(57)【要約】      （修正有）【課題】接合部の酸化を防止し、少量のインサート材でも高い品質の接合が可能となる半導体の実装方法及び半導体部品の製造装置を提供する。【解決手段】常温で安定な酸化膜を持つ半導体と被接合材を、両者の接合面間に挿入された箔との共晶反応を利用するとともに、接合面に存在する酸化膜を破壊する応力集中部を設けて接合する半導体の実装方法である。接合中は共晶反応により生じた共晶融液を保持し、接合完了と同時又は直後に、その共晶融液の保持を解除する。半導体部品の製造装置は、半導体と箔と被接合材を含む接合部を個々に又は全部加圧する加圧手段と、この接合部近傍を所定の温度に加熱する加熱手段と、共晶反応により生じた共晶融液を接合部近傍に保持したまま接合可能とする保持手段と、接合後にこの共晶融液の保持を解除する解除手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温で安定な酸化膜を持つ半導体と被接合材を、両者の接合面間に挿入された箔との共晶反応を利用するとともに、上記接合面に存在する酸化膜を破壊する応力集中部を設けて接合する半導体の実装方法において、
接合中は上記共晶反応により生じた共晶融液を保持し、接合完了と同時又は直後に、その共晶融液の保持を解除することを特徴とする半導体の実装方法。
【請求項２】
上記共晶融液の保持と解除を上記半導体の周囲を取り囲むように形成された堰により行なうとともに、その可動を当該接合で行う加圧処理の加圧ストローク内で実施することを特徴とする請求項１に記載の半導体の実装方法。
【請求項３】
上記共晶融液の保持の解除とともに、この共晶融液を強制的に排出することを特徴とする請求項２に記載の半導体の実装方法。
【請求項４】
上記共晶融液の強制的排出を、加熱した気体の噴射により実施することを特徴とする請求項３に記載の半導体の実装方法。
【請求項５】
上記気体を噴射する方向が、上記応力集中部として形成された微細溝の延在方向と略平行であることを特徴とする請求項４に記載の半導体の実装方法。
【請求項６】
上記被接合材として金属電極、上記半導体として半導体チップを用い、この金属電極に複数の半導体チップを接合するに際し、上記金属電極と上記半導体チップとの接合点を任意に選択して接合することを特徴とする請求項１に記載の半導体の接合方法。
【請求項７】
常温で安定な酸化膜を持つ半導体と被接合材との接合を、これらの接合面間に共晶反応を誘起させるための箔を介在させるとともに、上記酸化膜を破壊する応力集中部を設けて、これらを加熱、加圧することにより接合する半導体部品の製造装置において、
上記半導体と箔と被接合材を含む接合部を個々に又は全部加圧する加圧手段と、この接合部近傍を所定の温度に加熱する加熱手段と、上記共晶反応により生じた共晶融液を接合部近傍に保持したまま接合可能とする保持手段と、接合後にこの共晶融液の保持を解除する解除手段と、を備えることを特徴とする半導体部品の製造装置。
【請求項８】
上記保持手段と解除手段が上記半導体の周囲を取り囲むように形成された堰であり、この堰が上記加圧手段によって可動であることを特徴とする請求項８に記載の半導体部品の製造装置。
【請求項９】
上記共晶融液を強制的に排出する強制排出手段を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体部品の製造装置。
【請求項１０】
上記強制排出手段が、気体噴射及び気体吸引の少なくとも一方の機能を有することを特徴とする請求項９に記載の半導体部品の製造装置。
【請求項１１】
上記保持手段の作動が、上記接合部近傍の温度が遅くとも共晶温度に達する前に完了し、且つ上記解除手段及び強制排出手段の作動が、上記接合部近傍の温度が共晶温度を下回る前に完了する接合シーケンスに従って作動することを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体部品の製造装置。
【請求項１２】
上記被接合材が金属電極であり、且つ上記半導体が半導体チップであり、
上記金属電極に複数の半導体チップを、上記共晶反応と応力集中部を用いて接合する装置であって、
上記金属電極と上記半導体チップとの接合点を任意に選択して接合を実施できることを特徴とする請求項７に記載の半導体部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の実装方法及び半導体部品の製造方法に係り、更に詳細には、共晶反応と微細形状の応力集中部を利用する方法であって、接合された実装ダイボンド構造を提供する半導体の実装方法、及びこのような実装ダイボンド構造を有する半導体部品の製造装置に関する
【背景技術】
【０００２】
最近の半導体装置、特に大電流密度の所謂ハイパワーモジュールと称するものでは、高温環境下での使用が要求されている。そのため、高温保持、熱サイクルといった高温耐久性に優れた接合部が強く望まれる。さらに、環境保全の観点からＰｂフリーの接合技術が必須となっている。
【０００３】
現状、実装ダイボンド構造の接合には、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだが産業上広く使われているが、２００℃以上の高温環境下に接合部がさらされた場合、はんだの融点以下での使用可能温度が制限されるとともに、例えば電極がＣｕである接合部では、界面にＣｕ−Ｓｎの脆い金属間化合物層が生成し、高温耐久性に乏しいことが知られている。
【０００４】
そのため、接合部の高温耐久性を確保するために、いろいろな試みがなされている。
例えば、金属ナノ粒子の活性な表面エネルギーを利用して、低温にて凝集、接合する低温接合工法が知られている。この接合工法を用いれば、凝集した後の接合界面はバルク金属となるため、優れた高温耐久性がもたらされる。
【０００５】
しかし、金属ナノ粒子として、Ａｕ、Ａｇといった貴金属を用い、金属ナノ粒子表面に有機物を修飾したような構造をとるため、非常に高コストで、産業上利用するためには現実的ではない。また、粒子が凝集した構造かつ有機物が接合プロセス時にガス化、残存が生じ、接合部にはボイドが存在するため、継手強度のバラツキが大きい。
【０００６】
その他、Ａｕ系の組成を用いた高温はんだとして、Ａｕ−Ｇｅ系はんだ、Ａｕ−Ｓｎ系はんだが知られているが、これらも貴金属であるＡｕを用いた接合方法のため、非常に高コストとなるため、産業上利用するためには現実的ではない。
【０００７】
これらの問題点を解決する方法として、常温で安定な酸化膜を有する部材を含んだ接合を、大気中でしかもフラックスを用いることなく低加圧で接合することができ、被接合材や周辺への影響を最小限に抑えることができる低コストの接合方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この方法は、被接合材の接合面に形成されている酸化膜を破壊するための応力集中部を設け、共晶反応の起点となる酸化膜の破壊に必要な荷重を低減できる方法である。共晶反応と微細形状を利用することにより、低温、低加圧にて半導体チップの実装接合を実現するものであって、微細形状で接合面に応力を集中させ、接合時の加圧力を低下させることが可能となり、チップへの損傷を低減できる。
さらに低融点の共晶反応を利用すれば、低温で接合面Ａｌ表面の緻密で強固な酸化皮膜を除去してＡｌとＡｌのダイレクトな接合が可能となり、高温保持した場合にも脆い金属間化合物層やカーケンダルボイドを生成しないので、接合部の耐久性を向上し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平３−６６０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１に記載の方法においては、接合部を加圧及び加熱して所定の温度に達すると、インサート材と母材が接触して共晶反応を起こし、この共晶融液が接合部近傍に満たされた状態で接合されることによって接合部の酸化を防止し、接合部の特性を確保している。
しかしながら、接合時間の経過とともに、この共晶融液が加圧と加熱により、接合部近傍から流出し排出されるため、特に接合時に重要となる微細形状突起の頂部が共晶融液から大気中に露出する場合があり、この結果、接合中に接合部の酸化が進行し、接合部の強度を低下させる場合がある。
【００１１】
また、かかる強度低下を防止するために、微細形状突起の頂部が共晶融液から露出しないよう、インサート材を十分に厚くすることも考えられるが、インサート材を厚くすると、インサート材のコストが上昇するという問題点がある。
また更には、余剰の共晶融液の残留物が微細形状突起の谷部に残留し、この結果、残留物の主成分であるＺｎが半導体の使用中に接合部近傍に拡散して、母材の特性を変化させる可能性が生じるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、接合部の酸化を防止し、少量のインサート材でも高い品質の接合が可能となる半導体の実装方法及び半導体部品の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、接合加熱プロセス中は接合部が共晶融液に満たされた状態に保持しつつ接合を行ない、接合完了と同時又は直後に共晶融液の保持を解除、及び必要に応じて強制排出をすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち、本発明の半導体の実装方法は、常温で安定な酸化膜を持つ半導体と被接合材を、両者の接合面間に挿入された箔との共晶反応を利用するとともに、上記接合面に存在する酸化膜を破壊する応力集中部を設けて接合する半導体の実装方法である。
接合中は上記共晶反応により生じた共晶融液を保持し、接合完了と同時又は直後に、その共晶融液の保持を解除することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の半導体部品の製造装置は、常温で安定な酸化膜を持つ半導体と被接合材との接合を、これらの接合面間に共晶反応を誘起させるための箔を介在させるとともに、上記酸化膜を破壊する応力集中部を設けて、これらを加熱、加圧することにより接合する半導体部品の製造装置である。
上記半導体と箔と被接合材を含む接合部を個々に又は全部加圧する加圧手段と、この接合部近傍を所定の温度に加熱する加熱手段と、上記共晶反応により生じた共晶融液を接合部近傍に保持したまま接合可能とする保持手段と、接合後にこの共晶融液の保持を解除する解除手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、接合加熱プロセス中は接合部が共晶融液に満たされた状態に保持しつつ接合を行ない、接合完了と同時又は直後に共晶融液の保持を解除することとしたため、接合部の酸化を防止し、少量のインサート材でも高い品質の接合が可能となる半導体の実装方法及び半導体部品の製造装置を提供することができる。
【００１７】
本発明の半導体の実装方法によれば、インサート材の厚さが薄くても、加熱溶融した共晶融液中で接合が実施され、接合部が大気と遮断され、接合中の全域にわたり接合部の酸化が防止できるため、高品質な実装接合を、安価に実現することができる。
また、本発明の実装方法において、共晶融液の保持と解除を半導体チップの周囲を取り囲むように形成された堰により行なうとともに、その可動を当該接合で行う加圧処理の加圧ストローク内で実施すれば、特別な専用の可動装置を付加することなく簡単な構成で安価に確実な作動を実現することができる。
【００１８】
更に、本発明の実装方法において、共晶融液の保持の解除とともに、共晶融液を強制的に排出すれば、微細形状の谷部への共晶融液成分の残留量を抑制でき、高温での使用中にこれらの拡散による母材の特性変化の可能性を低減できる。
更にまた、この実装方法において、共晶融液の強制的排出を、加熱した気体の噴射により実施すれば、容易に確実に残留物の量を低減することができる。
【００１９】
また、この実装方法において、上記気体を噴射する方向が、上記応力集中部として形成された微細溝の方向と略平行であれば、より確実に残留物の排出が可能になる。
更に、この実装方法において、上記被接合材として金属電極、上記半導体として半導体チップを用い、この金属電極に複数の半導体チップを接合するに際し、上記金属電極と上記半導体チップとの接合点を任意に選択して接合することにすれば、実装の工程設計や装置設計の自由度が向上する。
【００２０】
本発明の半導体部品の製造装置によれば、インサート材の厚さが薄くても、加熱溶融した共晶融液中で接合が実施され、接合部が大気と遮断され、接合中の全域にわたり接合部の酸化が防止できるため、高品質な接合を安価に実現することができる。
また、本発明の半導体部品の製造装置において、保持手段と解除手段を半導体チップの周囲を取り囲むように形成された堰とし、この堰を上記加圧手段を用いることにより可動させれば、特別な専用の可動装置を付加することなく、簡単な構成で安価に確実な作動を実現できる半導体の製造装置とすることができる。
【００２１】
更に、この半導体部品の製造装置において、共晶融液を強制的に排出する強制排出手段を設ければ、微細形状の谷部への共晶融液成分の残留量を抑制でき、高温での使用中に、これらの拡散による母材の特性変化の可能性を低減できる。
更にまた、この製造装置において、強制排出手段が気体噴射及び気体吸引の少なくとも一方の機能を有するようにすれば、容易に確実に残留物の量を低減することができる。
【００２２】
また、この製造装置において、上記保持手段の作動を接合部近傍の温度が遅くとも共晶温度に達する前に完了させ、かつ解除手段及び強制排出手段の作動を接合部近傍の温度が共晶温度を下回る前に作動を完了させる接合シーケンスに従って作動させれば、より確実に共晶融液を保持したまま接合を行なうとともに、接合後にはこの共晶融液を可能な限り排出することができる。
【００２３】
更に、この製造装置においては、被接合材を金属電極とし、且つ半導体を半導体チップとし、金属電極に複数の半導体チップを共晶反応と応力集中部を用いて接合する構成とし、金属電極と半導体チップとの接合点を任意に選択して接合を実施できるようにすることができる。
これにより、共晶接合と組み合せることで、繰り返し接合温度までの熱履歴を受けることも可能となるため、任意の接合点を選択的に同時に接合でき、工程設計や装置設計の自由度が大幅に向上するため、製造装置の構成や製造装置のスペースを簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の半導体部品の製造装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して表示した断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示し、図２と同様の接合部近傍の断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示し、接合部近傍を示す平面図である。
【図５】本発明の実装方法や製造装置の作動条件を、時間を横軸にとって表したシーケンス図である。
【図６】従来例と本発明の実装方法の接合強度を比較評価した結果を示すグラフである。
【図７】半導体チップを従来の接合方法により接合して成る半導体部品の構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の実装方法を説明する前に、比較として上記特許文献１に記載された従来技術の構成と問題点を説明する。
【００２６】
図７は半導体チップを従来の接合方法により接合して成る半導体部品の構造を示す概略断面図であり、図７ａは接合前、図７ｂは接合中の状態を示した断面図である。
図７ａにおいて、アルミニウム系金属から成る材料、例えばアルミニウム合金材５１と、その接合面側の最表面がアルミニウム系材料を被覆した半導体チップ５２との間には、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ合金箔からなるインサート材５０が挟まれた状態で重ねられている。
この際、アルミニウム合金材５１の表面には微細形状５１ａが形成され、さらにその表面（接合面）にはＡｌ２Ｏ３を主成分とする酸化皮膜が生成している。同様に、半導体チップ５２の接合面に被覆されたアルミニウム系材料にも、酸化皮膜が形成されている。
【００２７】
この状態から図７ｂのように、圧力を加えながら昇温すると、微細形状５１ａにより応力が集中し、酸化皮膜が破壊される。また、母材であるアルミニウムと共晶反応を生じる材料で構成されたインサート材５０により、アルミニウム表面の酸化皮膜の除去が促進され、共晶融液５３とともに、接合部周囲に排出される。
その結果、アルミニウムの新生面が露出し、アルミニウム同士のダイレクト接合が達成され、良好な接合継手が得られる。
【００２８】
ところがこの際、接合過程の初期に共晶融液５３が接合界面から溶融し流出すると、接合中に微細形状の山部５１ｂが大気中にさらされやすくなり、接合部に酸化が生じ、この結果、接合部の機械的特性を低下させる場合がある。
これを防ぐためには、微細形状の山部５１ｂが露出しないようにインサート材５０の厚さを充分に厚くする方法があるが、大幅なコストアップとなったり、今度は共晶反応物が微細形状の谷部に残留する可能性が高くなり、高温で使用中にこの残留物の主成分であるＺｎがＡｌ中に拡散し、アルミニウム材の特性（伸び低下、耐力増加）を低下させる場合があった。
本発明はこのような従来技術の問題点を、確実にしかも安価に解決できる半導体の実装方法及び半導体部品の製造装置を提供するものである。
【００２９】
以下に，本発明の実施の形態ついて、詳細かつ具体的に説明する。  
図１に、本発明の半導体部品の製造装置の一実施形態の概略断面図を示す。図１において、冷却器４の上に絶縁基板２が接合されているが、本実施形態では、その上面に配線金属５を張り付けた絶縁基板２の上に、本発明の実装方法と製造装置を適用し、インサート材３を介して半導体チップ１を接合するものである。
【００３０】
まず半導体部品の製造装置の構成を説明する。
ベース板１３から立ち上がる複数のガイドピン１７により、スライド１４が複数のガイドブッシュ１５を介して、上下に摺動自在に支持されている。スライド１４は駆動モータ２０と駆動機構２１により、上下自在に移動可能で、かつ任意の位置で停止させることができる。
【００３１】
スライド１４には、複数の弾性体１６を介して、断熱材料により形成された圧子１８とスライドピン１９が上下に摺動自在に支持されている。圧子１８の底面形状は、半導体チップとほぼ等形状をなしており、弾性体１６の反力により半導体チップ１に所定の加圧力を作用させることができる。
一方、ベース板１３上には断熱板１２を介してヒータプレート１１が設置され、このヒータプレート１１上に、上述した冷却器４に接合され、上面に配線金属５が張り付けられた絶縁基板２と、インサート材３と、半導体チップ１がセットされている。
【００３２】
ヒータプレート１１は電気ヒータを内蔵しており、接合部近傍を接合可能温度まで加熱することができる。スライド１４からは、半導体チップ１の外周を囲うように複数の堰１０が設けられ、スライド１４と一体に上下に摺動自在に支持されている。
なお、２２は遮熱板であり、外部への熱の拡散を防止し、加熱効率を高めるために有効である。
本実施例では、一例として３個の半導体チップ１を同時に、配線金属５に接合できる装置の構成を示した。
【００３３】
次に作用を説明する。
まず、スライド１４を上死点に上昇させた状態で、ヒータプレート１１上に、冷却器４に接合され上面に配線金属５が張り付けられた絶縁基板２と、インサート材３と、半導体チップ１をセットし、ヒータプレート１１を加熱する。所定の温度に達したら、スライド１４を下降させ、弾性体１６の反力により所定の加圧力（ここでは５ＭＰａとなるように弾性体のバネ定数を決定した）で半導体チップを加圧する。
【００３４】
この際、スライド１４と一体に上下に摺動可能に形成された堰１０が、図２に示すように、堰１０の先端と配線金属５の距離（Ｂ）が０．０５〜０．２ｍｍとなる位置を下死点となるよう設定する。距離（Ｂ）の寸法は、半導体に荷重がかからないで、かつ共晶融液６の保持が可能な寸法に設定している。
ここで、図２は、図１のＡ部を拡大して表示した断面図である。
【００３５】
圧子１８により加圧され、ヒータプレート１１からの熱伝達により加熱された半導体チップ１の接合部近傍が共晶温度（ここでは約３８０℃）以上に達すると、配線金属５であるアルミニウムと、その接合面側の最表面がアルミニウム系材料で被覆された半導体チップ１との間では、両者に挟まれた状態で重ねられたＺｎ−Ａｌ−Ｃｕ合金箔からなるインサート材３のＡｌ、Ｚｎ、Ｃｕにより共晶反応が生じる。
【００３６】
この際、配線金属５の表面には、微細形状５ａが形成されているので、この微細形状５ａにより応力が集中して酸化皮膜が破壊され、共晶融液６とともに、接合部周囲に排出される。
またこの際、堰１０が半導体チップ１の外周を囲むように形成されているため、共晶融液６は流れ出さず、接合に要する時間（ここでは約１分）の間、接合部近傍に保持されて留まり、接合部が共晶融液６に満たされたまま接合が進行するため、常に外気から遮断された状態で接合が完了する。
【００３７】
接合が完了すると、スライド１４が上昇するに従い、堰１０も上昇するため、共晶融液６の保持は解除され、一気に接合部から流れ出ることにより排出される。
この際、円滑な排出を行なうためには、接合部近傍の温度が、共晶温度を下回らないうちに、つまり液体状態にあるうちに、加圧を解除する必要がある。
以上のように作動することにより、接合に際し接合部が酸化することのない良好な接合継手が得られる。
【００３８】
図３は、本発明の他の実施形態を示すものであり、図２と同様、接合部近傍の断面図であるが、図２とは９０度反転した方向、つまり微細形状５ａの溝の延在方向と平行方向から見た断面図である。
図３において、圧子１８により半導体チップ１が加圧される。配線金属５の表面には、微細形状５ａが形成されているが、堰１０の形状は図２に示すものと同様である。
【００３９】
図３に示すように、本実施形態は、接合部近傍に共晶融液６を強制的に排出する強制排出手段を設けた例である。
強制排出手段としては、微細形状溝の延在方向と平行に、その一方に、空気又は不活性ガスなどの気体２６を噴射する噴射装置２５を形成し、その他方には、これらを吸引する吸引装置２７を設置している。
【００４０】
接合が完了し、スライド１４の上昇に伴って堰１０が上昇し始めると略同時（同時又は直後）に、噴射装置２５から所定の温度に加温された気体２６を噴射するとともに、吸引装置２７でこれらの共晶融液６や気体２６を吸引することによって、接合部の特に微細形状５ａの谷部に残留する共晶反応物の量を低減できるため、使用中にＺｎがアルミニウム中に拡散し、アルミニウムの材料特性を変化させる可能性を低減させることができる。
【００４１】
噴射する気体は、不活性ガスであるＮ２やＨｅ、Ａｒ等を用いてもよいが、接合が完了してから噴射するため、不活性ガスでなくても接合部が酸化することはないので、圧縮空気を用いることもできる。共晶融液を液体状態で排出させるためには、気体は約４００℃程度に加熱しておく必要がある。
なお、強制排出手段としての噴射装置２５と吸引装置２７は、少なくともどちらか一方でもその目的を果たすことが可能である。
【００４２】
図４に本発明の更に他の実施形態を示す。
図４は、本発明に係る実装方法と装置により、その上面に配線金属５を張り付けた絶縁基板２の上に、インサート材３を介して半導体チップ１を実装接合したパワーモジュールの平面図であり、半導体チップ１が１２個実装されている。
【００４３】
ここで、図１に示す装置によって３個ずつ半導体チップ１を実装する場合、一例として図４ａに示すように、まず半導体チップ１ａの３個を接合し、次いで、半導体チップ１ｂの３個を、と一列ごとに接合してもよいが、図４ｂのように、まず半導体チップ１ｃの３個を接合し、続いて半導体チップ１ｄの３個を、と千鳥方向（千鳥掛け状）に接合してもよい。
【００４４】
このような接合態様が可能な理由は、本発明が共晶反応を利用したアルミニウム同士のダイレクト接合であるため、一旦接合された接合部近傍を再度共晶反応温度まで加熱しても、接合部には何ら悪影響が及ばないからであり、従来のはんだ接合に比べて大きな利点である。
従って、本発明によれば、図４ａ又は図４ｂに示すように、多点同時に接合が可能であるとともに、図１の装置構成において、圧子１８、弾性体１６、スライドピン１９を自由に組み替えることで、任意の接合点（接合部位）を自由に選択することが可能となり、工程設計や装置設計の自由度を飛躍的に向上させることができる。
【００４５】
なお、上述の実施形態では、半導体チップと、その上面に配線金属が張り付けられた絶縁基板との接合に本発明を適用した例を示したが、接合部はこれに限定されるものではなく、半導体チップとバスバー電極との接合や、配線金属がその下面に張り付けられた絶縁基板と冷却器との接合等にも、同様に広く適用できることは言うまでもない。
【００４６】
図５は、本発明の実装方法や製造装置の作動条件を、時間を横軸にとって表したシーケンス図である。図５により、図１に示す半導体の製造装置における作動条件を説明する。
まず、スライド１４を下降させ、堰１０の先端と配線金属５の距離（Ｂ）が０．０５〜０．２ｍｍとなる位置を下死点として停止させる。この時、半導体チップには、弾性体１６により所定の加圧力（５ＭＰａ）が作用する。次にヒータープレート１１により接合部近傍が共晶温度（約３８０℃）に達してから、接合時間１分保持する。１分経過後、時間ｔ１にてスライド１４の上昇指令を出し、加圧力と共晶融液の保持が解除されてから、時間ｔ２にて加熱を止め、冷却過程に入る。更に時間ｔ１にて、強制排出手段としての噴射装置２５と吸引装置２７の作動を開始させ、所定時間後これらを停止させ、接合が完了する。
【００４７】
なお、冷却については、適宜ガスを吹き付けるなどにより、冷却速度を制御できる。また、本実施形態では、加圧後に加熱を行った例を示したが、これに限定されるものではなく、適宜選択できるものである。
【００４８】
図６に、図７に示す従来例と本発明の実装（接合）方法により、インサート材の厚さを変えた接合試験片を製作し、せん断試験により接合強度を比較評価した結果を示す。
従来例では、高い接合強度を得るにはインサート材である共晶箔の厚さが１００μｍ程度必要であったが、本発明例では、約５０μｍと厚さを半減させても接合部の酸化が抑制され、同等以上の接合強度が得られた。
【００４９】
なお、上記の接合強度試験は以下の条件で行なった。、
供試材料として、純アルミニウムを張り合わせたセラミック製の絶縁基板上に、半導体チップを接合し、半導体チップを引き剥がすせん断強度を比較評価した。
半導体チップはＳｉのダイオードを用いた。半導体チップの裏面（接合面側）は密着向上層はＴｉ（膜厚さ：０．５μｍ）、バリヤー層はＮｉ（膜厚さ：１μｍ）とし、更にＡｌで最表層を被覆した。微細形状は絶縁基板上のアルミニウムに、ピッチ１００μｍ、高さ１００μｍ、アスペクト比１．０の三角形溝の周期構造を加工した。共晶反応を生じるインサート材は組成がＺｎ−Ａｌ−Ｃｕ合金を用い、厚さを、２５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍと変化させて接合した。
接合条件は、大気中において加圧力５ＭＰａ、接合温度４００℃、接合時間１分で、従来の接合方法と、本発明の実装方法で接合を行った。
【００５０】
以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、図１に示す実施例では、一例として、堰と一体に摺動可能に駆動されるスライドの駆動手段がモータによる駆動機構であるものを示したが、これに限定される必要はなく、油圧、空圧及び液圧などによる駆動手段や、リニアモータによる摺動機構、カム機構などでも同様に適用できる。また、加熱手段として電気ヒータを用いた例を示したが、この加熱手段についてもこれに限定されるものではなく、赤外線加熱、高周波加熱及びホットプレートによる加熱等、種々の加熱手段が選択可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  半導体チップ
２  絶縁基板
３  インサート材
５  配線金属
６  共晶融液
１０  堰
１６  弾性体
１８  圧子
２５  噴射装置
２７  吸引装置
【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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