特開 2022-190814 電子機器および電子機器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190814

(43)【公開日】2022-12-27

(54)【発明の名称】電子機器および電子機器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20221220BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20221220BHJP

   B23K 26/36 20140101ALI20221220BHJP

   B23K 35/14 20060101ALI20221220BHJP

   B23K 35/40 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

H01L23/12 Z

H01L23/12 Q

H05K3/00 N

B23K26/36

B23K35/14 Z

B23K35/40 340Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021099262

(22)【出願日】2021-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 成実

(72)【発明者】

【氏名】玉井 雄大

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD00

4E168DA32

4E168DA40

4E168DA43

(57)【要約】

【課題】半導体モジュールにおいて、はんだ層に起因した不良を低減することが好ましい。
【解決手段】金属配線を備える電子機器であって、金属配線は、はんだ層で覆われている複数の第１領域と、複数の第１領域の内２つの第１領域の間に設けられる第２領域と、窒素量が２０ａｔｏｍｓ％以上である第３領域とを有し、酸素量が第２領域、第１領域、第３領域の順に大きい電子機器を提供する。窒素量が第３領域、第１領域、第２領域の順に大きくてよい。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属配線を備える電子機器であって、
前記金属配線は、
はんだ層で覆われている複数の第１領域と、
前記複数の第１領域の内２つの第１領域の間に設けられる第２領域と、
窒素量が２０ａｔｏｍｓ％以上である第３領域と
を有し、
酸素量が前記第２領域、前記第１領域、前記第３領域の順に大きい
電子機器。

【請求項2】

窒素量が前記第３領域、前記第１領域、前記第２領域の順に大きい
請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記第１領域の酸素量は、３０ａｔｏｍｓ％未満である
請求項１または２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記第１領域の酸素量は、２５ａｔｏｍｓ％未満である
請求項３に記載の電子機器。

【請求項5】

前記第２領域の酸素量は、３０ａｔｏｍｓ％以上である
請求項１から４いずれか一項に記載の電子機器。

【請求項6】

前記第２領域の酸素量は、５０ａｔｏｍｓ％以下である
請求項５に記載の電子機器。

【請求項7】

前記第１領域の酸素量は、１０ａｔｏｍｓ％以上である
請求項１から６のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項8】

前記第１領域の窒素量は、２０ａｔｏｍｓ％以下である
請求項１から７のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項9】

前記第２領域の窒素量は、１０ａｔｏｍｓ％未満である
請求項１から８のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項10】

前記第２領域の窒素量は、前記第１領域の窒素量の半分以下である
請求項１から９のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項11】

前記第２領域の酸素量は、前記第１領域の酸素量の２倍以上である
請求項１から１０のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項12】

前記第２領域の最小幅は、１５０μｍ以上である
請求項１から１１のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項13】

金属配線を備える電子機器の製造方法であって、
前記金属配線に第１レーザー光を照射する第１レーザー照射段階と、
前記金属配線に前記第１レーザー光と異なるエネルギー密度の第２レーザー光を照射する第２レーザー照射段階と
を備え、
前記第１レーザー照射段階および第２レーザー照射段階によって前記金属配線に、
複数の第１領域と、
前記複数の第１領域の内２つの第１領域の間に設けられる第２領域と、
窒素量が２０ａｔｏｍｓ％以上である第３領域と
が形成され、
前記第１領域を覆うようにはんだ層を形成するはんだ層形成段階を更に備え、
酸素量が前記第２領域、前記第１領域、前記第３領域の順に大きい
電子機器の製造方法。

【請求項14】

前記第１レーザー照射段階において、前記第１領域が形成される領域に前記第１レーザー光を照射し、
前記第２レーザー照射段階において、前記第２領域が形成される領域に前記第２レーザー光を照射する
請求項１３に記載の電子機器の製造方法。

【請求項15】

前記第１レーザー照射段階において、前記第１領域が形成される領域および前記第２領域が形成される領域に前記第１レーザー光を照射し、
前記第２レーザー照射段階において、前記第２領域が形成される領域に前記第２レーザー光を照射する
請求項１３に記載の電子機器の製造方法。

【請求項16】

前記第２レーザー光のエネルギー密度は、０．０６Ｗ／ｍｍ^２以上である
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の電子機器の製造方法。

【請求項17】

前記第２レーザー光のエネルギー密度は、０．１０Ｗ／ｍｍ^２以下である
請求項１６に記載の電子機器の製造方法。

【請求項18】

前記第１レーザー光のエネルギー密度は、０．０６Ｗ／ｍｍ^２未満である
請求項１３から１７のいずれか一項に記載の電子機器の製造方法。

【請求項19】

前記第１レーザー光のエネルギー密度は、０．０１５Ｗ／ｍｍ^２以上である
請求項１８に記載の電子機器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子機器および電子機器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体モジュール等の電子機器にレーザー光を照射して、クリーニング・洗浄する技術が知られている（例えば、特許文献１－３参照）。また、接合部材であるはんだ層が設けられている電子機器にレーザー光を照射して、はんだ層の濡れ広がりを抑制する技術が知られている（例えば、特許文献４－６参照）。
特許文献１ 特開平１０－１８９６３９号公報
特許文献２ 特開２０１７－９８３０２号公報
特許文献３ 特開平６－７１４６７号公報
特許文献４ 国際公開第２０１３－１５３６７３号
特許文献５ 特開２００８－２０７２０７号公報
特許文献６ 特開２００９－２１８２８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

半導体モジュールにおいて、はんだ層に起因した不良を低減することが好ましい。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記課題を解決するために、本発明の一つの態様においては、電子機器を提供する。電子機器は、金属配線を備えてよい。金属配線は、複数の第１領域を有してよい。第１領域は、はんだ層で覆われていてよい。金属配線は、第２領域を有してよい。第２領域は、複数の第１領域の内２つの第１領域の間に設けられてよい。金属配線は、第３領域を有してよい。第３領域は、窒素量が２０ａｔｏｍｓ％以上であってよい。酸素量が第２領域、第１領域、第３領域の順に大きくてよい。

【0005】

窒素量が第３領域、第１領域、第２領域の順に大きくてよい。

【0006】

第１領域の酸素量は、３０ａｔｏｍｓ％未満であってよい。第１領域の酸素量は、２５ａｔｏｍｓ％未満であってよい。第２領域の酸素量は、３０ａｔｏｍｓ％以上であってよい。第２領域の酸素量は、５０ａｔｏｍｓ％以下であってよい。第１領域の酸素量は、１０ａｔｏｍｓ％以上であってよい。

【0007】

第１領域の窒素量は、２０ａｔｏｍｓ％以下であってよい。第２領域の窒素量は、１０ａｔｏｍｓ％未満であってよい。

【0008】

第２領域の窒素量は、第１領域の窒素量の半分以下であってよい。第２領域の酸素量は、第１領域の酸素量の２倍以上であってよい。

【0009】

第２領域の最小幅は、１５０μｍ以上であってよい。

【0010】

本発明の第２の態様においては、電子機器の製造方法を提供する。電子機器は、金属配線を備えてよい。電子機器の製造方法は、第１レーザー照射段階を備えてよい。第１レーザー照射段階において、金属配線に第１レーザー光を照射してよい。電子機器の製造方法は、第２レーザー照射段階を備えてよい。第２レーザー照射段階において、金属配線に第１レーザー光と異なるエネルギー密度の第２レーザー光を照射してよい。第１レーザー照射段階および第２レーザー照射段階によって金属配線に、複数の第１領域と、複数の第１領域の内２つの第１領域の間に設けられる第２領域と、窒素量が２０ａｔｏｍｓ％以上である第３領域とが形成されてよい。電子機器の製造方法は、はんだ層形成段階を備えてよい。はんだ層形成段階において、第１領域を覆うようにはんだ層を形成してよい。酸素量が第２領域、第１領域、第３領域の順に大きくてよい。

【0011】

第１レーザー照射段階において、第１領域が形成される領域に第１レーザー光を照射してよい。第２レーザー照射段階において、第２領域が形成される領域に第２レーザー光を照射してよい。

【0012】

第１レーザー照射段階において、第１領域が形成される領域および第２領域が形成される領域に第１レーザー光を照射してよい。

【0013】

第２レーザー光のエネルギー密度は、０．０６Ｗ／ｍｍ^２以上であってよい。第２レーザー光のエネルギー密度は、０．１０Ｗ／ｍｍ^２以下であってよい。

【0014】

第１レーザー光のエネルギー密度は、０．０６Ｗ／ｍｍ^２未満であってよい。第１レーザー光のエネルギー密度は、０．０１５Ｗ／ｍｍ^２以上であってよい。

【0015】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の比較例に係る電子機器２００の一例を示す図である。

【図2】図１における領域Ａの一例を示す図である。

【図3】本発明の比較例に係る電子機器３００の一例を示す図である。

【図4】図３における領域Ｂの一例を示す図である。

【図5】本発明の一つの実施形態に係る電子機器１００の一例を示す図である。

【図6】図５における領域Ｃの一例を示す図である。

【図7】電子機器１００の製造方法の一例を説明する図である。

【図8】レーザー光のエネルギー密度と照射領域のＥＳＣＡ元素検出量の関係を示す図である。

【図9】電子機器１００の製造方法の他の例を説明する図である。

【図10】レーザー照射装置のレーザー照射のフローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、又、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。また、１つの図面において、同一の機能、構成を有する要素については、代表して符合を付し、その他については符合を省略する場合がある。

【0018】

本明細書においては半導体チップの深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または電子機器の実装時における方向に限定されない。

【0019】

本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および－Ｚ軸に平行な方向を意味する。本明細書では、半導体チップの上面および下面に平行な直交軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、半導体チップの上面および下面と垂直な軸をＺ軸とする。本明細書では、Ｚ軸の方向を深さ方向と称する場合がある。また、本明細書では、Ｘ軸およびＹ軸を含めて、半導体チップの上面および下面に平行な方向を、水平方向と称する場合がある。

【0020】

本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば１０％以内である。

【0021】

図１は、本発明の比較例に係る電子機器２００の一例を示す図である。本例において、電子機器２００は、半導体チップが載置される半導体モジュールである。電子機器２００は、インバータ等の電力変換装置として機能してよい。電子機器２００は、半導体チップを有さない素子であってもよい。電子機器２００は、コンデンサ等を有してもよい。電子機器２００は、放熱板２０、絶縁基板２１、金属配線２６、はんだ層３０、はんだ層３２、半導体チップ４０およびリードフレーム６０を備える。

【0022】

電子機器２００は、１つ以上の絶縁基板２１を備える。絶縁基板２１のいずれか一方の面には、金属配線２６が設けられ、絶縁基板２１の他方の面には、放熱板２０が設けられている。金属配線２６には、所定の回路パターンが設けられている。金属配線２６は、銅板またはアルミニウム板、あるいはこれらの材料にめっきを施した板を、窒化ケイ素セラミックスや窒化アルミニウムセラミックス等の絶縁基板２１に直接接合あるいはろう材層を介して接合することで、構成されてよい。

【0023】

金属配線２６には、１つ以上の半導体チップ４０が載置される。図１の例では、１つの半導体チップ４０が載置される。はんだ層３０は、金属配線２６の上方に設けられる。はんだ層３０は、半導体チップ４０またはリードフレーム６０を金属配線２６に接合する。はんだ層３０は、はんだ層３２と同一の材料であってよい。半導体チップ４０は、絶縁基板２１を囲む樹脂ケース（不図示）や樹脂ケースに充填される封止樹脂（封止樹脂）といった樹脂パッケージにより保護される。なお、樹脂ケースを設けず、封止樹脂によるトランスファーモールド等で半導体チップ４０等を保護してもよい。

【0024】

半導体チップ４０は、ＩＧＢＴ、ＦＷＤ（Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌ Ｄｉｏｄｅ）等のダイオードおよびこれらを組み合わせたＲＣ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）－ＩＧＢＴ、並びにＭＯＳトランジスタ等を含んでよい。

【0025】

本例の半導体チップ４０は、上面および下面に金属電極（例えば、エミッタ電極とコレクタ電極）が形成された縦型のチップである。半導体チップ４０は、下面に形成された金属電極により金属配線２６と接続され、上面に形成された金属電極により配線部材（本例ではリードフレーム６０）と接続される。なお、半導体チップ４０は縦型のチップに限定されない。半導体チップ４０は、ワイヤ等により金属配線２６と接続される金属電極を上面に有していてもよい。

【0026】

放熱板２０は、絶縁基板２１等を介して、半導体チップ４０を放熱する。放熱板２０の下面には、内部に水等の冷媒を含む冷却部が設けられてもよい。

【0027】

半導体チップ４０の上面は、接合部材であるはんだ層３２を介して配線部材に接続される。本例の配線部材は、リードフレーム６０である。リードフレーム６０は、銅またはアルミニウム等の金属材料で形成された部材である。リードフレーム６０は、ニッケル等により表面の少なくとも一部がメッキされていてもよい。また、リードフレーム６０は、樹脂等により表面の少なくとも一部がコーティングされていてもよい。リードフレーム６０は、板状の部分を有してよい。板状とは、対向して設けられた２つの主面の面積が、他の面の面積よりも大きい形状を指す。リードフレーム６０は、少なくとも、半導体チップ４０と接続する部分が板状であってよい。リードフレーム６０は、１枚の金属板を折り曲げることで、形成されてよい。

【0028】

リードフレーム６０は、半導体チップ４０と、金属配線２６とを電気的に接続する。リードフレーム６０には、主電流が流れてよい。ここで、主電流とは、半導体チップ４０に流れる電流のうち、最大の電流である。本例のリードフレーム６０は、チップ接続部６２、架橋部６４、回路パターン接続部６６および足部６８を含む。チップ接続部６２は、半導体チップ４０の上面と接続する部分である。回路パターン接続部６６は、金属配線２６の上面に接続される部分である。チップ接続部６２および回路パターン接続部６６は、ＸＹ面とほぼ平行な板状の部分であってよい。従って、チップ接続部６２および回路パターン接続部６６は、半導体チップ４０の上面とほぼ平行な板状の部分であってよい。なお、ほぼ平行とは、例えば角度が１０度以下の状態を指す。

【0029】

足部６８は、Ｚ軸方向に延伸する部分である。架橋部６４は、足部６８を介して、チップ接続部６２および回路パターン接続部６６を接続する。架橋部６４は、金属配線２６等の導電部材から離れて設けられている。本例の架橋部６４は、金属配線２６等の上方に設けられており、チップ接続部６２から回路パターン接続部６６まで、金属配線２６等を跨ぐように設けられている。

【0030】

はんだ層３２は、半導体チップ４０の上面とリードフレーム６０のチップ接続部６２の下面との間に形成される。はんだ層３２は、半導体チップ４０とチップ接続部６２とを機械的および電気的に接続する。本例において、はんだ層３２は、鉛フリーはんだが用いられる。鉛フリーはんだは、例えば、錫－銀－銅からなる合金、錫－亜鉛－ビスマスからなる合金、錫－銅からなる合金、錫－銀－インジウム－ビスマスからなる合金のうち少なくともいずれかの合金を主成分とする。また、はんだ層３２は、側面にフィレットを有していてもよい。はんだ層３２は、半導体チップ４０の上面とリードフレーム６０のチップ接続部６２の下面との間にのみ設けられてもよい。

【0031】

図２は、図１における領域Ａの一例を示す図である。図２において、金属配線２６、はんだ層３０および半導体チップ４０の配置を示している。

【0032】

金属配線２６に、表面汚れ２７が存在する場合がある。本明細書において表面汚れ２７とは、窒素元素に起因した汚れを含む。表面汚れ２７が存在していると、はんだ層３０を形成する際に、はんだが均質に濡れ拡がらず、はんだ層３０にボイド３１が形成されてしまう。ボイド３１が存在すると、半導体チップ４０と金属配線２６の接合不良が発生してしまう恐れがある。また、表面汚れ２７が窒素元素に起因した汚れを含むため、ボイド３１は、はんだ層３０と金属配線２６の界面近傍に形成され、通常の検査手法で検出することは困難である。

【0033】

図３は、本発明の比較例に係る電子機器３００の一例を示す図である。図３の電子機器３００は、リードフレーム６０－２およびリードフレーム６０－２の下方に設けられたはんだ層３０を更に備える点で、図１の電子機器２００とは異なる。電子機器３００のリードフレーム６０－２近傍以外の構成は、電子機器２００と同一であってよい。なお、図３のリードフレーム６０－１は、図１のリードフレーム６０と同一である。リードフレーム６０－２は、はんだ層３０を介して金属配線２６と接合する。

【0034】

図４は、図３における領域Ｂの一例を示す図である。図４において、金属配線２６、はんだ層３０、半導体チップ４０およびリードフレーム６０－２の配置を示している。

【0035】

電子機器が小型化すると、半導体チップ４０や配線部材の設置間隔が狭まる。したがって、はんだ層３０が濡れ拡がった場合、他のはんだ層３０と接触してしまうことが考えられる。図４において、半導体チップ４０の下方のはんだ層３０は、リードフレーム６０－２のはんだ層３０と接触している。はんだ層３０が接触していると、はんだ層３０の厚さが各半導体チップ４０や各配線部材下に必要とされるはんだ層の厚さから逸脱してしまう恐れがある。図４の例では、半導体チップ４０およびリードフレーム６０－２の下方のはんだ３０が薄くなっているため、半導体チップ４０およびリードフレーム６０－２がそれぞれ傾いている。よって、電子機器３００では不良品が発生する恐れがある。

【0036】

図５は、本発明の一つの実施形態に係る電子機器１００の一例を示す図である。図５の電子機器１００は、金属配線２６が第１領域７２および第２領域７４を有する点で図３の電子機器３００と異なる。図５の金属配線２６以外の構成は、図３と同一であってよい。

【0037】

金属配線２６は、第１領域７２を有する。第１領域７２は、少なくとも一部がはんだ層３０で覆われている領域である。図５において、第１領域７２は、全体がはんだ層３０で覆われている。第１領域７２は、金属配線２６の表面に設けられる。図５において、第１領域７２は、金属配線２６の上面に設けられる。金属配線２６は、複数の第１領域７２を有する。図５において、３つのはんだ層３０の下方にそれぞれ第１領域７２が設けられている。図５において、第１領域７２の範囲を太線で示している。第１領域７２は、水平方向において半導体チップ４０よりも広範囲に設けられてよい。

【0038】

金属配線２６は、第２領域７４を有する。第２領域７４は、複数の第１領域７２の内２つの第１領域７２の間に設けられる。第２領域７４は、金属配線２６の表面に設けられる。図５において、第２領域７４は、金属配線２６の上面に設けられる。第２領域７４は、第１領域７２よりも深く形成されてよい。

【0039】

金属配線２６は、第３領域７６を有する。第３領域７６は、第１領域７２または第２領域７４が設けられる表面以外の金属配線２６の表面に設けられる。本例では、第３領域７６は、金属配線２６の上面に設けられる。第３領域７６は、金属配線２６の側面に設けられてもよく、絶縁基板２１と接する金属配線２６の下面に設けられてもよい。

【0040】

本例において、金属配線２６に所定のエネルギー密度のレーザー光を照射して第１領域７２および第２領域７４を形成する。レーザー光のエネルギー密度とは、レーザー光の強度の単位であり、具体的な数値は後述する。第３領域７６は、金属配線２６の内レーザー光が照射されない領域である。第１領域７２および第２領域７４は、レーザー光が照射されているため、窒素元素に起因した表面汚れを除去することができる。第３領域７６は、レーザー光が照射されていないため、表面汚れが除去されていない。図９で詳細に説明するが、表面汚れが除去されていない第３領域７６は、窒素量が２０ａｔｏｍｓ％以上である。第１領域７２および第２領域７４は、窒素量が所定の量以下であってよい。本明細書において、窒素量とは、各領域で検出される窒素の量である。

【0041】

また、第１領域７２を形成する際に用いられるレーザー光のエネルギー密度は、第２領域７４を形成する際に用いられるレーザー光のエネルギー密度と異なっている。本例において第２領域７４を形成する際に用いられるレーザー光のエネルギー密度は、第１領域７２を形成する際に用いられるレーザー光のエネルギー密度より大きい。より大きいエネルギー密度を照射することで照射領域の酸素元素を増やすことができる。酸素元素を増やすことにより、はんだ層３０の濡れ拡がりを抑制することができる。照射するエネルギー密度が第２領域７４、第１領域７２、第３領域７６の順に大きくなっているため、酸素量が第２領域７４、第１領域７２、第３領域７６の順に大きくなる。本明細書において、酸素量とは、各領域で検出される酸素の量である。

【0042】

なお第１領域７２、第２領域７４、第３領域７６の配置の例は、図５に限定されない。例えば第２領域７４は、金属配線２６の上面と金属配線２６の側面が接する角である角２８近傍に配置される。第２領域７４が角２８近傍に配置されることにより、金属配線２６の側面へのはんだ層３０の濡れ拡がりを抑制することができる。また、第１領域７２は、金属配線２６の側面に設けられてもよい。第３領域７６は、金属配線２６の上面に設けられなくてもよい。

【0043】

図６は、図５における領域Ｃの一例を示す図である。領域Ｃにおいて、金属配線２６、はんだ層３０、半導体チップ４０およびリードフレーム６０－２の配置を示している。

【0044】

金属配線２６が、第１領域７２がレーザー光で形成されているため、はんだ層３０におけるボイドの発生を抑制することができる。したがって、接合不良の発生を防ぐことができる。また、第２領域７４の酸素量が第１領域７２の酸素量、第３領域７６の酸素量より大きくなっているため、はんだ層３０の濡れ拡がりを抑制し、はんだ層３０が接触してしまうことを防ぐことができる。以上より、はんだ層３０に起因した不良を低減することができる。

【0045】

図６において、第２領域７４の最小幅をＤ１とする。第２領域７４の最小幅Ｄ１は、１５０μｍ以上であってよい。第２領域７４の最小幅Ｄ１が小さすぎるとはんだ層３０の接触が起こりやすくなるため、第２領域７４の最小幅Ｄ１は１５０μｍ以上とすることが好ましい。第２領域７４を形成する際に用いられるレーザー光のエネルギー密度を大きくするとはんだ層３０の濡れ拡がりを更に抑制できるため、第２領域７４の最小幅Ｄ１は、１５０μｍ以下であってもよい。

【0046】

図７は、電子機器１００の製造方法の一例を説明する図である。電子機器１００の製造方法は、第１レーザー照射段階Ｓ１０１、第２レーザー照射段階Ｓ１０２およびはんだ層形成段階Ｓ１０３を備える。第１レーザー照射段階Ｓ１０１の前において、絶縁基板２１の上方に金属配線２６を設ける。

【0047】

第１レーザー照射段階Ｓ１０１において、金属配線２６に第１レーザー光８２を照射する。第１レーザー照射段階Ｓ１０１において、第１領域７２が形成される領域に第１レーザー光８２を照射する。本例において、第１領域７２が形成される領域にのみ第１レーザー光８２を照射する。したがって、第１レーザー光８２によって、第１領域７２が形成される。図７において、第１レーザー光８２を照射する範囲を矢印で表している。

【0048】

第１レーザー光８２は、レーザー照射装置（本明細書では不図示）により照射されてよい。第１レーザー光８２は、一例として、パルスレーザーである。レーザー照射装置は、第１レーザー光８２を連続で照射する。レーザー光の直径を大きくしすぎるとエネルギー密度を大きくできなくなり、一方レーザー光の直径を小さくしすぎるとスループットが低くなる。レーザー光の直径は、エネルギー密度、スループットの観点で適切に設定することが好ましい。第１レーザー光８２の直径は、一例として、１００μｍ以下である。また第１レーザー光８２の波長は、一例として、６００ｎｍ以下である。なお、第１レーザー光８２のエネルギー密度は、図９において説明する。

【0049】

第２レーザー照射段階Ｓ１０２において、金属配線２６に第２レーザー光８４を照射する。第２レーザー光８４は、第１レーザー光８２と異なるエネルギー密度である。第２レーザー照射段階Ｓ１０２において、第２領域７４が形成される領域に第２レーザー光８４を照射する。本例において、第２領域７４が形成される領域にのみ第２レーザー光８４を照射する。したがって、第２レーザー光８４によって、第２領域７４が形成される。図７において、第２レーザー光８４を照射する範囲を矢印で表している。第１レーザー照射段階Ｓ１０１および第２レーザー照射段階Ｓ１０２によって、金属配線２６に第１領域７２と、第２領域７４と、第３領域７６とが形成される。

【0050】

第２レーザー光８４は、第１レーザー光８２と同様にレーザー照射装置により照射されてよい。第１レーザー光８２と第２レーザー光８４は、同一のレーザー照射装置により照射されてよい。第２レーザー光８４は、一例として、パルスレーザーである。レーザー照射装置は、第２レーザー光８４を連続で照射する。同一のレーザー照射装置の場合、レーザー照射装置の出力設定や周波数設定を変更することにより、第２レーザー光８４を第１レーザー光８２と異なるエネルギー密度にすることができる。第２レーザー光８４の直径は、一例として、５０μｍ以下である。また第２レーザー光８４の波長は、一例として、６００ｎｍ以下である。なお、第２レーザー光８４のエネルギー密度は、図９において説明する。

【0051】

はんだ層形成段階Ｓ１０３において、はんだ層３０を形成する。はんだ層３０は、第１領域７２を覆うように形成する。はんだ層３０は、必要な分量の板はんだを溶融、凝固することで形成されてよい。板はんだは、半導体チップ４０またはリードフレーム６０と金属配線２６の間に配置されてよい。はんだ層３０は、電子機器１００を水素還元炉内に入れ、加熱冷却のプロセスを経ることで形成される。第１領域７２を覆うようにはんだ層３０が形成されるため、ボイドの発生を抑制し、接合不良の発生を防ぐことができる。

【0052】

図８は、レーザー光のエネルギー密度と照射領域のＥＳＣＡ元素検出量の関係を示す図である。ＥＳＣＡ（Ｅｌｅｃｔｏｒｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）とは、表面分析の手法であり、Ｘ線光電分光法（Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）とも呼ばれる。図８において、横軸に該当するエネルギー密度のレーザー光を照射した照射領域のＥＳＣＡ元素検出量を示している。図８において、酸素および窒素のＥＳＣＡ元素検出量を示している。

【0053】

図８に示されるように、レーザー光のエネルギー密度を大きくするほど、照射領域の酸素量は大きくなる。したがって、第２レーザー光８４のエネルギー密度を第１レーザー光８２のエネルギー密度より大きくすることにより、酸素量が第２領域７４、第１領域７２、第３領域７６の順に大きくすることができる。

【0054】

また図８に示されるように、レーザー光のエネルギー密度を大きくするほど、照射領域の窒素量は小さくなる。したがって、第１領域７２および第２領域７４は、レーザー光が照射されているため、窒素元素に起因した表面汚れを除去することができる。

【0055】

本例において、第２レーザー光８４のエネルギー密度は、０．０６Ｗ／ｍｍ^２以上である。また、第２レーザー光８４のエネルギー密度は、０．１０Ｗ／ｍｍ^２以下であってよい。本例において、第１レーザー光８２のエネルギー密度は、０．０６Ｗ／ｍｍ^２未満である。第１レーザー光８２のエネルギー密度は、０．０１５Ｗ／ｍｍ^２以上であってよい。第１レーザー光８２および第２レーザー光８４のエネルギー密度をこのように設定することで、第１領域７２、第２領域７４および第３領域７６を形成することができる。

【0056】

第１領域７２は、第１レーザー光８２が照射される領域である。したがって、図８に示す通り、第１領域７２の酸素量は、３０ａｔｏｍｓ％未満であってよい。第１領域７２の酸素量は、２５ａｔｏｍｓ％未満であってもよい。第１領域７２の酸素量は、２０ａｔｏｍｓ％未満であってもよい。第１領域７２の酸素量は、１０ａｔｏｍｓ％以上であってよい。第１領域７２の酸素量は、１５ａｔｏｍｓ％以上であってもよい。

【0057】

また第１領域７２の窒素量は、２０ａｔｏｍｓ％以下であってよい。第１領域７２の窒素量は、１５ａｔｏｍｓ％以下であってもよい。第１領域７２の窒素量は、５ａｔｏｍｓ％以上であってよい。第１領域７２の窒素量は、１０ａｔｏｍｓ％以上であってもよい。

【0058】

第２領域７４は、第２レーザー光８４が照射される領域である。したがって、図８に示す通り、第２領域７４の酸素量は、３０ａｔｏｍｓ％以上であってよい。第２領域７４の酸素量は、３５ａｔｏｍｓ％以上であってもよい。第２領域７４の酸素量は、５０ａｔｏｍｓ％以下であってよい。第２領域７４の酸素量は、４５ａｔｏｍｓ％以下であってもよい。第２領域７４の酸素量は、第１領域７２の酸素量の２倍以上であってよい。

【0059】

また第２領域７４の窒素量は、１０ａｔｏｍｓ％未満であってよい。第２領域７４の窒素量は、５ａｔｏｍｓ％未満であってもよい。第２領域７４の窒素量は、第１領域７２の窒素量の半分以下であってよい。

【0060】

第３領域７６は、レーザー光が照射されない領域である。したがって、図８に示す通り第３領域７６の窒素量は、２０ａｔｏｍｓ％以上であってよい。第３領域７６の窒素量は、２５ａｔｏｍｓ％以上であってもよい。本例において、窒素量が第３領域７６、第１領域７２、第２領域７４の順に大きくなる。第３領域７６の酸素量は、１０ａｔｏｍｓ％未満であってよい。

【0061】

以上のように、第１レーザー光８２および第２レーザー光８４のエネルギー密度を制御することにより、第１領域７２、第２領域７４および第３領域７６を形成することが可能である。なお第１領域７２、第２領域７４および第３領域７６の酸素量、窒素量は、はんだ層３０を除去して解析してよい。第１領域７２、第２領域７４および第３領域７６の酸素量、窒素量は、酸素、窒素がない雰囲気下で解析されることが好ましい。

【0062】

図９は、電子機器１００の製造方法の他の例を説明する図である。電子機器１００の製造方法は、第１レーザー照射段階Ｓ２０１、第２レーザー照射段階Ｓ２０２およびはんだ層形成段階Ｓ２０３を備える。第２レーザー照射段階Ｓ２０２は、図７の第２レーザー照射段階Ｓ１０２と同一であってよい。はんだ層形成段階Ｓ２０３は、図７のはんだ層形成段階Ｓ１０３と同一であってよい。

【0063】

第１レーザー照射段階Ｓ２０１において、金属配線２６に第１レーザー光８２を照射する。第１レーザー照射段階Ｓ２０１において、第１領域７２が形成される領域および第２領域７４が形成される領域に第１レーザー光８２を照射する。つまり、第２領域７４には、第１レーザー光８２および第２レーザー光８４が照射される。図９において、第１レーザー光８２を照射する範囲を矢印で表している。本例において、第２領域７４が形成される領域にも第１レーザー光８２を照射しているため、第２領域７４の酸素量を増やすことができる。なお本例において、第１レーザー光８２および第２レーザー光８４のエネルギー密度は、図８で説明した例と同一であってよい。

【0064】

図１０は、レーザー照射装置のレーザー照射のフローチャートを示す図である。処理開始に際し、レーザー処理装置が処理を開始する（Ｓ３０１）。

【0065】

処理開始の後、レーザー処理装置は、プログラムを読み込む。プログラムの内容は、レーザー光照射条件の情報を含む（Ｓ３０２）。レーザー光照射条件の情報とは、例えば、金属配線２６における照射領域の範囲の情報または照射するレーザー光のエネルギー密度の情報を含む。レーザー光照射条件は、あらかじめプログラムに登録することができる。

【0066】

次に、電子機器１００を搬入する（Ｓ３０３）。電子機器１００を搬入した後、レーザー照射を開始する（Ｓ３０４）。レーザー処理装置は、読み込んだプログラムに基づいて、レーザー光を照射する。レーザー処理装置は、第１レーザー照射段階および第２レーザー照射段階を連続で実施してよい。レーザー照射後、電子機器１００を搬出する（Ｓ３０５）。したがって、１つのレーザー処理装置で第１レーザー照射段階および第２レーザー照射段階を連続で実施することができる。

【0067】

電子機器１００を搬出した後、別の電子機器１００を搬入してよい。Ｓ３０３からＳ３０５は、処理する電子機器１００の個数分繰り返されてよい。なおその際、各電子機器１００のレーザー光照射条件は、それぞれ設定してよい。すべての電子機器１００を処理した後、処理を終了する（Ｓ３０６）。

【0068】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0069】

２０・・放熱板、２１・・絶縁基板、２６・・金属配線、２７・・表面汚れ、２８・・角、３０・・はんだ層、３１・・ボイド、３２・・はんだ層、４０・・半導体チップ、６０・・リードフレーム、６２・・チップ接続部、６４・・架橋部、６６・・回路パターン接続部、６８・・足部、７２・・第１領域、７４・・第２領域、７６・・第３領域、８２・・第１レーザー光、８４・・第２レーザー光、１００・・電子機器、２００・・電子機器、３００・・電子機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】