(57)【要約】【課題】Ａｕ含有半田が硬化していく方向を制御し、接合後の部材内の歪みやボイドの残留を低減することのできる半田接合部品の製造方法を提供する。【解決手段】第１の部材１０上のＡｕメタライズ領域の外側に向かって、Ａｕメタライズ領域において厚さの最も厚い最厚部１２Ａから、Ａｕメタライズ領域に沿って延びる最薄部１２Ｄまで、次第に厚さが薄くなるＡｕメタライズ層１２を第１の部材１０上に形成する。第１の部材１０上のＡｕメタライズ層１２と第２の部材２０との間にＡｕ含有半田３０を配置する。第１の部材１０を加熱することにより第１の部材１０及びＡｕメタライズ層１２を介してＡｕ含有半田３０を加熱して溶融する。Ａｕ含有半田３０の溶融後にＡｕ含有半田３０を冷却して第１の部材１０と第２の部材２０とをＡｕ含有半田３０により接合する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材とをＡｕ含有半田により接合して半田接合部品を製造する方法であって、
前記第１の部材上のＡｕメタライズ領域の外側に向かって、前記Ａｕメタライズ領域において厚さの最も厚い最厚部から、前記Ａｕメタライズ領域の周縁の少なくとも一部を占める領域に存在する、厚さの最も薄い最薄部まで、次第に厚さが薄くなるＡｕメタライズ層を有するＡｕメタライズ層を前記第１の部材上に形成し、
前記第１の部材上の前記Ａｕメタライズ層と前記第２の部材との間に前記Ａｕ含有半田を配置し、
前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方を加熱することにより前記Ａｕ含有半田を加熱して溶融し、
前記Ａｕ含有半田の溶融後に前記Ａｕ含有半田を冷却して前記第１の部材と前記第２の部材とを該Ａｕ含有半田により接合する
ことを特徴とする半田接合部品の製造方法。
【請求項２】
前記Ａｕメタライズ層の最厚部を前記Ａｕメタライズ領域の中心部に配置し、
前記Ａｕメタライズ層の最薄部を前記Ａｕメタライズ領域の周縁に沿って延びる形状とした
ことを特徴とする請求項１に記載の半田接合部品の製造方法。
【請求項３】
前記Ａｕメタライズ層の最厚部を前記Ａｕメタライズ領域の中央部で一の方向に沿って延びる形状とし、
前記Ａｕメタライズ層の最薄部を前記Ａｕメタライズ領域の周縁で前記一の方向に沿って延びる形状とした
ことを特徴とする請求項１に記載の半田接合部品の製造方法。
【請求項４】
前記Ａｕメタライズ層の最厚部を前記Ａｕメタライズ領域の周縁の一辺で一の方向に沿って延びる形状とし、
前記Ａｕメタライズ層の最薄部を前記Ａｕメタライズ領域の周縁の他の一辺で前記一の方向に沿って延びる形状とした
ことを特徴とする請求項１に記載の半田接合部品の製造方法。
【請求項５】
第１の部材と第２の部材とをＡｕ含有半田により接合して半田接合部品を製造する方法であって、
前記第２の部材上にＡｕメタライズ層を形成し、
前記第２の部材のＡｕメタライズ層に対向する前記第１の部材の半田領域の外側に向かって、前記半田領域においてＡｕ含有率の最も高い最高含有率部から、前記半田領域の周縁の少なくとも一部を占める領域に存在する、Ａｕ含有率の最も低い最低含有率部まで、次第にＡｕ含有率が低くなるＡｕ含有半田を前記第１の部材上に形成し、
前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方を加熱することにより前記Ａｕ含有半田を加熱して溶融し、
前記Ａｕ含有半田の溶融後に前記Ａｕ含有半田を冷却して前記第１の部材と前記第２の部材とを該Ａｕ含有半田により接合する
ことを特徴とする半田接合部品の製造方法。
【請求項６】
前記Ａｕ含有半田の最高含有率部を前記半田領域の中心部に配置し、
前記Ａｕ含有半田の最低含有率部を前記半田領域の周縁に沿って延びる形状とした
ことを特徴とする請求項５に記載の半田接合部品の製造方法。
【請求項７】
前記Ａｕ含有半田の最高含有率部を前記半田領域の中央部で一の方向に沿って延びる形状とし、
前記Ａｕ含有半田の最低含有率部を前記半田領域の周縁で前記一の方向に沿って延びる形状とした
ことを特徴とする請求項５に記載の半田接合部品の製造方法。
【請求項８】
前記Ａｕ含有半田の最高含有率部を前記半田領域の周縁の一辺で一の方向に沿って延びる形状とし、
前記Ａｕ含有半田の最低含有率部を前記半田領域の周縁の他の一辺で前記一の方向に沿って延びる形状とした
ことを特徴とする請求項５に記載の半田接合部品の製造方法。
【請求項９】
前記Ａｕ含有半田としてＡｕ−Ｓｎ半田を用いることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半田接合部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田接合部品の製造方法に係り、特に２つの部材をＡｕ含有半田により接合して半田接合部品を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光ファイバにレーザ光を入射させるレーザモジュールにおいて、レーザ光源が載置されるレーザマウントとこのレーザマウントが載置されるサブマウントとを接合する際に、レーザマウントとサブマウントとの間にＡｕ−Ｓｎ半田を配置し、このＡｕ−Ｓｎ半田を加熱して溶融させた後、冷却して硬化させることによってこれらを接合することがある。このようなＡｕ−Ｓｎ半田を用いて部材を接合する場合、Ａｕ−Ｓｎ半田と接合しやすいＡｕメタライズ層を部材の接合面に形成することがある（例えば特許文献１，２参照）。従来の接合方法では、このようなＡｕメタライズ層が部材の接合面にわたって一定の厚さで形成される。
【０００３】
ここで、Ａｕ−Ｓｎ半田を冷却して硬化する際に各部がどのような順番で硬化していくかは、Ａｕ−Ｓｎ半田における微妙な温度分布やＡｕ−Ｓｎ半田を加熱する加熱部の特性、周囲の環境などによって決まる。例えば、図１に示すように、部材９１０の接合面９１０Ａ上にＡｕメタライズ層９２０が形成されている場合、Ａｕ−Ｓｎ半田の周縁部から中心に向かってＡｕ−Ｓｎ半田が冷えていくと、Ａｕ−Ｓｎ半田はその周縁部から硬化していくため、歪みやボイドが解放されずに接合部に残留してしまうことになる。このような歪みやボイドの残留は、接合される２つの部材（レーザダイオードモジュール）の信頼性を著しく悪化させる原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４７５１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０８７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、Ａｕ含有半田が硬化していく方向を制御し、接合後の部材内の歪みやボイドの残留を低減することのできる半田接合部品の製造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】
本発明の第１の態様によれば、第１の部材と第２の部材とをＡｕ含有半田により接合して半田接合部品を製造する方法が提供される。この方法においては、上記第１の部材上のＡｕメタライズ領域の外側に向かって、上記Ａｕメタライズ領域において厚さの最も厚い最厚部から、上記Ａｕメタライズ領域の周縁の少なくとも一部を占める領域に存在する、厚さの最も薄い最薄部まで、次第に厚さが薄くなるＡｕメタライズ層を上記第１の部材上に形成する。そして、上記第１の部材上の上記Ａｕメタライズ層と上記第２の部材との間に上記Ａｕ含有半田を配置する。上記第１の部材と上記第２の部材の少なくとも一方を加熱することにより上記Ａｕ含有半田を加熱して溶融する。上記Ａｕ含有半田の溶融後に上記Ａｕ含有半田を冷却して上記第１の部材と上記第２の部材とを該Ａｕ含有半田により接合する。
【０００７】
上記Ａｕメタライズ層の最厚部を上記Ａｕメタライズ領域の中心部に配置し、上記Ａｕメタライズ層の最薄部を上記Ａｕメタライズ領域の周縁に沿って延びる形状としてもよい。あるいは、上記Ａｕメタライズ層の最厚部を上記Ａｕメタライズ領域の中央部で一の方向に沿って延びる形状とし、上記Ａｕメタライズ層の最薄部を上記Ａｕメタライズ領域の周縁で上記一の方向に沿って延びる形状としてもよい。
【０００８】
また、上記Ａｕメタライズ層の最厚部を上記Ａｕメタライズ領域の周縁の一辺で一の方向に沿って延びる形状とし、上記Ａｕメタライズ層の最薄部を上記Ａｕメタライズ領域の周縁の他の一辺で上記一の方向に沿って延びる形状としてもよい。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、第１の部材と第２の部材とをＡｕ含有半田により接合して半田接合部品を製造する方法が提供される。この方法においては、上記第２の部材上にＡｕメタライズ層を形成し、上記第２の部材のＡｕメタライズ層に対向する上記第１の部材の半田領域の外側に向かって、上記半田領域においてＡｕ含有率の最も高い最高含有率部から、上記半田領域の周縁の少なくとも一部を占める領域に存在する、Ａｕ含有率の最も低い最低含有率部まで、次第にＡｕ含有率が低くなるＡｕ含有半田を上記第１の部材上に形成する。そして、上記第１の部材と上記第２の部材の少なくとも一方を加熱することにより上記Ａｕ含有半田を加熱して溶融する。上記Ａｕ含有半田の溶融後に上記Ａｕ含有半田を冷却して上記第１の部材と上記第２の部材とを該Ａｕ含有半田により接合する。
【００１０】
上記Ａｕ含有半田の最高含有率部を上記半田領域の中心部に配置し、上記Ａｕ含有半田の最低含有率部を上記半田領域の周縁に沿って延びる形状としてもよい。あるいは、上記Ａｕ含有半田の最高含有率部を上記半田領域の中央部で一の方向に沿って延びる形状とし、上記Ａｕ含有半田の最低含有率部を上記半田領域の周縁で上記一の方向に沿って延びる形状としてもよい。
【００１１】
また、上記Ａｕ含有半田の最高含有率部を上記半田領域の周縁の一辺で一の方向に沿って延びる形状とし、上記Ａｕ含有半田の最低含有率部を上記半田領域の周縁の他の一辺で上記一の方向に沿って延びる形状としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１の部材と第２の部材とを接合するために用いられるＡｕ含有半田を冷却する際に、Ａｕ含有半田が一の領域から周縁に向かって次第に硬化してくので、第１の部材や第２の部材の接合部で生じる歪みやボイドが外部に解放されやすくなる。したがって、それらの歪みやボイドが接合部に残留しにくくなり、第１の部材や第２の部材の接合部における歪みやボイドを低減することができる。この結果、半田接合部品（例えばレーザダイオードモジュール）の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術において生じる歪みやボイドを模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す模式図である。
【図３】図２の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す模式図である。
【図５】図４に示す第１の部材を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す模式図である。
【図７】図６に示す第１の部材を示す斜視図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す斜視図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る半田接合部品の製造方法の実施形態について図２から図１０を参照して詳細に説明する。なお、図２から図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す模式図、図３は斜視図である。図２及び図３に示すように、本実施形態における半田接合部品は、第１の部材１０と第２の部材２０とをＡｕ−Ｓｎ（金−スズ）半田３０で接合することにより製造される。
【００１６】
図２に示すように、第１の部材１０の接合面１０ＡのうちＡｕ−Ｓｎ半田３０に対向する領域（Ａｕメタライズ領域）には、Ａｕ（金）を所定の割合で含有するＡｕメタライズ層１２が形成されている。また、第２の部材２０の接合面２０ＡのうちＡｕ−Ｓｎ半田３０に対向する領域にもＡｕを所定の割合で含有するＡｕメタライズ層２２が形成されている。これらのＡｕメタライズ層１２，２２は例えばめっきや蒸着などによって形成される。
【００１７】
図２及び図３に示すように、第１の部材１０のＡｕメタライズ領域に形成されたＡｕメタライズ層１２は場所によってその厚さが異なっており、本実施形態では、４つの厚さの異なる部分１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが存在している。すなわち、Ａｕメタライズ層１２は、Ａｕメタライズ領域において厚さの最も厚い最厚部１２Ａと、最厚部１２Ａの周囲に設けられた、最厚部２２Ａよりも薄い第１の中間部１２Ｂと、第１の中間部１２Ｂの周囲に設けられた、第１の中間部１２Ｂよりも薄い第２の中間部１２Ｃと、第２の中間部１２Ｃの周りに設けられた、最も薄い最薄部１２Ｄとを含んでいる。
【００１８】
本実施形態では、最厚部１２Ａは、Ａｕメタライズ領域の中心に位置しており、それを取り囲むように第１の中間部１２Ｂ、第２の中間部１２Ｃ、及び最薄部１２Ｄが位置している。最薄部１２ＤはＡｕメタライズ領域の周縁に沿って延びている。すなわち、Ａｕメタライズ層１２は、第１の部材１０上のＡｕメタライズ領域の外側に向かって、Ａｕメタライズ領域の中心部にある最厚部１２ＡからＡｕメタライズ領域の周縁にある最薄部１２Ｄまで、次第に厚さが薄くなるように形成されている。例えば、最厚部１２Ａの厚さを５μｍ、第１の中間部１２Ｂの厚さを３μｍ、第２の中間部１２Ｃの厚さを１μｍ、最薄部１２Ｄの厚さを０．５μｍとすることができる。なお、これら最厚部１２Ａ、第１の中間部１２Ｂ、第２の中間部１２Ｃ、及び最薄部１２ＤにおけるＡｕ含有率は一定である。このような階段状のＡｕメタライズ層１２は、例えばマスクを用いためっき工程や蒸着工程などを複数回繰り返すことによって形成することができる。
【００１９】
図２に示すように、第２の部材２０に形成されたＡｕメタライズ層２２は、厚さが均一となっており、全体にわたってＡｕ含有率も一定となっている。
【００２０】
そして、このようなＡｕメタライズ層１２，２２が形成された第１の部材１０と第２の部材２０の間にＡｕ−Ｓｎ半田３０を配置し、このＡｕ−Ｓｎ半田３０を第１の部材１０と第２の部材２０とで挟み込む。第１の部材１０の下部にはヒータ（図示せず）が配置されており、Ａｕ−Ｓｎ半田３０を第１の部材１０と第２の部材２０で挟んだ状態でヒータにより第１の部材１０を加熱する。ヒータからの熱は第１の部材１０及びＡｕメタライズ層１２を介してＡｕ−Ｓｎ半田３０に伝達され、これによりＡｕ−Ｓｎ半田３０の温度が上昇する。なお、本実施形態では、第１の部材１０を加熱する例を説明しているが、第２の部材２０あるいは第１の部材１０及び第２の部材２０の双方を加熱してもよい。
【００２１】
Ａｕ−Ｓｎ半田３０の温度がその融点を超えると、Ａｕ−Ｓｎ半田３０が溶融し始める。このとき、Ａｕ−Ｓｎ半田３０に接触しているＡｕメタライズ層１２，２２に含まれるＡｕが、溶融したＡｕ−Ｓｎ半田３０に拡散する。一般に、溶融したＡｕ−Ｓｎ半田の融点はＡｕの比率が増加すると上昇する。上述したように、Ａｕメタライズ層１２の厚さは、最薄部１２Ｄ、第２の中間部１２Ｃ、第１の中間部１２Ｂ、最厚部１２Ａの順番で次第に厚くなっているので、Ａｕ−Ｓｎ半田３０に拡散するＡｕの量は、最薄部１２Ｄ、第２の中間部１２Ｃ、第１の中間部１２Ｂ、最厚部１２Ａの順番で次第に多くなる。したがって、Ａｕ−Ｓｎ半田３０の最厚部１２Ａに接触していた部分におけるＡｕの比率が最も高くなり、最薄部１２Ｄに接触していた部分におけるＡｕの比率が最も低くなる。換言すれば、Ａｕ−Ｓｎ半田３０の最厚部１２Ａに接触していた部分の融点が最も高く、最薄部１２Ｄに接触していた部分の融点が最も低くなる。
【００２２】
このように、Ａｕ−Ｓｎ半田３０の最厚部１２Ａに接触していた部分から最薄部１２Ｄに接触していた部分に向かって次第に融点が低くなるため、Ａｕ−Ｓｎ半田３０が冷えていくと、まず最初に最も融点の高い最厚部１２Ａに接触していた部分が硬化し、次いで第１の中間部１２Ｂが接触していた部分が硬化し、次に第２の中間部１２Ｃが接触していた部分が硬化し、最後に最薄部１２Ｄが接触していた部分が硬化する。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、Ａｕ−Ｓｎ半田３０がその中心部から外側に向かって周縁部まで次第に硬化していくので、第１の部材１０や第２の部材２０の接合部で生じる歪みやボイドが外部に解放されやすくなり、それらの歪みやボイドが接合部に残留しにくくなる。このように、第１の部材１０や第２の部材２０の接合部における歪みやボイドを低減することができるので、半田接合部品（例えばレーザダイオードモジュール）の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
図４は本発明の第２の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す模式図、図５は斜視図である。図４及び図５に示すように、本実施形態における半田接合部品も、第１の実施形態と同様に、第１の部材１１０と第２の部材２０とをＡｕ−Ｓｎ（金−スズ）半田３０で接合することにより製造される。
【００２５】
図４に示すように、第１の部材１１０の接合面１１０ＡのうちＡｕ−Ｓｎ半田３０に対向する領域（Ａｕメタライズ領域）には、Ａｕ（金）を所定の割合で含有するＡｕメタライズ層１１２が形成されている。Ａｕメタライズ層１１２は例えばめっきや蒸着などによって形成される。
【００２６】
図４及び図５に示すように、第１の部材１１０のＡｕメタライズ領域に形成されたＡｕメタライズ層１１２は場所によってその厚さが異なっており、本実施形態では、厚さの異なる部分１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃが存在している。すなわち、Ａｕメタライズ層１１２は、Ａｕメタライズ領域において厚さの最も厚い最厚部１１２Ａと、最厚部１１２Ａの両側に設けられた、最厚部１１２Ａよりも薄い中間部１１２Ｂと、中間部１１２Ｂに隣接して設けられた、最も薄い最薄部１１２Ｃとを含んでいる。
【００２７】
本実施形態では、最厚部１１２Ａは、Ａｕメタライズ領域の中央部で一の方向に沿って延びており、中間部１２Ｂも同じ方向に沿って延びている。最薄部１１２Ｃは、Ａｕメタライズ領域の周縁で最厚部１１２Ａと同じ方向に沿って延びている。すなわち、Ａｕメタライズ層１１２は、第１の部材１１０上のＡｕメタライズ領域の外側（図５において左右両側）に向かって、Ａｕメタライズ領域の中央部にある最厚部１１２ＡからＡｕメタライズ領域の周縁両側にある最薄部１１２Ｃまで、次第に厚さが薄くなるように形成されている。例えば、最厚部１１２Ａの厚さを５μｍ、中間部１１２Ｂの厚さを３μｍ、最薄部１１２Ｃの厚さを０．５μｍとすることができる。なお、これら最厚部１１２Ａ、中間部１１２Ｂ、及び最薄部１１２ＣにおけるＡｕ含有率は一定である。このような階段状のＡｕメタライズ層１１２は、例えばマスクを用いためっき工程や蒸着工程などを複数回繰り返すことによって形成することができる。
【００２８】
そして、Ａｕメタライズ層１１２，２２が形成された第１の部材１１０と第２の部材２０の間にＡｕ−Ｓｎ半田３０を挟み込み、第１の部材１１０の下部に設けられたヒータ（図示せず）で第１の部材１１０を加熱する。ヒータからの熱は第１の部材１１０及びＡｕメタライズ層１１２を介してＡｕ−Ｓｎ半田３０に伝達され、これによりＡｕ−Ｓｎ半田３０の温度が上昇する。なお、本実施形態では、第１の部材１１０を加熱する例を説明しているが、第２の部材２０あるいは第１の部材１１０及び第２の部材２０の双方を加熱してもよい。
【００２９】
Ａｕ−Ｓｎ半田３０の温度がその融点を超えると、Ａｕ−Ｓｎ半田３０が溶融し始め、Ａｕメタライズ層１１２，２２に含まれるＡｕが、溶融したＡｕ−Ｓｎ半田３０に拡散する。上述したように、Ａｕメタライズ層１１２の厚さは、最薄部１１２Ｃ、中間部１１２Ｂ、最厚部１１２Ａの順番で次第に厚くなっているので、Ａｕ−Ｓｎ半田３０に拡散するＡｕの量は、最薄部１１２Ｃ、中間部１１２Ｂ、最厚部１１２Ａの順番で次第に多くなる。したがって、Ａｕ−Ｓｎ半田３０の最厚部１１２Ａに接触していた部分におけるＡｕの比率が最も高くなり、最薄部１１２Ｃに接触していた部分におけるＡｕの比率が最も低くなる。換言すれば、Ａｕ−Ｓｎ半田３０の最厚部１１２Ａに接触していた部分の融点が最も高く、最薄部１１２Ｃに接触していた部分の融点が最も低くなる。
【００３０】
このように、Ａｕ−Ｓｎ半田３０の最厚部１１２Ａに接触していた部分から最薄部１１２Ｃに接触していた部分に向かって次第に融点が低くなるため、Ａｕ−Ｓｎ半田３０が冷えていくと、まず最初に最も融点の高い最厚部１１２Ａに接触していた部分が硬化し、次いで中間部１１２Ｂが接触していた部分が硬化し、最後に最薄部１１２Ｃが接触していた部分が硬化する。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、Ａｕ−Ｓｎ半田３０がその中央部から両側に向かって周縁まで次第に硬化していくので、第１の部材１１０や第２の部材２０の接合部で生じる歪みやボイドが外部に解放されやすくなり、それらの歪みやボイドが接合部に残留しにくくなる。このように、第１の部材１１０や第２の部材２０の接合部における歪みやボイドを低減することができるので、半田接合部品（例えばレーザダイオードモジュール）の信頼性を向上させることができる。
【００３２】
図６は本発明の第３の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す模式図、図７は斜視図である。図６及び図７に示すように、本実施形態における半田接合部品も、第１の実施形態と同様に、第１の部材２１０と第２の部材２０とをＡｕ−Ｓｎ（金−スズ）半田３０で接合することにより製造される。
【００３３】
図６に示すように、第１の部材２１０の接合面２１０ＡのうちＡｕ−Ｓｎ半田３０に対向する領域（Ａｕメタライズ領域）には、Ａｕ（金）を所定の割合で含有するＡｕメタライズ層２１２が形成されている。Ａｕメタライズ層２１２は例えばめっきや蒸着などによって形成される。
【００３４】
図６及び図７に示すように、第１の部材２１０のＡｕメタライズ領域に形成されたＡｕメタライズ層２１２は場所によってその厚さが異なっており、本実施形態では、５つの厚さの異なる部分２１２Ａ，２１２Ｂ，２１２Ｃ，２１２Ｄ，２１２Ｅが存在している。すなわち、Ａｕメタライズ層２１２は、Ａｕメタライズ領域において厚さの最も厚い最厚部２１２Ａと、最厚部２１２Ａに隣接して設けられた、最厚部２１２Ａよりも薄い第１の中間部２１２Ｂと、第１の中間部２１２Ｂに隣接して設けられた、第１の中間部２１２Ｂよりも薄い第２の中間部２１２Ｃと、第２の中間部２１２Ｃに隣接して設けられた、第２の中間部２１２Ｃよりも薄い第３の中間部２１２Ｄと、第３の中間部２１２Ｄに隣接して設けられた最も薄い最薄部２１２Ｅとを含んでいる。
【００３５】
本実施形態では、最厚部２１２Ａは、Ａｕメタライズ領域の一方の周縁で一の方向に沿って延びており、第１の中間部２１２Ｂ、第２の中間部２１２Ｃ、及び第３の中間部２１２Ｄも同じ方向に沿って延びている。最薄部２１２Ｅは、Ａｕメタライズ領域の他方の周縁で最厚部２１２Ａと同じ方向に沿って延びている。すなわち、Ａｕメタライズ層２１２は、第１の部材２１０上のＡｕメタライズ領域の外側（図７において右側）に向かって、Ａｕメタライズ領域の一方の周縁にある最厚部２１２ＡからＡｕメタライズ領域の他方の周縁にある最薄部２１２Ｅまで、次第に厚さが薄くなるように形成されている。なお、これら最厚部２１２Ａ、第１の中間部２１２Ｂ、第２の中間部２１２Ｃ、第３の中間部２１２Ｄ、及び最薄部２１２ＥにおけるＡｕ含有率は一定である。このような階段状のＡｕメタライズ層２１２は、例えばマスクを用いためっき工程や蒸着工程などを複数回繰り返すことによって形成することができる。
【００３６】
そして、Ａｕメタライズ層２１２，２２が形成された第１の部材２１０と第２の部材２０の間にＡｕ−Ｓｎ半田３０を挟み込み、第１の部材２１０の下部に設けられたヒータ（図示せず）で第１の部材２１０を加熱する。ヒータからの熱は第１の部材２１０及びＡｕメタライズ層２１２を介してＡｕ−Ｓｎ半田３０に伝達され、これによりＡｕ−Ｓｎ半田３０の温度が上昇する。なお、本実施形態では、第１の部材２１０を加熱する例を説明しているが、第２の部材２０あるいは第１の部材２１０及び第２の部材２０の双方を加熱してもよい。
【００３７】
Ａｕ−Ｓｎ半田３０の温度がその融点を超えると、Ａｕ−Ｓｎ半田３０が溶融し始め、Ａｕメタライズ層２１２，２２に含まれるＡｕが、溶融したＡｕ−Ｓｎ半田３０に拡散する。上述したように、Ａｕメタライズ層２１２の厚さは、最薄部２１２Ｅ、第３の中間部２１２Ｄ、第２の中間部２１２Ｃ、第１の中間部２１２Ｂ、最厚部２１２Ａの順番で次第に厚くなっているので、Ａｕ−Ｓｎ半田３０に拡散するＡｕの量は、最薄部２１２Ｅ、第３の中間部２１２Ｄ、第２の中間部２１２Ｃ、第１の中間部２１２Ｂ、最厚部２１２Ａの順番で次第に多くなる。したがって、Ａｕ−Ｓｎ半田３０の最厚部２１２Ａに接触していた部分におけるＡｕの比率が最も高くなり、最薄部２１２Ｅに接触していた部分におけるＡｕの比率が最も低くなる。換言すれば、Ａｕ−Ｓｎ半田３０の最厚部２１２Ａに接触していた部分の融点が最も高く、最薄部２１２Ｅに接触していた部分の融点が最も低くなる。
【００３８】
このように、Ａｕ−Ｓｎ半田３０の最厚部２１２Ａに接触していた部分から最薄部２１２Ｅに接触していた部分に向かって次第に融点が低くなるため、Ａｕ−Ｓｎ半田３０が冷えていくと、まず最初に最も融点の高い最厚部２１２Ａに接触していた部分が硬化し、次いで第１の中間部２１２Ｂが接触していた部分が硬化し、次に第２の中間部２１２Ｃが接触していた部分が硬化し、第３の中間部２１２Ｄが接触していた部分が硬化し、最後に最薄部２１２Ｅが接触していた部分が硬化する。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、Ａｕ−Ｓｎ半田３０がその一方の周縁から他方の周縁まで次第に硬化していくので、第１の部材２１０や第２の部材２０の接合部で生じる歪みやボイドが外部に解放されやすくなり、それらの歪みやボイドが接合部に残留しにくくなる。このように、第１の部材２１０や第２の部材２０の接合部における歪みやボイドを低減することができるので、半田接合部品（例えばレーザダイオードモジュール）の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
上述した第１の実施形態から第３の実施形態においては、Ａｕメタライズ層１２，１１２，２１２を階段状に形成しているが、Ａｕメタライズ層１２，１１２，２１２の表面が連続的な滑らかな面となるようにＡｕメタライズ層１２，１１２，２１２の厚さを徐々に変化させてもよい。また、上述した第１の実施形態から第３の実施形態においては、第２の部材２０に形成されるＡｕメタライズ層２２の厚さを一定としているが、Ａｕ−Ｓｎ半田３０には、Ａｕメタライズ層１２，１１２，２１２とＡｕメタライズ層２２の双方からＡｕが拡散することになるため、第２の部材２０に形成されるＡｕメタライズ層２２の厚さを一定としても上述した効果を奏することができる。なお、第２の部材２０に形成されるＡｕメタライズ層２２の厚さをＡｕメタライズ層１２，１１２，２１２のように形成してもよいことは言うまでもない。
【００４１】
図８は、本発明の第４の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す模式図である。図８に示すように、本実施形態における半田接合部品は、第１の実施形態と同様に、第１の部材１０と第２の部材２０とをＡｕ−Ｓｎ（金−スズ）半田３３０で接合することにより製造される。
【００４２】
図８に示すように、第１の部材１０の接合面１０ＡにはＡｕ−Ｓｎ半田３３０が形成されている。また、第２の部材２０の接合面２０Ａには、Ａｕを一定の割合で含有するＡｕメタライズ層（図示せず）が形成されている。このＡｕメタライズ層は例えばめっきや蒸着などによって形成され、厚さも均一となっている。Ａｕ−Ｓｎ半田３３０は、このＡｕメタライズ層に対向する半田領域に形成されている。
【００４３】
ここで、本実施形態におけるＡｕ−Ｓｎ半田３３０は、場所によってそのＡｕ含有率が異なっており、本実施形態では、４つのＡｕ含有率の異なる部分３３０Ａ，３３０Ｂ，３３０Ｃ，３３０Ｄが存在している。すなわち、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０は、半田領域において最もＡｕ含有率の高い最高含有率部３３０Ａと、最高含有率部３３０Ａの周囲に設けられた、最高含有率部３３０ＡよりもＡｕ含有率の低い第１の中間部３３０Ｂと、第１の中間部３３０Ｂの周囲に設けられた、第１の中間部３３０ＢよりもＡｕ含有率の低い第２の中間部３３０Ｃと、第２の中間部３３０Ｃの周りに設けられた、最もＡｕ含有率の低い最低含有率部３３０Ｄとを含んでいる。
【００４４】
本実施形態では、最高含有率部３３０Ａは、半田領域の中心に位置しており、それを取り囲むように第１の中間部３３０Ｂ、第２の中間部３３０Ｃ、及び最低含有率部３３０Ｄが位置している。最低含有率部３３０Ｄは半田領域の周縁に沿って延びている。すなわち、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０は、第１の部材１０の半田領域の外側に向かって、半田領域の中心部にある最高含有率部３３０Ａから半田領域の周縁にある最低含有率部３３０Ｄまで、次第にＡｕ含有率が低くなるように形成されている。例えば、最高含有率部３３０ＡのＡｕ含有率を２５％、Ｓｎ含有率を７５％とし、第１の中間部３３０ＢのＡｕ含有率を２０％、Ｓｎ含有率を８０％とし、第２の中間部３３０ＣのＡｕ含有率を１５％、Ｓｎ含有率を８５％とし、最低含有率部３３０ＤのＡｕ含有率を１０％、Ｓｎ含有率を９０％とすることができる。なお、これら最高含有率部３３０Ａ、第１の中間部３３０Ｂ、第２の中間部３３０Ｃ、及び最低含有率部３３０Ｄの厚さは一定である。このような構成のＡｕ−Ｓｎ半田３３０は、例えば異なるＡｕ含有率の半田材を順番に第１の部材１０に積層していくことで形成することができる。
【００４５】
そして、第１の部材１０上に形成されたＡｕ−Ｓｎ半田３３０を第２の部材２０に接触させ、第１の部材１０の下部に設けられたヒータ（図示せず）で第１の部材１０を加熱する。ヒータからの熱は第１の部材１０を介してＡｕ−Ｓｎ半田３３０に伝達され、これによりＡｕ−Ｓｎ半田３３０の温度が上昇する。なお、本実施形態では、第１の部材１０を加熱する例を説明しているが、第２の部材２０あるいは第１の部材１０及び第２の部材２０の双方を加熱してもよい。
【００４６】
Ａｕ−Ｓｎ半田３３０の温度がその融点を超えると、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０が溶融し始める。上述したように、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０のＡｕ含有率は、最低含有率部３３０Ｄ、第２の中間部３３０Ｃ、第１の中間部３３０Ｂ、最高含有率部３３０Ａの順番で次第に高くなっているので、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０内で拡散しているＡｕの量は、最低含有率部３３０Ｄ、第２の中間部３３０Ｃ、第１の中間部３３０Ｂ、最高含有率部３３０Ａの順番で次第に多くなる。したがって、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０の最高含有率部３３０Ａの融点が最も高く、最低含有率部３３０Ｄの融点が最も低くなる。
【００４７】
このように、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０の最高含有率部３３０Ａから最低含有率部３３０Ｄに向かって次第に融点が低くなるため、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０が冷えていくと、まず最初に最も融点の高い最高含有率部３３０Ａが硬化し、次いで第１の中間部３３０Ｂが硬化し、次に第２の中間部３３０Ｃが硬化し、最後に最低含有率部３３０Ｄが硬化する。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０がその中心部から外側に向かって周縁部まで次第に硬化していくので、第１の部材１０や第２の部材２０の接合部で生じる歪みやボイドが外部に解放されやすくなり、それらの歪みやボイドが接合部に残留しにくくなる。このように、第１の部材１０や第２の部材２０の接合部における歪みやボイドを低減することができるので、半田接合部品（例えばレーザダイオードモジュール）の信頼性を向上させることができる。
【００４９】
図９は、本発明の第５の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す模式図である。図９に示すように、本実施形態における半田接合部品は、第１の実施形態と同様に、第１の部材１０と第２の部材２０とをＡｕ−Ｓｎ（金−スズ）半田４３０で接合することにより製造される。
【００５０】
図９に示すように、第１の部材１０の接合面１０ＡにはＡｕ−Ｓｎ半田４３０が形成されている。また、第２の部材２０の接合面２０Ａには、Ａｕを一定の割合で含有するＡｕメタライズ層（図示せず）が形成されている。このＡｕメタライズ層は例えばめっきや蒸着などによって形成され、厚さも均一となっている。Ａｕ−Ｓｎ半田４３０は、このＡｕメタライズ層に対向する半田領域に形成されている。
【００５１】
ここで、本実施形態におけるＡｕ−Ｓｎ半田４３０は、場所によってそのＡｕ含有率が異なっており、本実施形態では、Ａｕ含有率の異なる部分４３０Ａ，４３０Ｂ，４３０Ｃが存在している。すなわち、Ａｕ−Ｓｎ半田４３０は、半田領域において最もＡｕ含有率の高い最高含有率部４３０Ａと、最高含有率部４３０Ａの両側に設けられた、最高含有率部４３０ＡよりもＡｕ含有率の低い中間部４３０Ｂと、中間部４３０Ｂに隣接して設けられた、最もＡｕ含有率の低い最低含有率部４３０Ｃとを含んでいる。
【００５２】
本実施形態では、最高含有率部４３０Ａは、半田領域の中央部で一の方向に沿って延びており、中間部４３０Ｂも同じ方向に沿って延びている。最低含有率部４３０Ｃは、半田領域の周縁で最高含有率部４３０Ａと同じ方向に沿って延びている。すなわち、Ａｕ−Ｓｎ半田４３０は、第１の部材１０の半田領域の外側（図９において左右両側）に向かって、半田領域の中央部にある最高含有率部４３０Ａから半田領域の周縁両側にある最低含有率部４３０Ｃまで、次第にＡｕ含有率が低くなるように形成されている。例えば、最高含有率部４３０ＡのＡｕ含有率を２５％、Ｓｎ含有率を７５％とし、中間部４３０ＢのＡｕ含有率を１５％、Ｓｎ含有率を８５％とし、最低含有率部４３０ＣのＡｕ含有率を１０％、Ｓｎ含有率を９０％とすることができる。なお、これら最高含有率部４３０Ａ、中間部４３０Ｂ、及び最低含有率部４３０Ｃの厚さは一定である。このような構成のＡｕ−Ｓｎ半田４３０は、例えば異なるＡｕ含有率の半田材を順番に第１の部材１０に積層していくことで形成することができる。
【００５３】
そして、第１の部材１０上に形成されたＡｕ−Ｓｎ半田４３０を第２の部材２０に接触させ、第１の部材１０の下部に設けられたヒータ（図示せず）で第１の部材１０を加熱する。ヒータからの熱は第１の部材１０を介してＡｕ−Ｓｎ半田４３０に伝達され、これによりＡｕ−Ｓｎ半田４３０の温度が上昇する。なお、本実施形態では、第１の部材１０を加熱する例を説明しているが、第２の部材２０あるいは第１の部材１０及び第２の部材２０の双方を加熱してもよい。
【００５４】
Ａｕ−Ｓｎ半田４３０の温度がその融点を超えると、Ａｕ−Ｓｎ半田４３０が溶融し始める。上述したように、Ａｕ−Ｓｎ半田４３０のＡｕ含有率は、最低含有率部４３０Ｃ、中間部４３０Ｂ、最高含有率部４３０Ａの順番で次第に高くなっているので、Ａｕ−Ｓｎ半田４３０内で拡散しているＡｕの量は、最低含有率部４３０Ｃ、中間部４３０Ｂ、最高含有率部４３０Ａの順番で次第に多くなる。したがって、Ａｕ−Ｓｎ半田４３０の最高含有率部４３０Ａの融点が最も高く、最低含有率部４３０Ｃの融点が最も低くなる。
【００５５】
このように、Ａｕ−Ｓｎ半田４３０の最高含有率部４３０Ａから最低含有率部４３０Ｃに向かって次第に融点が低くなるため、Ａｕ−Ｓｎ半田４３０が冷えていくと、まず最初に最も融点の高い最高含有率部４３０Ａが硬化し、次いで中間部４３０Ｂが硬化し、最後に最低含有率部４３０Ｃが硬化する。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、Ａｕ−Ｓｎ半田４３０がその中心部から外側に向かって周縁部まで次第に硬化していくので、第１の部材１０や第２の部材２０の接合部で生じる歪みやボイドが外部に解放されやすくなり、それらの歪みやボイドが接合部に残留しにくくなる。このように、第１の部材１０や第２の部材２０の接合部における歪みやボイドを低減することができるので、半田接合部品（例えばレーザダイオードモジュール）の信頼性を向上させることができる。
【００５７】
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る半田接合部品を製造する際に使用される構成要素を示す模式図である。図１０に示すように、本実施形態における半田接合部品は、第１の実施形態と同様に、第１の部材１０と第２の部材２０とをＡｕ−Ｓｎ（金−スズ）半田５３０で接合することにより製造される。
【００５８】
図１０に示すように、第１の部材１０の接合面１０ＡにはＡｕ−Ｓｎ半田５３０が形成されている。また、第２の部材２０の接合面２０Ａには、Ａｕを一定の割合で含有するＡｕメタライズ層（図示せず）が形成されている。このＡｕメタライズ層は例えばめっきや蒸着などによって形成され、厚さも均一となっている。Ａｕ−Ｓｎ半田５３０は、このＡｕメタライズ層に対向する半田領域に形成されている。
【００５９】
ここで、本実施形態におけるＡｕ−Ｓｎ半田５３０は、場所によってそのＡｕ含有率が異なっており、本実施形態では、５つのＡｕ含有率の異なる部分５３０Ａ，５３０Ｂ，５３０Ｃ，５３０Ｄ，５４０Ｅが存在している。すなわち、Ａｕ−Ｓｎ半田５３０は、半田領域において最もＡｕ含有率の高い最高含有率部５３０Ａと、最高含有率部５３０Ａに隣接して設けられた、最高含有率部５３０ＡよりもＡｕ含有率の低い第１の中間部５３０Ｂと、第１の中間部５３０Ｂに隣接して設けられた、第１の中間部５３０ＢよりもＡｕ含有率の低い第２の中間部５３０Ｃと、第２の中間部５３０Ｃに隣接して設けられた、第２の中間部５３０ＣよりもＡｕ含有率の低い第３の中間部５３０Ｄと、第３の中間部５３０Ｄに隣接して設けられた、最もＡｕ含有率の低い最低含有率部５３０Ｅとを含んでいる。
【００６０】
本実施形態では、最高含有率部５３０Ａは、半田領域の一方の周縁で一の方向に沿って延びており、第１の中間部５３０Ｂ、第２の中間部５３０Ｃ、及び第３の中間部５３０Ｄも同じ方向に沿って延びている。最低含有率部５３０Ｃは、半田領域の他方の周縁で最高含有率部５３０Ａと同じ方向に沿って延びている。すなわち、Ａｕ−Ｓｎ半田５３０は、第１の部材１０の半田領域の外側（図１０において右側）に向かって、半田領域の一方の周縁にある最高含有率部５３０Ａから半田領域の他方の周縁にある最低含有率部５３０Ｅまで、次第にＡｕ含有率が低くなるように形成されている。なお、これら最高含有率部５３０Ａ、第１の中間部５３０Ｂ、第２の中間部５３０Ｃ、第３の中間部５３０Ｄ、及び最低含有率部５３０Ｃの厚さは一定である。このような構成のＡｕ−Ｓｎ半田５３０は、例えば異なるＡｕ含有率の半田材を順番に第１の部材１０に積層していくことで形成することができる。
【００６１】
そして、第１の部材１０上に形成されたＡｕ−Ｓｎ半田５３０を第２の部材２０に接触させ、第１の部材１０の下部に設けられたヒータ（図示せず）で第１の部材１０を加熱する。ヒータからの熱は第１の部材１０を介してＡｕ−Ｓｎ半田５３０に伝達され、これによりＡｕ−Ｓｎ半田５３０の温度が上昇する。なお、本実施形態では、第１の部材１０を加熱する例を説明しているが、第２の部材２０あるいは第１の部材１０及び第２の部材２０の双方を加熱してもよい。
【００６２】
Ａｕ−Ｓｎ半田５３０の温度がその融点を超えると、Ａｕ−Ｓｎ半田５３０が溶融し始める。上述したように、Ａｕ−Ｓｎ半田５３０のＡｕ含有率は、最低含有率部５３０Ｅ、第３の中間部５３０Ｄ、第２の中間部５３０Ｃ、第１の中間部５３０Ｂ、最高含有率部５３０Ａの順番で次第に高くなっているので、Ａｕ−Ｓｎ半田５３０内で拡散しているＡｕの量は、最低含有率部５３０Ｅ、第３の中間部５３０Ｄ、第２の中間部５３０Ｃ、第１の中間部５３０Ｂ、最高含有率部５３０Ａの順番で次第に多くなる。したがって、Ａｕ−Ｓｎ半田５３０の最高含有率部５３０Ａの融点が最も高く、最低含有率部５３０Ｅの融点が最も低くなる。
【００６３】
このように、Ａｕ−Ｓｎ半田５３０の最高含有率部５３０Ａから最低含有率部５３０Ｅに向かって次第に融点が低くなるため、Ａｕ−Ｓｎ半田５３０が冷えていくと、まず最初に最も融点の高い最高含有率部５３０Ａが硬化し、次いで第１の中間部５３０Ｂが硬化し、次に第２の中間部５３０Ｃが硬化し、第３の中間部５３０Ｄが硬化し、最後に最低含有率部５３０Ｅが硬化する。
【００６４】
以上のように、本実施形態によれば、Ａｕ−Ｓｎ半田５３０がその一方の周縁から他方の周縁まで次第に硬化していくので、第１の部材１０や第２の部材２０の接合部で生じる歪みやボイドが外部に解放されやすくなり、それらの歪みやボイドが接合部に残留しにくくなる。このように、第１の部材１０や第２の部材２０の接合部における歪みやボイドを低減することができるので、半田接合部品（例えばレーザダイオードモジュール）の信頼性を向上させることができる。
【００６５】
上述した第４の実施形態から第６の実施形態においては、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０，４３０，５３０のＡｕ含有率を段階的に変化させたが、Ａｕ−Ｓｎ半田３３０，４３０，５３０においてＡｕ含有率が滑らかに変化するようにしてもよい。
【００６６】
また、上述した各実施形態における第１の部材と第２の部材の材質や形状は特定のものに限定されるわけではない。また、上述した各実施形態においては、Ａｕ−Ｓｎ半田を用いた例を説明したが、用いる半田はＡｕを含有するものであればよく、例えばＡｕ−ゲルマニウム半田を用いることもできる。
【００６７】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６８】
１０    第１の部材
１０Ａ  接合面
１２    Ａｕメタライズ層
１２Ａ  最厚部
１２Ｂ  第１の中間部
１２Ｃ  第２の中間部
１２Ｄ  最薄部
２０    第２の部材
２０Ａ  接合面
２２    Ａｕメタライズ層
３０    Ａｕ−Ｓｎ半田
１１０    第１の部材
１１２    Ａｕメタライズ層
１１２Ａ  最厚部
１１２Ｂ  中間部
１１２Ｃ  最薄部
２１０    第１の部材
２１２    Ａｕメタライズ層
２１２Ａ  最厚部
２１２Ｂ  第１の中間部
２１２Ｃ  第２の中間部
２１２Ｄ  第３の中間部
２１２Ｅ  最薄部
３３０    Ａｕ−Ｓｎ半田
３３０Ａ  最高含有率部
３３０Ｂ  第１の中間部
３３０Ｃ  第２の中間部
３３０Ｄ  最低含有率部
４３０    Ａｕ−Ｓｎ半田
４３０Ａ  最高含有率部
４３０Ｂ  中間部
４３０Ｃ  最低含有率部
５３０    Ａｕ−Ｓｎ半田
５３０Ａ  最高含有率部
５３０Ｂ  第１の中間部
５３０Ｃ  第２の中間部
５３０Ｄ  第３の中間部
５３０Ｅ  最低含有率部
【図１】
2015018886.tif 000003
【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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