JP2021136282A - Junction layer evaluation method and junction layer evaluation device - Google Patents

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怜史 大矢
Reiji Oya
怜史 大矢
由加利 小野
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由加利 小野
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Abstract

To solve the problem that a junction layer cannot be evaluated quantitatively.SOLUTION: In a SiC substrate 106, a thin film heater 117 consisting of Ni-P is formed between a terminal electrode 115a and a terminal electrode 115b, a temperature probe 116 consisting of Ni-P is formed between a terminal electrode 114a and a terminal electrode 114b, and a current application passage 132 is formed between a terminal electrode 124a and a terminal electrode 124b. The SiC substrate 106 and a copper plate 104 are connected by sintered Ag paste 125. A junction layer 105 is formed in a state where an indium containing layer is formed in a layer opposed with the junction layer 105. In a terminal electrode 115, a constant current 128d is supplied from a DC power supply device 803b for TM to the thin film heater 117. A constant current 128a is supplied from a DC power supply device 803c for EM to the current application passage 132.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体部品、電子部品等の端子電極とプリント基板の電極とを接合する接合層(半田部等)の構造、接合層の作製方法、接合層の評価方法および接合層の評価装置に関するものである。また、接合層を評価することにより、接合層の劣化および寿命の評価等に関するものである。 The present invention relates to a structure of a bonding layer (solder portion, etc.) for joining a terminal electrode of a semiconductor component, an electronic component, etc. and an electrode of a printed circuit board, a method for producing the bonding layer, a method for evaluating the bonding layer, and an evaluation device for the bonding layer. It is a thing. Further, by evaluating the bonding layer, it is related to evaluation of deterioration and life of the bonding layer.

また、接合層評価装置等に用いるヒーターチップの構造、使用方法、当該製造方法、ヒーターチップの駆動方法、ヒーターチップを用いた接合層の評価方法、ヒーターチップを用いた評価装置等に関するものである。 Further, the present invention relates to a structure and usage method of a heater chip used for a joint layer evaluation device, the manufacturing method, a heater chip drive method, a joint layer evaluation method using a heater chip, an evaluation device using a heater chip, and the like. ..

電子機器は、現在、小形・薄型化、さらには高機能・高精度化の傾向にある。それを支える重要な技術が表面実装技術である。この表面実装技術は、高精度なプリント板に、IC、LSI を中心としたチップ部品、電子部品を装着、接続する技術であり、高密度実装、高信頼性が重要となっている。 Currently, electronic devices tend to be smaller and thinner, and have higher functionality and accuracy. Surface mount technology is an important technology that supports this. This surface mounting technology is a technology for mounting and connecting chip parts and electronic parts centered on ICs and LSIs on a high-precision printed board, and high-density mounting and high reliability are important.

電子回路基板の高精度化、実装部品の小型化、狭ピッチ化が進展し、チップ部品、電子部品の電極と電子回路基板の電極との接合技術が重要である。そのため、電極と電極との接合層の接合状態を定量的に評価できる技術が求められている。 Higher precision electronic circuit boards, smaller mounting components, and narrower pitches have progressed, and joining technology between the electrodes of chip components and electronic components and the electrodes of electronic circuit boards is important. Therefore, there is a demand for a technique capable of quantitatively evaluating the bonding state of the electrode and the bonding layer between the electrodes.

特開2012−178449JP 2012-178449

図24は従来のヒーターチップ109の説明図および断面図である。図24(a)は従来のヒーターチップ109の平面図であり、図24(b)は図24(a)のAA’での断面図である。図24(c)は図24(a)のBB’での断面図である。
図24において、ベース基板106の表面には薄膜ヒーター117および温度プローブ116はNi(ニッケル)−Pで形成されている。
FIG. 24 is an explanatory view and a cross-sectional view of the conventional heater tip 109. FIG. 24 (a) is a plan view of the conventional heater tip 109, and FIG. 24 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 24 (a). FIG. 24 (c) is a cross-sectional view taken along the line BB'of FIG. 24 (a).
In FIG. 24, the thin film heater 117 and the temperature probe 116 are formed of Ni (nickel) -P on the surface of the base substrate 106.

温度プローブ116の両端には、温度プローブ端子電極114が形成されている。また、薄膜ヒーター117の両端には、薄膜ヒーター端子電極115が形成されている。 Temperature probe terminal electrodes 114 are formed at both ends of the temperature probe 116. Further, thin film heater terminal electrodes 115 are formed at both ends of the thin film heater 117.

従来の電極間の接合層の劣化診断方法としてヒーターチップ109を半田付けして接合し、ヒーターチップ109の薄膜ヒーター端子電極115に電流を印加して、薄膜ヒーター117を発熱させる。発熱による温度分布を測定し、温度分布の測定データに基づいて半田による接合層の劣化を検出していた。 As a conventional method for diagnosing deterioration of the bonding layer between electrodes, the heater chip 109 is soldered and bonded, and a current is applied to the thin film heater terminal electrode 115 of the heater chip 109 to heat the thin film heater 117. The temperature distribution due to heat generation was measured, and deterioration of the bonding layer due to solder was detected based on the measurement data of the temperature distribution.

しかし、ヒーターチップ109の裏面等の半田接合面に形成したNi−P膜(めっき膜)が拡散等し、半田接合部にクラックなどが発生する等の課題があり、定量的に接合層の状態を評価できないという課題があった。 However, there are problems such as the Ni-P film (plating film) formed on the solder joint surface such as the back surface of the heater chip 109 being diffused and cracks being generated at the solder joint portion, and the state of the joint layer is quantitatively obtained. There was a problem that it could not be evaluated.

本発明は、フェムト秒レーザ光等でSiC基板106の両面を粗面加工し、粗面加工箇所にNi−P膜で薄膜ヒーター117、温度プローブ116、電流印加経路124を形成する。薄膜ヒーター117の両端および温度プローブ116には端子電極を配置し、薄膜ヒーター117に電流を印加できるようにして、ヒーターチップ109を構成する。 In the present invention, both sides of the SiC substrate 106 are roughened with femtosecond laser light or the like, and a thin film heater 117, a temperature probe 116, and a current application path 124 are formed on the roughened surface with a Ni-P film. Terminal electrodes are arranged at both ends of the thin film heater 117 and at the temperature probe 116 so that a current can be applied to the thin film heater 117 to form a heater tip 109.

ヒーターチップ109の裏面に、Ni−P膜111で第1の薄膜を形成し、前記薄膜上にIn(インジウム)または、Inを含む合金で第2の薄膜を形成する。また、前記第2の薄膜上に第1の金めっき膜を形成する。 A first thin film is formed on the back surface of the heater chip 109 with a Ni-P film 111, and a second thin film is formed on the thin film with In (indium) or an alloy containing In. Further, a first gold plating film is formed on the second thin film.

銅プレート104の表面にNi−P膜111で第3の薄膜を形成し、前記薄膜上にIn(インジウム)または、Inを含む合金で第4の薄膜を形成する。また、前記第4の薄膜上に第2の金めっき膜を形成する。
前記第1の金めっき膜と前記第2の金めっき膜間に半田などからなる接合層を形成、または配置する。
A third thin film is formed on the surface of the copper plate 104 with a Ni-P film 111, and a fourth thin film is formed on the thin film with In (indium) or an alloy containing In. Further, a second gold plating film is formed on the fourth thin film.
A bonding layer made of solder or the like is formed or arranged between the first gold plating film and the second gold plating film.

ヒーターチップ109としての薄膜ヒーター117に所定の定電流を印加し、定電流による発熱により、半田等による接合層を加熱しつつ、端面の研磨部を赤外線サーモグラフィティカメラ等で観察あるいは測定する。観察あるいは測定は、ポリイミドフィルム107を介して行う。研磨部の接合層の温度を複数点測定し、複数点間の温度情報△Tを求める。 A predetermined constant current is applied to the thin film heater 117 as the heater chip 109, and the bonded layer made of solder or the like is heated by heat generated by the constant current, and the polished portion of the end face is observed or measured with an infrared thermography camera or the like. Observation or measurement is performed via the polyimide film 107. The temperature of the joint layer of the polished portion is measured at a plurality of points, and the temperature information ΔT between the plurality of points is obtained.

Ni−P膜111からなる第1の薄膜上と第3の薄膜上のうち、少なくとも一方上に、In(インジウム)、または、Inを含む合金で薄膜等を形成することにより、半田等の接合部との密着性が良好となり、接合部等にクラックなどが発生せず、良好に接合部の状態を測定あるいは観察することができる。 By forming a thin film or the like with In (indium) or an alloy containing In on at least one of the first thin film and the third thin film made of Ni-P film 111, solder and the like are bonded. Adhesion to the joint is improved, cracks are not generated in the joint, and the state of the joint can be measured or observed satisfactorily.

ヒーターチップ109より、半田等による接合層等を加熱し、赤外線サーモグラフィティカメラ等で、接合層の温度を測定して、複数点間の温度情報(温度分布)△(デルタ)Tを求める。温度情報△Tにより、接合層の状態を非接触で定量的に評価することができる。 The joint layer or the like is heated by solder or the like from the heater chip 109, and the temperature of the joint layer is measured by an infrared thermography camera or the like to obtain temperature information (temperature distribution) Δ (delta) T between a plurality of points. With the temperature information ΔT, the state of the bonding layer can be quantitatively evaluated in a non-contact manner.

温度分布の温度情報(温度分布)△Tに基づいて、接合層の劣化あるいは接合層の特性を容易に検出することが可能となる。また、半田接合層の寿命等の評価を容易に行うことが可能となる。また、劣化状態の検知および寿命の評価の信頼性も高い。 Based on the temperature information (temperature distribution) ΔT of the temperature distribution, it is possible to easily detect the deterioration of the bonding layer or the characteristics of the bonding layer. In addition, it is possible to easily evaluate the life of the solder joint layer and the like. In addition, the reliability of the deterioration state detection and the life evaluation is high.

本発明の接合層評価装置の説明図である。It is explanatory drawing of the junction layer evaluation apparatus of this invention. 本発明のヒーターチップの構成図および断面図である。It is a block diagram and sectional drawing of the heater chip of this invention. 本発明のヒーターチップの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the heater chip of this invention. 本発明の接合層評価装置の説明図である。It is explanatory drawing of the junction layer evaluation apparatus of this invention. 本発明の接合層評価装置の説明図である。It is explanatory drawing of the junction layer evaluation apparatus of this invention. 本発明のヒーターチップの製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of the heater chip of this invention. 本発明のヒーターチップの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the heater chip of this invention. 本発明の接合層評価装置の説明図である。It is explanatory drawing of the junction layer evaluation apparatus of this invention. 本発明の接合層評価装置の説明図である。It is explanatory drawing of the junction layer evaluation apparatus of this invention. 本発明の接合層評価装置の構成および評価方法の説明図である。It is explanatory drawing of the structure and evaluation method of the joint layer evaluation apparatus of this invention. 本発明の接合層評価装置の動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation of the joint layer evaluation apparatus of this invention. 本発明の接合層評価装置の動作の説明図である。It is explanatory drawing of the operation of the joint layer evaluation apparatus of this invention. 本発明の接合層の評価方法の説明図である。It is explanatory drawing of the evaluation method of the bonding layer of this invention. 本発明の接合層の評価方法の説明図である。It is explanatory drawing of the evaluation method of the bonding layer of this invention. 本発明の接合層の評価方法の説明図である。It is explanatory drawing of the evaluation method of the bonding layer of this invention. 本発明の接合層の熱シミュレーションの説明図である。It is explanatory drawing of the thermal simulation of the bonding layer of this invention. 本発明の接合層の評価方法の説明図である。It is explanatory drawing of the evaluation method of the bonding layer of this invention. 本発明のヒーターチップの構成図および断面図である。It is a block diagram and sectional drawing of the heater chip of this invention. 本発明の接合層の評価方法の説明図である。It is explanatory drawing of the evaluation method of the bonding layer of this invention. 従来の評価方法での接合部の断面SEM像である。It is a cross-sectional SEM image of the joint portion by the conventional evaluation method. 本発明の評価方法での接合部の断面SEM像である。It is a cross-sectional SEM image of a joint portion in the evaluation method of the present invention. 本発明の評価方法でのリフロー後の逆極点図方位マップ(IPF)である。It is a reverse pole map directional map (IPF) after reflow by the evaluation method of this invention. 本発明の評価方法でのTM試験後の逆極点図方位マップ(IPF)である。It is a reverse pole figure direction map (IPF) after the TM test by the evaluation method of this invention. 従来のヒーターチップの構成図および断面図である。It is a block diagram and a sectional view of the conventional heater chip.

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る接合層の構成、接合層の評価方法および接合層評価装置、本発明のヒーターチップ、ヒーターチップの駆動方法について説明をする。 Hereinafter, with reference to the attached drawings, the configuration of the bonding layer, the evaluation method of the bonding layer, the bonding layer evaluation device, the heater chip of the present invention, and the driving method of the heater chip according to the embodiment of the present invention will be described.

明細書で記載する実施形態では、半田により電極間に形成した接合層を評価するとして説明をする。しかし、本発明は半田等による接合層に限定するものではない。 In the embodiment described in the specification, it will be described as evaluating the bonding layer formed between the electrodes by soldering. However, the present invention is not limited to the bonding layer made of solder or the like.

たとえば、銀ペーストあるいは銅ペーストにより接着した接合層、放電加工による形成した接合層、高周波誘導加熱による接合層、電磁誘導加熱による接合層、圧着により接着した接合層等に対しても適用できることは言うまでもない。接合層105は導電性材料には限定されず、たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の有機絶縁物等であってもよい。 Needless to say, it can be applied to, for example, a bonding layer bonded by silver paste or copper paste, a bonding layer formed by discharge processing, a bonding layer by high frequency induction heating, a bonding layer by electromagnetic induction heating, a bonding layer bonded by pressure bonding, and the like. stomach. The bonding layer 105 is not limited to the conductive material, and may be, for example, an organic insulating material such as an acrylic resin or an epoxy resin.

本発明は加温、あるいは過熱した電極間等に配置あるいは形成された接合層を、赤外線サーモグラフティカメラ等を用いて観測するものである。したがって、電極を有する電子部品、配線基板等に限定されるものではない。 According to the present invention, a bonding layer arranged or formed between heated or overheated electrodes is observed using an infrared thermographic camera or the like. Therefore, it is not limited to electronic components having electrodes, wiring boards, and the like.

接合層105は接合部105と呼ぶこともある。接合層105は層状に限定されるものではなく、立体的に、あるいは独立して接合部105として形成または構成される場合もある。本発明は、接続部の多種多様な構成あるいは構造にも適用できる。 The joint layer 105 may also be referred to as a joint portion 105. The joint layer 105 is not limited to a layered shape, and may be formed or configured as a joint portion 105 three-dimensionally or independently. The present invention can also be applied to a wide variety of configurations or structures of connections.

発明を実施するための形態を説明するための各図面において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。また、本明細書に記載する本発明の実施例は、それぞれの実施例を組み合わせることができる。 In each drawing for explaining a mode for carrying out the invention, elements having the same function may be designated by the same reference numerals and the description thereof may be omitted. In addition, the examples of the present invention described in the present specification can be combined with each other.

本発明は、第1の基板と、第2の基板と、第1の部材と、前記第1の基板の第1の面に形成、または配置された加熱手段と、前記第1の基板の第1の面に形成、または配置された電流経路と、前記加熱手段に電流を供給する電流供給手段と、前記第2の基板と前記第1の基板の第2の面間に配置された接続層と、前記接合層から放射される赤外線から、前記接合層の温度を取得する温度測定手段を具備する。前記接合層105と面する層に、インジウムを含有する層が形成された状態で、接合層105が形成される。 The present invention comprises a first substrate, a second substrate, a first member, a heating means formed or arranged on a first surface of the first substrate, and a first of the first substrates. A current path formed or arranged on one surface, a current supply means for supplying a current to the heating means, and a connection layer arranged between the second substrate and the second surface of the first substrate. And a temperature measuring means for acquiring the temperature of the bonding layer from the infrared rays radiated from the bonding layer. The bonding layer 105 is formed in a state where a layer containing indium is formed on the layer facing the bonding layer 105.

インジウムを含有する層は、接合層を形成する際に、接合層等に拡散されるか、他の金属と合金化される。また、インジウムを含有する層と接合層間には、金めっき膜が形成されるが、前記金めっき膜の金も接合層等に拡散される。 The layer containing indium is diffused into the bonding layer or the like or alloyed with another metal when forming the bonding layer. Further, a gold plating film is formed between the layer containing indium and the bonding layer, and the gold of the gold plating film is also diffused into the bonding layer and the like.

また、第1の基板と、第2の基板と、第1の部材と、樹脂部材を有し、第2の基板と前記第1の部材を接合する接合層を形成し、前記接合層が接する接合面を研磨し、前記接合面に密接するように、前記樹脂部材を配置し、前記第1の基板を加熱して、前記第2の基板を所定温度に維持し、前記接合面の所定位置の温度情報△Tを、非接触で取得することを特徴とする。 Further, a bonding layer having a first substrate, a second substrate, a first member, and a resin member to join the second substrate and the first member is formed, and the bonding layer is in contact with the bonding layer. The joint surface is polished, the resin member is arranged so as to be in close contact with the joint surface, the first substrate is heated, the second substrate is maintained at a predetermined temperature, and a predetermined position of the joint surface is obtained. It is characterized in that the temperature information ΔT of is acquired in a non-contact manner.

図2は本発明の接合層評価装置に使用する本発明のヒーターチップ109の平面図および断面図である。図2(a)はヒーターチップ109の平面図である。図2(b)は図2(a)のAA’線における断面図であり、図2(c)は図2(a)のBB’線における断面図である。 FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of the heater chip 109 of the present invention used in the joint layer evaluation device of the present invention. FIG. 2A is a plan view of the heater tip 109. 2 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 2 (a), and FIG. 2 (c) is a cross-sectional view taken along the line BB' of FIG. 2 (a).

ベース基板106として、SiC(シリコンカーバイド)が例示される。SiCはシリコン (Si) と炭素 (C) で構成される化合物半導体材料である。SiCの単結晶は高熱伝導度であり、内部温度分布が小さく、また、耐熱温度も高く、ベース基板106として好ましい。その他、ベース基板106として絶縁性があり、熱伝導性の良好なサファイアガラス等のガラス基板、アルミナまたは窒化珪素からなるセラミック基板が例示される。 As the base substrate 106, SiC (silicon carbide) is exemplified. SiC is a compound semiconductor material composed of silicon (Si) and carbon (C). A single crystal of SiC has high thermal conductivity, a small internal temperature distribution, and a high heat resistant temperature, which is preferable as a base substrate 106. In addition, as the base substrate 106, a glass substrate such as sapphire glass having insulating properties and good thermal conductivity, and a ceramic substrate made of alumina or silicon nitride are exemplified.

SiCセラミックスやAlNセラミックスあるいはAlN(窒化アルミニウム)あるいはAlNを充填した基板のような材料は電気を通さないが、熱は良く通す物質のため、本発明のヒーターチップ109の基板106として採用できる。 Materials such as SiC ceramics, AlN ceramics, and substrates filled with AlN (aluminum nitride) or AlN do not conduct electricity, but conduct heat well, so they can be used as the substrate 106 of the heater chip 109 of the present invention.

また、ベース基板106として、窒化アルミニウム(Aluminum nitride, AlN)が例示される。AlNはアルミニウムの窒化物あり、無色透明のセラミックスである。アルミナイトライドともいう。AlNは熱伝導率が180〜230W/mKと高い。
ベース基板106として、BeO(ベリリウム酸化物:通称ベリリア)は熱伝導率が270 W/mKと高く、使用できる。
Further, as the base substrate 106, aluminum nitride (AlN) is exemplified. AlN is an aluminum nitride and is a colorless and transparent ceramic. Also known as aluminum night ride. AlN has a high thermal conductivity of 180 to 230 W / mK.
As the base substrate 106, BeO (beryllium oxide: commonly known as beryllium oxide) has a high thermal conductivity of 270 W / mK and can be used.

AlNは、ホットプレス等でディスク状に加工してセラミック製品にすることがあるが、その基本は粉末である。その粉末の粒径を制御することが求められるが、還元窒化法では0.1μm以下のものから10μm程度のものまで製造できる。シリコン樹脂等にフィラーとして使う場合には、粒径の異なるAlN粒を組み合わせて使うとフィラーの充填率は向上する。 AlN may be processed into a disk shape by hot pressing or the like to make a ceramic product, but the basic is powder. It is required to control the particle size of the powder, but the reduction nitriding method can produce powders of 0.1 μm or less to about 10 μm. When used as a filler in a silicone resin or the like, the filling rate of the filler is improved by using a combination of AlN particles having different particle sizes.

還元窒化法は、アルミナ(Al)とカーボン(C)を混ぜたものを窒化しAlNとする。その後、酸化して、AlN粒の表面を酸化膜で覆う。直接窒化法と比べ、表面酸化膜の厚さは2倍の11Å(オングストローム)程度になる。最後の酸化処理によって、粒表面のイミド基(N−H)やアミド基(N−H)を除去し、純粋なAlN粒ができる。 In the reduction nitriding method, a mixture of alumina (Al 2 O 3 ) and carbon (C) is nitrided to obtain Al N. After that, it is oxidized and the surface of AlN grains is covered with an oxide film. Compared with the direct nitriding method, the thickness of the surface oxide film is doubled to about 11 Å (angstrom). The final oxidation treatment removes the imide group (NH) and the amide group (N—H 2 ) on the grain surface to produce pure AlN grains.

本明細書では、説明を容易にするため。ベース基板106は、SiCからなる基板として説明をする。しかし、ベース基板106は熱伝導性が良好で、絶縁性または半導体性を有する基板であれば、いずれのものであっても良いことは言うまでもない。 For ease of explanation herein. The base substrate 106 will be described as a substrate made of SiC. However, it goes without saying that the base substrate 106 may be any substrate as long as it has good thermal conductivity and has insulating properties or semiconductor properties.

ベース基板106の厚みは、0.1mm以上0.8mm以下が好ましい。ベース基板106の厚みは、薄い方が薄膜ヒーター117からの熱が接合層105に伝達されやすい。ベース基板106の厚みが薄いと、薄膜ヒーター117が形成されている箇所と形成されていない箇所で、接合層105での温度分布が発生しやすい。ヒーターチップ109の大きさは、3mm角以上10mm角以下のサイズが好ましい。 The thickness of the base substrate 106 is preferably 0.1 mm or more and 0.8 mm or less. The thinner the base substrate 106, the easier it is for the heat from the thin film heater 117 to be transferred to the bonding layer 105. When the thickness of the base substrate 106 is thin, the temperature distribution in the bonding layer 105 is likely to occur in the portion where the thin film heater 117 is formed and the portion where the thin film heater 117 is not formed. The size of the heater tip 109 is preferably 3 mm square or more and 10 mm square or less.

本発明は、ヒーターチップ109の薄膜ヒーター117の配線幅、接合層105の形成面積、接合層105厚みを考慮して、熱シミュレーションを実施する。熱シミュレーションによりヒーターチップ109の大きさ、厚みを設計している。ヒーターチップ109のサイズは、幅W1は3mm以上30mm以下、幅W2は3mm以上30mm以下である。
薄膜ヒーター117および温度プローブ116はNi(ニッケル)−P、またはNiで形成あるいは構成する。
In the present invention, the thermal simulation is carried out in consideration of the wiring width of the thin film heater 117 of the heater chip 109, the formation area of the bonding layer 105, and the thickness of the bonding layer 105. The size and thickness of the heater tip 109 are designed by thermal simulation. The size of the heater tip 109 is 3 mm or more and 30 mm or less for the width W1 and 3 mm or more and 30 mm or less for the width W2.
The thin film heater 117 and the temperature probe 116 are formed or configured of Ni (nickel) -P, or Ni.

SiC基板106の裏面には、Ni−Pめっきによる第1の薄膜(Ni−P膜111d)が形成される。第1の薄膜上に、Inめっきによる第2の薄膜151aが形成される。Inめっき膜151aの表面には金めっき膜112cが形成されている。 A first thin film (Ni-P film 111d) by Ni-P plating is formed on the back surface of the SiC substrate 106. A second thin film 151a is formed by In plating on the first thin film. A gold plating film 112c is formed on the surface of the In plating film 151a.

本発明は、図24で説明した従来のヒーターチップ109の半田付け用Ni−P/Auめっきの構造である。本発明はNi−P/In/Auめっき膜を形成した構成である。本発明の構成により、リフロー時に溶融半田中へInを供給することができる。 The present invention is a structure of Ni-P / Au plating for soldering the conventional heater chip 109 described with reference to FIG. 24. The present invention has a structure in which a Ni—P / In / Au plating film is formed. According to the configuration of the present invention, In can be supplied into the molten solder at the time of reflow.

なお、In(インジウム)を溶融半田に供給できるのであれば、上記のめっき膜構成を適宜変更してもよい。たとえば、ヒーターチップ109の保管中にInが金(Au)表面に拡散することを防止するためにInとAuの間に拡散防止層を導入してもよい。たとえば、Ni−Pからなる薄膜が例示される。 If In (indium) can be supplied to the molten solder, the above plating film configuration may be appropriately changed. For example, an anti-diffusion layer may be introduced between In and Au to prevent In from diffusing into the gold (Au) surface during storage of the heater tip 109. For example, a thin film made of Ni-P is exemplified.

Inめっき膜151はInのみでもよく、2成分以上の金属を含有するIn合金めっき膜でもよい。合金を構成する金属として、たとえば、Ni、Cu、Pd、W、Mo、P、S、Znが例示される。Inめっき膜151の形成方法は、無電解、電解めっき法のいずれでもよい。 The In plating film 151 may be only In, or may be an In alloy plating film containing two or more metals. Examples of the metal constituting the alloy include Ni, Cu, Pd, W, Mo, P, S, and Zn. The method for forming the In plating film 151 may be either an electroless plating method or an electrolytic plating method.

以上の説明は、ヒーターチップ109側のInめっき膜151に関する説明であるが、図1等に図示するように、半田層105の他の面にも、Inめっき膜151bが形成、または配置される。以上のInめっき膜151bに関しても、先の事項が適用できることは言うまでもない。 The above description is for the In plating film 151 on the heater chip 109 side, but as shown in FIG. 1 and the like, the In plating film 151b is also formed or arranged on the other surface of the solder layer 105. .. Needless to say, the above items can be applied to the above In plating film 151b.

図8は、本発明の接合層評価装置の接合部を中心とした説明図である。図8(a)は半田付け前の状態を示している。図8(b)は半田付け後の状態を示している。 FIG. 8 is an explanatory view centering on the joint portion of the joint layer evaluation device of the present invention. FIG. 8A shows a state before soldering. FIG. 8B shows the state after soldering.

図8(a)に図示するように、銅プレート104上にNi−Pめっき膜111aが形成、または配置される。Ni−Pめっき膜111a上にInめっき膜151bが形成、または配置される。また、Inめっき膜151b上に金めっき膜112aが形成、または配置される。
Inめっき膜151b上に、図8(a)の図示するように、In拡散防止膜153を形成、または配置してよい。
In拡散防止膜153として、たとえば、無電解Ni−Pめっき膜、電解Niめっき膜が挙げられる。
As shown in FIG. 8A, a Ni-P plating film 111a is formed or arranged on the copper plate 104. The In plating film 151b is formed or arranged on the Ni-P plating film 111a. Further, the gold plating film 112a is formed or arranged on the In plating film 151b.
As shown in FIG. 8A, the In diffusion prevention film 153 may be formed or arranged on the In plating film 151b.
Examples of the In diffusion prevention film 153 include an electroless Ni-P plating film and an electrolytic Ni plating film.

図8(b)は、半田層(接合層)105を金めっき膜112a上に形成、または配置した状態を示す。半田層105は、図1に図示するように、金めっき膜112cと金めっき膜112a間に形成、または配置される。 FIG. 8B shows a state in which the solder layer (bonding layer) 105 is formed or arranged on the gold plating film 112a. As shown in FIG. 1, the solder layer 105 is formed or arranged between the gold plating film 112c and the gold plating film 112a.

図1等では、本発明の接合層評価装置の構造等に関する理解を容易にするため、図8(b)、図9(b)に図示するような合金膜152、In拡散防止膜153等を図示していない。 In FIG. 1 and the like, in order to facilitate understanding of the structure and the like of the joint layer evaluation device of the present invention, the alloy film 152, the In diffusion prevention film 153 and the like as shown in FIGS. 8 (b) and 9 (b) are used. Not shown.

しかし、実際には、図8(b)、図9(b)に図示するように、金めっき膜112を構成する金、Inめっき膜151を形成するInは、接合層105となる半田付け作業後は、各膜(金めっき膜、In膜)には残らない。また、合金層152にInとAuは含まれない。通常、半田付け後は、InとAuはSn層105に固溶する。したがって、図1等の膜構成は、正確には図8、図9の膜構成に置き換える必要がある。 However, in reality, as shown in FIGS. 8 (b) and 9 (b), the gold constituting the gold plating film 112 and the In forming the In plating film 151 are soldered to form the bonding layer 105. After that, it does not remain on each film (gold-plated film, In film). Further, the alloy layer 152 does not contain In and Au. Normally, after soldering, In and Au are solid-solved in the Sn layer 105. Therefore, it is necessary to replace the film structure shown in FIG. 1 and the like with the film structure shown in FIGS. 8 and 9 to be exact.

図8(b)に図示するように、半田層(接合層)105が形成されると、Ni−P膜111a上には合金層152が形成される。合金層152として、(Ni,Cu)Snが例示される。なお、図8(b)では図示していないが、半田層(Sn)105と合金膜152間に、P−rich膜が形成される場合もある。
以上の事項は、金めっき膜112c、In膜151a側についても同様である。
As shown in FIG. 8B, when the solder layer (bonding layer) 105 is formed, the alloy layer 152 is formed on the Ni-P film 111a. As the alloy layer 152, (Ni, Cu) 3 Sn 4 is exemplified. Although not shown in FIG. 8B, a P-rich film may be formed between the solder layer (Sn) 105 and the alloy film 152.
The above items are the same for the gold-plated film 112c and the In film 151a.

図8(b)に図示するように、Inめっき膜151と金(Au)めっき膜112は、半田付け後に残らない。また、形成された合金膜152には、InとAuは含まれない。半田付け後にInとAuはSn層(半田層)105に固溶する。 As shown in FIG. 8B, the In plating film 151 and the gold (Au) plating film 112 do not remain after soldering. Further, the formed alloy film 152 does not contain In and Au. After soldering, In and Au are solid-solved in the Sn layer (solder layer) 105.

以下、銅プレート104上のIn膜151bを中心として説明する。In膜151は半田層(接合層)105として接合部に形成する。したがって、図3に図示するように、半田層(接合層)105に下層にも、In膜151bを配置または形成または構成する。 Hereinafter, the In film 151b on the copper plate 104 will be mainly described. The In film 151 is formed at the joint portion as a solder layer (joint layer) 105. Therefore, as shown in FIG. 3, the In film 151b is also arranged, formed or formed on the solder layer (bonding layer) 105 as a lower layer.

図4はIn膜厚(もしくはIn合金の膜厚)とNi残り膜厚(相対比)の関係の説明図である。Ni−P膜111のNi膜の残り膜厚が大きいほど、接合層の状態は良好となる。一例として、In151の厚みは、半田層100μm時に、総In厚みが0.1μm以上、10μm以下にすることが望ましい。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the relationship between the In film thickness (or the film thickness of the In alloy) and the remaining Ni film thickness (relative ratio). The larger the remaining film thickness of the Ni film of the Ni-P film 111, the better the state of the bonding layer. As an example, it is desirable that the thickness of In151 is 0.1 μm or more and 10 μm or less when the solder layer is 100 μm.

総In厚みとは、半田層(接合層)105の上側面にめっきされたIn膜151aの膜厚+半田層(接合層)105の下側面にめっきされたIn膜151bの膜厚を加算した厚みである。 The total In thickness is the sum of the film thickness of the In film 151a plated on the upper surface of the solder layer (bonding layer) 105 + the film thickness of the In film 151b plated on the lower surface of the solder layer (bonding layer) 105. The thickness.

図4に図示するように、In膜厚151は、0.1μm以下では効果が得られず、10μm以上では、半田層がInSn層に変化するので好ましくない。In膜厚151は、0.5μm以上、5μm以下の範囲とすることにより、Ni残り膜厚が安定して、所定の膜厚を維持することができる。
Ni−P膜111と金めっき膜112間にIn膜を形成するプロセス(Ni−P/In/Auプロセス)はTM(サーモマイグレーション)を抑制する。
熱を与えて加熱する側(ホット側:Hot側)、その反対側を(コールド側:Cold側)と表示している。
As shown in FIG. 4, the In film thickness 151 is not effective when the film thickness is 0.1 μm or less, and the solder layer changes to the InSn layer when the film thickness is 10 μm or more, which is not preferable. By setting the In film thickness 151 in the range of 0.5 μm or more and 5 μm or less, the remaining Ni film thickness can be stabilized and a predetermined film thickness can be maintained.
The process of forming an In film between the Ni-P film 111 and the gold-plated film 112 (Ni-P / In / Au process) suppresses TM (thermomigration).
The side where heat is applied to heat (hot side: Hot side) and the opposite side (cold side: Cold side) are displayed.

図20は、従来のNi−P/Auプロセス(Ni−P膜(めっき膜)111と金めっき膜112を積層する構造あるいはプロセス)の場合である。TM(サーモマイグレーション)試験後の銅(Cu)プレート104と半田層105との接合部のSEM写真である。 FIG. 20 shows a case of a conventional Ni-P / Au process (a structure or process in which a Ni-P film (plating film) 111 and a gold plating film 112 are laminated). It is an SEM photograph of the joint portion of the copper (Cu) plate 104 and the solder layer 105 after the TM (thermomigration) test.

図20では、半田層(接合層)105とHot側銅プレート104間に、NiSnP、P−richが形成されている。金めっき膜112aは拡散し、また、Ni−P膜111は、NiSnP、P−rich層となり、また、Ni−P膜111が消失している。Ni−P膜111の消失により、接合部にクラック等が発生しやすい。
図20の接合層は、銅プレート104と半田層(接合層)105間のSEM写真であるが、半田層(接合層)105とヒーターチップ109間も同様である。
In FIG. 20, Ni 2 SnP and P-rich are formed between the solder layer (bonding layer) 105 and the hot-side copper plate 104. The gold-plated film 112a is diffused, the Ni-P film 111 becomes a Ni 2 SnP, P-rich layer, and the Ni-P film 111 disappears. Due to the disappearance of the Ni-P film 111, cracks and the like are likely to occur at the joint.
The bonding layer in FIG. 20 is an SEM photograph between the copper plate 104 and the solder layer (bonding layer) 105, but the same is true between the solder layer (bonding layer) 105 and the heater chip 109.

図21は、本発明のNi−P/In(1μm)/Auプロセス(Ni−P膜(めっき膜)111とIn膜151と金めっき膜112を積層する構造あるいはプロセス)の場合である。TM(サーモマイグレーション)試験後の銅(Cu)プレート104と半田層105との接合部のSEM写真である。接合層105に接する面に、Ni−P膜111a、In膜151b、金めっき膜112aが積層された構成である。
図21では、銅プレート104と半田層(接合層)105間に、(Ni,Cu)Sn、P−richが発生し、Ni−P111aが残存している。
FIG. 21 shows the case of the Ni-P / In (1 μm) / Au process (structure or process in which the Ni-P film (plating film) 111, the In film 151, and the gold plating film 112 are laminated) of the present invention. It is an SEM photograph of the joint portion of the copper (Cu) plate 104 and the solder layer 105 after the TM (thermomigration) test. The Ni-P film 111a, the In film 151b, and the gold-plated film 112a are laminated on the surface in contact with the bonding layer 105.
In FIG. 21, (Ni, Cu) 3 Sn 4 and P-rich are generated between the copper plate 104 and the solder layer (bonding layer) 105, and Ni-P111a remains.

金めっき膜112aの金(Au)、Inめっき151bのInは拡散し、また、Ni−P膜111aが残存している。Ni−P膜111の残存により、接合部の接合状態が安定する。 The gold (Au) of the gold plating film 112a and the In of the In plating 151b are diffused, and the Ni-P film 111a remains. The remaining Ni-P film 111 stabilizes the bonded state of the bonded portion.

Hot側のNi−P層の消失が防止され、Cold側での合金層の粗大な堆積を防止する。したがって、TM試験による半田接合部の断線を防止あるいは抑制する。 The disappearance of the Ni-P layer on the Hot side is prevented, and the coarse deposition of the alloy layer on the Cold side is prevented. Therefore, the disconnection of the solder joint due to the TM test is prevented or suppressed.

同様に、本発明のNi−P/In(1μm)/Auプロセスの構造は、ヒーターチップ109の基材106と半田層(接合層)105間にもある。Ni−P膜111d、In膜151a、金めっき膜112cが積層されている。この場合も、図21と同様である。 Similarly, the structure of the Ni-P / In (1 μm) / Au process of the present invention is also between the base material 106 of the heater chip 109 and the solder layer (bonding layer) 105. The Ni-P film 111d, the In film 151a, and the gold-plated film 112c are laminated. This case is also the same as in FIG.

なお、薄膜111は、Ni−P膜として説明するが、他に、NiあるいはNi−Bで薄膜111を形成してもよい。薄膜111は接合層105と密着良く接合できる材料であれば、いずれの材料物であってもよい。ニッケル(Ni)以外に、たとえば、錫、銀、金、銅、鉛、亜鉛、あるいはこれらの合金等が例示される。ただし、薄膜ヒーター117の構成として使用する場合は、適切な抵抗が存在する必要がある。薄膜ヒーター117等は発熱素子として使用するからである。 Although the thin film 111 is described as a Ni-P film, the thin film 111 may also be formed of Ni or Ni-B. The thin film 111 may be any material as long as it can be bonded to the bonding layer 105 with good adhesion. In addition to nickel (Ni), for example, tin, silver, gold, copper, lead, zinc, alloys thereof, and the like are exemplified. However, when used as the configuration of the thin film heater 117, an appropriate resistor needs to be present. This is because the thin film heater 117 or the like is used as a heat generating element.

図22は、本発明のNi−P/In(1μm)/Auプロセスあるいは構造における、リフロー後のIPFマップ(逆極点図方位マップ)である。リフロー後のβ−SnのC軸は接合面と平行になるように配向している。 FIG. 22 is an IPF map (reverse pole map orientation map) after reflow in the Ni-P / In (1 μm) / Au process or structure of the present invention. The C-axis of β-Sn after reflow is oriented so as to be parallel to the joint surface.

図23は、本発明のNi−P/In(1μm)/Auプロセスあるいは構造における、TM試験後のIPFマップである。リフロー後のβ−SnのC軸は接合面と平行になるように配向している。この傾向は、図22のリフロー後と同様に、図23のサーモマイグレーション(TM)試験後でも同様である。 FIG. 23 is an IPF map after the TM test in the Ni-P / In (1 μm) / Au process or structure of the present invention. The C-axis of β-Sn after reflow is oriented so as to be parallel to the joint surface. This tendency is the same after the thermomigration (TM) test of FIG. 23 as well as after the reflow of FIG.

図22、図23の点線枠で示すように、Ni−P/In/Auプロセスではリフロー後のはんだ層のβ−SnのC軸が、はんだ接合面と平行になるように配向する。β―Snのc軸方向は、a軸方向、b軸方向よりもCu及びNiのβ―Sn中での拡散が速い。 As shown by the dotted line frames in FIGS. 22 and 23, in the Ni-P / In / Au process, the C-axis of β-Sn of the solder layer after reflow is oriented so as to be parallel to the solder joint surface. In the c-axis direction of β-Sn, the diffusion of Cu and Ni in β-Sn is faster than in the a-axis direction and the b-axis direction.

本発明では、接合層105と密着でき、薄膜ヒーター117として用いるため抵抗値が比較的高いNiまたはNi−Pを例示している。以後、本明細書あるいは図面では、説明を容易にするため、薄膜111は、Ni−P膜111として説明する。
Ni−P膜111dの膜厚は、1μm以上10μm以下の膜厚が好ましい。特に、2μm以上6μm以下の膜厚にすることが好ましい。
In the present invention, Ni or Ni-P, which can be in close contact with the bonding layer 105 and has a relatively high resistance value because it is used as a thin film heater 117, is exemplified. Hereinafter, in the present specification or the drawings, the thin film 111 will be described as a Ni-P film 111 for the sake of simplicity.
The film thickness of the Ni-P film 111d is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. In particular, the film thickness is preferably 2 μm or more and 6 μm or less.

金めっき膜112cの膜厚は0.01μm以上とする。金めっき膜112cはNi−P膜111dの表面の酸化あるいは汚染を防止あるいは抑制する機能を有する。 The film thickness of the gold plating film 112c is 0.01 μm or more. The gold-plated film 112c has a function of preventing or suppressing oxidation or contamination of the surface of the Ni-P film 111d.

SiC基板106の表面には、薄膜ヒーター117、温度プローブ116が形成される。薄膜ヒーター117、温度プローブ116は、Ni−Pめっきによる薄膜で形成される。Niの他、白金(Pt)で構成あるいは形成してもよい。その他、亜鉛、錫、鉛、クロム等も使用することができる。金属以外、たとえば、炭素(C)で形成することができる。
図5に図示するように薄膜ヒーター117の膜厚(μm)と薄膜ヒーター117の薄膜ヒーター117のシート抵抗値(Ω/sq)は、略線形の関係にある。
A thin film heater 117 and a temperature probe 116 are formed on the surface of the SiC substrate 106. The thin film heater 117 and the temperature probe 116 are formed of a thin film by Ni-P plating. In addition to Ni, it may be composed of or formed of platinum (Pt). In addition, zinc, tin, lead, chromium and the like can also be used. Other than metal, for example, it can be formed of carbon (C).
As shown in FIG. 5, the film thickness (μm) of the thin film heater 117 and the sheet resistance value (Ω / sq) of the thin film heater 117 of the thin film heater 117 have a substantially linear relationship.

図5に図示するように、薄膜ヒーター117の膜厚が厚くなると、シート抵抗値(Ω/sq)が相対的に小さくなり非線形の関係となる傾向にある(薄膜ヒーター117の膜厚(μm)>10.0(μm))。また、薄膜ヒーター117の膜厚が薄くなると、シート抵抗値(Ω/sq)が相対的に高くなり非線形の関係となる傾向にある(薄膜ヒーター117の膜厚(μm)<0.1(μm))。SiC基板106の粗面化状態、薄膜ヒーター117が曲線状に形成されているためと思われる。 As shown in FIG. 5, as the film thickness of the thin film heater 117 becomes thicker, the sheet resistance value (Ω / sq) tends to be relatively small and has a non-linear relationship (the film thickness (μm) of the thin film heater 117). > 10.0 (μm)). Further, when the film thickness of the thin film heater 117 becomes thin, the sheet resistance value (Ω / sq) tends to be relatively high and tends to have a non-linear relationship (the film thickness (μm) of the thin film heater 117 <0.1 (μm). )). This is probably because the surface of the SiC substrate 106 is roughened and the thin film heater 117 is formed in a curved shape.

薄膜ヒーター117の膜厚とシート抵抗値(Ω/sq)とが線形の関係になる領域を採用することが好ましい。したがって、薄膜ヒーター117の膜厚は、0.1(μm)以上7.5(μm)以下とすることが好ましく、シート抵抗値(Ω/sq)は0.25(Ω/sq)以上1.00(Ω/sq)とすることが好ましい。なお、薄膜ヒーター117の抵抗値は、5Ω以上300Ω以下とすることが好ましい。 It is preferable to adopt a region in which the film thickness of the thin film heater 117 and the sheet resistance value (Ω / sq) have a linear relationship. Therefore, the film thickness of the thin film heater 117 is preferably 0.1 (μm) or more and 7.5 (μm) or less, and the sheet resistance value (Ω / sq) is 0.25 (Ω / sq) or more. It is preferably 00 (Ω / sq). The resistance value of the thin film heater 117 is preferably 5Ω or more and 300Ω or less.

図2に図示する温度プローブ116は薄膜ヒーター117と同一材料、同一プロセス工程で形成される。薄膜ヒーター117がNi−P膜の場合、温度プローブ116もNi−P膜で形成される。温度プローブ116は配線幅を細く形成し、全長での抵抗値を高くする。 The temperature probe 116 illustrated in FIG. 2 is formed of the same material as the thin film heater 117 and in the same process process. When the thin film heater 117 is a Ni-P film, the temperature probe 116 is also formed of the Ni-P film. The temperature probe 116 is formed with a narrow wiring width to increase the resistance value over the entire length.

温度プローブ116には定電流を印加する。温度プローブ116の抵抗値を高くすることにより、抵抗値変化が大きくなり、定電流に対する温度プローブ116端子間の電圧変化が大きくなる。したがって、温度プローブ116が検出する薄膜ヒーター117の温度変化に関する感度が良好になる。温度プローブ116の抵抗値は、20Ω以上、1kΩ以下に作製または形成する。 A constant current is applied to the temperature probe 116. By increasing the resistance value of the temperature probe 116, the change in the resistance value becomes large, and the voltage change between the terminals of the temperature probe 116 with respect to the constant current becomes large. Therefore, the sensitivity of the thin film heater 117 detected by the temperature probe 116 with respect to the temperature change becomes good. The resistance value of the temperature probe 116 is manufactured or formed to be 20 Ω or more and 1 kΩ or less.

温度プローブ116の両端には端子電極114a、端子電極114bを形成する。薄膜ヒーター117の両端には端子電極115a、端子電極115bを形成する。端子電極114の表面等には金めっき膜112を形成する。端子電極115の表面等には金めっき膜112を形成する。金めっき膜112cの膜厚は0.01μm以上とする。 Terminal electrodes 114a and terminal electrodes 114b are formed at both ends of the temperature probe 116. Terminal electrodes 115a and terminal electrodes 115b are formed at both ends of the thin film heater 117. A gold-plated film 112 is formed on the surface of the terminal electrode 114 and the like. A gold-plated film 112 is formed on the surface of the terminal electrode 115 and the like. The film thickness of the gold plating film 112c is 0.01 μm or more.

薄膜ヒーター117、温度プローブ116上には、金めっき膜112は形成しない。金めっき膜112を形成すると、薄膜ヒーター117、温度プローブ116の抵抗値が低下し、発熱あるいは温度変化に関する感度が低下するからである。 The gold plating film 112 is not formed on the thin film heater 117 and the temperature probe 116. This is because when the gold-plated film 112 is formed, the resistance values of the thin film heater 117 and the temperature probe 116 decrease, and the sensitivity to heat generation or temperature change decreases.

薄膜ヒーター117、温度プローブ116上には、SiO膜、SiN膜、SiON膜を形成し、薄膜ヒーター117、温度プローブ116の表面が酸化あるいは汚染されることを抑制してもよい。 A SiO 2 film, a SiN x film, and a SiON film may be formed on the thin film heater 117 and the temperature probe 116 to prevent the surfaces of the thin film heater 117 and the temperature probe 116 from being oxidized or contaminated.

117は薄膜ヒーターとして説明するが、これに限定するものではない。薄膜ヒーター117は基板106を加熱するために配置または形成したものである。薄膜ヒーター117の代替えとして、ニクロム線を組み込んだ面ヒーター、ペルチェ素子を用いたヒーター等を使用してもよい。ニクロム線を組み込んだ面ヒーター、ペルチェ素子に流す電流によりベース基板106を加熱することができる。 Although 117 is described as a thin film heater, the present invention is not limited to this. The thin film heater 117 is arranged or formed to heat the substrate 106. As an alternative to the thin film heater 117, a surface heater incorporating a nichrome wire, a heater using a Perche element, or the like may be used. The base substrate 106 can be heated by a surface heater incorporating a nichrome wire and a current flowing through a Perche element.

端子電極114および端子電極115には、リード線121を半田付け、あるいはプローブ(図示せず)を圧接し、電流電源装置803が出力する定電流を端子電極114または端子電極115に印加する。 A lead wire 121 is soldered to the terminal electrode 114 and the terminal electrode 115, or a probe (not shown) is pressed against the terminal electrode 114, and a constant current output by the current power supply device 803 is applied to the terminal electrode 114 or the terminal electrode 115.

図6、図7は、本発明のヒーターチップ109の製造方法の説明図である。図6はヒーターチップの製造方法を示すフローチャートである。図7(a)〜図7(f)は、ヒーターチップ109の製造方法を説明するための説明図である。 6 and 7 are explanatory views of a method for manufacturing the heater chip 109 of the present invention. FIG. 6 is a flowchart showing a method for manufacturing a heater chip. 7 (a) to 7 (f) are explanatory views for explaining a method of manufacturing the heater chip 109.

SiC基板106の表面にマスク501を塗布する(図6 S11、図7(b))。マスク501としては、アルカリ可溶タイプのアクリルポリマーを含むものが好ましい。 A mask 501 is applied to the surface of the SiC substrate 106 (FIGS. 6S11 and 7B). The mask 501 preferably contains an alkali-soluble type acrylic polymer.

次に、フェムト秒レーザ装置を用いて、SiC基板106の表面を粗化する(図6 S12、図7(c))。フェムト秒レーザ光502またはピコ秒レーザ光502を照射し、SiC基板106の表面の、薄膜ヒーター117、温度プローブ116、端子電極114、端子電極115に対応する部分を除去して、角溝状の凹部503を形成する。フェムト秒レーザ光502等の照射により、凹部503の底面および側面は粗化(粗面化)される。 Next, the surface of the SiC substrate 106 is roughened using a femtosecond laser device (FIGS. 6 S12 and 7 (c)). By irradiating the femtosecond laser beam 502 or the picosecond laser beam 502, the portions of the surface of the SiC substrate 106 corresponding to the thin film heater 117, the temperature probe 116, the terminal electrode 114, and the terminal electrode 115 are removed to form a square groove. A recess 503 is formed. The bottom surface and side surfaces of the recess 503 are roughened (roughened) by irradiation with a femtosecond laser beam 502 or the like.

フェムト秒レーザ光502による粗面化は、端子電極114、端子電極115に対応する箇所にも実施される。粗面化される箇所に、Ni−P膜111が形成される。 The roughening by the femtosecond laser beam 502 is also carried out at the locations corresponding to the terminal electrodes 114 and the terminal electrodes 115. A Ni-P film 111 is formed at a portion to be roughened.

端子電極114、端子電極115部は粗化される面積が大きい。温度プローブ116部は粗化される線幅が細い。温度プローブ116部は粗化を大きくする(粗化により発生する凹凸を深くする)ように、粗化される面積に依存して粗化状態を変化させることが好ましい。
粗化状態は、フェムト秒レーザ光502のレーザ強度、照射するレーザパルスの移動速度を変更あるいは設定することにより容易に実現できる。
The terminal electrode 114 and the terminal electrode 115 have a large roughened area. The line width of the 116 parts of the temperature probe is narrow. It is preferable that the roughened state of the 116 part of the temperature probe is changed depending on the area to be roughened so as to increase the roughening (deepen the unevenness generated by the roughening).
The roughened state can be easily realized by changing or setting the laser intensity of the femtosecond laser beam 502 and the moving speed of the irradiated laser pulse.

SiC基板106に裏面にも、Ni−P膜111dが形成される。したがって、SiC基板106のNi−P膜111dが形成される箇所にも、フェムト秒レーザ光502による粗面化が実施される。 A Ni-P film 111d is also formed on the back surface of the SiC substrate 106. Therefore, the surface of the SiC substrate 106 where the Ni-P film 111d is formed is also roughened by the femtosecond laser beam 502.

フェムト秒レーザ装置は、一般にパルス幅が、サブピコ秒から数十フェムト秒のフェムト秒レーザ光502を発生する。サブピコ秒から数十フェムト秒の超短パルスのレーザ光502を材料に照射した場合、材料の熱拡散特性時間に比べてパルス幅が十分に短いため、光エネルギーを有効に照射部に投入できる。 A femtosecond laser device generally generates a femtosecond laser beam 502 with a pulse width of subpicoseconds to several tens of femtoseconds. When the material is irradiated with an ultrashort pulse laser beam 502 of subpicoseconds to several tens of femtoseconds, the pulse width is sufficiently shorter than the thermal diffusion characteristic time of the material, so that light energy can be effectively applied to the irradiation unit.

その結果、照射周辺部への熱影響が局限することが可能で、高精度な微細加工が実現できる。また、レーザ光の電場強度が非常に高いので、ビームが集光されたところにのみ、空間選択的に多光子吸収、多光子イオン化等の非線形作用を誘起することができる。 As a result, the heat effect on the irradiation peripheral portion can be limited, and high-precision microfabrication can be realized. Further, since the electric field intensity of the laser beam is very high, it is possible to induce non-linear actions such as multiphoton absorption and multiphoton ionization spatially selectively only in the place where the beam is focused.

フェムト秒レーザ光502のパルスを照射することにより、薄膜ヒーター117、温度プローブ116を形成する部分に対応するマスク501の部分が除去され、凹部503が形成される。 By irradiating the pulse of the femtosecond laser beam 502, the portion of the mask 501 corresponding to the portion forming the thin film heater 117 and the temperature probe 116 is removed, and the recess 503 is formed.

配線のパターニング(薄膜ヒーター117、温度プローブ116等)は、マスク501の表面に形成されたマークに基づいて行ってもよい。SiC基板106上に形成された十字マーク130(図示せず)等に基づいて位置決めを行う。 Wiring patterning (thin film heater 117, temperature probe 116, etc.) may be performed based on the marks formed on the surface of the mask 501. Positioning is performed based on the cross mark 130 (not shown) or the like formed on the SiC substrate 106.

SiC基板106上に形成された十字マーク130をカメラで取り込み、十字マーク130を画像認識して十字マーク130位置と設計座標を比較し、パターニング(薄膜ヒーター117、温度プローブ116等)位置(レーザ光を照射する箇所)に位置決めしてレーザ光502を照射する。 The cross mark 130 formed on the SiC substrate 106 is captured by a camera, the cross mark 130 is image-recognized, the position of the cross mark 130 is compared with the design coordinates, and the patterning (thin film heater 117, temperature probe 116, etc.) position (laser light). The laser beam 502 is radiated by positioning the position to irradiate the laser beam 502.

SiC基板106に対し酸性脱脂剤を用い、例えば45℃、5分の条件で脱脂を行う(図6 S13)。塩酸系水溶液を用いてプリディップ処理を行う(図6 S14)。保持時間は、一例として、2分である。 The SiC substrate 106 is degreased with an acidic degreasing agent at, for example, at 45 ° C. for 5 minutes (FIG. 6S13). Predip treatment is performed using a hydrochloric acid-based aqueous solution (FIG. 6S14). The holding time is, for example, 2 minutes.

次に、Sn−Pd触媒504を凹部503の表面、およびマスク501の残存している部分の表面に付与する(図6 S15、図7(d))。Sn−Pd触媒504はコロイド状の粒子であり、Sn−Pdの核部の表面にSn−rich層、およびSn2+層が順に形成されている。 Next, the Sn-Pd catalyst 504 is applied to the surface of the recess 503 and the surface of the remaining portion of the mask 501 (FIGS. 6 S15 and 7 (d)). The Sn-Pd catalyst 504 is a colloidal particle, and a Sn-rich layer and a Sn2 + layer are sequentially formed on the surface of the core portion of Sn-Pd.

次に、活性化を行う(図6 S16)。Sn−Pd触媒504を付与したSiC基板106を塩酸系の溶液に浸漬することでSnの層が除去され、内部のPd触媒が露出する。Pd触媒が露出するので、Sn−Pd触媒504が存在する部分において、無電解Ni−Pめっき液による反応が生じる。 Next, activation is performed (FIG. 6 S16). By immersing the SiC substrate 106 to which the Sn-Pd catalyst 504 is applied in a hydrochloric acid-based solution, the Sn layer is removed and the internal Pd catalyst is exposed. Since the Pd catalyst is exposed, a reaction by the electroless Ni-P plating solution occurs in the portion where the Sn—Pd catalyst 504 is present.

アルカリ溶液を用いて、マスク501を剥離する(図6 S17、図7(e))。SiC基板106のマスク501が剥離された部分にはSn−Pd触媒504が存在しない。 The mask 501 is peeled off using an alkaline solution (FIGS. 6 S17 and 7 (e)). The Sn-Pd catalyst 504 does not exist in the portion of the SiC substrate 106 from which the mask 501 has been peeled off.

アルカリ溶液を用いて、マスク501を剥離する(図6 S17、図7(e))。SiC基板106のマスク501が剥離された部分にはSn−Pd触媒504が存在しない。 The mask 501 is peeled off using an alkaline solution (FIGS. 6 S17 and 7 (e)). The Sn-Pd catalyst 504 does not exist in the portion of the SiC substrate 106 from which the mask 501 has been peeled off.

SiC基板106の表面に無電解Ni−Pめっきを行い、薄膜ヒーター117、温度プローブ116が形成される(図6 S18、図7(f))。無電解Ni−Pめっき液としては、酸性領域から中性領域で次亜リン酸ナトリウムを還元剤とする還元析出型の無電解Ni−Pめっき液を用いることができる。 Electroless Ni-P plating is performed on the surface of the SiC substrate 106 to form a thin film heater 117 and a temperature probe 116 (FIGS. 6 S18 and 7 (f)). As the electroless Ni-P plating solution, a reduction precipitation type electroless Ni-P plating solution using sodium hypophosphite as a reducing agent in the acidic region to the neutral region can be used.

キレート剤としては、リンゴ酸、またはクエン酸、またはマロン酸、酒石酸等のオキシカルボン酸、または酢酸やコハク酸等のモノカルボン酸、アンモニアやグリシン等のアミン類を単独もしくは複数併用して用いることができる。
無電解Ni−Pめっき液中の還元剤がSiC基板106上で電子を放出するように触媒として機能するPdが付与されている。
As the chelating agent, malic acid, citric acid, oxycarboxylic acids such as malonic acid and tartrate, monocarboxylic acids such as acetic acid and succinic acid, and amines such as ammonia and glycine should be used alone or in combination. Can be done.
Pd that functions as a catalyst is added so that the reducing agent in the electroless Ni-P plating solution emits electrons on the SiC substrate 106.

したがって、無電解Niめっき液中のNiイオンが、還元剤の酸化反応で放出される電子によって還元され、SiC基板106の表面に析出し、薄膜ヒーター117、温度プローブ116が形成される。 Therefore, Ni ions in the electroless Ni plating solution are reduced by the electrons released by the oxidation reaction of the reducing agent and precipitated on the surface of the SiC substrate 106 to form the thin film heater 117 and the temperature probe 116.

本実施形態によれば、難めっき材料からなるSiC基板106に対して、特殊な薬液またはフォトリソグラフィの技術を用いることなく、容易に、密着性が良好であるNi−Pめっきを行うことができる。 According to this embodiment, Ni-P plating having good adhesion can be easily performed on a SiC substrate 106 made of a difficult-to-plating material without using a special chemical solution or photolithography technique. ..

本実施の形態においては、マスク501を用い、薄膜ヒーター117、温度プローブ116に対応するSiC基板106の粗化部分のみにSn−Pd触媒504を残存させて、めっきを行うので、薄膜ヒーター117、温度プローブ116のパターニングの精度が良好であり、表面研磨が不要である。 In the present embodiment, the mask 501 is used, and the Sn-Pd catalyst 504 is left only in the roughened portion of the SiC substrate 106 corresponding to the thin film heater 117 and the temperature probe 116 to perform plating. The patterning accuracy of the temperature probe 116 is good, and surface polishing is not required.

配線パターンに対応する部分以外の部分がマスク501により保護された状態で、配線パターンが容易に形成される。粗化部のみに無電解Ni−Pめっき111を行うので、所望の厚みの薄膜ヒーター117等を形成することができる。 The wiring pattern is easily formed in a state where the portion other than the portion corresponding to the wiring pattern is protected by the mask 501. Since electroless Ni-P plating 111 is performed only on the roughened portion, a thin film heater 117 or the like having a desired thickness can be formed.

ヒーターチップ109は1つのSiC基板に複数個がマトリックス状に、かつ同時に作製される。各ヒーターチップ109は、Ni−P膜が形成後、各ヒーターチップ109の外枠部に、炭酸ガスレーザ光、YAGレーザ光等が照射されて削られ(レーザダイシング)、個片に分割される。また、ダイシング加工(湿式)、スクライブ(乾式)により、ヒーターチップ109個片に分割してもよい。 A plurality of heater chips 109 are manufactured on one SiC substrate in a matrix and at the same time. After the Ni-P film is formed, each heater chip 109 is shaved (laser dicing) by irradiating the outer frame portion of each heater chip 109 with carbon dioxide laser light, YAG laser light, or the like, and is divided into individual pieces. Further, the heater chips may be divided into 109 pieces by dicing (wet) or scribe (dry).

図7(f)のNi−Pめっき膜111が、図2のNi−Pめっき膜111dが該当する。Ni−Pめっき膜111d上にIn膜あるいはIn合金膜151aを形成、または配置される。In膜151a、あるいはIn合金膜151aの形成等は、電解めっきあるいは無電解めっき技術で実施される。 The Ni-P plating film 111 of FIG. 7 (f) corresponds to the Ni-P plating film 111d of FIG. An In film or an In alloy film 151a is formed or arranged on the Ni-P plating film 111d. The formation of the In film 151a or the In alloy film 151a is carried out by electroplating or electroless plating technology.

In膜151a、あるいはIn合金膜151a上には、金めっき膜112cが形成される。なお、In膜151a、あるいはIn合金膜151aと、金めっき膜112c間に、必要に応じて、In拡散防止膜153を形成する。 A gold-plated film 112c is formed on the In film 151a or the In alloy film 151a. An In diffusion prevention film 153 is formed between the In film 151a or the In alloy film 151a and the gold plating film 112c, if necessary.

In膜151a、あるいはIn合金膜151a中のInと、金めっき膜112c中のAuは、半田付け後に残らない。InとAuは半田層(Sn層)105中に固溶する。 In in the In film 151a or the In alloy film 151a and Au in the gold plating film 112c do not remain after soldering. In and Au are solid-solved in the solder layer (Sn layer) 105.

図8(a)は、銅プレート104上に、Ni−Pめっき膜111aが形成され、Ni−Pめっき膜111a上に、In膜151b、あるいはIn合金膜151bが形成、または配置される。In膜151b、あるいはIn合金膜151bの形成等は、電解めっきあるいは無電解めっき技術で実施される。 In FIG. 8A, a Ni-P plating film 111a is formed on the copper plate 104, and an In film 151b or an In alloy film 151b is formed or arranged on the Ni-P plating film 111a. The formation of the In film 151b or the In alloy film 151b is carried out by electroplating or electroless plating technology.

In膜151b、あるいはIn合金膜151b上には、金めっき膜112aが形成される。なお、In膜151b、あるいはIn合金膜151bと、金めっき膜112a間に、必要に応じて、In拡散防止膜153を形成する。 A gold-plated film 112a is formed on the In film 151b or the In alloy film 151b. An In diffusion prevention film 153 is formed between the In film 151b or the In alloy film 151b and the gold plating film 112a, if necessary.

In膜151b、あるいはIn合金膜151b中のInと、金めっき膜112a中のAuは、半田付け後に残らない。InとAuは半田層(Sn層)105中に固溶する。 In in the In film 151b or the In alloy film 151b and Au in the gold plating film 112a do not remain after soldering. In and Au are solid-solved in the solder layer (Sn layer) 105.

図3は、銅プレート104部の構成を説明するための説明図である。銅プレート104は説明を容易にするため、銅からなる基板として説明するがこれに限定するものではない。熱伝導性のよい基板、あるいはシートあるいは薄膜であればいずれのもの、あるいは構成であってもよい。 FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the configuration of 104 parts of the copper plate. The copper plate 104 will be described as a substrate made of copper for the sake of brevity, but the description is not limited thereto. Any substrate, sheet or thin film having good thermal conductivity may be used, or the structure may be used.

たとえば、カーボングラファイトからなる基板、セラミックプレート、ステンレスプレート、ニッケルプレート、銀プレート、銅薄膜、銅蒸着膜が例示される。本明細書では説明を容易にするため、銅プレート104として説明をする。 For example, a substrate made of carbon graphite, a ceramic plate, a stainless steel plate, a nickel plate, a silver plate, a copper thin film, and a copper vapor deposition film are exemplified. In the present specification, the copper plate 104 will be described for ease of explanation.

一例として、銅プレート104は0.1mm以上2mm以下の銅板である。銅プレート104は、無酸素銅板であることが好ましい。銅プレート104の表面にはNi−P膜111a、Ni−P膜111bが形成される。Ni−P膜111a、Ni−P膜111bの膜厚、形成方法は、Ni−P膜111aと同様であるので説明を省略する。 As an example, the copper plate 104 is a copper plate of 0.1 mm or more and 2 mm or less. The copper plate 104 is preferably an oxygen-free copper plate. A Ni-P film 111a and a Ni-P film 111b are formed on the surface of the copper plate 104. The thickness and forming method of the Ni-P film 111a and the Ni-P film 111b are the same as those of the Ni-P film 111a, and thus the description thereof will be omitted.

図3、図9(a)に図示するように、銅プレート104上には、Ni−P膜111aが形成、または配置される。Ni−P膜111a上にはIn膜またはIn合金膜151bが形成、または配置される。In膜151b、またはIn合金膜151b上には、金めっき膜112aが形成される。 As shown in FIGS. 3 and 9A, a Ni-P film 111a is formed or arranged on the copper plate 104. An In film or an In alloy film 151b is formed or arranged on the Ni-P film 111a. A gold-plated film 112a is formed on the In film 151b or the In alloy film 151b.

また、図9(b)に図示するように、図9(a)の金めっき膜112a上に半田層(接合層)105が形成される。半田層(接合層)105の形成により、In膜151bのIn、金めっき膜112aのAuは拡散し、また、合金層152が半田層105とNi−P膜111a間に形成される。
銅プレート104下には、Ni−P膜111bが形成、または配置される。Ni−P膜111b下には金めっき膜112bが形成、または配置される。
銅プレート104の金めっき112b側は、放熱グリス等により、加熱冷却プレートと熱的に接続される。
Further, as shown in FIG. 9B, a solder layer (bonding layer) 105 is formed on the gold plating film 112a of FIG. 9A. By forming the solder layer (bonding layer) 105, In of the In film 151b and Au of the gold plating film 112a are diffused, and the alloy layer 152 is formed between the solder layer 105 and the Ni-P film 111a.
A Ni-P film 111b is formed or arranged under the copper plate 104. A gold-plated film 112b is formed or arranged under the Ni-P film 111b.
The gold-plated 112b side of the copper plate 104 is thermally connected to the heating / cooling plate by thermal paste or the like.

図10は、本発明の実施の形態に係る接合層評価装置の構成についての説明図である。図10(a)は作製されたヒーターチップ109を示す。図10(a)のヒーターチップ109は、図10(b)に図示するように、銅プレート104と接合層105で接合される。
In膜151bの表面には金めっき膜112aが形成され、In膜151aの表面には金めっき膜112cが形成される。
ヒーターチップ109の金めっき112cと銅プレート104の金めっき112aとの間に評価する接合層105が形成される。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a configuration of a joint layer evaluation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 10A shows the manufactured heater tip 109. As shown in FIG. 10B, the heater tip 109 of FIG. 10A is joined to the copper plate 104 by the joining layer 105.
A gold-plated film 112a is formed on the surface of the In film 151b, and a gold-plated film 112c is formed on the surface of the In film 151a.
A bonding layer 105 to be evaluated is formed between the gold plating 112c of the heater chip 109 and the gold plating 112a of the copper plate 104.

一例として、接合層105は半田であり、半田シート(半田クリーム)が銅プレート104上にスクリーン印刷される。半田シート上にヒーターチップ109が実装される。実装後、銅プレート104とヒーターチップ109は一体として一定条件に設定されたリフロー炉に投入される。なお、半田シートの代わりに半田ペーストを用いても良い。 As an example, the bonding layer 105 is solder, and a solder sheet (solder cream) is screen-printed on the copper plate 104. The heater chip 109 is mounted on the solder sheet. After mounting, the copper plate 104 and the heater tip 109 are integrally put into a reflow furnace set under certain conditions. A solder paste may be used instead of the solder sheet.

接合層105は、半田等による接合層に限定するものではない。たとえば、銀ペーストあるいは銅ペーストにより接着した接合層、放電加工による形成した接合層、高周波誘導加熱による接合層、電磁誘導加熱による接合層等に対しても適用できることは言うまでもない。また、有機物を押圧して接着した接合層、絶縁物も接合層であり、赤外線サーモグラフティカメラ108等で温度情報△Tを測定することができる。 The bonding layer 105 is not limited to the bonding layer made of solder or the like. Needless to say, it can be applied to, for example, a bonding layer bonded with silver paste or copper paste, a bonding layer formed by discharge processing, a bonding layer by high frequency induction heating, a bonding layer by electromagnetic induction heating, and the like. Further, the bonding layer and the insulating material that are bonded by pressing an organic substance are also bonding layers, and the temperature information ΔT can be measured by an infrared thermographic camera 108 or the like.

赤外線サーモグラフティカメラ108は、接合層105等を2次元的な温度分布を測定できる。2次元的に測定することにより、A点、B点等を中心に温度の変化を視覚的に表現および測定することができる。しかし、A点、B点等、特定の位置の温度情報△Tを得る目的であれば、放射温度計で測定することにより温度情報△Tを取得できる。
本明細書では、説明を容易にするため、接合層105は半田クリームまたは半田シートをリフロー工程で加熱することにより形成したものとして説明をする。
リフロー工程で半田付けする場合は、あらかじめ半田クリーム等を指定の場所に印刷しておき、それをリフロー炉で加熱し溶かすことによって部品と接合する。
The infrared thermographic camera 108 can measure the two-dimensional temperature distribution of the junction layer 105 and the like. By measuring two-dimensionally, it is possible to visually express and measure the change in temperature centering on points A, B, and the like. However, for the purpose of obtaining the temperature information ΔT at a specific position such as points A and B, the temperature information ΔT can be acquired by measuring with a radiation thermometer.
In the present specification, for ease of explanation, the bonding layer 105 will be described as being formed by heating a solder cream or a solder sheet in a reflow step.
When soldering in the reflow process, a solder cream or the like is printed in advance at a designated place, and the solder cream or the like is heated and melted in a reflow furnace to join the parts.

半田クリームは印刷された状態は一見、正常に半田付けされたように見えるが、半田はまだ細かい粒の状態なので正常な機能を果たせない。これをリフロー炉で加熱することで粒同士だった半田が接合し、フラックスも熱で気化させることで、通常の半田と同じ状態なり、半田付けされる。 At first glance, the solder cream appears to have been soldered normally, but the solder is still in the state of fine particles and cannot perform its normal function. By heating this in a reflow furnace, the solder that was particles are joined, and the flux is also vaporized by heat, so that it becomes the same state as normal solder and is soldered.

フロー半田で溶けている半田の温度とリフロー半田の炉の温度も異なる。使用部品の熱耐性を理解し、適正な工程設計をすることが重要になる。本発明の接合層評価装置で、接合層の温度情報△Tを測定することにより、接合層105を定量的に評価し、また、詳細な設計ができるようになる。 The temperature of the solder melted by the flow solder and the temperature of the reflow solder furnace are also different. It is important to understand the thermal resistance of the parts used and to design an appropriate process. By measuring the temperature information ΔT of the bonding layer with the bonding layer evaluation device of the present invention, the bonding layer 105 can be quantitatively evaluated and detailed design can be performed.

本発明の接合層105の評価方法および接合層評価装置では、ヒーターチップ109で接合層105を加熱し、加熱条件(リフロー炉条件)に対応する変化あるいは加熱状態を異ならせる。また、接合層の材料混合状態(フラックスと半田の混合割合等)、使用材料の差異(フラックスあるいは半田材料の差異等)を異ならせて形成した接合層105を形成する。 In the evaluation method and the bonding layer evaluation device of the bonding layer 105 of the present invention, the bonding layer 105 is heated by the heater tip 109, and the change or the heating state corresponding to the heating conditions (reflow furnace conditions) is changed. Further, the bonding layer 105 is formed by making the material mixed state of the bonding layer (mixing ratio of flux and solder, etc.) and the difference in the materials used (difference in flux or solder material, etc.) different.

形成した接合層105を赤外線サーモグラフティカメラ108で測定し、温度分布状態、温度情報△T等を取得する。温度情報△Tの取得により、接合層の寿命、接合特性を定量的に評価する。 The formed bonding layer 105 is measured by an infrared thermographic camera 108 to acquire a temperature distribution state, temperature information ΔT, and the like. By acquiring the temperature information ΔT, the life and bonding characteristics of the bonding layer are quantitatively evaluated.

図10(b)に図示するように、ヒーターチップ109と銅プレート104は接合層105で接合される。次に、図10(c)に図示するように、A方向から、ヒーターチップ109、銅プレート104、接合層105は同時に、CC’線まで研磨加工される。 As shown in FIG. 10B, the heater tip 109 and the copper plate 104 are joined by the joining layer 105. Next, as shown in FIG. 10 (c), the heater tip 109, the copper plate 104, and the bonding layer 105 are simultaneously polished to the CC'line from the A direction.

研削加工とは、一例として、砥石車と呼ばれる円状の大きな工具を高速回転させ、その表面を加工するものに当てることにより、その表面を滑らかな状態に整える。この砥石車の表面には大きめの砥粒が無数につけられており、これによって対象物の表面の微小突起等を削ることができる。 In the grinding process, for example, a large circular tool called a grindstone is rotated at high speed and the surface is brought into a smooth state by hitting the surface of the tool to be processed. Innumerable large abrasive grains are attached to the surface of this grindstone, and it is possible to scrape minute protrusions and the like on the surface of the object.

好ましくは、研磨は、CP(Cross section polisher)加工(イオンミリング)で行うことが好ましい。CP加工(イオンミリング)とは、集束していないブロードなアルゴンイオンビームを試料に照射し、試料原子を弾き飛ばすスパッタリング現象を利用して試料を削ることである。試料の表面にアルゴンイオンビームを入射させ、試料を作製する。CP加工では、研磨面に熱が発生せず、接合層105での熱による影響がない。 Preferably, the polishing is performed by CP (Cross section polisher) processing (ion milling). CP processing (ion milling) is to irradiate a sample with an unfocused broad argon ion beam and scrape the sample by utilizing a sputtering phenomenon in which sample atoms are blown off. An argon ion beam is incident on the surface of the sample to prepare the sample. In CP processing, heat is not generated on the polished surface, and there is no influence of heat on the bonding layer 105.

次に、図10(d)に図示するように、研磨加工した面に感光性ポリイミド膜を形成する。感光性ポリイミド膜は、スピンコート方法、スリットコート方法、スクリーン印刷による方法、インクジェットによる吹付ける方法、スプレーコート方法、ダイコート方法、ドクターナイフコート方法、フレキソ印刷等により、研磨加工した面に形成される。感光性ポリイミド膜を形成する箇所は少なくも接合層105を含む。 Next, as shown in FIG. 10D, a photosensitive polyimide film is formed on the polished surface. The photosensitive polyimide film is formed on the polished surface by a spin coating method, a slit coating method, a screen printing method, an inkjet spraying method, a spray coating method, a die coating method, a doctor knife coating method, flexographic printing, or the like. .. The portion where the photosensitive polyimide film is formed includes at least the bonding layer 105.

図10(d)の矢印に図示するように、露光は、任意のパターンを有するフォトマスクを介して、200〜2000mJの照射量、紫外線等を照射することにより行う。 As shown by the arrow in FIG. 10D, the exposure is performed by irradiating an irradiation amount of 200 to 2000 mJ, ultraviolet rays, or the like through a photomask having an arbitrary pattern.

現像液としては、アルカリ現像液、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ等の水溶液を用いることができる。現像は、15℃〜60℃程度で0.5分間〜10分間程度行われる。硬化のための加熱は、120℃〜200℃程度で30分間〜120分間程度行われる。 As the developing solution, an alkaline developing solution, for example, an aqueous solution of an inorganic alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, or aqueous ammonia can be used. Development is carried out at about 15 ° C. to 60 ° C. for about 0.5 to 10 minutes. Heating for curing is performed at about 120 ° C. to 200 ° C. for about 30 minutes to 120 minutes.

物体はその表面から赤外線を放射しており、物体表面の温度は赤外線の量によって決まる。また、赤外線は空間を伝ってエネルギーを運ぶという特徴がある。この空間を伝ってきた赤外線を、赤外線サーモグラフティカメラ108は光学的に読み取り、物体と接触させることなく温度を測定する。赤外線サーモグラフティカメラ108はオートフォーカスの機能を有する。 An object emits infrared rays from its surface, and the temperature of the surface of the object is determined by the amount of infrared rays. Infrared rays also have the characteristic of carrying energy through space. The infrared thermographic camera 108 optically reads the infrared rays transmitted through this space and measures the temperature without contacting the object. The infrared thermographic camera 108 has an autofocus function.

測定対象物が放射する実際の熱放射エネルギー量と、同じ温度の完全放射体(黒体)の熱放射エネルギー量の比を放射率と呼ぶ。
完全放射体(黒体)はそこに入射する全てのエネルギーを吸収し、その温度に対応したエネルギーを熱放射する。赤外線サーモグラフティカメラ108では完全放射体(黒体)の放射率を1.0として校正されており、実際の物体測定では放射率を予め設定し、補正する。
The ratio of the actual amount of thermal radiation energy radiated by the object to be measured and the amount of thermal radiation energy of a complete radiator (blackbody) at the same temperature is called emissivity.
A perfect radiator (blackbody) absorbs all the energy incident on it and radiates energy corresponding to its temperature. The infrared thermographic camera 108 is calibrated with the emissivity of a complete radiator (blackbody) set to 1.0, and the emissivity is preset and corrected in actual object measurement.

研磨加工面の構成材料あるいは構成組成が異なると、熱放射エネルギー量の比である放射率が異なる。しかし、研磨加工面の構成材料あるいは構成組成に、補正をすると補正による差異が発生する可能性がある。また、研磨された金属のように反射率の高い物体は放射率の測定に適さない。 If the constituent material or composition of the polished surface is different, the emissivity, which is the ratio of the amount of thermal radiant energy, is different. However, if the constituent material or composition of the polished surface is corrected, a difference may occur due to the correction. Also, objects with high reflectance, such as polished metal, are not suitable for measuring emissivity.

図10(d)に図示するように、本発明は、研磨加工面の接合層105に感光性ポリイミド膜107を形成する。感光性ポリイミド膜107の放射率を測定し、予め設定しておけば、研磨加工面の構成材料あるいは構成組成の影響を受けず、形成した接合層105を赤外線サーモグラフティカメラ108、放射温度計等で測定し、温度分布状態、温度情報△T等を精度よく取得することができる。温度情報△T等の取得により、接合層の寿命、接合特性を定量的に評価できる。 As shown in FIG. 10D, the present invention forms a photosensitive polyimide film 107 on the bonding layer 105 of the polished surface. If the emissivity of the photosensitive polyimide film 107 is measured and set in advance, the formed bonding layer 105 is not affected by the constituent materials or constituent compositions of the polished surface, and the formed bonding layer 105 is formed by an infrared thermography camera 108, a radiation thermometer, or the like. It is possible to accurately acquire the temperature distribution state, temperature information ΔT, etc. by measuring with. By acquiring the temperature information ΔT and the like, the life and bonding characteristics of the bonding layer can be quantitatively evaluated.

以上の実施例では、研磨加工面に感光性ポリイミド膜107を形成するとしたが、これに限定するものではない。たとえば、耐熱性のポリイミドフィルム107を貼り付けてもよい。また、耐熱性のポリイミドフィルム107を接合層105等に密着して配置してもよい。 In the above examples, it is assumed that the photosensitive polyimide film 107 is formed on the polished surface, but the present invention is not limited to this. For example, a heat-resistant polyimide film 107 may be attached. Further, the heat-resistant polyimide film 107 may be arranged in close contact with the bonding layer 105 or the like.

ポリイミドフィルム107あるいはポリアミドフィルム107として、米国デュポン社のカプトン(登録商標)、宇部興産のユーピレックス(登録商標)、ユニチカのユニアミド(登録商標)が例示される。 Examples of the polyimide film 107 or the polyamide film 107 include Kapton (registered trademark) manufactured by DuPont of the United States, Upirex (registered trademark) manufactured by Ube Industries, and Uniamide (registered trademark) of Unitika Ltd.

赤外線サーモグラフティカメラ108、放射温度計は、赤外線放射を温度測定に利用するため、測温抵抗体や熱電対と比べ応答速度が早い。熱容量の小さい物体、熱伝導率の小さい物体、微小面積の物体の温度測定が可能である。非接触で温度測定を行うことができる。 Since the infrared thermography camera 108 and the radiation thermometer use infrared radiation for temperature measurement, the response speed is faster than that of a resistance temperature detector or a thermocouple. It is possible to measure the temperature of an object with a small heat capacity, an object with a small thermal conductivity, and an object with a small area. Temperature measurement can be performed without contact.

図10(c)で説明したように、観察面はCC’線で研磨される。研磨により表面に平滑化され、良好な観察ができる。研磨された接合層は、反射率が高い場合があり、この場合は放射率の測定に適さない。 As described in FIG. 10 (c), the observation surface is polished along the CC'line. The surface is smoothed by polishing, and good observation is possible. The polished bonding layer may have high reflectance, in which case it is not suitable for measuring emissivity.

本発明は、研磨され、観察する面に感光性ポリイミド膜、ポリイミドフィルム107、ポリアミドフィルム107等を形成、または配置することにより、観察面からの放射率を安定させ、定量的に放射率を測定できるように構成している。
なお、感光性ポリイミド膜は、硬化させず、塗付状態であっても放射率は安定して測定することができる。
The present invention stabilizes the emissivity from the observation surface and quantitatively measures the emissivity by forming or arranging a photosensitive polyimide film, a polyimide film 107, a polyamide film 107, etc. on the surface to be polished and observed. It is configured so that it can be done.
The photosensitive polyimide film is not cured, and the emissivity can be stably measured even in the coated state.

次に、図10(e)に図示するように、銅プレート104と加熱冷却プレート101とを取り付ける。取り付けは、一例として、放熱グリス118を使用する。放熱グリス118で、変性シリコンのグリスが例示される。このグリスに、熱伝導率の高い金属あるいは金属酸化物の粒子(フィラー)を混合したものを採用することが好ましい。 Next, as shown in FIG. 10 (e), the copper plate 104 and the heating / cooling plate 101 are attached. For mounting, thermal paste 118 is used as an example. Thermal paste 118 exemplifies modified silicone grease. It is preferable to use this grease mixed with particles (filler) of a metal or metal oxide having high thermal conductivity.

粒子として主に用いられるのは銅や銀、アルミニウム等の他に、アルミナや酸化マグネシウム、窒化アルミニウム等も用いられる。これらの単体、もしくは混合物を、それらの粒子直径に見合った分散方法を用いて分散させる。 In addition to copper, silver, aluminum and the like, alumina, magnesium oxide, aluminum nitride and the like are mainly used as particles. Disperse these simple substances or mixtures using a dispersion method commensurate with their particle diameter.

塗布直後は適度な粘度を維持しても、使用後時間が経過すると劣化し硬化することがある。そのため固形化したグリスに、接合する材質の線膨張係数の差によってクラックが入る場合があり、伝導特性が低下する場合がある。 Even if an appropriate viscosity is maintained immediately after application, it may deteriorate and harden over time after use. Therefore, the solidified grease may be cracked due to the difference in the coefficient of linear expansion of the materials to be joined, and the conduction characteristics may be deteriorated.

放熱グリス118との接続は、上下を押さえつけるだけでも良いが、特に高温が想定される場合は、低温リフローを実施し、確実な密着を確保することが好ましい。 The connection with the thermal paste 118 may be made only by pressing the upper and lower parts, but it is preferable to carry out low temperature reflow to ensure reliable adhesion, especially when a high temperature is expected.

図10(e)に図示するように、接合層105および当該近傍を、ポリイミド、ポリアミドのフィルムまたは膜を介して、赤外線サーモグラフティカメラ108等で観察する。 As shown in FIG. 10 (e), the bonding layer 105 and its vicinity are observed with an infrared thermographic camera 108 or the like via a polyimide or polyamide film or film.

赤外線サーモグラフティカメラ108はXYZステージ110に搭載される。XYZ(X軸、Y軸、Z軸)ステージ110は、X軸方向(左右方向)の移動と位置決め、Y軸方向(接合層105とカメラ108の距離)の移動と位置決め、Z軸方向(上下方向)の移動と位置決めを行う。XYZステージ110の軸移動は1μmの位置決め精度を有する。また、必要に応じて、θ方向にも回転する。 The infrared thermographic camera 108 is mounted on the XYZ stage 110. The XYZ (X-axis, Y-axis, Z-axis) stage 110 moves and positions in the X-axis direction (left-right direction), moves and positions in the Y-axis direction (distance between the joint layer 105 and the camera 108), and moves and positions in the Z-axis direction (up and down). (Direction) movement and positioning. The axial movement of the XYZ stage 110 has a positioning accuracy of 1 μm. It also rotates in the θ direction as needed.

加熱冷却プレート101をXYZステージ110に搭載あるいは積載し、加熱冷却プレート101をX軸、Y軸、Z軸方向に移動あるいは位置決めしても良いことは言うまでもない。
図1は、本発明の接合層の評価方法および接合層評価装置の説明図である。加熱冷却プレート101内には、循環水パイプ102が配置されている。
Needless to say, the heating / cooling plate 101 may be mounted or loaded on the XYZ stage 110, and the heating / cooling plate 101 may be moved or positioned in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a bonding layer evaluation method and a bonding layer evaluation device of the present invention. A circulating water pipe 102 is arranged in the heating / cooling plate 101.

チラー(冷却・加温装置)103と、加熱冷却プレート101、加熱冷却プレート101とチラー103間を循環する循環水パイプ102を有する。加熱冷却プレート101には、評価対象物の接合層105を有するヒーターチップ109および銅プレート104が積載されている。 It has a chiller (cooling / heating device) 103, a heating / cooling plate 101, and a circulating water pipe 102 that circulates between the heating / cooling plate 101 and the chiller 103. The heating / cooling plate 101 is loaded with a heater chip 109 having a bonding layer 105 of an evaluation object and a copper plate 104.

薄膜ヒーター117には、電流電源装置803bから端子電極115a、端子電極115bを介して、定電流Ib(図11参照)を印加する。温度プローブ116は、電流電源装置803aから端子電極114a、端子電極114bを介して、定電流Ia(図11を参照)を印加する。 A constant current Ib (see FIG. 11) is applied to the thin film heater 117 from the current power supply device 803b via the terminal electrode 115a and the terminal electrode 115b. The temperature probe 116 applies a constant current Ia (see FIG. 11) from the current power supply device 803a via the terminal electrode 114a and the terminal electrode 114b.

薄膜ヒーター117に定電流Iaを流し、接合層105を加熱する。評価結果あるいは評価の途中に、評価サンプルの評価を停止、あるいは制御方法を変更する。 A constant current Ia is passed through the thin film heater 117 to heat the bonding layer 105. During the evaluation result or evaluation, the evaluation of the evaluation sample is stopped or the control method is changed.

赤外線サーモグラフティカメラ108で観察して取得される温度情報△Tあるいは温度情報△Tの変化で、評価サンプルの特性変化を判定あるいは判定する。あるいは、接合層105の特性、状態を評価する。
本発明の接合層の評価方法において、接合層105の劣化、あるいは特性変化にあわせて、外部条件を変更あるいは設定する。
The change in the characteristics of the evaluation sample is determined or determined by the change in the temperature information ΔT or the temperature information ΔT obtained by observing with the infrared thermographty camera 108. Alternatively, the characteristics and state of the bonding layer 105 are evaluated.
In the method for evaluating a bonded layer of the present invention, external conditions are changed or set according to deterioration of the bonded layer 105 or a change in characteristics.

例えば、接合層105の変化が大きい場合あるいは、接合層105の温度が所定値より高い場合は、ヒーターチップ109に流す電流Ibを小さくする。また、循環水パイプ102に流れる冷媒(水等)の温度を下げる。接合層105の変化が小さい場合、あるいは、接合層105の温度が所定値より低い場合は、ヒーターチップ109に流す電流Ibを大きくする。また、循環水パイプ102に流れる冷媒(水等)の温度を上げる。 For example, when the change in the bonding layer 105 is large, or when the temperature of the bonding layer 105 is higher than a predetermined value, the current Ib flowing through the heater chip 109 is reduced. In addition, the temperature of the refrigerant (water, etc.) flowing through the circulating water pipe 102 is lowered. When the change in the bonding layer 105 is small, or when the temperature of the bonding layer 105 is lower than a predetermined value, the current Ib flowing through the heater chip 109 is increased. In addition, the temperature of the refrigerant (water, etc.) flowing through the circulating water pipe 102 is raised.

チラー103は水や熱媒体の液温を管理しながら循環させることで、機器等の温度を一定に保つことができるように構成している。主に冷却に用いる場合が多いが、冷やすだけでなく温めることもできる。様々な温度の制御を実施できるように構成している。 The chiller 103 is configured so that the temperature of the equipment or the like can be kept constant by circulating the water or the liquid temperature of the heat medium while controlling the temperature. It is often used mainly for cooling, but it can be heated as well as cooled. It is configured so that various temperature controls can be performed.

なお、本明細書では循環水として説明するが、水に限定されるものではない。エチレングリコール、グリセリン等でも良いし、強制空冷であってもよい。チラー103は循環水パイプ102内の液体を、例えば、水温マイナス1℃からプラス100℃までの範囲で制御して試験ユニットの加熱冷却プレート101に供給する。加熱冷却プレート101は十分に大きな熱容量を持っている。 In addition, although it is described as circulating water in this specification, it is not limited to water. Ethylene glycol, glycerin, etc. may be used, or forced air cooling may be used. The chiller 103 supplies the liquid in the circulating water pipe 102 to the heating / cooling plate 101 of the test unit, for example, by controlling the water temperature in the range of -1 ° C. to + 100 ° C. The heating / cooling plate 101 has a sufficiently large heat capacity.

上記実施形態では加熱冷却プレート101を使用したが、加熱プレートと冷却プレートを別体とし、加熱冷却プレート以外の熱源・冷熱源を用いて加熱・冷却するものであってもよい。 Although the heating / cooling plate 101 is used in the above embodiment, the heating plate and the cooling plate may be separated and heated / cooled by using a heat source / cooling heat source other than the heating / cooling plate.

本発明の接合層の評価方法、接合層評価装置では、接合層105および当該近傍の温度分布状態を測定、あるいは取得することにより、接合層105を定量的に評価する。 In the bonding layer evaluation method and the bonding layer evaluation device of the present invention, the bonding layer 105 is quantitatively evaluated by measuring or acquiring the temperature distribution state of the bonding layer 105 and its vicinity.

接合層105等は、接合層105内のボイドの状態、半田の金属材料の合金割合、フラックスの含有、半田の金属材料の種類、半田金属材料への不純物の溶融割合で特性等が異なる。これらは、リフロー条件(温度、時間、温度変化速度)等によっても変化あるいは異なる。 The characteristics of the bonding layer 105 and the like differ depending on the state of voids in the bonding layer 105, the alloy ratio of the solder metal material, the flux content, the type of the solder metal material, and the melting ratio of impurities in the solder metal material. These change or differ depending on the reflow conditions (temperature, time, temperature change rate) and the like.

通常のボイドは主にガス化したフラックスが接合層105内にとどまって発生する。リードが細い、または小さい場合には、半田量が十分であれば融点以上を長くすることでかなり解消することができる。これは、フラックス効果で溶融半田の表面張力が抑えられ、熱対流することによってガスが接合層105内部から放出され、解消される。同時に、基板や部品リード表面からのガスも放出される。
パッケージあるいは実装部品形態であるBGA、CSPでは部品の下に半田が印刷されるため、発生したガスは部品下部にとどまりやすくなるが、ボール分だけ部品と基板に隙間があるので、半田の流動性が保持される限りにおいて、ガスはボール内から外へ放出される。
逆に、リードレス部品やパワー系部品では部品と基板ランド間に隙間がないので、発生ガスやフラックス残渣はそのまま部品下にとどまり、大きなボイドを形成する。
ボイドは実装時に発生したガスが、半田の流動性不足や溶融時間の短さ等の理由で外部に排出されなかった際に発生する。
In a normal void, a gasified flux is mainly generated by staying in the bonding layer 105. When the lead is thin or small, if the amount of solder is sufficient, it can be considerably eliminated by lengthening the melting point or higher. This is eliminated by suppressing the surface tension of the molten solder by the flux effect and releasing the gas from the inside of the bonding layer 105 by heat convection. At the same time, gas is also released from the surface of the substrate and component leads.
In BGA and CSP, which are packaged or mounted parts, solder is printed under the parts, so the generated gas tends to stay at the bottom of the parts. The gas is released from the inside of the ball to the outside as long as the
On the contrary, in the leadless parts and power-related parts, since there is no gap between the parts and the board land, the generated gas and the flux residue remain under the parts as they are and form a large void.
Voids are generated when the gas generated during mounting is not discharged to the outside due to insufficient fluidity of the solder, short melting time, or the like.

電子部品、基板、半田ペーストが吸湿し、リフロー時に水蒸気として発生する。半田印刷時に発生した粒子間の隙間がリフロー後、ボイドとなる。プリント配線板や電子部品に凹部があり、その上に実装すると凹部と部品間に隙間ができ、半田が流れ込むことなくボイドとなる。クラックの経路にボイドがあるとクラックの進行が加速する。ボイドの占有率と疲労寿命の関係が示されている。 Electronic components, substrates, and solder paste absorb moisture and are generated as water vapor during reflow. The gaps between the particles generated during solder printing become voids after reflow. Printed wiring boards and electronic components have recesses, and when mounted on them, a gap is created between the recess and the component, and solder does not flow in and becomes a void. Voids in the crack path accelerate crack progression. The relationship between void occupancy and fatigue life is shown.

本発明の接合層の評価方法、接合層評価装置は、温度分布状態、温度情報△T等を取得することにより、接合層105および当該接合層105近傍の状態を定量的に評価でき有効である。 The bonding layer evaluation method and the bonding layer evaluation device of the present invention are effective because they can quantitatively evaluate the bonding layer 105 and the state in the vicinity of the bonding layer 105 by acquiring the temperature distribution state, temperature information ΔT, and the like. ..

熱疲労試験により接合層105に劣化が発生している部分とその周囲には、温度情報△Tが大きい。温度情報△Tはヒーターチップ109による過熱(加熱)状態および過熱(加熱)時間に対応して変化する。時間経過後の温度分布を測定することにより、接合部105の寿命予測ができる。 The temperature information ΔT is large in and around the portion where the joint layer 105 is deteriorated by the thermal fatigue test. The temperature information ΔT changes according to the overheating (heating) state and the overheating (heating) time by the heater tip 109. By measuring the temperature distribution after the lapse of time, the life of the joint 105 can be predicted.

本発明の接合層の評価方法、接合層評価装置は用いると、クラックの発生が加熱の初期段階で確認できる。また、発明の接合層の評価方法、接合層評価装置を用いることにより、ボイドの分布状態、フラックスの分布状態、接合層105の金属あるいは組成材質、合金状態等による温度情報△T、温度分布データを取得あるいは測定することができる。取得あるいは測定した温度情報△T、温度分布データにより、接合層105の状態を定量的に評価できる。また、接合層105の特性、寿命予測、故障率を定量的に評価、判定することができる。 When the bonding layer evaluation method and the bonding layer evaluation device of the present invention are used, the occurrence of cracks can be confirmed at the initial stage of heating. Further, by using the bonding layer evaluation method and the bonding layer evaluation device of the present invention, temperature information ΔT and temperature distribution data based on the void distribution state, flux distribution state, metal or composition material of the bonding layer 105, alloy state, etc. Can be obtained or measured. The state of the junction layer 105 can be quantitatively evaluated from the acquired or measured temperature information ΔT and the temperature distribution data. In addition, the characteristics, life prediction, and failure rate of the bonding layer 105 can be quantitatively evaluated and determined.

本発明の接合層の評価方法、接合層評価装置は用いることにより、接合層105の劣化に関して、劣化が進行しているか、進展速度を算出して、残存寿命を非破壊で容易に把握、あるいは算出することができる。また、サーモマイグレーション(TM)試験にも適用することができる。
接合層(接合層)105の劣化診断を行うためには、まず、温度分布の測定データから温度差分を抽出し、また、必要に応じて時間経過の温度差分を抽出する。
By using the bonding layer evaluation method and the bonding layer evaluation device of the present invention, it is possible to easily grasp the remaining life of the bonding layer 105 in a non-destructive manner by calculating whether the deterioration is progressing or the progress rate. Can be calculated. It can also be applied to thermomigration (TM) tests.
In order to diagnose the deterioration of the bonding layer (bonding layer) 105, first, the temperature difference is extracted from the measurement data of the temperature distribution, and if necessary, the temperature difference over time is extracted.

その後、抽出されたデータを解析することにより、接合層105の特性評価、接合層105の劣化あるいは変化を検出することができる。また、このデータの解析により、接合層の寿命を評価あるいは予測することも可能である。 After that, by analyzing the extracted data, it is possible to evaluate the characteristics of the bonding layer 105 and detect deterioration or change of the bonding layer 105. It is also possible to evaluate or predict the lifetime of the junction layer by analyzing this data.

赤外線サーモグラフィカメラの場合、温度分布の測定データを画像表示して、得られたデータ画像から時間経過の温度差分を抽出し、クラック、剥離等の発生している箇所を特定することができる。クラックの長さや大きさを計測することにより、温度分布の測定データの解析を行うことができる。また、接合層105の特性評価、接合層105の劣化あるいは変化を検出することができる。
図11は、本発明の接合層の評価方法および接合層評価装置の動作の説明図である。
In the case of an infrared thermography camera, it is possible to display the measurement data of the temperature distribution as an image, extract the temperature difference over time from the obtained data image, and identify the location where cracks, peeling, etc. occur. By measuring the length and size of cracks, it is possible to analyze the measurement data of the temperature distribution. In addition, it is possible to evaluate the characteristics of the bonding layer 105 and detect deterioration or change of the bonding layer 105.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the method for evaluating the bonding layer of the present invention and the operation of the bonding layer evaluation device.

制御回路804には、放射温度計、あるいは赤外線サーモグラフティカメラ108からの温度情報△Tが入力され、温度情報△Tに基づいてチラー103を制御する。あるいは、温度情報△Tを所定値にするように、チラー103を制御する。 Temperature information ΔT from a radiation thermometer or an infrared thermography camera 108 is input to the control circuit 804, and the chiller 103 is controlled based on the temperature information ΔT. Alternatively, the chiller 103 is controlled so that the temperature information ΔT is set to a predetermined value.

また、制御回路804は、XYZステージ110を制御し、赤外線サーモグラフティカメラ108を移動し、接合層105に所定位置に位置決めする。また、所定間隔で接合層105位置を変化させ、温度情報△Tを取得する。 Further, the control circuit 804 controls the XYZ stage 110, moves the infrared thermographic camera 108, and positions the infrared thermographic camera 108 at a predetermined position on the junction layer 105. In addition, the temperature information ΔT is acquired by changing the position of the bonding layer 105 at predetermined intervals.

制御回路804は、電流電源装置803aの定電流回路802a、スイッチ回路801aを制御し、温度プローブ116に定電流Iaを印加する。定電流Iaは端子電極114aと端子電極114b間に印加される。 The control circuit 804 controls the constant current circuit 802a and the switch circuit 801a of the current power supply device 803a, and applies the constant current Ia to the temperature probe 116. The constant current Ia is applied between the terminal electrode 114a and the terminal electrode 114b.

制御回路804は、電流電源装置803bの定電流回路802b、スイッチ回路801bを制御し、薄膜ヒーター117に定電流Ibを印加する。定電流Iaは端子電極115aと端子電極115b間に印加される。 The control circuit 804 controls the constant current circuit 802b and the switch circuit 801b of the current power supply device 803b, and applies the constant current Ib to the thin film heater 117. The constant current Ia is applied between the terminal electrode 115a and the terminal electrode 115b.

薄膜ヒーター117は、定電流Ibにより発熱し、発熱した熱は、SiC基板106を伝熱し、接合層105を加熱する。薄膜ヒーター117の発熱温度は、温度プローブ116の抵抗値を増加させる。 The thin film heater 117 generates heat due to the constant current Ib, and the generated heat is transferred to the SiC substrate 106 to heat the bonding layer 105. The exothermic temperature of the thin film heater 117 increases the resistance of the temperature probe 116.

温度プローブ116の周囲に薄膜ヒーター117が形成、または配置されている。薄膜ヒーター117の温度と、温度プローブ116の抵抗値は線形の関係となるように、ヒーターチップ109が構成されている。 A thin film heater 117 is formed or arranged around the temperature probe 116. The heater tip 109 is configured so that the temperature of the thin film heater 117 and the resistance value of the temperature probe 116 have a linear relationship.

温度プローブ116には、定電流Iaが供給されている。温度プローブ116の抵抗値が高くなると、温度プローブ116の端子電極114aと端子電極114b間の電圧も温度に比例して変化する。電圧計122aで、温度プローブ116の端子電極114aと端子電極114b間の電圧を測定することにより、薄膜ヒーター117の発熱温度(SiC基板106の温度)を取得できる。 A constant current Ia is supplied to the temperature probe 116. When the resistance value of the temperature probe 116 increases, the voltage between the terminal electrode 114a and the terminal electrode 114b of the temperature probe 116 also changes in proportion to the temperature. By measuring the voltage between the terminal electrode 114a and the terminal electrode 114b of the temperature probe 116 with the voltmeter 122a, the heat generation temperature of the thin film heater 117 (the temperature of the SiC substrate 106) can be obtained.

なお、本明細書では循環水パイプ102に流れる冷媒は循環水として説明するが、水に限定されるものではない。エチレングリコール、グリセリン、フロン等でもよいし、強制空冷であってもよい。 In this specification, the refrigerant flowing through the circulating water pipe 102 will be described as circulating water, but the refrigerant is not limited to water. Ethylene glycol, glycerin, chlorofluorocarbon, etc. may be used, or forced air cooling may be used.

チラー103は循環水パイプ102内の液体を、たとえば、水温マイナス1℃からプラス100℃までの範囲で制御して、試験ユニットの加熱冷却プレート101に供給する。加熱冷却プレート101は十分に大きな熱容量を持っている。 The chiller 103 controls the liquid in the circulating water pipe 102, for example, in the range of water temperature -1 ° C. to + 100 ° C., and supplies the liquid to the heating / cooling plate 101 of the test unit. The heating / cooling plate 101 has a sufficiently large heat capacity.

本発明の実施形態では加熱冷却プレート101を使用したが、加熱プレートと冷却プレートを別体とし、加熱冷却プレート以外の熱源・冷熱源を用いて加熱・冷却するものであってもよい。 In the embodiment of the present invention, the heating / cooling plate 101 is used, but the heating plate and the cooling plate may be separated and heated / cooled by using a heat source / cooling heat source other than the heating / cooling plate.

電流電源装置803は、薄膜ヒーター117または温度プローブ116に供給する定電流Iaまたは定電流Ibを出力する。電流電源装置803は、制御回路804からの制御信号に同期させて、薄膜ヒーター117または温度プローブ116に電力(電流、電圧)を供給する。また、電流電源装置803は、出力する最大電圧値を設定することができる。 The current power supply device 803 outputs a constant current Ia or a constant current Ib to be supplied to the thin film heater 117 or the temperature probe 116. The current power supply device 803 supplies electric power (current, voltage) to the thin film heater 117 or the temperature probe 116 in synchronization with the control signal from the control circuit 804. Further, the current power supply device 803 can set the maximum voltage value to be output.

スイッチ回路801は、電流電源装置803が出力する定電流の供給をオン(供給)オフ(遮断)させる。スイッチ回路801は制御回路804からの信号に基づき、オン(定電流を出力)またはオフ(定電流を遮断)に設定または制御される。通常、スイッチ回路801は試験開始前にオンされ、接合層105の試験中はオン状態に維持される。 The switch circuit 801 turns on (supplies) and turns off (cuts off) the supply of the constant current output by the current power supply device 803. The switch circuit 801 is set or controlled to be on (output a constant current) or off (cut off a constant current) based on the signal from the control circuit 804. Normally, the switch circuit 801 is turned on before the start of the test and remains on during the test of the junction layer 105.

図11において、電流電源装置803a、電流電源装置803bは、各1台の電流電源装置を図示している。電流電源装置803は各1台に限定されるものではない。たとえば、2台以上の電流電源装置803a、2台以上の電流電源装置803bを保有させてもよい。電流電源装置803a、電流電源装置803bの台数が増加するほど、多種多様な電流Ia、電流Ibの波形、あるいは電圧波形を発生させることができる。
本発明の実施例において、電流電源装置803として説明するが、電流電源装置803は定電流を出力するものに限定されるものではない。
In FIG. 11, the current power supply device 803a and the current power supply device 803b each illustrate one current power supply device. The current power supply device 803 is not limited to one each. For example, two or more current power supply devices 803a may be possessed, and two or more current power supply devices 803b may be possessed. As the number of current power supply devices 803a and current power supply devices 803b increases, a wide variety of current Ia, current Ib waveforms, or voltage waveforms can be generated.
In the embodiment of the present invention, the current power supply device 803 will be described, but the current power supply device 803 is not limited to the one that outputs a constant current.

たとえば、電流電源装置803に最大電圧を設定できるものを使用する。一定の条件で、設定された最大電圧において、所定の定電流を出力できるように機能させることが例示される。また、定電流を出力する場合に、出力端子電圧を所定の最大電圧を設定できるように構成することが例示される。 For example, a current power supply 803 that can set the maximum voltage is used. It is exemplified that the function is made to output a predetermined constant current at a set maximum voltage under a certain condition. Further, it is exemplified that the output terminal voltage is configured so that a predetermined maximum voltage can be set when a constant current is output.

本発明において、電流電源装置803は、定電流のみ出力する装置ではなく、電圧、電流を出力あるいは設定できる電源装置であってもよいことは言うまでもない。 Needless to say, in the present invention, the current power supply device 803 is not a device that outputs only a constant current, but may be a power supply device that can output or set a voltage and a current.

図11の実施例において、電流電源装置803で定電流を発生させるとして説明するが、定電流は、薄膜ヒーター117の抵抗の状態に応じて、印加電圧を調整することによっても実現できる。したがって、本発明において、電流を出力する電流電源装置803に限定するものではなく、電圧出力の電源装置で構成してもよいことはいうまでもない。また、電流+電圧出力の電源装置で構成してもよいことはいうまでもない。 In the embodiment of FIG. 11, it will be described that the current power supply device 803 generates a constant current, but the constant current can also be realized by adjusting the applied voltage according to the state of the resistance of the thin film heater 117. Therefore, it goes without saying that the present invention is not limited to the current power supply device 803 that outputs a current, and may be configured by a voltage output power supply device. Needless to say, it may be composed of a power supply device having a current + voltage output.

電流電源装置803bは、定電流Ibを薄膜ヒーター117に供給する。薄膜ヒーター117は印加される定電流Ibに対応して発熱する。発熱した熱は、SiC基板106を伝熱し、接合層105を加熱する。SiC基板106は熱伝導性が高い。一方、銅プレート104は加熱冷却プレート101により一定温度に保持される。 The current power supply device 803b supplies the constant current Ib to the thin film heater 117. The thin film heater 117 generates heat corresponding to the applied constant current Ib. The heat generated is transferred to the SiC substrate 106 and heats the bonding layer 105. The SiC substrate 106 has high thermal conductivity. On the other hand, the copper plate 104 is held at a constant temperature by the heating / cooling plate 101.

接合層105の上側は、SiC基板106側からの薄膜ヒーター117の熱により加熱され、接合層105の下側は、銅プレート104により、一定温度に維持される。したがって、接合層105は上側から下側に温度情報△Tが発生する。放射温度計、赤外線サーモグラフティカメラ108等は、主として接合層105上側の温度と接合層105下側の温度を測定する。当該温度差を温度情報△Tとして取得する。 The upper side of the bonding layer 105 is heated by the heat of the thin film heater 117 from the SiC substrate 106 side, and the lower side of the bonding layer 105 is maintained at a constant temperature by the copper plate 104. Therefore, the temperature information ΔT is generated from the upper side to the lower side of the joint layer 105. The radiation thermometer, the infrared thermometer, 108, and the like mainly measure the temperature on the upper side of the joint layer 105 and the temperature on the lower side of the joint layer 105. The temperature difference is acquired as temperature information ΔT.

薄膜ヒーター117に定電流Ibが印加され、薄膜ヒーター117が発熱する。温度プローブ116には定電流Iaが印加される。定電流Iaは比較的小さい電流であり、当該定電流Iaで温度プローブ116が発熱することはほとんどないか、発生しない。薄膜ヒーター117に定電流Ibが印加され、薄膜ヒーター117が発熱する薄膜ヒーター117の発熱により温度プローブ116が加熱される。温度プローブ116は加熱される温度プローブ116の端子間電圧と温度の関係は予め取得しておく。 A constant current Ib is applied to the thin film heater 117, and the thin film heater 117 generates heat. A constant current Ia is applied to the temperature probe 116. The constant current Ia is a relatively small current, and the temperature probe 116 hardly or does not generate heat at the constant current Ia. A constant current Ib is applied to the thin film heater 117, and the heat generated by the thin film heater 117 heats the temperature probe 116. The temperature probe 116 acquires in advance the relationship between the voltage between the terminals of the temperature probe 116 to be heated and the temperature.

温度プローブ116が加熱されると、温度プローブ116の端子間電圧(電圧計122aで測定)が変化する。制御回路804は端子間電圧を取得し、SiC基板106が所定の温度となるように、薄膜ヒーター117に流す定電流Ibを調整する。定電流Ibは、0.2A以上2A以下である。定電流Ibの設定刻みは、1mA以下とすることが好ましい。
以上の実施例では、定電流Ibの調整は、温度プローブ116の端子間電圧を測定して、薄膜ヒーター117に流す定電流Ibを調整するとした。
When the temperature probe 116 is heated, the voltage between the terminals of the temperature probe 116 (measured by the voltmeter 122a) changes. The control circuit 804 acquires the voltage between the terminals and adjusts the constant current Ib to be passed through the thin film heater 117 so that the SiC substrate 106 has a predetermined temperature. The constant current Ib is 0.2 A or more and 2 A or less. The setting step of the constant current Ib is preferably 1 mA or less.
In the above embodiment, the constant current Ib is adjusted by measuring the voltage between the terminals of the temperature probe 116 to adjust the constant current Ib flowing through the thin film heater 117.

定電流Ibの設定および調整は、放射温度計、赤外線サーモグラフティカメラ108等でSiC基板106の温度あるいは接合部105の温度を測定することによっても実施できる。赤外線サーモグラフティカメラ108で温度情報△Tを測定し、温度情報△Tが所定値あるいは所定の範囲内か否かで、薄膜ヒーター117に流す定電流Ibを調整する。 The constant current Ib can also be set and adjusted by measuring the temperature of the SiC substrate 106 or the temperature of the junction 105 with a radiation thermometer, an infrared thermometer, a camera 108, or the like. The temperature information ΔT is measured by the infrared thermographic camera 108, and the constant current Ib to be passed through the thin film heater 117 is adjusted depending on whether the temperature information ΔT is a predetermined value or within a predetermined range.

赤外線サーモグラフティカメラ108等による温度情報△Tと、温度プローブ116の端子間電圧(電圧計122aで測定)の両方を加味して、薄膜ヒーター117に流す定電流Ibを調整しても良いことは言うまでもない。
スイッチ回路801bをオンオフして、薄膜ヒーター117に流す定電流Ibをオンオフし、薄膜ヒーター117の発熱を調整あるいは設定してもよい。
It is possible to adjust the constant current Ib flowing through the thin film heater 117 by taking into account both the temperature information ΔT obtained by the infrared thermographic camera 108 or the like and the voltage between the terminals of the temperature probe 116 (measured by the voltmeter 122a). Needless to say.
The switch circuit 801b may be turned on and off, and the constant current Ib flowing through the thin film heater 117 may be turned on and off to adjust or set the heat generation of the thin film heater 117.

本発明のヒーターチップ109は図2の構成だけではなく、多種多様な構成が例示される。一例として、図18の構成あるいは構造が例示される。ヒーターチップ109の基板106は、SiCまたはAlN等で構成されている。図18の基板106の表面には薄膜ヒーター117が渦巻き状あるいは同心状に形成、または配置されている。同様に温度プローブ116も渦巻き状または同心状に形成、または配置されている。 The heater chip 109 of the present invention exemplifies not only the configuration shown in FIG. 2 but also a wide variety of configurations. As an example, the configuration or structure of FIG. 18 is illustrated. The substrate 106 of the heater chip 109 is made of SiC, AlN, or the like. Thin film heaters 117 are formed or arranged spirally or concentrically on the surface of the substrate 106 of FIG. Similarly, the temperature probe 116 is also formed or arranged in a spiral or concentric manner.

薄膜ヒーター117を、渦巻き状あるいは同心状に構成あるいは形成することにより、SiC基板106等を均一に加熱することができる。薄膜ヒーター117には端子電極115aおよび端子電極115bに定電流Ibを印加する。 By forming or forming the thin film heater 117 in a spiral shape or a concentric shape, the SiC substrate 106 and the like can be uniformly heated. A constant current Ib is applied to the terminal electrode 115a and the terminal electrode 115b of the thin film heater 117.

薄膜ヒーター117には端子電極115aおよび端子電極115bに定電流Ibを印加する。温度プローブ116には端子電極114aおよび端子電極114bに定電流Iaを印加する。 A constant current Ib is applied to the terminal electrode 115a and the terminal electrode 115b of the thin film heater 117. A constant current Ia is applied to the terminal electrode 114a and the terminal electrode 114b of the temperature probe 116.

なお、薄膜ヒーター117は、ジグザグ状に形成する構成、四角形状に形成する構成、放射状に形成する構成も例示される。また、ヒーターチップ109に複数の薄膜ヒーター117を形成、または配置してもよいことは言うまでもない。以上の事項は、温度プローブ116に関しても同様である。 Examples of the thin film heater 117 include a zigzag shape, a quadrangular shape, and a radial shape. Needless to say, a plurality of thin film heaters 117 may be formed or arranged on the heater chip 109. The above items are the same for the temperature probe 116.

図11では、1つの銅プレート104に、1つのSiC基板106と接合層105が配置された実施例のように図示している。しかし、本発明はこれに限定するものではない。 In FIG. 11, one SiC substrate 106 and one bonding layer 105 are arranged on one copper plate 104 as in the embodiment. However, the present invention is not limited to this.

図12は、加熱冷却プレート101に1つの銅プレート104が配置され、1つの銅プレート104に複数の接合層105が形成された実施例である。各接合層105はそれぞれヒーターチップ109に挟持されている。 FIG. 12 shows an example in which one copper plate 104 is arranged on the heating / cooling plate 101, and a plurality of bonding layers 105 are formed on the one copper plate 104. Each bonding layer 105 is sandwiched between the heater chips 109.

接合層105aはヒーターチップ109aと銅プレート104間に挟持されている。接合層105bはヒーターチップ109bと銅プレート104間に挟持されている。接合層105cはヒーターチップ109cと銅プレート104間に挟持されている。接合層105dはヒーターチップ109dと銅プレート104間に挟持されている。接合層105eはヒーターチップ109eと銅プレート104間に挟持されている。 The bonding layer 105a is sandwiched between the heater tip 109a and the copper plate 104. The bonding layer 105b is sandwiched between the heater tip 109b and the copper plate 104. The bonding layer 105c is sandwiched between the heater tip 109c and the copper plate 104. The bonding layer 105d is sandwiched between the heater tip 109d and the copper plate 104. The bonding layer 105e is sandwiched between the heater tip 109e and the copper plate 104.

それぞれの接合層105のA点およびB点の温度は、赤外線サーモグラフティカメラ108等で測定される。XYZステージ110に赤外線サーモグラフティカメラ108が配置され、XYZステージ110上を赤外線サーモグラフティカメラ108が移動し、各接合層105のA点、B点位置の温度情報△Tを取得する。 The temperatures at points A and B of the respective bonding layers 105 are measured by an infrared thermographic camera 108 or the like. An infrared thermographic camera 108 is arranged on the XYZ stage 110, and the infrared thermographic camera 108 moves on the XYZ stage 110 to acquire temperature information ΔT at points A and B of each junction layer 105.

各接合層105(接合層105a〜接合層105e)は、接合層105を構成する材料あるいは組成を異ならせることにより、多様な接合層105の情報(特性、寿命等)を同時に得ることができる。 By making the material or composition of each bonding layer 105 (bonding layer 105a to 105e) different from each other, information (characteristics, life, etc.) of various bonding layers 105 can be obtained at the same time.

また、各接合層105(接合層105a〜接合層105e)のヒーターチップ109の温度を異ならせることにより、接合層105を加温する温度に対して、多様な接合層105の情報(特性、寿命等)を同時に得ることができる。 Further, by making the temperature of the heater tip 109 of each bonding layer 105 (bonding layer 105a to 105e) different, various information (characteristics, life) of the bonding layer 105 is obtained with respect to the temperature at which the bonding layer 105 is heated. Etc.) can be obtained at the same time.

なお、赤外線サーモグラフティカメラ108で接合層105の温度を測定するとしてが、温度に限定するものではない。温度に相関あるいは比例する値もしくは情報であればいずれのデータであっても良いことは言うまでもない。 Although the temperature of the bonding layer 105 is measured by the infrared thermographty camera 108, the temperature is not limited to the temperature. Needless to say, any data may be used as long as it is a value or information that is correlated or proportional to the temperature.

図13は、本発明の接合層の評価方法および接合層評価装置の説明図である。Ni−P膜111dと接合層105間には金めっき膜112cが形成され、Ni−P膜111aと接合層105間には金めっき膜112aが形成される。接合層105の形成により、金が接合層105に拡散するため、金めっき膜は消滅するため、図示していない。 FIG. 13 is an explanatory diagram of the bonding layer evaluation method and the bonding layer evaluation device of the present invention. A gold-plated film 112c is formed between the Ni-P film 111d and the bonding layer 105, and a gold-plated film 112a is formed between the Ni-P film 111a and the bonding layer 105. The gold plating film disappears due to the diffusion of gold into the bonding layer 105 due to the formation of the bonding layer 105, and is not shown.

また、図1、図10、図13、図14、図15、図16、図17等では、理解を容易にするため、In膜151を図示しているが、実際には、図21のSEM写真で示すように、Inが拡散され、接合層(半田層)105とNi−P膜111間には、P−rich膜、(Ni,Cu)Sn膜からなる合金膜152が形成され、In膜151は存在しない。また、合金層153が形成される。In膜152は、合金膜152と置き換えても良い。 Further, in FIGS. 1, 10, 13, 14, 14, 15, 16, 16, 17 and the like, the In film 151 is shown for easy understanding, but in reality, the SEM of FIG. 21 is shown. As shown in the photograph, In is diffused, and an alloy film 152 composed of a P-rich film and a (Ni, Cu) 3 Sn 4 film is formed between the bonding layer (solder layer) 105 and the Ni-P film 111. , In film 151 does not exist. Moreover, the alloy layer 153 is formed. The In film 152 may be replaced with the alloy film 152.

図13に図示するように、薄膜ヒーター117に定電流Ibが印加されることにより、薄膜ヒーター117が発熱し、発生した熱はSiC基板106に伝熱される。発熱した熱により接合層105に拡散部901が発生する。拡散部901では、熱により接合層105を構成する材料、組成が移動、あるいは特性が変化する。また、クラック発生、ボイドの拡大、フラックス等の流出等が発生する。これらの変化あるいは発生により、接合層105の温度状態、温度情報△Tが変化する。 As shown in FIG. 13, when a constant current Ib is applied to the thin film heater 117, the thin film heater 117 generates heat, and the generated heat is transferred to the SiC substrate 106. Diffuse portion 901 is generated in the joint layer 105 by the generated heat. In the diffusion unit 901, the material and composition constituting the bonding layer 105 move or change in characteristics due to heat. In addition, cracks occur, voids expand, flux and the like flow out. Due to these changes or occurrences, the temperature state of the bonding layer 105 and the temperature information ΔT change.

接合層105の構造あるいは材料により、初期状態(薄膜ヒーター117で加熱し、接合層105が所定の温度になった状態)として特有の温度情報△T、あるいは温度情報△Tの差異が発生する。当該初期状態の温度情報△Tで接合層105を定量的に評価あるいは接合層105の特性を把握することができる。 Depending on the structure or material of the bonding layer 105, a difference in temperature information ΔT or temperature information ΔT peculiar to the initial state (a state in which the bonding layer 105 is heated by the thin film heater 117 and reaches a predetermined temperature) occurs. The temperature information ΔT in the initial state can be used to quantitatively evaluate the bonding layer 105 or grasp the characteristics of the bonding layer 105.

以上のように、本発明は、初期状態の温度情報△Tで接合層105を定量的に評価あるいは接合層105の特性を把握することができる。また、接合層105を加熱、あるいは加温することにより接合層105が変化する。温度情報△Tの取得により、変化状態を定量的に測定でき、寿命あるいは特性劣化状態あるいは経時変化を定量的に把握することができる。 As described above, the present invention can quantitatively evaluate the bonding layer 105 or grasp the characteristics of the bonding layer 105 based on the temperature information ΔT in the initial state. Further, the bonding layer 105 is changed by heating or heating the bonding layer 105. By acquiring the temperature information ΔT, the change state can be quantitatively measured, and the life or characteristic deterioration state or the change with time can be quantitatively grasped.

接合層105は上側が薄膜ヒーター117により加熱される。銅プレート104は加熱冷却プレート101により所定温度に維持されている。したがって、接合層105は上側から下側に温度分布が発生する、また、接合層105は上側から下側に温度情報△Tが変化する。 The upper side of the bonding layer 105 is heated by the thin film heater 117. The copper plate 104 is maintained at a predetermined temperature by the heating / cooling plate 101. Therefore, the temperature distribution of the joint layer 105 is generated from the upper side to the lower side, and the temperature information ΔT of the joint layer 105 changes from the upper side to the lower side.

接合層105が均一に形成されていると熱移動は容易になり、また、熱分布は均一となり、温度情報△Tも均一となる。接合層105にクラックあるいはボイドが発生していると、クラックあるいはボイド部分で熱移動が小さくなる。したがって、熱分布は不均一となり、温度情報△Tも接合層105の各部分で異なる。 When the bonding layer 105 is uniformly formed, heat transfer becomes easy, the heat distribution becomes uniform, and the temperature information ΔT also becomes uniform. When cracks or voids are generated in the joint layer 105, heat transfer becomes small at the cracks or void portions. Therefore, the heat distribution becomes non-uniform, and the temperature information ΔT also differs in each part of the junction layer 105.

図14に図示するように、薄膜ヒーター117が発熱することにより、接合層105に点線で示すような温度分布が発生する。温度分布は接合層105の組成、構造、材料を示す。 As shown in FIG. 14, when the thin film heater 117 generates heat, a temperature distribution as shown by a dotted line is generated in the bonding layer 105. The temperature distribution shows the composition, structure, and material of the bonding layer 105.

図14に図示するように、接合層105のA点、B点での温度を赤外線サーモグラフティカメラ108で測定をする。A点、B点の温度(温度情報△T)から温度情報△Tを求める。温度情報△Tで接合層105の状態を定量的に把握することができる。 As shown in FIG. 14, the temperature at points A and B of the junction layer 105 is measured by the infrared thermographty camera 108. The temperature information ΔT is obtained from the temperatures (temperature information ΔT) at points A and B. The state of the bonding layer 105 can be quantitatively grasped from the temperature information ΔT.

接合層105において、赤外線サーモグラフティカメラ108で複数個所の温度情報△Tを取得し、接合層105の複数点間で温度情報△Tを求めることにより、接合層105を定量的に評価することができる。また、接合層105を加熱または過熱し、所定の時間の経過後と初期状態での温度情報△Tを比較することにより、接合層105の寿命あるいは劣化を定量的に測定することができる。 In the joint layer 105, the joint layer 105 can be quantitatively evaluated by acquiring the temperature information ΔT at a plurality of locations with the infrared thermographic camera 108 and obtaining the temperature information ΔT between the plurality of points of the joint layer 105. can. Further, by heating or overheating the bonding layer 105 and comparing the temperature information ΔT after the elapse of a predetermined time with the temperature information ΔT in the initial state, the life or deterioration of the bonding layer 105 can be quantitatively measured.

図14では、放射温度計、赤外線サーモグラフティカメラ108で、A点およびB点の温度情報△Tを測定するとした。詳細に接合層105の特性、構造、寿命等を測定あるいは把握するには、図15に図示するように、3点以上の箇所で温度情報△Tを取得する。 In FIG. 14, it is assumed that the radiation thermometer and the infrared thermography camera 108 measure the temperature information ΔT at points A and B. In order to measure or grasp the characteristics, structure, life, etc. of the bonding layer 105 in detail, temperature information ΔT is acquired at three or more points as shown in FIG.

図15では、9点の測定点を等間隔(d/2)で測定している。dは略接合層105の膜厚とする。図15に図示するように、接合層105をマトリックス状に温度情報△Tを取得する。取得した各点の温度情報△Tから各点間の温度情報△Tを求める。
温度情報△Tは、故障率と相関がある。図19は温度情報△Tと故障率との関係を模式的に図示した説明図である。
In FIG. 15, nine measurement points are measured at equal intervals (d / 2). d is approximately the film thickness of the bonding layer 105. As shown in FIG. 15, the temperature information ΔT is acquired in a matrix of the bonding layer 105. The temperature information ΔT between each point is obtained from the acquired temperature information ΔT of each point.
The temperature information ΔT correlates with the failure rate. FIG. 19 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the temperature information ΔT and the failure rate.

温度情報△Tが小さい場合、接合層105が均一、ボイドあるいはクラック等が発生してないか、または少ない。温度情報△Tが大きい場合、温度情報△Tが不均一な場合等は、接合層105に不均一材料混合、ボイド、クラック等が発生している場合が多い。 When the temperature information ΔT is small, the joint layer 105 is uniform, and voids, cracks, etc. are not generated or are few. When the temperature information ΔT is large, when the temperature information ΔT is non-uniform, etc., non-uniform material mixing, voids, cracks, etc. are often generated in the joint layer 105.

図19に図示するように、温度情報△Tが△T1以下の場合は、故障率がF1までと一定以下である。しかし、温度情報△Tが△T1以上の場合、△T1を超えると急激に故障率が大きくなる。
接合部105は、所定の故障率F2以下に収める必要があるとすると、温度情報△Tは△T2以下となるようにする必要がある。
As shown in FIG. 19, when the temperature information ΔT is ΔT1 or less, the failure rate is up to F1 and is constant or less. However, when the temperature information ΔT is ΔT1 or more, the failure rate sharply increases when ΔT1 is exceeded.
Assuming that the joint portion 105 needs to be kept within a predetermined failure rate F2 or less, the temperature information ΔT needs to be ΔT2 or less.

各接合層105を作製し、赤外線サーモグラフティカメラ108で温度情報△Tを取得することにより、接合層105を定量的に評価でき、故障率を把握できる。また、薄膜ヒーター117で接合層105を過熱することにより、接合層105の寿命、劣化を定量的に測定あるいは把握することができ、故障率を予測することができる。 By producing each bonding layer 105 and acquiring the temperature information ΔT with the infrared thermographic camera 108, the bonding layer 105 can be quantitatively evaluated and the failure rate can be grasped. Further, by heating the bonding layer 105 with the thin film heater 117, the life and deterioration of the bonding layer 105 can be quantitatively measured or grasped, and the failure rate can be predicted.

図19のグラフを、作製した接合部105の試料の温度情報△Tと当該故障率を測定、あるいは取得して作成する。グラフを作成することにより、新たに作製した接合部105を赤外線サーモグラフティカメラ108等で温度情報△Tを取得することにより、故障率が定量的に予測することができる。 The graph of FIG. 19 is created by measuring or acquiring the temperature information ΔT of the sample of the produced joint 105 and the failure rate. By creating a graph, the failure rate can be quantitatively predicted by acquiring the temperature information ΔT of the newly produced joint portion 105 with an infrared thermographic camera 108 or the like.

図16は、薄膜ヒーター117で接合層105を加熱した状態を熱シミュレーションした状態を図示したものである。薄膜ヒーター117により、接合層105には、温度分布が発生する。 FIG. 16 shows a state in which a state in which the bonding layer 105 is heated by the thin film heater 117 is thermally simulated. The thin film heater 117 creates a temperature distribution in the junction layer 105.

熱シミュレーションは、Ni−P膜111(In膜151)の膜厚・配置位置、薄膜ヒーター117の膜厚・配置位置、ヒーターチップ109の形状・配置位置、ヒーターチップ109に印加電流、温度プローブ116の形状・配置位置、接合層105の材料あるいは組成と膜厚等の情報のうち、少なくとも1つ以上の情報を設定することにより、実現することができる。 The thermal simulation includes the film thickness / arrangement position of the Ni-P film 111 (In film 151), the film thickness / arrangement position of the thin film heater 117, the shape / arrangement position of the heater chip 109, the current applied to the heater chip 109, and the temperature probe 116. It can be realized by setting at least one or more information among the information such as the shape / arrangement position of the above, the material or composition of the bonding layer 105, and the film thickness.

赤外線サーモグラフティカメラ108で取得するA点、C点、B点の温度情報△Tも熱シミュレーションで求めることができる。熱シミュレーションした値と赤外線サーモグラフティカメラ108で測定した値との相関をとることができる。 The temperature information ΔT of points A, C, and B acquired by the infrared thermographty camera 108 can also be obtained by thermal simulation. It is possible to correlate the value simulated by heat with the value measured by the infrared thermographty camera 108.

図11に図示するように、赤外線サーモグラフティカメラ108は接合層105の端面の温度情報△Tを取得する。取得した温度情報△Tを用いて、薄膜ヒーター117に印加する定電流Ibを可変あるいは設定する。 As illustrated in FIG. 11, the infrared thermographty camera 108 acquires the temperature information ΔT of the end face of the junction layer 105. Using the acquired temperature information ΔT, the constant current Ib applied to the thin film heater 117 is variable or set.

赤外線サーモグラフティカメラ108の測定と、変化させる定電流Ibとは同期を取ることが好ましい。定電流Ibを変化させたタイミングに同期して、赤外線サーモグラフティカメラ108の測定を実施する。また、変化させる定電流Ibと温度プローブ116の端子電圧の測定も同期させることが好ましい。 It is preferable that the measurement of the infrared thermographic camera 108 and the changing constant current Ib are synchronized. The infrared thermographic camera 108 is measured in synchronization with the timing at which the constant current Ib is changed. It is also preferable to synchronize the measurement of the constant current Ib to be changed and the terminal voltage of the temperature probe 116.

薄膜ヒーター117に印加する定電流Ibの設定は、図17に図示するように、端面からt距離だけ離れた位置(深さ方向)である接合層105の中央部D点での温度情報△Tを取得し、中央部D点の温度情報△Tを用いて定電流Ibを設定できることが好ましい。 As shown in FIG. 17, the setting of the constant current Ib applied to the thin film heater 117 is the temperature information ΔT at the central portion D of the bonding layer 105, which is a position (depth direction) separated by t distance from the end face. Is obtained, and it is preferable that the constant current Ib can be set by using the temperature information ΔT at the central portion D point.

中央部D点での温度情報△Tは直接測定することはできない。本発明は図16に図示するように、熱シミュレーションを実施し、図17に図示するように端面b1からt距離離れたD点の下層での熱シミュレーションによるA点、B点、C点の温度情報△Tを求める。 The temperature information ΔT at the central point D cannot be measured directly. In the present invention, as shown in FIG. 16, a thermal simulation is performed, and as shown in FIG. 17, the temperatures at points A, B, and C are measured by thermal simulation in the lower layer of point D, which is t distance away from the end face b1. Information ΔT is obtained.

熱シミュレーションを実施することにより、たとえば、図17(b1)がb1線での熱シミュレーションによる温度分布状態、図17(b2)がb2線での熱シミュレーションによる温度分布状態、図17(b3)がb3線での熱シミュレーションによる温度分布状態として求まる。また、b1線での温度分布情報に赤外線サーモグラフィカメラによる温度情報△Tを使用して、熱シミュレーションによりb2線およびb3線の温度分布状態を求めてもよい。この場合、実測値に基づいた熱シミュレーションになるため、より正確にb1線およびb3線の温度分布状態を求めることができる。 By carrying out the thermal simulation, for example, FIG. 17 (b1) shows the temperature distribution state by the thermal simulation on the b1 line, FIG. 17 (b2) shows the temperature distribution state by the thermal simulation on the b2 line, and FIG. 17 (b3) shows the temperature distribution state. It is obtained as a temperature distribution state by thermal simulation on the b3 line. Further, the temperature distribution state of the b2 line and the b3 line may be obtained by thermal simulation by using the temperature information ΔT obtained by the infrared thermography camera for the temperature distribution information of the b1 line. In this case, since the thermal simulation is based on the measured value, the temperature distribution state of the b1 line and the b3 line can be obtained more accurately.

本発明は、熱シミュレーションにより接合層105の中央部または任意の箇所の温度情報△Tを求め、求めた温度情報△Tに基づき薄膜ヒーター117の定電流Ibを制御する。したがって、温度制御を精度よく実施することができる。 In the present invention, the temperature information ΔT at the central portion or an arbitrary portion of the bonding layer 105 is obtained by thermal simulation, and the constant current Ib of the thin film heater 117 is controlled based on the obtained temperature information ΔT. Therefore, the temperature control can be performed with high accuracy.

薄膜ヒーター117、温度プローブ116はベース基板106の上面に形成するとしたが、これに限定するものではない。たとえば、ベース基板106が接合層105に接する面に形成してもよい。たとえば、Ni−P膜111dとベース基板106間に、薄膜ヒーター117と温度プローブ116のうち少なくとも一方を形成してもよい。 The thin film heater 117 and the temperature probe 116 are formed on the upper surface of the base substrate 106, but the present invention is not limited to this. For example, the base substrate 106 may be formed on a surface in contact with the bonding layer 105. For example, at least one of the thin film heater 117 and the temperature probe 116 may be formed between the Ni-P film 111d and the base substrate 106.

この構成の場合は、ベース基板106の下面に、薄膜ヒーター117等を形成し、薄膜ヒーター117等上にSiO等の絶縁膜を形成し、その上に、Ni−P膜111dを形成する。
銅プレート104にはNi−P膜111a、In膜151b、ベース基板106にはNi−P膜111d、In膜151aを形成するとした。
In the case of this configuration, a thin film heater 117 or the like is formed on the lower surface of the base substrate 106, an insulating film such as SiO 2 is formed on the thin film heater 117 or the like, and a Ni-P film 111d is formed on the insulating film such as SiO 2.
It is assumed that a Ni-P film 111a and an In film 151b are formed on the copper plate 104, and a Ni-P film 111d and an In film 151a are formed on the base substrate 106.

接合層105に種類に応じて、適時、適切な材料を選定すればよいことは言うまでもない。たとえば、接合層105が半田の場合は、ニッケル(Ni)、錫、鉛などが例示される。接合層105がエポキシ樹脂などの有機物の場合は、エポキシ樹脂用プライマーが例示される。この場合は、エポキシ樹脂用プライマーは電極ではなく、接触層(接触層)として機能する。 Needless to say, an appropriate material may be selected for the joint layer 105 in a timely manner according to the type. For example, when the bonding layer 105 is solder, nickel (Ni), tin, lead, and the like are exemplified. When the bonding layer 105 is an organic substance such as an epoxy resin, a primer for an epoxy resin is exemplified. In this case, the epoxy resin primer functions not as an electrode but as a contact layer (contact layer).

本明細書および図面等において、ベース基板106は基板として説明するがこれに限定するものではない。ベース基板106は、フィルムとしてベースフィルム106であってもよい。少なくとも、部材に薄膜ヒーター117等の発熱材と、接合のための仲介層111dを有するものであればいずれの構成であってもよい。 In the present specification and drawings, the base substrate 106 will be described as a substrate, but the present invention is not limited thereto. The base substrate 106 may be a base film 106 as a film. At least, any configuration may be used as long as the member has an exothermic material such as a thin film heater 117 and an intermediary layer 111d for joining.

本明細書および図面等において、銅プレート104として説明するが、銅プレート104はプレートに限定されるものではない。プレートはフィルムあるいはシートであってもよい。また、厚みのある個体部材であってもよいことは言うまでもない。銅プレート104は、一方の面に接合のための仲介層111aを有するものであればいずれの構成であってもよい。 Although the copper plate 104 will be described in the present specification and drawings, the copper plate 104 is not limited to the plate. The plate may be a film or a sheet. Needless to say, it may be a thick individual member. The copper plate 104 may have any configuration as long as it has an intermediary layer 111a for joining on one surface.

薄膜ヒーター117および温度プローブ116は薄膜に限定されるものではない。線材などで構成され、一定の厚みを有する構成物であってもよいことは言うまでもない。薄膜ヒーター117は面状発熱体ヒーター、セラミックヒーター、フィルムヒーター、面状発光体カーボン、ペルチェ素子からなるヒーター等が例示される。なお、ヒーターとは加熱手段であればいずれのものであってもよい。温度プローブ116は、熱電対、放射温度計等であっても良いことは言うまでもない。 The thin film heater 117 and the temperature probe 116 are not limited to thin films. Needless to say, it may be a structure made of a wire rod or the like and having a certain thickness. Examples of the thin film heater 117 include a planar heating element heater, a ceramic heater, a film heater, a planar illuminant carbon, and a heater made of a Perche element. The heater may be any heating means. Needless to say, the temperature probe 116 may be a thermocouple, a radiation thermometer, or the like.

本明細書等において、銅プレート104の裏面に加熱冷却プレート101を配置し、銅プレート104を所定温度に維持するとしたが、これに限定するものではない。たとえば、加熱冷却プレート101の表面にNi−P膜111a、In膜151bを直接形成し、当該Ni−P膜111aとSiC基板106のNi−P膜111d、In膜151b間に接合層105を配置してもよい。 In the present specification and the like, the heating / cooling plate 101 is arranged on the back surface of the copper plate 104 to maintain the copper plate 104 at a predetermined temperature, but the present invention is not limited to this. For example, the Ni-P film 111a and the In film 151b are directly formed on the surface of the heating / cooling plate 101, and the bonding layer 105 is arranged between the Ni-P film 111a and the Ni-P film 111d and the In film 151b of the SiC substrate 106. You may.

銅プレート104の機能として、1つは接合層105の片面を、均一な所定温度にするために採用する。したがって、銅プレート104は金属に限定されるものではない。たとえば、AlN、SiC、セラミックなど伝熱性が高いプレート、あるいはシートを採用することができる。プレート104は、少なくとも接合層105との接触面積以上の面積があり、当該面積部において均質な熱伝導率を有する部材である。 As a function of the copper plate 104, one is adopted to bring one side of the bonding layer 105 to a uniform predetermined temperature. Therefore, the copper plate 104 is not limited to metal. For example, a plate or sheet having high heat transfer properties such as AlN, SiC, and ceramic can be adopted. The plate 104 is a member having an area at least equal to or larger than the contact area with the bonding layer 105 and having a uniform thermal conductivity in the area.

ポリイミドシート107はシートに限定されるものではない。板状の樹脂部材を粘着材等で接合層105に貼り付けても良い。また、アクリル系、エポキシ系等の樹脂を塗布してもよい。また、ポリイミドに限定されるものでななく、前駆体のポリアミドなどを採用してもよい。 The polyimide sheet 107 is not limited to the sheet. A plate-shaped resin member may be attached to the joint layer 105 with an adhesive or the like. Further, an acrylic resin, an epoxy resin or the like may be applied. Further, the present invention is not limited to polyimide, and a precursor polyamide or the like may be adopted.

温度を測定あるいは取得する手段として、赤外線サーモグラフティカメラ108を例示した。しかし、接合層105および当該近傍の温度を、非接触で測定できるものであればいずれのものでも採用できる。たとえば、放射温度計が例示される。
以上のように、本発明の接合層の評価方法および接合層評価装置は、接合層の評価、構成、寿命などを定量的に評価できる。
An infrared thermography camera 108 has been exemplified as a means for measuring or acquiring a temperature. However, any one that can measure the temperature of the bonding layer 105 and its vicinity in a non-contact manner can be adopted. For example, a radiation thermometer is illustrated.
As described above, the bonding layer evaluation method and the bonding layer evaluation device of the present invention can quantitatively evaluate the evaluation, composition, life, etc. of the bonding layer.

以上、本明細書において、実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
本明細書および図面に記載した事項あるいは内容は、相互に組み合わせることができることは言うまでもない。
Although the present specification has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
It goes without saying that the matters or contents described in the present specification and the drawings can be combined with each other.

電極間の接合層等を、温度分布の測定データに基づいて、非破壊で、接合層の劣化を容易に検出することが可能となる。また、半田接合層等の寿命の評価を容易に行うことが可能となる。また、劣化の検知および寿命の評価の信頼性評価に利用できる。 It is possible to easily detect the deterioration of the bonding layer between the electrodes in a non-destructive manner based on the measurement data of the temperature distribution. In addition, it is possible to easily evaluate the life of the solder joint layer or the like. It can also be used for reliability evaluation of deterioration detection and life evaluation.

101 加熱冷却プレート
102 循環水パイプ
103 チラー
104 銅プレート
105 半田層(接合層)
106 SiC基板
107 ポリイミドシート(ポリアミド)
108 赤外線サーモグラフティカメラ
109 ヒーターチップ
110 XYZステージ
111 Ni−P膜(めっき膜)
112 金めっき膜
114 温度プローブ端子電極(金めっき膜)
115 薄膜ヒーター端子電極(金めっき膜)
116 温度プローブ(Ni−P膜)
117 薄膜ヒーター(Ni−P膜)
118 放熱グリス
119 粗化面
120 マスキングテープ
121 リード線
122 電圧計
123 半田
124 エレクトロマイグレーション(EM)端子電極(金めっき膜)
125 焼結Agペースト充填層
126 高温半田
127 配線
128 電流
129 銅板(放熱板)
130 十字マーク
131 スルーホール(TH)
132 電流印加経路
134 焼結Agペースト充填部
151 In膜
152 合金膜
153 In拡散防止膜
501 マスク(アルカリ可溶性タイプアクリルポリマー含む)
502 レーザ光(フェムト秒レーザ光)
503 凹部
504 Sn−Pd触媒
801 スイッチ回路
802 定電流回路
803 電流電源装置
804 制御回路
901 拡散部

101 Heating / cooling plate 102 Circulating water pipe 103 Chiller 104 Copper plate 105 Solder layer (bonding layer)
106 SiC substrate 107 Polyimide sheet (polyamide)
108 Infrared Thermografty Camera 109 Heater Tip 110 XYZ Stage 111 Ni-P Film (Plating Film)
112 Gold-plated film 114 Temperature probe terminal electrode (gold-plated film)
115 Thin film heater terminal electrode (gold plated film)
116 Temperature probe (Ni-P film)
117 Thin film heater (Ni-P film)
118 Thermal paste 119 Roughened surface 120 Masking tape 121 Lead wire 122 Voltmeter 123 Solder 124 Electromigration (EM) terminal electrode (gold plated film)
125 Sintered Ag paste filling layer 126 High temperature solder 127 Wiring 128 Current 129 Copper plate (heat dissipation plate)
130 Cross mark 131 Through hole (TH)
132 Current application path 134 Sintered Ag paste filling part 151 In film 152 Alloy film 153 In diffusion prevention film 501 Mask (including alkali-soluble type acrylic polymer)
502 Laser light (femtosecond laser light)
503 Recess 504 Sn-Pd catalyst 801 Switch circuit 802 Constant current circuit 803 Current power supply 804 Control circuit 901 Diffusion part

Claims (10)

第1の基板と、
第2の基板と、
第1の部材と、
前記第1の基板の第1の面に形成、または配置された加熱手段と、
前記第1の基板の第1の面に形成、または配置された電流経路と、
前記加熱手段に電流を供給する電流供給手段と、
前記第2の基板と前記第1の基板の第2の面間に配置された接続層と、
前記接合層から放射される赤外線から、前記接合層の温度を取得する温度測定手段を具備し、
前記接合層に面する層にインジウムを含有する層が形成されていることを特徴とする接合層評価装置。
The first board and
The second board and
The first member and
With the heating means formed or arranged on the first surface of the first substrate,
A current path formed or arranged on the first surface of the first substrate,
A current supply means for supplying an electric current to the heating means and
A connection layer arranged between the second substrate and the second surface of the first substrate,
A temperature measuring means for acquiring the temperature of the bonding layer from infrared rays radiated from the bonding layer is provided.
A bonding layer evaluation device characterized in that a layer containing indium is formed in a layer facing the bonding layer.
前記第1の基板は、シリコンカーバイドで形成されていることを特徴とする請求項1記載の接合層評価装置。 The bonding layer evaluation device according to claim 1, wherein the first substrate is formed of silicon carbide. 前記第1の面において
前記加熱手段が形成、または配置される位置に、フェムト秒レーザ光またはピコ秒レーザ光が照射されて粗面化されていることを特徴とする請求項1記載の接合層評価装置。
The bonding layer according to claim 1, wherein a position on the first surface where the heating means is formed or arranged is roughened by irradiating a femtosecond laser beam or a picosecond laser beam. Evaluation device.
前記第2の基板を所定の温度する加熱または冷却手段を有ることを特徴とする請求項1記載の接合層評価装置。 The bonding layer evaluation device according to claim 1, further comprising a heating or cooling means for heating the second substrate to a predetermined temperature. 前記加熱手段と、前記電流経路のうち、少なくとも一方が、Ni−Pからなる層であることを特徴とする請求項1記載の接合層評価装置。 The bonding layer evaluation device according to claim 1, wherein at least one of the heating means and the current path is a layer made of Ni-P. 第1の基板と、第2の基板と、第1の部材と、樹脂部材を有し、
第2の基板と前記第1の部材を接合する接合層を形成し、
前記接合層が接する接合面を研磨し、
前記接合面に密接するように、前記樹脂部材を配置し、
前記第1の基板を加熱して、前記第2の基板を所定温度に維持し、前記接合面の所定位置の温度情報△Tを、非接触で取得することを特徴とする接合層の評価方法。
It has a first substrate, a second substrate, a first member, and a resin member.
A bonding layer for joining the second substrate and the first member is formed.
Polish the joint surface that the joint layer contacts,
The resin member is arranged so as to be in close contact with the joint surface.
A method for evaluating a bonding layer, which comprises heating the first substrate, maintaining the second substrate at a predetermined temperature, and acquiring temperature information ΔT at a predetermined position on the bonding surface in a non-contact manner. ..
前記第1の基板に、薄膜からなるヒーターが構成され、
前記薄膜からなるヒーターに電流を印加することにより、前記薄膜からなるヒーターを発熱させ、
前記発熱により、前記接合層を加熱することを特徴とする請求項6記載の接合層の評価方法。
A heater made of a thin film is formed on the first substrate.
By applying an electric current to the heater made of the thin film, the heater made of the thin film is heated.
The method for evaluating a bonding layer according to claim 6, wherein the bonding layer is heated by the heat generation.
前記第2の基板を、所定温度に維持することを特徴とする請求項6記載の接合層の評価方法。 The method for evaluating a bonding layer according to claim 6, wherein the second substrate is maintained at a predetermined temperature. 前記第1の基板に、Ni−Pからなる配線が形成されていることを特徴とする請求項6記載の接合層の評価方法。 The method for evaluating a bonding layer according to claim 6, wherein a wiring made of Ni-P is formed on the first substrate. 前記接合面の所定位置の温度情報△Tは、複数点を取得し、
前記複数点の温度情報△Tの差を求めることを特徴とする請求項6記載の接合層の評価方法。
For the temperature information ΔT at the predetermined position of the joint surface, a plurality of points are acquired, and the temperature information ΔT is obtained.
The method for evaluating a bonding layer according to claim 6, wherein the difference in temperature information ΔT at a plurality of points is obtained.
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