JP2020035960A - 接合装置および接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】体格を小型化することができる接合装置および大型の接合装置を用いることなく接合体を製造することができる接合体の製造方法を提供する。【解決手段】接合装置２１は、載置面２２ａを有する支持台２２、および規制部材２３を有している。載置面２２ａには、基板１２が半導体素子１３の表面電極１４を上へ向けて載置面２２ａに載せられる。この表面電極１４には配線部材１５が重ねられる。規制部材２３は、載置面２２ａとの間で半導体素子１３が設けられた基板１２および配線部材１５を挟むことにより、表面電極１４と配線部材１５とが互いに離間する方向へ移動することを規制する。また、接合装置２１はレーザ装置２５も有している。レーザ装置２５は、配線部材１５の表面に規制部材２３の孔２３ａを介してレーザ光Ｌを照射することにより表面電極１４と配線部材１５との接合界面を局所的に加熱する。【選択図】図２

Description

本発明は、接合装置および接合体の製造方法に関する。

従来、レーザ光を照射することによって２つの金属部材を接合する技術が知られている。たとえば、特許文献１の接合方法では、半導体素子表面の端子と配線とを接合材を介して重ね合わせ、筒状の加圧ノズルにより半導体素子表面の端子と配線との接合部を押圧する。この状態で、レーザ光を加圧ノズルの内部を通じて配線の表面に照射することにより端子と配線との接合部を局所的に加熱して接合材を溶融させる。この溶融した接合材が接合層を形成することによって、端子と配線とが接合される。

特許第４８９４５２８号公報

特許文献１の接合方法では、レーザ光を照射するに際して、加圧ノズルにより半導体素子表面の端子と配線との接合部を押圧する。しかし、端子および配線を含め、接合する部材の材質または硬度などによっては、接合する部材の接合部をより大きな圧力で押圧しなければならない。この場合、加圧力を発生させるための機構、ひいては接合装置の体格の大型化が懸念される。

本発明の目的は、体格を小型化することができる接合装置および大型の接合装置を用いることなく接合体を製造することができる接合体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成し得る接合装置は、重ね合わせた２つの金属部材を互いに押し付けない状態で当該２つの金属部材の互いに重ね合わせた方向における動きを規制する規制装置と、
前記規制装置により前記２つの金属部材の動きが規制された状態で前記２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱を与える加熱装置と、を備えている。

この構成によれば、２つの金属部材の接合界面（接合部分）に固相拡散を発生させるための熱を与えることによって金属部材が熱膨張する。２つの金属部材の互いに重ね合わせた方向への動きが規制されているため、金属部材の熱膨張により接合界面が加圧される。これにより、２つの金属部材の接合界面が密着するとともに、２つの金属部材の接合界面に固相拡散が発生して２つの金属部材が接合される。

このように、金属部材の熱膨張による圧力を利用することによって、金属部材の外部から接合界面を加圧することなく２つの金属部材を接合することができるため、金属部材の外部から接合界面を加圧するための加圧装置が不要である。ここで、上記の接合装置には加圧装置ではなく規制装置が設けられるところ、この規制装置は２つの金属部材の互いに重ね合わせた方向における動きを規制するだけでよいので、加圧装置と異なり接合界面を加圧するための力を発生させる必要がない。このため、規制装置は、従来一般の加圧装置に比べて体格を小さくすることができる。したがって、接合装置の体格を、加圧装置が設けられる接合装置の体格よりも小さくすることができる。

上記の接合装置において、前記規制装置は、重ねた状態の前記２つの金属部材を載置する載置面を有する支持台と、前記２つの金属部材の互いに重ね合わせた方向における動きを規制するように前記載置面との間で前記２つの金属部材を挟む規制部材と、を有していることが好ましい。

この構成によれば、規制部材で載置面上の２つの金属部材を載置面との間で挟むだけで２つの金属部材の互いに重ね合わせた方向への移動を規制することができる。
上記の接合装置において、前記加熱装置は、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面にレーザ光を照射することにより前記接合界面を加熱するレーザ装置であってもよい。この場合、前記規制部材は、前記レーザ光を通過させる通過部を有していることが好ましい。

この構成によれば、レーザ光が規制部材により遮られることがない。このため、２つの金属部材のうち載置面から遠い方の金属部材の表面にレーザ光を適切に照射することができる。

上記の接合装置において、前記２つの金属部材は、基板に設けられた半導体素子の表面電極または基板の表面に成膜された金属、および配線部材であってもよい。
この構成によるように、基板に設けられた半導体素子の表面電極または基板の表面に成膜された金属、および配線部材を接合対象とすることができる。特に、接合装置が先の固相拡散を利用した接合方法を実行するものである場合、２つの金属部材の接合界面に対してそれら金属部材が溶融しない程度の熱が与えられる。このため、半導体素子あるいは基板の耐熱温度によるものの、２つの金属部材を溶融させて接合する場合に比べて、半導体素子あるいは基板に対する熱的な影響を抑えつつ半導体素子の表面電極または基板の表面に成膜された金属と、配線部材とを接合することができる。

上記の接合装置において、前記２つの金属部材は、基板に設けられた半導体素子、および放熱部材であってもよい。
この構成によるように、基板に設けられた半導体素子、および放熱部材を接合対象とすることもできる。先の固相拡散を利用した接合方法を実行することにより、半導体素子あるいは基板に対する熱的な影響を抑えつつ半導体素子と放熱部材とを接合することができる。

上記目的を達成し得る接合体の製造方法は、重ね合わせた２つの金属部材を互いに押し付けない状態で当該２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制し、この状態で、前記２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱を与えることにより前記２つの金属部材を接合する。

この製造方法によれば、先の接合装置と同様に、金属部材の外部から接合界面を加圧することなく２つの金属部材を接合することができるため、外部から接合界面を加圧するための加圧装置が不要となる。したがって、大型の接合装置を用いることなく接合体を製造することができる。

本発明の接合装置によれば、体格を小型化することができる。また、本発明の接合体の製造方法によれば、大型の接合装置を用いることなく接合体を製造することができる。

接合装置の一実施の形態により２つの部品が接合されてなる接合体の半導体モジュールの正面図。 接合装置の一実施の形態の概略構成を示す構成図。 一実施の形態における配線部材がその表面から加熱される状態を示す接合装置の要部断面図。 一実施の形態における２つの金属部材の接合界面の温度と２つの金属部材の接合率との関係を示すグラフ。 一実施の形態におけるレーザ光の照射条件（照射パワーおよび照射時間）と２つの金属部材の接合界面の温度との関係を示すグラフ。 一実施の形態における２つの金属部材の接合界面における原子流動を示す接合界面の二次元モデル。

以下、接合装置および接合体の製造方法を具体化した一実施の形態を説明する。接合装置は、レーザ光を使用して金属あるいは金属部分を含む２つの部品を接合する装置である。

まず、２つの部品が接合されてなる接合体の一例を説明する。
図１に示すように、接合体としての半導体モジュール１１は、基板１２に設けられた半導体素子１３の表面電極１４と、配線部材１５とが接合されてなる。表面電極１４は、金（Ａｕ）により平板状あるいは薄膜状に設けられた金属部材である。配線部材１５は、銅（Ｃｕ）により平板状に設けられたバスバーあるいはリードフレームなどの金属部材である。配線部材１５の厚みは表面電極１４の厚みよりも厚い。

なお、表面電極１４と配線部材１５とは、固相拡散接合により接合される。固相拡散接合とは、接合する２つの母材（ここでは、表面電極１４および配線部材１５）を密着させて、これら母材の融点以下の温度条件で塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法をいう。

つぎに、接合装置について説明する。
図２に示すように、接合装置２１は、支持台２２、規制部材２３、駆動装置２４、加熱装置としてのレーザ装置２５、温度センサ２６、および制御装置２７を有している。

支持台２２は、基板１２および配線部材１５が載置される載置面２２ａを有している。載置面２２ａには、基板１２が半導体素子１３を上（載置面２２ａと反対側）へ向けて載せられる。半導体素子１３の表面電極１４には配線部材１５が重ねられる。

規制部材２３は、平板状に設けられている。規制部材２３は、支持台２２の載置面２２ａに対して平行をなしている。規制部材２３には、通過部としての孔２３ａが設けられている。孔２３ａの内周面には、載置面２２ａへ向かうにつれて縮径するテーパ面が設けられている。規制部材２３は、載置面２２ａに対して直交する方向に沿って移動可能に設けられている。規制部材２３は、初期位置Ｐ１と規制位置Ｐ２との間を移動する。初期位置Ｐ１は、載置面２２ａに基板１２および配線部材１５を重ねて置いたときの載置面２２ａを基準とする配線部材１５の上面の高さＨよりも高い位置である。規制位置Ｐ２は、載置面２２ａに基板１２および配線部材１５を重ねて置いたときの載置面２２ａを基準とする高さＨと同程度の高さとなる位置である。ちなみに、図２において、初期位置Ｐ１および規制位置Ｐ２は、規制部材２３の下面（載置面２２ａ側の側面）の位置を示す。

なお、規制部材２３および支持台２２の載置面２２ａは、互いに共働して２つの金属部材（配線部材１５および基板１２に設けられた半導体素子１３の表面電極１４）を互いに押し付けない状態でこれら金属部材の互いに重ね合わせた方向（載置面２２ａに対して直交する方向）における動きを規制する規制装置を構成する。

駆動装置２４は、規制部材２３を載置面２２ａに対して直交する方向に沿って移動させる。駆動装置２４は、モータあるいはシリンダなどの駆動源、および駆動源が発生する動力を規制部材２３に伝達する伝達機構を有している。図２では、駆動装置２４から規制部材２３への動力伝達を破線で示す。また、駆動装置２４は、規制部材２３を初期位置Ｐ１から規制位置Ｐ２へ移動させたときに規制部材２３を規制位置Ｐ２に固定するための固定機構を有している。固定機構としては、たとえば先の駆動源あるいは伝達機構の運動を規制するブレーキ機構あるいはロック機構が採用される。

レーザ装置２５は、規制部材２３の孔２３ａを介して配線部材１５の表面にレーザ光Ｌを照射する。
温度センサ２６は、配線部材１５の表面においてレーザ光Ｌが照射される領域（孔２３ａから露出する領域）であるレーザ照射領域１５ａの表面温度を非接触で検出する。

制御装置２７は、駆動装置２４およびレーザ装置２５の動作を制御する。制御装置２７は、駆動装置２４を通じて規制部材２３を初期位置Ｐ１と規制位置Ｐ２との間で移動させる。また、制御装置２７は、温度センサ２６により検出されるレーザ照射領域１５ａの表面温度に基づき、表面電極１４と配線部材１５との接合界面Ｓｂの温度を推定する。接合界面Ｓｂとは、表面電極１４および配線部材１５において互いに接合される部分である２つの接合面１４ａ，１５ｂの境界をいう。接合面１４ａは、表面電極１４の表面（配線部材１５側の界面）である。接合面１５ｂは、配線部材１５の裏面（表面電極１４側の界面）である。制御装置２７は、接合界面Ｓｂの温度に基づきレーザ装置２５の出力を調節する。

制御装置２７は、記憶装置２７ａを有している。記憶装置２７ａには目標温度Ｔ^＊（接合温度）が記憶されている。目標温度Ｔ^＊は、表面電極１４と配線部材１５とを適切に接合するために必要とされる接合界面Ｓｂの温度の目標値である。目標温度Ｔ^＊は、接合対象の金属部材（１４，１５）を固相拡散接合することが可能とされる下限温度（たとえば銅の場合、２００℃程度）以上、かつ接合対象の金属部材（１４，１５）の融点以下の範囲内の温度に設定される。

目標温度Ｔ^＊は、表面電極１４と配線部材１５との接合率と、接合界面Ｓｂの温度との関係に基づき設定される。接合率とは、接合界面Ｓｂにおける実際に接合された部分の面積である真実接合面積と、接合界面Ｓｂにおける真実接合面積と実際には接合されていない部分の面積である見かけの接合面積とを合算した面積との比をいう。接合率と接合界面Ｓｂの温度との関係は、実験あるいはシミュレーションにより求められる。接合界面Ｓｂの温度と接合率との関係の一例は、つぎの通りである。
図４のグラフに示すように、接合界面Ｓｂの温度Ｔの上昇に対して、接合率Ｓは徐々に増加し、やがて接合率Ｓは温度Ｔにかかわらず一定の値となる。目標とする接合率Ｓ^＊がまず決定されて、その決定された接合率Ｓ^＊に基づき目標温度Ｔ^＊が決定される。
制御装置２７は、接合界面Ｓｂの温度が目標温度Ｔ^＊に一致するように、レーザ光Ｌの照射条件（照射パワーおよび照射時間）を制御する。接合界面Ｓｂの温度Ｔとレーザ光Ｌの照射条件との関係の一例は、つぎの通りである。
たとえば、図５のグラフに示すように、レーザ光Ｌの照射条件としてレーザ光Ｌの照射パワーおよび照射時間が増加するにつれて、接合界面Ｓｂの温度Ｔは上昇する。

＜接合体の製造方法（接合方法）＞
つぎに、半導体モジュール１１の製造方法を説明する。ただし、半導体素子１３が設けられた基板１２は、あらかじめ用意される。また、接合装置２１において、規制部材２３は初期位置Ｐ１に保持されている。載置面２２ａには、基板１２が半導体素子１３を上に向けた姿勢で載せられている。半導体素子１３の表面電極１４には、配線部材１５が重ねられている。この状態で、接合装置２１の動作が開始される。

図３に示すように、制御装置２７は、駆動装置２４を通じて規制部材２３を初期位置Ｐ１から規制位置Ｐ２へ移動させる。これにより、規制部材２３の下面（載置面２２ａ側の側面）が配線部材１５の上面（表面電極１４と反対側の側面）に接触した状態に維持される。このとき、配線部材１５が表面電極１４に対して積極的に押し付けられることはない。半導体素子１３が設けられた基板１２および配線部材１５が載置面２２ａと規制部材２３との間に挟まれることにより、表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２（載置面２２ａに対して直交する方向）への移動が規制される。

つぎに、制御装置２７は、レーザ装置２５を通じてレーザ光Ｌを配線部材１５のレーザ照射領域１５ａに照射する。レーザ光Ｌが配線部材１５に吸収されることにより、配線部材１５が加熱される。図３に網掛けで示すように、レーザ光Ｌの照射により発生した熱は、配線部材１５の表面から裏面へ向けて伝達する。制御装置２７は、レーザ装置２５を通じて、最終的には配線部材１５の裏面である接合面１５ｂと表面電極１４の表面である接合面１４ａとの境界、すなわち接合界面Ｓｂの温度Ｔが目標温度Ｔ^＊に達するまでレーザ光Ｌをレーザ照射領域１５ａに照射する。ちなみに、図３における網掛けは、網目（ドット）が密であるほど温度が高い領域であることを示し、網目が粗であるほど温度が低い領域であることを示す。

配線部材１５は加熱による温度上昇に伴い熱膨張する。ここで配線部材１５は、規制部材２３によって載置面２２ａと反対側（図３中の上側）へ向けた変形が規制されることから、配線部材１５は最も変形しやすい表面電極１４側（図３中の下側）へ向けて膨張する。このため、配線部材１５の厚み方向における熱膨張に伴って発生する下向きの圧力Ｐが表面電極１４の表面である接合面１４ａに作用する。この加圧に伴い、配線部材１５の接合面１５ｂおよび表面電極１４の接合面１４ａの微細な凹凸の峰同士が接触して潰れることにより、接合面１５ｂと接合面１４ａとの密着が進行する。

図６の接合界面の二次元モデルに示すように、接合開始の直後において、接合面１５ｂと接合面１４ａとの境界である接合界面Ｓｂには、ボイド（空隙）Ｖｓが生じる。接合面１５ｂと接合面１４ａとの密着が進行することにより、やがて表面電極１４と配線部材１５との接合界面Ｓｂにおいて原子の拡散（表面拡散Ａ_ｓ、界面拡散Ａ_ｂ、体積拡散Ａ_ｖ）が生じる。表面拡散Ａ_ｓとは、ボイドＶｓの表面を経路とする拡散をいう。界面拡散Ａ_ｂとは、接合界面Ｓｂを経路とする拡散をいう。体積拡散Ａ_ｖとは、結晶内（結晶格子）を経路とする拡散をいう。この原子の拡散（固相拡散）および接合界面Ｓｂ近傍のクリープ変形を通じて接合界面ＳｂのボイドＶｓが収縮あるいは消滅し、表面電極１４の接合面１４ａと配線部材１５の接合面１５ｂとの接合が進行する。すなわち、ボイドＶｓが収縮して消滅するにつれて、接合界面Ｓｂにおける実際には接合されていない部分の面積である見かけの接合面積が減少する一方、接合界面Ｓｂにおける実際に接合された部分の面積である真実接合面積が増加する。

固相拡散接合の進行速度（ボイドＶｓの収縮速度）は、次式（１）で表される。

「α」は、図６に示される接合界面の二次元モデルにおいて、接合界面Ｓｂ（接合面１４ａと接合面１５ｂとの境界線）と、ボイドＶｓの端部（図６中の左端部）における接線とがなす角度である。また、図６に示される接合界面Ｓｂの二次元モデルにおいて、接合率Ｓは次式（２）で表すことができる。

ただし、接合界面ＳｂにボイドＶｓが一定のピッチ（間隔）で周期的に形成されると仮定した場合において、「Ｘ」は隣り合う２つのボイドＶｓ，Ｖｓの間における接合部分の長さ２Ｘの半分の長さ、「Ｌ」は隣り合う２つのボイドＶｓ，Ｖｓの中心間距離であるピッチ２Ｌの半分の長さである。

また、接合界面Ｓｂ近傍のクリープ変形の進行速度（密着速度）は、次式（３），（４）で表される。次式（３）は接合率Ｓが５０％未満である場合のクリープ変形の進行速度を、次式（４）は接合率Ｓが５０％以上である場合のクリープ変形の進行速度を示す。

ただし、「Ｇ」は実効剛性率、「ｎ」は応力指数である。また、式（３），（４）における「Ａ」は次式（５）で表される値である。

ただし、「Ａ_０」はクリープ定数、「Ｑ_ｃ」は界面クリープ変形の活性化エネルギ、「Ｒ」は気体定数である。

制御装置２７は、接合界面Ｓｂの温度が目標温度Ｔ^＊に達したとき、この状態を所定の加熱時間だけ継続する。これにより、接合界面Ｓｂ近傍のクリープ変形および原子の拡散によりボイドＶｓの収縮および消滅が進行する。すなわち、先の式（１），（３），（４）に従って接合率Ｓが増加して、やがて目標とする接合率Ｓ^＊（接合強度）に達する。目標とする接合率Ｓ^＊がたとえば「１（最大値）」である場合、表面電極１４の接合面１４ａと配線部材１５の接合面１５ｂとが、それら接合面１４ａ，１５ｂにおける狙いの接合範囲の全面にわたって完全に接合される。接合面１４ａ，１５ｂにおいて相互に接合された接合範囲に対応する部分においては、接合開始の直後に存在していた接合界面Ｓｂは消滅している。

したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）重ね合わせた２つの金属部材（１４，１５）の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への動きを規制した状態で２つの金属部材の接合界面Ｓｂ（接合部分）に熱を与えることによって生じる金属部材の熱膨張による圧力を利用して２つの金属部材が接合される。金属部材の外部から接合界面Ｓｂを積極的に加圧することなく２つの金属部材を接合することができるため、金属部材の外部から接合界面Ｓｂを加圧するための加圧装置が不要である。接合装置２１には、加圧装置ではなく、規制部材２３を移動させる駆動装置２４が設けられるところ、この駆動装置２４は規制部材２３を移動させることができる程度の力を発生させるだけでよい。すなわち、加圧装置と異なり接合界面Ｓｂを加圧するための大きな力を発生させる必要がない。このため、駆動装置２４は、加圧装置に比べて体格を小さくすることができる。したがって、接合装置２１の体格を、加圧装置が設けられる接合装置の体格よりも小さくすることができる。

（２）載置面２２ａに重ねて置かれた２つの金属部材（１４，１５）に対して、最も上に位置する金属部材（１５）の表面に規制部材２３を接触させた状態に維持するだけで２つの金属部材の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への移動を規制することができる。また、接合装置２１の構成が複雑になることもない。

（３）規制部材２３には、配線部材１５の表面におけるレーザ照射領域１５ａに対応する孔２３ａが設けられている。このため、配線部材１５に対するレーザ光Ｌの照射を邪魔することなく、表面電極１４および配線部材１５の互いに離間する方向Ｄ１，Ｄ２への移動を規制することができる。

なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・目標温度Ｔ^＊は、接合界面Ｓｂの温度Ｔと、先の式（１）で表されるボイドＶｓの収縮状態（接合の進行状態）との関係から求めてもよい。

・接合界面Ｓｂの温度Ｔとレーザ光Ｌの照射条件（照射パワーおよび照射時間）との関係は、先の図５のグラフに示される特性に限らない。たとえば、つぎの２つの特性が考えられる。図５に二点鎖線で示されるように、第１の特性では、照射パワーおよび照射時間が増加するにつれて接合界面Ｓｂの温度Ｔは上昇し、やがて温度Ｔは照射パワーおよび照射時間にかかわらず一定の値となる。図５に破線で示されるように、第２の特性では、照射パワーおよび照射時間が増加するにつれて接合界面Ｓｂの温度Ｔが上昇する特性を示した後、今後は逆に照射パワーおよび照射時間が増加するにつれて接合界面Ｓｂの温度Ｔが下降する特性を示す。また、接合界面Ｓｂの温度Ｔとレーザ光Ｌの照射パワーとの関係、ならびに接合界面Ｓｂの温度Ｔとレーザ光Ｌの照射時間との関係は、互いに異なる特性を有していてもよい。

・接合装置２１は、表面電極１４と配線部材１５との接合だけでなく、金属線材（ワイヤ）と基板１２上のパッド（電極）との接合、あるいは基板１２の表面にめっきなどにより成膜された金属と配線部材１５との接合など、種々の形状を有する金属部材同士を接合することが可能である。また、接合装置２１は、基板１２に設けられた金属部材としての半導体素子１３と、金属部材としての放熱部材（ヒートシンク）とを接合することもできる。固相拡散を利用した接合方法を実行することにより、半導体素子１３あるいは基板１２に対する熱的な影響を抑えつつ半導体素子と放熱部材とを接合することができる。

・接合対象の金属材料としては、金および銅のみならず、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミシリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ系）などの種々の金属材料を採用することができる。接合装置２１により、同種金属同士および異種金属同士を接合することが可能である。

・温度センサ２６に代えて、配線部材１５のレーザ照射領域１５ａからの赤外線量、あるいはレーザ光Ｌの反射量を検出するセンサを採用してもよい。赤外線量およびレーザ光Ｌの反射量（レーザ光Ｌの吸収量）は、配線部材１５の表面温度と相関がある。このため、レーザ照射領域１５ａからの赤外線量およびレーザ光Ｌの反射量に基づき接合界面Ｓｂの温度を推定することができる。また、非接触式の温度センサ２６に代えて、接触式の温度センサを使用してもよい。接触式の温度センサの配置は、つぎの通りである。すなわち、接触式の温度センサは、規制部材２３の配線部材１５に対する接触面に設けたり、規制部材２３を配線部材１５に近づける際に配線部材１５に接触するように設けたりしてもよい。また、基板１２に接触式の温度センサを設けるようにしてもよい。

・温度センサ２６に代えて、圧力センサを使用してもよい。圧力センサは、配線部材１５の熱膨張による圧力を検出する。制御装置２７は、配線部材１５の熱膨張による圧力（加圧力）と接合率Ｓとの関係をあらかじめ記憶していて、圧力センサにより検出される圧力が目標とする接合率Ｓ^＊に対応する値に達したとき、接合界面Ｓｂが目標とする接合率Ｓ^＊に対応する温度に達したと判定する。

・駆動装置２４の駆動源および伝達機構の構成あるいは種類（タイプ）によるものの、駆動装置２４が停止した状態で駆動源および伝達機構における接触運動を行う部分の摩擦力によって規制部材２３を規制位置Ｐ２に固定できる場合、駆動装置２４として規制部材２３を規制位置Ｐ２に固定するための固定機構を割愛した構成を採用してもよい。

・規制部材２３の孔２３ａの形状は、円形あるいは四角形などの適宜の形状が採用される。すなわち、レーザ光Ｌを通過させることができれば孔２３ａの形状は問わない。また、規制部材２３には、孔２３ａに代えて切り欠き（除去される部分）を設けてもよい。切り欠きは、規制部材２３の側縁からレーザ光Ｌの照射経路に対応する部分（たとえば規制部材２３の中央部分）にわたって設けられる。

・規制部材２３として、つぎの構成を採用してもよい。たとえば規制部材２３は、間隔をあけて配置された複数（たとえば２つ）の部材を備えてなる。この構成を採用する場合、２つの部材の間の隙間はレーザ光Ｌを通過させる通過部として機能し、これら２つの部材の間の隙間を通じて表面電極１４の表面（レーザ照射領域１５ａ）にレーザ光Ｌが照射される。

・接合界面Ｓｂに熱を与える加熱装置として、レーザ装置２５に代えて、つぎの構成を採用してもよい。すなわち、本実施の形態の載置面２２ａおよび規制部材２３に相当する構成によって、重ね合わせた２つの金属部材の互いに離間する方向（重ね合わせ方向）への移動を規制した状態で、２つの金属部材の接合する箇所に２つの電極を互いに反対側からそれぞれ接触させて導通させるとともに、２つの電極間に通電する。これにより、２つの金属部材における接合部位（接合界面）の接触抵抗に発生するジュール熱により、２つの金属部材の接合部位が加熱される。このとき、２つの金属部材の互いに離間する方向への変形が規制されているため、２つの金属部材の熱膨張による圧力が２つの金属部材の接合部位に作用する。したがって、２つの金属部材の接合部位に２つの電極を介して外部から加圧力を加える必要がない。

つぎに、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）接合界面の温度とボイドの収縮状態との関係をあらかじめ求めておき、その関係から得られる最適な加熱条件（温度範囲）に基づき接合界面を加熱するべく加熱装置を制御する制御装置を有すること。

接合界面が適切な温度に加熱されることにより金属部材が適切に熱膨張する。そして、この適切な熱膨張による適切な圧力が接合界面に加わることにより固相拡散を適切に発生させることができる。

１２…基板、１３…半導体素子、１４…表面電極（金属部材）、１５…配線部材（金属部材）、１４ａ，１５ｂ…接合面、２１…接合装置、２２…支持台、２２ａ…規制装置を構成する載置面、２３…規制装置を構成する規制部材、２３ａ…孔（通過部）、２５…レーザ装置（加熱装置）、Ｓｂ…接合界面。

Claims (6)

1. 重ね合わせた２つの金属部材を互いに押し付けない状態で当該２つの金属部材の互いに重ね合わせた方向における動きを規制する規制装置と、
   前記規制装置により前記２つの金属部材の動きが規制された状態で前記２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱を与える加熱装置と、を備えた接合装置。
2. 前記規制装置は、重ねた状態の前記２つの金属部材を載置する載置面を有する支持台と、
   前記２つの金属部材の互いに重ね合わせた方向における動きを規制するように前記載置面との間で前記２つの金属部材を挟む規制部材と、を有している請求項１に記載の接合装置。
3. 前記加熱装置は、前記２つの金属部材のうち前記載置面から遠い方の金属部材の表面にレーザ光を照射することにより前記接合界面を加熱するレーザ装置であって、
   前記規制部材は、前記レーザ光を通過させる通過部を有している請求項２に記載の接合装置。
4. 前記２つの金属部材は、基板に設けられた半導体素子の表面電極または基板の表面に成膜された金属、および配線部材である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の接合装置。
5. 前記２つの金属部材は、基板に設けられた半導体素子、および放熱部材である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の接合装置。
6. 重ね合わせた２つの金属部材を互いに押し付けない状態で当該２つの金属部材の重ね合わせ方向における動きを規制し、この状態で、前記２つの金属部材の接合界面に固相拡散を発生させるための熱を与えることにより前記２つの金属部材を接合する接合体の製造方法。