WO2007077877A1

WO2007077877A1 - 半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法

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Publication number: WO2007077877A1
Application number: PCT/JP2006/326074
Authority: WO
Inventors: Masahiko Kimbara; Akiko Kumano; Hidehito Kubo; Keiji Toh; Masao Shiraki; Shigekazu Higashimoto
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2008-06-28
Also published as: KR20080089608A; JP2007180447A; CN101390205A; EP1968108A1; US20090218386A1

Abstract

密閉可能な容器（１７）に、半田付け対象物（９２）を収容する。容器（１７）に還元性ガスを供給することによって、容器（１７）の内圧（Ｐ）を常圧（Ｐｏ）以上まで上昇させる。当該加圧状態において、回路基板（１１）に対する半導体素子（１２）の半田付けを行う。半田（３３）の溶融開始（ｔ３）から当該溶融半田（３３）が凝固するまで（ｔ７）の半田溶融域（ｔ３～ｔ７）に亘って、設定圧力Ｐ１（例えば０．１３ＭＰａ）を示す加圧状態を維持する。従って、凝固後の半田におけるボイドの発生が抑制される。

Description

半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法技術分野

[0001] 本発明は、回路基板に半導体素子を半田付けする半田付け方法、半田付け装置

、及び半導体装置の製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来の半導体モジュールは、セラミックス基板と、該セラミックス基板の表面に接合された金属板である配線層と、前記セラミックス基板の裏面に接合された金属板である接合層とを含む。半導体素子は、配線層に半田付け (接合)される。接合層には、半導体素子の発する熱を放熱する放熱装置すなわちヒートシンクが接合される。

[0003] 半田付けの際、半田を溶融させて力凝固するまでの過程において、半田にボイドが発生する場合が多い。半田に多くのボイドが発生した場合、半田を通過する電気や熱の抵抗が高くなる。更に、 1つのボイドの大きさがある程度以上になると、電気や熱は、半導体素子力当該ボイドを迂回して配線層および回路基板に流れる。このため、半導体素子のボイド周縁部に、局所的な高温領域であるホットスポットが生じる虞がある。その結果、半導体素子の破壊に繋がる虞がある。

[0004] そこで、特許文献 1および特許文献 2は、ボイドの発生を抑制する技術を提案する。

これら文献は、半田の加熱時に容器を真空引きすることによって減圧し、真空度の高 V、状態にお、て半田を溶融させることによって、半田付けを行うことを提案する。

[0005] し力しながら、図 7Aおよび図 7Bに示すように、本発明者は、真空度の高い状態で半田を溶融させることによって半田付けを行った場合でも、ボイドが発生してしまうことを実験によって確認した。したがって、上記文献の半田付け方法は、ボイドの発生を抑制し得るとは言い難い。

特許文献 1：特開 2005 - 230830号公報

特許文献 2：特開 2005— 271059号公報

発明の開示

[0006] 本発明の目的は、ボイドの発生を抑制することができる半田付け方法、及び半田付け装置を提供することにある。

本発明の一観点によれば、回路基板に半導体素子を半田付けする半田付け方法が提供される。該半田付け方法は、容器に半田付け対象物を収容することを含む。該半田付け対象物は、前記回路基板と、前記半導体素子と、前記回路基板と前記半導体素子との間に配置された半田とを含む。前記半田は溶融温度を有する。半田付け方法は、少なくとも還元性ガスを含む雰囲気ガスによって前記容器を満たした還元状態を実現することを含む。前記半田付け方法は、前記還元状態の前記容器にぉ、て、前記半田の温度を前記溶融温度以上に上昇させるように前記半田を加熱することによって、前記半田を溶融させることを含む。前記半田付け方法は、溶融半田の温度を前記溶融温度未満に下げることによって前記半田を凝固させることによつて、前記回路基板に前記半導体素子を半田付けすることを含む。前記半田付け方法は、前記容器を密閉可能に構成することと、上昇中の前記半田の温度が前記溶融温度に達するまでに前記雰囲気ガスによって前記容器の内圧を常圧以上の溶融開始時圧力まで上昇させることとを含む。前記溶融開始時圧力は、前記半田が溶融開始する際の前記容器の内圧である。前記半田付け方法は、半田溶融域において、前記容器の内圧を前記溶融開始時圧力以上に設定した加圧状態を実現することを含む。半田溶融域は、前記半田が溶融開始してから、当該溶融半田が凝固するまでの期間である。前記半田付け方法は、前記加圧状態において前記半導体素子を前記回路基板に半田付けすることを含む。

更に、本発明の別の一観点によれば、回路基板と、該回路基板に半田付けされた半導体素子とを含む半導体装置の製造方法が提供される。

更に、本発明の別の一観点によれば、回路基板に半導体素子を半田付けするための半田付け装置が提供される。該半田付け装置は、密閉可能な容器を含む。加熱装置は、前記回路基板と前記半導体素子との間に配置される半田を加熱することによって該半田を溶融させる。前記回路基板、前記半導体素子、及び前記半田は半田付け対象物を構成する。前記半田は溶融温度を有する。ガス導入部は、前記容器に、少なくとも還元性ガスを含む雰囲気ガスを導入する。該ガス導入部は、前記半田付け対象物を収容した状態の前記容器に前記雰囲気ガスを導入する。前記加熱装置は、前記雰囲気ガスが導入された状態の前記半田の温度を前記溶融温度以上に上昇させることによって、前記半田を溶融させる。前記ガス導入部は、上昇する前記半田の温度が前記溶融温度に達するまでに、前記雰囲気ガスによって前記容器の内圧を前記常圧以上の溶融開始時圧力まで上昇させる。前記半田付け装置は、前記半田の溶融開始力当該溶融半田が凝固するまでの半田溶融域において、前記容器の内圧を前記溶融開始時圧力以上の圧力にした加圧状態を実現するように構成されている。前記半田付け装置は、前記加圧状態において前記半導体素子を前記回路基板に半田付けするように構成されている。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]本発明の製造方法により製造された半導体モジュールの平面図。

[図 2]図 1の 2— 2線断面図。

[図 3]本発明を具体化した半田付け装置の縦断面図。

[図 4]図 4 (a)は、図 3に示される治具の平面図、図 4 (b)は、図 3に示される錘の斜視図。

[図 5]図 3に示される半導体モジュールに対する、高周波加熱コイルの配置を示す平面図。

[図 6A]図 3の半田付け装置による第 1実験例における、圧力の変遷を示すグラフと、製造された半導体モジュールの X線写真。

[図 6B]図 3の半田付け装置による第 2実験例における、圧力の変遷を示すグラフと、製造された半導体モジュールの X線写真。

[図 7A]第 1比較例における圧力の変遷を示すグラフと、製造された半導体モジユールの X線写真。

[図 7B]第 2比較例における圧力の変遷を示すグラフと、製造された半導体モジユールの X線写真。

[図 8]本発明の別例における、圧力の変遷を示すグラフ。

発明を実施するための最良の形態

[0009] 以下、本発明を具体化した一実施形態を、図 1〜図 7Bにしたがって説明する。

図 1及び図 2に示すように、半導体装置としての半導体モジュール 10は、回路基板 11と、該回路基板 11に接合される半導体素子 12と、放熱装置としてのヒートシンク 1 3とを含む。回路基板 11は、セラミックス基板 14と、セラミックス基板 14の表面、すなわち図 2にて上面に接合される配線層 15と、セラミックス基板 14の裏面、すなわち図 2にて下面に接合される接合層 16とを含む。セラミックス基板 14は、例えば窒化アルミニゥム、アルミナ、窒化ケィ素により形成されている。配線層 15は、例えばアルミ- ゥム（純アルミニウム及びアルミニウム合金)や銅により形成されている。半導体素子 1 2は、配線層 15に半田付けされる。半田層 Hは、半導体素子 12と配線層 15との間に位置する。半導体素子 12および配線層 15は、半田が接合される接合部材である。

[0010] 半導体素子 12は、 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor )やダイオードからなる。回路基板 11には、複数、本実施形態において 4つの半導体素子 12が接合されている。接合層 16は、セラミックス基板 14にヒートシンク 13を接合する。接合層 16は、例えばアルミニウムや銅により形成されている。ヒートシンク 13は、接合層 16に接合されている。

[0011] 図 3に示すように、半田付け装置 HKは、回路基板 11に半導体素子 12を半田付けする。図 5は、図 1の半導体モジュール 10の 6枚に相当する、大型の半導体モジユール 100を示す。つまり、半導体装置としての半導体モジュール 100は、 6枚の回路基板 11と、 24個の半導体素子 12を含む。半田付け装置 HKは、半導体モジュール 10 0を製造する。

[0012] 図 3に示すように、半田付け装置 HKは、密閉可能な容器 (chamber) 17を備える。

容器 17は、開口 18aを有する箱本体 18と、開口 18aの開放と閉鎖とを切り替え可能な蓋 19とを含む。箱本体 18には、半導体モジュール 100を位置決め且つ支持するための支持台 20が収容されている。箱本体 18において、蓋 19の装着部位には、パッキン 21が配置されている。

[0013] 蓋 19は、箱本体 18の開口 18aを閉鎖可能な大きさを有する。箱本体 18および蓋 1 9は、容器 17内の密閉空間 Sを区画する。蓋 19は、密閉空間 Sに対向するガラス板 2 2を含む。ガラス板 22は、非磁性かつ電気的絶縁材として機能する。

[0014] 図 3に示すように、箱本体 18には、容器 17に還元性ガスを供給するガス導入部として機能する還元性ガス供給部 23が接続されている。本実施形態において、還元性ガスは水素ガス (H )である。還元性ガス供給部 23は、配管 23aと、当該配管 23aの

2

開閉バルブ 23bと、第 1圧力調整部としての減圧弁 23cと、水素タンク 23dとを備えている。減圧弁 23cは、水素タンク 23dから開閉バルブ 23bを通過して導入された水素ガスを、圧力を一定値にした上で容器 17に供給する。

[0015] 箱本体 18には、容器 17に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給部 24が接続されている。本実施形態において、不活性ガスは窒素ガス (N )である。不活性ガ

2

ス供給部 24は、配管 24aと、当該配管 24aの開閉バルブ 24bと、窒素タンク 24cとを備えている。更に、箱本体 18には、容器 17内を真空引きするための真空部 25が接続されている。真空部 25は、配管 25aと、当該配管 25aの開閉バルブ 25bと、真空ポンプ 25cとを備えている。

[0016] 更に、箱本体 18には、容器 17内に充満したガスを外部に排出するためのガス排出部 26が接続されている。ガス排出部 26は、配管 26aと、当該配管 26aの開閉バルブ 26bと、第 2圧力調整部としての絞り弁 26cとを備えている。容器 17内のガスは、絞り弁 26cにて排出量が調整された上で、外部に排出される。半田付け装置 HKは、還元性ガス供給部 23、不活性ガス供給部 24、真空部 25及びガス排出部 26を備えることにより、密閉空間 Sの圧力を調整可能に構成されている。つまり、半田付け装置 HK は、密閉空間 Sを、圧力調整によって加圧したり、減圧したりする。

[0017] 箱本体 18の内部には、容器 17内において温度 Tを計測する温度センサ 27が配置されている。温度センサ 27は、例えば熱電対である。本実施形態において温度センサ 27は、半導体素子 12の配線層 15への接合部位、すなわち半田付けが行われる部位の温度 Tを計測し得るように配置されて、る。

[0018] 半田付け装置 HKの上部、すなわち蓋 19の上部には、加熱装置として機能する複数の高周波加熱コイル 28が設置されて、る。図 5に示す 6枚の回路基板 11に各別に対応するように、 6つの高周波加熱コイル 28が、回路基板 11の上方に配置されている。高周波加熱コイル 28の各々は、 1枚の回路基板 11を覆う大きさを有する。更に、高周波加熱コイル 28の各々は、錘 35の上面の輪郭よりも大きく形成されている。

[0019] 図 5に示すように、高周波加熱コイル 28の各々は、渦巻き状、具体的には角形の渦巻き状に形成されている。高周波加熱コイル 28の各々は、平面的に展開されている。高周波加熱コイル 28の各々は、蓋 19のガラス板 22に対向するように配置されている。半田付け装置 HKは、高周波加熱コイル 28の各々が電気的に接続される高周波発生装置 29を有する。高周波加熱コイル 28の各々は、温度センサ 27の計測結果に基づき、所定の温度に制御される。高周波加熱コイル 28の各々には、コイル内部に冷却水を通すための冷却路 30が形成されている。半田付け装置 HKは、冷却路 30 が接続される冷却水タンク 31を有する。

[0020] 図 4 (a)は、半田付けに用いられる治具 32を示す。図 4 (b)は、押圧体として機能する前記錘 35を示す。治具 32は、回路基板 11のセラミックス基板 14と同一の大きさを有する平板状である。治具 32は、例えばグラフアイトやセラミックス製である。図 3に示すように、治具 32は、半田付け時に、回路基板 11上に半田シート 33、半導体素子 1 2、及び錘 35を位置決めする。治具 32は、位置決め用の貫通孔 34を複数個有する。回路基板 11上に 4つの半導体素子 12が接合されるので、治具 32は 4つの貫通孔 34を有する。貫通孔 34の各々は、回路基板 11上の、半導体素子 12の接合部位に対応する。貫通孔 34の各々は、半導体素子 12に応じた大きさを有する。温度センサ 27が計測した温度 Tは、容器 17内の温度と、半田シート 33の温度とを示す。

[0021] 錘 35を通る磁束が変化すると、錘 35に電流が発生し、その結果、錘 35自身の電気抵抗によって錘 35が発熱するように、錘 35の材料は選択されている。本実施形態において、錘 35はステンレス製である。図 3に示すように、錘 35は、半田付け時に、半導体素子 12の直上に配置される。つまり、錘 35は、半導体素子 12の上面、すなわち非接合面 12aに接する。その結果、錘 35は、半導体素子 12を回路基板 11に向かって押圧する。錘 35の各々は、材料の削り出しによって作製された一体ィ匕部品である。錘 35の押圧面 35aは、治具 32の貫通孔 34に嵌揷可能である。 1つの錘 35の押圧面 35aは、 4つの半導体素子 12の非接合面 12aに接触および押圧可能である。治具 32は、隣接する貫通孔 34同士を仕切る仕切り 32aを有する。押圧面 35aは、仕切り 32aを跨ぐ溝 35bを有している。錘 35の押圧面 35aは、半導体素子 12の非接合面 12aに接する面として機能する。図 4 (a)は、二点鎖線で示す 1つの錘 35が、 4つの貫通孔 34に入り込む様子を示す。

[0022] 次に、半田付け装置 HKが、半導体素子 12を回路基板 11に半田付けする方法を説明する。図 3に示すように、予め、回路基板 11と、該回路基板 11に接合されたヒートシンク 13とを含む接合物 93を準備する。

[0023] 半田付けを行う際には、最初に、箱本体 18から蓋 19を外し、開口 18aを開放する。

図 3に示すように、箱本体 18の支持台 20上に、接合物 93を位置決めしながら配置する。次に、各回路基板 11上に治具 32を置く。治具 32の各貫通孔 34内に、半田シート 33および半導体素子 12を、この順に配置する。半導体素子 12上に、錘 35を置く。すなわち、配線層 15上には、半田シート 33、半導体素子 12、及び錘 35が、この順に積層される。半田シート 33、半導体素子 12、及び錘 35は、半田付け装置 HKの上下方向に積層される。すなわち、半田シート 33、半導体素子 12、及び錘 35は、蓋 19に向力つて積層される。接合物 93は、地面に対して水平に配置される。錘 35の押圧面 35aは、半導体素子 12の非接合面 12aに接触し、非接合面 12aを押圧する。

[0024] このようにして、容器 17内に、半田付け対象物 92が配置される。半田付け対象物 9 2は、接合物 93と、半田シート 33と、半導体素子 12とを含む。

次に、蓋 19を箱本体 18に取り付けることによって、開口 18aを閉塞し、容器 17内に密閉空間 Sを区画する。図 3に示すように、密閉空間 Sに半田付け対象物 92を収容した状態において、各高周波加熱コイル 28は、各錘 35の上方に配置される。各高周波加熱コイル 28と各錘 35との間には、ガラス板 22が配置される。高周波加熱コイル 28を錘 35の上方に配置した状態において、高周波加熱コイル 28は、錘 35の上面の輪郭から、はみ出る。高周波加熱コイル 28は渦巻き状であるため、中央寄りに磁束が多く発生する。よって、錘 35と、回路基板 11の接合部位とを、高周波加熱コイル 2 8の中央に対応するように配置するのが好ましい。回路基板 11の接合部位は、半導体素子 12が接合される部位を意味する。

[0025] 次に、容器 17内のガスを置換する。まず、真空部 25を操作して、容器 17内を真空引きする。不活性ガス供給部 24を操作して、容器 17内に窒素ガスを供給する。即ち、密閉空間 Sを不活性ガスで充満させる。このような真空引きと窒素ガスの供給を数回繰り返した後、還元性ガス供給部 23を操作して、容器 17内に水素ガスを供給する。つまり、容器 17内を還元性ガス雰囲気とする。

[0026] 次に、高周波発生装置 29を作動させることによって、各高周波加熱コイル 28に高周波電流を流す。すると、錘 35を通る高周波の磁束が発生する。錘 35には渦電流が発生する。つまり、高周波加熱コイル 28が発する磁束に曝される錘 35は、電磁誘導作用によって発熱する。錘 35の熱は、押圧面 35aから半導体素子 12に伝わる。その結果、錘 35の熱は、回路基板 11の半田シート 33との各接合部位に、集中的すなわち局所的に伝わる。この結果、半田シート 33の温度 Tが溶融温度 Tm以上になり、半田シート 33は溶融する。半導体素子 12は、錘 35によって回路基板 11に向かって押圧されている。よって、半導体素子 12は、溶融した半田の表面張力によって浮き上がったり、動力されたりすることが防止される。

[0027] 半田シート 33が完全に溶融したならば、高周波発生装置 29を停止させる。溶融した半田が凝固する迄の間、半田を冷却する。溶融した半田は、溶融温度 Tm未満に冷却されることによって凝固し、半導体素子 12を配線層 15に接合する。配線層 15に半導体素子 12が接合したならば、半導体モジュール 100が完成する。その後、蓋 19 を箱本体 18から取り出し、治具 32および錘 35を外し、容器 17内から半導体モジュール 100を取り出す。半導体モジュール 100を容器 17から取り出す際、ガス排出部 2 6は、容器 17内のガスを大気に開放する。

[0028] 容器 17の内圧 Pは、温度センサ 27の計測温度や時間の経過に基づいて、加圧及び減圧される。容器 17の内圧 Pは、還元性ガス供給部 23、不活性ガス供給部 24、真空部 25及びガス排出部 26が容器 17内にガスを供給したり、又は容器 17内からガスを排出したりすることによって、上昇または低下される。還元性ガス供給部 23の減圧弁 23cと、ガス排出部 26の絞り弁 26cとは、半田の加熱時と冷却時とにおいて、容器 17の内部に還元性ガスを流通させる。

[0029] 以下、図 6Aに示す第 1実験例と、図 6Bに示す第 2実験例とにおいて、半田の加熱時及び冷却時に、容器 17内の雰囲気を調整する態様を説明する。

第 1実験例及び第 2実験例で用いた半導体モジュール 10の各寸法は、以下のとおりである。

[0030] セラミックス基板 14は、窒化アルミニウム力なる。セラミックス基板 14は、厚み 0. 6 35mmを有する 30mm X 30mmの四角形板である。配線層 15および接合層 16の各々は、純アルミニウム、例えば工業用純アルミニウムである 1000系アルミニウムからなる。配線層 15および接合層 16の各々は、厚み 0. 4mmを有する 27mm X 27m mの四角形板である。半導体素子 12の厚みは、 0. 35mmである。半田シート 33は、 Sn (錫） -Cum)— Ni (ニッケル）—P (リン）系の鉛フリー半田力もなる。半田シート 33の厚みは、 0. lmm〜0. 2mmである。

[0031] まず、図 6Aのグラフに示すように、第 1実験例における容器 17の内圧 Pの変遷すなわち調整を説明する。

容器 17が真空引きされることによって、初期時刻 toにおける容器 17の内圧 Pは、真空度の高い状態を示す。第 1時刻 tlにおいて、容器 17内部の雰囲気は、常圧 Poよりも高い設定圧力 P1を有する還元性ガス雰囲気に置換される。本明細書において、常圧 Poつまり大気圧は、おおよそ 0. 1023MPaである。設定圧力 P1は 0. 13MPa である。設定圧力 P1は、半田シート 33が溶融開始する時の容器 17の内圧、すなわち溶融開始時圧力を示す。

[0032] 第 1時刻 tlの後の第 2時刻 t2に、半田シート 33の加熱が開始される。すなわち、容器 17内部の雰囲気は、半田シート 33の加熱が開始される第 2時刻 t2の前に、設定圧力 P 1を有する還元性ガス雰囲気に置換される。

[0033] 半田シート 33の温度 Tは、第 3時刻 t3において溶融温度 Tmに達する。すなわち、容器 17の内圧 Pは、半田シート 33の温度 Tが溶融温度 Tmに達する第 3時刻 t3の前に、第 1時刻 tlにおいて常圧 Po以上に上昇させられる。本明細書において、半田シート 33の溶融温度 Tmは 217°Cである。

[0034] 半田シート 33は、半田シート 33の温度 Tが第 4時刻 t4において設定温度 T1に達するまで加熱される。設定温度 T1は溶融温度 Tmよりも高い。設定温度 T1は 250°C である。すなわち、半田シート 33は、第 1時刻 tlにおける容器 17内部のガス置換後、第 2時刻 t2〜第 4時刻 t4に亘つて加熱される。第 4時刻 t4〜第 5時刻 t5に亘つて、半田シート 33の温度 Tは、設定温度 T1に維持される。

[0035] 第 1時刻 tl〜第 7時刻 t7に亘つて、容器 17の内圧 Pは、設定圧力 P1を維持するように調整される。すなわち、第 1実験例における容器 17の内圧 Pは、半田シート 33が加熱される第 2時刻 t2〜第 5時刻 t5に亘つて、常圧 Po以下 (真空）に低下させられることなぐ設定圧力 P1に維持される。第 5時刻 t5に、半田シート 33の加熱が終了させられる。第 1実験例において、第 5時刻 t5〜第 7時刻 t7に亘る半田冷却時も、容器 1 7の内圧 Pは、設定圧力 P1に維持される。第 6時刻 t6において、半田の温度 Tが溶融温度 Tmよりも低下する。半田が凝固したならば、第 7時刻 t7において、容器 17の内圧 Pは、常圧 Po以下にー且低下されることによって、還元性ガスを放出する。その後、第 8時刻 t8において、容器 17に大気を導入することによって、容器 17の内圧 P を常圧 Poに回復させる。

[0036] 図 6Aのグラフの右横の X線写真は、第 1実験例で半田付けされた半導体素子 12 の裏面すなわち接合面を示す。 X線写真において最も色が濃くなつている部分は、半田層 Hを示す。図 6Aの X線写真によれば、一部の半田層 Hに半田の不濡れが確認される力ボイドにっ、ては全く確認できな力つた。

[0037] 次に、図 6Bのグラフに示すように、第 2実験例における容器 17の内圧 Pの変遷すなわち調整を説明する。

図 6Bに示すように、第 2実験例の初期時刻 to〜第 5時刻 t5に亘つて、容器 17の内圧 Pは、図 6Aの第 1実験例と同じように調整される。すなわち、第 2実験例でも、半田加熱時の容器 17の内圧 Pは、常圧 Poよりも高い設定圧力 P1 (0. 13MPa)に維持される。図 6Bに示すように、第 5時刻 t5に半田の加熱が終了させられると、容器 17の内圧 Pは、設定圧力 P1から第 2設定圧力 P2まで上昇させられる。第 2設定圧力 P2は 0. 2MPaである。第 2設定圧力 P2は、半田冷却中の第 5時刻 t5〜第 7時刻に亘つて維持される。つまり、半田の温度 Tが溶融温度 Tmよりも下がる第 6時刻 t6において、容器 17の内圧 Pは第 2設定圧力 P2である。第 7時刻 t7において半田が凝固完了したならば、容器 17の内圧 Pが、常圧 Po以下 (真空）に一旦減圧させられる。つまり、容器 17の還元性ガスは外部に放出される。第 8時刻 t8において容器 17に大気を導入することによって、容器 17の内圧 Pを常圧 Poに回復させる第 2実験例における第 7 時刻 t7以降の内圧 Pは、第 1実験例と同じである。

[0038] 図 6Bのグラフの右横の X線写真は、第 2実験例において半田付けされた半導体素子 12の裏面すなわち接合面を示す。図 6Bの X線写真によれば、すべての半田層 H にお、て、不濡れ及びボイドを全く確認できな力つた。

[0039] 図 7Aは、参考までに、半田の加熱時及び冷却時に、容器 17の内圧 Pを常圧 Po以下にした第 1比較例を示す。図 7Bは、半田の冷却時に、容器 17の内圧 Pを常圧 Po 以下にした第 2比較例を示す。

[0040] 図 7Aに示すように、第 1比較例における容器 17の雰囲気は、第 2時刻 t2からの半田加熱前に、還元性ガス雰囲気に置換される。つまり、容器 17の内圧 Pは、第 1時刻 tlにおいて設定圧力 P1 (0. 13MPa)に設定される。

[0041] しかし、図 7Aに示すように、第 2時刻 t2と第 3時刻 t3の間にある第 23時刻 t23において、容器 17の内圧 Pは、常圧 Po以下に低下させられている。すなわち、容器 17の内圧 Pは、第 23時刻 t23〜第 8時刻 t8に亘つて、真空状態に維持されている。

[0042] 言い換えれば、第 1比較例における内圧 Pは、半田加熱時において半田の温度 T が溶融温度 Tmに達する第 3時刻 t3の前に、常圧 Po以下に低下させられている。第 1比較例の容器 17の内圧 Pは、半田加熱時である第 2時刻 t2〜第 4時刻 t4と、半田冷却時である第 5時刻 t5〜第 8時刻 t8の両方において、常圧 Po以下である。図 7A のグラフには、第 7時刻 t7が存在しない。言い換えれば、図 7Aのグラフには、容器 1 7の内圧 Pを、半田が凝固完了する第 6時刻 t6の後まで設定圧力 P1に維持するための第 7時刻 t7が存在しな、。

[0043] 図 7Aのグラフの右横の X線写真は、第 1比較例において半田付けされた半導体素子 12の裏面すなわち接合面を示す。この X線写真によれば、すべての半田層 Hにボイドが発生してしまっていることが分かる。し力も、それらボイドは、広範囲に亘つて発生してしまっている。つまりボイドは、真空度の高い状態においても発生してしまうことが確認された。第 1比較例は、ボイドの内部に、ガスが殆ど存在しないことを強く示唆している。

[0044] 図 7Bに示す第 2比較例において、容器 17の内圧 Pは、初期時刻 to〜第 5時刻 t5 においては、図 6Aの第 1実験例と同じである。つまり、半田加熱前の第 1時刻 tlにおいて容器 17の雰囲気は還元性ガス雰囲気に置換される。半田加熱時の第 2時刻 t2 〜第 5時刻 t5に亘つて、容器 17の内圧 Pは、設定圧力 P1 (0. 13MPa)に維持される。

[0045] し力し、図 7Bに示すように、第 5時刻 t5において、容器 17の内圧 Pは、常圧 Po以下に低下されている。すなわち、半田冷却時である第 5時刻 t5〜第 8時刻 t8に亘って、容器 17の内圧 Pは、常圧 Po以下 (真空）に維持されている。図 7Bのグラフにも、第 7時刻 t7が存在しない。

[0046] 図 7Bのグラフの右横の X線写真は、第 2比較例において半田付けされた半導体素子 12の裏面すなわち接合面を示す。この X線写真によれば、ボイドの発生量は、図 7 Aの第 1比較例に比して少なくなつており、改善されている。しかし、依然として、すべての半田層 Hにボイドが発生してしまっている。一部の半田層 Hには、不濡れも発生してしまっている。

[0047] 図 6Aの第 1実験例及び図 6Bの第 2実験例は、図 7Aの第 1比較例及び図 7Bの第 2比較例と比較すると、ボイドの発生が抑制されて改善されていることが一目瞭然である。第 1実験例及び第 2実験例において、半田溶融域 t3〜t7は、第 3時刻 t3において半田が溶融開始してから、第 7時刻 t7において半田が凝固するまでの期間を示す。半田溶融域 t3〜t7に亘つて、容器 17の内圧 P力常圧 Poを超えた設定圧力 P1 に維持されように、溶融半田は加圧され続ける。このように溶融半田を加圧することによって、ボイドの発生が抑制される。

[0048] 第 1実験例及び第 2実験例の半田溶融域 t3〜t7に亘つて、水素タンク 23dからは、設定圧力 P1 (0. 13MPa)よりも高い圧力を有する還元性ガスが供給される。減圧弁 23cは、容器 17の内圧 Pを一定値、つまり設定圧力 P1に保つ。ガス排出部 26の絞り弁 26cは、一定量のガスを容器 17の外部に排出させる。還元性ガス供給部 23は、ガス排出による容器 17の内圧 Pの減圧分を補うように、容器 17に還元性ガスを供給する。その結果、容器 17の内圧 Pは一定値に保たれる。更に、容器 17内でガスが流通させられる。半田溶融域 t3〜t7における容器 17の内圧 Pは、半田加熱によって容器 17内部が昇温することによる容器 17の内圧 Pの上昇分を加味して、一定値に保たれる。

[0049] 以下、これら実験結果を踏まえ、ボイドの発生要因について考察する。

溶融半田の表面張力は、半田の温度 Tが上昇するほど低下する。半田の表面、および接合部材（半導体素子 12と配線層 15)の表面には酸ィ匕物が存在するため、これら表面の濡れ性は悪い。半田が濡れる界面において、半田、接合部材、雰囲気ガス (本実施形態において還元性ガス）といった 3種類の物質が交差している。この 3種類の物質が交差する線である交差線上には、接合部材（固体)と雰囲気ガス (気体)の間に働く第 1表面張力と、溶融半田 (液体)と雰囲気ガス (気体)の間に働く第 2表面張力と、接合部材 (固体)と溶融半田 (液体)の間に働く界面張力とが存在する。これら第 1表面張力、第 2表面張力、及び界面張力の各々は、前記交差線からそれぞれ対応する界面方向に向力つて働く。

[0050] 半田が溶融直後にお、て、溶融半田と雰囲気ガスとの間の第 2表面張力は大きく、溶融半田と接合部材との間の界面張力は負の値を有することが多い。この場合、半田は拡がり難い。寧ろ、半田は、半田と接合部材との間の接合面積を縮小するために球になろうとする傾向を有する。この傾向を抑えるには、本実施形態のような錘 35 によって半田を加圧した状態において、半田付けすることが有効である。例えば柔軟なボールを上下一対の板の間に挟んだ状態にお!、て、上板に錘を載せればボールが潰れることから、上記理論は理解し易い。しかし、雰囲気の圧力のみによって、溶融半田の球形化傾向を防止することは難し、。例えば水で満たしたボールの雰囲気ガスの圧力を上昇させても、ボールは球形力変形し難いが、ボールに錘を載せれば容易にボールが潰れることから、上記理論は理解し易、。

[0051] 本明細書の背景技術にも記載のように、従来のボイド発生対策は、容器 17の内圧 Pを常圧 Po以下 (真空）にした状態において、半田を加熱していた。これは、ボイドの発生原因を、雰囲気ガス、あるいは残留ガスや半田などカゝら発生するガスであると考えたことによる。つまり、ガス抜きした真空状態において、ボイドの発生が抑えられるという考えであった。

[0052] しかし、図 7Aに示すように、本発明者は、常圧 Po以下 (真空）において半田付けをしても、半田にボイドが発生することを実験で確認した。一辺が約 10mmのパワートランジスタなどの半導体素子を、半田シートによって回路基板に接合する場合、半田にボイドが点在した。多くのボイドカ 100〜200 /ζ πιの厚みの半田を貫通する円筒型であった。つまり、本発明者は、ボイドが接合部の両面に繋がっていたことを確認した。加熱前に半導体素子と回路基板との間に存在していた半田力加熱によってボイド部分で消滅しているのは、ボイド部分に存在した半田が、何らかの力でボイド周辺部に押し退けられたことを意味して、る。 [0053] これらの結果から、本発明者は、ボイドの中身が低圧状態 (真空度の高い状態)であり、ボイドを発生させる力は表面張力であると考えた。表面張力は、換言すれば、液体の表面積を最小にしょうとする力である。本発明者は、直径 lmmの不濡れ部分力接合せずに密着に近い球の状態で存在する場合、すなわち球表面積が 0. 025 X π mm²の場合よりも、直径 lmm、高さ 100 mで表面積が 1 X π X O. lmm²の円筒の方が安定していることを発見した。このため、ボイドの中身が真空度の高い状態であれば、溶融半田の表面張力に打ち勝つ圧力を当該溶融半田に付与すれば、ボイドは消滅すると考えられる。この理論に基づき、図 6Aおよび図 6Bに示すようにカロ圧状態で半田付けを行ったところ、ボイドを計測できない状態、すなわちボイドゼロ状態を実現できた。

[0054] ボイドの状態は、ガスの有無によっては決まらず、表面張力によって決まるとすれば、半田の材質、半導体素子 12や配線層 15の表面状態、温度 T、半田の厚さなどの要因がボイドの状態を支配する答である。厚さ 100 /z mの半田シート 33と、厚さ 150 /z mの半田シート 33とを用いて、両者同一条件で半田付けを実験したところ、厚さ 1 50 mの半田シート 33の方が良い結果を得られた。

[0055] 例えば 2枚の板を、両者間に隙間を空けた状態にして液体に漬けると、 2枚の板が良く濡れれば前記隙間に沿って液面が上昇する。隙間が小さいほど液面は上昇する。濡れが悪くて、板が液体を弾けば、液面は低く押し込まれる。隙間が小さいと、液面は低い位置まで押し込まれる力隙間が大きいと、液面はあまり押し込まれない。

[0056] 厚み 100 /z mの半田シート 33は、 2枚の板である半導体素子 12と配線層 15との間の隙間が小さい場合に対応する。厚み 150 mの半田シート 33は、 2枚の板の間の隙間が大きい場合に対応する。このようなことから、厚み 100 mの半田シート 33よりも、厚み 150 mの半田シート 33の方力圧力によってボイドを抑制し易いという考えが成り立つ。本発明者の考えによれば、ボイドの発生は、容器 17の内圧 Pを高めるほど抑制されると言える。

[0057] 本実施形態は、以下の利点を有する。

(1)半田が溶融開始して力凝固するまでの半田溶融域 t3〜t7において、常圧 Po 以上の設定圧力 PIの雰囲気の中で、半田付けが行われる。このため、溶融半田には、当該半田の表面張力に打ち勝つ力が加えられる。よって、ボイド発生の要因と考えられる表面張力の影響が抑えられ、ボイドの発生を抑制できる。

[0058] (2)容器 17の内圧 Pを一定値に保つベぐ還元性ガス供給部 23は減圧弁 23cを有する。このため、半田溶融域 t3〜t7において、安定した加圧状態が容器 17内に実現され、確実にボイドの発生を抑制できる。特に、溶融半田を凝固させる場合、容器 17内の温度 Tが低下することに伴い、容器 17の内圧 Pが低下する。減圧弁 23cから容器 17に還元性ガスを供給することによって、容器 17の内圧 Pを常圧 Po以上に保つことができる。

[0059] (3)ガス排出部 26の絞り弁 26cは、容器 17内のガスを外部に排出する。これにより、還元性ガスが容器 17の内外で流通させられる。その結果、還元作用によって生じる容器 17内の水分は、ガスの排出によって除去される。

[0060] (4)図 6Bに示すように、第 2実験例において、半田加熱の終了時に、容器 17の内圧 Pを設定圧力 P1から更に上昇させた。よって、溶融半田にボイドが発生したとしても、溶融半田の凝固時までに、ボイドを消滅させることができる。したがって、ボイドの発生を抑制し易い。

[0061] (5)錘 35から離間させた高周波加熱コイル 28によって、錘 35を発熱させた。このため、一斉に複数の半導体素子 12を回路基板 11に半田付けする場合、錘 35毎に高周波加熱コイル 28を設けなくても良い。つまり、錘 35よりも少ない数の高周波加熱コィル 28が、回路基板 11上のより多くの接合部位を一斉に加熱することができる。

[0062] また、高周波加熱コイル 28は錘 35から離間しているため、溶融半田の冷却時、高周波加熱コイル 28を、錘 35及び回路基板 11とは別に取り扱うことが可能である。よつて、例えば容器 17内に複数の半導体モジュール 100を配置している場合に、高周波カロ熱コイル 28を、或る半導体モジュール 100から別の半導体モジュール 100に移動させることによって、高周波加熱コイル 28の稼働効率を向上させることができる。

[0063] また、本実施形態は、半導体素子 12を押圧する錘 35を発熱させることによって回路基板 11の接合部位を加熱する。このため、当該接合部位に集中的に熱を伝えることができる。よって、例えば回路基板 11全体や容器 17全体を加熱する場合に比べて、加熱効率を向上できる。 [0064] (6) 1つの高周波加熱コイル 28は、 1つの回路基板 11上の複数の錘 35の上方に配置された。このため、 1つの回路基板 11における複数の接合部位に、平面的に熱を伝えることができる。よって、複数の接合部位を均等に加熱することができる。この結果、各接合部位に配置した半田シート 33の溶融開始タイミングを、ほぼ同時になるように近似させることが出来る。また、すべての半田シート 33が溶融完了するタイミングを、ほぼ同時になるように近似させることができる。よって、半田付け作業を効率化できる。

[0065] (7)高周波加熱コイル 28は、容器 17の外部に配置された。このため、高周波加熱コイル 28は、半田付け作業において、加熱時間以外は拘束されない。つまり、高周波加熱コイル 28は、加熱時間以外は、容器 17から引き離すことが出来る。したがつて、 1つの高周波加熱コイル 28を、次々に新しい容器 17に移動させることにより、半導体モジュール 100の生産効率を向上させることができる。

[0066] また、例えば容器 17内に加熱部材つまり高周波加熱コイル 28を配置する場合に比べて、高周波加熱コイル 28が容器 17の外に配置された本実施形態の容器 17の容積は、小さくて済む。したがって、容器 17の小型化を図ることができる。

[0067] 雰囲気調整は、主に、容器 17からの空気を排出すること即ち真空引きと、窒素ガスなどの不活性ガスや、水素ガスなどの還元性ガスを供給したり排出したりすることとを含む。このため、容器 17の容積を少なくすることにより、空気の排出に掛かる時間やエネルギー消費量を少なくすることが出来る。例えば、真空ポンプ 25cの動作エネルギーを少なくすることができる。また、容器 17への不活性ガスや還元性ガスの供給又は排出に掛かる時間やエネルギー消費量を少なくすることができる。不活性ガスや還元性ガスの消費量を少なくすることもできる。

[0068] (8)高周波加熱コイル 28に対向する容器 17の部位である蓋 19を、電気的絶縁材であるガラス板 22によって形成した。このため、容器 17自体が発熱することを回避できる。まあ、容器 17を磁束が通過することによって、錘 35を発熱させることができる。

[0069] (9)錘 35の 1つの押圧面 35aは、複数の半導体素子 12の非接合面 12aに接触可能である。すなわち、 1つの錘 35は、半導体素子 12の 1個分を押圧するための子錘を複数個集めた集合体である。このため、一つの錘 35の押圧面 35aを大きくすることが可能である。よって、押圧面 35aが小さい場合に比較して、錘 35は、各半導体素子 12を安定して押圧する。従って、各半導体素子 12は、溶融半田の表面張力による影響を受け難ぐ安定して半田付け作業が行われる。

[0070] (10) 1つの回路基板 11に、 1つの高周波加熱コイル 28が割り当てられた。このため、例えば複数の回路基板 11に 1つの高周波加熱コイル 28が割り当てられる場合に比較して、錘 35の発熱効率が良い。

[0071] 上記実施形態は以下のように変更しても良!、。

図 8に示すように、半田溶融域 t3〜t7において、容器 17の内圧 Pを漸増させても良い。すなわち、第 2時刻 t2における設定圧力 P1から、第 7時刻 t7における第 2設定圧力 P2に向かって、容器 17の内圧 Pは漸増される。すなわち、半田溶融域 t3〜t7 における容器 17の内圧 Pは、一定値である設定圧力 PIまたは第 2設定圧力 P2に保たれることに限らない。

[0072] 設定圧力 P1は、 0. 13MPaよりも高く設定しても良い。第 2設定圧力 P2は、 0. 2M Paから変更しても良い。設定圧力 P1および第 2設定圧力 P2は、容器 17の耐久性も加味して設定される。

[0073] 設定圧力 P1は、 0. 13MPaに限らない。配線層 15や半導体素子 12の材質や表面処理の状況に応じて、設定圧力 P1を 0. l lMPa以上かつ 0. 13MPa以下の範囲にしても良い。容器 17の内圧 Pは、容器 17外の常圧 Poに近い方力容器 17の耐久性の点で有利である。また、設定圧力 P1は、溶融半田の濡れ性や表面張力に応じて変更可能である。従来、半田付けに用いられるリフロー炉には、当該リフロー炉への大気侵入を防止するために、不活性ガスが供給されていた。しかし、当該不活性ガスの供給は、リフロー炉の内圧を常圧程度にするに過ぎない。

[0074] 容器 17の内圧 Pを監視して得た圧力値に基づき、設定圧力 P1よりも高い圧力の還元性ガスを容器 17に導入することによって、半田溶融域 t3〜t7における容器 17の内圧 Pを、一定値である設定圧力 P1に保っても良い。または、還元性ガスの供給によって、容器 17の内圧 Pを漸増させても良い。

[0075] 上記実施形態にお!、て、還元性ガス供給部 23に絞り弁を接続しても良、。当該絞り弁によって、容器 17に還元性ガスを供給することにより、容器 17の内圧 Pを漸増させても良い。

[0076] 上記実施形態において、半田加熱時や冷却時の容器 17のガス雰囲気は、水素ガス 100%の還元性雰囲気であった。これを変更し、例えば水素ガスすなわち還元性ガスを 3%にして、残りは窒素ガスすなわち不活性ガスである混合ガス雰囲気としても良い。

[0077] 還元性ガスは、水素ガスに限らず、例えばホルムアルデヒドを含むような組成のガスであっても良い。

半田の加熱方式は、高周波加熱コイル 28による高周波誘導加熱に限らず、例えば容器 17内に発熱装置を設けても良い。また、ヒートシンク 13に熱媒体を流通させても良い。ヒートシンク 13が半田シート 33に熱を伝えることによって、半田を加熱しても良い。

[0078] 半田付け装置 HKに、容器 17の内部雰囲気を調整する雰囲気調整装置を設けても良い。雰囲気調整装置は、各開閉バルブ 23b, 24b, 25b, 26bや真空ポンプ 25c にそれぞれ接続される。雰囲気調整装置は、還元性ガス供給部 23、不活性ガス供給部 24、真空部 25及びガス排出部 26を制御する。その結果、容器 17への還元性ガスや不活性ガスの供給と、容器 17からのガスや空気の排出とが行われる。

[0079] 半導体素子 12が半田付けされる接合物 93は、ヒートシンク 13が接合されていない回路基板 11でも良い。この場合、容器 17において、回路基板 11と半導体素子 12とを含む半導体装置が製造される。半導体モジュール 100が有する回路基板 11の数は、 6個に限らず、変更可能である。

[0080] 蓋 19は、箱本体 18に取り外し可能に取り付けても良いし、開閉式でも良い。

蓋 19における高周波加熱コイル 28に対向する部位を、ガラス以外の電気的絶縁材、例えばセラミックスゃ榭脂で形成しても良い。蓋 19が容器 17の内外の気圧差に耐えるように強度を確保する場合は、蓋 19を、例えばグラスファイバーと榭脂との複合材、すなわち GFRP (ガラス繊維強化プラスチック)で構成すると良い。また、蓋 19 を、非磁性材の金属で形成しても良い。蓋 19を、磁性材性の金属で形成する場合は、錘 35よりも電気抵抗率が高い材料が良い。蓋 19を、金属と絶縁材の複合材で構成しても良い。錘 35に効果的に磁束を導くように、錘 35の直上部に、強磁性体の電磁鋼板を配置すると良い。

[0081] 錘 35は、材料の削り出しによる一体ィ匕部品に限らない。錘 35は、複数の分割体を接合することによって形成した一つの集合体であっても良い。

錘 35に替えて、半導体素子 12の 1個分に対応する子錘を、複数用いても良い。具体的には、 1つの回路基板 11に接合される 4つの半導体素子 12に対応して、 4つの子錘を用意する。子錘の各々は、対応する半導体素子 12の直上に配置される。

[0082] 半田シート 33の成分は、上記実施形態に限定されない。ボイドの発生を抑制するためには、溶融半田つまり溶けている半田を加圧すれば良ぐ半田シート 33の成分は限定されない。

[0083] 上記実施形態にお!、て、容器 17のガスの入口に接続される還元性ガス供給部 23 は、減圧弁 23cを有していた。容器 17の出口に接続されるガス排出部 26は、絞り弁 26cを有していた。しかし、減圧弁および絞り弁の配置態様を変更しても良い。例えば、還元性ガス供給部 23が減圧弁 23cと絞り弁を有し、且つ、ガス排出部 26も減圧弁と絞り弁 26cを有しても良い。上記実施形態とは逆に、還元性ガス供給部 23が絞り弁のみを有し、ガス排出部 26が減圧弁のみを有しても良い。還元性ガス供給部 23 のみが、減圧弁と絞り弁の一方を有しても良い。

[0084] この場合、減圧弁は、容器 17の内圧 Pを一定に保つことを可能にする。減圧弁 23c を設けずに絞り弁 26cを設けた場合、容器 17に供給するガスの流量を、容器 17から排出するガスの流量よりも多く設定すれば、容器 17の内圧 Pを漸増させることが可能である。容器 17の入口に接続される圧力調整部は、第 1圧力調整部として機能する。容器 17の出口に接続される圧力調整部は、第 2圧力調整部として機能する。

Claims

請求の範囲

回路基板（11)に半導体素子（12)を半田付けする半田付け方法であって、該半田付け方法は、

容器（17)に半田付け対象物（92)を収容することであって、該半田付け対象物（9 2)は、前記回路基板（11)と、前記半導体素子（12)と、前記回路基板（11)と前記半導体素子（12)との間に配置された半田（33)とを含み、前記半田（33)は溶融温度（ Tm)を有することと、

少なくとも還元性ガスを含む雰囲気ガスによって前記容器（17)を満たした還元状態を実現することと (tl)、

前記還元状態の前記容器（17)において、前記半田（33)の温度 (T)を前記溶融温度 (Tm)以上に上昇させるように前記半田（33)を加熱することによって、前記半田 (33)を溶融させることと (t3〜t5)、

溶融半田（33)の温度 (T)を前記溶融温度 (Tm)未満に下げることによって前記半田（33)を凝固させることによって、前記回路基板（11)に前記半導体素子（12)を半田付けすることと (t6〜t7)

を備える半田付け方法であって、

前記容器（17)を密閉可能に構成することと、

上昇中の前記半田（33)の温度 (T)が前記溶融温度 (Tm)に達するまでに (t3)、前記雰囲気ガスによって前記容器（17)の内圧 (P)を常圧 (Po)以上の溶融開始時圧力（P1)まで上昇させることであって (tl)、前記溶融開始時圧力（P1)は、前記半田（33)が溶融開始する際の前記容器（17)の内圧 (P)であることと、

半田溶融域 (t3〜t7)にお、て、前記容器（ 17)の内圧 (P)を前記溶融開始時圧力 (P1)以上に設定した加圧状態を実現することであって、半田溶融域 (t3〜t7)は、前記半田（33)が溶融開始して力 (t3)、当該溶融半田（33)が凝固するまで (t7) の期間であることと、

前記加圧状態において前記半導体素子（ 12)を前記回路基板（ 11)に半田付けすることと

を含むことを特徴とする半田付け方法。

[2] 請求項 1に記載の半田付け方法にぉ、て、

前記溶融開始時圧力（P1)は 0. l lMPa以上である半田付け方法。

[3] 請求項 1に記載の半田付け方法にぉ、て、

前記溶融開始時圧力（P1)は 0. 13MPa以上である半田付け方法。

[4] 請求項 1に記載の半田付け方法にぉ、て、

前記溶融開始時圧力（P1)は 0. l lMPa〜0. 13MPaの範囲内にある半田付け方法。

[5] 請求項 1〜4のうち何れか一項に記載の半田付け方法は更に、

前記半田溶融域 (t3〜t7)において、前記溶融開始時圧力（P1)よりも高い圧力を有する前記雰囲気ガスを、第 1圧力調整部（23c)によって一定値にすることと、一定値にした前記雰囲気ガスを前記容器（17)に導入することにより、前記容器（1 7)の内圧 (P)を一定に保つ、又は漸増させることと

を含む半田付け方法。

[6] 請求項 1〜4のうち何れか一項に記載の半田付け方法は更に、

前記半田溶融域 (t3〜t7)にお、て、前記容器（ 17)の内圧 (P)を監視することと、当該監視によって得られた圧力値に基づき、前記溶融開始時圧力 (P1)よりも高い圧力を有する前記雰囲気ガスを前記容器（17)に導入することにより、前記容器（17 )の内圧 (P)を一定に保つ、又は漸増させることと

を含む半田付け方法。

[7] 請求項 5又は 6に記載の半田付け方法は更に、

前記容器（17)に導入した前記雰囲気ガスを、第 2圧力調整部（26c)によって前記容器（17)の外部に排出することにより、前記半田溶融域 (t3〜t7)における前記容器（ 17)の内部にお、て前記雰囲気ガスを流通させることを含む半田付け方法。

[8] 請求項 1〜7のうち何れか一項に記載の半田付け方法は更に、

前記半導体素子（12)を前記回路基板（11)に向けて押圧する押圧体 (35)を、前記半導体素子（12)の直上に配置することを含む半田付け方法。

[9] 請求項 1〜8のうち何れか一項に記載の半田付け方法は更に、

前記半田溶融域 (t3〜t7)にお、て、前記半田（33)の加熱終了時 (t5)から当該半田（33)が凝固するまで (t7)における前記容器（17)の内圧 (P2)を、前記半田（3 3)の加熱終了時の圧力（P1)よりも高く設定することを含む半田付け方法。

半導体装置（100)の製造方法であって、該半導体装置（100)は、回路基板（11) と、該回路基板 (11)に半田付けされた半導体素子（12)とを含み、該半導体装置（1 00)の製造方法は、

密閉可能な容器 ( 17)を準備することと、

前記容器（17)に半田付け対象物（92)を収容することであって、該半田付け対象物（92)は、前記回路基板（11)と、前記半導体素子（12)と、前記回路基板（11)と前記半導体素子（12)との間に配置された半田（33)とを含み、前記半田（33)は溶融温度 (Tm)を有することと、

を備える半田付け方法であって、

半田溶融域 (t3〜t7)にお、て、前記容器（ 17)の内圧 (P)を前記溶融開始時圧力 (P1)以上に設定した加圧状態を実現することであって、前記半田溶融域 (t3〜t7) は、前記半田（33)が溶融開始してから (t3)、当該溶融半田（33)が凝固するまで (t 7)の期間であることと、

を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

回路基板（11)に半導体素子（12)を半田付けするための半田付け装置 (HK)であつて、該半田付け装置 (HK)は、

密閉可能な容器 (17)と、

前記回路基板（11)と前記半導体素子（12)との間に配置される半田（33)を加熱することによって、該半田（33)を溶融させる加熱装置（28)であって、前記回路基板 (11)、前記半導体素子（12)、及び前記半田（33)は半田付け対象物 (92)を構成し、前記半田（33)は溶融温度 (Tm)を有することと、

前記容器（17)に、少なくとも還元性ガスを含む雰囲気ガスを導入するガス導入部（ 23)であって、該ガス導入部（23)は、前記半田付け対象物（92)を収容した状態の前記容器（17)に前記雰囲気ガスを導入し、前記加熱装置（28)は、前記雰囲気ガスが導入された状態の前記半田（33)の温度 (T)を前記溶融温度 (Tm)以上に上昇させることによって、前記半田（33)を溶融させ、前記ガス導入部（23)は、上昇する前記半田（33)の温度 (T)が前記溶融温度 (Tm)に達するまでに、前記雰囲気ガスによって前記容器（17)の内圧 (P)を前記常圧 (Po)以上の溶融開始時圧力（P1)まで上昇させることと

を含み、

前記半田付け装置 (HK)は、前記半田（33)の溶融開始力当該溶融半田（33) が凝固するまでの半田溶融域 (t3〜t7)において、前記容器（17)の内圧 (P)を前記溶融開始時圧力（P1)以上の圧力にした加圧状態を実現し、該加圧状態において前記半導体素子（12)を前記回路基板（11)に半田付けするように構成されていることを特徴とする半田付け装置 (HK)。