなみに、設定領域５３は、配線部材１５の裏面に対する狙いの接合範囲４１の投影領域４２と一致していてもよい。このようにしても、先の第１の実施の形態における（１）〜（６）と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
また、図１２（ｂ）に示すように、配線部材１５の裏面における設定領域５３には、多数の突部５４を設けてもよい。これら突部５４は、たとえば配線部材１５の裏面に対して綾目のローレット加工を施すことにより形成される。この場合、突部５４は、たとえば四角錐状をなす。このようにしても、先の第１の実施の形態における（１）〜（６）と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
また、図１２（ｃ）に示すように、配線部材１５の裏面における設定領域５３には、たとえば十字状の突部５５を設けてもよい。このようにすれば、突部５５と表面電極１４とが、突部５５の形状に応じた十字状の領域で固相拡散接合される。ただし、突部５５の形状は、十字状に限らず、接合すべき領域の形状などに応じて適宜の形状に変更すればよい。このようにすれば、先の第１の実施の形態における（１）〜（６）の効果に加え、配線部材１５と表面電極１４とを所望の接合領域で接合することができる。
【００９７】
＜第６の実施の形態＞
つぎに、接合装置および接合体の製造方法の第６の実施の形態を説明する。本実施の形態は、規制部材２３の構成の点で先の第１の実施の形態と異なる。
【００９８】
図１３に示すように、規制部材２３は、透過部材６１を有している。透過部材６１は、規制部材２３の孔２３ａの内部に固定されている。透過部材６１は、孔２３ａにおける載置面２２ａ側（図１３中の下側）の開口部を塞いでいる。透過部材６１は、サファイヤ、ダイヤモンド、フッ化カルシウム、炭化ケイ素（ＳｉC）、およびシリコン(Sｉ)などのレーザ光Ｌを透過する材料により平板状に設けられている。透過部材６１の厚みは、規制部材２３の厚みよりも薄く設定されている。透過部材６１の底面（図１３中の下面）と規制部材２３の底面とは面一、すなわち段差のない状態に設けられている。透過部材６１は、電磁波ビームが透過する透過部に相当する。ちなみに、規制部材２３は、透過部材６１と異なる材料により形成されている。規制部材２３は、たとえば炭素鋼あるいはステンレス鋼などの金属材料により平板状に設けられている。
【００９９】
さて、表面電極１４と配線部材１５とを接合する際には、半導体素子１３が設けられた基板１２および配線部材１５を規制部材２３と支持台２２の載置面２２ａとで挟むことにより、表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への移動を規制する。このとき、規制部材２３の底面における孔２３ａの周縁部分は、配線部材１５におけるレーザ照射領域１５ａの周縁部分に接触した状態に維持される。また、透過部材６１は、配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに接触した状態に維持される。この状態で、レーザ光Ｌが規制部材２３の孔２３ａおよび透過部材６１を介して配線部材１５のレーザ照射領域１５ａ（具体的には、突部３１に対応する部分）に照射される。
【０１００】
レーザ光Ｌが配線部材１５に吸収されることによって配線部材１５が加熱されて熱膨張するところ、たとえば配線部材１５として薄板部材が採用される場合、レーザ加熱による熱膨張に伴い配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに対応する部分が規制部材２３の孔２３ａの内方（図１３中の上方）へ向けて反ろうとする。しかし、配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに対応する部分は、透過部材６１によって孔２３ａの内方へ向けて変形することが規制される。すなわち、配線部材１５におけるレーザ照射領域１５ａと対応する部分が表面電極１４と反対側へ向けて反ること、ひいては配線部材１５におけるレーザ照射領域１５ａと対応する部分と表面電極１４との間に隙間が形成されることが抑制される。
【０１０１】
ちなみに、透過部材６１の厚みは、規制部材２３全体の厚みと同じであってもよいし、規制部材２３全体の厚みより厚くてもよい。また、透過部材６１は、規制部材２３の孔２３ａに充填されるかたちで設けられてもよい。また、規制部材２３の孔２３ａの形状として、テーパ面を割愛した形状を採用してもよい。
【０１０２】
したがって、第６の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態における（１）〜（６）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（９）規制部材２３の孔２３ａには、レーザ光Ｌを透過する透過部材６１が設けられている。このため、配線部材１５に対するレーザ光Ｌの照射を邪魔することなく、表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２（重ね合わせられた方向）への移動を規制することができる。
【０１０３】
（１０）また、配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに対応する部分は、規制部材２３の透過部材６１によって表面電極１４と反対側へ向けた変形が規制される。このため、配線部材１５がレーザ光Ｌの照射により加熱された場合、配線部材１５のレーザ照射領域１５ａと対応する部分が表面電極１４と反対側へ向けて反ることが抑制される。
【０１０４】
＜第７の実施の形態＞
つぎに、接合装置および接合体の製造方法の第７の実施の形態を説明する。本実施の形態は、透過部材が設けられる位置の点で、先の第６の実施の形態と異なる。
【０１０５】
図１４に示すように、表面電極１４と配線部材１５とを接合する際、配線部材１５と規制部材２３との間には透過部材６２が介在される。透過部材６２のサイズは、少なくとも規制部材２３の孔２３ａにおける載置面２２ａ側（図２中の下側）の開口部を覆って塞ぐことができる程度のサイズに設定される。レーザ光Ｌは、規制部材２３の孔２３ａを通過するとともに透過部材６２を透過して配線部材１５の表面におけるレーザ照射領域１５ａに照射される。
【０１０６】
ちなみに、透過部材６２は、規制部材２３の下面に固定してもよいし、固定しなくてもよい。
したがって、第７の実施の形態によれば、先の第６の実施の形態の（９），（１０）と同様の効果を得ることができる。すなわち、レーザ光Ｌは透過部材６２を透過するため、配線部材１５に対するレーザ光Ｌの照射を邪魔することなく、表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向への移動を規制することができる。また、透過部材６２によって、配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに対応する部分が表面電極１４と反対側へ向けて変形すること、あるいは反ることを抑制することができる。
【０１０７】
＜他の実施の形態＞
なお、前記各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１、第２、第４、第６および第７の実施の形態において、つぎの方法を使用して配線部材１５に突部３１を設けてもよい。すなわち、図１５（ａ）に示すように、半導体モジュール１１の第２の製造方法における第１の工程において、突部３１は、ローラなどの転動体７１による塑性加工を通じて形成される。型７２と押さえ部材（図示略）との間に平板状の配線部材１５を挟み込み、この状態で転動体７１を型７２と反対側（図１５（ａ）中の上側）から平板状の配線部材１５の表面に押し付けながら転動させる。これにより、配線部材１５の裏面における転動体７１の転動経路に対応する部分が隆起しつつ、型７２に設けられた凹部７２ａの形状に倣って配線部材１５が塑性変形することによって、配線部材１５の裏面に突部３１が成形される。配線部材１５の表面には突部３１の成形に伴い転動体７１の外形形状に応じた形状を有する凹部が形成される。図１５（ｂ）に示すように、突部３１は、転動体７１の転動経路に沿って延びてなる。
【０１０８】
・第１〜第７の実施の形態において、接合装置２１は、表面電極１４と配線部材１５との接合だけでなく、金属線材（ワイヤ）と基板１２上のパッド（電極）との接合、あるいは基板１２の表面にめっきなどにより成膜された金属と配線部材１５との接合など、種々の形状を有する金属部材同士を接合することが可能である。また、接合装置２１は、基板１２に設けられた金属部材としての半導体素子１３と、金属部材としての放熱部材（ヒートシンク）とを接合することもできる。固相拡散を利用した接合方法を実行することにより、半導体素子１３あるいは基板１２に対する熱的な影響を抑えつつ半導体素子と放熱部材とを接合することができる。
【０１０９】
・第１〜第７の実施の形態において、接合対象の金属材料としては、金および銅のみならず、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミシリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ系）などの種々の金属材料を採用することができる。接合装置２１により、同種金属同士および異種金属同士を接合することが可能である。
【０１１０】
・第１〜第７の実施の形態において、温度センサ２６に代えて、配線部材１５のレーザ照射領域１５ａからの赤外線量、あるいはレーザ光Ｌの反射量を検出するセンサを採用してもよい。赤外線量およびレーザ光Ｌの反射量（レーザ光Ｌの吸収量）は、配線部材１５の表面温度と相関がある。このため、レーザ照射領域１５ａからの赤外線量およびレーザ光Ｌの反射量に基づき接合界面Ｓｂの温度を推定することができる。また、非接触式の温度センサ２６に代えて、接触式の温度センサを使用してもよい。接触式の温度センサは、たとえば規制部材２３の配線部材１５に対する接触面に設けたり、規制部材２３を配線部材１５に近づける際に配線部材１５に接触するように設けたりする。また、基板１２に接触式の温度センサを設けるようにしてもよい。
【０１１１】
・第１〜第７の実施の形態において、温度センサ２６に代えて、圧力センサを使用してもよい。圧力センサは、配線部材１５の熱膨張による圧力を検出する。制御装置２７は、配線部材１５の熱膨張による圧力（加圧力）と接合率との関係をあらかじめ記憶していて、圧力センサにより検出される圧力が目標とする接合率に対応する値に達したとき、接合界面Ｓｂが目標とする接合率に対応する温度に達したと判定する。
【０１１２】
・第１〜第７の実施の形態において、駆動装置２４の駆動源および伝達機構の構成あるいは種類（タイプ）によるものの、駆動装置２４が停止した状態で駆動源および伝達機構における接触運動を行う部分の摩擦力によって規制部材２３を規制位置Ｐ２に固定できる場合、駆動装置２４として規制部材２３を規制位置Ｐ２に固定するための固定機構を割愛した構成を採用してもよい。
【０１１３】
・第１〜第７の実施の形態において、規制部材２３の孔２３ａの形状は、円形あるいは四角形などの適宜の形状が採用される。すなわち、レーザ光Ｌを通過させることができれば孔２３ａの形状は問わない。また、規制部材２３には、孔２３ａに代えて切り欠き（除去される部分）を設けてもよい。切り欠きは、たとえば規制部材２３の側縁からレーザ光Ｌの照射経路に対応する部分（たとえば規制部材２３の中央部分）までの間にわたって設けられる。ただし、第６および第７の実施の形態において、透過部材６１，６２の形状は、孔２３ａあるいは切り欠きの形状に合わせて適宜設定すればよい。
【０１１４】
・第１〜第７の実施の形態において、規制部材２３として、つぎの構成を採用してもよい。たとえば規制部材２３を、間隔をあけて配置された複数（たとえば２つ）の部材として構成する。これら規制部材２３としての２つの部材の間の隙間を通じて表面電極１４の表面（レーザ照射領域１５ａ）にレーザ光Ｌが照射される。ただし、第６および第７の実施の形態において、透過部材６１，６２は、規制部材２３を構成する複数の部材の間の隙間を埋めるかたちで設ける。このようにしてもレーザ光Ｌは透過部材６１，６２を透過して配線部材１５の表面に照射される。
【０１１５】
・第１〜第７の実施の形態において、規制部材２３の形状は、平板状でなくてもよい。たとえば、規制部材２３を筒状に設けてもよい。レーザ光Ｌは、筒状の規制部材２３の内部を通って配線部材１５の表面に照射される。ただし、第６および第７の実施の形態において、透過部材６１，６２は、筒状の規制部材２３における配線部材１５側の開口部を塞ぐかたちで設けられる。レーザ光Ｌは、筒状の規制部材２３の内部を通り透過部材６１，６２を透過して配線部材１５の表面に照射される。
【０１１６】
・第６および第７の実施の形態において、透過部材を含めたかたちで規制部材２３の全体を、レーザ光Ｌを透過する材料により形成してもよい。
・第１〜第７の実施の形態において、接合装置２１として、表面電極１４と配線部材１５とを固相拡散接合する際、規制部材２３を介して表面電極１４と配線部材１５との接合界面Ｓｂを配線部材１５の外部から加圧するようにしてもよい。この場合、接合装置２１には、駆動装置２４に代えて、あるいは駆動装置２４に加えて、配線部材１５の外部から接合界面Ｓｂを加圧するための加圧装置を設ける。また、加圧装置を設ける場合、規制部材２３を筒状の加圧ノズルとして設けてもよい。この場合、レーザ光Ｌは加圧ノズルの内部を通って配線部材１５の表面に照射される。
【０１１７】
・第１〜第７の実施の形態において、表面電極１４と配線部材１５との接合界面Ｓｂに固相拡散を発生させるための熱を与える加熱装置として、レーザ装置２５に代えて、電子ビームを照射する電子ビーム照射装置を採用してもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１２…基板、１３…半導体素子、１４…表面電極（金属部材）、１５…配線部材（金属部材）、１５ａ…レーザ照射領域（ビーム照射領域）、１４ａ，１５ｂ…接合面、２１…接合装置、２２…支持台、２２ａ…規制装置を構成する載置面、２３…規制装置を構成する規制部材、２３ａ…孔、２５…レーザ装置（加熱装置）、３１，５１，５２，５４，５５…突部、６１，６２…透過部材（透過部）、Ｌ…レーザ光（レーザビーム、電磁波ビーム）、Ｓｂ…接合界面。
【図１】
2020131283.tif 000003
【図２】
2020131283.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020131283.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2020131283.tif 000016
【図１５】
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