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(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】P2024014647
(43)【公開日】2024-02-01
(54)【発明の名称】パワーデバイスの接合方法
(51)【国際特許分類】
B23K 31/02 20060101AFI20240125BHJP
B23K 1/00 20060101ALI20240125BHJP
H01R 4/02 20060101ALI20240125BHJP
【ＦＩ】
B23K31/02 310Z
B23K1/00 330D
H01R4/02 Z
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】書面
(21)【出願番号】P 2022127454
(22)【出願日】2022-07-22
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-12-04
(71)【出願人】
【識別番号】521257640
【氏名又は名称】尊田 浩二
(72)【発明者】
【氏名】尊田 浩二
【テーマコード（参考）】
5E085
【Ｆターム（参考）】
5E085BB08
5E085BB28
5E085DD01
5E085HH01
5E085JJ03
5E085JJ25
(57)【要約】
【課題】 パワーデバイスの接合に使用されるはんだについて、電力は電流の２乗と抵抗値の積であることから、はんだの抵抗値を低減させて消費電力の低減を行いたいという課題がある。
【解決手段】 電流は抵抗値が低い個所を通ろうとする自然の原理を利用し、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可し、はんだ付け部の電気抵抗を低減させる方法を提供する。
【選択図】図６
【解決手段】 電流は抵抗値が低い個所を通ろうとする自然の原理を利用し、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可し、はんだ付け部の電気抵抗を低減させる方法を提供する。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
本発明は、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可することを特徴とする方法を提供する。
【請求項2】
液体状態のはんだ（２７）に交流の電流を印可し、電流は抵抗値が低い個所を通ろうとする自然の原理から、液体状態のはんだ（２７）が冷却され、液体状態のはんだ（２７）の中に析出するはんだの微細結晶（２８）の結晶構造が、電流が流れる方向に対して、電流が流れやすい結晶構造、すなわち電気の抵抗としてのはんだの抵抗値が低くくなるような結晶構造で析出することを特徴とする請求項１に準ずる方法を提供する。
【請求項3】
液体状態のはんだ（２７）に交流の電流を印可し、液体状態のはんだ（２７）が冷却され、はんだがすべて固体のはんだ（２９）になったときには、はんだの抵抗値が低減することを特徴とする請求項１および、請求項２に準ずる方法を提供する。
【請求項4】
自由電子が移動するときに、電子は移動しやすい個所を通ろうとする自然の原理を利用し、液体状態のはんだ（２７）が冷却され、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ変化し、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可し、はんだの抵抗値を低減させるすることを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３に準ずる方法を提供する。
【請求項5】
交流電源（３０）に接続された、等価回路でコンデンサになる個所のコンデンサの電極（３１、３２）の間の、直流的に絶縁された領域に、はんだ（３３）を設置し、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流電源（３０）から交流の電圧を、交流電源（３０）に接続されたコンデンサの電極（３１、３２）へ印可することを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項6】
交流電源（３０）から電極（３２、３３）へ印可する交流の電圧の周波数については、印可される交流電圧によりコンデンサに発生する変位電流と、はんだ（３３）が持っている抵抗によるジュール熱により、はんだが（３３）再溶融しなければよいので周波数に関する制約はないことを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項7】
電力は電流の２乗と抵抗値の積で、電力と時間の積が熱エネルギーであるため、はんだ付け部に交流の電流を印可し、はんだの抵抗値を低減することにより、消費電力を低減できることを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項8】
電力は電流の２乗と抵抗値の積で、ジュール熱は電力と時間の積がであるため、はんだ付け部に交流の電流を印可し、はんだの抵抗値を低減することにより、発熱の抑制が期待され、放熱用部材のコンパクト化に寄与できることを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項9】
電子部品のはんだと接合するための金属層とはんだの接合について、はんだに交流の電流を印可すると、電子が通りやすいような金属層とはんだの合金層（６３）の構造になることにより、電子部品のはんだと接合するための金属層とはんだの合金層の抵抗値が低減することを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項10】
本発明は、交流の電圧を等価回路でコンデンサになる個所に印可する方法であり、放射される電磁波は、磁界強度（２３）より電界強度（２４）のほうが大きいため、低周波の交流の電圧を印可する場合、外部の機器の誤動作の原因となる電磁波ノイズを抑制および遮蔽する素材は磁性体でなくてもよいため、素材の選択が容易になることを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項11】
本発明は、交流の電圧を等価回路でコンデンサになる個所に印可する方法であり、放射される電磁波は、磁界強度（２３）より電界強度（２４）のほうが大きいため、外部の機器の誤動作の原因となる電磁波ノイズを抑制および遮蔽する素材に磁性体を用いる場合、磁性体の厚みは薄くてもよいことを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項12】
導電性の材料で合金等の板状の配線（６７）を用いる場合、パワーデバイス（６６）のＩＧＢＴのエミッタ側もしくは、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側もしくは、パワーダイオードのアノード側を接合するはんだ（６８）が、液体状態のはんだ（２７）から固体のはんだ（２９）になるときに、交流の電界（３４、３５）を印可することにより、はんだの結晶構造が電流が流れる方向に対して、電流が流れやすい結晶方位へ、すなわち抵抗値が低くくなるような結晶方位になり、導電性の材料の合金等で板状の部材の配線（６７）と、パワーデバイス（６６）のＩＧＢＴのエミッタ側もしくは、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側もしくは、パワーダイオードのアノード側の間のはんだ（６８）の電気抵抗が低減することを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項13】
パワーデバイス（７８）の動作により発生する熱を外部へ放熱する導電性の放熱用部材（７７、７８）と、パワーデバイス（７８）のＩＧＢＴもしくは、パワーＭＯＳＦＥＴを接合するはんだ（７９、８０）について、液体状態のはんだ（２７）から固体のはんだ（２９）になるときに、交流の電界（３４、３５）を印可すると、パワーデバイス（７８）の動作により発生する熱を外部へ放熱する導電性の放熱用部材（７７、７８）と、パワーデバイス（７８）のＩＧＢＴもしくは、パワーＭＯＳＦＥＴの間のはんだ（７９、８０）の電気抵抗が低減することを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項14】
電子部品の接合に、金属の微細粒子（９５）を含んだ有機溶剤（９６）を用いて、金属の微細粒子（９５）を含んだ有機溶剤（９６）に交流の電界（９７、９８）を印可すると、電子は移動しやすい個所を通ろうとする自然の原理から、交流の電界（９７、９８）の印可に合わせて、有機溶剤（９６）に含まれている、個別の金属の微細粒子（９５）の中の、それぞれの電子（９９）の移動（１００）は、電子（９９）の移動（１００）に対して最も抵抗が低くなるように、有機溶剤（９６）の中で、個別の金属の微細粒子（９５）はセルフアライメント（１０４、１０５）により回転あるいは、移動することを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項15】
電子は移動しやすい個所を通ろうとする自然の原理から、電子部品の接合に低温焼結接合を用いて、低温焼結接合の工程で交流の電界（９７、９８）を印可すると、低温焼結接合工程の完了時に、微細粒子（９５）が融合した状態の金属（１０３）は、電子が移動しやすくなり、微細粒子（９５）が融合した状態の金属（１０３）の抵抗は低くなることを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項16】
本発明は、パワーデバイスのみではなく、マイクロプロセッサやＡＳＩＣやプログラマブルロジックデバイスなどの集積回路やメモリやチップコンデンサやチップ抵抗などの電子部品を、プリント基板やセラミック基板などの実装基板やプリント基板のスルーホールへ、ボールはんだやナノ粒子導電性ペーストやはんだペーストなどを用いて接合する場合にも適用できることを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【請求項17】
本発明は、交流電源（３０）から交流の電圧を、交流電源（３０）に接続されたコンデンサの電極（３１、３２）へ印可するときに、交流電源（３０）をＧＮＤ接続（４０）せずにフローティングの電源にすることを特徴とする請求項１および、請求項２および、請求項３および、請求項４に準ずる方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パワーデバイスの接合方法に関するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0002】
【非特許文献1】日本金属学会誌 第７３巻 第９号（２００９）７３２－７４１、凝固中断実験によるＳｎ－Ａｇ系合金の凝固過程の解析、防衛大学校機能材料工学科、宮内喜子（防衛大学校大学院生）、江坂久雄、篠塚計
【非特許文献2】第２４回マイクロエレクトロニクスシンポジウム、２０１４年９月、磁界によりＳｎ結晶方位を配向するはんだ接合部の高信頼性化技術、山中公博（中央大学 工学部）、西川宏（大阪大学 接合科学研究所）、田口博久（中央大学 工学部）、原田美由紀（関西大学 化学生命工学部）、越智光一（関西大学 化学生命工学部）
【非特許文献3】山陽特殊製鋼、技報Ｖｏｌ．４（１９９７年）Ｎｏ．１、材料電磁プロセッシングの進展、浅井慈生（名古屋大学、工博）
【非特許文献4】デンソーテクニカルレビュー、Ｖｏｌ．１６、２０１１、両面放熱パワーモジュール「パワーカード」の実装技術、坂本善次
【非特許文献5】金属微細粒子を用いた低温焼結接合材料の機械的特性および強度信頼性に関する研究、報告番号１２１０２甲第９２７６号、２０１９年９月、筑波大学、システム情報工学研究科、鈴木智久
【非特許文献6】銅単結晶（１００）、（１１０）、および（１１１）上への酸性硫酸銅浴からの銅電着について、木下宏（大阪府立大学）、林忠夫（大阪府立大学）、石田武男（大阪府立大学）、１９６６年Ｖｏｌ．１７、Ｎｏ．６
【背景技術】
【0003】
パワーデバイスの接合方法として、はんだ付けやナノ粒子導電性ペーストを使用した接合方法がある。
【0004】
はんだを融液状態から固体へと凝固させる場合のはんだの生成をコントロールする方法として、融液はんだを冷却する時の降温レートを調整する方法がある。［非特許文献１］にＳｎ－Ａｇ系合金の凝固過程の検討が示されている。
【0005】
しかし、［非特許文献１］には、はんだの電気抵抗を低減させる方法についての記載はない。
【0006】
図１に、Ｓｎの結晶構造の体心正方晶のβ－Ｓｎ結晶構造を示す。ａ軸（２）の原子間距離は５．８３Å、ｂ軸（３）の原子間距離は３．１８Å、ｃ軸（４）の原子間距離はｂ軸の原子間距離と同じ３．１８Åである。
【0007】
融液はんだを冷却する時に、はんだに非接触で磁界の印可を行い、はんだの結晶構造の配向をコントロールする方法がある。［非特許文献２］にはんだ凝固時に、Ｓｎ結晶が磁気異方性を持っていることを利用し、外部磁界に対してＳｎ結晶構造が磁化容易方向に配向するように、はんだと非接触の外部磁界を印可することで、Ｓｎ結晶方位のａ軸、ｂ軸、ｃ軸の中で、エレクトロマイグレーションが起きにくいｃ軸を、実際にはんだへ電気回路の一部として電流が流れる経路として電流が流れる場合に、はんだに電流が流れる方向と垂直になるように結晶方位を配向させて、Ｓｎ結晶方位のｃ軸に磁界が発生するようにし、エレクトロマイグレーションを起きにくくする方法が示されている。
【0008】
しかし、［非特許文献２］には、はんだ付け部の電気抵抗を低減させる方法としての記載はなく、はんだ付け部の電気抵抗を低減させる方法の記載はない。
【0009】
また、［非特許文献２］は、［非特許文献２］の図１に示されているように、Ｓｎ結晶方位のｃ軸の配向についての記載はあるが、Ｓｎ結晶方位のａ軸、ｂ軸の配向についての記載は無い
【0010】
また、［非特許文献２］は、［非特許文献２］の図３に示すように、Ｓｎ結晶が磁気異方性を持っているため、外部磁界に対して磁化容易方向にＳｎ結晶構造が配向することを利用するために磁界を用いる方法であり、はんだに対して交流の電界を印可するなど、電界を用いることは記載されていない。
【0011】
また、［非特許文献２］の図３に示す方向で磁界を印可した場合、サンプルのＳｎに印可された磁界により発生する電流の方向は、印可した磁界と直交する方向である。
【0012】
すなわち、［非特許文献２］の図１に示すように、実際に電気回路として使用するときに、はんだに電流が流れる方向は、Ｓｎ結晶方位のｃ軸の配向と直交する方向に電流は発生する。
【0013】
なお、印可する磁界は、［非特許文献２］の項目の、２目標接合部の構造と作製工程の設計概念、の中に、先行技術として用いた鉄鋼精錬における磁界印可条件は、直流磁界（７．５Ｔ）であることを記載しており、このことから印可する磁界の磁束密度（０、０．５Ｔ、１．３Ｔ）の磁界は交流ではなく直流であることがわかる。
【0014】
また、［非特許文献２］の項目の、２目標接合部の構造と作製工程の設計概念、の項目の内容に、接合部への電流印可が不要で、の記載があることから、［非特許文献２］の方法ではサンプルのＳｎに電流を印可しないことを示している。
【0015】
［非特許文献３］のｐ．５の項目の、２．４分離・凝縮機能、の説明箇所に、融液金属に直接電極を接触させて直流電流を流し、同時に溶融金属に非接触で電流と直交する磁界の印可を行い、直流電流と印可した磁界により発生するローレンツ力を用い、溶融金属に働くローレンツ力と、介在物には生じないローレンツ力の差で介在物を移動させ、金属の結晶から介在物すなわち、不純物を除去する方法が示されている。
【0016】
しかし、［非特許文献３］には、融液金属に直接電極を接触させて直流電流を流す方法であり、これを、図６に示す本発明によるパワーデバイス（３８）のはんだ付け部のはんだ（３３）に適用するのは困難である。
【0017】
図２０に示すように、実際にパワーデバイス（６９）を動作するときに、電流がフレーム（７０）から、はんだ（７１）へ、はんだ（７１）からパワーデバイス（６９）へと流れるときは、パワーデバイスの幅（７２）と比較して、はんだの厚み（７３）は非常に薄いため、［非特許文献３］に記載されているように溶融はんだに直接電極を接触させて直流電流を流す方法にて、はんだ全体に均一に直流電流を流すためにはパワーデバイスの幅（７２）に合わせた大きな電極（７４、７５）が必要になり、また、はんだが固体になったときに、直接溶融はんだに接触させていた大きな電極（７４、７５）は、はんだに固着してしまう。
【0018】
なお、図２０は溶融はんだに直接電極を接触させて直流電流を流す方法を説明するための例図である。
【0019】
図２０に示すように、［非特許文献３］に記載されている溶融はんだに直接電極を接触させて直流電流を流す方法を用いる場合、はんだ全体に均一に直流電流を流すために使用する大きな電極（７４）とパワーデバイス（６９）の間（８３）は接合されず、フレーム（７０）と大きな電極（７５）の間（８４）も接合されないので、［非特許文献３］に記載された方法を用いて、パワーデバイス（６９）とフレーム（７０）をはんだ付けすることは不可能である。
【0020】
なお、［非特許文献３］のｐ．５の項目の、２．４分離・凝縮機能の説明箇所に、融液金属に直接電極を接触させて直流電流を流し、と記載されているように融液金属に印可する電流は直流である。
【0021】
図２に示す、三相モータ制御用の電子部品で、一つのリードフレーム（５）に三相モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ層の制御用として、複数のパワーデバイスのＩＧＢＴもしくは、パワーＭＯＳＦＥＴやパワーダイオードをダイボンディングすなわち、はんだ（６）付けする場合、［非特許文献３］の図１（Ｆｉｇ．１）の（ａ）に描かれているように、コイル（７）から印可する磁界の磁束は曲線（８）になっているため、［非特許文献３］に記載された磁界の磁束を用いる方法を、図２に示す複数のパワーデバイスのもしくは、パワーＭＯＳＦＥＴやパワーダイオードのはんだ付けに適用する場合、印可する磁界の磁束密度をＵ相用パワーデバイス（９）と、Ｖ相用パワーデバイス（１０）と、Ｗ相用パワーデバイス（１１）に対して均一にするように調整することは困難である。なお、図２では、ステージ（１２）にリードフレーム（５）を載せている例を示している。
【0022】
交流の電磁波は、電磁波の進行方向（１３）に対して、電磁波の電界（１４）と磁界（１５）は直交した波動になるが、［非特許文献２］に示された方法では印可する磁界は直流で、なおかつ電界は放射しない方法である。
【0023】
たとえば［非特許文献２］に示された磁界を印可する方法で、直流の磁界ではなく、交流の磁界を印可した場合、すなわち、電磁波を放射する元（１６）から交流の磁界を放射した場合の電磁波は、図３に示すように、電磁波を発生する放射元（１６）の近傍では、電界強度（１７）より磁界強度（１８）のほうが大きい。
【0024】
交流の電磁波の電界と磁界の強度は距離の２乗で減衰する。図２に示す電子部品に、交流の磁界を印可した場合、磁界の放射元のコイル（７）からの距離がＵ相用パワーデバイス（９）、Ｖ相用パワーデバイス（１０）、Ｗ相用パワーデバイス（１１）で異なるため、Ｕ相用パワーデバイス（９）と、Ｖ相用パワーデバイス（１０）、Ｗ相用パワーデバイス（１１）へ達する電磁波の強度は均一にならない。
【0025】
図４に示すように、交流の電磁波は、電磁波の進行方向（１９）に対して、電磁波の電界（２０）と磁界（２１）は直交した波動になるが、電磁波を放射する元（２２）から交流の電界を放射した場合の電磁波は、電界を発生する放射元の近傍では、磁界強度（２３）より電界強度（２４）のほうが大きい。
【0026】
図１０と図１１に示すように、磁界ではなく電界を用いるようにするために、交流電源（３０）にてコンデンサの電極（３２、３３）に交流の電圧を印可し、コンデンサの電極（３２、３３）間に電界（４５）を発生させる。発生させた電束（４５）は、コンデンサの電極（３２、３３）の中央部では曲線ではなく直線の電束（４５）になる。
【0027】
図１２に示すように、コイル（４８）で発生させる磁束は、曲線の磁束（４９）に対して、コンデンサ（５０）で発生させる電束は、直線の電束（５１）になるため、電界内の電束密度を均一にするのは容易である。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
【0029】
パワーデバイスの接合に使用されるはんだについて、電力は電流の２乗と抵抗値の積であることから、はんだの抵抗値を低減させて消費電力の低減を行いたいという課題がある。
【0030】
また、ジュール熱は電力と時間の積であるため、はんだの抵抗値を低減させて、はんだ付け部から発生する熱を低減させて、放熱用部材をコンパクト化したいという課題がある。
【0032】
また、はんだの抵抗値を低減させる方法に電磁波を用いる場合には、外部の機器の誤動作を抑制するため、電磁波ノイズを遮蔽したいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0033】
本発明は、従来のパワーデバイスを接合する方法の、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可しない方法と比較して、はんだ付け部の電気抵抗が低減する方法を提供する。
【0034】
本発明のパワーデバイスを接合する方法は、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可する。
【0035】
交流の電流を印可すると、電流は抵抗値が低い個所を通ろうとする自然の原理から、液体状態のはんだ（２７）の中に析出するはんだの微細結晶（２８）の結晶構造は、電流が流れる方向に対して、電流が流れやすい結晶構造、すなわち電気の抵抗としてのはんだの抵抗値が低くくなるような結晶構造で析出する。
【0036】
このことにより、本発明のパワーデバイスを接合する方法を用いると、はんだがすべて固体のはんだ（２９）になったときには、はんだの抵抗値は低減する。
【0037】
あるいは、本発明は、自由電子が移動するときに、電子は移動しやすい個所を通ろうとする自然の原理を利用し、液体状態のはんだ（２７）が冷却され、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ変化し、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可し、はんだの抵抗値を低減させる方法を提供する。
【0038】
なお、これ以降に単に電子と記載している個所は自由電子のことである。
【0039】
図５に示すように、はんだの温度（２５）について、液体状態になっている高温のはんだを冷却（２６）すると、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態のはんだへ変化し、さらに冷却すると固体のはんだ（２９）へと変化する。
【0040】
本発明は、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可する。
【0041】
本発明は、交流電源（３０）に接続された、等価回路でコンデンサになる個所のコンデンサの電極（３１、３２）の間の、直流的に絶縁された領域に、はんだ（３３）を設置し、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流電源（３０）から交流の電圧を、交流電源（３０）に接続されたコンデンサの電極（３１、３２）へ印可する。
【0042】
図６に示す、はんだ（３３）に交流の電界（３４、３５）を印可する部材の構成は、コンデンサの電極（３２）の上にステージ（３６）があり、ステージ（３６）の上にリードフレーム（３７）があり、リードフレーム（３７）の上にはんだ（３３）があり、はんだ（３３）の上にパワーデバイス（３８）がある。すなわち、コンデンサの電極（３１、３２）の間にステージ（３６）とリードフレーム（３７）とはんだ（３３）とパワーデバイス（３８）を設置する。
【0043】
なお、図６は本発明を説明するための例図である。
【0044】
図６では、プラス側の電界から、マイナス側の電界へ印可する交流の電界（３４、３５）の方向を模式的に矢印として表している。
【0045】
図６に示すように、交流電源（３０）からコンデンサの電極（３１、３２）へ交流の電圧を印可すると、コンデンサの電極（３１）とはんだ付けしたい部材の一種である電子部品（３８）の間に交流の電界（３４、３５）が印可される。
【0046】
コンデンサに交流の電圧が印可されると、交流の電界が発生し、変位電流が流れるという原理より、はんだ（３３）に交流の電流が流れる。
【0047】
なお、図６に示す構成において、リードフレーム（３７）は導電性のＣｕ合金製で良いが、リードフレーム（３７）の素材は導電性のＣｕ合金製であることにはこだわらない。
【0048】
図６に示す構成において、ステージ（３６）は非導電性のセラミック製で良いが、ステージ（３６）の素材は非導電性のセラミックにはこだわらない。例えば、非導電性のプラスチック製でもよい。
【0049】
交流電源（３０）に接続された、等価回路でコンデンサになる個所の、コンデンサの電極（３２、３３）の間にはんだ（３３）を設置し、ステージ（３６）上で液体状態のはんだ（２７）を冷却し、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流電源（３０）から交流の電圧を交流電源（３０）に接続された電極（３２、３３）へ印可し、電極（３２、３３）間に交流の電界（３９、４０）を印可する。
【0050】
交流電源（３０）から電極（３２、３３）へ印可する交流の電圧の周波数については、印可される交流電圧によりコンデンサに発生する変位電流と、はんだ（３３）が持っている抵抗によるジュール熱により、はんだが（３３）再溶融しなければよいので周波数に関する制約はない。
【0051】
コンデンサに印可される周波数は、半導体製造装置のドライエッチング装置や、マルチチャンバー式スパッタ装置内の酸化膜除去チャンバーで、シリコン基板表面に生成された自然酸化膜除去行うためのプラズマを発生させる高周波電源の周波数の１３．５６ＭＨｚや、レジストアッシャーのマグネトロン真空管から導波管を通じて印可する２．７ＧＨｚなどの高周波で無くてよい。
【0052】
液体状態のはんだ（２７）に析出してきたはんだの微細結晶（２８）内の電子を移動させるために交流の電圧を印可することが目的であるため、たとえば低周波の５０Ｈｚや６０Ｈｚなどでよい。
【0053】
なお、電子が移動する方向と、電流の流れる方向は正反対の方向である。
【0054】
図６で示した、電極（３２、３３）の間に、液体状態のはんだ（２７）と、析出してきたはんだの微細結晶（２８）が混在している状態のはんだ（３３）を設置し、交流電源（３０）に接続された電極（３２、３３）へ交流の電界（３４、３５）を印可すると、図７と図８に示すように、析出してきたはんだの微細結晶（２８）内の電子（４１、４２）は印可された交流の電界（３４、３５）に合わせて移動する。
【0055】
図６、図７、図８で示すように、はんだに印可する交流の電界（３４、３５）は、はんだ付けが完了した電子部品を実際に電気回路を構成する部材として使用するときに、はんだに電流が流れる場合の電流の順方向あるいは、逆方向と同じになるように、はんだに電流が流れる場合の電子が移動する逆方向あるいは、順方向と同じになるように印可する。
【0056】
図７、図８の矢印は、プラス側の電界（４２）から、マイナス側の電界（４４）へ印可する交流の電界（３４、３５）の方向を模式的に表している。なお、図２８に示すように、コンデンサの電極（３１）側に、プラスチック製などの非導電性の部材（１０８）を貼り付けて、コンデンサの電極（３１）側とパワーデバイス（３８）を接触させても良い。なお接触にてガードリング部のガラスコートなどを破損しないようにする。
【0057】
図７、図８に示すように、液体状態のはんだ（２７）中に、徐々に析出するはんだの微細結晶（２８）の中の電子（４１）は、印可された交流の電界（３４、３５）のプラス側（４２）および、電界のマイナス側（４３）に合わせて移動（４４）する。
【0058】
このとき、電子（４１）が移動（４４）するときに、電子（４１）は移動しやすい個所を通ろうとする自然の原理により、液体状態のはんだ（２７）中に徐々に析出する微細結晶（２８）の配向は、電子（４１）が移動しやすいような結晶構造の配向になる。
【0059】
すなわち、電流は抵抗値が低い個所を通ろうとする自然の原理により、液体状態のはんだ（２７）中に徐々に析出する微細結晶（２８）の結晶構造の配向は、電流が流れるときの抵抗値が低くなるような結晶構造の配向になる。
【0060】
例えば、図１で示した体心正方晶のβ－Ｓｎ結晶構造を例として用いると、β－Ｓｎ結晶構造を図１のように、ｂ軸と平行でない方位から見るよりも、図９に示すβ－Ｓｎ結晶構造の（１００）面に垂直な［１００］方向からβ－Ｓｎ結晶を見たほうが、Ｓｎ原子が少なく見える。
【0061】
電流は抵抗値が低い個所を通ろうとする自然の原理により、電子の移動方向でβ－Ｓｎ結晶を見たときに、電子の移動がしやすいように、すなわちＳｎ原子が少なく見えるような配向の結晶構造にβ－Ｓｎ結晶は成長する。
【0062】
すなわち、はんだに交流の電界（３４、３５）を印可すると、液体状態のはんだ（２７）中に徐々に析出するはんだの微細結晶（２８）の配向は、電子の移動（４４）に対してＳｎ原子が少なく見え、電子が移動（４４）しやすい配向の結晶構造になるように成長しやすくなる。
【0063】
これらのことが、液体状態のはんだ（２７）から、最終的に全て固体のはんだ（２９）へと凝固するまでの間に行われる。
【0064】
この結果、はんだが全て固体へと凝固したはんだの結晶（２９）の配向は、電子が移動しやすいような結晶構造の配向になる。
【0065】
すなわち、はんだが全て固体へと凝固したはんだの結晶（２９）の配向は、電流が流れるときに抵抗値が低くなるような結晶構造の配向になる。
【0066】
まとめると、はんだが液体状態（２７）から固体へと凝固（２９）するときに、交流の電界（３４、３５）をはんだに印可すると、はんだ付け部の抵抗値は低減する。
【0067】
なお一例として、図１０、図１１に示すように、一つのリードフレーム（５）に、三相モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ層の制御用として、複数のパワーデバイスのＩＧＢＴもしくは、パワーＭＯＳＦＥＴもしくは、パワーダイオードをはんだ（６）付けするような構成になっている部材の場合、はんだ（６）付けするような構成になっている部材の端部の電束は曲線の電束（４５）になる。
【0068】
図１０、図１１に示すように、ダイボンディングすなわち、はんだ（６）付けするような構成になっている部材の端部に近いＵ相用パワーデバイス（９）と、Ｗ相用パワーデバイス（１１）に対して印可される電界が曲線になり、はんだ（６）付けするような構成になっている部材の端部に近いＵ相用パワーデバイス（９）と、Ｗ相用パワーデバイス（１１）と、それらの間にあるＶ相用パワーデバイス（１０）に対して印可される電界が均一にならない場合がある。
【0069】
対策として、図１２に示すように、コンデンサ（４８）により発生させる電束は、直線の電束（４９）になることを利用する。
【0070】
なお、図１２に示すように、コンデンサの端部の電束については曲線の電束（５０）になっているが、コンデンサの中央部は直線の電束（４９）になっている。
【0071】
図１３、図１４に示すようにはんだ付けする構造（５１）側のコンデンサの電極（５２）を分割し、分割したコンデンサの電極（５２）と、はんだ付けする構造（５１）側のコンデンサの電極（５２）と反対側のコンデンサの電極（５３）の間隔を同じにする。
【0072】
【0073】
はんだ付けする構造（５１）側のコンデンサの電極（５２）を分割し、分割したコンデンサの電極（５２）と、はんだ付けする構造（５１）側の分割したコンデンサの電極（５２）と反対側のコンデンサの電極（５３）の間隔を同じにすると、図１３、図１４に示した電束は、図１０、図１１に示した曲線になっている電束（４５）と比較して、直線の電束（５４、８９）になるように調整できる。
【0074】
すなわち、曲線になっている電束（４５）を直線に、かつ均一に調整する方法としては、図１３、図１４に示すようにはんだ付けする構造（５１）側のコンデンサの電極（５２）を分割し、分割されたコンデンサの電極（５２）と反対側のコンデンサの電極（５３）の間の距離を調整するだけでよい。
【0075】
あるいは、対策として、図２６、図２７に示すようにはんだ付けする構造（５１）側と反対側のコンデンサの電極（８５）を分割し、分割したコンデンサの電極（８５）と、はんだ付けする構造（５１）側のコンデンサの電極（８６）の間隔を同じにする方法でもよい。
【0076】
【0077】
はんだ付けする構造（５１）側と反対側のコンデンサの電極（８５）を分割し、分割したコンデンサの電極（８５）と、はんだ付けする構造（５１）側のコンデンサの電極（８６）の間隔を同じにすると、図１０、図１１に示した曲線になっている電束（４５）と比較して、図２６、図２７に示すように直線の電束（８７、８８）になる。
【0078】
すなわち、曲線になっている電束（４５）を直線に、かつ均一にする方法は、図２６、図２７に示すようにはんだ付けする構造（５１）側と反対側のコンデンサの電極（８５）を分割し、分割されたコンデンサの電極（８５）と反対側のコンデンサの電極（８６）の間の距離を調整するだけでよい。
【本発明に対する従来の技術】
【0079】
本発明の方法に対して、従来の技術である、交流の電界をはんだに印可しない方法の場合、液体状態のはんだ中に徐々に析出するはんだの結晶構造は、［非特許文献１］に記載されている方法や、［非特許文献２］の図６の（ａ）０Ｔ、すなわち磁界を印可せず、なおかつ電界も印可しない場合には、Ｓｎが融液状態から冷却されて固体へ変化すると、固体になったβ－Ｓｎ結晶構造は、ａ軸、ｂ軸、ｃ軸のどの方位とも直交あるいは平行でない、すなわちランダムな配向の結晶構造になり、電子が移動しやすいような結晶構造にならず、はんだ付け部の電気抵抗を低減するような効果はない。
【期待される効果】
【0080】
電力は電流の２乗と抵抗値の積で、電力と時間の積が熱エネルギーであるため、はんだの抵抗値を低減することにより、消費電力を低減できることが期待される。
【0081】
電力は電流の２乗と抵抗値の積で、ジュール熱は電力と時間の積がであるため、はんだの抵抗値を低減することにより、発熱の抑制が期待され、放熱用部材のコンパクト化にも寄与できることが期待される。
【本発明の適用例】
【0082】
図１８に、はんだ付けしたい部材の一種であるパワーデバイスのＩＧＢＴに本発明を適用する場合を示す。
【0083】
なお、図１８は説明するための例図である。
【0084】
はんだ付けするＩＧＢＴのコレクタ側の構成の例として、コレクタにするためＰ型の不純物のボロンが拡散されているＳｉ基板（６０）と、Ｓｉ基板とオーミック接合するＡｌ層（６１）と、バリアメタルのＴｉ層（６２）と、はんだ（６）と接合するためのＮｉ層と、はんだ付け不良の原因となるＮｉ層の酸化防止のためのＡｕ層の構成になっている場合、はんだ付け時に、酸化防止のためのＡｕ層は溶融状態のはんだ中にすぐに拡散するため、はんだ（６）と接合するのはＮｉ層であり、はんだに印可する交流の電界により、Ｎｉ層と接合するはんだ結晶との間で電子が行き来する。
【0085】
これにより、Ｎｉ層と、はんだ結晶は電子が通りやすいような接合すなわち、電子が通りやすいようなＮｉとはんだの合金層（６３）の構造になり、Ｎｉとはんだの合金層の抵抗値が低減することが期待される。
【0086】
図１９に、はんだ付けしたい部材の一種であるパワーデバイスのパワーＭＯＳＦＥＴに本発明を適用する場合を示す。
【0087】
なお、図１９は説明するための例図である。
【0088】
はんだ付けするパワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側の構成の例として、ドレインにするためＮ型の不純物のリン、もしくは砒素が拡散されているＳｉ基板（６４）と、バリアメタルとしてのＴｉ層（６５）と、はんだと接するＮｉ層と、はんだ付け不良の原因となるＮｉ層の酸化防止のためのＡｕ層になっている場合、はんだ付け時に、酸化防止のためのＡｕ層は溶融状態のはんだ中にすぐに拡散するため、溶融状態のはんだと接合するのはＮｉ層であり、はんだに印可する交流の電界により、Ｎｉ層と接合するはんだ結晶との間で電子が行き来する。
【0089】
これにより、Ｎｉ層と、はんだ結晶は電子が通りやすいような接合すなわち、電子が通りやすいようなＮｉとはんだの合金層（６５）の構造になり、Ｎｉとはんだの合金層の抵抗値が低減することが期待される。
【0090】
本発明は、図６に示すように、交流電源（３０）に接続された、等価回路でコンデンサになる個所のコンデンサの電極（３１、３２）の間の、直流的に絶縁された領域の電界を利用する方法であり、電磁波を放射する元（２２）から放射される電磁波は、磁界の強度より電界の強度のほうが大きい。
【0091】
図４に示すように、電界を発生する放射元の近傍では、磁界強度（２３）より電界強度（２４）のほうが強くなることから、本発明の回路からの電磁波ノイズは、磁界強度（２３）より電界強度（２４）のほうが強い。
【0092】
図１５に示すように、本発明の回路（５５）から発生する電磁波ノイズを遮蔽するには、電流を通しやすい素材（５６）、たとえばアルミニウムなどで囲いＧＮＤへ接続（５７）するだけでよく、本発明の回路（５５）から発生する電磁波ノイズによる外部機器の誤動作の抑制は簡易である。
【0093】
なお、図１５に示す方法は本方法を実現させるための例図である。
【0094】
［非特許文献３］の図１（Ｆｉｇ．１）の（ａ）に示された磁界を用いる方法の場合、図３に示すように、電磁波を放射する元（１６）から磁界を放射した電磁波になり、電磁波を発生する放射元（１６）の近傍では、電界強度（１７）より磁界強度（１８）のほうが大きい。
【0095】
図１６に示すように、［非特許文献３］の図１（Ｆｉｇ．１）の（ａ）に示された磁界を用いる方法の場合、電磁波ノイズを遮蔽するため、電気を通しやすい素材（５６）、たとえばアルミニウムなどで磁界を用いる方法の回路（５８）を囲ってＧＮＤへ接続（５７）しても、アルミニウムは磁性材ではないため、磁束を遮蔽するのは困難であり、外部へ漏れ出る磁束（５９）があるため、外部の機器の誤動作の抑制は困難である。
【0096】
なお、図１６に示す方法は外部へ漏れ出る磁束（５９）による外部の機器の誤動作の抑制が困難であることを説明するための例図である。
【0097】
磁界から発生する磁束を遮蔽する素材は磁性体であることなど制約があるため、磁界から発生する磁束を遮蔽する素材の選択肢は、電束を遮蔽する素材と比較した場合は少なくなる。
【0098】
なお、高周波の磁界の場合、磁性体ではないアルミニウムなどを用いても、表皮効果によりアルミニウムなどの表面に渦電流が発生し、発生した電流をＧＮＤへ逃がすことにより、電磁波ノイズを遮蔽することができる。この方法は、高周波の磁界の場合のみ有効である。
【0099】
しかし、［非特許文献２］に示された方法は直流の磁界であり、直流もしくは５０Ｈｚや６０ＨＺなどの低周波の電磁波ノイズを遮蔽するためには磁性体が必要である。
【0100】
本発明で使用可能な周波数の５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚなどの低周波の磁界の場合、表皮効果が低くなる。このため、磁束を遮蔽するために使用する素材の磁性体が薄い場合は、素材の磁性体の中を通して磁束を流して遮蔽しきれない可能性が高くなるため、外部へ磁束を漏れないように遮蔽するためには、使用する素材の磁性体を厚くする必要がある。
【0101】
本発明から放射される電磁波ノイズは、磁界強度（２３）より電界強度（２４）のほうが大きいため、外部の機器の誤動作を抑制するための電磁波ノイズを遮蔽する素材に磁性体を用いた場合には、磁性体の厚みは薄くてもよい。
【0102】
パワーデバイス（６６）のＩＧＢＴのエミッタ側や、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側や、パワーダイオードのアノード側に接続される配線について、Ａｌ配線などの細線ワイヤではなく、導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の配線（６７）を用いる方法がある。
【0103】
図１７に示すように、コンデンサに交流電源（３０）により交流の電圧を印可し、コンデンサの電極（３１）と導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の部材の配線（６７）の間に交流の電界（３４、３５）を印可し、コンデンサに交流の電圧を印可すると変位電流が流れる原理を用いて、導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の配線（６７）と、ＩＧＢＴのエミッタ側や、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側や、パワーダイオードのアノード側の間のはんだ（６８）に交流の電流を流す。
【0104】
なお、図１７に示す方法は本方法を実現させるための例である。
【0105】
図１７では、プラス側の電界から、マイナス側の電界へ印可する交流の電界（３４、３５）の方向を模式的に矢印として表している。
【0106】
図１７で示したはんだ（６８）は、図７に示すように、液体状態のはんだ（２７）と、析出してきたはんだの微細結晶（２８）が混在している状態で、交流の電流が流れると、図８に示すように、析出してきたはんだの微細結晶（２８）内の電子（４１、４２）が移動する（４３、４４）。
【0107】
導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の配線（６７）と、パワーデバイス（６６）のＩＧＢＴのエミッタ側もしくは、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側を接合するはんだ（６８）に交流の電界（３４、３５）を印可すると、液体状態のはんだ（２７）中に徐々に析出するはんだの微細結晶（２８）の配向は、電子が移動しやすい配向の結晶構造になるように成長しやすくなる。
【0108】
すなわち、導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の部材の配線（６７）と、パワーデバイス（６６）のＩＧＢＴのエミッタ側もしくは、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側を接合するはんだ（６８）が、液体状態のはんだ（２７）から固体のはんだ（２９）になるときに、交流電源（３０）から交流の電界（３４、３５）を印可すると、導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の部材の配線（６７）と、パワーデバイス（６６）のＩＧＢＴのエミッタ側もしくは、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側もしくは、パワーダイオードのアノード側の間のはんだ（６８）の電気抵抗は低減する。
【0109】
導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の配線（６７）は、導電性の配線で良いため、材料はＣｕ合金等にこだわらない。
【0110】
なお図１７の場合、交流電源（３０）から供給される電流の一部は、導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の配線（６７）を通して流れ出る可能性があるため、導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の配線（６７）をＧＮＤへ接続しないようにして、図６では交流電源（３０）をＧＮＤへ接続（４０）しているが、図１７に示すように、交流電源（３０）をＧＮＤ接続（４０）しないようにフローティングの電源にする。
【0111】
［非特許文献４］のＦｉｇ．４と、Ｆｉｇ．５に示すように、パワーデバイス（７６）のＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴに接続される配線について、Ａｌ配線などの細線ワイヤや導電性のＣｕ合金フレームではなく、パワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を外部へ放熱する導電性の放熱用部材（７７、７８）を用いる方法がある。
【0112】
図２１に示すように、コンデンサに交流電源（３０）により交流の電圧を印可し、コンデンサに交流の電圧を印可すると変位電流が流れる原理を用いて、コンデンサの電極（３１、３２）と、パワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を外部へ放熱する導電性の放熱用部材（７７）と、導電性の部材（１０７）の間のはんだ（１０６）および、導電性の部材（１０７）とパワーデバイス（７６）の間のはんだ（７９）および、パワーデバイス（７６）と、パワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を外部へ放熱する放熱用部材（７８）の間のはんだ（８０）に交流の電流を流す。
【0113】
なお、図２１に示す方法は本方法を実現させるための例図である。
【0114】
図２１はコンデンサの電極（３１）とパワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を外部へ放熱する導電性の放熱用部材（７７）の間および、コンデンサの電極（３２）とパワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を外部へ放熱する導電性の放熱用部材（７８）の間に、セラミックなどの絶縁体（８１、８２）がある場合を示す。なお、交流電源（３０）から供給される電流の一部は、導電性の放熱用部材（７７、７８）を通して流れ出る可能性があるため、導電性の放熱用部材（７７、７８）をＧＮＤへ接続しないようにして、図６では交流電源（３０）をＧＮＤへ接続（４０）しているが、図２１に示すように、交流電源（３０）をＧＮＤ接続（４０）しないようにフローティングの電源にする。
【0115】
図２１で示した、はんだ（７９、８０、１０６）は、図７に示すように、液体状態のはんだ（２７）と、析出してきたはんだの微細結晶（２８）が混在している状態で、交流の電流が流れると、図８に示すように、析出してきたはんだの微細結晶（２８）内の電子（４１、４２）が移動する（４３、４４）。
【0116】
パワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を、外部へ放熱する導電性の放熱用部材（７７、７８）および、導電性の部材（１０７）と、パワーデバイス（７６）のＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴやパワーダイオードを接合するはんだ（７９、８０、１０６）に交流の電界（３４、３５）を印可すると、液体状態のはんだ（２７）中に徐々に析出するはんだの微細結晶（２８）の配向は、電子が移動しやすい配向の結晶構造になるように成長しやすくなる。
【0117】
すなわち、パワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を外部へ放熱する導電性の放熱用部材（７７）と、導電性の部材（１０７）の間のはんだ（１０６）および、導電性の部材（１０７）とパワーデバイス（７６）の間のはんだ（７９）および、パワーデバイス（７６）と、パワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を外部へ放熱する放熱用部材（７８）の間のはんだ（８０）が、液体状態のはんだ（２７）から固体のはんだ（２９）になるときに、交流の電界（３４、３５）を印可すると、と、パワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を外部へ放熱する導電性の放熱用部材（７７）と、導電性の部材（１０７）の間のはんだ（１０６）および、導電性の部材（１０７）とパワーデバイス（７６）の間のはんだ（７９）および、パワーデバイス（７６）と、パワーデバイス（７６）の動作により発生する熱を外部へ放熱する放熱用部材（７８）の間のはんだ（８０）の電気抵抗は低減する。
【0118】
［非特許文献５］に示すように、パワーデバイス（９０）のＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴやパワーダイオードと導電性のＣｕ合金フレーム（９１）などを接合するのに、ナノ粒子導電性ペーストを用いて低温焼結する方法、すなわち金属微細粒子を用いた低温焼結接合（９２）を行う方法がある。
【0119】
［非特許文献５］のｐ．３の１．２低温焼結接合技術の項目に、高温で溶融する金属を微細粒子にすると、微細粒子になった金属は体積に対する表面積が大きくなるため、微細粒子になった金属の表面エネルギーが高くなり、周辺の微細粒子の金属同志が融合しやすくなり、そのぶん融合するために必要な外部からのエネルギーの供給が低減できることで、見かけ上金属の溶融する温度を下げることが可能であることが示されている。
【0120】
図２５に示すように、パワーデバイス（９０）へ加圧（９３）しながら、微細粒子の金属同志が融合しやすくなる低温焼結接合（９２）の方法を用いて、なおかつコンデンサに交流電源（３０）によりコンデンサに交流の電圧を印可する。
【0121】
なお、図２５に示す方法は本方法を実現させるための例図である。
【0122】
コンデンサに交流の電圧を印可すると、パワーデバイス（９０）とフレーム（９１）の間の金属微細粒子を用いた低温焼結接合（９２）を行う箇所に交流の電界（９７）が印可される。
【0123】
図２２に示すように、低温焼結接合（９２）方法は、時間（９４）をかけて加熱しながら圧力（９０）を加えることにより、ナノ粒子導電性ペースト、すなわち金属の微細粒子（９５）を含んだ有機溶剤（９６）の有機溶剤のみを揮発させる方法で、低温焼結接合工程の途中は金属の微細粒子（９５）を減少した有機溶剤（９７）が囲む状態になり、低温焼結接合工程の完了時には微細粒子が融合した状態の金属（１０３）になる。
【0124】
図２３、図２４に示すように、ナノ粒子導電性ペースト、すなわち金属の微細粒子（９５）を含んだ有機溶剤（９６）に交流の電界（９７、９８）が印可されると、金属の微細粒子（９５）の中の電子（９９）が、印可した交流の電界に合わせて金属の微細粒子（９５）の中で移動（１００）する。
【0125】
【0126】
なお、交流の電界（９７、９８）の印可に合わせて、有機溶剤（９６）の中の、個別の金属の微細粒子（９５）の回転あるいは、移動（１０４、１０５）することを個別の金属の微細粒子（９５）のセルフアライメントと表現する。
【0127】
電子は移動しやすい個所を通ろうとする自然の原理から、交流の電界（９７、９８）の印可に合わせて、有機溶剤（９６）の中の、個別の金属の微細粒子（９５）の中の電子（９９）が移動（１００）するときに、個別の金属の微細粒子（９５）の中の、れぞれの電子（９９）の移動（１００）は、電子（９９）の移動（１００）に対して最も抵抗が低くなるように、有機溶剤（９６）の中で、個別の金属の微細粒子（９５）はセルフアライメントにより回転あるいは、移動（１０４、１０５）する。
【0128】
なお、陽子１個や中性子１個の質量は、電子１個の質量の１８４０倍である。
【0129】
例えば、有機溶剤（９６）の中の、個別の金属の微細粒子（９５）が銅の場合、銅の原子核の原子は２９個で、中性子は３４個であり、同位体の銅の原子は２９個で、中性子は３６個である。
【0130】
すなわち、有機溶剤（９６）の中の、個別の金属の微細粒子（９５）が銅の場合には、１個の銅の原子核の質量は、１個の電子の質量の１１万５９２０倍以上である。
【0131】
また、有機溶剤（９６）の中の、金属の微細粒子（９５）が銅の場合、銅の原子は単体ではなく、面心立方の結晶構造であり、金属の微細粒子（９５）の銅は、多数の銅の面心立方の結晶構造で構成されている。このことから有機溶剤（９６）の中の、個別の銅の微細粒子は電子（９９）の質量と比較すると非常に大きい。
【0132】
交流の電界（９７、９８）の印可に合わせて、有機溶剤（９６）の中の、個別の金属の微細粒子（９５）の中の電子（９９）は素早く反応して移動（１００）するが、電子（９９）の質量と比較して個別の金属の微細粒子（９５）の質量は非常に大きいため、図２３、図２４に示す金属の微細粒子（９５）のセルフアライメントによる回転あるいは、移動（１０４、１０５）は、電子（９９）の移動（１００）と比較して非常に遅い。しかし、交流の電界（９７、９８）の印可に合わせて、有機溶剤（９６）の中の、金属の微細粒子（９５）は電子（９９）が移動（１００）しやすいようにセルフアライメントにより回転あるいは、移動（１０４、１０５）する。
【0133】
なお、［非特許文献６］の、４．考察、４－１分極曲線について、に、結晶面の格子密度は面心立方格子の場合、（１１１）＞（１００）＞（１１０）の順で減少し、と記載されており、すなわち（１１１）の結晶面より（１１０）の結晶面の格子密度は低いと記載されており、電子は移動しやすい個所を通ろうとする自然の原理から、交流の電界（９７、９８）を有機溶剤（９６）の中の金属の銅の微細粒子（９５）へ印可すると、電子が移動する方向に対して、有機溶剤（９６）の中の金属の微細粒子（９５）のセルフアライメントの回転もしくは移動（１０４、１０５）は、立方格子の（１１０）面が向くようになる。
【0134】
なお、有機溶剤（９６）の中の金属の銅の微細粒子（９５）の結晶構造は、単結晶ではなく、多結晶になっている場合は、金属の銅の微細粒子（９５）の多結晶に対して、電子（９９）が移動（１００）しやすいようにセルフアライメントにより回転あるいは、移動（１０４、１０５）する。
【0135】
これらのことが、図２２に示す、低温焼結接合工程で、時間（９４）をかけて加熱しながら圧力（９０）を加えると、金属の微細粒子（９５）を含んだ有機溶剤のみが揮発しながら、金属の微細粒子（９５）を減少した有機溶剤（９７）が囲む状態を経て、低温焼結接合工程の完了時に微細粒子が融合した状態の金属（１０３）になるまで行われる。
【0136】
電子は移動しやすい個所を通ろうとする自然の原理から、低温焼結接合工程の完了時の、微細粒子（９５）が融合した状態の金属（１０３）は、電子が移動しやすくなり、微細粒子（９５）が融合した状態の金属（１０３）の抵抗値は低くなる。
【0137】
【0138】
なお、有機溶剤（９６）の中の、金属の微細粒子（９５）の種類については銅にこだわっておらず、低温焼結接合工程に適用できる金属であれば良く、たとえばＳｎやＮｉなど何でもよい。
【0139】
なお、本発明は、パワーデバイスのみではなく、マイクロプロセッサやＡＳＩＣやプログラマブルロジックデバイスなどの集積回路やメモリやチップコンデンサやチップ抵抗やなどの電子部品を、プリント基板やセラミック基板などの実装基板やプリント基板のスルーホールへ、ボールはんだやナノ粒子導電性ペーストやはんだを用いて接合する場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0140】
【図1】体心正方晶のβ－Ｓｎ結晶構造
【図2】三相モータ制御用のパワーデバイスのはんだ付け
【図3】電磁波を放射する元から磁界のみを放射した場合の電磁波
【図4】電磁波を放射する元から電界のみを放射した場合の電磁波
【図5】はんだの凝固過程
【図7】電界を印可したときのはんだの微細結晶内の電子の移動
【図8】電界を印可したときのはんだの微細結晶内の電子の移動
【図9】β－Ｓｎ結晶構造の＜１００＞面
【図10】三相モータ制御用のパワーデバイスのはんだ付け
【図11】三相モータ制御用のパワーデバイスのはんだ付け
【図12】コイルの磁束と、コンデンサの電束
【図13】はんだ付けする構造側のコンデンサの電極が分割されたときの電束
【図14】はんだ付けする構造側のコンデンサの電極が分割されたときの電束
【図15】本発明の回路から発生する電磁波の遮蔽
【図16】磁界を用いる方法の回路から発生する電磁波の遮蔽
【図17】導電性の材料で板状の部材を配線としたはんだ付け
【図18】はんだ付けするＩＧＢＴのコレクタ側の構成
【図19】はんだ付けするパワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側の構成
【図20】溶融はんだに直接電極を接触させる方法
【図21】パワーデバイスの熱を放熱する放熱用部材を用いる方法
【図22】金属の微細粒子の低温焼結接合方法
【図23】交流の電界が印可された有機溶剤の中の金属の微細粒子の中の電子の移動
【図24】交流の電界が印可された有機溶剤の中の金属の微細粒子の中の電子の移動
【図25】低温焼結接合に交流の電圧を印可する方法
【図26】はんだ付けする構造側と反対側のコンデンサの電極の分割
【図27】はんだ付けする構造側と反対側のコンデンサの電極の分割
【符号の説明】
【0141】
１ Ｓｎ原子
２ ａ軸
３ ｂ軸
４ ｃ軸
５ リードフレーム
６ はんだ
７ コイル
８ 磁界の磁束の曲線
９ Ｕ相用パワーデバイス
１０ Ｖ相用パワーデバイス
１１ Ｗ相用パワーデバイス
１２ ステージ
１３ 電磁波の進行方向
１４ 電界
１５ 磁界
１６ 電磁波を放射する元
１７ 電界強度
１８ 磁界強度
１９ 電磁波の進行方向
２０ 電界
２１ 磁界
２２ 電磁波を放射する元
２３ 電界強度
２４ 磁界強度
２５ はんだの温度
２６ はんだの冷却
２７ 液体状態のはんだ
２８ はんだの微細結晶
２９ 固体のはんだ
３０ 交流電源
３１ コンデンサの電極
３２ コンデンサの電極
３３ はんだ
３４ 交流の電界
３５ 交流の電界
３６ ステージ
３７ フレーム
３８ パワーデバイス
３９ 負荷
４０ ＧＮＤ 接続
４１ 微細結晶内の電子
４２ 電界のプラス側
４３ 電界のマイナス側
４４ 微細結晶内の電子の移動
４５ 曲線の電束曲線の電束
４６ コイル
４７ 曲線の磁束
４８ コンデンサ
４９ 直線の電束
５０ 曲線の電束
５１ はんだ付けする構造
５２ はんだ付けする構造側のコンデンサの電極
５３ はんだ付けする構造と反対側のコンデンサの電極
５４ 直線の電束
５５ 本発明の回路
５６ 電流を通しやすい素材
５７ ＧＮＤへ接続
５８ 磁界を用いる方法の回路
５９ 外部へ漏れ出る磁束
６０ ＩＧＢＴのコレクタ側のＳｉ基板
６１ ＩＧＢＴのコレクタ側のＡｌ層
６２ ＩＧＢＴのコレクタ側のバリアメタルのＴｉ層
６３ Ｎｉとはんだの合金層
６４ パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側のＳｉ基板
６５ パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側のバリアメタルのＴｉ層
６６ パワーデバイス
６７ 導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の部材の配線
６８ はんだ
６９ パワーデバイス
７０ フレーム
７１ はんだ
７２ パワーデバイスの幅
７３ はんだの厚み
７４ パワーデバイスの幅に合わせた大きな電極
７５ パワーデバイスの幅に合わせた大きな電極
７６ パワーデバイス
７７ 放熱用部材
７８ 放熱用部材
７９ はんだ
８０ はんだ
８１ 絶縁体
８２ 絶縁体
８３ 大きな電極とパワーデバイスの間
８４ フレームと大きな電極の間
８５ はんだ付けする構造側のコンデンサの電極
８６ はんだ付けする構造と反対側のコンデンサの電極
８７ 直線の電束
８８ 直線の電束
８９ 直線の電束
９０ パワーデバイス
９１ 導電性のＣｕ合金フレーム
９２ 金属微細粒子を用いた低温焼結接合
９３ 加圧
９４ 時間
９５ 金属の微細粒子
９６ 金属の微細粒子を含んだ有機溶剤
９７ 交流の電界
９８ 交流の電界
９９ 金属の微細粒子の中の電子
１００ 電子の移動
１０１ プラス側の電界
１０２ マイナス側の電界
１０３ 微細粒子が融合した状態の金属
１０４ 回転あるいは、移動
１０５ 回転あるいは、移動
１０６ はんだ
１０７ 導電性の部材
１０８ 非導電性の部材
２ ａ軸
３ ｂ軸
４ ｃ軸
５ リードフレーム
６ はんだ
７ コイル
８ 磁界の磁束の曲線
９ Ｕ相用パワーデバイス
１０ Ｖ相用パワーデバイス
１１ Ｗ相用パワーデバイス
１２ ステージ
１３ 電磁波の進行方向
１４ 電界
１５ 磁界
１６ 電磁波を放射する元
１７ 電界強度
１８ 磁界強度
１９ 電磁波の進行方向
２０ 電界
２１ 磁界
２２ 電磁波を放射する元
２３ 電界強度
２４ 磁界強度
２５ はんだの温度
２６ はんだの冷却
２７ 液体状態のはんだ
２８ はんだの微細結晶
２９ 固体のはんだ
３０ 交流電源
３１ コンデンサの電極
３２ コンデンサの電極
３３ はんだ
３４ 交流の電界
３５ 交流の電界
３６ ステージ
３７ フレーム
３８ パワーデバイス
３９ 負荷
４０ ＧＮＤ 接続
４１ 微細結晶内の電子
４２ 電界のプラス側
４３ 電界のマイナス側
４４ 微細結晶内の電子の移動
４５ 曲線の電束曲線の電束
４６ コイル
４７ 曲線の磁束
４８ コンデンサ
４９ 直線の電束
５０ 曲線の電束
５１ はんだ付けする構造
５２ はんだ付けする構造側のコンデンサの電極
５３ はんだ付けする構造と反対側のコンデンサの電極
５４ 直線の電束
５５ 本発明の回路
５６ 電流を通しやすい素材
５７ ＧＮＤへ接続
５８ 磁界を用いる方法の回路
５９ 外部へ漏れ出る磁束
６０ ＩＧＢＴのコレクタ側のＳｉ基板
６１ ＩＧＢＴのコレクタ側のＡｌ層
６２ ＩＧＢＴのコレクタ側のバリアメタルのＴｉ層
６３ Ｎｉとはんだの合金層
６４ パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側のＳｉ基板
６５ パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側のバリアメタルのＴｉ層
６６ パワーデバイス
６７ 導電性の材料であるＣｕ合金等で板状の部材の配線
６８ はんだ
６９ パワーデバイス
７０ フレーム
７１ はんだ
７２ パワーデバイスの幅
７３ はんだの厚み
７４ パワーデバイスの幅に合わせた大きな電極
７５ パワーデバイスの幅に合わせた大きな電極
７６ パワーデバイス
７７ 放熱用部材
７８ 放熱用部材
７９ はんだ
８０ はんだ
８１ 絶縁体
８２ 絶縁体
８３ 大きな電極とパワーデバイスの間
８４ フレームと大きな電極の間
８５ はんだ付けする構造側のコンデンサの電極
８６ はんだ付けする構造と反対側のコンデンサの電極
８７ 直線の電束
８８ 直線の電束
８９ 直線の電束
９０ パワーデバイス
９１ 導電性のＣｕ合金フレーム
９２ 金属微細粒子を用いた低温焼結接合
９３ 加圧
９４ 時間
９５ 金属の微細粒子
９６ 金属の微細粒子を含んだ有機溶剤
９７ 交流の電界
９８ 交流の電界
９９ 金属の微細粒子の中の電子
１００ 電子の移動
１０１ プラス側の電界
１０２ マイナス側の電界
１０３ 微細粒子が融合した状態の金属
１０４ 回転あるいは、移動
１０５ 回転あるいは、移動
１０６ はんだ
１０７ 導電性の部材
１０８ 非導電性の部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0140】
【図1】体心正方晶のβ－Ｓｎ結晶構造
【図2】三相モータ制御用のパワーデバイスのはんだ付け
【図3】電磁波を放射する元から磁界のみを放射した場合の電磁波
【図4】電磁波を放射する元から電界のみを放射した場合の電磁波
【図5】はんだの凝固過程
【図6】はんだに交流の電界を印可する部材の構成および、交流の電界を印可する装置の構成
【図7】電界を印可したときのはんだの微細結晶内の電子の移動
【図8】電界を印可したときのはんだの微細結晶内の電子の移動
【図9】β－Ｓｎ結晶構造の＜１００＞面
【図10】三相モータ制御用のパワーデバイスのはんだ付け
【図11】三相モータ制御用のパワーデバイスのはんだ付け
【図12】コイルの磁束と、コンデンサの電束
【図13】はんだ付けする構造側のコンデンサの電極が分割されたときの電束
【図14】はんだ付けする構造側のコンデンサの電極が分割されたときの電束
【図15】本発明の回路から発生する電磁波の遮蔽
【図16】磁界を用いる方法の回路から発生する電磁波の遮蔽
【図17】導電性の材料で板状の部材を配線としたはんだ付け
【図18】はんだ付けするＩＧＢＴのコレクタ側の構成
【図19】はんだ付けするパワーＭＯＳＦＥＴのドレイン側の構成
【図20】溶融はんだに直接電極を接触させる方法
【図21】パワーデバイスの熱を放熱する放熱用部材を用いる方法
【図22】金属の微細粒子の低温焼結接合方法
【図23】交流の電界が印可された有機溶剤の中の金属の微細粒子の中の電子の移動
【図24】交流の電界が印可された有機溶剤の中の金属の微細粒子の中の電子の移動
【図25】低温焼結接合に交流の電圧を印可する方法
【図26】はんだ付けする構造側と反対側のコンデンサの電極の分割
【図27】はんだ付けする構造側と反対側のコンデンサの電極の分割
【図28】コンデンサの電極側に、プラスチック製などの非導電性の部材を貼り付けて、コンデンサの電極側とパワーデバイスを接触させる場合の装置の構成
【手続補正書】
【提出日】2023-07-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電源（３０）に接続された、等価回路でコンデンサになる個所のコンデンサの電極（３１、３２）の間の、直流的に絶縁された領域に、フレーム（３７）と、パワーデバイス（３８）および、フレーム（３７）とパワーデバイス（３８）の間で、溶融しているはんだ（３３）を設置し、溶融しているはんだ（３３）が自然冷却などにより温度が低下して、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流電源（３０）から交流の電圧を、交流電源（３０）に接続されたコンデンサの電極（３１、３２）へ印可する装置で、
なお、はんだ（３３）の代わりに、金属の微細粒子（９５）を含んだ有機溶剤（９６）を用いてもよく、
パワーデバイス（３８）の代わりに、マイクロプロセッサなどの集積回路や、チップコンデンサおよび、チップ抵抗などの電子部品にも、適用できる装置。
なお、はんだ（３３）の代わりに、金属の微細粒子（９５）を含んだ有機溶剤（９６）を用いてもよく、
パワーデバイス（３８）の代わりに、マイクロプロセッサなどの集積回路や、チップコンデンサおよび、チップ抵抗などの電子部品にも、適用できる装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0037】
あるいは、本発明は、自由電子が移動するときに、電子は移動しやすい個所を通ろうとする自然の原理を利用し、液体状態のはんだ（２７）が自然冷却などにより、はんだの温度が低下して、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ変化し、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可し、はんだの抵抗値を低減させる方法を提供する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0039】
図５に示すように、はんだの温度（２５）について、液体状態になっている高温のはんだは自然冷却などによる、はんだの冷却（２６）により、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態のはんだへ変化し、さらに冷却すると固体のはんだ（２９）へと変化する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0049】
交流電源（３０）に接続された、等価回路でコンデンサになる個所の、コンデンサの電極（３２、３３）の間にはんだ（３３）を設置し、ステージ（３６）上で自然冷却などにより、はんだの温度が低下して、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流電源（３０）から交流の電圧を交流電源（３０）に接続された電極（３２、３３）へ印可し、電極（３２、３３）間に交流の電界（３９、４０）を印可する。
【手続補正書】
【提出日】2023-07-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
本発明は、液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可することを特徴とする方法を提供する。
【手続補正書】
【提出日】2023-09-08
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体状態のはんだ（２７）から、液体状態のはんだ（２７）と析出してきたはんだの微細結晶（２８）の混在状態へ、さらに固体のはんだ（２９）へと変化するときに、交流の電流を印可することを特徴とする方法。