JP2017092295A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 対向する電極と半導体素子との接合が逐次的であっても高信頼性の半導体装置を歩留まり良く製造可能な半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】 第１基板上に形成された第１電極と半導体素子の一端とを第１ハンダ接合部を介して加熱接合する工程Ａ、及び前記工程Ａの後、第２基板上に形成された第２電極と前記半導体素子の他端とを第２ハンダ接合部を介して加熱接合する工程Ｂを含み、前記工程Ｂを、前記第１基板の対向面とは反対側の面に第１治具を配置し、前記第２基板の対向面とは反対側の面に前記第１治具より熱伝導率が高い第２治具を配置して行う半導体装置の製造方法。【選択図】 図２Ｆ

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

近年の環境・資源意識の高まりの中、熱エネルギーを電気的エネルギーに変換したり、反対に、電気的エネルギーを熱エネルギーに変換したりする熱電モジュールが開発されつつある。一般的に熱電モジュールは、電極が形成された基板を２枚対向させ、その電極間にｐ型半導体素子及びｎ型半導体素子を交互に接続した構造を有しており、熱電モジュール自体が１つの直流回路となっている。また、半導体素子と各電極とはハンダ等により接合されている。２枚の上下基板に温度差を付与すると、ゼーベック効果により電流（電力）を生じさせることができる。熱電モジュールに電流を流すと、ペルチェ効果による熱エネルギーの移動により基板間に温度差が生じる。

熱電モジュールの製造方法として、下側基板上に形成された電極と半導体素子の一端とをハンダを介して接合する工程の後、上側基板上に形成された電極と半導体素子の他端とをハンダを介して接合する工程を経る技術が提案されている（特許文献１）。

特許第２５８３１４２号

しかしながら、上記技術のように上下電極と半導体素子とのハンダ接合をリフロー炉にて逐次的に行う場合、先のハンダ接合部が後のハンダ接合のためのリフロー時に再度溶融し、先のハンダ接合部において位置ズレや剥離に起因するボイド等の不具合が生じ、信頼性が低下する場合がある。これに対し、上側の接合部と下側の接合部とで融点の異なるハンダを用いる方策も採用し得るものの、融点が異なる２種類のハンダを準備したり、異なるリフロー温度を設定したりする必要があり、半導体装置の製造歩留まりの低下につながってしまう。

本発明は、対向する電極と半導体素子との接合が逐次的であっても高信頼性の半導体装置を歩留まり良く製造可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討したところ、下記構成を採用することにより前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、対向して配置される第１基板及び第２基板、
前記第１基板及び第２基板の対向面上にそれぞれ対応して形成される第１電極及び第２電極、並びに
前記第１電極と第２電極との間に該第１電極側の第１ハンダ接合部及び該第２電極側の第２ハンダ接合部をそれぞれ介して架設される半導体素子
を備える半導体装置の製造方法であって、
前記第１基板上に形成された前記第１電極と前記半導体素子の一端とを前記第１ハンダ接合部を介して加熱接合する工程Ａ、及び
前記工程Ａの後、前記第２基板上に形成された前記第２電極と前記半導体素子の他端とを前記第２ハンダ接合部を介して加熱接合する工程Ｂ
を含み、
前記工程Ｂを、前記第１基板の前記対向面とは反対側の面に第１治具を配置し、前記第２基板の前記対向面とは反対側の面に前記第１治具より熱伝導率が高い第２治具を配置して行う半導体装置の製造方法に関する。

当該製造方法では、第１電極と半導体素子の一端とをハンダ接合する工程Ａと第２電極と該半導体素子の他端とをハンダ接合する工程Ｂとを逐次的に行っており、後のハンダ接合である工程Ｂの際に、第１基板の対向面とは反対側の面に第１治具を配置し、第２基板の対向面とは反対側の面に第１治具より熱伝導率が高い第２治具を配置している。これにより、加熱接合時の熱は、先に接合された第１ハンダ接合部よりも、これから接合されることになる第２ハンダ接合部に伝わりやすくなっている。言い換えると、工程Ｂの加熱接合時に第１ハンダ接合部と第２ハンダ接合部とで温度差が生じており、第２ハンダ接合部での温度がハンダ接合を行うのに十分に高くなった場合でも、第１ハンダ接合部の温度は低く抑えられることになる。その結果、第１ハンダ接合部と第２ハンダ接合部とが同程度の融点を有していても、先に接合された第１ハンダ接合部の溶融を防止することができ、第１ハンダ接合部の位置ズレや剥離に起因するボイドを抑制して高信頼性の半導体装置を製造することができる。また、第１ハンダ接合部及び第２ハンダ接合部に同じ材料を用いることができるので、異なる材料を準備する手間やコストを省くことができるとともに、材料の取り違えのミスも防止される。さらに、工程Ｂでの加熱接合時に生じる第１ハンダ接合部と第２ハンダ接合部との温度差により工程Ａと工程Ｂとを同じ加熱接合条件で行うことができ、これにより異なる加熱接合条件の設定や追加のリフロー炉も必要がなくなるので、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。

前記第２治具の熱伝導率が、前記第１治具の熱伝導率の１．５倍以上であることが好ましい。前記第２治具の熱伝導率と前記第１治具の熱伝導率との差が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。前記第１治具の熱伝導率が０．１〜５Ｗ／ｍ・ｋであり、前記第２治具の熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。工程Ｂにおいて用いる第１治具及び第２治具のそれぞれの熱伝導率が上記のような関係又は範囲を満たすことで、第１ハンダ接合部と第２ハンダ接合部との間で温度差を効率的に発生させることができ、より信頼性の高い半導体装置を製造することができる。また、第１ハンダ接合部及び第２ハンダ接合部の材料選択の幅を広げることができ、プロセス設計の効率化を図ることができる。

前記半導体装置は、前記第１電極及び前記第２電極がそれぞれ複数形成され、
前記複数の第１電極と第２電極との間に、対応する前記第１ハンダ接合部及び第２ハンダ接合部をそれぞれ介して前記半導体素子が交互に複数架設され、
前記複数の半導体素子が、電気的に直列接続された構成を有していてもよい。

上記構成により、半導体素子の機能を積算することができ、半導体装置の高機能化を図ることができる。

前記半導体素子は熱電変換素子であってもよい。これにより、半導体装置を熱電モジュールとして好適に用いることができる。

本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る第１基板及び第１電極を示す平面模式図である。 本発明の一実施形態に係る第２基板及び第２電極を示す平面模式図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程を示す断面模式図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。完成品である半導体装置について簡単に説明し、その後、半導体装置の製造方法を詳細に説明する。ただし、図の一部又は全部において、説明に不要な部分は省略し、また説明を容易にするために拡大または縮小等して図示した部分がある。上下等の位置関係を示す用語は、単に説明を容易にするために用いられており、本発明の構成を限定する意図は一切ない。

＜半導体装置＞
図１Ａは、本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す断面模式図である。図１Ｂは、本発明の一実施形態に係る第１基板及び第１電極を示す平面模式図である。図１Ｃは、本発明の一実施形態に係る第２基板及び第２電極を示す平面模式図である。半導体装置１０は、対向して配置される第１基板１１及び第２基板１２、第１基板１１及び第２基板１２の対向面１１ａ、１２ａ上にそれぞれ対応して形成される第１電極２１及び第２電極２２、並びに第１電極２１と第２電極２２との間に第１電極２１側の第１ハンダ接合部３１及び第２電極２２側の第２ハンダ接合部３２をそれぞれ介して架設される半導体素子４ａ、４ｂ（以下、区別することなく「半導体素子４」と称することがある。）を備える。

本実施形態では、第１電極２１及び第２電極２２がそれぞれ複数形成され、複数の第１電極２１と第２電極２２との間に、対応する第１ハンダ接合部３１及び第２ハンダ接合部３２をそれぞれ介して半導体素子４ａ、４ｂが交互に複数架設され、複数の半導体素子４ａ、４ｂが、電気的に直列接続されている。なお、この構成を直列回路と見立てた際の上流側の端部に位置する電極５ａ及び下流側の端部に位置する電極５ｂは、それぞれ外部の電気回路と接続されている（図示せず）。

半導体素子４ａ、４ｂは、それぞれｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換体素子であってもよい。ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換体素子が直列に接続されているので、第１基板１１と第２基板１２との間に温度差が生じるとゼーベック効果により電流を発生させることができる。これにより、半導体装置１０は熱電モジュールとして機能し得る。

＜半導体装置の製造方法＞
以下、図２Ａ〜図２Ｆを参照しつつ、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。図２Ａ〜図２Ｆは、それぞれ、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程を示す断面模式図である。

（工程Ａ）
工程Ａでは、第１基板１１上に形成された第１電極２１と半導体素子４の一端とを第１ハンダ接合部３１を介して加熱接合する（図２Ａ〜図２Ｄ参照）。

まず、図１Ｂ及び図２Ａに示すように、複数の第１電極２１が形成された第１基板１１を準備する。第１電極２１は、電極間に架設される半導体素子４ａ、４ｂが交互にかつ電気的に直列接続されるように、第２基板１２に形成される第２電極２２と対応して形成されている。

第１基板１１としては、用途に応じて適宜選択することができ、金属基板、セラミック基板、樹脂基板及びこれらの組み合わせのいずれであってもよい。図１Ｂに示す形態では、柔軟性及び耐熱性を有するポリイミドフィルムからなる基板を用いている。第１基板１１が柔軟性を有している場合、ハンドリング性を高めるために、第１基板１１の第１電極２１形成面側とは反対側の面にアルミニウム製の金属板等の補強材を配置してもよい。

第１電極２１の材質としては、電気伝導性を有するものであれば特に限定されず、例えば白金、アルミニウム、ニッケル、タングステン、鉄、金、銀、銅、パラジウム、クロム、あるいはこれらの合金等を挙げることができるが、安価で電気伝導性に優れる銅が好ましい。また、ハンダ接合の容易性のために、銅製の第１電極２１の上にはニッケルや金がメッキされることが好ましい。第１電極２１の厚さとしては、銅とその上に形成されるニッケルや金メッキを含めて１μｍ〜１００μｍ程度が好ましく、５〜５０μｍがより好ましい。第１電極２１は、例えばメッキ法、ダイレクトボンディング法、ロウ付け法等によって形成することができる。

次いで、図２Ｂに示すように、半導体素子４ａ、４ｂの配置予定位置に対応させて、第１電極２１上に第１ハンダ接合部形成用のハンダペースト３１’を塗工する。ハンダペースト３１’の形成材料は特に限定されず、例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｐｂ−Ａｇ系等が挙げられる。

ハンダペースト３１’の塗工は、印刷方式（スクリーンマスク、メタルマスク）やディスペンス方式等にて行うことができる。ハンダペースト３１’の塗工厚さは、その後に形成される第１ハンダ接合部３１の厚さに応じて設定すればよく、５μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、１０〜１００μｍであることがより好ましい。

続いて、図２Ｃに示すように、複数の半導体素子４をハンダペースト３１’上に配設し、仮固定する。半導体素子４の配設は、ダイボンダやチップマウンタ等を用いて機械的に、又は人の手によって行うことができる。半導体素子４の位置決めや仮固定した半導体素子４の転倒防止のために、半導体素子の配置位置に対応した開口を有する格子状の治具を併用してもよい。

半導体素子４は、公知の半導体を用いることができ、例えば熱電変換素子であればＢｉ_２Ｔｅ_３系、酸化物半導体系、シリサイド系、スクッテルダイト系、ホイスラー系、炭素・高分子材料系等の半導体素子を用いることができる。半導体素子４の配置数は半導体装置１０の用途に応じて適宜設定することができる。例えば、半導体素子１０を熱電モジュールとして用いる場合、熱電モジュールに求められる発電電圧や吸熱量に応じて適宜選択すればよい。

半導体素子４の仮固定後、第１基板１１、第１電極２１、ハンダペースト３１’及び半導体素子４の積層体をリフロー炉に投入して、ハンダペースト３１’を加熱溶融することにより、第１基板１１上に形成された第１電極２１と半導体素子４の一端とが第１ハンダ接合部を介して加熱接合された第１基板側ブロックを形成する（図２Ｄ参照）。

加熱接合の条件は、ハンダ材料の融点や第１ハンダ接合部３１のサイズ等に応じて設定すればよい。好適な条件として、リフロー炉内の温度として１００〜３２０℃（より好ましくは、１２０〜３００℃）の範囲内であり、加熱時間として１〜２０分（より好ましくは３〜１５分）である。

加熱接合の際、半導体素子４と第１ハンダ接合部３１との密着性、及び第１ハンダ接合部３１と第１電極２１との密着性の向上のために、半導体素子４の接合側の端部とは反対側の端面に重りＷを載せてもよい（図２Ｄ参照）。重りＷの重さは、ハンダペースト３１’の流動性や半導体素子１個あたりに加わる荷重等を考慮して適宜設定することができる。重りＷの材料としては、加熱接合を妨げないように熱伝導率が高い材料が好ましく、アルミニウムが好ましい。

（工程Ｂ）
次に、前記工程Ａの後、第２基板１２上に形成された第２電極２２と半導体素子４の他端とを第２ハンダ接合部３２を介して加熱接合する工程Ｂを行う（図２Ｅ及び図２Ｆ参照）。

加熱接合に先立って、図１Ｃ及び図２Ｅに示すように、複数の第２電極２２が形成された第２基板１２を準備し、第２電極２２上に第２ハンダ接合部３２形成用のハンダペースト３２’を塗工する。第２基板１２、第２電極２２及びハンダペースト３２’の仕様や形成方法等は、第１電極１１側の要素と同じものを好適に採用することができる。

なお、第２電極２２の形成位置としては、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、半導体素子４が電気的に直列接続されるように、一の第１電極１２上の半導体素子４ａと別の第１電極１２上の半導体素子４ｂとに跨るように形成することが好ましい。

続いて、半導体素子４の他端（自由端）とこれに対応するハンダペースト３２’とが接続するように第２基板１２を半導体素子４上に載置し、仮固定する。

本実施形態では、図２Ｅ及び図２Ｆに示すように、工程Ｂの加熱接合時に、第１基板１１の対向面１１ａとは反対側の面１１ｂに第１治具Ｊ１を配置し、第２基板１２の対向面１２ａとは反対側の面１２ｂに第１治具Ｊ１より熱伝導率が高い第２治具Ｊ２を配置する。これにより、リフロー炉における加熱接合時の熱は、先に接合された第１ハンダ接合部３１よりも、これから接合されることになる第２ハンダ接合部３２（又はハンダペースト３２’）に伝わりやすくなる。言い換えると、工程Ｂの加熱接合時に第１ハンダ接合部３１と第２ハンダ接合部３２とで温度差を生じさせることができる。その結果、第１ハンダ接合部３１と第２ハンダ接合部３２とが同じ材料で形成されていたり、同程度の融点を有していたりしても、先に接合された第１ハンダ接合部３１の溶融を防止することができ、第１ハンダ接合部３１の位置ズレや剥離に起因するボイドを抑制して高信頼性の半導体装置を製造することができる。

第２治具Ｊ２の熱伝導率は、第１治具Ｊ１の熱伝導率の１．５倍以上であることが好ましく、２倍以上であることがより好ましく、３倍以上であることがさらに好ましく、５倍以上であることがなお好ましく、１０倍以上であることが特に好ましい。

また、第２治具Ｊ２の熱伝導率と第１治具Ｊ１の熱伝導率との差が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましく、２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがさらに好ましい。

さらに、第１治具Ｊ１の熱伝導率が０．１〜５Ｗ／ｍ・ｋであり、第２治具Ｊ２の熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。

工程Ｂにおいて用いる第１治具Ｊ１及び第２治具Ｊ２のそれぞれの熱伝導率が上記のような関係又は範囲を満たすことで、第１ハンダ接合部３１と第２ハンダ接合部３２との間で温度差を効率的に発生させることができ、より信頼性の高い半導体装置を製造することができる。また、第１ハンダ接合部３１及び第２ハンダ接合部３２の材料選択の幅を広げることができ、プロセス設計の効率化を図ることができる。

加熱接合時の第１ハンダ接合部３１と第２ハンダ接合部３２との温度差は、１０℃以上が好ましく、１５℃以上がより好ましい。

第１治具Ｊ１及び第２治具Ｊ２の形成材料としては、公知の材料を用いることができる。第１治具Ｊ１の形成材料としては、例えば、ジルコニア（３Ｗ／ｍ・Ｋ）、ガラスエポキシ複合材（０．４Ｗ／ｍ・Ｋ）等が挙げられる（括弧内は全て代表的な熱伝導率である。）。また、第２治具Ｊ２の形成材料としては、例えば、銅（４００Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミニウム（２３０〜２３５Ｗ／ｍ・Ｋ）、ステンレス（１６〜２６Ｗ／ｍ・Ｋ）、シリカ（１０Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミナ（２０〜４０Ｗ／ｍ・Ｋ）、酸化亜鉛（５４Ｗ／ｍ・Ｋ）、炭化ケイ素（２７０Ｗ／ｍ・Ｋ）、窒化アルミニウム（７０〜２７０Ｗ／ｍ・Ｋ）等が挙げられる（括弧内は全て代表的な熱伝導率である。）。これらの中から、上記熱伝導率の関係を満たすように材料を適宜選択すればよい。

第１治具Ｊ１及び第２治具Ｊ２を配置した状態で仮固定体をリフロー炉に投入し、第１ハンダ接合部３１と同じ加熱接合条件にて加熱接合を行うことで、第２基板１２上に形成された第２電極２２と半導体素子４の他端とが第２ハンダ接合部３２を介して加熱接合され、半導体装置１０を得ることができる。本実施形態では、第１ハンダ接合部３１及び第２ハンダ接合部３２を同じ形成材料又は同じ融点材料で形成し得るので、異なる加熱接合条件の設定や追加のリフロー炉も必要がなくなり、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。

以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
厚さ１２．５μｍの銅箔が接着剤層を介して貼り合わされた厚さ１２μｍのポリイミドフィルムを第１基板として準備した。フォトリソグラフィー工程を経て銅箔をエッチングし、図１Ｂに示すような平面視略矩形（３ｍｍ×７ｍｍ）の第１銅電極をアレイ状に複数形成した（電極間距離１ｍｍ）。ポリイミドフィルムの第１銅電極側とは反対側の面に接着フィルムを介して厚さ５００μｍのアルミニウム板を補強材として貼り合わせた。Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ハンダペースト（日本フィラーメタルズ社製、「ＣＳ／ＰＢＦ１１１−ＷＡ１１−ＥＰＳ９０」、融点２１７℃）を第１銅電極上の半導体素子配置予定位置にマスクを用いる印刷方式にて厚さ１２５μｍで塗工した。次に、ハンダペースト上に直方体状（２ｍｍ×２ｍｍ×高さ３ｍｍ）の半導体素子（ｐ型熱電変換素子及びｎ型熱電変換素子）をピンセットを用いて人手により交互に１１８個配設し、仮固定した。このとき、半導体装置の配置位置に対応した開口を有する格子状の治具（厚さ２ｍｍ）を設置し、その開口に半導体素子を挿入するようにして配設した。仮固定した半導体素子上にアルミニウム板と重りを載せ、これをリフロー炉に投入して半導体素子の一端と第１銅電極との第１次ハンダ接合を行った。リフロー炉の設定温度は２９４℃であり、ハンダ接合部の温度は約２３５℃であった。

別途、上記と同様の手順にて、第２基板としてのポリイミドフィルム上に第２銅電極が形成され（図１Ｃ参照）、第２銅電極上にハンダペーストを塗工した積層体Ａを形成した。第２銅電極は、第１基板と第２基板とを対向させた際に、第１基板の一の第１銅電極上の半導体素子と別の第１銅電極上の半導体素子とに跨るように形成し、半導体素子が直列接続するようにした。ポリイミドフィルムの背面は厚さ５００μｍのアルミニウム板にて補強した。

先に半導体素子の第１次ハンダ接合を行ったポリイミドフィルムを厚さ６ｍｍの板状のガラスエポキシ複合材（熱伝導率：０．４Ｗ／ｍ・Ｋ）からなる第１治具上に載置した。この上に積層体Ａを半導体素子の上端と積層体Ａのハンダペーストとが重なり合うように載置した。さらに、第２基板のポリイミドフィルム上に厚さ２ｍｍのアルミニウム板（熱伝導率：２３０Ｗ／ｍ・Ｋ）からなる第２治具を載置した。なお、第１基板のポリイミドフィルムと第１治具との間、及び第２基板のポリイミドフィルムと第２治具との間には、それぞれ補強及び圧力均一化のための厚さ５００μｍのアルミニウム板を介挿させた。これをリフロー炉に投入して半導体素子の上端と第２銅電極との第２次ハンダ接合を行うことで半導体装置を作製した。リフロー炉の設定温度は２９４℃であるのに対し、第１ハンダ接合部の温度は約２０５℃、第２ハンダ接合部の温度は約２２０℃であった。

＜実施例２＞
第２次ハンダ接合の際に、第１治具として厚さ３ｍｍのジルコニア板（熱伝導率：３Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いたこと以外は、実施例１と同様に半導体装置を作製した。

＜比較例１＞
第２次ハンダ接合の際に、第１治具として厚さ２ｍｍのアルミニウム板（熱伝導率：２３０Ｗ／ｍ・Ｋ）用い、第２治具として厚さ６ｍｍの板状のガラスエポキシ複合材（熱伝導率：０．４Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いたこと以外は、実施例１と同様に半導体装置を作製した。

＜比較例２＞
第２次ハンダ接合の際に、第１治具及び第２治具として厚さ２ｍｍのアルミニウム板（熱伝導率：２３０Ｗ／ｍ・Ｋ）用いたこと以外は、実施例１と同様に半導体装置を作製した。

＜評価＞
実施例及び比較例で作製した半導体装置について以下の評価を行った。

（位置ズレ評価）
半導体素子の位置ズレが生じているか否かを目視にて確認した。半導体素子の位置ズレがなかったか、ほぼなかったと判断された場合を「○」、隣接する半導体素子に接触していたか、又は電極から外れていた場合を「×」として評価した。結果を表１に示す。

（ハンダ接合評価）
半導体素子のハンダ接合が適切に行われているか否かを目視にて確認した。半導体素子が所定の電極と接合していた場合を「○」、所定の電極と接合していなかった場合を「×」として評価した。結果を表１に示す。

（導通性評価）
半導体装置が電気回路として機能し得るか否かについて導通検査を行った。図１Ｂに示すような半導体装置の上流側の端部に位置する電極と下流側の端部に位置する電極とにそれぞれリード線をハンダ付けし、これらのリード線と、デジタルマルチメータ（（株）ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製、「Ｒ６５５２ ＤＩＧＩＴＡＬ ＭＵＬＴＩＭＥＴＥＲ」）とを接続し、４端子抵抗モードにて、導通の有無をデジタルマルチメータの抵抗値に基づいて確認した。導通有りの場合には、デジタルマルチメータの液晶表示部に何らかの数値（数字）が表示される。一方、導通無しの場合、デジタルマルチメータの液晶表示部に「．ＯＬ」（ＯｖｅｒＬｏａｄの意）と表示される。導通が確認された場合を「○」、導通が確認されなかった場合を「×」として評価した。結果を表１に示す。

（ピーク温度及びハンダ融点超過時間の評価）
実施例１及び比較例２において、第２次ハンダ接合の際のリフロー炉に投入してからハンダ接合が完了するまでの温度履歴を第１ハンダ接合部及び第２ハンダ接合部のそれぞれについて熱電対を用いて経時的に測定した。その際のピーク温度（℃）とハンダの融点を超過していた時間を求めた。結果を表２に示す。

表１より、実施例１及び２では、半導体素子の位置ズレもなく、適切なハンダ接合がなされており、導通性も良好であった。一方、比較例１及び２では、半導体素子の位置ズレが生じており、所定位置でのハンダ接合もなされておらず、導通性も得られなかった。これは、第１基板側の第１治具の熱伝導率が、第２基板側の第２治具の熱伝導率と同じであったか、又はそれより高かったことにより、第２次ハンダ接合の際に第１ハンダ接合部がハンダ融点を超えるまで加熱され溶融したことに起因すると推察される。

表２より、実施例１では、アルミニウム板からなる第２治具側ではピーク温度が約２２０℃であったのに対し、板状のガラスエポキシ複合材からなる第１治具側でのピーク温度は約２０５℃であり、約１５℃の温度差が発生していた。また、第２治具側ではハンダ融点（２１７℃）を超えており良好なハンダ接合が得られたのに対し、第１治具側ではハンダ融点未満であったので、第１ハンダ接合部の溶融が抑制されたことが分かる。一方、比較例２では、第１治具及び第２治具ともアルミニウム板を用いていたので、いずれの側でもハンダ融点を超えてしまい、特に第１ハンダ接合部の溶融を誘発したことが分かる。

４、４ａ、４ｂ 半導体素子
１０ 半導体装置
１１ 第１基板
１１ａ 第１基板の対向面
１１ｂ 第１基板の対向面とは反対側の面
１２ 第２基板
１２ａ 第２基板の対向面
１２ｂ 第２基板の対向面とは反対側の面
２１ 第１電極
２２ 第２電極
３１ 第１ハンダ接合部
３１’ ハンダペースト
３２ 第２ハンダ接合部
３２’ ハンダペースト
Ｊ１ 第１治具
Ｊ２ 第２治具
Ｗ 重り

Claims (6)

1. 対向して配置される第１基板及び第２基板、
   前記第１基板及び第２基板の対向面上にそれぞれ対応して形成される第１電極及び第２電極、並びに
   前記第１電極と第２電極との間に該第１電極側の第１ハンダ接合部及び該第２電極側の第２ハンダ接合部をそれぞれ介して架設される半導体素子
   を備える半導体装置の製造方法であって、
   前記第１基板上に形成された前記第１電極と前記半導体素子の一端とを前記第１ハンダ接合部を介して加熱接合する工程Ａ、及び
   前記工程Ａの後、前記第２基板上に形成された前記第２電極と前記半導体素子の他端とを前記第２ハンダ接合部を介して加熱接合する工程Ｂ
   を含み、
   前記工程Ｂを、前記第１基板の前記対向面とは反対側の面に第１治具を配置し、前記第２基板の前記対向面とは反対側の面に前記第１治具より熱伝導率が高い第２治具を配置して行う半導体装置の製造方法。
2. 前記第２治具の熱伝導率が、前記第１治具の熱伝導率の１．５倍以上である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第２治具の熱伝導率と前記第１治具の熱伝導率との差が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記第１治具の熱伝導率が０．１〜５Ｗ／ｍ・ｋであり、前記第２治具の熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記第１電極及び前記第２電極がそれぞれ複数形成され、
   前記複数の第１電極と第２電極との間に、対応する前記第１ハンダ接合部及び第２ハンダ接合部をそれぞれ介して前記半導体素子が交互に複数架設され、
   前記複数の半導体素子が、電気的に直列接続される請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記半導体素子は熱電変換素子である請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
   
   

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