(57)【要約】  基板１に金属粒子ペースト４を介して電子部品２を配置した組立体２０を加圧及び加熱して金属粒子ペースト４を焼成する際に用い、金属粒子ペースト４を焼成する際に組立体を挟み込む板状の伝達部材であって、伝達部材１１０，１２０は、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなることを特徴とする伝達部材１１０，１２０。  本発明の伝達部材は、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能であり、かつ、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能な接合体の製造方法に用いるための伝達部材となる。
2016157464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に金属粒子ペーストを介して電子部品を配置した組立体を加圧及び加熱して前記金属粒子ペーストを焼成する際に用い、前記金属粒子ペーストを焼成する際に前記組立体を挟み込む板状の伝達部材であって、
前記伝達部材は、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなることを特徴とする伝達部材。
【請求項２】
請求項１に記載の伝達部材において、
前記伝達部材は、実効厚さが１〜５０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする伝達部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の伝達部材において、
前記伝達部材は、前記伝達部材の前記実効厚さを増加させるための付加部材であって脱着可能なものをさらに有することを特徴とする伝達部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の伝達部材において、
前記伝達部材は、セラミックスからなり、ビッカース硬さが９００〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にあることを特徴とする伝達部材。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の伝達部材において、
前記伝達部材は、工具鋼からなり、ブリネル硬さが１７１〜１０００の範囲内にあることを特徴とする伝達部材。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の伝達部材において、
前記伝達部材は、ステンレス鋼からなり、ブリネル硬さが１７１〜５００の範囲内にあることを特徴とする伝達部材。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載の伝達部材において、
前記伝達部材は、炭素鋼からなり、ブリネル硬さが１７１〜５００の範囲内にあることを特徴とする伝達部材。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の伝達部材において、
前記伝達部材は、タングステンを含有する超硬合金からなり、Ａスケールのロックウェル硬さが８０〜９５の範囲内にあることを特徴とする伝達部材。
【請求項９】
基板に金属粒子ペーストを介して電子部品を配置した組立体を一対の加熱部により加圧しながら加熱して前記金属粒子ペーストを焼成する際に用いる加圧ユニットであって、
前記加圧ユニットに所定の圧力が掛かっているときを加圧時とするとき、
前記加圧ユニットは、
少なくとも前記加圧時には前記基板と接触する板状の第１伝達部材及び少なくとも前記加圧時には前記電子部品と接触する板状の第２伝達部材からなり、前記金属粒子ペーストを焼結する際に前記組立体を挟み込んで前記組立体に圧力及び熱を伝達する一対の伝達部材を備え、
前記第１伝達部材及び前記第２伝達部材は、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなることを特徴とする加圧ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に金属粒子ペーストを介して電子部品を配置した組立体を一対の加熱部により加圧しながら加熱して金属粒子ペーストを焼成する際に用いる伝達部材及び加圧ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子製品の技術分野においては、基板と電子部品とが、焼成された金属粒子ペーストにより接合された接合体が知られている。このような接合体の具体例として、導体パターンが形成された基板と、半導体素子とが、焼成された金属粒子ペーストにより接合された半導体装置を挙げることができる（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
ここで、上記した接合体について図を用いて説明する。接合体１０は、図１に示すように、基板１、電子部品２及び焼成された金属粒子ペースト３を備える。
基板１は、例えば、導体パターンが形成された回路基板である。
電子部品２は、例えば、半導体素子である。
焼成された金属粒子ペースト３は、後述する金属粒子ペースト４が焼成されたものである。
なお、基板１、電子部品２及び金属粒子ペースト４については、後述する実施形態１で詳細に説明する。【０００４】
従来、上記の接合体１０は、例えば、以下のような方法により製造される。
まず、図７に示すように、組立体２０を準備する（第１工程）。
組立体２０は、基板１に金属粒子ペースト４を介して電子部品２を配置したものである。【０００５】
次に、図８に示すように、組立体２０を一対の加熱部（加熱板）１０００，１００２の間に配置する（第２工程）。ここで示す接合体の製造方法では加熱部１０００が下側にあるため、組立体２０は加熱部１０００の上面に配置する。
一対の加熱部１０００，１００２は、互いに対向する位置に配置されており、図示しない加熱機構により加熱されている。また、一対の加熱部１０００，１００２は、図示しない加圧機構部により、加熱部１００２を加熱部１０００に向けて移動させることにより一対の加熱部１０００，１００２の間に挟みこんだものを加圧することができる。【０００６】
その後、図９に示すように、加熱部１００２を加熱部１０００に向けて移動させ、組立体２０を一対の加熱部１０００，１００２により加圧しながら加熱して金属粒子ペースト４を焼成し、接合体１０（図１参照。）を製造する（第３工程）。【０００７】
従来の接合体の製造方法によれば、組立体２０を一対の加熱部１０００，１００２により加圧しながら加熱して金属粒子ペースト４を焼成することで、基板１と電子部品２とを接合することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
しかしながら、従来の接合体の製造方法においては、組立体２０を一対の加熱部１０００、１００２により加圧しながら加熱する前に加熱部１０００から金属粒子ペースト４に熱が伝わってしまい、金属粒子ペースト４が部分的に焼結反応（固化反応）を起こしてしまう可能性がある。金属粒子ペースト４が部分的に焼結反応を起こしてしまうと、焼成された金属粒子ペースト３の密度や強度が十分なものとならない可能性があり、その結果、基板１と電子部品２との接合性が低下してしまう可能性がある。【００１０】
なお、金属粒子ペーストが部分的に焼結反応を起こしてしまうのを抑制するためには、組立体を配置するときには加熱部を冷却し、組立体を一対の加熱部で加圧した後に加熱部を加熱すればよいようにも思える。しかしながら、加熱部を加熱するにも冷却するにもかなりの時間が掛かってしまうため、組立体を配置するたびに加熱部の温度を変えると、組立体の生産効率が著しく低下してしまう可能性がある。【００１１】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能であり、かつ、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能な接合体の製造方法に用いるための伝達部材及び加圧ユニット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】
【００１２】
本発明の発明者は、上記した課題に鑑みて、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能であり、かつ、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能な接合体の製造方法を発明した。
当該接合体の製造方法は、簡単にいえば、一対の伝達部材を備える加圧ユニットを介して組立体を加圧しながら加熱するというものである（後述する各実施形態、特に実施形態１参照。）。当該接合体の製造方法によれば、加圧ユニットを用いるため、加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を抑制することが可能であり、上記した効果を得ることが可能となる。
本発明は、上記接合体の製造方法に用いるための伝達部材及び加圧ユニットについての発明であり、以下の要素により構成される。【００１３】
［１］本発明の伝達部材は、基板に金属粒子ペーストを介して電子部品を配置した組立体を加圧及び加熱して前記金属粒子ペーストを焼成する際に用い、前記金属粒子ペーストを焼成する際に前記組立体を挟み込む板状の伝達部材であって、前記伝達部材は、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなることを特徴とする。【００１４】
［２］本発明の伝達部材においては、前記伝達部材は、実効厚さが１〜５０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。【００１５】
［３］本発明の伝達部材においては、前記伝達部材は、前記伝達部材の前記実効厚さを増加させるための付加部材であって脱着可能なものをさらに有することが好ましい。【００１６】
［４］本発明の伝達部材においては、前記伝達部材は、セラミックスからなり、ビッカース硬さが９００〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にあることが好ましい。【００１７】
［５］本発明の伝達部材においては、前記伝達部材は、工具鋼からなり、ブリネル硬さが１７１〜１０００の範囲内にあることが好ましい。【００１８】
［６］本発明の伝達部材においては、前記伝達部材は、ステンレス鋼からなり、ブリネル硬さが１７１〜５００の範囲内にあることが好ましい。【００１９】
［７］本発明の伝達部材においては、前記伝達部材は、炭素鋼からなり、ブリネル硬さが１７１〜５００の範囲内にあることが好ましい。【００２０】
［８］本発明の伝達部材においては、前記伝達部材は、タングステンを含有する超硬合金からなり、Ａスケールのロックウェル硬さが８０〜９５の範囲内にあることが好ましい。【００２１】
［９］本発明の加圧ユニットは、基板に金属粒子ペーストを介して電子部品を配置した組立体を一対の加熱部により加圧しながら加熱して前記金属粒子ペーストを焼成する際に用いる加圧ユニットであって、前記加圧ユニットに所定の圧力が掛かっているときを加圧時とするとき、前記加圧ユニットは、少なくとも前記加圧時には前記基板と接触する板状の第１伝達部材及び少なくとも前記加圧時には前記電子部品と接触する板状の第２伝達部材からなり、前記金属粒子ペーストを焼結する際に前記組立体を挟み込んで前記組立体に圧力及び熱を伝達する一対の伝達部材を備え、前記第１伝達部材及び前記第２伝達部材は、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の伝達部材によれば、加圧ユニットの構成要素として用いることで、加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を抑制し、金属粒子ペーストが部分的に焼結反応（固化反応）を起こしてしまうのを抑制することが可能となり、その結果、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能となる。【００２３】
また、本発明の伝達部材によれば、加圧ユニットの構成要素として用いることで、加熱部の温度を変えることなく組立体を配置することが可能となり、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能となる。【００２４】
このため、本発明の伝達部材は、加圧ユニットの構成要素として用いることで、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能であり、かつ、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能な接合体の製造方法に用いるための伝達部材となる。【００２５】
また、本発明の伝達部材によれば、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなるため、金属粒子ペーストを焼成する際の加熱部から金属粒子ペーストへの熱伝導を十分なものとするとともに加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を十分に抑制することが可能となり、かつ、加圧時の圧力による伝達部材の変形を十分に抑制するとともに十分な靭性を得ることが可能となる。【００２６】
本発明の加圧ユニットによれば、一対の伝達部材を備えるため、加圧時に組立体と一対の加熱部との間に伝達部材を入れて、加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を抑制し、金属粒子ペーストが部分的に焼結反応を起こしてしまうのを抑制することが可能となり、その結果、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能となる。【００２７】
また、本発明の加圧ユニットによれば、加圧ユニットが上記のように加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を抑制するため、加熱部の温度を変えることなく組立体を配置することが可能となり、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能となる。【００２８】
このため、本発明の加圧ユニットは、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能であり、かつ、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能な接合体の製造方法に用いるための加圧ユニットとなる。【００２９】
また、本発明の加圧ユニットによれば、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなる伝達部材を備えるため、金属粒子ペーストを焼成する際の加熱部から金属粒子ペーストへの熱伝導を十分なものとするとともに加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を十分に抑制することが可能となり、かつ、加圧時の圧力による伝達部材の変形を十分に抑制するとともに十分な靭性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】接合体１０の概念図である。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１断面図（側断面図）である。
【図２】実施形態１に係る加圧ユニット１００の図である。図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ２−Ａ２断面図（側断面図）である。なお、図２（ｂ）では図面をわかりやすくするため、間隔調整機構１４０については断面ではなく側面を表示している。後述の断面図においても同様である。
【図３】実施形態１に係る加圧ユニット１００を用いた接合体の製造方法における第２工程Ｓ２０を説明するために示す図である。図３（ａ）は非加圧時の加圧ユニット１００及び組立体２０の様子を示す側断面図であり、図３（ｂ）は加熱部１０００の上に加圧ユニット１００及び組立体２０を配置したときの様子を示す側断面図である。なお、図３（ｂ）は図２（ｂ）と同様の断面を表示している。後述する図４（ｂ）、図５及び図６も同様である。
【図４】実施形態１に係る加圧ユニット１００を用いた接合体の製造方法における第３工程Ｓ３０を説明するために示す図である。図４（ａ）は加圧時の加圧ユニット１００及び組立体２０の様子を示す側断面図であり、図４（ｂ）は一対の加熱部１０００，１００２で加圧しながら加熱しているときの加圧ユニット１００、組立体２０及び一対の加熱部１０００，１００２の様子を示す側断面図である。
【図５】実施形態２に係る加圧ユニット１０２を説明するために示す図である。図５（ａ）は非加圧時の加圧ユニット１０２及び組立体２０の側断面図であり、図５（ｂ）は加圧時の加圧ユニット１０２及び組立体２０の側断面図である。
【図６】変形例に係る加圧ユニット１０４を説明するために示す図である。図６（ａ）は非加圧時の加圧ユニット１０４及び組立体２２の側断面図であり、図６（ｂ）は加圧時の加圧ユニット１０４及び組立体２２の側断面図である。
【図７】従来の接合体の製造方法における第１工程を説明するために示す図である。図７は図１（ｂ）と同様の断面を表示する側断面図であり、以下の図８及び図９も同様である。
【図８】従来の接合体の製造方法における第２工程を説明するために示す図である。
【図９】従来の接合体の製造方法における第３工程を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の伝達部材及び加圧ユニットについて、図に示す実施形態に基づいて説明する。
【００３２】
［実施形態１］
実施形態１では、本発明の伝達部材は本発明の加圧ユニットの構成要素である。
実施形態１に係る加圧ユニット１００は、基板１に金属粒子ペースト４を介して電子部品２を配置した組立体２０を一対の加熱部１０００，１００２で加圧しながら加熱して金属粒子ペースト４を焼成する際に用いる加圧ユニットである。組立体２０は先に説明した組立体２０と同様であるため（図７参照。）、再度の図示及び説明を省略する。
【００３３】
ここで、基板１、電子部品２及び金属粒子ペースト４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１は、電子部品２を搭載する。実施形態１における基板１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１の構成材料としては、金属粒子ペースト４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。
【００３４】
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２は、例えば、半導体素子である。
電子部品としては、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、本発明の加圧ユニットは、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。また、実施形態１においては電子部品２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。
【００３５】
金属粒子ペースト４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。金属粒子ペースト４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０．１〜１μｍ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。
【００３６】
次に、実施形態１に係る加圧ユニット１００の構成について説明する。
加圧ユニット１００は、図２に示すように、一対の伝達部材１１０，１２０と、ガイド部材１３０と、間隔調整機構１４０とを備える。
以下の説明では、加圧ユニット１００に圧力が掛かっていないとき（図３（ａ）参照。）を非加圧時とし、加圧ユニット１００に所定の圧力が掛かっているとき（図４（ａ）参照。）を加圧時とする。
なお、本明細書において「所定の圧力」とは、金属粒子ペースト４を焼結するときに掛ける圧力のことをいう。
【００３７】
一対の伝達部材１１０，１２０は、少なくとも加圧時には基板１と接触する板状の第１伝達部材１１０、及び、少なくとも加圧時には電子部品と接触する板状の第２伝達部材１２０からなる。一対の伝達部材１１０，１２０は、金属粒子ペースト４を焼結する際に組立体２０を挟み込んで組立体２０に圧力及び熱を伝達する。
【００３８】
ここで、実施形態１に係る伝達部材である第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０の構成について詳細に説明する。
実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、基板１に金属粒子ペースト４を介して電子部品２を配置した組立体２０を加圧及び加熱して金属粒子ペースト４を焼成する際に用い、金属粒子ペースト４を焼成する際に組立体２０を挟み込む板状の伝達部材である。
【００３９】
第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなる。
【００４０】
本発明の伝達部材について、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなることとした理由は以下の通りである。まず、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）より小さいと、金属粒子ペーストを焼成する際の加熱部から金属粒子ペーストへの熱伝導を十分なものとすることができない場合がある。また、熱伝導率が２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）より大きいと、加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を十分に抑制することができない場合がある。また、ビッカース硬さが１８０ｋｇｆ／ｍｍ２より小さいと、加圧時の圧力による伝達部材の変形を十分に抑制することができない場合がある。また、ビッカース硬さが２３００ｋｇｆ／ｍｍ２より大きいと、十分な靭性を得ることが困難となる場合がある。
【００４１】
なお、ビッカース硬さと靭性（破壊されにくさ）との間には厳密な相関関係は存在しないが、上記したビッカース硬さと靭性との関係は発明者が研究から判断したものである。
【００４２】
上記の観点からは、伝達部材は、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料からなることが一層好ましい。また、伝達部材は、熱伝導率が１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料からなることが一層好ましい。また、伝達部材は、ビッカース硬さが３００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の材料からなることが一層好ましい。また、伝達部材は、ビッカース硬さが１７００ｋｇｆ／ｍｍ２以下の材料からなることが一層好ましい。
【００４３】
第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、上面視長方形の板状形状の部材からなる。いいかえれば、第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、直方体形状の部材からなる。
なお、本明細書において「板状の」とは、まったくの板状の形状（直方体形状や円柱形状のみ）からなるものだけを含むのではなく、全体的にみておおよそ板状であればよい。つまり、本発明の加圧ユニットに用いる伝達部材は上記形状のものに限られず、組立体や接合体の製造方法に応じた形状のもの（例えば、本発明の加圧ユニットを載置するためのトレイが存在し、当該トレイに加圧ユニットの位置を固定するための開口部や凹凸がある場合には、当該開口部や凹凸の形状に合わせた形状の突出部や切り欠きを有する伝達部材）を用いることができる。また、本発明の加圧ユニットに用いる伝達部材は、板状形状の部材以外の部材（例えば、付加部品、スペーサー、基板や電子部品の形状に合わせた突き当て用の部材等）を有していてもよい（例えば、後述の実施形態２及び変形例参照。）。
【００４４】
第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、実効厚さが１〜５０ｍｍの範囲内にある。
本明細書において「実効厚さ」とは、組立体と接触する部分の伝達部材について、加圧時と同じ圧力を掛けた状態で、加圧時に圧力を掛けるべき方向に沿って計測したときの厚さの事をいう。実効厚さの値は、加圧時における加熱部から組立体までの最短距離と同じ値になる。
【００４５】
本発明の伝達部材の実効厚さが１〜５０ｍｍの範囲内にあることとした理由は以下の通りである。まず、伝達部材の実効厚さが１ｍｍより小さいと、十分な強度及び十分な耐久性を得ることができない場合がある。また、伝達部材の実効厚さが５０ｍｍより大きいと、熱伝導に時間が掛かるため、金属粒子ペーストを焼成するのに掛かる時間が増大してしまう場合がある。
上記観点からは、伝達部材の実効厚さは２ｍｍ以上であることが一層好ましい。また、伝達部材の実効厚さは２０ｍｍ以下であることが一層好ましい。
【００４６】
実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、セラミックスからなり、ビッカース硬さが９００〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にあることが好ましい。セラミックスの材料の具体例としては、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ジルコニア、炭化ケイ素及びアルミナを挙げることができる。なお、本発明の用途を考えると、上記した具体例の中では、窒化アルミニウムを材料とするセラミックスを特に好適に用いることができる。
セラミックスにおいて、ビッカース硬さが９００〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にあることとした理由は以下の通りである。ビッカース硬さが９００ｋｇｆ／ｍｍ２より小さいと、材料の性質から伝達部材を形成することが困難となる場合がある。また、ビッカース硬さが２３００ｋｇｆ／ｍｍ２より大きいと、十分な靭性を得ることが困難となる場合がある。
【００４７】
実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、工具鋼からなり、ブリネル硬さが１７１〜１０００の範囲内にあることも好ましい。工具鋼の具体例としては、各種ダイス鋼及び各種高速度工具鋼を挙げることができる。
工具鋼において、ブリネル硬さが１７１〜１０００の範囲内にあることとした理由は以下の通りである。ブリネル硬さが１７１より小さいと、加圧時の圧力による伝達部材の変形を十分に抑制することができない場合がある。また、ブリネル硬さが１０００より大きい工具鋼は、材料の性質から実現が困難である。
【００４８】
実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、ステンレス鋼からなり、ブリネル硬さが１７１〜５００の範囲内にあることも好ましい。ステンレス鋼としては、上記した熱伝導率及びビッカース硬さの条件を満たすのであれば、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼等、種々のステンレス鋼を用いることができる。
ステンレス鋼において、ブリネル硬さが１７１〜５００の範囲内にあることとした理由は以下の通りである。ブリネル硬さが１７１より小さいと、加圧時の圧力による伝達部材の変形を十分に抑制することができない場合がある。また、ブリネル硬さが５００より大きいステンレス鋼は、材料の性質から実現が困難である。
【００４９】
実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、炭素鋼からなり、ブリネル硬さが１７１〜５００の範囲内にあることも好ましい。炭素鋼としては、上記した熱伝導率及びビッカース硬さの条件を満たすのであれば、様々な炭素含有量の炭素鋼を用いることができる。
炭素鋼において、ブリネル硬さが１７１〜５００の範囲内にあることとした理由は以下の通りである。ブリネル硬さが１７１より小さいと、加圧時の圧力による伝達部材の変形を十分に抑制することができない場合がある。また、ブリネル硬さが５００より大きい炭素鋼は、材料の性質から実現が困難である。
【００５０】
実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、タングステンを含有する超硬合金からなり、Ａスケールのロックウェル硬さが８０〜９５の範囲内にあることも好ましい。超硬合金は、タングステン（特に炭化タングステン）の他に、各種バインダ（例えば、コバルト）、他の炭化金属（例えば、炭化チタンや炭化タンタル等）を含有していてもよい。
超硬合金において、上記ロックウェル硬さが８０〜９５の範囲内にあることとした理由は以下の通りである。上記ロックウェル硬さが８０より小さいと、材料の性質から伝達部材を形成することが困難となる場合がある。また、上記ロックウェル硬さが９５より大きいと、十分な靭性を得ることが困難となる場合がある。
【００５１】
第２伝達部材１２０には、ガイド部材１３０に対応するガイド部材受け穴１２２が形成されている。実施形態１においては、第２伝達部材１２０には、第２伝達部材１２０の四隅にそれぞれ１つずつ、計４つのガイド部材受け穴１２２が形成されている。第２伝達部材１２０は、ガイド部材受け穴１２２に差し込まれたガイド部材１３０に沿って移動可能である。
【００５２】
なお、「第２伝達部材は、ガイド部材受け穴に差し込まれたガイド部材に沿って移動可能である」という特徴の「移動」とは、第１伝達部材に対する相対的な移動のことをいう。加圧ユニットの加圧の仕方によっては、外部から見て第２伝達部材が静止し、第１伝達部材及びガイド部材が移動することもある（例えば、下側にある加熱部を上側にある加熱部の方向へ移動させて加圧ユニット及び組立体を加圧する場合）。このような場合でも、第２伝達部材は第１伝達部材に対して相対的に移動するため、上記移動に含まれる。
【００５３】
ガイド部材受け穴１２２は、ガイド部材１３０の形状（後述するように円柱状）にあわせて、上面視円形形状からなる貫通孔である。なお、本発明におけるガイド部材受け穴の形状は上面視円形形状に限られず、ガイド部材の形状にあわせた形状であればよい。また、ガイド部材受け穴は、貫通孔ではない穴（底のある穴）であってもよい。
【００５４】
ガイド部材１３０は、一対の伝達部材１１０，１２０を連結するとともに、第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０のうち少なくとも一方の伝達部材を他方の伝達部材に対する平行度を保ったまま移動可能とする。実施形態１においては、ガイド部材１３０は、第１伝達部材１１０に対する平行度を保ったまま第２伝達部材１２０を移動可能とする（移動可能とするという表現は、案内するという表現で表すこともできる。）。伝達部材の移動の安定性という観点からは、本発明の加圧ユニットは、ガイド部材を２つ以上備えることが好ましく、４つ以上備えることが一層好ましい。
加圧ユニット１００は、ガイド部材を２つ以上、具体的には４つ備える。ガイド部材１３０を第１伝達部材１１０の基板１を配置する面に垂直な方向からみたとき、ガイド部材１３０は、少なくとも、組立体２０を配置すべき場所を囲む所定の四角形（図２（ａ）の符号Ｑで示す破線を参照。）の頂点に配置されている。実施形態１においては、ガイド部材１３０は、第１伝達部材１１０の四隅にそれぞれ１つずつ、計４つ配置されている。
【００５５】
ガイド部材１３０は、一方の端部が第１伝達部材１１０に固定されている。ガイド部材１３０の一方の端部とは反対側にある他方の端部は、加圧時にガイド部材受け穴１２２の中にある（図４参照。）。
ガイド部材１３０は、例えば、ステンレス鋼等の金属からなる。
【００５６】
実施形態１においては、４つのガイド部材１３０は、全て円柱状の形状からなる。なお、本発明におけるガイド部材の数は４つに限られず、ガイド部材の目的を達成できるのであれば１〜３つ、又は５つ以上であってもよい。また、本発明におけるガイド部材の形状は円柱状に限られず、ガイド部材の目的を達成できるのであれば他の形状（具体例としては、角柱状、楕円形状、平板状、波板状、Ｌ字状又はＴ字状の形状）であってもよい。
【００５７】
間隔調整機構１４０は、第１伝達部材１１０と第２伝達部材１２０との間隔を調整する機構である。間隔調整機構１４０は、組立体２０が一対の伝達部材１１０，１２０の間にあるときにおいて、非加圧時には第１伝達部材１１０又は第２伝達部材１２０を組立体２０と離隔させ、かつ、加圧時には第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０の両方を組立体２０と接触可能とする。間隔調整機構１４０は、非加圧時には伸び、かつ、加圧時には縮められる弾性部材を有する。弾性部材は、コイルばねからなり、かつ、ガイド部材１３０を軸として配置されている。
【００５８】
なお、本発明における間隔調整機構は弾性部材に限られず、非加圧時から加圧時となったときには縮められるが、加圧時から非加圧時となったときには伸びない部材（例えば、入れ子状の構造を有する多段パイプ）であってもよい。
また、本発明における弾性部材はコイルばねに限られるものではなく、金属粒子ペーストを焼結する際の温度に耐えられるものを用いることができる。コイルばね以外の弾性部材の具体例としては、板ばね及び耐熱性のゴムを挙げることができる。
【００５９】
本発明における間隔調整機構は、弾性部材以外の構成要素（例えば、弾性部材を支持する部材や弾性部材を補強する部材）を有してもよい。
本明細書において、コイルばねについて「ガイド部材を軸として配置する」とは、コイルばねの中空部分にガイド部材が存在する状態でコイルばねを配置することをいう。
本発明における弾性部材は、ガイド部材とは別の位置に配置されていてもよい。また、本発明における弾性部材は、ガイド部材以外の構成要素を軸として配置されていてもよいし、弾性部材のみで（軸なしで）配置されていてもよい。
さらに、本発明における加圧ユニットは、間隔調整機構を備えていなくてもよい。
【００６０】
次に、実施形態１に係る伝達部材である第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０並びに実施形態１に係る加圧ユニット１００を用いる接合体の製造方法について簡単に説明する。
上記接合体の製造方法は、以下の第１工程Ｓ１０、第２工程Ｓ２０及び第３工程Ｓ３０をこの順序で含む。
【００６１】
第１工程Ｓ１０は、組立体２０を準備する工程である。図面としては図７と同様であるため、改めての図示は省略する。
第１工程Ｓ１０は、例えば、基板１、電子部品２及び金属粒子ペースト４を準備した後、基板１の所定の場所（例えば、電子部品２との接点）に金属粒子ペースト４を塗布し、その上に電子部品２を配置することで実施することができる。
【００６２】
第２工程Ｓ２０は、図３に示すように、組立体２０を加圧ユニット１００の一対の伝達部材１１０，１２０の間に挟みこみ、その後、組立体２０を加圧ユニット１００ごと一対の加熱部１０００，１００２の間に配置する工程である。
なお、実施形態１における第２工程Ｓ２０においては、組立体２０及び加圧ユニット１００を加熱部１０００の上に直接配置するが、加熱部１０００，１００２の間に（つまり、加熱部１０００とは離隔して）配置してもよい。
【００６３】
第３工程Ｓ３０は、図４に示すように、上側にある加熱部１００２を加熱部１０００に向けて移動させ、組立体２０を加圧ユニット１００ごと一対の加熱部１０００，１００２で加圧しながら加熱して金属粒子ペースト４を焼成し、接合体１０を製造する工程である。
なお、実施形態１における第３工程Ｓ３０においては、加熱部１００２を移動させているが、加熱部１０００を移動させてもよいし、加熱部１０００，１００２両方を移動させてもよい。
【００６４】
以下、実施形態１に係る伝達部材である第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０並びに実施形態１に係る加圧ユニット１００の効果を説明する。
【００６５】
実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０によれば、加圧ユニット１００の構成要素として用いることで、加熱部１０００，１００２から金属粒子ペースト４への意図せぬ熱伝導を抑制し、金属粒子ペースト４が部分的に焼結反応を起こしてしまうのを抑制することが可能となり、その結果、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能となる。
【００６６】
また、実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０によれば、加圧ユニット１００の構成要素として用いることで、加熱部１０００，１００２の温度を変えることなく組立体２０を配置することが可能となり、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能となる。
【００６７】
このため、実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、加圧ユニット１００の構成要素として用いることで、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能であり、かつ、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能な接合体の製造方法に用いるための伝達部材となる。
【００６８】
また、実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０によれば、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなるため、金属粒子ペーストを焼成する際の加熱部から金属粒子ペーストへの熱伝導を十分なものとするとともに加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を十分に抑制することが可能となり、かつ、加圧時の圧力による伝達部材の変形を十分に抑制するとともに十分な靭性を得ることが可能となる。
【００６９】
また、実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０によれば、第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０は、実効厚さが１〜５０ｍｍの範囲内にあるため、十分な強度及び十分な耐久性を得ることが可能となり、かつ、金属粒子ペーストを焼成するのに掛かる時間が増大してしまうのを抑制することが可能となる。
【００７０】
また、実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０によれば、第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０がセラミックスからなる場合には、セラミックスは特に硬度に優れる材料であるため、加圧時における伝達部材の変形を抑制して接合体に掛かる圧力のムラを減らすことが可能となる。
【００７１】
また、実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０によれば、第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０が工具鋼からなる場合には、工具鋼は硬度及び靭性に優れる材料であるため、加圧時における伝達部材の変形を抑制して接合体に掛かる圧力のムラを減らすことが可能となり、かつ、耐久性を高くすることが可能となる。
【００７２】
また、実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０によれば、第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０がステンレス鋼からなる場合には、ステンレス鋼が入手性及び耐候性のよい材料であるため、調達を容易なものとすることが可能となり、かつ、酸化等による劣化を抑制することが可能となる。
【００７３】
また、実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０によれば、第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０が炭素鋼からなる場合には、炭素鋼は入手性が特によい材料であるため、調達を一層容易なものとすることが可能となる。
【００７４】
また、実施形態１に係る第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０によれば、第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０がタングステンを含有する超硬合金からなる場合には、当該超硬合金は特に硬度に優れる材料であるため、加圧時における伝達部材の変形を抑制して接合体に掛かる圧力のムラを減らすことが可能となる。
【００７５】
実施形態１に係る加圧ユニット１００によれば、一対の伝達部材１１０，１２０を備えるため、加圧時に組立体と一対の加熱部との間に伝達部材を入れて、加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を抑制し、金属粒子ペーストが部分的に焼結反応を起こしてしまうのを抑制することが可能となり、その結果、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能となる。
【００７６】
また、実施形態１に係る加圧ユニット１００によれば、加圧ユニット１００が加熱部１０００，１００２から金属粒子ペースト４への意図せぬ熱伝導を抑制するため、加熱部の温度を変えることなく組立体を配置することが可能となり、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能となる。
【００７７】
このため、実施形態１に係る加圧ユニット１００は、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能であり、かつ、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能な接合体の製造方法に用いるための加圧ユニットとなる。
【００７８】
また、実施形態１に係る加圧ユニットによれば、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなる一対の伝達部材１１０，１２０を備えるため、金属粒子ペーストを焼成する際の加熱部から金属粒子ペーストへの熱伝導を十分なものとするとともに加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を十分に抑制することが可能となり、かつ、加圧時の圧力による伝達部材の変形を十分に抑制するとともに十分な靭性を得ることが可能となる。
［実施形態２］
【００７９】
実施形態２に係る伝達部材である第２伝達部材１５０は、基本的には実施形態１に係る第２伝達部材１２０と同様の構成を有するが、伝達部材の実効厚さを増加させるための付加部材であって脱着可能なものを有する点が実施形態１に係る第２伝達部材１２０の場合とは異なる。
【００８０】
実施形態２に係る第２伝達部材１５０は、図５に示すように、直方体形状の部材１５４の他に付加部材１５６を有する。実施形態２においては、第２伝達部材１５０は、第２伝達部材１５０の第１伝達部材１１０の側とは反対の側（加熱部１００２の側）に付加部材１５６を有する。
なお、図５の符号１０２は、実施形態２に係る加圧ユニットを示す。
【００８１】
図示は省略するが、付加部材１５６を直方体形状の部材１５４に固定するためには、例えば、ボルト留めや凹凸を噛み合わせての嵌め込み等、種々の方法を用いることができる。また、加圧時に組立体を安定して加圧及び加熱できるのであれば、付加部材１５６は直方体形状の部材１５４に必ずしも固定されていなくてもよい。
【００８２】
直方体形状の部材１５４は、実施形態１における第２伝達部材１２０を構成する直方体形状の部材と同様の部材である。
付加部材１５６は、第２伝達部材１５０の実効厚さを増加させるための付加部材であって脱着可能なものである。付加部材１５６は、直方体形状の部材１５４よりもひとまわり小さい直方体形状を有する。
付加部材１５６は、熱伝導率が１〜２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあり、かつ、ビッカース硬さが１８０〜２３００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲内にある材料からなることが好ましい。また、付加部材１５６は、上記熱伝導率及び上記ビッカース硬さの条件を満たすセラミックス、工具鋼、ステンレス鋼、炭素鋼又はタングステンを含有する超硬合金からなることが一層好ましい。
【００８３】
なお、実施形態２においては、第２伝達部材１５０が付加部材１５６を有するが、第１伝達部材が付加部材を有していてもよい。
また、実施形態２においては、付加部材１５６の数は１つであるが、付加部材の数は複数であってもよい。付加部材の数が複数である場合には、付加部材に他の付加部材を重ねてもよい。
さらに、実施形態２においては、付加部材１５６は直方体形状の部材１５４よりもひとまわり小さい直方体形状を有するが、本発明における付加部材は上記以外の形状（円柱状形状、多角柱状形状等）を有してもよい。また、付加部材は、内部が詰まっていてもよいし、内部に空間が存在していてもよい。
【００８４】
このように、実施形態２に係る第２伝達部材１５０は、付加部材を有する点が実施形態１に係る第２伝達部材１２０の場合とは異なるが、加圧ユニットの構成要素として用いることで、加熱部から金属粒子ペーストへの意図せぬ熱伝導を抑制し、金属粒子ペーストが部分的に焼結反応を起こしてしまうのを抑制することが可能となり、かつ、加熱部の温度を変えることなく組立体を配置することが可能となるため、実施形態１に係る第２伝達部材１２０と同様に、加圧ユニットの構成要素として用いることで、基板と電子部品との接合性が低下するのを抑制することが可能であり、かつ、接合体の生産効率が著しく低下してしまうのを防止することが可能な接合体の製造方法に用いるための伝達部材となる。
【００８５】
また、実施形態２に係る第２伝達部材１５０によれば、第２伝達部材１５０の実効厚さを増加させるための付加部材１５６であって脱着可能なものを有するため、付加部材によって組立体への熱伝導の具合を変化させることが可能となる。
【００８６】
なお、実施形態２に係る第２伝達部材１５０は、付加部材を有する点以外は実施形態１に係る第２伝達部材１２０と基本的に同様の構成を有するため、実施形態１に係る第２伝達部材１２０が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００８７】
以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各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。
【００８８】
（１）上記各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。
【００８９】
（２）上記実施形態１においては、直方体形状の部材からなる第１伝達部材１１０及び第２伝達部材１２０を用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。変形例に係る加圧ユニット１０４は、図６に示すように、基板１に金属粒子ペースト４を介して電子部品５を配置した組立体２２を一対の加熱部により加圧しながら加熱して金属粒子ペースト４を焼成する際に用いる加圧ユニットである。電子部品５は、基本的には実施形態１における電子部品２と同様のものであるが、基板１の側とは反対の側に凸部がある。加圧ユニット１０４の第２伝達部材１６０は、基本的には実施形態１における第２伝達部材１２０と同様の構成を有するが、直方体形状の部材１６４及び突き当て部材１６６を有する。直方体形状の部材１６４は実施形態１における第２伝達部材１２０を構成する直方体形状の部材と同様の部材であり、突き当て部材１６６は第１伝達部材１１０の側に凹部を有する部材である。突き当て部材１６６の凹部は、電子部品５の凸部に対応する。例えば、変形例に示すように、本発明の伝達部材は、板状形状の部材や付加部材以外の部材を有していてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１…基板、２，５…電子部品、３…焼成された金属粒子ペースト、４…金属粒子ペースト、１０…接合体、２０，２２…組立体、１００，１０２，１０４…加圧ユニット、１１０…第１伝達部材、１２０，１５０，１６０…第２伝達部材、１２２…ガイド部材受け穴、１３０…ガイド部材、１４０…間隔調整機構、１５４，１６４…直方体形状の部材、１５６…付加部材、１６６…突き当て部材、１０００，１００２…加熱部、Ｑ…所定の四角形
【図１】
2016157464.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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【国際調査報告】
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2016157464.tif 000013
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