(57)【要約】  基板と電子部品とが金属粒子ペーストを介して接合された構造を有する接合体を製造する接合体の製造方法であって、基板に金属粒子ペーストを介して電子部品を載置した組立体を形成する組立体形成工程と、２枚の加熱板の間に組立体を配置する組立体配置工程と、２枚の加熱板のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることにより、組立体を加圧しながら加熱して基板と電子部品とを接合する接合工程とを含み、２枚の加熱板により組立体の加圧を開始するときの組立体の温度が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で接合工程を実施する接合体の製造方法。  本発明の接合体の製造方法によれば、加圧開始時の組立体の温度が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で接合工程を実施することから、接合工程で、組立体を加圧する前に金属粒子ペーストが焼結反応を起こし難くなり、その結果、基板と電子部品とを従来よりも高い接合力で接合することが可能となる。
2016157460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と電子部品とが金属粒子ペーストを介して接合された構造を有する接合体を製造する接合体の製造方法であって、
前記基板に前記金属粒子ペーストを介して前記電子部品を載置した組立体を形成する組立体形成工程と、
互いに対向して配置された２枚の加熱板の間に前記組立体を配置する組立体配置工程と、
前記２枚の加熱板のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることにより、前記組立体を加圧しながら加熱して前記基板と前記電子部品とを接合する接合工程とを含み、
前記２枚の加熱板により前記組立体の加圧を開始するときの前記組立体の温度が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で前記接合工程を実施することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接合体の製造方法において、
前記２枚の加熱板により前記組立体の加圧を開始するときの前記組立体の温度が５０℃〜１３５℃の範囲内となる条件で前記接合工程を実施することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の接合体の製造方法において、
前記組立体配置工程においては、前記２枚の加熱板の間の空間における前記２枚の加熱板のいずれにも接触しない位置に前記組立体を配置することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の接合体の製造方法において、
前記接合体の製造方法は、前記組立体形成工程と、前記組立体配置工程との間に、圧力及び熱を伝達する２枚の伝達部材で前記組立体を挟み込んだ加圧ユニットを形成する加圧ユニット形成工程をさらに含み、
前記組立体配置工程においては、前記２枚の加熱板の間の空間における前記２枚の加熱板のいずれにも接触しない位置に前記加圧ユニットを配置することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の接合体の製造方法において、
前記２枚の加熱板のうち第１加熱板を５０℃〜１５０℃の範囲内の温度に設定し、前記２枚の加熱板のうち第２加熱板を２５０℃〜３５０℃の範囲内の温度に設定し、
前記組立体配置工程においては、前記第１加熱板に接触する位置に前記組立体を配置することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の接合体の製造方法において、
前記接合体の製造方法は、前記組立体形成工程と、前記組立体配置工程との間に、圧力及び熱を伝達する２枚の伝達部材で前記組立体を挟み込んだ加圧ユニットを形成する加圧ユニット形成工程をさらに含み、
前記組立体配置工程においては、前記２枚の加熱板のうちいずれかに接触する位置に前記加圧ユニットを配置することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の接合体の製造方法において、
前記組立体配置工程においては、前記２枚の加熱板の間の空間における前記２枚の加熱板のいずれにも接触しない位置に２枚の熱遮蔽板を配置した状態で、前記２枚の熱遮蔽板の間の空間における当該２枚の熱遮蔽板のいずれにも接触しない位置に前記組立体を配置し、
前記接合工程においては、前記２枚の加熱板の間の空間から前記２枚の熱遮蔽板を待避させてから前記２枚の加熱板のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることを特徴とする接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
導体パターンが形成された基板と半導体素子とが金属粒子ペーストを用いて接合された構造を有する半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。金属粒子ペーストは、溶剤中にナノサイズやサブミクロンサイズの金属粒子を含有し、金属粒子の低温焼結現象及び高い表面活性を利用した低温焼成型の導電性ペーストである。【０００３】
上記した半導体装置は、図１８に示すように、導体パターンが形成された基板１２に金属粒子ペースト１６を介して半導体素子１４を載置した組立体１０（図１８（ａ）参照。）を２枚の加熱板（第１加熱板９２０及び第２加熱板９２２）のうち下側の第１加熱板９２０の上面に載置した後（図１８（ｂ）参照。）、上側の第２加熱板９２２を第１加熱板９２０に向けて下降させることにより、上記した組立体１０を加圧しながら加熱して導体パターンが形成された基板１２と半導体素子１４とを接合する接合工程を実施することにより製造することができる（図１８（ｃ）及び図１８（ｄ）参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した方法においては、組立体１０を加圧する前に熱伝導により第１加熱板９２０から金属粒子ペースト１６に熱が伝わることで金属粒子ペースト１６が部分的に焼結反応（固化反応）を起こしてしまい、その結果、導体パターンが形成された基板１２と半導体素子１６とを高い接合力で接合することができないという問題がある。【０００６】
なお、このような問題は、導体パターンが形成された基板と半導体素子とが金属粒子ペーストを用いて接合された構造を有する半導体装置を製造する場合だけに発生する問題ではなく、「導体パターンが形成された基板その他の基板」と「半導体素子その他の電子部品」とが金属粒子ペーストを用いて接合された構造を有する接合体全般に発生し得る問題でもある。【０００７】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、基板と電子部品とを従来よりも高い接合力で接合することが可能な接合体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】
【０００８】
［１］本発明の接合体の製造方法は、基板と電子部品とが金属粒子ペーストを介して接合された構造を有する接合体を製造する接合体の製造方法であって、前記基板に前記金属粒子ペーストを介して前記電子部品を載置した組立体を形成する組立体形成工程と、互いに対向して配置された２枚の加熱板の間に前記組立体を配置する組立体配置工程と、前記２枚の加熱板のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることにより、前記組立体を加圧しながら加熱して前記基板と前記電子部品とを接合する接合工程とを含み、前記２枚の加熱板により前記組立体の加圧を開始するときの前記組立体の温度が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で前記接合工程を実施することを特徴とする。【０００９】
［２］本発明の接合体の製造方法においては、前記２枚の加熱板により前記組立体の加圧を開始するときの前記組立体の温度が５０℃〜１３５℃の範囲内となる条件で前記接合工程を実施することが好ましい。【００１０】
［３］本発明の接合体の製造方法においては、前記組立体配置工程において、前記２枚の加熱板の間の空間における前記２枚の加熱板のいずれにも接触しない位置に前記組立体を配置することが好ましい。【００１１】
［４］本発明の接合体の製造方法においては、本発明の接合体の製造方法が、前記組立体形成工程と、前記組立体配置工程との間に、圧力及び熱を伝達する２枚の伝達部材で前記組立体を挟み込んだ加圧ユニットを形成する加圧ユニット形成工程をさらに含み、前記組立体配置工程においては、前記２枚の加熱板の間の空間における前記２枚の加熱板のいずれにも接触しない位置に前記加圧ユニットを配置することが好ましい。【００１２】
［５］本発明の接合体の製造方法においては、前記２枚の加熱板のうち第１加熱板を５０℃〜１５０℃の範囲内の温度に設定し、前記２枚の加熱板のうち第２加熱板を２５０℃〜３５０℃の範囲内の温度に設定し、前記組立体配置工程においては、前記第１加熱板に接触する位置に前記組立体を配置することが好ましい。【００１３】
［６］本発明の接合体の製造方法においては、本発明の接合体の製造方法が、前記組立体形成工程と、前記組立体配置工程との間に、圧力及び熱を伝達する２枚の伝達部材で前記組立体を挟み込んだ加圧ユニットを形成する加圧ユニット形成工程をさらに含み、前記組立体配置工程においては、前記２枚の加熱板のうちいずれかに接触する位置に前記加圧ユニットを配置することが好ましい。【００１４】
［７］本発明の接合体の製造方法においては、前記組立体配置工程において、前記２枚の加熱板の間の空間における前記２枚の加熱板のいずれにも接触しない位置に２枚の熱遮蔽板を配置した状態で、前記２枚の熱遮蔽板の間の空間における当該２枚の熱遮蔽板のいずれにも接触しない位置に前記組立体を配置し、前記接合工程においては、前記２枚の加熱板の間の空間から前記２枚の熱遮蔽板を待避させてから前記２枚の加熱板のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の接合体の製造方法によれば、２枚の加熱板により組立体の加圧を開始するとき（すなわち加圧開始時）の組立体の温度が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で接合工程を実施することから、接合工程で、組立体を加圧する前に金属粒子ペーストが焼結反応（固化反応）を起こし難くなり、その結果、基板と電子部品とを従来よりも高い接合力で接合することが可能となる。【００１６】
なお、本発明の接合体の製造方法において、加圧開始時の組立体の温度が１５０℃以下となる条件で接合工程を実施することにしたのは、加圧開始時の組立体の温度が１５０℃よりも高い条件で接合工程を実施することにした場合には、組立体を加圧する前に金属粒子ペーストが焼結反応を起こし易くなり、その結果、基板と電子部品とを従来よりも高い接合力で接合することが困難となる場合があるからである。一方、加圧開始時の組立体の温度が０℃以上となる条件で接合工程を実施することにしたのは、加圧開始時の組立体の温度が０℃よりも低い条件で接合工程を実施することにした場合には、組立体を接合可能な温度まで加熱するのに費やす時間が長くなる結果、基板と電子部品とを接合するのに要する時間が長くなり、接合工程を実施する際の生産性が低下する場合があるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１に係る接合体の製造方法を説明するために示す図である。図１（ａ）〜図１（ｄ）は各工程図である。
【図２】実施形態１における組立体の温度変化を模式的に示す図である。図２中、符号ＴＲＴは室温を示す。
【図３】実施形態１に係る接合体の製造方法の一例を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１に係る接合体の製造方法の一例を説明するために示す図である。図３（ａ）〜図３（ｄ）、及び、図４（ａ）〜図４（ｄ）は各工程図である。
【図５】実施形態２に係る接合体の製造方法を説明するために示す図である。図５（ａ）〜図５（ｄ）は各工程図である。
【図６】実施形態２に用いることができる加圧ユニット２００及びトレイ１３１を説明するために示す図である。図６（ａ）は加圧ユニット２００の断面図であり、図６（ｂ）はトレイ１３１の斜視図である。
【図７】実施形態２に係る接合体の製造方法の一例を説明するために示す図である。
【図８】実施形態２に係る接合体の製造方法の一例を説明するために示す図である。
【図９】実施形態２に係る接合体の製造方法の一例を説明するために示す図である。
【図１０】実施形態２に係る接合体の製造方法の一例を説明するために示す図である。図７（ａ）〜図７（ｃ）、図８（ａ）〜図８（ｃ）、図９（ａ）〜図９（ｃ）、並びに、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は各工程図である。
【図１１】実施形態３に係る接合体の製造方法を説明するために示す図である。図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は各工程図である。
【図１２】実施形態３における組立体の温度変化を模式的に示す図である。図１２中、符号ＴＲＴは室温を示す。
【図１３】実施形態４に係る接合体の製造方法を説明するために示す図である。図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は各工程図である。
【図１４】変形例１に係る接合体の製造方法を説明するために示す図である。図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は各工程図である。
【図１５】変形例２に係る接合体の製造方法を説明するために示す図である。図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は各工程図である。
【図１６】変形例３に係る接合体の製造方法を説明するために示す図である。図１６（ａ）〜図１６（ｄ）は各工程図である。
【図１７】変形例４に係る接合体の製造方法を説明するために示す図である。図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は各工程図である。
【図１８】従来の接合体の製造方法を説明するために示す図である。図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は各工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の接合体の製造方法について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１９】
［実施形態１］
実施形態１に係る接合体の製造方法は、図１に示すように、基板１２（導体パターンが形成された基板）と電子部品１４（半導体素子）とが金属粒子ペースト１６を介して接合された構造を有する接合体１１（半導体装置）を製造する接合体の製造方法（半導体装置の製造方法）である。
【００２０】
ここで、基板１２、電子部品１４及び金属粒子ペースト１６について詳しく説明する。
本明細書における「基板」とは、電子部品を搭載する部品のことをいう。
基板１２は、電子部品１４を搭載する。実施形態１における基板１２は、例えば、非伝導性の物質からなる本体に導体パターンが形成された回路基板である。基板１２の構成材料としては、金属粒子ペースト１６の焼結温度（種類にもよるが、例えば３００℃）に耐えられる材料（例えば、本体であれば耐熱性の樹脂やセラミックス、導体パターンであれば金属）からなるものを用いることができる。
なお、本発明の適用対象である基板は、ＤＣＢ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｂｏｎｄ）基板やリードフレームであってもよい。また、本発明の適用対象である基板は、電子部品を搭載するものであればよく、例えば、シリコンチップであってもよい。つまり、シリコンチップと導電性の接続子とを接続するのに本発明を適用することもできる。
【００２１】
本明細書における「電子部品」とは、電気製品において使用される部品であって、特に基板と電気的に接続する必要がある部品のことをいう。
電子部品１４は、例えば、半導体素子である。
電子部品１４としては、上記した半導体素子（例えば、集積回路を搭載した半導体チップ）の他に、電気モーター、抵抗器、コンデンサ、圧電素子、コネクタ、スイッチ、アンテナ、導電性の接続子を例示することができる。なお、本発明の接合体の製造方法は、少なくとも１つの半導体素子を基板と接合した接合体、つまり半導体装置を製造する場合に特に好適に用いることができる。なお、実施形態１においては電子部品１４の数は１つであるが、本発明は電子部品の数が２つ以上であっても適用することができる。電子部品の数が２つ以上である場合、電子部品は単一種類であってもよいし、複数種類であってもよい。
【００２２】
金属粒子ペースト１６は、金属粒子の量子サイズ効果による低温焼結現象及び高い表面活性を利用した低温焼成型の導電性ペーストである。金属粒子ペースト１６は、例えば、金属粒子と、有機分散材と、有機分散材捕捉材と、揮発性有機溶剤とを含有する。金属粒子としては、金属ナノ粒子（例えば、平均直径が概略１００ｎｍ以下である金属粒子）、金属サブミクロン粒子（例えば、平均直径が概略０．１μｍ〜１μｍの範囲内にある金属粒子）、又は金属ナノ粒子及び金属サブミクロン粒子の両方を用いることができる。金属粒子の材料としては、例えば、銀、金又は銅を用いることができる。有機分散材は、常温で金属粒子の表面を覆い、金属粒子を独立分散状態に保持する働きをする。有機分散材捕捉材は、高温で、金属粒子を覆っている有機分散材と反応してこれを金属粒子表面から除去する働きをする。揮発性有機溶剤は、有機分散材と有機分散材捕捉材との反応物質を捕捉するとともに気体として系外に逃がす働きをする。
【００２３】
実施形態１に係る接合体の製造方法は、基板１２に金属粒子ペースト１６を介して電子部品１４を載置した組立体１０を形成する組立体形成工程（図１（ａ）参照。）と、互いに対向して配置された２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間に組立体１０を配置する組立体配置工程（図１（ｂ）参照。）と、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のうち少なくとも一方（第１加熱板１２０）を他方（第２加熱板１２２）に向けて移動させることにより、組立体１０を加圧しながら加熱して基板１２と電子部品１４とを接合する接合工程（図１（ｃ）参照。）とを含む接合体の製造方法である。なお、図１（ｄ）は、接合工程終了後に、第１加熱板１２０を下降させることにより、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）を相互に離隔させ、接合体１１を外部に取り出し可能とした状態を示す。
【００２４】
そして、実施形態１に係る接合体の製造方法においては、組立体配置工程において、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間の空間における２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のいずれにも接触しない位置に組立体１０を配置することにより（図１（ｂ）参照。）、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）により組立体１０の加圧を開始するとき（すなわち加圧開始時）の組立体の温度Ｔ１（第１温度Ｔ１）が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で接合工程を実施することとしている（図２参照。）。なお、組立体配置工程において、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間の空間における２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のいずれにも接触しない位置に組立体１０を配置する具体的な方法については、後述する（後述する図３及び図４参照。）。
【００２５】
実施形態１に係る接合体の製造方法によれば、組立体配置工程において、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間の空間における２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のいずれにも接触しない位置に組立体１０を配置することにより（図１（ｂ）参照。）、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）により組立体１０の加圧を開始するとき（すなわち加圧開始時）の組立体の温度Ｔ１が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で接合工程を実施することから（図２の実施形態１のカーブ参照。）、接合工程で、組立体を加圧する前に金属粒子ペーストが焼結反応を起こし難くなり、その結果、基板と電子部品とを従来よりも高い接合力で接合することが可能となる。
【００２６】
実施形態１に係る接合体の製造方法において、加圧開始時の組立体の温度Ｔ１が１５０℃以下となる条件で接合工程を実施することにしたのは、加圧開始時の組立体の温度Ｔ１が１５０℃よりも高い条件で接合工程を実施することとした場合には（図２の従来のカーブ参照。）、組立体を加圧する前に金属粒子ペーストが焼結反応を起こし易くなり、その結果、基板と電子部品とを従来よりも高い接合力で接合することが困難となる場合があるからである。この観点から言えば、加圧開始時の組立体の温度Ｔ１が１３５℃以下となる条件で接合工程を実施することが好ましく、加圧開始時の組立体の温度Ｔ１が１２０℃以下となる条件で接合工程を実施することがより一層好ましい。
【００２７】
一方、加圧開始時の組立体１０の温度Ｔ１が０℃以上となる条件で接合工程を実施することにしたのは、加圧開始時の組立体１０の温度Ｔ１が０℃よりも低い条件で接合工程を実施することにした場合には、組立体を接合可能な温度まで加熱するのに費やす時間が長くなる結果、基板と電子部品とを接合するのに要する時間が長くなり、接合工程を実施する際の生産性が低下する場合があるからである。この観点から言えば、加圧開始時の組立体１０の温度Ｔ１が５０℃以上となる条件で接合工程を実施することが好ましく、加圧開始時の組立体１０の温度Ｔ１が７５℃以上となる条件で接合工程を実施することがより一層好ましい。
【００２８】
加圧開始時の組立体１０の温度Ｔ１は、サーモグラフィを用いた温度測定により確認することができる。組立体１０の温度Ｔ１としては、基板１２と電子部品１４との間に挟持されている金属粒子ペースト１６の温度を用いることが好ましいが、便宜的に、基板１２の温度、電子部品１４の温度、又は、組立体１０の平均的な温度を用いることもできる。また、組立体１０の温度Ｔ１は、熱電対を用いた温度測定により確認することもできる。組立体１０の温度Ｔ１としては、基板１２又は電子部品１４のいずれかの部位に熱電対の先端部を接触させ、当該熱電対の出力電圧から換算した温度を用いることができる。この場合、組立体１０の温度Ｔ１を確認した後、熱電対を待避させ、さらにその後接合工程を実施することにより、基板１２と電子部品との接合を適正に行うことができる。また、あらかじめ工程に先立って行う予備試験により組立体の温度上昇カーブを測定するとともに、当該温度上昇カーブを考慮して組立体配置工程から接合工程に至る組立体の配置動作や第１加熱板の上昇動作を適正なものにすることにより、基板１２と電子部品との接合を適正に行うことができる。
【００２９】
実施形態１に係る接合体の製造方法の一例を図３及び図４を用いて詳細に説明する。
【００３０】
１．組立体形成工程
まず、基板１２に金属粒子ペースト１６を介して電子部品１４を載置した組立体１０を形成する。
【００３１】
２．組立体配置工程
次に、組立体１０をアーム１２４で把持した後（図３（ａ）参照。）、アーム１２４を用いて、互いに対向して配置された２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間に組立体１０を配置する（図３（ｂ）参照。）。
【００３２】
３．接合工程
次に、第１加熱板１２０を上昇させて組立体１０の下面に接触させた後（図３（ｃ）参照。）、アーム１２４を組立体１０から取り外し（図３（ｄ）参照。）、その後、組立体１０を載せたまま第１加熱板１２０をさらに上昇させて組立体１０の上面を第２加熱板１２２に接触させる。その後、第１加熱板１２０を第２加熱板１２２に向けてさらに上昇（移動）させることにより、組立体１０を所定の圧力で加圧しながら加熱して基板１２と電子部品１４とを接合する（図４（ａ）参照。）。
【００３３】
２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の温度は例えばともに３００℃に設定する。２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）は、それぞれ平板状の形態を有し、対向する面が平行に設定されている。２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の材質は、種々のものが可能であるが、例えば、ステンレス鋼や金型鋼などを好適に用いることができる。
【００３４】
接合工程が終了したら、第１加熱板１２０を下降させて（図４（ｂ）参照。）、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）が所定間隔で離隔した状態とする。そして、接合体１１をアーム１２４で把持した後（図４（ｃ）参照。）、第１加熱板１２０をさらに下降させて（図４（ｄ）参照。）、第１の加熱板１２０を初期位置まで戻す。このとき、接合体１１はアーム１２４に把持されているので、アーム１２４により接合体１１を第１加熱板１２０と第２加熱板１２２との間の空間から外部に取り出すことができる。
【００３５】
［実施形態２］
実施形態２に係る接合体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る接合体の製造方法と同様の工程を含むが、組立体を２枚の加熱板で直接的に加圧しながら加熱して基板と電子部品とを接合するのではなくて、加圧ユニットを用いて組立体を間接的に加圧しながら加熱して基板と電子部品とを接合する点で実施形態１に係る接合体の製造方法とは異なる。すなわち、実施形態２に係る接合体の製造方法においては、図５に示すように、組立体形成工程と、組立体配置工程との間に、圧力及び熱を伝達する２枚の伝達部材（第１伝達部材２１０、第２伝達部材２２０）で組立体を挟み込んだ状態で加圧ユニット２００を形成する加圧ユニット形成工程をさらに含み（図５（ａ）参照。）、組立体配置工程（加圧ユニット配置工程）においては、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間の空間における２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のいずれにも接触しない位置に加圧ユニット２００を配置することを特徴としている（図５（ｂ）参照。）。
【００３６】
実施形態２に係る接合体の製造方法においては、その後、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のうち少なくとも一方（第１加熱板１２０）を他方（第２加熱板１２２）に向けて移動させることにより、加圧ユニット２００を介して組立体１０を間接的に加圧しながら加熱して基板１２と電子部品１４とを接合する接合工程（図５（ｃ）参照。）を実施する。なお、図５（ｄ）は、接合工程終了後に、第１加熱板１２０を下降させることにより、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）を相互に離隔させ、加圧ユニット２００及び接合体１１を外部に取り出し可能とした状態を示す。
【００３７】
そして、実施形態２に係る接合体の製造方法においては、組立体配置工程において、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間の空間における２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のいずれにも接触しない位置に加圧ユニット２００を配置することにより（図５（ｂ）参照。）、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）により加圧ユニット２００を介して組立体１０の加圧を開始するとき（すなわち加圧開始時）の組立体の温度Ｔ１が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で接合工程を実施することとしている。なお、組立体配置工程において、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間の空間における２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のいずれにも接触しない位置に加圧ユニット２００を配置する方法としては、実施形態１と同様にアームを用いる方法を用いることができるが、後述する方法を用いることもできる（後述する図６〜図１０参照。）。
【００３８】
実施形態２に係る接合体の製造方法によれば、組立体配置工程において、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間の空間における２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のいずれにも接触しない位置に加圧ユニット２００を配置することにより（図５（ｂ）参照。）、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）により加圧ユニット２００を介して組立体１０の加圧を開始するとき（すなわち加圧開始時）の組立体の温度Ｔ１が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で接合工程を実施することから、接合工程で、組立体を加圧する前に金属粒子ペーストが焼結反応を起こし難くなり、その結果、基板と電子部品とを従来よりも高い接合力で接合することが可能となる。
【００３９】
加圧開始時の組立体１０の温度Ｔ１は、実施形態１で説明したように、サーモグラフィを用いた温度測定により確認することもできるし、熱電対を用いた温度測定により確認することもできる。
【００４０】
実施形態２に係る接合体の製造方法の一例を図６〜図１０を用いて詳細に説明する。
【００４１】
１．組立体形成工程
実施形態１と同様にして組立体１０を形成する。
【００４２】
２．加圧ユニット形成工程
加圧ユニット２００は、図６（ａ）に示すように、第１伝達部材２１０と、第２伝達部材２２０と、ガイド部材２３０と、間隔調整機構２４０とを有する。加圧ユニット２００は、組立体１０を挟み込んで圧力及び熱を伝達する。第１伝達部材２１０及び第２伝達部材２２０はガイド部材２３０を介して連結されている。
【００４３】
第１伝達部材２１０は、組立体１０を載せている板状の部材である。第１伝達部材２１０は、第２伝達部材２２０と対向する面とは反対側の面の中央部分において外側に向かって突出した台地部２１２及び台地部２１２の周囲に設けられた肩部２１４を有する。第１伝達部材２１０は、平面的に見てほぼ四角形形状をしており、第１伝達部材２１０の各コーナー部にはガイド部材２３０が立設されている。
【００４４】
第２伝達部材２２０は、加圧ユニットを加圧しているときに電子部品１４と接触する平板状の部材である。第２伝達部材２２０は、平面的に見てほぼ四角形形状をしており、ガイド部材２３０に対応する位置（第２伝達部材２２０の各コーナー部）にはガイド部材受け穴２２２が形成されている。
【００４５】
ガイド部材２３０は、第１伝達部材２１０と第２伝達部材２２０とを連結する棒状の部材である。ガイド部材２３０は、第１伝達部材２１０に対する平行度を保ったまま第２伝達部材２２０を案内する。ガイド部材２３０の一方の端部は、第１伝達部材２１０の各コーナー部で第１伝達部材２１０と接続され、ガイド部材２３０の他方の端部は、ガイド部材受け穴２２２に差し込まれている。ガイド部材２３０の他方の端部は、加圧ユニット２００を加圧しているときであってもガイド部材受け穴２２２から突出しないように構成されている。
【００４６】
間隔調整機構２４０は、第１伝達部材２１０と第２伝達部材２２０との間隔を調整するコイルばね等の弾性部材である。間隔調整機構２４０は、加圧ユニット２００を加圧していないときには第２伝達部材２２０と電子部品１４とを離隔させ、加圧ユニット２００を加圧しているときには第２伝達部材２２０と電子部品１４とを接触させる。
【００４７】
２枚の伝達部材（第１伝達部材２１０、第２伝達部材２２０）の材質は、種々のものが可能であるが、例えば、金属（工具鋼、ステンレス鋼、炭素鋼、超硬合金など）、セラミックス（窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素、ジルコニア、炭化珪素、アルミナなど）などを好適に用いることができる。
【００４８】
なお、図５（ａ）及び図６（ａ）からも分かるように、加圧ユニットは、２枚の伝達部材で空隙を設けることなく組立体を挟み込む場合と、２枚の伝達部材で空隙を設けた状態で組立体を挟み込む場合の両方を含む。
【００４９】
３．加圧ユニット配置工程（組立体配置工程）
実施形態２においては、トレイ１３１（図６（ｂ）参照。）を用いて、加圧ユニット配置工程を実施する。まず、第１伝達部材２１０の台地部２１２をトレイ１３１の開口部１３４に挿入して、第１伝達部材２１０の肩部２１４を支持部１３５が支持した状態とすることにより加圧ユニット２００をトレイ１３１に収納する。次に、トレイ受け部１３７に、加圧ユニット２００を収納したトレイ１３１を載置する。このことにより、第１加熱板１２０及び第２加熱板１２２の間の空間における第１加熱板１２０及び第２加熱板１２２のいずれにも接触しない位置に加圧ユニット２００（及び組立体１０）を配置することができる（図７（ａ）参照。）。なお、このときの加圧ユニット２００の高さ位置は、第１加熱板１２０と第２加熱板１２２との中間の高さ位置である。
【００５０】
（３）加圧ユニット移動工程
次に、図示しない加圧機構部によって、第１加熱板１２０を第１加熱板１２０から第２加熱板１２２に向かう軸に沿って（鉛直軸に沿って）上方へ移動させる。
【００５１】
第１加熱板１２０及び第２加熱板１２２は、あらかじめ加熱されている。第１加熱板１２０及び第２加熱板１２２の加熱温度はどちらも例えば、３００℃である。
【００５２】
第１加熱板１２０を第１伝達部材２１０と接触する位置まで移動させると、第１加熱板１２０が加圧ユニット２００の台地部２１２を押した状態となり、トレイ１３１の支持部１３５が加圧ユニット２００の肩部２１４から離れた状態となる（図７（ｂ）中、破線Ａで囲まれた領域参照。）。
【００５３】
そこから、第１加熱板１２０をさらに上方へ移動させると、加圧ユニット２００も上方へ移動し、トレイ１３１が第１加熱板１２０と接触した状態となる（図７（ｃ）中、破線Ａで囲まれた領域参照。）。
【００５４】
そこから、第１加熱板１２０をさらに上方へ移動させると、加圧ユニット２００及びトレイ１３１も上方へ移動し、トレイ１３１がトレイ受け部１３７から離れた状態となる（図８（ａ）参照。）。
【００５５】
そこから、第１加熱板１２０をさらに上方へ移動させると、加圧ユニット２００及びトレイ１３１も上方へ移動し、組立体１０の第２伝達部材２２０の上面が第２加熱板１２２と接触した状態（図８（ｂ）参照。）となる。このとき熱伝導により第２加熱板１２２から第２伝達部材２２０に熱が伝達され始めるが、組立体１０にまでは熱が伝達されていない。
【００５６】
（４）加圧ユニット加圧加熱工程
第１加熱板１２０をさらに上方へ移動させると、第１伝達部材２１０及び組立体１０も上方へ移動し、電子部品１４の上面と第２伝達部材２２０とが接触する（図８（ｃ）参照。）
【００５７】
このようにして、第１加熱板１２０をさらに上方に移動させることにより、第１加熱板１２０と第２加熱板１２２とで加圧ユニット２００を加圧することとなり、第１加熱板１２０及び第２加熱板１２２によって、第１伝達部材２１０及び第２伝達部材２２０を介して組立体１０（組立体１０のうちの金属粒子ペースト１６）を加圧する。また、第１加熱板１２０及び第２加熱板１２２によって、第１伝達部材２１０及び第２伝達部材２２０を介して組立体１０のうちの金属粒子ペースト１６に熱が伝達される。
【００５８】
第１伝達部材２１０及び第２伝達部材２２０を介して組立体１０を加圧しながら加熱することができるため、金属粒子ペースト１６を加圧しながら加熱することができる。その結果、金属粒子ペースト１６が焼成され、基板１２と電子部品１４とを接合して接合体１１を製造することができる。
【００５９】
（５）加圧ユニット冷却工程
金属粒子ペースト１６を焼成した後、第１加熱板１２０を下方に向かって移動させることにより、加圧ユニット２００及びトレイ１３１を下方に向かって移動させ（図９（ａ）〜図９（ｃ）及び図１０（ａ）参照。）、加圧ユニット２００を収納したトレイ１３１及び第１加熱板１２０を最初の位置に戻す（図１０（ｂ）参照。）。これにより、加圧ユニット２００は第１加熱板１２０及び第２加熱板１２２のどちらからも離隔した状態となるため、加圧ユニット２００を冷却することができる。
【００６０】
このようにして、製造された接合体１１を外部に取り出すことができる。
【００６１】
［実施形態３］
実施形態３に係る接合体の製造方法は、基本的には実施形態１に係る接合体の製造方法と同様の工程を含むが、第１加熱板の温度と、組立体配置工程の内容が実施形態１に係る接合体の製造方法とは異なる。すなわち、実施形態３に係る接合体の製造方法においては、２枚の加熱板のうち第１加熱板１２０を５０℃〜１５０℃の範囲内の温度（例えば１００℃）に設定し、２枚の加熱板のうち第２加熱板１２２を２５０℃〜３５０℃の範囲内の温度（例えば３００℃）に設定する。また、組立体配置工程においては、第１加熱板１２０に接触する位置に組立体１０を配置する（図１１参照。）。
【００６２】
このように、実施形態３に係る接合体の製造方法は、第１加熱板の温度と、組立体配置工程の内容が実施形態１に係る接合体の製造方法とは異なるが、上記したように、２枚の加熱板のうち第１加熱板１２０を５０℃〜１５０℃の範囲内の温度（例えば１００℃）に設定し、２枚の加熱板のうち第２加熱板１２２を２５０℃〜３５０℃の範囲内の温度（例えば３００℃）に設定することから、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）により組立体１０の加圧を開始するとき（すなわち加圧開始時）の組立体の温度Ｔ１が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で接合工程を実施することが可能となり（図１２の実施形態３のカーブ参照。）。その結果、実施形態１に係る接合体の製造方法の場合と同様に、接合工程で、組立体を加圧する前に金属粒子ペーストが焼結反応を起こし難くなり、その結果、基板と電子部品とを従来よりも高い接合力で接合することが可能となる。
【００６３】
［実施形態４］
実施形態４に係る接合体の製造方法は、基本的には実施形態２に係る接合体の製造方法と同様の工程を含むが、加圧ユニット配置工程の内容が実施形態２に係る接合体の製造方法とは異なる。すなわち、実施形態４に係る接合体の製造方法においては、加圧ユニット配置工程において、加圧ユニット２００を第１加熱板１２０上に直接載置する（図１３参照。）。
【００６４】
このように、実施形態４に係る接合体の製造方法は、加圧ユニット配置工程の内容が実施形態２に係る接合体の製造方法とは異なるが、実施形態２に係る接合体の製造方法の場合と同様に、組立体を２枚の加熱板で直接的に加圧しながら加熱して基板と電子部品とを接合するのではなくて、加圧ユニットを用いて組立体を間接的に加圧しながら加熱して基板と電子部品とを接合することから、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の温度がともに３００℃であったとしても、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）により組立体１０の加圧を開始するとき（すなわち加圧開始時）の組立体の温度Ｔ１が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で接合工程を実施することが可能となる。その結果、実施形態２に係る接合体の製造方法の場合と同様に、接合工程で、組立体を加圧する前に金属粒子ペーストが焼結反応を起こし難くなり、その結果、基板と電子部品とを従来よりも高い接合力で接合することが可能となる。
【００６５】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００６６】
（１）上記実施形態において記載した構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
【００６７】
（２）上記実施形態１においては、第１加熱板１２０を上方に移動させることにより組立体１０を加圧しながら加熱して基板１２と電子部品１４とを接合したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１４に示すように、第２加熱板１２２を下方に移動させることにより組立体１０を加圧しながら加熱して基板１２と電子部品１４とを接合してもよいし（変形例１）、図１５に示すように、第１加熱板１２０を上方に移動させるとともに第２加熱板１２２を下方に移動させることにより組立体１０を加圧しながら加熱して基板１２と電子部品１４とを接合してもよいし（変形例２）、図１６に示すように、第１加熱板１２０及び／又は第２加熱板１２２を横方向に移動させることにより組立体１０を加圧しながら加熱して基板１２と電子部品１４とを接合してもよい（変形例３）。
【００６８】
（３）本発明においては、図１７に示すように、組立体配置工程において、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間の空間における２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のいずれにも接触しない位置に２枚の熱遮蔽板（第１熱遮蔽板１５０、第２熱遮蔽板１５２）を配置した状態で、２枚の熱遮蔽板（第１熱遮蔽板１５０、第２熱遮蔽板１５２）の間の空間における当該２枚の熱遮蔽板（第１熱遮蔽板１５０、第２熱遮蔽板１５２）のいずれにも接触しない位置に組立体１０を配置し、接合工程において、２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）の間の空間から２枚の熱遮蔽板（第１熱遮蔽板１５０、第２熱遮蔽板１５２）を待避させてから２枚の加熱板（第１加熱板１２０、第２加熱板１２２）のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることとしてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１０…組立体、１１…接合体、１２…基板、１４…電子部品、１６…金属粒子ペースト、１２０…第１加熱板、１２２…第２加熱板、１３１…トレイ、１３２…位置決め部、１３３…底面、１３４…開口部、１３５…支持部、１３６…（トレイの）折り曲げられた部分、１３７…トレイ受け部、１５０，１５２…熱遮蔽板、２００…加圧ユニット、２１０…第１伝達部材、２１２…台地部、２１４…肩部、２２０…第２伝達部材、２２２…ガイド部材受け穴、２３０…ガイド部材、２４０…間隔調整機構
【図１】
2016157460.tif 000003
【図２】
2016157460.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】
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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】
2016157460.tif 000015
【図１４】
2016157460.tif 000016
【図１５】
2016157460.tif 000017
【図１６】
2016157460.tif 000018
【図１７】
2016157460.tif 000019
【図１８】
2016157460.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月6日(2015.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と電子部品とが金属粒子ペーストを介して接合された構造を有する接合体を製造する接合体の製造方法であって、
前記基板に前記金属粒子ペーストを介して前記電子部品を載置した組立体を形成する組立体形成工程と、
互いに対向して配置された２枚の加熱板の間の空間における前記２枚の加熱板のいずれにも接触しない位置に前記組立体を配置する組立体配置工程と、
前記２枚の加熱板のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることにより、前記組立体を加圧しながら加熱して前記基板と前記電子部品とを接合する接合工程とを含み、
前記２枚の加熱板により前記組立体の加圧を開始するときの前記組立体の温度が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で前記接合工程を実施することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項２】
基板と電子部品とが金属粒子ペーストを介して接合された構造を有する接合体を製造する接合体の製造方法であって、
前記基板に前記金属粒子ペーストを介して前記電子部品を載置した組立体を形成する組立体形成工程と、
圧力及び熱を伝達する２枚の伝達部材で前記組立体を挟み込んだ加圧ユニットを形成する加圧ユニット形成工程と、
互いに対向して配置された２枚の加熱板の間の空間における前記２枚の加熱板のいずれにも接触しない位置に前記加圧ユニットを配置することにより、前記２枚の加熱板の間に前記組立体を配置する組立体配置工程と、
前記２枚の加熱板のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることにより、前記組立体を加圧しながら加熱して前記基板と前記電子部品とを接合する接合工程とを含み、
前記２枚の加熱板により前記組立体の加圧を開始するときの前記組立体の温度が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で前記接合工程を実施することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項３】
基板と電子部品とが金属粒子ペーストを介して接合された構造を有する接合体を製造する接合体の製造方法であって、
前記基板に前記金属粒子ペーストを介して前記電子部品を載置した組立体を形成する組立体形成工程と、
圧力及び熱を伝達する２枚の伝達部材で前記組立体を挟み込んだ加圧ユニットを形成する加圧ユニット形成工程と、
互いに対向して配置された２枚の加熱板のうちいずれかに接触する位置に前記加圧ユニットを配置することにより、前記２枚の加熱板の間に前記組立体を配置する組立体配置工程と、
前記２枚の加熱板のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることにより、前記組立体を加圧しながら加熱して前記基板と前記電子部品とを接合する接合工程とを含み、
前記２枚の加熱板により前記組立体の加圧を開始するときの前記組立体の温度が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で前記接合工程を実施することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項４】
基板と電子部品とが金属粒子ペーストを介して接合された構造を有する接合体を製造する接合体の製造方法であって、
前記基板に前記金属粒子ペーストを介して前記電子部品を載置した組立体を形成する組立体形成工程と、
互いに対向して配置された２枚の加熱板の間の空間における前記２枚の加熱板のいずれにも接触しない位置に２枚の熱遮蔽板を配置した状態で、前記２枚の熱遮蔽板の間の空間における当該２枚の熱遮蔽板のいずれにも接触しない位置に前記組立体を配置する組立体配置工程と、
前記２枚の加熱板の間の空間から前記２枚の熱遮蔽板を待避させてから前記２枚の加熱板のうち少なくとも一方を他方に向けて移動させることにより、前記組立体を加圧しながら加熱して前記基板と前記電子部品とを接合する接合工程とを含み、
前記２枚の加熱板により前記組立体の加圧を開始するときの前記組立体の温度が０℃〜１５０℃の範囲内となる条件で前記接合工程を実施することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の接合体の製造方法において、
前記２枚の加熱板により前記組立体の加圧を開始するときの前記組立体の温度が５０℃〜１３５℃の範囲内となる条件で前記接合工程を実施することを特徴とする接合体の製造方法。
【国際調査報告】
2016157460.tif 000021
2016157460.tif 000022
2016157460.tif 000023