(57)【要約】【課題】  第１接合部材と第２接合部材とをハンダ接合した接合構造体を製造する際にハンダ内に発生するボイドを効果的に縮小する。【解決手段】  この接合構造体の製造方法は、第１接合部材、第２接合部材、並びに第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを収容する気密空間を減圧する工程（Ｓ１６）と、第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを加熱して溶融する工程（Ｓ１８）と、ハンダが溶融した状態のまま減圧された気密空間を加圧する工程（Ｓ２０）を有する。そして、加圧工程（Ｓ２０）は、気密空間に加熱した気体を供給することによって行う。【選択図】  図６
2007053268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１接合部材と第２接合部材とをハンダを介して接合した接合構造体を製造する方法であって、
第１接合部材、第２接合部材、並びに第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを収容する気密空間を減圧する工程と、
第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを加熱して溶融する工程と、
ハンダが溶融した状態のまま減圧された前記気密空間を加圧する工程と、を有し、
前記加圧工程は、前記気密空間に加熱した気体を供給することによって行なわれることを特徴とする接合構造体の製造方法。
【請求項２】
前記加圧工程で供給される気体の温度がハンダの溶融温度以上であることを特徴とする請求項１に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項３】
前記加圧工程で供給される気体の温度は、溶融状態のハンダの温度若しくは溶融状態のハンダの近傍の温度を検出した値に基づいて決定されていることを特徴とする請求項２に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項４】
第１接合部材と第２接合部材とをハンダ接合する接合方法であって、
第１接合部材、第２接合部材、並びに第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを収容する気密空間を減圧する工程と、
第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを加熱して溶融する工程と、
ハンダが溶融した状態のまま減圧された前記気密空間を加圧する工程と、を有し、
前記加圧工程は、前記気密空間に加熱した気体を供給することによって行なわれることを特徴とするハンダ接合方法。
【請求項５】
第１接合部材と第２接合部材とを接合するハンダ内に発生したボイドを縮小させる方法であって、
第１接合部材と第２接合部材とを接合するハンダが溶融した状態となり、かつ、第１接合部材と第２接合部材とを収容する気密空間が減圧状態となるようにする第１工程と、
ハンダが溶融した状態のまま減圧された気密空間を加圧する第２工程と、を有し、
前記第２工程は、前記気密空間に加熱した気体を供給することによって行なわれることを特徴とするハンダ内のボイド縮小方法。
【請求項６】
第１接合部材と第２接合部材とをハンダ接合する装置であって、
真空チャンバと、
真空チャンバ内に配置され、ハンダを介して接触させられた第１接合部材及び第２接合部材を載置する載置台と、
載置台を加熱する手段と、
真空チャンバ内の気体を排気するポンプと、
真空チャンバ内に気体を供給する気体供給管と、
気体供給管から真空チャンバに供給される気体を加熱する手段と、を備えることを特徴とするハンダ接合装置。
【請求項７】
ハンダの温度を検出する第１温度検出手段と、前記気体供給管を通って真空チャンバ内に供給される気体の温度を検出する第２温度検出手段と、第１温度検出手段で検出されたハンダ温度と第２温度検出手段で検出された気体温度に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のハンダ接合装置。
【請求項８】
前記気体供給管は、真空チャンバ内に気体を噴出する噴出口を備えており、その噴出口は載置台と対向した位置に配されており、噴出口から噴出する気体が載置台に載置された第１接合部材又は第２接合部材の反載置台側の面に衝突することを特徴とする請求項６又は７に記載のハンダ接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は第１接合部材（例えば、半導体素子）と第２接合部材（例えば、基板）とをハンダを介して接合した接合構造体（例えば、半導体装置）に関し、詳しくは、接合構造体を製造するための方法及びそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの部材をハンダによって接合した接合構造体（例えば、電子制御装置に用いられる半導体素子と基板とをハンダ接合した半導体装置等）が知られている。この種の接合構造体を製造する場合、通常、２つの部材間にハンダペレットを挟み、加熱炉内でハンダペレットを溶融し、両部材をハンダ接合している。
このような方法によって２つの部材をハンダ接合すると、ハンダペレットが溶融して所定の範囲に濡れ広がる際に周囲の雰囲気を巻き込むこと等によって、ハンダ中にボイド（気泡）が形成される。ハンダ中にボイドが形成されると、一方の部材（例えば、半導体素子）から他方の部材（例えば、基板）への放熱経路がボイドによって遮断されるため放熱性が低下し、また、両部材の接合強度の低下を招く。そこで、ハンダ中に発生したボイドを低減するための接合構造体の製造方法が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の製造方法は、２つの部材間にハンダペレットを挟んだ状態とし、２つの部材を真空チャンバ内に設置する。真空チャンバから気体を排気し、減圧した雰囲気下でハンダペレットを溶融させる。次いで、ハンダが溶融した状態のまま、雰囲気の加圧と減圧を繰り返す。そして、雰囲気が加圧された状態でハンダを固化する。この方法では、ハンダが溶融した状態のまま雰囲気の減圧と加圧が繰返されるため、ハンダ内に形成されたボイドが分散・縮小化する。
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術では、真空チャンバ内に常温の気体（不活性ガス等）を導入し、雰囲気の加圧を行う。このため、真空チャンバ内に導入した気体によってハンダが硬化し、ハンダの粘度が上昇する。これによって、ハンダ内のボイドの流動性が低下し、ハンダ内のボイドの分散・縮小化が効果的に行われないという問題があった。
【０００５】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、雰囲気の加圧を行ってもハンダの流動性を維持することができ、これによってハンダ内に発生したボイドを効果的に縮小化することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の接合構造体の製造方法は、第１接合部材と第２接合部材とをハンダを介して接合した接合構造体を製造する方法であって、第１接合部材、第２接合部材、並びに第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを収容する気密空間を減圧する工程と、第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを加熱して溶融する工程と、ハンダが溶融した状態のまま減圧された気密空間を加圧する工程と、を有する。そして、加圧工程は、前記気密空間に加熱した気体を供給することによって行なわれる。
この製造方法では、気密空間内に加熱した気体を供給することによって、気密空間の加圧を行う。このため、気密空間内に供給される気体によって、溶融したハンダの温度が低下することが抑制される。したがって、溶融したハンダの流動性を良好な状態で保つことができ、ハンダ内のボイドの分散・縮小を効果的に行うことができる。
【０００７】
上記の接合構造体の製造方法においては、加圧工程で供給される気体の温度がハンダの溶融温度以上であることが好ましい。供給される気体の温度をハンダの溶融温度以上とすることで、ハンダは溶融状態を良好に維持することができる。
【０００８】
また、加圧工程で供給される気体の温度は、溶融状態のハンダの温度若しくは溶融状態のハンダの近傍の温度を検出した値に基づいて決定することができる。例えば、気密空間に供給される気体の温度を、検出された溶融状態のハンダの温度（又は溶融状態のハンダの近傍の温度）と同一となるようにする。これによって、気密空間内に供給される気体によってハンダの温度が影響を受けず、ハンダは良好な流動性を維持することができる。
【０００９】
また、本発明は、第１接合部材と第２接合部材とをハンダ接合するための新規な方法を提供する。すなわち、本発明に係るハンダ接合方法は、第１接合部材と第２接合部材とをハンダ接合する接合方法であって、第１接合部材、第２接合部材、並びに第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを収容する気密空間を減圧する工程と、第１接合部材と第２接合部材との間に配されたハンダを加熱して溶融する工程と、ハンダが溶融した状態のまま減圧された前記気密空間を加圧する工程と、を有する。そして、前記加圧工程は、前記気密空間に加熱した気体を供給することによって行なわれる。
さらに、本発明は、ハンダ内のボイドを縮小させることができる新規な方法を提供する。すなわち、本発明に係るボイド縮小方法は、第１接合部材と第２接合部材とを接合するハンダ内に発生したボイドを縮小させる方法であって、第１接合部材と第２接合部材とを接合するハンダが溶融した状態となり、かつ、第１接合部材と第２接合部材とを収容する気密空間が減圧された状態となるようにする第１工程と、ハンダが溶融した状態のまま減圧された気密空間を加圧する第２工程と、を有する。そして、前記第２工程は、前記気密空間に加熱した気体を供給することによって行なわれる。
これらの方法においても、気密空間内に加熱した気体を供給することによって、気密空間の加圧を行う。このため、気密空間の加圧を行う際に、溶融したハンダの温度が低下することが抑制され、溶融したハンダの流動性を良好な状態で保つことができる。これによって、ハンダ内のボイドの分散・縮小を効率的に行うことができる。
【００１０】
また、本発明は、接合構造体を製造するために好適に用いることができる新規なハンダ接合装置を提供する。本発明のハンダ接合装置は、第１接合部材と第２接合部材とをハンダ接合する装置であって、真空チャンバと、真空チャンバ内に配置され、ハンダを介して接触させられた第１接合部材及び第２接合部材を載置する載置台と、載置台を加熱する手段と、真空チャンバ内の気体を排気するポンプと、真空チャンバ内に気体を供給する気体供給管と、その気体供給管から真空チャンバに供給される気体を加熱する手段と、を備える。
このハンダ接合装置では、例えば、第１接合部材と第２接合部材とをハンダを介して接触させた状態で、真空チャンバ内の載置台上にセットする。次いで、真空チャンバ内の気体を排気して減圧し、また、載置台を加熱してハンダを溶融させる。ハンダが溶融状態となると、真空チャンバ内に加熱した気体を供給して加圧する。必要に応じて真空チャンバ内の加圧と減圧を繰返し行い（ただし、ハンダが溶融状態を維持したまま）、最後にハンダを固化して第１接合部材と第２接合部材をハンダ接合する。
このハンダ接合装置では、真空チャンバ内を加圧するための気体を加熱することができるため、加圧時におけるハンダの溶融温度の低下を抑制することができる。これによって、ハンダの流動性を良好に維持することができ、ハンダ内のボイドを分散・縮小することができる。
【００１１】
上記ハンダ接合装置においては、ハンダの温度を検出する第１温度検出手段と、前記気体供給管を通って真空チャンバ内に供給される気体の温度を検出する第２温度検出手段と、第１温度検出手段で検出されたハンダ温度と第２温度検出手段で検出された気体温度に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、をさらに備えることが好ましい。
このような構成によると、真空チャンバ内に供給される気体を加熱する加熱手段が、検出されたハンダの温度（詳しくは、ハンダの温度又はハンダ近傍の温度）と、検出された真空チャンバ内に供給される気体の温度に基づいて制御される。このため、真空チャンバ内に供給される気体の温度が適切な温度に制御され、ハンダの流動性を良好に保つことができる。
【００１２】
また、上記ハンダ接合装置において気体供給管は、真空チャンバ内に気体を噴出する噴出口を備えており、その噴出口は載置台と対向した位置に配されており、噴出口から噴出する気体が載置台に載置された第１接合部材又は第２接合部材の反載置台側の面に衝突することが好ましい。
このような構成によると、載置台に載置された第１接合部材及び第２接合部材は、載置台側の面は載置台を加熱する手段によって加熱され、反載置台側の面は真空チャンバ内に噴出する加熱された気体によって加熱される。このため、第１接合部材と第２接合部材間のハンダが載置台側と反載置台側の両面から加熱され、その温度が低下することが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を具現化した一実施形態に係るハンダ接合装置を図面を参照して説明する。図１は本実施形態のハンダ接合装置の全体構成を模式的に示す図である。
図１に示すように、本実施形態のハンダ接合装置は真空チャンバ１０を備えている。真空チャンバ１０内には載置台１２が設置される。載置台１２上には、後で詳述する接合構造体（３２，３４，３６）が載置される。載置台１２は、図示省略したヒータによって加熱されるようになっている。載置台１２が加熱されると、載置台１２上の接合構造体（３２，３４，３６）も加熱される。
なお、載置台１２の上面の温度は温度センサ１４によって検出される。温度センサ１４はコントローラ２８に接続されている。温度センサ１４からの検出信号はコントローラ２８に入力するようになっている。なお、ヒータによって載置台１２が加熱されている時は、載置台１２の上面の温度は接合構造体（３２，３４，３６）の温度と略同一となる。したがって、載置台１２の加熱時に温度センサ１４で検出される温度は、ハンダ３４の温度と略同一となる。これによって、コントローラ２８は、接合構造体（３２，３４，３６）の温度を検出することができる。
【００１４】
真空チャンバ１０内には、気体供給管１６より不活性ガスが供給されるようになっている。気体供給管１６の一端は加圧ガス源２４に接続されている。加圧ガス源２４には、所定の圧力の不活性ガスが貯蔵されている。加圧ガス源２４に貯蔵される不活性ガスとしては、例えば、窒素、水素、または窒素と水素の混合ガス等を用いることができる。
気体供給管１６の他端にはノズル１８が設けられている。ノズル１８は、載置台１２と対向する位置に配置されている。ノズル１８から噴出する不活性ガスは、載置台１２上の接合構造体（３２，３４，３６）の上面に向かって流れるようになっている。
気体供給管１６の中間部には加熱コイル２２が配設されている。加熱コイル２２は気体供給管１６の外周に配置され、気体供給管１６内を流れる不活性ガスを加熱する。加熱コイル２２の加熱量はコントローラ２８によって制御される。加熱コイル２２が配された位置よりも下流側の気体供給管１６内には温度センサ２０が配されている。温度センサ２０は、気体供給管１６内を流れる不活性ガスの温度を検出する。温度センサ２０もコントローラ２８に接続されている。温度センサ２０からの検出信号はコントローラ２８に入力するようになっている。
【００１５】
また、真空チャンバ１０には真空ポンプ２６が接続されている。真空ポンプ２６は真空チャンバ１０内の気体を排気する。真空ポンプ２６はコントローラ２８によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００１６】
コントローラ２８は、載置台１２を加熱するヒータ（図示省略）、真空ポンプ２６、加熱コイル２２、加圧ガス源２４等の作動を制御する。すなわち、載置台１２を加熱するヒータを作動することで接合構造体（３２，３４，３６）を加熱し、真空ポンプ２６を作動することで真空チャンバ１０内を減圧し、加熱コイル２２を作動することで真空チャンバ１０内に供給される不活性ガスを加熱し、加圧ガス源２４を作動（例えば、加圧ガス源２４のバルブの開閉）することで、不活性ガスを真空チャンバ１０内へ供給する。
なお、コントローラ２８による加熱コイル２２の制御は、温度センサ１４で検出される載置台１２上面の温度と、温度センサ２０で検出される気体供給管１６を流れる不活性ガスの温度に基づいて行われる。すなわち、気体供給管１６を流れる不活性ガスの温度が載置台１２上面の温度となるように、載置台１２上面の温度（温度センサ１４で検出された温度）と不活性ガスの温度（温度センサ１６で検出された温度）の差分に基づいてその出力が制御される。これによって、気体供給管１６から真空チャンバ１０内に供給される不活性ガスの温度が、載置台１２上面の温度（接合構造体（３２，３４，３６）の温度）と略同一となる。
【００１７】
ここで、上述したハンダ接合装置によって製造される接合構造体について説明しておく。図２はハンダ接合装置によって製造される接合構造体の概略断面図である（ただし、図２ではハンダが溶融する前の接合構造体を示している）。図２に示すように接合構造体は、第１接合部材３６と、第２接合部材３２と、これら接合部材３２，３６を接合するハンダ３４によって構成されている。
第１接合部材３６としては、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いることができる。ＩＧＢＴは、シリコン半導体チップに公知の半導体製造技術を用いてＩＧＢＴを形成したものとすることができる。第２接合部材３２としては、例えば、セラミック基板を用いることができる。セラミック基板は、アルミナなどからなる配線基板である。ハンダ３４は、例えば、実質的に鉛（Ｐｂ）を含まないＰｂフリーハンダとすることができる。Ｐｂフリーハンダとしては、数重量％程度のアンチモン（Ｓｂ）および残部錫（Ｓｎ）のものを用いることができる。
この接合構造体では、第１接合部材３６と第２接合部材３２がハンダ３４によって機械的及び電気的に接合ざれると共に、熱的にも接合される。すなわち、第１接合部材３６で発生する熱は、ハンダ３６を介して第２接合部材３２に放熱される。このため、ハンダ３６にボイドが発生すると、第１接合部材３６から第２接合部材３２への放熱が阻害されることとなる。
なお、第１接合部材３６及び第２接合部材３２としては、上述したものに限られず、種々のもの（例えば、抵抗素子、コンデンサ素子、プリント基板等）を用いることができる。
【００１８】
次に、上述したハンダ接合装置を用いて第１接合部材３６と第２接合部材３２とを接合して接合構造体を製造する手順について説明する。図６は第１接合部材３６と第２接合部材３２とを接合する手順を示すフローチャートである。
図６に示すように、まず、真空チャンバ１０内の載置台１２上に接合構造体（３２，３４，３６）をセットする（Ｓ１０）。すなわち、載置台１２上に第２接合部材３２を載置し、その第２接合部材３２上にハンダ（ハンダペレット）３４を介して第１接合部材３６を載置する。
【００１９】
載置台１２上に接合構造体（３２，３４，３６）をセットすると、次いで、真空チャンバ１０内を不活性ガス雰囲気に置換する（Ｓ１２）。具体的には、真空ポンプ２６によって真空チャンバ１０内の気体を排気し、次いで、加圧ガス源２４の不活性ガスを真空チャンバ１０内に導入する。これによって、真空チャンバ１０内が不活性ガス雰囲気に置換される。
なお、本実施形態では、真空ポンプ２６のＯＮ／ＯＦＦ及び加圧ガス源２４のＯＮ／ＯＦＦをコントローラ２８によって行ったが、オペレータが手動で行うようにしてもよい。
【００２０】
真空チャンバ１０内が不活性ガス雰囲気に置換されると、ヒータによって載置台１２を加熱して接合構造体（３２，３４，３６）を予熱する（Ｓ１４）。具体的には、温度センサ１４で検出される温度が予め設定された温度（以下、第１設定温度という）となるように、コントローラ２８がヒータ（すなわち、載置台１２を加熱するヒータ）を制御する。ここで、第１設定温度は、ハンダ３４の固相線温度より若干低い温度に設定されている。したがって、ステップＳ１４の余熱が行われた段階ではハンダ３４は溶融しておらず、図２に示す状態のままである。
【００２１】
ステップＳ１４の余熱が終了すると、真空ポンプ２６を作動させて真空チャンバ１０内を減圧する（Ｓ１６）。次いで、接合構造体（３２，３４，３６）を本加熱してハンダ３４を溶融する（Ｓ１８）。具体的には、温度センサ１４で検出される温度が予め設定された第２設定温度となるように、コントローラ２８がヒータ（すなわち、載置台１２を加熱するヒータ）を制御する。本実施形態では、第２設定温度がハンダ３４の液相線温度より若干高い温度に設定される。したがって、ステップＳ１６の本加熱が行われると、ハンダ３４が溶融し、溶融したハンダ３４が第１接合部材３６と第２接合部材３２の間に濡れ広がることとなる。
なお、溶融したハンダ３４が濡れ広がる際には、真空チャンバ１０内の気体がハンダ３４内に巻き込まれ、ハンダ３４内にボイドが形成される。図３はハンダ溶融後の接合構造体（３２，３４，３６）の状態を示している。図３に示すように、接合構造体（３２，３４，３６）のハンダ３４内にはボイド３８が形成されている。ステップＳ１８の本加熱が真空チャンバ１０内を減圧した状態で行われるため、ハンダ３４に形成されるボイド３８は減圧状態の気体によって形成される。
【００２２】
ステップＳ２０では、加圧ガス源２４の不活性ガスを真空チャンバ１０内に導入して、真空チャンバ１０内を加圧する。この際、コントローラ２８は加熱コイル２２を作動させて、気体供給管１６内を流れる不活性ガスを加熱する。加熱コイル２２の加熱量は、温度センサ２０で検出される温度（気体供給管１６内を流れる不活性ガスの温度）と温度センサ１４で検出される温度（載置台１２の上面＝ハンダ３４の温度）との差分に基づいて決定される。これによって、気体供給管１６内を流れる不活性ガスの温度が、載置台１２の上面の温度（すなわち、ハンダ３４の温度）と同一となるように制御される。
図１から明らかなように、気体供給管１６を流れる不活性ガスはノズル１８から真空チャンバ１０内に流出し、第１接合部材３６の上面に衝突する。したがって、接合構造体（３２，３４，３６）は、第２接合部材３２側は載置台１２によって加熱され、第１接合部材３６側はノズル１８から流出する不活性ガスによって加熱されることとなる。このため、ハンダ３４は第２設定温度（液相線温度より高い温度）に維持され、良好な流動状態（粘度の低い状態）を保つこととなる。
図４はステップＳ２０の加圧工程終了後の接合構造体（３２，３４，３６）の状態を示している。図から明らかなように、ステップＳ１８でハンダ３４内に形成されたボイド３８が押しつぶされて、その体積が縮小している。これは、ステップＳ１８で形成されるボイド３８は減圧状態の気体によって形成されているため、ステップＳ２０で真空チャンバ１０内が加圧されると、減圧状態で形成されたボイド３８が周囲のハンダ３４によって押しつぶされるためである。なお、上述したように、真空チャンバ１０内が加圧される間はハンダ３４が良好な流動状態を保つため、ハンダ３４が容易に流動してボイド３８を押しつぶし、ボイド３８の体積を縮小することができる。
【００２３】
ステップＳ２２に進むと、真空チャンバ１０内を加圧状態で維持したまま接合構造体（３２，３４，３６）を冷却する。これによって、ハンダ３４が固化し、第１接合部材３６と第２接合部材３２がハンダ３４によって接合される。なお、ステップＳ２０によってハンダ３４内に形成されたボイド３８は縮小しているため、製造された接合構造体のボイド率（すなわち、ハンダ３４の濡れ広がった総面積に占めるボイドの割合）を低くすることができる。
【００２４】
図５は上述した手順で第１接合部材３６と第２接合部材３２を接合した時の真空チャンバ１０内の温度及び圧力の経時変化を示す図である。
上述したように、ステップＳ１２で真空チャンバ１０内を不活性ガスで置換するため、真空チャンバ１０内の温度は室温で一定のまま、真空チャンバ１０内の圧力は、一旦低下し、その後大気圧まで上昇する（図５の期間Ｔ１）。次に、ステップＳ１４でハンダ３４を予熱するため、真空チャンバ１０内の温度が固相線温度近傍まで上昇する一方、真空チャンバ１０内の圧力は大気圧で維持される（図５の期間Ｔ２）。次いで、ステップＳ１６で真空チャンバ１０内を減圧するため、真空チャンバ１０内の温度は固相線温度近傍で一定のまま、真空チャンバ１０内の圧力が低下して減圧された状態となる（図５の期間Ｔ３）。次に、ステップＳ１８でハンダ３４が本加熱されるため、真空チャンバ１０内の温度が液相線温度を超えて上昇する一方、真空チャンバ１０内の圧力は減圧状態を維持する（図５の期間Ｔ４）。そして、ステップＳ２０では真空チャンバ１０内を加圧するため、真空チャンバ１０内の温度が液相線温度以上に維持されたまま、真空チャンバ１０内の圧力が大気圧まで上昇する（図５の期間Ｔ５）。ステップＳ２２では溶融状態のハンダ３４を冷却して固化するため、真空チャンバ１０内の温度が低下する一方、真空チャンバ１０内の圧力は大気圧で維持されている（図５の期間Ｔ６）。
【００２５】
上述した説明から明らかなように、本実施形態のハンダ接合装置では、真空チャンバ１０内を減圧した状態でハンダ３４を溶融し、ハンダ３４が溶融した状態のまま真空チャンバ１０内に加熱した不活性ガスを導入して加圧する。このため、真空チャンバ１０内を加圧するために真空チャンバ１０内に供給される不活性ガスによってハンダ３４が冷却されることが抑制される。これによって、ハンダ３４は良好な流動状態を維持することができ、減圧下でハンダ３４内に発生したボイドを充分に縮小することができる。したがって、本実施形態の製造装置によるとボイド率の小さな接合構造体を得ることができる。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、真空チャンバ１０内に供給される不活性ガスを加熱コイル２２によって加熱するようにしたが、本発明はこのような形態に限られず、種々の方法によって不活性ガスを加熱することができる。例えば、図７，図８に示すように、載置台５２内に気体供給管４７ａ〜ｅを埋設することで、真空チャンバ１０内に供給される不活性ガスを加熱することができる。すなわち、載置台５２は図示しないヒータによって加熱される。このため、載置台５２内に埋設された気体供給管４７ａ〜ｅに不活性ガスを流すと、載置台５２の熱によって気体供給管４７ａ〜ｅ内を流れる不活性ガスを加熱することができる。このような構成によると、載置台５２の熱を利用して不活性ガスを加熱するため、ハンダ接合装置を省エネルギで運転することが可能となる。
【００２７】
なお、図７，８に示す例では、図示しない加圧ガス源に接続される気体供給管４６が気体供給管４７ａの一端に接続される。気体供給管４７ａの他端は、気体供給管４５ａによって気体供給管４７ｅの一端に接続され、以下同様にして気体供給管４９ａ，４７ｂ，４５ｂ，４７ｄ，４９ｂ，４７ｃと接続される。気体供給管４７ｃの一端は気体供給管４４の一端に接続され、気体供給管４４の他端にはノズル４３が設けられている。ノズル４３は載置台５２の上面と対向する位置に配され、ノズル４３から噴出する気体が載置台５２上の接合構造体（３２，３４，３６）に向かって流れるようになっている。このように載置台５２内に複数本の気体供給管４７ａ〜ｅを埋設することで、載置台５２と不活性ガスとの熱交換を充分に行うことができる。
また、図７，８に示す例では、気体供給管４６に流量計４８及び流量制御弁４７が設けられている。このため、流量計４８で検出される流量に基づいて流量制御弁４７を制御することで不活性ガスの流量を適切なものとすることでき、これにより、真空チャンバ１０内に供給される不活性ガスの温度を制御することができる。すなわち、真空チャンバ１０内に供給される不活性ガスの流量を少なくすることで、不活性ガスの温度を載置台５２上面の温度と略同一の温度となるまで上昇させることができる。逆に、不活性ガスの流量を多くすることで不活性ガスの温度を載置台５２上面の温度より低い温度とすることができる。また、載置台５２を加熱するヒータをＯＦＦした状態で気体供給管４６等に不活性ガスを流すと、気体供給管４７ａ〜ｅを流れる不活性ガスによって載置台５２（すなわち、接合構造体（３２，３４，３６））を冷却することができる。これによって、短時間で接合構造体（３２，３４，３６）の冷却が可能となり、製造時間の短縮を図ることができる。
【００２８】
また、上述した実施形態では、真空チャンバ１０内を減圧後にハンダ３４を溶融し、その後に真空チャンバ１０内を加圧した。しかしながら、本発明は、ハンダを溶融した後に真空チャンバ内の減圧及び加圧を行うようにしてもよい。この場合においても、真空チャンバ内の加圧は真空チャンバ内に加熱空気を供給することによって行うことができ、これによって、溶融状態のハンダの流動性を損なうことなく真空チャンバ内を加圧することができる。このため、ハンダ内のボイドを充分に縮小することができ、接合構造体のボイド率を低減することができる。
【００２９】
なお、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態に係るハンダ接合装置の全体構成を模式的に示す図。
【図２】接合構造体の概略断面図（ハンダ溶融前）。
【図３】ハンダ溶融後（減圧状態）の接合構造体の状態を示す図であり、上側に平面図を、下側に断面図を示している。
【図４】加圧工程終了後の接合構造体の状態を示す図であり、上側に平面図を、下側に断面図を示している。
【図５】真空チャンバ内の温度及び圧力の経時変化を示す図。
【図６】第１接合部材と第２接合部材とを接合する手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の他の実施形態に係るハンダ接合装置の全体構成を模式的に示す図。
【図８】図７に示すハンダ接合装置の載置台の構成を説明するための図。
【符号の説明】
【００３１】
１０：真空チャンバ
１２：載置台
１４：温度センサ
１６：気体供給管
１８：ノズル
２０：温度センサ
２２：加熱コイル
２４：加圧ガス源
２６：真空ポンプ
２８：コントローラ
３２：第２接合部材（基板）
３４：ハンダ
３６：第１接合部材（ＩＧＢＴ）
３８：ボイド
【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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【図８】
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