(57)【要約】【課題】半田により部材を接合する接合部分における高温下でのニッケルの拡散が抑制され、ボイドの発生が抑制されて、高温環境下を含み、良好な接合信頼性を維持することができる電子部品の製造方法、及び電子部品を提供する。【解決手段】夫々金属層を有する支持体４と被着体１とを、すずを含む半田材料を用いて接続する電子部品の製造方法において、支持体４の金属層９上にニッケルめっき又はニッケル−リンめっきを行って、第１めっき層５を形成し、第１めっき層５上にニッケル−銅−リンめっきを行って第２めっき層８を形成し、第２めっき層８上に置換金めっきを行って第３めっき層１１を形成し、第３めっき層１１と、被着体１の金属層との間に、半田材料３１を配し、半田材料３１を加熱により溶融させ、その後、凝固させて、第１めっき層５側に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を含む合金層を有する接合部分３４を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々金属層を有する支持体と被着体とを、すずを含む半田材料を用いて接続する電子部品の製造方法において、
前記支持体の金属層上にニッケルめっき又はニッケル−リンめっきを行って、第１めっき層を形成し、
該第１めっき層上にニッケル−銅−リンめっきを行って第２めっき層を形成し、
該第２めっき層上に置換金めっきを行って第３めっき層を形成し、
該第３めっき層と、前記被着体の金属層との間に、前記半田材料を配し、
該半田材料を加熱により溶融させ、その後、凝固させて、前記第１めっき層側に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を含む合金層を有する接合部分を形成することを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記第２めっき層中の銅の含有量は、１質量％以上９８質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記ニッケル−銅−リンめっきは、硫酸、硝酸、塩酸、及び酢酸からなる群から選択される無機酸の銅塩及び該無機酸のニッケル塩を含むニッケル−銅−リンめっき液を用いて行い、前記銅塩及びニッケル塩の含有量、ｐＨ、及び浴温を調整して、前記第２めっき層中の銅の含有量を制御することを特徴とする請求項２に記載の電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記第２めっき層中のリンの含有量は、０．１質量％以上１４質量％以下であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記第２めっき層は、厚みが０．０３μｍ以上１０μｍ以下になるように形成することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の電子部品の製造方法。
【請求項６】
無電解ニッケル−リンめっきによりニッケル−リンめっき層を形成し、
前記ニッケル−銅−リンめっきは、無電解ニッケル−銅−リンめっきであることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の電子部品の製造方法。
【請求項７】
前記電子部品は、夫々金属層を有する１又は２の放熱板、絶縁基板又は金属板、及びパワーデバイスを備えるパワーモジュールであり、
前記放熱板、前記絶縁基板又は金属板、及び前記パワーデバイスのうちの少なくとも一つの部材の金属層上に前記ニッケルめっき又はニッケル−リンめっきを行うことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の電子部品の製造方法。
【請求項８】
夫々金属層を有する支持体と被着体とが、すずを含む半田材料により接続されている電子部品において、
前記支持体の金属層上に設けられた、ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層と、
該ニッケルめっき層上又はニッケル−リンめっき層上に設けられたニッケル−銅−リンめっき層、該ニッケル−銅−リンめっき層上に形成された（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を含む合金層、及びすずを含む半田層を有し、前記被着体の金属層を接合している接合部分と
を備えることを特徴とする電子部品。
【請求項９】
２００℃で５０時間放置した後に、前記ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層の厚みの減少率が０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項８に記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体の金属層にニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層を設け、該ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層と、支持体に対向する被着体との間に半田材料を配して半田接合部分を形成する電子部品の製造方法、及び電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品としてのパワーモジュールは、コンバータ，インバータ等の電力変換器において、電力制御に用いられるパワー半導体素子であり、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のパワーデバイスの駆動回路及び自己保護構造を組み込んである。
前記電力変換器としては、太陽光発電装置，風力発電装置等の発電装置、エアコンディショナー，洗濯機，冷蔵庫等の民生用機器、及びＨＶ車，電気自動車，電車等の車両等に備えられるものが挙げられる。
【０００３】
パワーモジュールとして、一面にＣｕ配線を有する絶縁基板の該Ｃｕ配線と、パワーデバイスの下面にスパッタリング等により形成された金属層とを、半田層を含む接合部分を介し接合してケース内に収容した後、ケース内に封止樹脂を充填し、ケースの底面には冷却器を配し、パワーデバイスからの熱を放熱するように構成されたものがある。
【０００４】
前記接合部分は、例えば以下のようにして形成される。
絶縁基板のＣｕ配線の表面に、次亜リン酸を還元剤とする無電解Ｎｉ−Ｐめっき液及び置換Ａｕめっき液を用いて順次Ｎｉ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層を形成する。そして、パワーデバイスの金属層とＡｕめっき層との間に半田材料を配し、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とＮｉ−Ｐめっき層との界面に合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、接合部分が形成される。
【０００５】
従来、パワーデバイスの材料はＳｉであったが、近年、電力損失が少なく、電力密度を向上させることができるという観点からＳｉＣ又はＧａＮ等の、バンドギャップが２．２ｅＶ以上であるワイドバンドギャップ半導体を有するパワーデバイスを用いることが検討されている。
Ｓｉパワーデバイスは１５０℃以上、ワイドバンドギャップ半導体を有するパワーデバイスは２００℃以上の高温動作が可能であるので、パワーモジュールの冷却器を小さくすることができ、パワーモジュール全体を小さくすることができる。そして、パワーモジュールが自動車に用いられる場合、車体の軽量化に繋げることができる。
パワーデバイスが高温で動作されるので、前記接合部分の温度は１５０℃以上になり、前記Ｎｉ−Ｐめっき層のＮｉが半田層側に拡散して、合金層が成長する。その結果、合金層の下部にボイドが生じ、ボイドを起点としてクラックが生じ、このクラックが生じた部分から接合部分が剥離し易くなり、接合信頼性が低下するという問題がある。
【０００６】
特許文献１には、表面にＮｉめっき層及びＡｕめっき層を順次形成してなるリードフレームに対してパワーデバイスを半田付けし、中間体を製造する第１ステップ、中間体の表面にプライマーを塗布し、乾燥させてプライマー層を形成する第２ステップ、プライマー層の表面に封止樹脂体を成形し、パワーモジュールを製造する第３ステップからなるパワーモジュールの製造方法において、第１ステップで熱処理を施して、Ｎｉが拡散されたＡｕめっき層を形成する発明が開示されている。この発明においては、Ａｕめっき層によって、リードフレームに対し半田との間で良好な濡れ性を確保するとともに、Ｎｉの拡散によりＡｕめっき層とプライマーとの密着性を高めることが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１２２７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の場合、Ｎｉの拡散によって、上述したように接合信頼性が低下する虞がある。
【０００９】
パワーモジュール以外の電子部品においても、夫々金属層を有する支持体と被着体とが、すずを含む半田材料を用いて形成された接合部分により接続されることが多い。接合部分は、支持体のＣｕ配線にＯＳＰ処理を施した後、又は該Ｃｕ配線にＮｉ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層を形成した後、表面に半田材料を配することにより形成される。電子部品はさらなる小型化及び薄型化が要求されており、より高い接合信頼性が必要とされている。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、半田により部材を接合する接合部分における高温下でのニッケルの拡散が抑制され、ボイドの発生が抑制されて、高温環境下を含み、良好な接合信頼性を維持することができる電子部品の製造方法、及び電子部品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】
【００１１】
本発明に係る電子部品の製造方法は、夫々金属層を有する支持体と被着体とを、すずを含む半田材料を用いて接続する電子部品の製造方法において、前記支持体の金属層上にニッケルめっき又はニッケル−リンめっきを行って、第１めっき層を形成し、該第１めっき層上にニッケル−銅−リンめっきを行って第２めっき層を形成し、該第２めっき層上に置換金めっきを行って第３めっき層を形成し、該第３めっき層と、前記被着体の金属層との間に、前記半田材料を配し、該半田材料を加熱により溶融させ、その後、凝固させて、前記第１めっき層側に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を含む合金層を有する接合部分を形成することを特徴とする。
【００１２】
ここで、金属層とは、支持体若しくは被着体の表面に設けられたものであってもよく、又は支持体若しくは被着体が金属からなり、その金属表面を指すものであってもよい。以下、同様である。
【００１３】
従来のように、ニッケル−リンめっき層上に金めっき層を形成し、半田接合を行った場合、初期に（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が形成され、（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層の成長とともに、該合金層の下側に（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層が形成される。（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層は、ニッケルが拡散して成長し易く、ボイドが生じてクラックが発生し易い。
本発明においては、第１めっき層上に第２めっき層を設けた上で金めっき層を形成し、半田材料を配して接合部分を形成するので、第２めっき層から銅が供給されて（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が速やかに形成される。銅は経時的に供給され、接合部分で銅が所定量含まれるので、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制され、高温下での接合部分におけるニッケルの拡散が抑制される。ニッケルが拡散しないので、Ｐ−rich層が生じるのが抑制される。従って、合金層の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制される。
金めっき層を有するので、ニッケル、銅の酸化が防止される。
以上より、第１めっき層と半田層との接合強度が低下することがなく、電子部品は高温下で使用される場合も含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
【００１４】
本発明に係る電子部品の製造方法は、前記第２めっき層中の銅の含有量は、１質量％以上９８質量％以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、第２めっき層から良好に銅が供給され、（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が維持され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制される。
【００１６】
本発明に係る電子部品の製造方法は、前記ニッケル−銅−リンめっきは、硫酸、硝酸、塩酸、及び酢酸からなる群から選択される無機酸の銅塩及び該無機酸のニッケル塩を含むニッケル−銅−リンめっき液を用いて行い、前記銅塩及びニッケル塩の含有量、ｐＨ、及び浴温を調整して、前記第２めっき層中の銅の含有量を制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、第２めっき層から銅が良好に供給されるとともに、銅の拡散により金めっき層が酸化され、変色するのが抑制される。
【００１８】
本発明に係る電子部品の製造方法は、前記第２めっき層中のリンの含有量は、０．１質量％以上１４質量％以下であることを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、Ｐ−rich層が形成されるのが抑制される。
【００２０】
本発明に係る電子部品の製造方法は、前記第２めっき層は、厚みが０．０３μｍ以上１０μｍ以下になるように形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、高温下においても、継続的に銅が供給されて（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が維持され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制される。
【００２２】
本発明に係る電子部品の製造方法は、無電解ニッケル−リンめっきによりニッケル−リンめっき層を形成し、前記ニッケル−銅−リンめっきは、無電解ニッケル−銅−リンめっきであることを特徴とする。
【００２３】
本発明においては、無電解ニッケル−リンめっきの後、無電解ニッケル−銅−リンめっきを行うので、通電の必要がなく、作業性が良好である。無電解ニッケル−銅−リンめっき液のｐＨを強アルカリ側ではなく、中性寄りにできるので、パワーデバイス等の電子部品のデバイスの絶縁膜等が剥がれるのが抑制される。
【００２４】
本発明に係る電子部品の製造方法は、前記電子部品は、夫々金属層を有する１又は２の放熱板、絶縁基板又は金属板、及びパワーデバイスを備えるパワーモジュールであり、前記放熱板、前記絶縁基板又は金属板、及び前記パワーデバイスのうちの少なくとも一つの部材の金属層上に前記ニッケルめっき又はニッケル−リンめっきを行うことを特徴とする。
【００２５】
本発明においては、高温下で使用されるパワーモジュールの接合信頼性が長期的に維持される。
【００２６】
本発明に係る電子部品は、夫々金属層を有する支持体と被着体とが、すずを含む半田材料により接続されている電子部品において、前記支持体の金属層上に設けられた、ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層と、該ニッケルめっき層上又はニッケル−リンめっき層上に設けられたニッケル−銅−リンめっき層、該ニッケル−銅−リンめっき層上に設けられた（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を含む合金層、及びすずを含む半田層を有し、前記被着体の金属層を接合している接合部分とを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明においては、長期的に銅が供給されて（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が維持され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制され、ボイドの発生が抑制される。従って、高温下で使用される場合も含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
【００２８】
本発明に係る電子部品は、２００℃で５０時間放置した後に、前記ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層の厚みの減少率が０％以上５０％以下であることを特徴とする。
【００２９】
ここで、厚みの減少率とは、最初のニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層の厚みに対する、減少した厚みの量の割合である。
本発明においては、ニッケルの拡散が抑制されて、接合信頼性がより良好である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、第１めっき層上に第２めっき層を設けた上で金めっき層を形成し、半田材料を配して接合部分を形成するので、第２めっき層から銅が供給されて（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が速やかに形成される。銅は経時的に供給され、接合部分で銅が所定量含まれるので、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制され、高温下での接合部分におけるニッケルの拡散が抑制される。ニッケルが拡散しないので、Ｐ−rich層が生じるのが抑制される。従って、合金層の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制される。
従って、第１めっき層と半田層との接合強度が低下することがなく、電子部品は高温下で使用される場合も含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１に係るパワーモジュールを示す模式的断面図である。
【図２】絶縁基板と放熱板との接合構造を示す模式的断面図である。
【図３】パワーデバイスと絶縁基板との接合構造を示す模式的断面図である。
【図４】無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理及び無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき処理を施して、Ｎｉ−Ｐめっき層及びＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層を形成する場合のフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係るパワーモジュールを示す模式的断面図である。
【図６】実施の形態３に係るパワーモジュールを示す模式的断面図である。
【図７】実施の形態４に係るパワーモジュールを示す模式的断面図である。
【図８】実施の形態５に係る電子部品の接合の前後を示す模式的断面図である。
【図９】接合信頼性の評価試験方法を説明するための説明図である。
【図１０】実施例１の試験基板を２００℃、５０時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
【図１１】実施例２の試験基板を２００℃、５０時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
【図１２】比較例１の試験基板を２００℃、５０時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
【図１３】比較例２の試験基板のリフロー後の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
【図１４】比較例３の試験基板を２００℃、１０００時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
【図１５】比較例４の試験基板を２００℃、１０００時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
【図１６】比較例５の試験基板を２００℃、１０００時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
【図１７】比較例１の試験基板を２００℃、１０００時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
【図１８】比較例１、比較例４、及び比較例５の試験基板につき、２００℃で放置した場合の、経過時間と、Ｎｉ−Ｐめっき層の厚みの減少量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係るパワーモジュール２０を示す模式的断面図、図２は絶縁基板４と放熱板６との接合構造を示す模式的断面図、図３はパワーデバイス１と絶縁基板４との接合構造を示す模式的断面図である。
パワーモジュール２０は、パワーデバイス１，１、絶縁基板４、放熱板６、冷却器７、ケース１０、端子１２，１２、ワイヤ１３，１４、樹脂層１５、及び絶縁基板１９を備える。
【００３３】
放熱板６は銅製である。絶縁基板４は例えばセラミック製であり、絶縁基板４の下面にはＣｕパッド９（図２参照）が設けられている。放熱板６と、絶縁基板４の図２における下側のＣｕパッド９とは半田接合されている。図２Ｂに示すように、放熱板６の上面、及び絶縁基板４の下側のＣｕパッド９の下面夫々にＮｉ−Ｐめっき層（又はＮｉめっき層）５が設けられ、Ｎｉ−Ｐめっき層５，５間に接合部３が設けられている。図２に示すように、Ｃｕパッド９とＮｉ−Ｐめっき層５とで接続金属部２が構成される。
なお、図１においては、放熱板６上にＮｉ−Ｐめっき層５が連続して設けられ、Ｎｉ−Ｐめっき層５上に接合部３及び接続金属部２が設けられた状態を示しているが、Ｎｉ−Ｐめっき層５、接合部３、及び接続金属部２の三層の積層構造は放熱板６上に断続的に設けられるものであってもよい。
【００３４】
パワーデバイス１は、電力の変換及び制御、交流電源からの直流電源への変換（整流）等を行う、例えばＳｉＣ系又はＧａＮ系等の半導体素子である。
図３に示すように、絶縁基板４のＣｕパッド９にＮｉ−Ｐめっき層５が設けられ、Ｎｉ−Ｐめっき層５と、パワーデバイス１のスパッタリング等により形成されたＴｉ，Ｎｉ，Ａｕ等からなる金属配線層との間に接合部３が設けられている。
【００３５】
図１に示すように、放熱板６には、絶縁基板１９を介し冷却器７が取り付けられている。
ケース１０は、底板に開口部を有する箱状をなす。該開口部から冷却器７が突出する状態で底板に放熱板６が嵌合し、パワーデバイス１、絶縁基板４、及び放熱板６がケース１０に収容されている。
ケース１０の高さ方向の中央部には、内側に突出した段部が設けられており、該段部に端子１２，１２が設けられている。
パワーデバイス１上の２つの電極は、アルミニウム製のワイヤ１３，１４により、端子１２，１２に接続されている。
そして、ケース１０の内部には絶縁樹脂が充填され、樹脂層１５が形成されている。
【００３６】
以下、絶縁基板４と放熱板６との接合について説明する。
図２Ａに示すように、まず、放熱板６の表面、及び絶縁基板４の下側のＣｕパッド９にＮｉ−Ｐめっき層５，５を設け、Ｎｉ−Ｐめっき層５，５の表面にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８，８を設ける。
【００３７】
Ｎｉ−Ｐめっき層５及びＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８の形成は、以下のようにして行われる。
図４は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理及び無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき処理を施して、Ｎｉ−Ｐめっき層５及びＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を形成する場合のフローチャートである。
放熱板６及び絶縁基板４各々に対し酸性脱脂剤を用い、５０℃、５分の処理条件で脱脂を行う（Ｓ１）。
過硫酸ナトリウム１００ｇ／Ｌ及び硫酸１０ｍｌ／Ｌを用いてソフトエッチング処理を行う（Ｓ２）。保持時間は１分である。
硫酸５０ｇ／Ｌを用いて酸処理を行う（Ｓ３）。保持時間は０．５分である。
硫酸２８．７ｇ／Ｌを用いてプリディップ処理を行う（Ｓ４）。保持時間は０．５分である。
アクチベータ処理液を用いてアクチベータを行う（Ｓ５）。保持時間は１分である。アクチベータ処理は、還元析出型の無電解Ｎｉ−Ｐめっき液中の還元剤が放熱板６及びＣｕパッド９上でのみ電子を放出するように触媒となるＰｄを付与する処理である。
触媒残渣除去液によりアクチベータ処理後の触媒残渣を除去する、ポストディップ処理を行う（Ｓ６）。保持時間は２分である。
その後、次亜リン酸を還元剤とする無電解Ｎｉ−Ｐめっき液を用いて無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理を行い、Ｎｉ−Ｐめっき層５を放熱板６及び絶縁基板４のＣｕパッド９の表面上に形成する（Ｓ７）。狙い厚みは一例として５μｍであり、この厚みに限定されるものではない。
【００３８】
次に、以下の無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき液組成及びめっき条件にて無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき処理を行い、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８をＮｉ−Ｐめっき層５上に形成する（Ｓ８）。
＜無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき液組成＞
硫酸銅・５水和物：０．００００４−０．１５ｍｏｌ／Ｌ
硫酸ニッケル・６水和物：０．００００３８−０．１５ｍｏｌ／Ｌ
次亜リン酸ナトリウム：０．０９５−０．４７ｍｏｌ／Ｌ
クエン酸三ナトリウム・２水和物：０．０３４−０．２ｍｏｌ／Ｌ
ホウ砂：０．０１３−０．０７８ｍｏｌ／Ｌ
界面活性剤：適量
＜Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき条件＞
浴温：６５−９５℃
ｐＨ：４−１０
【００３９】
そして、置換Ａｕめっき処理を行い、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８上に、Ａｕめっき層１１を形成する（Ｓ９）。狙い厚みは０．０３μｍである。
【００４０】
Ａｕめっき層１１，１１間に半田材料３１を配する（図２Ａ）。半田材料３１としては、例えばＳｎ−0.7Ｃｕ半田シート、Ｓｎ−3.0Ａｇ−0.5Ｃｕ半田シート等が挙げられる。
【００４１】
そして、リフロー処理を行う。
リフローの装置としては、静止型リフロー装置（Ｍａｌｃｏｍ社製：「ＲＤＴ２５０Ｃ」）を用いた。リフロー雰囲気は大気である。
一例として、昇温速度３．０℃／ｓｅｃで１５０℃まで昇温し、次に１７０℃まで１２０秒かけて昇温し、昇温速度１．５℃／ｓｅｃで２５０℃まで昇温し、１０秒間保持する場合が挙げられる。
【００４２】
リフロー処理を行うことで、半田材料３１が溶融し、図２Ｂに示すように、半田材料３１とＮｉ−Ｐめっき層５との間に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層３２が形成された状態で半田材料３１が凝固し、該合金層３２、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８、及び半田層３３を有する接合部３が形成される。なお、一つの合金層３２と半田層３３とにより、本願の請求項１に係る接合部分３４が構成される。
【００４３】
上述のステップＳ８において、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８中のＣｕの含有量が１質量％以上９８質量％以下になるように、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を形成するのが好ましい。この場合、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８から良好に銅が供給され、（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が形成されて維持される。Ｃｕの含有量の上限値は９５質量％であるのがより好ましく、９０質量％であるのがさらに好ましい。Ｃｕの含有量の下限値は１０質量％であるのがより好ましく、２０質量％であるのがさらに好ましい。
無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき液は上述の組成に限定されず、硫酸、硝酸、塩酸、及び酢酸からなる群から選択される無機酸の銅塩及び該無機酸のニッケル塩を含むことができ、前記銅塩及びニッケル塩の含有量、ｐＨ、及び浴温を調整して、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８中のＣｕの含有量を制御する。
【００４４】
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８中のＰの含有量が０．１質量％以上１４質量％以下になるように、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を形成するのが好ましい。この場合、Ｐ−rich層が形成されるのが抑制される。Ｐの含有量の上限値は１３質量％であるのがより好ましい。Ｐの含有量の下限値は０．２質量％であるのがより好ましい。
【００４５】
また、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８は、厚みが０．０３μｍ以上１０μｍ以下になるように形成するのが好ましい。この場合、高温下においても、継続的に銅が供給されて（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が維持され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制される。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８の厚みの上限値は５μｍであるのがより好ましい。厚みの下限値は０．１μｍであるのがより好ましい。
【００４６】
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８中のＣｕの含有量、及びＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８の厚みは、後述する接合信頼性評価試験で、２００℃で５０時間放置した後の、Ｎｉめっき層５又はＮｉ−Ｐめっき層５の厚みの減少率が０％以上５０％以下になるように設定するのが好ましい。この場合、長期的にＣｕが供給されて（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が維持され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制される。減少率の上限値は４０％であるのがより好ましく、３０％であるのがさらに好ましい。
【００４７】
本実施の形態の場合、初期に（Ｃｕ，Ｎｉ）6Ｓｎ5合金層が形成されるが、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成は抑制される。従って、ボイドが生じてクラックが発生するのが抑制され、絶縁基板４と放熱板６との接合信頼性が良好である。
【００４８】
以下、パワーデバイス１と絶縁基板４との接合について説明する。
図３Ａに示すように、半田のリフロー処理前に、上記と同様にして絶縁基板４のＣｕパッド９にＮｉ−Ｐめっき層５を設け、Ｎｉ−Ｐめっき層５にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を設け、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８にＡｕめっき層１１を設ける。Ａｕめっき層１１とパワーデバイス１の前記金属配線層との間に半田材料３１を配し、リフロー処理を行うことで、図３Ｂに示すように、半田材料３１が溶融し、半田材料３１とＮｉ−Ｐめっき層５との間に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層３２が形成された状態で半田材料３１が凝固し、該合金層３２、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８、及び半田層３３を有する接合部３が形成される。接合部３は、上述の絶縁基板４と放熱板６との間に設けられる接合部３と異なり、合金層３２は一方の界面のみに有する。
【００４９】
Ｎｉ−Ｐめっき層５及びＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８は、上述の無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理及び無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき処理により形成される場合には限定されない。Ｎｉめっき層を形成する場合、電解Ｎｉめっき処理により形成する。
無電解Ｎｉ−ＰめっきによりＮｉ−Ｐめっき層５を形成し、無電解Ｎｉ−Ｃｕ−ＰめっきによりＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を形成する場合、通電の必要がなく、スムーズに連続して処理できる。また、無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき液を用いる場合、無電解Ｃｕめっき液を用いる場合と比較して、めっき液のｐＨを強アルカリ側ではなく、中性寄りにできるので、パワーデバイス等の電子部品のデバイスの絶縁膜等が剥がれるのが抑制される。
【００５０】
以上のように、本実施の形態においては、Ｎｉ−Ｐめっき層５（又はＮｉめっき層５）上にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を設けた上でＡｕめっきを行い、接合部３を形成するので、高温下での接合部３におけるＮｉの拡散が抑制され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制される。
従って、合金層３２の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、パワーモジュール２０は高温下の使用で、良好な接合信頼性を維持することができる。
【００５１】
以上のように形成されたＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８の表面にはＯＳＰ処理を施すことにしてもよい。ＯＳＰ処理液としては、通常用いられるプリフラックス液を用いることができる。例えば四国化成工業株式会社製の「タフエースF2(LX)」等を使用できる。
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８に表面処理を行わなかった場合、長期に保管したとき、表面が酸化され、半田材料３１の濡れ不良が生じることがある。ＯＳＰ処理よりＡｕめっき処理を行った方が、濡れ性が良好である。
【００５２】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係るパワーモジュール２１を示す模式的断面図である。図中、図１と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
パワーモジュール２１はパワーモジュール２０と異なり、両面放熱構造を有する。
パワーモジュール２１は、パワーデバイス１、放熱板６，６、冷却器７，７、金属板１６、端子１２、ワイヤ１３、及び樹脂層１５を備える。
図５における下側の放熱板６の表面の所定部分には上記と同様にしてＮｉ−Ｐめっき層５が設けられており、パワーデバイス１の裏面には、スパッタリング等により形成された金属配線層が設けられている。該金属配線層と放熱板６のＮｉ−Ｐめっき層５とは、接合部３により接合されている。
リフロー処理前には、Ｎｉ−Ｐめっき層５に、図３Ａと同様にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。Ａｕめっき層と前記金属配線層との間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とＮｉ−Ｐめっき層５との間に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
【００５３】
パワーデバイス１の表面には、金属配線層にＮｉ−Ｐめっき層を積層して接続金属部２が設けられており、同様にＣｕ製の金属板１６の両面には、Ｎｉ−Ｐめっき層５が設けられている。パワーデバイス１の接続金属部２と金属板１６の裏面のＮｉ−Ｐめっき層５とは接合部３により接合されている。リフロー処理前には図２Ａと同様に、前記接続金属部２のＮｉ−Ｐめっき層、及びＮｉ−Ｐめっき層５に夫々Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。
図２Ａと同様に、Ａｕめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、各Ｎｉ−Ｐめっき層との間に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
【００５４】
図５における上側の放熱板６の裏面の所定部分にはＮｉ−Ｐめっき層５が設けられており、Ｎｉ−Ｐめっき層５は、金属板１６の表面のＮｉ−Ｐめっき層５に接合部３により接合されている。
リフロー処理前には、図２Ａと同様に、各Ｎｉ−Ｐめっき層５にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。
Ａｕめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、各Ｎｉ−Ｐめっき層５との間に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
【００５５】
放熱板６，６は対向するように配され、放熱板６，６の反対側の面には夫々絶縁基板１９，１９を介し冷却器７，７が取り付けられている。
冷却器７，７間には、絶縁樹脂を充填した樹脂層１５が設けられている。
樹脂層１５の高さ方向の中央部には端子１２が挿入され、パワーデバイス１の電極とワイヤ１３により接続されている。樹脂層１５の、端子１２が挿入されている部分と反対側の部分においては、放熱板６，６の端部が各別に外部に引き出されている。
【００５６】
本実施の形態においては、Ｎｉ−Ｐめっき層５（又はＮｉめっき層５）上にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を設けた上でＡｕめっきを行い、接合部３を形成するので、高温下での接合部３におけるＮｉの拡散が抑制され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制される。
従って、合金層３２の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、パワーモジュール２１は高温下の使用で、良好な接合信頼性を維持することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係るパワーモジュール２２を示す模式的断面図である。図中、図１、図５と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
パワーモジュール２２はパワーモジュール２１と同様に、両面放熱構造を有する。
パワーモジュール２２は、パワーデバイス１、絶縁基板４，４、放熱板６，６、冷却器７，７、端子１２，１２、及び樹脂層１５を備える。
図６における下側の放熱板６の表面の所定部分には上記と同様にしてＮｉ−Ｐめっき層５及びＡｕめっき層が設けられている。下側の絶縁基板４の両面には上述の接続金属部２が設けられている。前記Ｎｉ−Ｐめっき層５と、前記絶縁基板４の裏面の接続金属部２のＮｉ−Ｐめっき層との間に接合部３が設けられている。
リフロー処理前には、Ｎｉ−Ｐめっき層に、上記と同様にしてＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。図２Ａと同様に、Ａｕめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、各Ｎｉ−Ｐめっき層との間に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
【００５８】
前記絶縁基板４の表面の接続金属部２と、パワーデバイス１の下側のスパッタリング等により形成された金属配線層とは接合部３により接合されている。
パワーデバイス１の表面には、金属配線層にＮｉ−Ｐめっき層が積層されて接続金属部２が設けられており、上側の絶縁基板４の両面には、Ｃｕ層にＮｉ−Ｐめっき層が積層されて接続金属部２が設けられている。
上側の絶縁基板４の裏面の接続金属部２と、パワーデバイス１の接続金属部２とは接合部３により接合されている。
いずれもリフロー処理前には、接続金属部２のＮｉ−Ｐめっき層にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。Ａｕめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とＮｉ−Ｐめっき層との間に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
【００５９】
上側の放熱板６の裏面の所定部分にはＮｉ−Ｐめっき層５が設けられている。Ｎｉ−Ｐめっき層５と、上側の絶縁基板４の表面の接続金属部２とは接合部３により接合されている。リフロー処理前には、前記Ｎｉ−Ｐめっき層５及び接続金属部２のＮｉ−Ｐめっき層にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。Ａｕめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とＮｉ−Ｐめっき層との界面に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
【００６０】
放熱板６，６の対向面の反対側の面には夫々絶縁基板１９，１９を介し冷却器７，７が取り付けられている。
冷却器７，７間には、絶縁樹脂を充填した樹脂層１５が設けられている。
樹脂層１５の両側面の、高さ方向の中央部には端子１２，１２が挿入されている。図６における左側の端子１２は、上側の絶縁基板４の接続金属部２と、接合部３を介して接続され、右側の端子１２は、下側の絶縁基板４の接続金属部２と、接合部３を介して接続されている。
【００６１】
本実施の形態においては、Ｎｉ−Ｐめっき層５（又はＮｉめっき層５）上にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を設けた上でＡｕめっきを行い、接合部３を形成するので、高温下での接合部３におけるＮｉの拡散が抑制され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制される。
従って、合金層の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、パワーモジュール２２は高温下の使用で、良好な接合信頼性を維持することができる。
本実施の形態に係るパワーモジュール２２はワイヤを有さないので、寄生容量を減じることができる。
【００６２】
（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に係るパワーモジュール３７を示す模式的断面図である。図中、図１、図５と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
パワーモジュール３７はパワーモジュール２１と同様に、両面放熱構造を有する。
パワーモジュール３７は、ＩＧＢＴ／ダイオード等のパワーデバイス１、放熱板６、Ｃｕ端子４０、樹脂層１５、及びケース１０を備える。
パワーモジュール３７は、正極側の上アーム回路と負極側の下アーム回路とを１パッケージ化した2in1構造を有する。
下アーム回路の下側の放熱板６の表面の所定部分には、上記と同様にしてＮｉ−Ｐめっき層５が設けられており、パワーデバイス１の裏面には、スパッタリング等により形成された金属配線層が設けられている。該金属配線層と放熱板６のＮｉ−Ｐめっき層５とは、接合部３により接合されている。
リフロー処理前には、Ｎｉ−Ｐめっき層５に、図３Ａと同様にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。Ａｕめっき層と前記金属配線層との間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とＮｉ−Ｐめっき層５との界面に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
【００６３】
パワーデバイス１の表面には、金属配線層にＮｉ−Ｐめっき層を積層して接続金属部２が設けられており、Ｃｕ端子４０の両面には、Ｎｉめっき層５が設けられている。パワーデバイス１の接続金属部２のＮｉ−Ｐめっき層とＣｕ端子４０の裏面のＮｉめっき層５とは接合部３により接合されている。
リフロー処理前には図２Ａと同様に、前記接続金属部２のＮｉ−Ｐめっき層、及びＮｉめっき層５に夫々Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。
図２Ａと同様に、Ａｕめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、Ｎｉ−Ｐめっき層又はＮｉめっき層との間に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
【００６４】
図７における上側の放熱板６の裏面の所定部分にはＮｉ−Ｐめっき層５が設けられており、Ｎｉ−Ｐめっき層５は、Ｃｕ端子４０の表面のＮｉめっき層５に接合部３により接合されている。
リフロー処理前には、図２Ａと同様に、Ｎｉ−Ｐめっき層５及びＮｉめっき層５に夫々Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。
Ａｕめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、Ｎｉ−Ｐめっき層５又はＮｉめっき層５との間に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
放熱板６，６は対向するように配されている。
ケース１０内には、絶縁樹脂を充填した樹脂層１５が設けられている。
【００６５】
上アーム回路も下アーム回路と同様の構成を有する。
図７に示すように、下アーム回路の下側の放熱板６の上アーム回路側の端部には、斜め上方に延びる下アーム６１が設けられ、下アーム６１の先端部には、水平方向に延びる接続部６２が設けられている。
上アーム回路の上側の放熱板６の下アーム回路側の端部には、水平方向に延びる接続部６３が設けられている。
【００６６】
接続部６２の表面、及び接続部６３の裏面には、夫々Ｎｉ−Ｐめっき層５が設けられている。
リフロー処理前には図２Ａと同様に、各Ｎｉ−Ｐめっき層に夫々Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層及びＡｕめっき層が設けられている。
図２Ａと同様に、Ａｕめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、Ｎｉ−Ｐめっき層又はＮｉめっき層との界面に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層、及び半田層を有する接合部３が形成される。
【００６７】
本実施の形態においては、Ｎｉ−Ｐめっき層５（又はＮｉめっき層５）上にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を設けた上でＡｕめっきを行い、接合部３を形成するので、高温下での接合部３におけるＮｉの拡散が抑制され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制される。
従って、合金層３２の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、パワーモジュール３７は高温下の使用で、良好な接合信頼性を維持することができる。
【００６８】
（実施の形態５）
図８のＡ及びＢは、実施の形態５に係る電子部品２３の接合の前後を示す模式的断面図である。
電子部品２３の基板２４の表面には、Ｃｕ配線２６，２６が形成されている。
Ｃｕ配線２６の表面及び側面には、上記と同様にして、Ｎｉ−Ｐめっき層５（又はＮｉめっき層５）が形成されている。
Ｎｉ−Ｐめっき層５の表面には、上記と同様にしてＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８が形成されている。
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８の表面には、上記と同様にしてＡｕめっき層１１が形成されている。
チップ部品２５の両端部に設けられた、例えばＳｎ合金等からなる電極２５１，２５１をＣｕ配線２６，２６に半田接合により接続することにより、チップ部品２５が基板２４に実装される。
【００６９】
電子部品２３を製造する場合、Ａに示すように、基板２４のＣｕ配線２６，２６の上側に、チップ部品２５の電極２５１，２５１を配し、電極２５１，２５１とＡｕめっき層１１，１１との間に半田材料を配する。
リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、Ｂに示すように、半田材料と、Ｎｉ−Ｐめっき層又はＮｉめっき層との界面に（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 を主に含む合金層３２が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層３２、残存するＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８、及び半田層３３を有する接合部３が形成される。
【００７０】
本実施の形態においては、実施の形態１〜４と同様に、Ｎｉ−Ｐめっき層５（又はＮｉめっき層５）上にＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を設けた上でＡｕめっきを行い、接合部３を形成するので、高温下での接合部３におけるＮｉの拡散が抑制され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制される。即ち、合金層３２の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、電子部品２３は高温下での使用を含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
電子部品２３は、小型化及び薄型化を進め、接合部３がチップ部品２５の発熱の影響を受け易くなった場合を含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
［接合信頼性の評価試験］
図９は、接合信頼性の評価試験方法を説明するための説明図である。図９Ａは試験基板４３の模式的断面図、図９Ｂはダミーチップ４１を実装していない部分の拡大断面図、図９Ｃはダミーチップ４１を実装している部分の拡大断面図である。
試験基板４３は、Ｃｕ板４２にダミーチップ４１が半田層３３により接合されてなる。
ダミーチップ４１はＳｉＣからなり、半田付けができるように、スパッタリングによりＴｉ，Ｎｉ，Ａｕ等の金属層が設けられている。
図９Ｂにおいては、Ｃｕ板４２上に、順に、無電解Ｎｉ−Ｐめっきにより形成されたＮｉ−Ｐめっき層５、無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっきにより形成されたＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８、及び置換Ａｕめっきにより形成されたＡｕめっき層１１が形成されている。
【００７２】
図９Ｃに示すように、リフロー処理により、合金層３２及び半田層３３が形成される。  高温下で放置することにより、上述したように、Ｎｉ−Ｐめっき層からＮｉが拡散する。図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、Ｎｉ−Ｐめっき層５の厚みが減じてＰ−rich層３５が生じ、ボイドが生じてクラックが発生し易くなる。
本発明者等は、試験基板４３を高温下で放置し、経時的にＳＥＭ写真によりＮｉ−Ｐめっき層５の厚みの減少率を求めることにより、接合信頼性を判断できると考えた。
【００７３】
［実施例１］
Ｃｕ板４２として、無酸素銅板を使用し、ダミーチップ４１として、ＳｉＣを使用した。
上述の図４の無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理及び無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき処理のフローチャートに従って、Ｃｕ板４２にＮｉ−Ｐめっき層５及びＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８を形成した。Ｎｉ−Ｐめっき層５の狙い厚みは５μｍである。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８の狙い厚みは２μｍであり、Ｃｕの狙い含有量は５０質量％である。無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき液の組成は下記の通りである。
＜無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき液組成＞
硫酸銅・５水和物：０．００００４−０．１５ｍｏｌ／Ｌ
硫酸ニッケル・６水和物：０．００００３８−０．１５ｍｏｌ／Ｌ
次亜リン酸ナトリウム：０．３ｍｏｌ／Ｌ
クエン酸三ナトリウム・２水和物：０．２ｍｏｌ／Ｌ
ホウ砂：０．０５ｍｏｌ／Ｌ
界面活性剤：適量
＜Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき条件＞
浴温：６５−９５℃
ｐＨ：４−１０
【００７４】
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８上に、図４のフローチャートに従ってＡｕめっき層１１を形成した。
Ａｕめっき層１１上にＳｎ−０．７Ｃｕからなる半田シートを載置し、上述の条件でリフロー処理を行い、実施例１の試験基板４３を得た。
【００７５】
［実施例２］
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８の狙い厚みを２．８μｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の試験基板４３を作製した。
【００７６】
［比較例１］
前記Ｃｕ板４２に対し、図４のフローチャートの脱脂、ソフトエッチング、酸処理、プリディップ、アクチベータ、ポストディップ処理、及び無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理を行った。そして、置換Ａｕめっき処理を実施し、Ｎｉ−Ｐめっき層上にＡｕめっき層を形成した。また、Ｎｉ−Ｐめっき層の狙い厚みは５μｍ、Ａｕめっき層の狙い厚みは０．０３μｍである。
Ａｕめっき層上に前記半田シートを載置し、上述の条件でリフローを行い、比較例１の試験基板を得た。
【００７７】
［比較例２］
Ｎｉ−Ｐめっき層上に、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層８に代えて、電解ＣｕめっきによりＣｕめっき層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２の試験基板を得た。Ｃｕめっき層の狙い厚みは０．５μｍである。
［比較例３］
Ｃｕめっき層の狙い厚みを０．１μｍにしたこと以外は、比較例２と同様にして比較例３の試験基板を得た。
［比較例４］
Ｃｕめっき層の狙い厚みを１μｍにしたこと以外は、比較例２と同様にして比較例４の試験基板を得た。
［比較例５］
Ｃｕめっき層の狙い厚みを２μｍにしたこと以外は、比較例２と同様にして比較例５の試験基板を得た。
【００７８】
図１０は実施例１の試験基板を２００℃、５０時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真であり、図１１は実施例２の試験基板を２００℃、５０時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
図１２は比較例１の試験基板を２００℃、５０時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
比較例１の場合、Ｎｉ−Ｐめっき層からＮｉが拡散し、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層が形成され、Ｐ−rich層にボイドが生じていることが分かる。従って、クラックが発生し易い。
実施例１及び２の場合、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層から半田にＣｕが供給されて、（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 合金層が形成されて維持され、Ｎｉ−Ｐめっき層からＮｉは拡散せず、Ｐ−rich層が形成されないので、合金層の下側にボイドが生じていないことが分かる。実施例２の場合、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層の残存量が、実施例１の前記残存量より多い。
【００７９】
図１３は、比較例２の試験基板のリフロー後の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
図１３に示すように、Ｃｕめっき層の厚みが０．５μｍである場合、リフロー後に、Ｃｕめっき層は完全に消失しており、半田にＣｕが供給されて（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5 合金層が形成されていることが分かる。
【００８０】
図１４は比較例３の試験基板を２００℃、１０００時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真、図１５は比較例４の試験基板を２００℃、１０００時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真、図１６は比較例５の試験基板を２００℃、１０００時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真、図１７は比較例１の試験基板を２００℃、１０００時間放置した場合の接合部の断面のＳＥＭ写真である。
【００８１】
図１７より、比較例１の場合、Ｎｉが拡散してＮｉ−Ｐめっき層の厚みが減じ、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層が形成され、Ｐ−rich層が生じていることが分かる。（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の下側のＰ−rich層においてはボイドが生じており、接合信頼性が悪い。
図１４〜図１６より、Ｃｕめっき層の厚みが増加するのに従い、Ｃｕめっき層からＣｕが供給され、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成が抑制され、（Ｃｕ，Ｎｉ）6 Ｓｎ5合金層が維持されることが分かる。厚み２μｍのＣｕめっき層を有する比較例５の場合、１０００時間経過時に、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層は生じていない。そして、Ｎｉ−Ｐめっき層からのＮｉの拡散が抑制され、Ｐ−rich層が生じるのが抑制され、ボイドの発生も抑制される。
【００８２】
図１８は、比較例１、比較例４、及び比較例５の試験基板につき、２００℃で放置した場合の、経過時間と、Ｎｉ−Ｐめっき層の厚みの減少量との関係を示すグラフである。図１８の横軸は経過時間（ｈ）、縦軸は厚みの減少量（μｍ）である。
図１８より、Ｃｕめっき層を有さない比較例１の場合、２５０時間でＮｉ−Ｐめっき層の厚みが大きく減少し、厚み１μｍのＣｕめっき層を有する比較例４の場合、経過時間が５００時間を超えたときから厚みが減少し始めることが分かる。厚み２μｍのＣｕめっき層を有する比較例５の場合、１０００時間経過後の厚みの減少量は僅か１μｍである。
【００８３】
図１４〜図１８より、Ｃｕめっき層の厚みを制御することにより、（Ｎｉ，Ｃｕ）3 Ｓｎ4 合金層の形成及びＰ−rich層の形成を抑制し、ボイドの発生を抑制できることが分かる。
本実施の形態に係る電子部品の接合部分においても、図１３に示すようにリフロー後にＣｕめっき層が所定量消費されること、及びＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層のＣｕ含有量及び厚みに応じて純Ｃｕ層をめっきした場合に相当する厚みが決まることを考慮して、無電解Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき液の組成、及びＮｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層の厚みを設定することで、ボイドの発生を抑制し、接合信頼性を向上させることができる。
【００８４】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び特許請求の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
電子部品は、パワーモジュールのように高温下で使用されるものに限定されず、本実施の形態の構成は、例えばＩｏＴのセンサを含むセンサ、ＭＥＭＳ等の種々の電子部品に適用することができる。
接合信頼性が良好であるので、電子部品を小型化及び薄型化することができる。接合部がチップ部品等の発熱の影響を受け易くなった場合を含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  パワーデバイス
２  接続金属部
３  接合部
３１  半田材料
３２  合金層
３３  半田層
３４  接合部分
４、１９  絶縁基板
５  Ｎｉ−Ｐめっき層（又はＮｉめっき層：第１めっき層）
６  放熱板
７  冷却器
８  Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐめっき層（第２めっき層）
９  Ｃｕパッド
１０  ケース
１１  Ａｕめっき層（第３めっき層）
１２  端子
１３、１４  ワイヤ
１５  樹脂層
１６  金属板
１８  ＯＳＰ処理膜
２０、２１、２２、３７  パワーモジュール
２３  電子部品
２４  基板
２５  チップ部品
２６  Ｃｕ配線
【図１】
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【図２】
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【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】
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【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】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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