(57)【要約】【課題】接合界面におけるボイドの形成自体を低減し、かつ、万一接合界面においてボイドが形成された場合でも、ボイドが形成された位置に関わらずボイドの体積を小さくして、はんだと接合部材との接合界面の密着性に優れた接合構造体および接合構造体の製造方法を提供する。【解決手段】第一の接合部材１と第二の接合部材２とではんだ３を挟んだものを不活性ガスで満たした容器に収容し、該容器内の圧力を第一の圧力まで減圧するとともに雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に上昇させてはんだを溶融し、該容器内の雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に保持しつつ、容器内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを流入させて該容器内の圧力を第二の圧力まで加圧し、該容器内の雰囲気温度をはんだの固相線以下の温度に下げてはんだを凝固させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の接合部材と第二の接合部材とをはんだを介して接合する接合構造体において、
第一の接合部材と第二の接合部材とではんだを挟んだものを不活性ガスで満たした容器に収容し、
該容器内の圧力を第一の圧力まで減圧するとともに雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に上昇させてはんだを溶融し、
該容器内の雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に保持しつつ、容器内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを流入させて該容器内の圧力を第二の圧力まで加圧し、
該容器内の雰囲気温度をはんだの固相線以下の温度に下げてはんだを凝固させた、
ことを特徴とする接合構造体。
【請求項２】
前記はんだは錫を母材とし、かつ、インジウムおよびビスマスのいずれか一方または両方を添加材として含むことを特徴とする請求項１に記載の接合構造体。
【請求項３】
第一の接合部材と第二の接合部材とをはんだを介して接合する接合構造体の製造方法において、
第一の接合部材と第二の接合部材とではんだを挟んだものを不活性ガスで満たした容器に収容し、
該容器内の圧力を第一の圧力まで減圧するとともに雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に上昇させてはんだを溶融し、
該容器内の雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に保持しつつ、容器内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを流入させて該容器内の圧力を第二の圧力まで加圧し、
該容器内の雰囲気温度をはんだの固相線以下の温度に下げてはんだを凝固させる、
ことを特徴とする接合構造体の製造方法。
【請求項４】
前記はんだは錫を母材とし、かつ、インジウムおよびビスマスのいずれか一方または両方を添加材として含むことを特徴とする請求項３に記載の接合構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一の接合部材と第二の接合部材とをはんだを介して接合する接合構造体および接合構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子等の実装部品からなる第一の接合部材と、絶縁基板からなる第二の接合部材とを、はんだを介して接合する接合構造体の技術は公知となっている。
このような接合構造体を製造する際には、十分な接合強度、優れた熱伝導性（放熱性）および電気伝導性を得るために、（Ａ）第一の接合部材とはんだとの界面、および（Ｂ）はんだと第二の接合部材との界面（以下、（Ａ）、（Ｂ）を合わせて「接合界面」と呼ぶこととする）における高い密着性が要求される。
【０００３】
接合界面における高い密着性を達成するためには、はんだの表面および接合部材の表面に形成された酸化膜を除去し、濡れ性を改善することが重要である。
濡れ性を改善する最も代表的な方法としては、フラックス（一般的にはロジン系やアクリル系の樹脂と、アルコールや芳香族系の溶剤と、活性剤（不要の場合もある）とを混合したもの）を接合部材の表面に塗布する方法が知られている。
【０００４】
しかし、スプレーを用いて霧状のフラックスを基板等の接合部材に塗布すると、該霧状のフラックスの一部が基板に取り付けられている半導体素子等の実装部品のはんだとの接合面以外の面に回り込んで付着する。これは、後でワイヤーボンディングを行う際の接合不良の原因となる場合があるため、フラックスを使用せずに接合界面の濡れ性を改善する方法も種々検討されている。
【０００５】
フラックスを使用せずに接合界面の濡れ性を改善したはんだ付け装置の代表例としては、連続式水素リフロー炉が挙げられる。
これは、水素ガス雰囲気中で、銅やアルミニウム等の金属材料からなる回路パターンが形成された絶縁基板を高温に保持すると、該回路パターンの表面にメッキされたニッケル等の酸化物が雰囲気中の水素と還元反応を起こし、濡れ性が改善される、という性質を利用するものである。
【０００６】
連続式水素リフロー炉の場合、第一の接合部材（例えば半導体素子）と第二の接合部材（例えば絶縁基板）とに挟まれたシート状のはんだが溶融する際に、接合界面においてまだ濡れ性が改善されていない部分（すなわち、ニッケルメッキの酸化物が水素ガスにより十分に還元されてない部分）には溶融したはんだがうまく濡れ広がらず、当該部分にリフロー炉内の雰囲気が残留して溶融したはんだの内部に巻き込まれることにより、接合界面にボイド（気泡）が形成されることがある。
そして、ボイドは接合界面の密着性を低下させる要因であり、第一の接合部材（例えば半導体素子）と第二の接合部材（例えば絶縁基板）との間の接合強度、熱伝導性（放熱性）を低下させる。
【０００７】
このような問題を解決する方法として、第一の接合部材（例えば半導体素子）と第二の接合部材（例えば絶縁基板）との間にシート状のはんだを挟んだものを容器に収容し、該容器内を窒素ガス等の不活性ガスで常圧に置換し、容器内の雰囲気温度をはんだが溶融しない範囲で高温に保持しつつ容器内に水素ガスを流入させ、水素ガスによる接合界面の濡れ性の改善を行った後に容器内を所定の圧力まで減圧し、その後更に昇温してはんだの溶融を行い、はんだが溶融した状態を保持しつつ容器内に不活性ガスを導入して常圧に戻し、最後に容器内の圧力をほぼ常圧に保持しつつ温度を下げてはんだを凝固させる方法が知られている。例えば、特許文献１および特許文献２に記載の如くである。
この方法は、接合界面にボイドが形成されるとき（すなわち、はんだが溶融するとき）の容器内の圧力を低く設定し、ボイドに含まれる雰囲気の圧力を低くし、その後容器内の圧力を常圧に戻して（加圧して）ボイドを収縮させることにより、最終的に接合界面に残留するボイドの体積を小さくするものである。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２８３５７０号公報
【特許文献２】特開平６−６９３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および特許文献２に記載のボイド低減方法は、以下の如き問題を有する。
すなわち、図３に示す如く、接合構造体の実施の一形態である実装基板１００において接合界面（半導体素子１の下面および基板２の上面）に形成されたボイド６が、はんだ３および接合界面で完全に囲まれている場合には、ボイド６に含まれる雰囲気と実装基板１００を収容した容器内の雰囲気との間に圧力差を生じさせることが可能である。そのため、該容器内の雰囲気を加圧することにより、ボイドを収縮させることが可能である。
しかし、接合界面に形成されたボイド７がはんだ３および接合界面で完全に囲まれておらず、外部（ここでは容器内の雰囲気）と連通している場合には、実装基板１００を収容した容器内の雰囲気を加圧しても、ボイド７に含まれる雰囲気と容器内の雰囲気との間に圧力差を生じさせることが不可能である。そのため、ボイド７を収縮させることが不可能である。
【００１０】
本発明は以上の如き状況に鑑み、接合界面におけるボイドの形成自体を低減し、かつ、万一接合界面においてボイドが形成された場合でも、その形成された位置に関わらずボイドの体積を小さくして、はんだと接合部材との接合界面の密着性に優れた接合構造体および接合構造体の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１２】
即ち、請求項１においては、第一の接合部材と第二の接合部材とをはんだを介して接合する接合構造体において、
第一の接合部材と第二の接合部材とではんだを挟んだものを不活性ガスで満たした容器に収容し、
該容器内の圧力を第一の圧力まで減圧するとともに雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に上昇させてはんだを溶融し、
該容器内の雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に保持しつつ、容器内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを流入させて該容器内の圧力を第二の圧力まで加圧し、
該容器内の雰囲気温度をはんだの固相線以下の温度に下げてはんだを凝固させたものである。
【００１３】
請求項２においては、前記はんだは錫を母材とし、かつ、インジウムおよびビスマスのいずれか一方または両方を添加材として含むものである。
【００１４】
請求項３においては、第一の接合部材と第二の接合部材とをはんだを介して接合する接合構造体の製造方法において、
第一の接合部材と第二の接合部材とではんだを挟んだものを不活性ガスで満たした容器に収容し、
該容器内の圧力を第一の圧力まで減圧するとともに雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に上昇させてはんだを溶融し、
該容器内の雰囲気温度をはんだの液相線以上の温度に保持しつつ、容器内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを流入させて該容器内の圧力を第二の圧力まで加圧し、
該容器内の雰囲気温度をはんだの固相線以下の温度に下げてはんだを凝固させるものである。
【００１５】
請求項４においては、前記はんだは錫を母材とし、かつ、インジウムおよびビスマスのいずれか一方または両方を添加材として含むものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、溶融したはんだと第一の接合部材または第二の接合部材との接合界面に形成されたボイドの位置に関わらず、はんだが凝固する前に該ボイドを収縮または消滅させることができ、接合界面の密着性に優れ、十分な接合強度、優れた熱伝導性（放熱性）および電気伝導性を有する。
【００１８】
請求項２においては、融点が低いはんだを用いた場合でも、接合界面の密着性に優れ、十分な接合強度、優れた熱伝導性（放熱性）および電気伝導性を有する。
【００１９】
請求項３においては、溶融したはんだと第一の接合部材または第二の接合部材との接合界面に形成されたボイドの位置に関わらず、はんだが凝固する前に該ボイドを収縮または消滅させることができ、接合界面の密着性に優れ、十分な接合強度、優れた熱伝導性（放熱性）および電気伝導性を有する接合構造体を得ることができる。
【００２０】
請求項４においては、融点が低いはんだを用いた場合でも、接合界面の密着性に優れ、十分な接合強度、優れた熱伝導性（放熱性）および電気伝導性を有する接合構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、図１を用いて本発明に係る接合構造体の実施の一形態である実装基板１００について説明する。
実装基板１００は、半導体素子１と基板２とをはんだ３を介して接合したものである。
【００２２】
半導体素子１は第一の接合部材の実施の一形態であり、具体例としては、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ（またはＩｎｅｒｔｅｄ）  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＧＴＯサイリスタ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ  Ｏｆｆ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）等のパワー半導体が挙げられる。
【００２３】
基板２は第一の接合部材の実施の一形態であり、絶縁基板２ａと回路パターン２ｂ・２ｃと、を具備する。
絶縁基板２ａは絶縁性材料からなる板状の部材であり、半導体素子１と放熱板５とを絶縁しつつ、半導体素子１にて発生する熱を放熱板５に伝達する（放熱する）ものである。
絶縁基板２ａの具体例としては、紙フェノールやガラスエポキシ等の樹脂系の材料、あるいは、ＡｌＮ等のセラミックスが挙げられる。
回路パターン２ｂ・２ｃは導電性材料からなり、基板２ａの上下の板面（以後、上面および下面と呼ぶ）に形成される。回路パターン２ｂ・２ｃは半導体素子１と他の実装部品等との間の電流経路となるものである。
回路パターン２ｂ・２ｃの具体例としては、銅やアルミニウム、あるいはこれらを母材とする合金等が挙げられる。回路パターン２ｂ・２ｃの表面には耐食性、耐摩耗性、あるいは耐薬品性を向上させるためにニッケル等のメッキが施される。
なお、絶縁基板２ａの下面側に半導体素子１等の実装部品が取り付けられない場合には、回路パターン２ｃを省略することも可能である。
【００２４】
はんだ３は半導体素子１と基板２（より厳密には、絶縁基板２ａの上面に形成された回路パターン２ｂ）とを接合し、はんだ４は基板２（より厳密には、絶縁基板２ａの下面に形成された回路パターン２ｃ）と放熱板５とを接合する。
はんだ３・４は、錫を母材とし、かつ、鉛、銀、銅、亜鉛、ニッケル、アンチモン、インジウム、ビスマスのうち、いずれか一つまたは二つ以上を添加材として含む合金であれば良い。
なお、「錫を母材とする」とは、錫がはんだの組成に必須であることを示すが、錫の重量比が他の添加材の重量比（の合計）よりも大きいことを要しない。すなわち、錫以外の添加材の合計が５０ｗｔ％を超えても良い。
はんだ３・４の具体例としては、（ａ）一般的な共晶はんだ（錫−鉛合金）の他、（ｂ）高融点の鉛フリーはんだ（錫−銀合金、錫−銀−銅合金）、（ｃ）低融点の鉛フリーはんだ（錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−インジウム−ビスマス合金）等が挙げられる。
【００２５】
放熱板５は半導体素子１にて発生した熱を実装基板１００の外部に放熱するものであり、銅または銅−モリブデン合金等、熱伝導性に優れた材料で構成される。
なお、本実施例は基板２と放熱板５とをはんだ４を介して接合することから、放熱板５を第一の接合部材、基板２を第二の接合部材とする接合構造体を兼ねる。
【００２６】
以下では、図２、図３および図４を用いて実装基板１００の製造方法の一例について説明する。なお、本実施例では、はんだ３・４として錫−銀−銅合金からなる鉛フリーはんだを用いているが、本発明に係る接合構造体の製造方法は、温度、圧力および時間等の条件を適宜選択することにより、あらゆるはんだに対して適用可能である。
図２に示す如く、本実施例における実装基板１００の製造方法は、（１）の時間帯に対応する「初期セット工程」、（２）の時間帯に対応する「減圧工程」、（３）の時間帯に対応する「不活性ガス置換工程」、（４）の時間帯に対応する「水素流入工程」、（５）の時間帯に対応する「減圧下はんだ溶融工程」、（６）の時間帯に対応する「水素ガス加圧工程」、（７）の時間帯に対応する「はんだ凝固工程」、（８）の時間帯に対応する「接合構造体取り出し工程」を順に行うものである。
「初期セット工程」において、半導体素子１と基板２とでシート状のはんだ３を挟み、さらに該基板２と放熱板５とでシート状のはんだ４を挟んだもの、を容器（図示せず）に収容する。「初期セット工程」が終了したら、「減圧工程」に移行する。
【００２７】
「減圧工程」において、半導体素子１と基板２とでシート状のはんだ３を挟み、さらに該基板２と放熱板５とでシート状のはんだ４を挟んだものを収容した容器内を真空引きして減圧する。本実施例の場合は、容器内の圧力を１．０×１０＾１［Ｐａ］程度まで減圧する。なお、本明細書中においては「Ｎ＾Ｍ」は「ＮのＭ乗」を表すものとする。
また、「減圧工程」における圧力は本実施例に限定されず、初期セット工程における容器内圧力より低ければ効果を奏する。
「減圧工程」が終了したら、「不活性ガス置換工程」に移行する。
【００２８】
「不活性ガス置換工程」において、不活性ガスを容器内に導入して、容器内の圧力を常圧（１．０×１０＾５［Ｐａ］程度）まで戻し、容器内の雰囲気を空気から不活性ガスに置換する。
なお、本明細書中における「不活性ガス」とは、アルゴンガス等の希ガスまたは窒素ガス、またはこれらを混合したものを含むものとする。
また、本実施例においては、「不活性ガス置換工程」において常圧に戻したが、不活性ガスを導入することにより、容器内の圧力を前記減圧工程における容器内圧力よりも高くすれば良く、不活性ガス置換工程終了時の容器内圧力は常圧に限定されない。
「不活性ガス置換工程」が終了したら、「水素流入工程」に移行する。
【００２９】
「水素流入工程」において、容器内の圧力を常圧程度に保持しつつ容器内の雰囲気温度を上昇させ、該温度をはんだ３・４が溶融しない温度（固相線以下の温度）の範囲内で極力高くなるように保持する（本実施例の場合は、２００℃から２５０℃程度に保持する）とともに、容器内に水素ガスまたは水素ガスと前記不活性ガスとの混合ガスを流入させる。
【００３０】
このとき、雰囲気中の水素ガスと、回路パターン２ｂ・２ｃ表面のニッケルメッキの酸化物（ＮｉＯやＮｉＯ２等）とが還元反応して、ニッケルメッキ表面の濡れ性が改善される。
なお、雰囲気温度をはんだ３・４が溶融しない温度（固相線以下の温度）の範囲内で極力高くなるように保持するのは、ニッケルメッキ表面の濡れ性が改善される前にはんだが溶融し始めるのを防止しつつ、水素ガスによる還元反応を促進するためである。
また、「水素流入工程」における容器内の圧力は常圧に限定されないが、容器に排出口を設け、水素ガスを容器内に流入させつつ該排出口から容器内のガスを排出し、容器内の圧力を常圧よりもやや高い圧力に保持するのが実施容易である。
「水素流入工程」が終了したら、「減圧下はんだ溶融工程」に移行する。
【００３１】
「減圧下はんだ溶融工程」において、容器内への水素ガスまたは水素ガスと前記不活性ガスとの混合ガスの流入を停止し、容器内を真空引きして減圧する。本実施例の場合は、容器内の圧力を１．０×１０＾１［Ｐａ］程度まで減圧する。
そして、容器内の雰囲気温度を半導体素子１の耐熱温度以下、かつ、はんだ３・４が溶融する温度（液相線以上の温度）以上となる温度に保持し、はんだ３・４を溶融させる（本実施例の場合は、２５０℃から３００℃程度に保持する）。
このとき、回路パターン２ｂ・２ｃ表面には、水素ガスとニッケルメッキの酸化物（ＮｉＯやＮｉＯ２等）との間の還元反応が十分に行われておらず、濡れ性が改善されていない部分が残っている場合がある。そして、濡れ性が改善されていない部分には、図３に示す如く、溶融したはんだ３・４が濡れ広がらないために、溶融したはんだ３・４が雰囲気ガスを巻き込んでボイド（ボイド６・ボイド７・ボイド８・ボイド９等）を形成する場合がある。
なお、「減圧下はんだ溶融工程」における容器内の圧力（第一の圧力）は、本実施例の圧力（１．０×１０＾１［Ｐａ］）には限定されないが、ボイドの体積を小さくするという観点から見て、後述する「水素ガス加圧工程」の終了時の容器内圧力（第二の圧力）との差が大きくなるように構成することが望ましい。
「減圧下はんだ溶融工程」が終了したら、「水素ガス加圧工程」に移行する。
【００３２】
「水素ガス加圧工程」において、容器内の雰囲気温度を半導体素子１の耐熱温度以下、かつ、はんだ３・４が溶融する温度（液相線以上の温度）以上となる温度（本実施例の場合は、２５０℃から３００℃程度）に保持しつつ、容器内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを流入させて常圧に戻す。
【００３３】
このとき、図４に示す如く、はんだ３と半導体１と基板２とに完全に囲まれて外部と連通していないボイド６、および、はんだ４と基板２と放熱板５とに完全に囲まれて外部と連通していないボイド８は、その内部に含まれる雰囲気の圧力が減圧時の圧力であるため、容器内の圧力の上昇とともに収縮する。
【００３４】
一方、ボイド７およびボイド９は、はんだと接合部材とで完全に囲まれておらず、外部（容器内の雰囲気）と連通しているため、ボイド７およびボイド９に含まれる雰囲気の圧力は容器内の雰囲気の圧力上昇とともに上昇する。従って、ボイド７およびボイド９に含まれる雰囲気と容器内の雰囲気との圧力差によりボイド７およびボイド９が収縮することはない。
しかし、容器内の圧力を常圧に戻す（上昇させる）ために容器内に流入するガスは、水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスとの混合ガスである。そのため、水素ガスがボイド７およびボイド９により生じる空間（言い換えれば、水素流入工程において水素による還元反応が十分に行われていない部分）に供給される。
しかも、「水素ガス加圧工程」における雰囲気温度は、はんだ３・４の液相線以上の温度であり、「水素流入工程」における雰囲気温度（はんだ３・４の固相線以下の温度）よりも高く設定されている。そのため、回路パターン２ｂ・２ｃ表面においてボイド７およびボイド９の発生原因となっていた部分の還元反応がより促進され、濡れ性が改善される。
従って、はんだ３・４は、「水素ガス加圧工程」において新たに濡れ性が改善された部分に沿って濡れ広がるので、ボイド７およびボイド９は縮小し、ひいては消滅する。
【００３５】
このように、「水素ガス加圧工程」において、溶融したはんだと接合部材との接合界面に形成されたボイドは、該ボイドの形成位置に関わらず（外部と連通しているか否かに関わらず）収縮または消滅する。
なお、本実施例では「水素ガス加圧工程」終了時の容器内の圧力（第二の圧力）は常圧としたが、これには限定されず、前記「減圧下はんだ溶融工程」における容器内の圧力（第一の圧力）より高い圧力であれば同様の効果を奏する。
「水素ガス加圧工程」が終了したら、「はんだ凝固工程」に移行する。
【００３６】
「はんだ凝固工程」において、容器内の圧力を常圧に保持しつつ、容器内の雰囲気温度をはんだ３・４の固相線以下の温度に下げ、さらに常温（２５℃）付近まで下げる。
このようにして、接合界面のボイドが収縮または消滅した状態ではんだ３・４を凝固させ、実装基板１００（より厳密には、実装基板１００にはんだ４を介して放熱板５を接合したもの）を得る。
「はんだ凝固工程」が終了したら、「接合構造体取り出し工程」に移行する。
【００３７】
「接合構造体取り出し工程」において、容器から実装基板１００を取り出す。
【００３８】
以上の如く、本発明に係る接合構造体の実施の一形態である実装基板１００は、
第一の接合部材である半導体素子１と第二の接合部材である基板２とをはんだ３を介して接合するものであり、
半導体素子１と基板２とではんだ３を挟んだものを窒素ガスからなる不活性ガスで満たした容器に収容し、
該容器内の圧力を第一の圧力（本実施例の場合、１．０×１０＾１［Ｐａ］）まで減圧するとともに雰囲気温度をはんだ３の液相線以上の温度（本実施例の場合、２５０℃から３００℃程度）に上昇させてはんだ３を溶融し、
該容器内の雰囲気温度をはんだ３の液相線以上の温度に保持しつつ、容器内に水素ガスまたは水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを流入させて該容器内の圧力を第二の圧力（本実施例の場合、１．０×１０＾５［Ｐａ］程度の常圧）まで加圧し、
該容器内の雰囲気温度をはんだ３の固相線以下の温度に下げてはんだ３を凝固させた、ものである。
【００３９】
このように構成することにより、溶融したはんだ３と半導体素子１または基板２との接合界面に形成されたボイド６・７は、該ボイド６・７が形成された位置に関わらず（外部と連通しているか否かに関わらず）、該ボイド６・７ははんだ３が凝固する前に収縮または消滅する。
従って、実装基板１００は接合界面の密着性に優れ、十分な接合強度、優れた熱伝導性（放熱性）および電気伝導性を得ることができる。
【００４０】
特に、接合構造体がパワー半導体装置（ＩＧＢＴモジュール等）のように発熱量が大きいものの場合、半導体素子の構成材料であるシリコンの線膨張係数は３ｐｐｍ／℃程度、絶縁基板の一例であるＡｌＮの線膨張係数は４．５〜４．６ｐｐｍ／℃程度、放熱板の一例である銅の線膨張係数は１７ｐｐｍ／℃程度であることから、放熱板と絶縁基板との間の線膨張係数の差が大きく、これらを接合するはんだの凝固温度が高いと、凝固温度と常温との温度差が大きく、接合構造体に残留する応力（歪み）が大きくなる。これは、熱サイクルによる接合不良の原因となる可能性がある。
そこで、近年、第一の接合部材および第二の接合部材の線膨張係数の差に起因して接合構造体に残留する応力（歪み）を、第一の接合部材と第二の接合部材とを接合するはんだの凝固温度を低くすることにより軽減することが検討されている。
このような場合に使用されるはんだとしては、錫−インジウム合金、錫−ビスマス合金、錫−インジウム−ビスマス合金、あるいは錫に鉛、銀、銅、亜鉛、ニッケル、アンチモン等を添加した合金である。
より具体的には、インジウムを２ｗｔ％から２０ｗｔ％添加した錫−インジウム合金、インジウムとビスマスとを合わせて２ｗｔ％から２０ｗｔ％添加した錫−インジウム−ビスマス合金、ビスマスを３ｗｔ％から５８ｗｔ％添加した錫−ビスマス合金等が低融点のはんだの例として挙げられる。
しかし、はんだの融点が低くなると、前記「水素流入工程」において水素ガスによる還元反応を行う温度も低くなる。そのため、「水素流入工程」において還元反応が十分に促進されず、接合界面において濡れ性が改善されない部分が多く残り、「減圧下はんだ溶融工程」において接合界面にボイドが多数発生するという問題がある。
【００４１】
本発明に係る接合構造体の製造方法は、このような低融点のはんだを用いて接合構造体を製造する場合にも、「水素ガス加圧工程」においてはんだが溶融している温度（液相線以上）にて水素ガスによる還元反応を行うため、接合界面の濡れ性が改善され、良好な密着性を有する接合界面を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る接合構造体の実施の一形態である実装基板を示す側面模式図。
【図２】本発明に係る接合構造体の製造方法の一実施例の温度および圧力のパターンを示す図。
【図３】接合構造体の接合界面にボイドが発生した状態を示す側面断面模式図。
【図４】接合構造体の接合界面に発生したボイドを収縮および消滅させた状態を示す側面断面模式図。
【符号の説明】
【００４３】
１    半導体素子（第一の接合部材）
２    基板（第二の接合部材）
３    はんだ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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