(57)【要約】【課題】加熱効率が高い加熱方法を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る加熱方法は、被覆層１０を有する部材をレーザによって加熱する方法であって、被覆層１０にパルスレーザＬ１を照射して、被覆層１０の少なくとも１層を略剥離し、被覆層１０の少なくとも１層を略剥離した部位に加熱用レーザＬ２を照射する。このとき、被覆層１０は、第１の層と、第１の層を覆い、第１の層に比べてエネルギーの反射率が高い第２の層と、を有し、第２の層にパルスレーザＬ１を照射して、第２の層の少なくとも一部を略剥離して第１の層を略露出させることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆層を有する部材をレーザによって加熱する方法であって、
前記被覆層にパルスレーザを照射して、前記被覆層の少なくとも１層を略剥離し、
前記被覆層の少なくとも１層を略剥離した部位に加熱用レーザを照射する加熱方法。
【請求項２】
前記被覆層は、第１の層と、前記第１の層を覆い、前記第１の層に比べてエネルギーの反射率が高い第２の層と、を有し、
前記第２の層に前記パルスレーザを照射して、前記第２の層の少なくとも一部を略剥離して前記第１の層を略露出させる請求項１に記載の加熱方法。
【請求項３】
前記第１の層はＮｉメッキであり、前記第２の層はＡｕメッキである請求項２に記載の加熱方法。
【請求項４】
前記加熱用レーザは、デフォーカスした連続波レーザである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱方法。
【請求項５】
被覆層を有する第１の部材上に、接合部材を介して第２の部材を配置し、
前記被覆層にパルスレーザを照射して、前記被覆層の少なくとも１層を略剥離し、
前記被覆層の少なくとも１層を略剥離した部位に加熱用レーザを照射して前記第１の部材を加熱し、前記接合部材を溶融させて前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合方法。
【請求項６】
前記被覆層は、第１の層と、前記第１の層を覆い、前記第１の層に比べてエネルギーの反射率が高い第２の層と、を有し、
前記第２の層に前記パルスレーザを照射して、前記第２の層の少なくとも一部を略剥離して前記第１の層を略露出させる請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記第１の層はＮｉメッキであり、前記第２の層はＡｕメッキである請求項６に記載の接合方法。
【請求項８】
前記加熱用レーザは、デフォーカスした連続波レーザである請求項５乃至７のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項９】
前記第１の部材はリードフレームであり、
前記第２の部材は半導体素子である請求項５乃至８のいずれか１項に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱方法及び接合方法に関し、例えば被覆層を有する部材の加熱方法及び接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザを用いて部材を加熱する技術がある。例えば、特許文献１の電子部品実装方法は、基板を予熱板上に配置し、当該予熱板を裏面からレーザによって加熱して、基板に形成されたパッド上のはんだを溶融させ、パッドと電子部品とを接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９９８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザによって加熱する部材が被覆層を有する場合、被覆層の種類によってはレーザの反射率が高く、部材の加熱効率が低い。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、加熱効率が高い加熱方法及び接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係る加熱方法は、被覆層を有する部材をレーザによって加熱する方法であって、前記被覆層にパルスレーザを照射して、前記被覆層の少なくとも１層を略剥離し、前記被覆層の少なくとも１層を略剥離した部位に加熱用レーザを照射する。
【０００７】
上記加熱方法において、前記被覆層は、第１の層と、前記第１の層を覆い、前記第１の層に比べてエネルギーの反射率が高い第２の層と、を有し、前記第２の層に前記パルスレーザを照射して、前記第２の層の少なくとも一部を略剥離して前記第１の層を略露出させること、が好ましい。
【０００８】
上記加熱方法において、前記第１の層はＮｉメッキであり、前記第２の層はＡｕメッキであること、が好ましい。
【０００９】
上記加熱方法において、前記加熱用レーザは、デフォーカスした連続波レーザであること、が好ましい。
【００１０】
本発明の一形態に係る接合方法は、被覆層を有する第１の部材上に、接合部材を介して第２の部材を配置し、前記被覆層にパルスレーザを照射して、前記被覆層の少なくとも１層を略剥離し、前記被覆層の少なくとも１層を略剥離した部位に加熱用レーザを照射して前記第１の部材を加熱し、前記接合部材を溶融させて前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する。
【００１１】
上記接合方法において、前記被覆層は、第１の層と、前記第１の層を覆い、前記第１の層に比べてエネルギーの反射率が高い第２の層と、を有し、前記第２の層に前記パルスレーザを照射して、前記第２の層の少なくとも一部を略剥離して前記第１の層を略露出させること、が好ましい。
【００１２】
上記接合方法において、前記第１の層はＮｉメッキであり、前記第２の層はＡｕメッキであること、が好ましい。
【００１３】
上記接合方法において、前記加熱用レーザは、デフォーカスした連続波レーザであること、が好ましい。
【００１４】
上記接合方法において、前記第１の部材はリードフレームであり、前記第２の部材は半導体素子であること、が好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上、説明したように、本発明によると、加熱効率が高い加熱方法及び接合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る加熱方法及び接合方法を用いて作成される、半導体モジュールを概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る接合方法の工程図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る接合方法の工程図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る接合方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る加熱方法及び接合方法は、例えば図１に示すような半導体モジュール１を形成する際に好適に用いられる。詳細には、本実施の形態の半導体モジュール１は、下方から上方に向かって、下側のリードフレーム２、接合層３、スペーサ４、接合層５、半導体素子６、接合層７、上側のリードフレーム８の順で積層されている。そして、当該加熱方法及び接合方法は、接合層３、スペーサ４及び接合層５を介して下側のリードフレーム２と半導体素子６とを接合する際、又は接合層７を介して半導体素子６と上側のリードフレーム８とを接合する際に好適に用いられる。
【００１９】
以下に、本実施の形態の加熱方法及び接合方法を、接合層３、スペーサ４及び接合層５を介して下側のリードフレーム２と半導体素子６とを接合する場合を例に説明する。
【００２０】
先ず、図２に示すように、リードフレーム本体９が被覆層１０で被覆されたリードフレーム２を用意する。本実施の形態のリードフレーム本体９は、一般的なリードフレーム本体を用いることができる。被覆層１０は、リードフレーム本体９を被覆するＮｉメッキ（第１の層）１１、及びＮｉメッキ１１を被覆するＡｕメッキ（第２の層）１２を備えている。
【００２１】
つまり、リードフレーム２は、一般的なリードフレームと同様に、例えば銅母材のリードフレーム本体９がはんだ合金層の強度確保のためにＮｉメッキ１１で被覆され、さらにはんだ濡れ性確保のためにＡｕメッキ１２で被覆されている。
【００２２】
一方、下方から上方に向かって、接合層３、スペーサ４、接合層５、半導体素子６、接合層７、上側のリードフレーム８が順に積層されて一体化された積層体１３を形成する。即ち、スペーサ４の下面に接合層３が接合されている。また、スペーサ４の上面と半導体素子６の下面とが接合層５で接合されている。また、半導体素子６の上面と上側のリードフレーム８の下面とが接合層７で接合されている。接合層３、５及び７は、はんだ層等の例えば溶融することで部材相互を接合する部材である。
【００２３】
次に、図２に示すように、リードフレーム２上に積層体１３を積層する。これにより、リードフレーム本体９の上面を被覆するＡｕメッキ１２と、積層体１３の接合層３と、が当接した状態となる。
【００２４】
ここで、Ａｕメッキ１２はレーザの反射率が高く、エネルギーを吸収し難く、例えばデフォーカスした連続波レーザ（以下、単に加熱用レーザという場合がある。）をＡｕメッキ１２に照射しても、高速加熱が困難である。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、図３に示すように、加熱用レーザでリードフレーム２を加熱する前処理として、Ａｕメッキ１２にパルスレーザＬ１を照射する。詳細には、リードフレーム２の下方から、レーザ照射装置１４を用いてパルスレーザＬ１をＡｕメッキ１２に照射して、Ａｕメッキ１２の所定の領域を略剥離させる。つまり、リードフレーム２を被覆する最外層である、エネルギーを吸収し難い層をパルスレーザＬ１によって略剥離する。その結果、リードフレーム２の下面からＮｉメッキ１１が略露出する。
【００２６】
パルスレーザＬ１は、パルス波で高エネルギーを短時間で注入することができる。そのため、Ａｕメッキ１２の所定の領域を短時間で略剥離することができる。
【００２７】
パルスレーザＬ１としては、一般的にマーキング用等で用いられる、ＹＶＯ４レーザやファイバーレーザを適用することができる。また、パルスレーザＬ１のＡｕメッキ１２への照射領域は、少なくとも後の工程で加熱用レーザが照射される領域を含むように設定されていることが好ましい。但し、加熱用レーザのエネルギーが良好にリードフレーム２に吸収されれば、パルスレーザＬ１のＡｕメッキ１２への照射領域及び剥離の程度は特に限定されない。
【００２８】
次に、図４に示すように、リードフレーム２のＮｉメッキ１１が略露出する領域に、レーザ照射装置１５を用いて加熱用レーザＬ２を照射する。加熱用レーザＬ２としては、一般的に用いられる加熱用レーザ、例えば連続波のファイバーレーザをデフォーカスして広範囲の照射を可能としたものを適用することができる。
【００２９】
Ｎｉメッキ１１は、Ａｕメッキ１２に比べてレーザの反射率が低いので、加熱用レーザＬ２のエネルギーは良好にＮｉメッキ１１に吸収される。これにより、Ｎｉメッキ１１を介してリードフレーム２全体を迅速に加熱することができる。
【００３０】
その結果、接合層３が溶融して、接合層３を介してリードフレーム２と積層体１３とが接合される。
【００３１】
上述の加熱方法及び接合方法は、被覆層にパルスレーザＬ１を照射して、被覆層の少なくとも１層を略剥離し、剥離した部位に加熱用レーザＬ２を照射する。つまり、被覆層の少なくとも最外層を、高エネルギーを短時間で注入することができるパルスレーザＬ１によって略剥離するので、当該最外層がエネルギーを吸収し難い層で形成されていても、短時間で略剥離することができる。しかも、エネルギーを吸収し難い層を除去した後に、加熱用レーザＬ２を用いて部材（本実施の形態では、リードフレーム２）を加熱することができる。したがって、部材（本実施の形態では、リードフレーム２）の加熱時間を短縮でき、ひいては部材相互（本実施の形態では、リードフレーム２と積層体１３）を短時間で接合することができる。
【００３２】
このとき、本実施の形態の加熱方法及び接合方法は、被覆層にパルスレーザＬ１を照射する工程を加えるだけで、加熱効率を向上させることができるので、例えばリードフレーム本体９の下面を除いた領域にＡｕメッキを施したり、リードフレーム２の下面のＡｕメッキを刃具等で機械的に略剥離したり、する場合に比べて、簡単に、しかも安価に加熱効率の向上を実現することができる。
【００３３】
しかも、パルスレーザＬ１として、一般的にマーキング用等で用いられる、ＹＶＯ４レーザやファイバーレーザを適用すると、一般的なレーザ照射装置を用いてパルスレーザＬ１を照射することができ、さらに簡単に、しかも安価に加熱効率の向上を実現することができる。
【００３４】
また、Ａｕメッキを刃具等で機械的に略剥離する場合に比べて、剥離面の表面粗さを低減することができ、加熱速度のバラツキを低減することができる。
【００３５】
以上、本発明に係る加熱方法及び接合方法の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【００３６】
本実施の形態では接合層３と半導体素子６との間にスペーサ４及び接合層５を介在させているが省略しても良い。
【００３７】
本実施の形態では、下側のリードフレーム２を半導体素子６に接合しているが、上側のリードフレーム８を半導体素子６に接合する場合も同様に実施できる。
【００３８】
本実施の形態の加熱方法は、リードフレーム２を加熱するために用いたが、被覆層を有する部材を加熱するためであれば、同様に実施できる。
【００３９】
本実施の形態の接合方法は、リードフレーム２と半導体素子６とを接合するために用いたが、被覆層を有する部材を、接合層を介して他の部材に接合するためであれば、同様に実施できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  半導体モジュール
２  リードフレーム
３  接合層
４  スペーサ
５  接合層
６  半導体素子
７  接合層
８  リードフレーム
９  リードフレーム本体
１０  被覆層
１１  Ｎｉメッキ
１２  Ａｕメッキ
１３  積層体
１４  レーザ照射装置
１５  レーザ照射装置
Ｌ１  パルスレーザ
Ｌ２  加熱用レーザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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