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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-19
(45)【発行日】2024-07-29
(54)【発明の名称】マイグレーション評価装置
(51)【国際特許分類】
G01N 25/72 20060101AFI20240722BHJP
【ＦＩ】
G01N25/72 F
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020189917
(22)【出願日】2020-11-14
(65)【公開番号】P2022007895
(43)【公開日】2022-01-13
【審査請求日】2023-09-25
(31)【優先権主張番号】P 2019232815
(32)【優先日】2019-12-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020168178
(32)【優先日】2020-10-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】598014825
【氏名又は名称】株式会社クオルテック
(72)【発明者】
【氏名】大矢 怜史
(72)【発明者】
【氏名】高原 博司
【審査官】鴨志田 健太
(56)【参考文献】
【文献】特公平０７－０２７９４８（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２００１－１４１６８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０６４３０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１１４７５５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】大矢怜史 ほか，サーモマイグレーションがNi-P/Sn-0.7Cuはんだ接合部に及ぼす影響，マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集，2019年09月，Vol.29 (0)，p.183-186，DOI:https://doi.org/10.11486/mes.29.0_183
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２５／７２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁性または半導体性を有するベース基板と、前記ベース基板の第１の面に配置されたヒータと、
前記ベース基板の第１の面に、前記ヒータに隣接して配置された電流印加経路と、
第１のプレートと、
第１の基板またはシートと、
前記第１のプレートと前記第１の基板またはシート間に形成された接合層と、
前記接合層に接して配置された樹脂膜または樹脂フィルムと、
前記樹脂膜または樹脂フィルムを介して、前記接合層の温度を測定する温度測定装置と、
前記第１のプレートと前記ベース基板とを接合する充填層と、
前記ヒータと前記電流印加経路間に、第１の電流を印加する第１の電源装置を具備し、
前記ヒータが発生した熱は前記接合層を加熱することを特徴とするマイグレーション評価装置。
【請求項2】
絶縁性または半導体性を有するベース基板と、前記ベース基板の第１の面に配置されたヒータと、
前記ベース基板の第１の面に、前記ヒータに隣接して配置された電流印加経路と、
前記ヒータと前記電流印加経路間に、第１の電流を印加する第１の電源装置と、
前記ヒータに、第２の電流を印加する第２の電源装置と、
第１のプレートと、
第１の基板またはシートと、
前記第１のプレートと前記第１の基板またはシート間に形成された接合層と、
前記接合層に接して配置された樹脂膜または樹脂フィルムと、
前記樹脂膜または樹脂フィルムを介して、前記接合層の温度を測定する温度測定装置と、
前記第１のプレートと前記ベース基板とを接合する充填層を具備し、
前記ヒータが発生した熱は前記接合層を加熱し、
前記第１の電流は、前記充填層を介して、前記電流印加経路に印加されることを特徴とするマイグレーション評価装置。
【請求項3】
絶縁性または半導体性を有するベース基板と、前記ベース基板の第１の面に配置されたヒータと、
前記ベース基板の第１の面に、前記ヒータに隣接して配置された電流印加経路と、
第１のプレートと、
第１の基板またはシートと、
前記第１のプレートと前記第１の基板またはシート間に形成された接合層と、
前記接合層に接して配置された樹脂膜または樹脂フィルムと、
前記樹脂膜または樹脂フィルムを介して、前記接合層の温度を測定する温度測定装置と、
前記第１のプレートと前記ベース基板とを接合する充填層を具備し、
前記ヒータが発生した熱は前記接合層を加熱することを特徴とするマイグレーション評価装置。
【請求項4】
絶縁性または半導体性を有するベース基板と、前記ベース基板の第１の面に配置されたヒータと、
前記ベース基板の第１の面に、前記ヒータに隣接して配置された電流印加経路と、
前記ベース基板の第１の面に配置され、前記ヒータの温度により抵抗値が変化する温度プローブと、
第１のプレートと、
第１の基板またはシートと、
前記第１のプレートと前記第１の基板またはシート間に形成された接合層と、
前記接合層に接して配置された樹脂膜または樹脂フィルムと、
前記樹脂膜または樹脂フィルムを介して、前記接合層の温度を測定する温度測定装置と、
前記第１のプレートと前記ベース基板とを接合する充填層を具備し、
前記ヒータが発生した熱は前記接合層を加熱し、
前記ベース基板は、貫通する穴が形成され、
前記充填層は、前記第１のプレートと前記ベース基板とを接合し、前記貫通する穴に充填され、
前記充填層は前記ヒータと接続されていることを特徴とするマイグレーション評価装置。
【請求項5】
絶縁性または半導体性を有するベース基板と、前記ベース基板の第１の面に配置されたヒータと、
前記ベース基板の第１の面に、前記ヒータに隣接して配置された電流印加経路と、
前記ヒータと前記電流印加経路間に、第１の電流を印加する第１の電源装置と、
前記ヒータに、第２の電流を印加する第２の電源装置と、
第１のプレートと、
第１の基板またはシートと、
前記第１のプレート間と前記ベース基板とを接合する充填層と、
前記第１のプレートと前記第１の基板またはシート間に形成された接合層と、
前記接合層に接して配置された樹脂膜または樹脂フィルムと、
前記樹脂膜または樹脂フィルムを介して、前記接合層の温度を測定する温度測定装置を具備し、
前記ヒータが発生した熱は前記接合層を加熱することを特徴とするマイグレーション評価装置。
【請求項6】
前記ベース基板は、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）であり、前記ヒータは、ＮｉとＮｉ－Ｐのうち、少なくともいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５記載のマイグレーション評価装置。
【請求項7】
前記ヒータは薄膜ヒータであり、前記薄膜ヒータの膜厚は、０．１（μｍ）以上７．５（μｍ）以下であり、
前記薄膜ヒータの膜厚のシート抵抗値（Ω／ｓｑ）は、０．２５（Ω／ｓｑ）以上１．００（Ω／ｓｑ）であることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５記載のマイグレーション評価装置。
【請求項8】
前記ベース基板は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）であり、前記接合層は、半田で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５記載のマイグレーション評価装置。
【請求項9】
移動ステージを更に具備し、前記温度測定装置は、前記移動ステージに積載され、
前記移動ステージを移動させて、前記接合層の温度または温度差または温度分布を測定することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５記載のマイグレーション評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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）の評価方法および接合層の評価装置に関するものである。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、サーモマイグレーション（ＴＭ）、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）の評価を実施することができる。
【0002】
本発明は、サーモマイグレーション（ＴＭ）、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）に使用する接合層評価装置、接合層評価方法に用いるものである。また、接合層を加熱するヒータチップ、ヒータチップの使用方法、ヒータチップの製造方法、ヒータチップの制御方法、ヒータチップを用いた接合層の評価方法、ヒータチップを用いた評価装置等に関するものである。
【背景技術】
【0003】
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、高密度実装方式の切り札となっている。
【0004】
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が重要になってきている。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１２－１７８４４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の電極間の接合層の劣化診断方法として半導体チップを含む電子部品を、電子回路基板上に形成されて配線部上にナノカーボンを含有する半田を介して実装し、電子部品または電子回路基板を加熱しながら、該電子部品の温度分布を測定し、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。
【0007】
しかし、半田接合層の熱伝導性を向上させるため、ナノカーボンを含有する半田を使用する必要があること、接合層のクラック等が発生するまで加熱しないと劣化診断ができないという課題があった。また、加熱する温度により劣化状態、劣化寿命が異なり、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。
【0008】
従来の接合層１０５の評価では、接合層１０５にナノカーボンを含有する半田を使用する必要があった。したがって、実際に使用する接合層１０５材料を使用することができなかった。そのため、評価結果と、実製品では評価結果の差異が発生していた。
【0009】
また、従来の接合層１０５の評価では、接合層１０５を含む箇所を切断して研磨して光学観察あるいはＳＥＭ観察が行われていた。そのため、接合層１０５は破壊評価となり、非破壊では評価することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【0010】
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１１１で薄膜ヒータ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１１７に電流を印加できるようにして、ヒータチップ１０９を構成する。
【0011】
ＳｉＣ基板１０６と銅プレート１０４とは焼結Ａｇペースト１２５で接続されている。端子電極１１５には、サーモマイグレーション（ＴＭ）用直流電源装置８０３ｂから定電流１２８ｄが、薄膜ヒータ１１７に供給される。電流印加経路１３２には、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）用直流電源装置８０３ｃから定電流１２８ａが供給される。
【0012】
ヒータチップ１０９としての薄膜ヒータ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で測定し、複数点間の温度情報△Ｔを求める。
【発明の効果】
【0013】
ヒータチップ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。
【0014】
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。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の接合層評価装置の説明図である。
【図2】本発明のヒータチップの構成図および断面図である。
【図3】本発明のヒータチップの製造方法の説明図である。
【図4】本発明のヒータチップの製造方法のフローチャートである。
【図5】本発明のヒータチップの製造方法の説明図である。
【図6】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。
【図7】本発明のヒータチップの構成図および断面図である。
【図8】本発明の接合層の評価方法の説明図である。
【図9】本発明の接合層評価装置の動作の説明図である。
【図10】本発明の接合層評価装置の動作の説明図である。
【図11】本発明の接合層の評価方法の説明図である。
【図12】本発明の接合層の評価方法の説明図である。
【図13】本発明の接合層の評価方法の説明図である。
【図14】本発明の接合層の評価方法の説明図である。
【図15】本発明の接合層の熱シミュレーションの説明図である。
【図16】本発明の実施例におけるヒータチップの平面図および断面図である。
【図17】本発明の実施例におけるヒータチップの平面図である。
【図18】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図19】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図20】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図21】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図22】本発明の実施例における接合層の評価方法の説明図である。
【図23】本発明の実施例におけるヒータチップの説明図である。
【図24】本発明の実施例におけるヒータチップの説明図である。
【図25】本発明の実施例におけるヒータチップの説明図である。
【図26】本発明の実施例におけるヒータチップの説明図である。
【図27】本発明の実施例におけるヒータチップの平面図および断面図である。
【図28】本発明の実施例におけるヒータチップの説明図である。
【図29】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図30】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図31】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図32】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図33】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図34】本発明の実施例におけるヒータチップの説明図である。
【図35】本発明の実施例におけるヒータチップの説明図である。
【図36】本発明の実施例におけるヒータチップの説明図である。
【図37】本発明の実施例におけるヒータチップの説明図である。
【図38】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図39】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図40】本発明の実施例におけるヒータチップの製造方法の説明図である。
【図41】温度勾配とＴＭ発生の関係を説明する説明図である。
【図42】本発明の実施例におけるヒータチップおよび接合層の評価方法の説明図である。
【図43】本発明の実施例における接合層の評価方法の説明図である。
【図44】本発明の実施例における接合層の評価方法の説明図である。
【図45】本発明の実施例における接合層の説明図である。
【図46】本発明の実施例における接合層の評価方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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評価方法および接合層評価装置、本発明のヒータチップについて説明をする。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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の温度検出手段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。対象物にロックイン信号の電流を印加し、ロックイン信号に同期して、対象物からの赤外線を測定するシステムであってもよい。
【0020】
接続部１０５は接合層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層１０５として形成または構成されたものであってもよい。また、異なる部材が密着して配置されたものであってもよい。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。
【0021】
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。また、図示を容易にするため、理解を容易にするため、本発明の構成において、厚みを厚くあるいは薄く図示する場合があり、また、構成物を縮小あるいは拡大して表示する場合がある。
【0022】
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チップ１０９の平面図および断面図である。図２（ａ）はヒータチップ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。
【0023】
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。
【0024】
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、本発明のヒータチップ１０９の基板１０６として採用できる。
【0025】
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。
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。
【0026】
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。
【0027】
還元窒化法は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とカーボン（Ｃ）を混ぜたものを窒化して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－Ｈ２）を除去し、純粋なＡｌＮ粒ができる。
【0028】
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。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採用できることは言うまでもない。
【0029】
ベース基板１０６の厚みは、０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とする。ベース基板１０６の厚みは、薄い方が薄膜ヒータ１１７からの熱が接合層１０５に伝達されやすい。しかし、ベース基板１０６の厚みが薄いと、薄膜ヒータ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。ヒータチップ１０９の大きさは、３ｍｍ角以上１０ｍｍ角以下のサイズである。
【0030】
本発明は、ヒータチップ１０９の薄膜ヒータ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チップ１０９の大きさ、厚みを設計している。図２において、一例として、ヒータチップ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。
薄膜ヒータ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。
【0031】
ＳｉＣ基板１０６の裏面には、ニッケル－リン（Ｎｉ－Ｐ）めっきによる薄膜（Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｄ）が形成され、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｄの表面には金めっき膜１１２ｃが形成されている。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。
【0032】
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、適切な抵抗値が存在する必要がある。薄膜ヒータ１１７等は発熱素子として使用するからである。
【0033】
本発明では、接合層１０５と密着でき、薄膜ヒータ１１７として用いるため抵抗値が比較的高いニッケル（Ｎｉ）膜、またはニッケル－リン（Ｎｉ－Ｐ）膜を例示している。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。
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。
【0034】
金（Ａｕ）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。
【0035】
ＳｉＣ基板１０６の表面には、薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６が形成される。薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６は、Ｎｉ－Ｐめっきによる薄膜（Ｎｉ－Ｐ膜１１１d）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３に図示するように薄膜ヒータ１１７の膜厚（μｍ）と薄膜ヒータ１１７の薄膜ヒータ１１７のシート抵抗値（Ω／ｓｑ）は、略線形の関係にある。
図３に図示するように薄膜ヒータ１１７の膜厚（μｍ）と薄膜ヒータ１１７の薄膜ヒータ１１７のシート抵抗値（Ω／ｓｑ）は、略線形の関係にある。
【0036】
しかし、図３に図示するように、薄膜ヒータ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１１７の膜厚（μｍ）＞１０．０（μｍ））。また、薄膜ヒータ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１１７の膜厚（μｍ）＜０．１（μｍ））。ＳｉＣ基板１０６の粗面化状態、薄膜ヒータ１１７が曲線状に形成されているためと思われる。
【0037】
薄膜ヒータ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１１７の抵抗値は、５Ω以上３００Ω以下とすることが好ましい。
【0038】
温度プローブ１１６は薄膜ヒータ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。
【0039】
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以下に作製する。
【0040】
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。
【0041】
薄膜ヒータ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。
【0042】
薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６上には、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯＮ膜を形成し、薄膜ヒータ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。
【0043】
１１７は薄膜ヒータとして説明するが、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１１７の代替えとして、ニクロム線を組み込んだ面ヒータ、ペルチェ素子を用いたヒータ等を使用してもよい。ニクロム線を組み込んだ面ヒータ、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。
【0044】
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。
【0045】
図４、図５は、本発明のヒータチップ１０９の製造方法の説明図である。図４はヒータチップの製造方法を示すフローチャートである。図５（ａ）～図５（ｆ）は、ヒータチップ１０９の製造方法を説明するための説明図である。
【0046】
【0047】
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４ Ｓ１２、図５（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。
【0048】
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。
【0049】
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。
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
配線のパターニング（薄膜ヒータ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。
【0055】
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。
【0056】
【0057】
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４ Ｓ１５、図５（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。
【0058】
次に、活性化を行う（図４ 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。
【0059】
【0060】
【0061】
ＳｉＣ基板１０６の表面に無電解Ｎｉ－Ｐめっきを行い、薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６が形成される（図４ Ｓ１８、図５（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。
【0062】
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。
【0063】
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。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１１７、温度プローブ１１６が形成される。
【0064】
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。
【0065】
本実施の形態においては、マスク５０１を用い、薄膜ヒータ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。
【0066】
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１１１のみに無電解Ｎｉ－Ｐめっきを行うので、所望の厚みの薄膜ヒータ１１７等を形成することができる。
【0067】
ヒータチップ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。各ヒータチップ１０９は、Ｎｉ－Ｐ膜が形成後、各ヒータチップ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、ヒータチップ１０９個片に分割してもよい。
【0068】
図６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６（ａ）は作製されたヒータチップ１０９を示す。図６（ａ）のヒータチップ１０９は図６（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。
【0069】
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であればいずれのものであってもよい。たとえば、カーボングラファイトからなる基板、シートが例示される。
【0070】
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が形成される。また、銅プレート１０４の表面には、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。また、Ｎｉ－Ｐ膜１１１の表面には金めっきで金を形成することが好ましい。
【0071】
本発明の実施例では、１０４は銅プレートとして説明するが、これに限定するものではない。プレート１０４の表面に半田と接合するＮｉ－Ｐ膜１１１が良好に形成されており、熱伝導性が良好なプレートであれば、銅以外の材質でプレート１０４を形成してもよい。たとえば、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、セラミック等であってもよい。
【0072】
たとえば、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、銀プレートが例示される。本明細書では説明を容易にするため、銅（Ｃｕ）プレート１０４として説明をする。
【0073】
Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａの表面には金めっき膜１１２ａが形成され、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｂの表面には金めっき膜１１２ｂが形成される。金めっき膜１１２ａ、金めっき膜１１２ｂの形成方法は、金めっき膜１１２ｃと同様であるので説明を省略する。
【0074】
ヒータチップ１０９のＮｉ－Ｐ膜１１２ｃと銅プレート１０４のＮｉ－Ｐ膜１１２ａとの間に評価する接合層１０５が形成される。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チップ１０９が実装される。実装後、銅プレート１０４とヒータチップ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。
【0075】
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。
【0076】
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、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。
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、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。
【0077】
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。
【0078】
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、接合層を定量的に評価し、また、詳細な設計ができるようになる。
【0079】
本発明の接合層の評価方法および接合層評価装置では、ヒータチップ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。
【0080】
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。
【0081】
図６（ｂ）に図示するように、ヒータチップ１０９と銅プレート１０４は接合層１０５で接合される。次に、図６（ｃ）に図示するように、Ａ方向から、ヒータチップ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。
【0082】
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。
【0083】
好ましくは、研磨加工は、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方式である。試料の表面にアルゴンイオンビームを入射させ、加工して試料を作製する。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。
【0084】
次に、図６（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。
【0085】
図６（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。
【0086】
現像液としては、アルカリ現像液、たとえば、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。
【0087】
物体は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。
【0088】
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。
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。
【0089】
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。
【0090】
図６（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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
赤外線サーモグラフティカメラ１０８、放射温度計等の非接触温度測定手段は、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。
【0094】
図６（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。
【0095】
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。
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。
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。
【0096】
次に、図６（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（伝熱）グリス１１８を使用する。放熱（伝熱）グリス１１８で、変性シリコンのグリスが例示される。この放熱（伝熱）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。
【0097】
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。
【0098】
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放熱（伝熱）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。
【0099】
放熱（伝熱）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。
【0100】
図６（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。
【0101】
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。
【0102】
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。
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。
【0103】
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を有するヒータチップ１０９および銅プレート１０４が積載されている。
【0104】
薄膜ヒータ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９参照）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９を参照）を印加する。
薄膜ヒータ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。
薄膜ヒータ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。
【0105】
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。
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。
【0106】
たとえば、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。
【0107】
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されている。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。
【0108】
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、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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
通常のボイドは主にガス化したフラックスがフィレット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フィレット内部から放出され、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。
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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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、接合層１０５の寿命予測ができる。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
本発明の接合層の評価方法、接合層評価装置は用いると、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、あるいは取得することができる。
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。
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
図９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。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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
薄膜ヒータ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１１７の発熱温度は、温度プローブ１１６の抵抗値を増加させる。
【0126】
温度プローブ１１６の周囲に薄膜ヒータ１１７が形成または配置されている。薄膜ヒータ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、ヒータチップ１０９が構成されている。
【0127】
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１１７の発熱温度（ＳｉＣ基板１０６の温度）を取得できる。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
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。
【0131】
電流電源装置８０３は、薄膜ヒータ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。
【0132】
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。
【0133】
図９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。
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
図９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。
【0137】
電流電源装置８０３ｂは、定電流Ｉｂを薄膜ヒータ１１７に供給する。薄膜ヒータ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。
【0138】
接合層１０５の上側は、ＳｉＣ基板１０６側からの薄膜ヒータ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。
【0139】
薄膜ヒータ１１７に定電流Ｉｂが印加され、薄膜ヒータ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１１７に定電流Ｉｂが印加され、薄膜ヒータ１１７が発熱する薄膜ヒータ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。
【0140】
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１１７に流す定電流Ｉｂを調整するとした。
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１１７に流す定電流Ｉｂを調整するとした。
【0141】
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層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１１７に流す定電流Ｉｂを調整する。
【0142】
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１１７に流す定電流Ｉｂをオンオフし、薄膜ヒータ１１７の発熱を調整あるいは設定してもよい。
スイッチ回路８０１ｂをオンオフして、薄膜ヒータ１１７に流す定電流Ｉｂをオンオフし、薄膜ヒータ１１７の発熱を調整あるいは設定してもよい。
【0143】
【0144】
ヒータチップ１０９の基板１０６は、ＳｉＣまたはＡｌＮ等で構成されている。図７の基板１０６の表面には薄膜ヒータ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。
【0145】
薄膜ヒータ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。
【0146】
薄膜ヒータ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。
【0147】
なお、薄膜ヒータ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、ヒータチップ１０９に複数の薄膜ヒータ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。
【0148】
図９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。
【0149】
図１０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はそれぞれヒータチップ１０９に挟持されている。
【0150】
接合層１０５ａはヒータチップ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はヒータチップ１０９ｅと銅プレート１０４間に挟持されている。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
各接合層１０５（接合層１０５ａ～接合層１０５ｅ）のヒータチップ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。
【0154】
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たが、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測定装置データであっても良いことは言うまでもない。
【0155】
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、金の層は消滅するため、図示していない。
【0156】
図１１に図示するように、薄膜ヒータ１１７に定電流Ｉｂが印加されることにより、薄膜ヒータ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。
【0157】
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。
【0158】
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。
【0159】
接合層１０５は上側が薄膜ヒータ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。
【0160】
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。
【0161】
図１２に図示するように、薄膜ヒータ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。
【0162】
図１２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。
【0163】
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。
【0164】
図１２では、放射温度計、赤外線サーモグラフティカメラ１０８等で、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１３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。
【0165】
図１３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１３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１４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。
温度情報△Ｔは、故障率と相関がある。図１４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。
【0166】
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。
【0167】
図１４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。
接合層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。
接合層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。
【0168】
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。
【0169】
図１４のグラフを、作製した接合層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層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。
【0170】
図１５は、薄膜ヒータ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１１７により、接合層１０５には、温度分布が発生する。
【0171】
熱シミュレーションは、Ｎｉ－Ｐ膜１１１の膜厚・配置位置、薄膜ヒータ１１７の膜厚・配置位置、ヒータチップ１０９の形状・配置位置、ヒータチップ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。
【0172】
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。
【0173】
図９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１１７に印加する定電流Ｉｂを可変あるいは設定する。
【0174】
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。
【0175】
薄膜ヒータ１１７に印加する定電流Ｉｂの設定は、図９、図８に図示するように、端面からｔ距離離れた位置（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。
【0176】
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１５に図示するように、熱シミュレーションを実施し、図８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。
【0177】
熱シミュレーションを実施することにより、たとえば、図８（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８（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８（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。
【0178】
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。
【0179】
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。
【0180】
薄膜ヒータ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。この構成の場合は、ベース基板１０６の下面に、薄膜ヒータ１１７等を形成し、薄膜ヒータ１１７等上にＳｉＯ２等の絶縁膜を形成し、その上に、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｄを形成する。
【0181】
銅プレート１０４にはＮｉ－Ｐ膜１１１ａ、ベース基板１０６にはＮｉ－Ｐ膜１１１ｄを形成するとした。Ｎｉ－Ｐ膜１１１は接合層１０５の電極または金属層（金属膜）として想定される。Ｎｉ－Ｐ膜１１１は接合層１０５と密着性を良好なものとするために形成する。
【0182】
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１１１は電極ではなく、接触層（接触層）として機能する。
【0183】
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。
【0184】
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。
【0185】
薄膜ヒータ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１１７は面状発熱体ヒータ、セラミックヒータ、フィルムヒータ、面状発光体カーボン、ペルチェ素子からなるヒータ等が例示される。
なお、ヒータ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。
なお、ヒータ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。
【0186】
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を直接形成し、当該Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａとＳｉＣ基板１０６のＮｉ－Ｐ膜１１１ｄ間に接合層１０５を配置してもよい。
【0187】
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。
【0188】
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。
【0189】
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。
【0190】
図１６は、本発明の他の実施例におけるヒータチップ１０９の平面図（図１６（ａ）、図１６（ｂ））、および断面図（図１６（ｃ））である。なお、図１６（ｃ）は図１６（ａ）または図１６（ｂ）のＡＡ’線での断面図である。
【0191】
図２等との差異は、主として薄膜ヒータ１１７部の厚みを端子電極１１５部よりも薄くし、薄膜ヒータ１１７の抵抗値を高くした点である。薄膜ヒータ１１７は、無電解Ｎｉ－Ｐで形成されている。薄膜ヒータ１１７のａ部（端子電極１１５下）の無電解Ｎｉ－Ｐは厚く、薄膜ヒータ１１７のｂ部（主として発熱に寄与する部分）の無電解Ｎｉ－Ｐは薄く形成されている。少なくともａ部よりｂ部の無電解Ｎｉ－Ｐ膜は薄くなるように形成されている。ｂ部の膜厚を薄く形成することにより抵抗値が高くなる。したがって、薄膜ヒータ１１７に定電流を印加した際に、ｂ部の抵抗値が高いことからｂ部の発熱を大きくすることができる。
図１６（ｂ）において、幅Ｌ１部と幅Ｌ２部の膜厚を異ならしてもよい。幅Ｌ２部よりも幅Ｌ２部の膜厚を薄くすることにより、幅Ｌ２の発熱が大きくなる。
図１６（ｂ）において、幅Ｌ１部と幅Ｌ２部の膜厚を異ならしてもよい。幅Ｌ２部よりも幅Ｌ２部の膜厚を薄くすることにより、幅Ｌ２の発熱が大きくなる。
【0192】
以下、図１６、図１７の説明として記載する事項は、他の図面、明細書との差異を中心に説明する。したがって、図１６、図１７等で説明あるいは記載する事項は、本明細書、図面の記載あるいは内容が流用あるいは組み合わせることができることは言うまでもない。
【0193】
以上の事項は本発明の明細書、図面に関して同様である。本発明の明細書および図面に記載した事項は、相互に流用、組み合わせ、入れ替えをすることができる。
【0194】
図１６（ａ）に図示するヒータチップ１０９は、薄膜ヒータ１１７が幅Ｌ１で形成されるとともに、厚みｂで形成されている。また、厚みａに対応する無電解Ｎｉ－Ｐは端子部であり、表面に端子電極（金めっき膜）１１５が形成されている。
【0195】
図１６（ｂ）に図示するヒータチップ１０９は、薄膜ヒータ１１７が幅Ｌ１の部分と幅Ｌ２の部分で形成されている。薄膜ヒータ１１７の幅Ｌ２は、幅Ｌ１よりも狭く形成されている。幅Ｌ２部を幅Ｌ１部よりも幅を狭くしていることより、幅Ｌ２部の抵抗値が高くなり、幅Ｌ２部に集中して発熱させることができる。
【0196】
薄膜ヒータ１１７は、厚みｂで形成されている。また、厚みａに対応する無電解Ｎｉ－Ｐは端子部であり、表面に端子電極（金めっき膜）１１５が形成されている。
【0197】
図１６（ｂ）の構成では、端子電極１１５ａと端子電極１１５ｂ間に定電流を印加した場合、幅Ｌ２部分で抵抗値が高いため、幅Ｌ２部分での発熱が大きくなる。したがって、ヒータチップ１０９の薄膜ヒータ１１７の幅Ｌ２部での発熱が大きく、幅Ｌ２部の下のサンプルの接合層１０５への加温あるいは加熱もしくは過熱状態が良好となる。
図１６の実施例では、端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂ間の薄膜ヒータ１１７は１本であった。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
図１７（ａ）、図１７（ｂ）に図示するように、端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂ間に形成または配置する薄膜ヒータ１１７は複数本にしてもよい。
図１６の実施例では、端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂ間の薄膜ヒータ１１７は１本であった。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
図１７（ａ）、図１７（ｂ）に図示するように、端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂ間に形成または配置する薄膜ヒータ１１７は複数本にしてもよい。
【0198】
また、図１７（ｂ）では、薄膜ヒータ１１７の幅は２段階（幅Ｌ１、幅Ｌ２）であったが、図１７（ｂ）に図示するように、３段階（幅Ｌ１、幅Ｌ２、幅Ｌ３）以上としてもよい。定電流駆動の場合、薄膜ヒータ１１７の幅が狭い部分は、単位配線幅あたりに流れる電流の大きさが大きくなる。したがって、幅が狭い箇所での発熱量が大きくなる。図１７（ｂ）では、幅Ｌ３部の下のサンプルの接合層１０５への加温が良好となる。
【0199】
図１７（ａ）において、端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂ間に薄膜ヒータ１１７ａ、薄膜ヒータ１１７ｂの２本が、形成または配置されている。薄膜ヒータ１１７は、幅Ｌ１の部分と幅Ｌ２の部分を有する。幅Ｌ１の部分は、長さが短い。また、端子電極１１５の近傍に配置されている。幅Ｌ１の部分は、端子電極１１５から薄膜ヒータ１１７の幅Ｌ２部分に流入する電流が集中することを回避するために形成されている。
【0200】
図１７では、端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂ間に薄膜ヒータ１１７ａ、薄膜ヒータ１１７ｂの２本が形成または配置されているとしているが、これに限定するものではない。３本以上であっても良いことは言うまでもない。
【0201】
図１７（ｂ）において、端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂ間に薄膜ヒータ１１７ａ、薄膜ヒータ１１７ｂの２本が、形成または配置されている。薄膜ヒータ１１７は、幅Ｌ１の部分と幅Ｌ２と幅Ｌ３の部分を有する。幅Ｌ１の部分は、長さが短い。また、端子電極１１５の近傍に配置されている。幅Ｌ１の部分は、端子電極１１５から薄膜ヒータ１１７の幅Ｌ２部分に流入する電流の集中を回避するために形成されている。
【0202】
幅Ｌ１の部分と幅Ｌ２と幅Ｌ３の部分の３段階に限定されるものではなく、４段階以上であってもよい。また、滑らかに幅が変化させたものであっても良いことは言うまでもない。たとえば、曲線状に幅が変化するように形成することが例示される。
【0203】
幅Ｌ３の部分は、幅Ｌ２の部分より細く形成されている。したがって、定電流駆動の場合、薄膜ヒータ１１７の幅が狭い部分は、単位配線幅あたりに流れる電流の大きさが大きくなる。したがって、幅Ｌ３部の発熱が最も大きくなり、幅Ｌ３部の下のサンプルの接合層１０５への加温が良好となる。
以上の薄膜ヒータ１１７の形状等に関する事項は、温度プローブ１１６に対しても適用できることは言うまでもない。
以下、図面を参照しながら、図１６、図１７等に図示する本発明のヒータチップ１０９の作製方法について説明する。
以上の薄膜ヒータ１１７の形状等に関する事項は、温度プローブ１１６に対しても適用できることは言うまでもない。
以下、図面を参照しながら、図１６、図１７等に図示する本発明のヒータチップ１０９の作製方法について説明する。
【0204】
【0205】
図１８（ａ１）、図１８（ａ２）は、ＳｉＣ基板１０６である。なお、図２、図５、図６等で説明したように、ＳｉＣ基板に限定されるものではない。ＧａＮで形成された基板１０６であってもよい。また、図１８等での説明あるいは記述は薄膜ヒータ１１７を中心に説明するが、図２等と同様に温度プローブ１１６にも適用できることは言うまでもない。
【0206】
図１８、図１９、図２０、図２１、図２２の説明として記載する事項は、他の図面、明細書との差異を中心に説明する。したがって、以下に説明あるいは記載する事項は、流用あるいは適時、組み合わせることができることは言うまでもない。また、類似の構成あるいは変化させて組み合わせることができる。また、図１８、図１９、図２０、図２１、図２２の記載事項を本明細書、図面の他の実施例に適用できることは言うまでもない。
【0207】
図１８（ｂ１）、図１８（ｂ２）に図示するように、ＳｉＣ基板１０６の表面にマスク５０１ａを塗布する。同様に、ＳｉＣ基板１０６の裏面にマスク５０１ｂを塗布する。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。
【0208】
次に、フェムト秒レーザ装置（図示せず）を用いて、ＳｉＣ基板１０６の表面を粗化する（図１８（ｃ１）、図１８（ｃ２））。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１１７、端子電極１１５に対応する部分を粗面化する。なお、図１８（ｃ１）は、図１８（ｃ２）のＡＡ’線での断面図である。
【0209】
フェムト秒レーザ光５０２等の照射により、ＳｉＣ基板１０６の端子電極１１５、薄膜ヒータ１１７の形成位置が、粗化（粗面化）され、粗化面１１９ａが形成される。
【0210】
フェムト秒グリーンレーザは、第二高調波であるため、比較的高出力を取り出すことができ、ＳｉＣ基板１０６に対しても、照射したレーザ光の吸収が良好である。
【0211】
フェムト秒グリーンレーザが出射する光の波長は５００ｎｍ～５３０ｎｍであるのが好ましい。パルス幅は、１フェムト秒～１０００フェムト秒であるのが好ましい。
【0212】
ピコ秒レーザを用いる場合、ピコ秒レーザが出射する光の波長は５００ｎｍ～５３０ｎｍであるのが好ましい。パルス幅は、１ピコ秒～１０ピコ秒であるのが好ましい。
【0213】
ＳｉＣ基板１０６の表面は、パルス幅の単位がピコ秒であるピコ秒レーザ光、またはパルス幅の単位がフェムト秒であるフェムト秒レーザ光により粗化される。粗化された算術平均粗さＲａは０．２μｍ以上である。算術平均粗さＲａは、０．３μｍ以上、０．４μｍ以上、０．５μｍ以上の順により好ましい。
【0214】
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。
【0215】
図１７（ｂ）の幅Ｌ３のような、幅が細い箇所も良好に粗面化できる。また、幅Ｌ１、幅Ｌ２、幅Ｌ３のように、幅を容易に、かつ粗面化を安定して形成できる。
【0216】
フェムト秒レーザ光５０２は、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。
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１１７等を形成する部分に対応するマスク５０１の部分が除去され、凹部が形成される。
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１１７等を形成する部分に対応するマスク５０１の部分が除去され、凹部が形成される。
【0217】
配線のパターニング（薄膜ヒータ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。十字マーク１３０等は少なくとも、対角線状に２箇所を設ける。
【0218】
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。
【0219】
【0220】
ＳｉＣ基板１０６に裏面にも、ニッケル－リン（Ｎｉ－Ｐ）膜１１１が形成される。したがって、ＳｉＣ基板１０６のＮｉ－Ｐ膜１１１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。
図１８（ｄ１）は、図１８（ｄ２）のＡＡ’線での断面図である。なお、断面図の断面位置に関しては、他の図面においても同様である。
図１８（ｄ１）は、図１８（ｄ２）のＡＡ’線での断面図である。なお、断面図の断面位置に関しては、他の図面においても同様である。
【0221】
【0222】
マスキングテープ１２０は、めっき液の浸入を防ぐために使用する。したがって、めっき液の浸入を防止し、防止後、剥離できるものであればいずれのものであってもよい。たとえば、マスキングテープ１２０の代替えとして重合前のポリイミドからなる液を塗布し、ポリイミドからなる液を硬化させたものを使用してもよい。
【0223】
図１８（ｅ２）に図示するように、ＳｉＣ基板１０６の表面において、端子電極１１５、薄膜ヒータ１１７が形成される部分が、レーザ光の照射により粗化面１１９ａとなっている。他の部分は、マスク５０１ａが残存している。
【0224】
以上のように、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。
【0225】
端子電極１１５部は粗化される面積が大きい。薄膜ヒータ１１７部は粗化される線幅が細い。薄膜ヒータ１１７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。粗化される面積に基づいて算術平均粗さＲａを異ならせる。
たとえば、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）において、幅Ｌ１、幅Ｌ２、幅Ｌ３において、粗化状態あるいは算術平均粗さＲａを異ならせてもよい。
たとえば、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）において、幅Ｌ１、幅Ｌ２、幅Ｌ３において、粗化状態あるいは算術平均粗さＲａを異ならせてもよい。
【0226】
たとえば、図１６（ｂ）のように、線幅Ｌ１の箇所と、線幅Ｌ２の箇所では算術平均粗さＲａを異ならせる。図１７のように、線幅Ｌ１の箇所と、線幅Ｌ２の箇所あるいは線幅Ｌ３の箇所では算術平均粗さＲａを異ならせる。
粗化状態の可変は、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。
粗化状態の可変は、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。
【0227】
ＳｉＣ基板１０６に対し酸性脱脂剤を用い、たとえば４５℃、５分の条件で脱脂を行う。塩酸系水溶液を用いてプリディップ処理を行う。保持時間は、一例として２分である。
【0228】
次に、図１９（ｆ１）、図１９（ｆ２）に図示するように、錫－鉛（Ｓｎ－Ｐｄ）触媒５０４を粗面化された粗化面１１９、およびマスク５０１ａの残存している部分の表面に付与、塗布あるいは形成する。
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。
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。
【0229】
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、後述する無電解Ｎｉ－Ｐめっき液による反応が生じる。
【0230】
次に、図１９（ｇ１）、図１９（ｇ２）に図示するように、アルカリ溶液を用いて、マスク５０１ａを剥離する。図１９（ｇ１）に図示するように、ＳｉＣ基板１０６のマスク５０１が剥離された部分にはＳｎ－Ｐｄ触媒５０４ａが存在しない。
次に、図１９（ｈ１）、図１９（ｈ２）に図示するように、ＳｉＣ基板１０６の表面に無電解Ｎｉ－Ｐめっきを行い、薄膜ヒータ１１７が形成される。
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。
次に、図１９（ｈ１）、図１９（ｈ２）に図示するように、ＳｉＣ基板１０６の表面に無電解Ｎｉ－Ｐめっきを行い、薄膜ヒータ１１７が形成される。
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。
【0231】
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。
【0232】
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。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１１７、端子電極が形成される。
【0233】
図１６、図１７では、温度プローブ１１６を図示していないが、図１６、図１７の本発明のヒータチップ１０９は、温度プローブ１１６を備えてもよいことは言うまでもない。また、以上の図１６、図１７で記載した事項は、薄膜ヒータ１１７だけでなく、温度プローブ１１６にも適用できることは言うまでもない。以上の事項は、以下の記載、図面においても同様である。
【0234】
本実施形態によれば、ピコ秒レーザ光５０２、あるいはフェムト秒レーザ光５０２により、粗化面１１９を形成する。粗化面１１９の形成により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、密着性が良好なＮｉ－Ｐめっきを行うことができる。
【0235】
本実施の形態においては、マスク５０１ａを使用して、薄膜ヒータ１１７、端子電極部に対応するＳｉＣ基板１０６の粗化面１１９に、Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ａを残存させる。Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ａにめっき膜を形成する。したがって、薄膜ヒータ１１７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。
【0236】
本実施の形態においては、配線パターンに対応する部分以外の部分がマスク５０１ａにより保護された状態で、めっきパターンが形成される。したがって、粗化部分のみに無電解Ｎｉ－Ｐめっきを行うので、所望の厚みの薄膜ヒータ１１７等を形成することができる。
【0237】
次に、図２０（ｉ１）、図２０（ｉ２）に図示するように、薄膜ヒータ１１７を形成する箇所を中心として、マスキングテープ１２０ａを形成または配置する。端子電極１１５を形成する部分にはマスキングテープ１２０ａは形成または配置されない。
【0238】
【0239】
【0240】
図２０（ｊ１）に図示するように、薄膜ヒータ１１７部は無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ａが形成される。端子電極１１５部は、無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ａと無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ｂとが積層されて形成される。
【0241】
したがって、端子電極１１５部は、薄膜ヒータ１１７部よりも抵抗値が低くなる。端子電極１１５部は、抵抗値が小さいため、所定の定電流を印加しても発熱が発生しない。薄膜ヒータ１１７部は、抵抗値が高いため、所定の定電流の印加により、良好に発熱する。
【0242】
【0243】
【0244】
以上の工程により、端子電極１１５および薄膜ヒータ１１７がＳｉＣ基板１０６上に形成される。次に、ＳｉＣ基板１０６の裏面にＮｉ－Ｐ膜１１１ｃを形成する工程を実施する。
【0245】
図２１（ｍ１）、図２１（ｍ２）に図示するように、端子電極１１５および薄膜ヒータ１１７としてのＮｉ－Ｐめっき膜１１１ａ上に、マスキングテープ１２０ｃを配置または形成する。また、コーティング剤を塗布する。
【0246】
図２１（ｎ１）、図２１（ｎ２）に図示するように、Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ｂを粗面化された粗化面１１９ｂの表面に付与、塗布あるいは形成する。Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ｂはコロイド状の粒子であり、Ｐｄ－Ｓｎ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。
【0247】
Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ｂ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、内部の鉛（Ｐｄ）触媒が露出する。Ｐｄ触媒が露出するので、Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ｂが存在する部分において、無電解Ｃｕめっき液による反応が生じる。
【0248】
図２１（ｏ１）、図２１（ｏ２）に図示するように、ＳｉＣ基板１０６の裏面に無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ｃが形成される。また、無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ｃ上に金めっき膜１１２が形成される。
次に、図２１（ｐ１）、図２１（ｐ２）に図示するように、マスキングテープ１２０ｃを剥離させて、ヒータチップ１０９が完成する。
次に、図２１（ｐ１）、図２１（ｐ２）に図示するように、マスキングテープ１２０ｃを剥離させて、ヒータチップ１０９が完成する。
【0249】
図２２は、本発明の他の実施例における接合層評価装置の構成についての説明図である。図２２（ｃ１）、図２２（ｃ２）はヒータチップ１０９を図示している。ヒータチップ１０９の裏面には、Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ｃ、Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ｃの表面に金めっき膜１１２が形成されているが、図が煩雑になるため省略している。
【0250】
図２２（ｃ２）に図示するように、端子電極１１５には、リード線１２１を電気的に接続するための半田１２３が形成され、または配置される。なお、半田１２３に限定されるものではなく、導電性があり、リード線１２１と端子電極１１５とが電気的接続が取れるものであればいずれの構成、材料等であってもよい。たとえば、ボンディングワイヤで接続する構成が例示され、異方向性樹脂（ＡＣＦ）で接続する構成、材料が例示される。
図２２（ａ）に図示するように、無酸素銅板１０４ａと無酸素銅板１０４ｂ間に半田等の接合層１０５が配置または形成される。
無酸素銅板１０４において、接合層１０５と接する面に、Ｎｉ－Ｐ膜１１１、金めっき膜１１２が形成されるが、図面が煩雑となるため図示していない。
図２２（ａ）に図示するように、無酸素銅板１０４ａと無酸素銅板１０４ｂ間に半田等の接合層１０５が配置または形成される。
無酸素銅板１０４において、接合層１０５と接する面に、Ｎｉ－Ｐ膜１１１、金めっき膜１１２が形成されるが、図面が煩雑となるため図示していない。
【0251】
無酸素銅板１０４ｂの表面にＮｉ－Ｐ膜１１１が形成され、Ｎｉ－Ｐ膜１１１に金めっき膜１１２が形成されている。２つの金めっき膜１１２間に、接合層１０５が配置される。なお、金めっき膜１１２は接合層１０５が半田場合、半田内に拡散される。
無酸素銅板１０４ａは、主として放熱板として機能し、無酸素銅板１０４ｂはヒータチップ１０９からの熱を接合層１０５に伝達する機能を有する。
無酸素銅板１０４ａは、主として放熱板として機能し、無酸素銅板１０４ｂはヒータチップ１０９からの熱を接合層１０５に伝達する機能を有する。
【0252】
無酸素銅板１０４は、熱伝導性が良好なプレートであれば、銅以外の材質でプレートを形成してもよい。たとえば、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、銀プレートが例示される。本明細書では説明を容易にするため、また、理解を容易にするため、無酸素銅板１０４として説明をする。
【0253】
無酸素銅板１０４は、たとえば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の銅板である。無酸素銅板１０４ａの表面には、Ｎｉ－Ｐ膜１１１が形成される。Ｎｉ－Ｐ膜１１１は無酸素銅板１０４ａの表面の全域に形成してもよいし、ヒータチップ１０９を実装する領域あるいは範囲に特定して形成してもよい。
図２２（ｂ）に図示するように、無酸素銅板１０４ｂ上に、放熱（伝熱）グリス１１８を塗布、あるいは放熱（伝熱）グリス１１８を配置する。
図２２（ｂ）に図示するように、無酸素銅板１０４ｂ上に、放熱（伝熱）グリス１１８を塗布、あるいは放熱（伝熱）グリス１１８を配置する。
【0254】
放熱（伝熱）グリス１１８で、ベースとなるのは、常温からある程度の高温まで、粘度の変化が少ない変性シリコン系のグリスである。この放熱（伝熱）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）を混ぜ込んだものを採用することが好ましい。
【0255】
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。
【0256】
無酸素銅板１０４ｂ上に、焼結銀（Ａｇ）ペーストを採用することも好ましい。焼結銀ペーストとして、たとえば、三ツ星ベルトのＭＤｏｔシリーズ（ＭＤｏｔ－Ｓ５１７１）が例示される。ＭＤｏｔ－Ｓ５１７１は、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高い。
なお、焼結ペーストの熱伝導率は、４Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを使用することが好ましい。焼結Ａｇペーストの他、焼結銅（Ｃｕ）ペーストを用いてもよい。
なお、焼結ペーストの熱伝導率は、４Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを使用することが好ましい。焼結Ａｇペーストの他、焼結銅（Ｃｕ）ペーストを用いてもよい。
【0257】
焼結ペーストは、放熱（伝熱）グリスに比べて、熱伝導性が良好であり、ヒータチップ１０９の温度を低減できるという特徴を有する。たとえば、放熱（伝熱）グリスの場合、半田層を２００℃とする場合、放熱（伝熱）グリスの耐熱温度、配線部の半田部の耐熱が不足する場合がある。焼結ペーストの場合は、この課題が発生しない。または、発生が抑制される。
【0258】
図２２（ｂ）では、無酸素銅板１０４ａ上に、焼結Ａｇペースト１１８等を配置するとしたが、ヒータチップ１０９の裏面に焼結Ａｇペースト１１８等を塗布し、無酸素銅板１０４ｂとヒータチップ１０９を接合させても良いことは言うまでもない。
【0259】
図２２（ｃ３）に図示するように、無酸素銅板１０４ｂに配置された放電グリスまたは焼結ペースト１１８に図２２（ｃ２）のヒータチップ１０９を配置する。たとえば、１０８が焼結ペーストの場合は、たとえば、２００℃で６０分間、低温で焼結させる。焼結により、ヒータチップ１０９と無酸素銅板１０４ｂとが熱的に接続される。
【0260】
接合層１０５は一例として半田シートである。加熱することにより、半田からなる接合層１０５となる。半田シートが無酸素銅板１０４ｂ上に配置される。半田シートの代わりに半田ペーストを用いても良い。
【0261】
図２２（ｄ）に図示するように、ヒータチップ１０９と無酸素銅板１０４ｂは接合層１０５で接合される。また、図２２（ｄ）に図示するように、ヒータチップ１０９、無酸素銅板１０４ｂ、接合層１０５は同時に研磨加工され、端面研磨される。端面研磨により、接合層１０５は鏡面化される。また、必要に応じて、接合層１０５はＣＰ加工が実施される。
【0262】
図２２（ｄ）に図示するように、研磨加工した面にポリイミドフィルム１０７が貼り付けられる。もしくは、接合層１０５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、スピンコート工法、スリットコート工法、スクリーン印刷による工法、インクジェットによる吹付ける工法、スプレーコート工法、ダイコート工法、ドクターナイフコート工法、フレキソ印刷工法等により、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。
【0263】
図２２（ｅ）に図示するように、端子電極１１５上の半田１２３を介してリード線１２１が取り付けられる。リード線１２１には電流電源装置８０３が接続され、薄膜ヒータ１１７に定電流等が印加される。
赤外線サーモグラフティカメラ１０８は、ポリイミドフィルム１０７を介して、接合層１０５の２次元的な温度分布を測定する。
赤外線サーモグラフティカメラ１０８は、ポリイミドフィルム１０７を介して、接合層１０５の２次元的な温度分布を測定する。
【0264】
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（接続部）、焼結Ａｇペーストからなる接合層（接続部）、ボンディングワイヤなどの接続部、放電加工による接続部、高周波誘導加熱による接合層（接続部）、電磁誘導加熱による融着部（接続部）に対しても適用できることは言うまでもない。
【0265】
また、有機物あるいは無機物を圧着あるいは接触させた接合面に対しても適用できることは言うまでもない。絶縁物、誘電体材料からなる層も接合層（接続部）である。
【0266】
接続部の温度情報は、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。あるいはロックイン信号で温度を測定するロックイン赤外線サーモグラフティカメラ等も例示される。
【0267】
本発明の接合層評価装置を使用した接合層の評価方法の実施例について説明する。発熱源としてＳｉＣ製ヒータチップ１０９（表面に薄膜ヒータ１１７、裏面にＡｇ層(焼結Ａｇペースト等)を有する）を使用した。ヒータチップ１０９の裏面、および無酸素銅板１０４へ無電解Ｎｉ－Ｐ膜１１１／置換金めっき膜１１２処理し、ヒータチップ１０９を無酸素銅板１０４上に半田付けしてサンプルを作製した。
【0268】
この時、ヒータチップ１０９近傍に無電解Ｎｉ－Ｐ膜１１１／置換金めっき膜１１２処理した両面銅張基板も同時に半田付けした。半田組成はＳｎ－０．７Ｃｕ半田、使用する半田シ－トの厚みは１００μｍとした。
【0269】
半田付けは大気圧リフロー（ピーク温度２５０℃ １０ｓｅｃ）にて実施し、半田付け後のヒータチップ１０９／無酸素銅板１０４間の半田厚が１００±２０μｍになったサンプルを使用した。
【0270】
サンプルの端面を鏡面仕上げ後、ヒータチップ１０９の薄膜ヒータ１１７と上述した両面銅張板間をＡｕワイヤボンディング（φ２５μｍ）により結線して、加熱冷却プレート１０１上に配置した。
【0271】
接合層１０５と接するＮｉ－Ｐ膜１１１ｄおよびＮｉ－Ｐ膜１１１ａと接合層１０５は研磨または平坦化する。研磨または平坦化することにより、接合層１０５および近傍部は平坦になる。また、鏡面になる。平坦、また、鏡面にすることにより、接合層１０５等から放射する赤外線量が接合層１０５の温度と良好に相関するようにできる。したがって、外線サーモグラフティカメラ１０８の測定温度精度が向上する。
【0272】
その後、ヒータチップ１０９の表面に形成または配置された薄膜ヒータ１１７に、電流電源装置８０３ｂで直流電流を印加して、ヒータチップ１０９を発熱させた。
これにより、ヒータチップ１０９裏面をＨｏｔ側（加熱側）、銅プレート１０４側をＣｏｌｄ側（冷却側）とする温度勾配を半田接合層へ生じさせた。
これにより、ヒータチップ１０９裏面をＨｏｔ側（加熱側）、銅プレート１０４側をＣｏｌｄ側（冷却側）とする温度勾配を半田接合層へ生じさせた。
【0273】
また、生じた温度勾配を可視化するために、サンプルの鏡面仕上げ面を赤外線サーモグラフティカメラ１０８により観察し、ヒータチップ１０９裏面のＮｉ－Ｐ膜１１１層（Ｈｏｔ側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層）と銅プレート１０４側のＮｉ－Ｐ膜１１１層（Ｃｏｌｄ側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層）間の温度差から温度勾配を決定した。
なお、断面の放射率を確保するためにポリイミドテ－プを貼り付けて赤外線サーモグラフティカメラ１０８による温度測定を実施した。
なお、断面の放射率を確保するためにポリイミドテ－プを貼り付けて赤外線サーモグラフティカメラ１０８による温度測定を実施した。
【0274】
ヒータチップ１０９裏面での温度が２００℃、銅プレート１０４温度1４５℃程度でＨｏｔ側とＣｏｌｄ側のＮｉ－Ｐ膜１１１層間の温度勾配が２５７１℃／ｃｍになった。
【0275】
本条件にてＴＭ（サーモマイグレーション）試験を実施した。ＴＭ（サーモマイグレーション）試験時間は５ｈとした。さらに、温度勾配の有無による影響を把握するため、温度勾配を意図的に発生させない条件として、２００℃に設定した恒温槽内に５ｈ保持する２００℃放置試験を実施したサンプルも用意した。
【0276】
ＴＭ（サーモマイグレーション）試験および２００℃放置試験後、サンプルの端面を再度鏡面仕上げし、断面ＳＥＭ観察により半田接合層を観察した。その際、半田接合層の成分分析はエネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＳ）により実施した。さらに、各試験前後での半田接合層におけるＮｉの分布をＥＤＳにより調査した。
【0277】
初期ではチップ裏面および銅プレート１０４側のＮｉ－Ｐ膜１１１層で、ともに合金層（Ｃｕ、Ｎｉ）６Ｓｎ５が形成していることが確認できた。２００℃放置試験後では、チップ裏面の合金層が（Ｎｉ、Ｃｕ）３Ｓｎ４に変化しており、銅プレート１０４側では（Ｃｕ、Ｎｉ）６Ｓｎ５層の下に（Ｎｉ、Ｃｕ）３Ｓｎ４が形成している。（Ｃｕ、Ｎｉ）６Ｓｎ５層の成長に伴う半田中のＣｕ濃度の減少に起因すると推察される。
【0278】
ＴＭ（サーモマイグレーション）試験後では、Ｈｏｔ側であるヒータチップ１０９裏面のＮｉ－Ｐ膜１１１層が消失していることが判明した。また、Ｃｏｌｄ側である銅プレート１０４側のＮｉ－Ｐ膜１１１層はＰリッチ層の成長と縦状のボイドの形成およびＮｉ－Ｐ膜１１１層の薄化が確認できるものの、Ｎｉ－Ｐ膜１１１層自体は残存している。
【0279】
このことから、ＴＭ（サーモマイグレーション）試験によってＨｏｔ側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層の温度を２００℃として、Ｎｉ－Ｐ膜１１１層間に２０００－３０００℃／ｃｍ程度の温度勾配を発生させると、Ｈｏｔ側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層が消失することが明らかになった。
【0280】
さらに、初期ではヒータチップ１０９裏面のＮｉ－Ｐ膜１１１層上には合金層（Ｃｕ、Ｎｉ）６Ｓｎ５が形成していたが、ＴＭ（サーモマイグレーション）試験後ではヒータチップ１０９裏面のＮｉ－Ｐ膜１１１層上に合金層が確認されていない。それに対して、ＴＭ（サーモマイグレーション）試験後の銅プレート１０４側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層上は（Ｎｉ、Ｃｕ）３Ｓｎ４が１０－３０μｍ程度の厚みで形成していた。
これらのことから、２００℃放置試験後とＴＭ（サーモマイグレーション）試験後ではＮｉの分布に差異があるように見受けられる。
これらのことから、２００℃放置試験後とＴＭ（サーモマイグレーション）試験後ではＮｉの分布に差異があるように見受けられる。
【0281】
初期および各試験後での半田接合層でのＮｉの分布を明らかにするため、ＥＤＳによりＮｉの分布を調べた結果、２００℃放置試験後では、Ｎｉは、ヒータチップ１０９裏面および銅プレート１０４側のＮｉ－Ｐ膜１１１層、およびＮｉ－Ｐ膜１１１層上の合金層部のみに存在していた。ＴＭ（サーモマイグレーション）試験後ではヒータチップ１０９裏面側のＮｉ－Ｐ膜１１１層が消失し、銅プレート１０４側にＮｉが拡散していた。
【0282】
これらのことから、初期にヒータチップ１０９裏面でＮｉ－Ｐ膜１１１層もしくは（Ｃｕ、Ｎｉ）６Ｓｎ５として存在していたＮｉは、ＴＭ（サーモマイグレーション）試験によってＣｏｌｄ側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層上へ拡散したことがわかる。
【0283】
ＴＭ（サーモマイグレーション）試験中におけるＣｕの拡散について検討した。初期ではヒータチップ１０９裏面に（Ｃｕ、Ｎｉ）６Ｓｎ５としてＣｕは存在していた。ＴＭ（サーモマイグレーション）試験後ではヒータチップ１０９裏面にＣｕは存在していなかった。
【0284】
銅プレート１０４側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層上では（Ｎｉ、Ｃｕ）３Ｓｎ４がＴＭ（サーモマイグレーション）試験により１０－３０μｍ程度にまで厚くなっていたことから、銅プレート１０４側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層上に存在するＣｕの量が増加したと考えられる。
【0285】
したがって、ＴＭ（サーモマイグレーション）試験後では、ヒータチップ１０９裏面にＣｕは存在しなくなる一方で、銅プレート１０４側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層上に存在するＣｕが増加していることから、ＴＭ（サーモマイグレーション）試験によりＣｕはＨｏｔ側であるヒータチップ１０９裏面からＣｏｌｄ側である銅プレート１０４上へ拡散したと推察される。
【0286】
本試験では温度勾配が２０００－３０００℃／ｃｍであり、ＣｕのＴＭ（サーモマイグレーション）発生時の温度勾配として１０００℃／ｃｍを超えている。さらに、移動方向がＣｏｌｄ側であることも考慮すると、銅プレート１０４側へのＣｕの拡散はＣｕのＴＭ（サーモマイグレーション）に起因する。
【0287】
ＴＭ（サーモマイグレーション）試験後ではヒータチップ１０９裏面のＮｉ－Ｐ膜１１１層およびＡｇ層が消失し、ヒータチップ１０９裏面にはＳｎのみが確認できる。このことから、ＳｎはＣｕとＮｉとは反対の拡散方向であるヒータチップ１０９裏面側へＴＭ（サーモマイグレーション）試験中に拡散している。
【0288】
Ｓｎは１０００℃／ｃｍ以上で高温側へ拡散すると推測される本試験での温度勾配が２０００－３０００℃／ｃｍであることから、ＳｎのＨｏｔ側への拡散はＳｎのＴＭ（サーモマイグレーション）に起因する。
【0289】
ニッケル（Ｎｉ）のＴＭ（サーモマイグレーション）に必要な温度勾配は８０５０℃／ｃｍと見積られている。本試験の温度勾配が２０００－３０００℃／ｃｍ程度であることを考慮すると、ＮｉのＴＭ（サーモマイグレーション）が発生しているとは考えにくい。
【0290】
現時点では、ヒータチップ１０９裏面へＳｎが拡散する環境下ではＮｉ－Ｐ膜１１１層上の合金層が剥離しやすい状態ではないかと考えられる。その場合、合金層が剥離したＮｉ－Ｐ膜１１１層上では新たにＮｉを含む合金層が形成すると予想される。２００℃放置試験よりもＮｉ－Ｐ膜１１１層が消費されやすい環境であったと考えられる。
【0291】
以上のことから、Ｓｎ－０．７Ｃｕ／Ｎｉ－Ｐ膜１１１半田接合層において、Ｈｏｔ側を２００℃とする２０００－３０００℃／ｃｍ程度の温度勾配を発生させると、Ｈｏｔ側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層が消失することが判明した。
【0292】
以下、図面を参照しながら、本発明のヒータチップの他の実施例について説明をする。なお、説明は、先に記載した実施例との差異点を中心に説明をする。したがって、特に記載のない事項は、先に説明した実施例と同一あるいは類似である。
【0293】
【0294】
ベース基板１０６として、図２の実施例と同様に、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、サファイアガラス等のガラス基板、ＡｌＮセラミックスあるいはＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の絶縁基板あるいは半導体基板が例示される。
【0295】
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採用できることは言うまでもない。
【0296】
ベース基板１０６の厚みは、０．０５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とする。ただし、ベース基板１０６の厚みは、薄い方が薄膜ヒータ１１７からの熱が接合層に伝達されやすい。しかし、ベース基板１０６の厚みが薄いと、薄膜ヒータ１１７が形成されている箇所と形成されていない箇所で、接合層での温度分布が発生しやすい。
【0297】
薄膜ヒータ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。Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａ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。
金めっき膜１１２の膜厚は０．０１μｍ以上とする。金めっき膜１１２はＮｉ－Ｐ膜１１１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。
金めっき膜１１２の膜厚は０．０１μｍ以上とする。金めっき膜１１２はＮｉ－Ｐ膜１１１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。
【0298】
ＳｉＣ基板１０６の表面には、薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６が形成される。薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６は、Ｎｉ－Ｐめっきによる薄膜（Ｎｉ－Ｐ膜１１１d）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。
【0299】
温度プローブ１１６は薄膜ヒータ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、プローブの抵抗値を高くする。
【0300】
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、５Ω以上、１ｋΩ以下に作製する。
【0301】
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１１７の両端には端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂを形成する。
【0302】
端子電極１１４の表面等には金めっき膜１１２を形成する。金めっき１１２は、端子電極１１４部だけでなく、延長して温度プローブ１１６部のａ部まで形成されている。
【0303】
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１１２は、端子電極１１５部だけでなく、延長して薄膜ヒータ１１７部のｂ部まで形成されている。
【0304】
ただし、薄膜ヒータ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。薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６のシート抵抗値は、電極端子のシート抵抗値より高くする。
【0305】
薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６上には、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯＮ膜からなる単層または多層膜を形成してもよい。ＳｉＯ２膜等の無機薄膜を形成することにより、薄膜ヒータ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できる。
【0306】
ＳｉＣ基板１０６には薄膜ヒータ１１７を形成するとして説明するが、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１１７の代替えとして、ニクロム線を組み込んだ面ヒータ、ペルチェ素子を用いたヒータ等を使用してもよい。ニクロム線を組み込んだ面ヒータ、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。
【0307】
研磨加工した端面Ｃにポリイミド（ＰＩ）テープ（シート）１０７等を貼り付ける。ヒータチップ１０９としての薄膜ヒータ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等を加熱しつつ、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。
【0308】
また、研磨加工した端面Ｃには、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または配置される。
【0309】
感光性ポリイミド膜１０７とポリイミド（ＰＩ）テープ（シート）１０７は、基本的には機能が同一または類似である。以下、主にポリイミドテープ１０７を例示して説明する。なお、ポリイミドテープ１０７をポリイミド膜１０７に置き換えても良いことは言うまでもない。
【0310】
本発明のヒータチップ１０９において、ポリイミドテープ１０７を端面に貼り付けて赤外線サーモグラフティカメラ１０８によりポリイミドテープ１０７表面の温度の測定をする場合を例示する。
【0311】
熱伝導によりポリイミドテープ１０７内での温度低下が生じるので赤外線サーモグラフティカメラ１０８により測定される温度は実際の端面の温度よりも低くなる。
【0312】
図２３に示すグラフは、ポリイミドテープ１０７を研磨面に貼り付けた状態で薄膜ヒータ１１７に通電し、温度プローブ１１６の温度（℃）と赤外線サーモグラフティカメラ１０８で測定されたサーモグラフィ温度（℃）の示すものである。
【0313】
図２３において、黒丸は温度プローブ１１６の温度を示す。温度プローブ１１６の温度は、定電流を印加した温度プローブ１１６の端子間電圧を測定し、温度に換算した値である。メモリ軸は左側に示す。白丸はポリイミドテープ１０７内での温度低下を示し、メモリ軸は右側に示す。
【0314】
ポリイミドテープ１０７内での温度低下は、温度プローブ１１６と、赤外線サーモグラフティカメラ１０８で測定されたサーモグラフィ温度（℃）から、以下の式で求めた値である。赤外線サーモグラフティカメラ１０８で測定点は、図２５のＦの点線位置である。
ポリイミドテープ１０７内での温度低下（℃）＝ 温度プローブ（℃）－サーモグラフィ温度（℃）である。
ポリイミドテープ１０７内での温度低下（℃）＝ 温度プローブ（℃）－サーモグラフィ温度（℃）である。
【0315】
たとえば、赤外線サーモグラフティカメラ１０８で測定されたサーモグラフィ温度（℃）が、２００℃であれば、ポリイミドテープ１０７内での温度低下（℃）は、３５℃である。したがって、端面２００℃にする場合はサーモグラフィ温度を２００℃－３５℃＝１６５℃にすればよい。
他の端面温度で実施する場合も図２３のグラフから適切なサーモグラフィ温度を読み取ればよいことは言うまでもない。
他の端面温度で実施する場合も図２３のグラフから適切なサーモグラフィ温度を読み取ればよいことは言うまでもない。
【0316】
赤外線サーモグラフティカメラ（赤外線カメラ）１０８がスターリングクーラーを搭載した冷却型である場合、スターリングクーラーの平均故障時間が1万時間であること、本試験が数百時間単位になることを考慮すると、高価なスターリングクーラーの交換が必要になる。したがって、赤外線サーモグラフティカメラ１０８で試験中の温度制御を実施することは非経済的である。
【0317】
図２４は、本発明の接合層等の評価方法の説明図である。赤外線カメラ１０８で接合層の温度を測定する。赤外線カメラ１０８で測定する温度は、試験時間に伴い温度が上昇する。設定する所定電流の印加により、温度は上昇する。通常、図２４の実線で示すように赤外線カメラ１０８で測定する温度は、２分以内に定常値となる。
【0318】
一方、温度プローブ１１６で温度をモニターする。温度プローブ１１６でモニターする温度は、試験時間に伴い温度が上昇する。温度プローブ１１６に流す所定の定電流の印加により、温度は上昇し、通常、図２４の点線で示すようにモニターする温度は、２分以内に定常値となる。
図２３で説明したように、温度プローブ１１６でモニターする温度と、赤外線カメラ１０８で測定される温度とは、差異が発生する。
図２３で説明したように、温度プローブ１１６でモニターする温度と、赤外線カメラ１０８で測定される温度とは、差異が発生する。
【0319】
温度プローブ１１６は、ヒータチップ１０９に形成または配置されている。試験前は、赤外線カメラ１０８で温度を測定し、定常値になる時間ｔで、温度プローブ１１６での温度モニターに切り替える（制御対象切換え）。
【0320】
以上のように、温度プローブ１１６を搭載したヒータチップ１０９を利用することで、高価な赤外線カメラ１０８を占有する必要がなくなる。つまり、複数のヒータチップ１０９による測定あるいは評価試験において、１台の赤外線カメラ１０８で実施できる。
試験開始前には赤外線カメラ１０８で温度を制御し、目標の試験温度に調整する。この際、温度プローブ１１６による温度モニターも実施している状態である。
試験開始前には赤外線カメラ１０８で温度を制御し、目標の試験温度に調整する。この際、温度プローブ１１６による温度モニターも実施している状態である。
【0321】
目標試験温度に到達した時刻ｔで、温度プローブ１１６の温度を一定に制御するようにプログラマブルな直流電源装置８０３に命令を出す。この時点で試験が開始したとする。つまり、温度プローブ１１６による制御に切替える。
なお、任意の基準で一定時間経過後や、直流電源の出力の継時変化等、再度、赤外線カメラ１０８での温度制御に変更しても良いことは言うまでもない。
なお、任意の基準で一定時間経過後や、直流電源の出力の継時変化等、再度、赤外線カメラ１０８での温度制御に変更しても良いことは言うまでもない。
【0322】
図２５に図示するように、端子電極１１４、端子電極１１５には、高温半田１２６が形成、または配置され、高温半田１２６には配線１２７が取り付けられる。各配線１２７には電流電源装置８０３が配置され、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。
【0323】
高温半田は、鉛含有量が９０％以上、更に好ましくは９５％以上の半田を使用することが好ましい。鉛含有率が高くなると、融点が３００℃と高くなり、柔らかいという特性から熱疲労に強くなる。
【0324】
端子電極１１５ａには高温半田１２６ｄが形成または配置され、高温半田１２６ｄには配線１２７ｄが取り付けられる。端子電極１１５ｂには高温半田１２６ｅが形成または配置され、高温半田１２６ｅには配線１２７ｅが取り付けられる。
【0325】
端子電極１１４ａには高温半田１２６ｆが形成または配置され、高温半田１２６ｆには配線１２７ｆが取り付けられる。端子電極１１４ｂには高温半田１２６ｇが形成または配置され、高温半田１２６ｇには配線１２７ｇが取り付けられる。
図２５において、ａａ’間が温度プローブ１１６となる。ａａ’間抵抗は、５Ω以上１０００Ω以下が好ましい。特に、１０Ω以上５００Ω以下が好ましい。
ｂｂ’間が薄膜ヒータ１１７となる。ｂｂ’間抵抗は、５Ω以上５００Ω以下が好ましい。特に、１０Ω以上２００Ω以下が好ましい。
図２５において、ａａ’間が温度プローブ１１６となる。ａａ’間抵抗は、５Ω以上１０００Ω以下が好ましい。特に、１０Ω以上５００Ω以下が好ましい。
ｂｂ’間が薄膜ヒータ１１７となる。ｂｂ’間抵抗は、５Ω以上５００Ω以下が好ましい。特に、１０Ω以上２００Ω以下が好ましい。
【0326】
Ｎｉ－Ｐ層１１１は、めっき後の配線抵抗の熱安定性に乏しい。薄膜ヒータ１１７及び温度プローブ１１６は、試験時に１００℃以上３００℃以下となり、試験中に温度プローブ１１６等の配線抵抗が減少する。
そのため、温度プローブを利用した温度測定(電圧から温度への換算)と、制御アプリによる温度制御が困難になる。
そのため、温度プローブを利用した温度測定(電圧から温度への換算)と、制御アプリによる温度制御が困難になる。
【0327】
本発明は、Ｎｉ－Ｐ層１１１のめっき後のヒータチップ１０９を２５０℃以上３５０℃以下の温度で、６時間以上、熱処理を行っている。更に好ましくは、１０時間以上の熱処理を行う。
熱処理を行うことにより、薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６の配線抵抗が安定する。図２６は、熱処理による抵抗の変化を示すグラフである。
熱処理を行うことにより、薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６の配線抵抗が安定する。図２６は、熱処理による抵抗の変化を示すグラフである。
【0328】
図２５に図示する斜線内に半田付けした状態を“半田付け後”と記載している。熱処理前に、半田付けを行う。半田付け無しで熱処理すると端子電極１１４部、端子電極１１５部で、半田が濡れなくなる、または、濡れ性が悪化するためである。
【0329】
図２５の斜線内に半田付けすることにより、温度プローブ１１６、薄膜ヒータ１１７の抵抗値が低下する。たとえば、温度プローブ１１６は、配線抵抗が１３０Ωから半田付けにより約５０Ωに低下する。薄膜ヒータ１１７は、配線抵抗が約５０Ωから半田付けにより約２５Ωに低下する。
【0330】
半田付け後、熱処理を行うことにより、薄膜ヒータ１１７および温度プローブ１１６の抵抗値は低下する。熱処理時間が、６時間で配線（薄膜ヒータ１１７および温度プローブ１１６）の抵抗値は、ほぼ安定し、熱処理時間が１０時間で配線（薄膜ヒータ１１７および温度プローブ１１６）の抵抗値は完全に安定する。また、半田付け無しで熱処理すると端子電極部で、半田が濡れなくなる。
【0331】
熱処理時間は３００℃下での熱処理時間に対する配線抵抗変化を事前に調査した上で決定している。Ｎｉ－Ｐめっきを使用したヒータチップとして成立させるために必須な処理工程である。
【0332】
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、端子電極１１５、端子電極１２４等に印加する。
以下、図面を参照しながら、図２７、図２８等に図示する本発明のヒータチップ１０９の作製方法について説明する。
図２９～図３３において、各図の左側の図面は、ヒータチップの側面図を示しており、各図の左側の図面は、ヒータチップ１０９の平面図を示している。
以下、図面を参照しながら、図２７、図２８等に図示する本発明のヒータチップ１０９の作製方法について説明する。
図２９～図３３において、各図の左側の図面は、ヒータチップの側面図を示しており、各図の左側の図面は、ヒータチップ１０９の平面図を示している。
【0333】
図２９（ａ１）、図２９（ａ２）に図示するように、ＳｉＣ基板１０６の表面にマスク５０１ａを塗布する。同様に、ＳｉＣ基板１０６の裏面にマスク５０１ｂを塗布する。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。
【0334】
次に、フェムト秒レーザ装置（図示せず）を用いて、ＳｉＣ基板１０６の表面を粗化する（図２９（ｂ１）、図２９（ｂ２））。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、温度プローブ１１６、薄膜ヒータ１１７、端子電極１１４、端子電極１１５に対応する部分を粗面化する。
【0335】
ピコ秒レーザ光５０２、あるいはフェムト秒レーザ光５０２等の照射により、ＳｉＣ基板１０６の温度プローブ１１６、薄膜ヒータ１１７、端子電極１１４、端子電極１１５端子電極１１５、薄膜ヒータ１１７に粗化面１１９ａが形成される。
【0336】
特に、フェムト秒のグリーンレーザは、第二高調波であるため、比較的高出力を取り出すことができ、ＳｉＣ基板１０６に対しても、照射したレーザ光の吸収が良好である。
粗化された算術平均粗さＲａは０．２μｍ以上である。算術平均粗さＲａは、０．３μｍ以上、０．４μｍ以上、０．５μｍ以上の順により好ましい。
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１１７等を形成する部分に対応するマスク５０１の部分が除去され、凹部が形成される。
粗化された算術平均粗さＲａは０．２μｍ以上である。算術平均粗さＲａは、０．３μｍ以上、０．４μｍ以上、０．５μｍ以上の順により好ましい。
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１１７等を形成する部分に対応するマスク５０１の部分が除去され、凹部が形成される。
【0337】
配線のパターニング（薄膜ヒータ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１３０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等に基づいて位置決めを行う。十字マーク１３０をカメラで画像認識して、ＳｉＣ基板１０６の位置決めを行う。十字マーク１３０等は少なくとも、対角線等に２箇所を設ける。
【0338】
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。
粗化状態の可変は、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。
粗化状態の可変は、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。
【0339】
ＳｉＣ基板１０６に対し酸性脱脂剤を用い、たとえば４５℃、５分の条件で脱脂を行う。塩酸系水溶液を用いてプリディップ処理を行う。保持時間は、一例として２分である。
【0340】
次に、図３０（ｃ１）、図３０（ｃ２）に図示するように、Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ａを粗面化された粗化面１１９、およびマスク５０１ａの残存している部分の表面に付与、塗布あるいは形成する。
Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ａ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。
Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ａ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。
【0341】
Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４ａ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５０４ａが存在する部分において、後述する無電解Ｎｉ－Ｐめっき液による反応が生じる。
【0342】
次に、図３０（ｄ１）、図３０（ｄ２）に図示するように、アルカリ溶液を用いて、マスク５０１ａを剥離する。図３０（ｄ１）に図示するように、ＳｉＣ基板１０６のマスク５０１が剥離された部分にはＳｎ－Ｐｄ触媒５０４ａが存在しなくなる。
【0343】
【0344】
【0345】
端子電極１１４、端子電極１１５を形成する部分にはマスキングテープ１２０ａは形成または配置されない。また、図３１（ｆ２）に示す電極近傍のａ部、ｂ部にはマスキングテープ１２０ａは形成または配置されない。
【0346】
【0347】
図２７（ａ）の点線の場合のマスキングテープ１２０ｃ端では置換Ａｕめっき液が侵入し、直線部のＮｉ－Ｐ上にＡｕめっきが形成される。半田付け時にこの箇所に半田が流れると、Ｎｉ－Ｐ層が薄いため、半田くわれによる断線が発生しやすくなる。断線が発生するとヒータチップ１０９の断線による試験停止が発生する。つまりヒータチップ１０９の寿命が短くなる。
【0348】
この現象を回避するために、図３１（ｆ２）に図示するように、マスキングテープ１２０ａをａ部、ｂ部をカバーしないように形成または配置する。つまり、薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６の直線部にも一部だけパッド部と同じだけのＮｉ－Ｐ層厚みを形成し、半田が直線部に流れても断線に至らないようにする。
【0349】
【0350】
端子電極１１５を形成する部分とｂ部、ｂ’部にはマスキングテープ１２０ａは形成または配置されない。また、端子電極１１４を形成する部分とａ部、ａ’部にはマスキングテープ１２０ａは形成または配置されない。
【0351】
図３２（ｈ１）、図３２（ｈ２）に図示するように、図２０（ｋ１）、図２０（ｋ２）と同様に、ＳｉＣ基板１０６の表面に無電解Ｎｉ－Ｐめっきを行い、端子電極１１５、端子電極１１４等に無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ｂが形成される。
【0352】
図３２（ｇ１）に図示するように、薄膜ヒータ１１７部、温度プローブ１１６部は無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ａが形成される。端子電極１１５部、端子電極１１４部は、無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ａと無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ｂとが積層されて形成される。
【0353】
したがって、端子電極１１５部、端子電極１１部は、薄膜ヒータ１１７部よりも抵抗値が低くなる。端子電極１１５部、端子電極１１４部は抵抗値が小さいため、所定の定電流を印加しても発熱が発生しない。薄膜ヒータ１１７部は、抵抗値が高いため、所定の定電流の印加により、良好に発熱する。
【0354】
図３２（ｈ１）、図３２（ｈ２）に図示するように、端子電極１１４部、ａ部、ａ’部に置換Ａｕ膜（端子電極１１４）が形成される。端子電極１１５部、ｂ部、ｂ’部に置換Ａｕ膜（端子電極１１５）が形成される。以上のように、端子電極に対応する箇所のＮｉ－Ｐ膜１１１ｂの表面には金めっき膜１１５が形成される。
【0355】
次に、図３３（ｉ１）、図３３（ｉ２）に図示するように、マスキングテープ１２０ａ、マスキングテープ１２０ｂを剥離させる。マスキングテープ１２０ａの剥離により、薄膜ヒータ１１７としてのＮｉ－Ｐめっき膜１１１ａが露出する。また、温度プローブ１１６としてのＮｉ－Ｐめっき膜１１１ａが露出する。
以上の工程により、端子電極１１５および薄膜ヒータ１１７がＳｉＣ基板１０６上に形成される。
以上の工程により、端子電極１１５および薄膜ヒータ１１７がＳｉＣ基板１０６上に形成される。
【0356】
次に、図３３（ｊ１）、図３３（ｊ２）に図示するように、ヒータチップ１０９のｃ面から端面研磨される。端面研磨により、薄膜ヒータ１１７の端面が側面に露出する。また、必要に応じて、接合層１０５はＣＰ加工が実施される。
【0357】
接合層の評価時は、研磨加工した面にポリイミドフィルム１０７が貼り付けられる。もしくは、接合層１０５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、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評価等を行う接合層等を含む。
赤外線サーモグラフティカメラ１０８は、ポリイミドフィルム１０７を介して、接合層等の２次元的な温度分布を測定する。
赤外線サーモグラフティカメラ１０８は、ポリイミドフィルム１０７を介して、接合層等の２次元的な温度分布を測定する。
【0358】
以下、本発明の他の実施例におけるヒータチップについて説明する。図３４は、本発明の他の実施例におけるヒータチップ１０９の平面図であり、図３５は、本発明の他の実施例におけるヒータチップ１０９の側面図である。
【0359】
図３４等を参照しながら、サーモマイグレーション（ＴＭ）試験と、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）試験の両方を同時に実施できる複合試験用ヒータチップ１０９について説明する。
【0360】
サーモマイグレーション（ＴＭ）試験とエレクトロマイグレーション（ＥＭ）試験の影響を同時に調査する複合試験(ＴＭＥＭ試験)を実施する場合、半田接合部へ温度勾配を発生させるとともに、半田接合部に電流を印加する必要がある。
【0361】
パワーモジュールやＴＯ－２４７パッケージ等で連続通電試験をすることで、素子が発熱すると同時に、半田接合部へ電流が流れ、サーモマイグレーション（ＴＭ）とエレクトロマイグレーション（ＥＭ）の影響を見ることができる。
【0362】
半導体素子の抵抗(オン抵抗等）に依存して接合部温度が決定される。たとえば、接合部温度を比較的低くい状態で高電流密度を実現するのは難しい。逆に、接合部温度が高い状態で定電流密度を実現するのも難しい。したがって、従来の連続通電試験では、選択できる試験温度と電流密度に制限があった。
【0363】
本発明は、図３４に図示するように、ヒータチップ１０９に電流印加用経路１３２が形成または配置されている。電流印加用経路１３２の両端には端子電極１２４ａ、端子電極１２４ｂが配置されている。
【0364】
電流印加用経路１３２、端子電極１２４ａ、端子電極１２４ｂは、温度プローブ１１６と同様に、Ｎｉ－Ｐ１１１で形成され、表面に金めっき１１２が施されている。
【0365】
図３４に図示するように、端子電極１１４、端子電極１１５、端子電極１２４には、高温半田１２６が形成、または配置され、高温半田１２６には配線１２７が取り付けられる。各配線１２７には電流電源装置８０３が配置され、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または、端子電極１２４に印加する。
端子電極１１５ａには高温半田１２６ｄが形成または配置され、高温半田１２６ｄには配線１２７ｄが取り付けられている。
端子電極１１５ｂには高温半田１２６ｅが形成または配置され、高温半田１２６ｅには配線１２７ｅが取り付けられる。
端子電極１２４ａには高温半田１２６ｂが形成または配置され、高温半田１２６ｂには配線１２７ｂが取り付けられる。
端子電極１２４ｂには高温半田１２６ｃが形成または配置され、高温半田１２６ｃには配線１２７ｃが取り付けられる。
端子電極１１４ａには高温半田１２６ｆが形成または配置され、高温半田１２６ｆには配線１２７ｆが取り付けられる。
端子電極１１４ｂには高温半田１２６ｇが形成または配置され、高温半田１２６ｇには配線１２７ｇが取り付けられる。
端子電極１１５ａには高温半田１２６ｄが形成または配置され、高温半田１２６ｄには配線１２７ｄが取り付けられている。
端子電極１１５ｂには高温半田１２６ｅが形成または配置され、高温半田１２６ｅには配線１２７ｅが取り付けられる。
端子電極１２４ａには高温半田１２６ｂが形成または配置され、高温半田１２６ｂには配線１２７ｂが取り付けられる。
端子電極１２４ｂには高温半田１２６ｃが形成または配置され、高温半田１２６ｃには配線１２７ｃが取り付けられる。
端子電極１１４ａには高温半田１２６ｆが形成または配置され、高温半田１２６ｆには配線１２７ｆが取り付けられる。
端子電極１１４ｂには高温半田１２６ｇが形成または配置され、高温半田１２６ｇには配線１２７ｇが取り付けられる。
【0366】
端子電極１１４ａ、端子電極１１４ｂ間には温度プローブ１１６が配置され、温度プローブ１１６に定電流が印加される。また、端子電極１１４ａと端子電極１１４ｂ間の電圧を測定できるように構成されている。定電流は、可変設定できるように構成されている。
【0367】
端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂ間には薄膜ヒータ１１７が配置され、薄膜ヒータ１１７に定電流が印加される。定電流は、可変設定できるように構成されている。
【0368】
端子電極１２４ａ、端子電極１２４ｂ間には、電流印加用経路１３２が形成または配置されている。電流印加用経路１３２には定電流が印加される。定電流は、可変設定できるように構成されている。端子電極１２４ａ、端子電極１２４ｂ、電流印加用経路１３２の表面は、金めっき１１２が形成され、抵抗値が低くなるように形成されている。
金属板（銅板）１２９にも高温半田１２６ａが接続または配置され、高温半田１２６ａに配線１２７ａが接続されている。
金属板（銅板）１２９にも高温半田１２６ａが接続または配置され、高温半田１２６ａに配線１２７ａが接続されている。
【0369】
なお、説明を容易にするため金属板（銅板）１２９として説明するが、金属板に限定するものではなく、熱導電性が良好な基板、シートであればいずれのものでもよい。たとえば、カーボングラファイトからなるシートあるいは基板が例示される。この場合は、圧着接続、融着接続などが行われる。
図３４においても、ａａ’間が温度プローブ１１６となる。ａａ’間抵抗は、５Ω以上１０００Ω以下が好ましい。特に、１０Ω以上５００Ω以下が好ましい。
ｂｂ’間が薄膜ヒータ１１７となる。ｂｂ’間抵抗は、５Ω以上５００Ω以下が好ましい。特に、１０Ω以上２００Ω以下が好ましい。
電流印加経路１３２の抵抗値は、小さい方が望ましく、少なくとも、薄膜ヒータ１１７の抵抗値よりも小さく形成する。
図３４においても、ａａ’間が温度プローブ１１６となる。ａａ’間抵抗は、５Ω以上１０００Ω以下が好ましい。特に、１０Ω以上５００Ω以下が好ましい。
ｂｂ’間が薄膜ヒータ１１７となる。ｂｂ’間抵抗は、５Ω以上５００Ω以下が好ましい。特に、１０Ω以上２００Ω以下が好ましい。
電流印加経路１３２の抵抗値は、小さい方が望ましく、少なくとも、薄膜ヒータ１１７の抵抗値よりも小さく形成する。
【0370】
図３５に図示するように、ＳｉＣ基板１０６に薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６、電流印加経路１３２が形成されている。ＳｉＣ基板１０６は銅プレート１０４と、焼結Ａｇペースト充填層１２５で接続されている。銅プレート１０４は、無酸素銅板が好ましいが、他の金属でも良いことは言うまでもない。
焼結Ａｇペーストは、ＳｉＣ基板１０６に形成されたスルーホール（ＴＨ）１３１にも充填され、焼結Ａｇペースト充填部１３４を形成している。
焼結Ａｇペーストは、ＳｉＣ基板１０６に形成されたスルーホール（ＴＨ）１３１にも充填され、焼結Ａｇペースト充填部１３４を形成している。
【0371】
金属板（銅板）１２９は放熱機能を有するものである。金属板（銅板）１２９の材料は銅に限定されるものではなく、他の金属でも良いことは言うまでもない。金属板（銅板）１２９と銅プレート（無酸素銅板）１０４とは、接合層１０５としての半田層で接続されている。
図３５、図３６に図示するように、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）用の定電流１２８ａは、ＥＭ用直流電源装置８０３ｃから供給される。
図３５、図３６に図示するように、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）用の定電流１２８ａは、ＥＭ用直流電源装置８０３ｃから供給される。
【0372】
定電流１２８ａは、定電流１２８ｂとなり、焼結Ａｇペースト充填層１２５を介して、スルーホール（ＴＨ）１３１に充電された焼結Ａｇペースト充填部１３４等を通じて、電流印加用経路１３２に流れこむ。
【0373】
定電流１２８ｂは、図３６に図示するように、定電流１２８ｃ、定電流１２８ｅとなる。定電流１２８ｃは、端子電極１２４ａに流れ込む。定電流１２８ｅは端子電極１２４ｅに流れ込む。
【0374】
定電流１２８ａの電流の大きさ、流れる向きを所定値に変化あるいは設定することにより、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）試験を良好に実施できる。また、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）の効果を良好に発揮できる。
【0375】
定電流１２８ａは、サーモマイグレーション（ＴＭ）用の定電流１２８ｄと連動させることが好ましい。また、薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６の温度あるいは電流と連動させる。
【0376】
サーモマイグレーション（ＴＭ）用の定電流１２８ｄは、ＥＭ用直流電源装置８０３ｄから供給される。定電流１２８ｄは、薄膜ヒータ１１７ａ、薄膜ヒータ１１７ｂに流れる。
【0377】
定電流１２８ｄは、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）用の定電流１２８ａと連動させることが好ましい。また、サーモマイグレーション（ＴＭ）用の定電流１２８ｄは薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６の温度あるいは電流と連動させる。
【0378】
以上のように、図３４、図３５、図３６等で示すヒータチップ１０９は、図２７にヒータチップ１０９に加えて、電流印加経路１３２を形成または配置することにより、自由に試験温度と電流密度を選択可能なサーモマイグレーション（ＴＭ）、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）を実施できる。サーモマイグレーション（ＴＭ）とエレクトロマイグレーション（ＥＭ）を実施できる複合試験用ヒータチップを実現している。
【0379】
図３７は、本発明のヒータチップにおける電流密度（kA/cm2）と接合部温度（℃）との関係を示すグラフである。図３７のグラフでは、電流密度（kA/cm2）が０の時に、接合部温度（℃）は、５０℃である。電流密度（kA/cm2）が大きくなるにしたがって、接合部温度（℃）が上昇し、電流密度（kA/cm2）が４（kA/cm2）で、接合部温度（℃）は、９５℃となる。
【0380】
エレクトロマイグレーション（ＥＭ）用電流印加により、接合部２００℃程度になる場合、サーモマイグレーション（ＴＭ）試験は同時に実施できない。図３７では、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）用電流印加による接合部温度は数十℃である。したがって、同時にサーモマイグレーション（ＴＭ）試験を十分に実施可能である。
【0381】
図３７等の結果により、図３５、図３６で説明した本発明のヒータチップ１０９は、サーモマイグレーション（ＴＭ）試験と、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）試験との複合試験を実施できる。
本発明は、５０℃に保持したヒートシンク１２９上に評価サンプルを設置または配置して、複合試験を実施している。
本発明は、５０℃に保持したヒートシンク１２９上に評価サンプルを設置または配置して、複合試験を実施している。
【0382】
電流密度（kA/cm2）条件範囲の調査の結果では、錫（Ｓｎ）のエレクトロマイグレーション（ＥＭ）が発生すると言われている。したがって、本発明のヒータチップを使用することにより、kA/cm2台の電流密度を確保することが可能であり、サーモマイグレーション（ＴＭ）試験または／およびエレクトロマイグレーション（ＥＭ）試験を実施することができる。
以下、図面を参照しながら、図３４、図３５、図３６等に図示する本発明のヒータチップ１０９の製造（作製）方法について説明する。
以下、図面を参照しながら、図３４、図３５、図３６等に図示する本発明のヒータチップ１０９の製造（作製）方法について説明する。
【0383】
図３８～図４０は、本発明のヒータチップ１０９等の作製方法の説明図である。なお、以下の説明においても、他の実施例と同様に、類似あるいは同様の事項、内容は説明を省略することがある。また、以下の実施例においても、他の実施例と組合せ、あるいは置換えができることは言うまでもない。
【0384】
図３８（ａ）に図示するＳｉＣ基板１０６には、他の実施例と同様に、ＳｉＣ基板１０６の表面にマスクを塗布する。マスクとしては、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。
【0385】
図３８（ｂ）に図示するように、フェムト秒レーザ装置（図示せず）を用いて、ＳｉＣ基板１０６の表面を粗化する。フェムト秒レーザ光またはピコ秒レーザ光５０２を照射し、ＳｉＣ基板１０６の表面の、温度プローブ１１６、薄膜ヒータ１１７、端子電極１１４、電流印加経路１３２、端子電極１１５、端子電極１２４に対応する部分を粗面化する。
【0386】
フェムト秒レーザ光５０２等の照射により、ＳｉＣ基板１０６の温度プローブ１１６、薄膜ヒータ１１７、端子電極１１４、端子電極１１５、端子電極１２４、電流印加経路１３２に粗化面１１９ａが形成される。
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１１７等を形成する部分に対応するマスクの部分が除去され、凹部が形成される。
配線のパターニング（薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６等）は、マスクの表面に形成されたマーク１３０に基づいて行ってもよい。
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１１７等を形成する部分に対応するマスクの部分が除去され、凹部が形成される。
配線のパターニング（薄膜ヒータ１１７、温度プローブ１１６等）は、マスクの表面に形成されたマーク１３０に基づいて行ってもよい。
【0387】
ＳｉＣ基板１０６に対し酸性脱脂剤を用い、たとえば４５℃、５分の条件で脱脂を行う。塩酸系水溶液を用いてプリディップ処理を行う。保持時間は、一例として２分である。
【0388】
次に、図３１～図３３等で説明したように、Ｎｉ－Ｐ膜（めっき膜）、金めっき膜１１２を形成し、温度プローブ１１６、薄膜ヒータ１１７、電流印加回路１３２、端子電極１２４、端子電極１１４、端子電極１１５を形成する（図３８（ｃ））。
【0389】
電流印加経路１３２には、全体的に金めっき膜１１２を形成することにより、端子電極１２４ａと端子電極１２４ｂ間の抵抗値と低減させ、印加するＥＭ電流１２８ａを流れやすくする。
【0390】
図３８（ｃ）において、スルーホール（ＴＨ）１３１が形成されている。スルーホール（ＴＨ）１３１は、放電加工、レーザ加工、あるいはサンドブラスト加工により形成される。
【0391】
放電加工（electrical discharge machining、EDM）は、電極と被加工物との間に短い周期で繰り返されるアーク放電によって被加工物表面の一部を除去する機械加工の方法である。基板１０６に導電性がある場合に適用される。
【0392】
サンドブラスト加工は、コンプレッサーによる圧縮空気に研磨材を混ぜて吹き付けるが、細かい部品を加工する際には、より大量の研磨材を効率よく吹き付けるためにサンドブラスターという作業箱の中で加工する。
【0393】
レーザ加工は、フェムト秒グリーンレーザを使用することが好ましい。フェムト秒グリーンレーザは、本発明において粗化面１１９を行ったレーザ装置を使用することができる。したがって、新規の装置が必要でなく、好ましい。
【0394】
サンドブラスト加工等の加工により、スルーホール（ＴＨ）１３１が作製される。スルーホール（ＴＨ）は、ＳｉＣ等に基板１０６を貫通する穴である。なお、図３８（ｂ）、図３８（ｃ）において、スルーホール（ＴＨ）１３１は、矩形として図示しているが、これに限定するものではない。たとえば、円形、楕円形、六角形などの多角形でもよい。後述するが、スルーホール（ＴＨ）１３１は、焼結Ａｇペーストが良好に充填できる形状であれば、いずれの形状であっても良い。
【0395】
次に、図３９（ｄ）に図示するように、端子電極１１４、端子電極１１５、端子電極１２４には、高温半田１２６が形成または配置され、高温半田１２６には配線１２７が取り付けられる。
【0396】
配線１２７ｅ、配線１２７ｄには、サーモマイグレーション（ＴＭ）用直流電源装置８０３ｄが接続される。配線１２７ｂ、配線１２７ｃには、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）用直流電源装置８０３ｃが接続される。
放熱機能あるいは所定温度に維持する金属板（銅板または導電性が良好は基板）１２９と、銅プレート１０４間に半田層（接合層）１０５が形成される。
放熱機能あるいは所定温度に維持する金属板（銅板または導電性が良好は基板）１２９と、銅プレート１０４間に半田層（接合層）１０５が形成される。
【0397】
銅プレート１０４上に焼結Ａｇペーストが塗付される。焼結Ａｇペーストは、スクリーン印刷、スピンナー塗布により銅プレート１０４上に配置または形成される。
【0398】
図３９（ｄ）に図示するように、焼結Ａｇペースト上にヒートチップ１０９が配置されて、銅プレート１０４とヒートチップ１０９が接続される。この際、焼結ＡｇペーストがＳｉＣ基板１０６のスルーホール１３１内に充填され、焼結Ａｇペースト充填部１３４となる。
【0399】
焼結Ａｇペーストは、常温（ＲＴ）から２００℃に、３０分以上６０分以下の時間で昇温させる。２００℃で３０分以上９０分の時間保持させることにより、焼結させる。焼結により、基板間の密着を実現できる。また、焼結により、３．０μΩ・cm以下の低抵抗値を有する。
【0400】
スルーホール（ＴＨ）１３１への焼結Ａｇペーストの充填により薄膜ヒータ１１７ａと薄膜ヒータ１１７ｂが良好な電気的接続が実現され、また、電流印加経路１３２と薄膜ヒータ１１７とが良好な電気的接続が実現する（図３９（ｅ））。
【0401】
次に、図３９（ｅ）に図示するように、ヒータチップ１０９の端面からｄｄ’線まで端面研磨される。端面研磨により、薄膜ヒータ１１７の端面が側面に露出する。また、必要に応じて、端面はＣＰ（Cross section polisher）加工が実施される。
端面の研磨加工により、図４０（ｆ）に図示するように、端面に露出したスルーホール（ＴＨ）１３１内の焼結Ａｇペースト充填部１３４が露出する。
次に、図４０（ｆ）に図示するように、銅板１２９に高温半田１２６ａが半田付けされ、高温半田１２６ａには、配線１２７ａが接続される。
端面の研磨加工により、図４０（ｆ）に図示するように、端面に露出したスルーホール（ＴＨ）１３１内の焼結Ａｇペースト充填部１３４が露出する。
次に、図４０（ｆ）に図示するように、銅板１２９に高温半田１２６ａが半田付けされ、高温半田１２６ａには、配線１２７ａが接続される。
【0402】
図４０（ｇ）に図示するように、接合層等評価時は、研磨加工した面にポリイミドフィルム１０７が貼り付けられる。もしくは、接合層１０５面に感光性ポリイミド膜を形成する。
赤外線サーモグラフティカメラ１０８は、ポリイミドフィルム１０７を介して、接合層１０５の２次元的な温度分布を測定する。
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。
赤外線サーモグラフティカメラ１０８は、ポリイミドフィルム１０７を介して、接合層１０５の２次元的な温度分布を測定する。
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。
【0403】
【0404】
加熱等により、接合層１０５等にサーモマイグレーション（ＴＭ）、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）が発生し、サーモマイグレーション（ＴＭ）、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）の発生、変化、構造を、測定あるいは評価あるいは検査する。
【0405】
本発明の一実施例の形態は、ヒータチップ１０９裏面をＨｏｔ側（加熱側）、銅プレート１０４側をＣｏｌｄ側（冷却側）とする温度勾配を半田接合層１０５へ生じさせる。
【0406】
また、生じた温度勾配を可視化するために、サーモグラフティカメラ１０８により観察し、ヒータチップ１０９裏面のＮｉ－Ｐ膜１１１層（Ｈｏｔ側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層）と銅プレート１０４側のＮｉ－Ｐ膜１１１層（Ｃｏｌｄ側Ｎｉ－Ｐ膜１１１層）間の温度差から温度勾配を決定する。
【0407】
図４１は、Ｈｏｔ側温度（℃）と温度勾配（℃／ｃｍ）の関係を説明する説明図である。一方のグラフ（上側）は温度勾配が大きいサンプル（測定対象物）の例であり、他方のグラフ（下側）は温度勾配が小さいサンプル（測定対象物）の例である。
【0408】
サンプル（測定対象物）は、Ｈｏｔ側温度（℃）に対する温度勾配（℃／ｃｍ）が大きいものがあり、サンプル（測定対象物）は、Ｈｏｔ側温度（℃）に対する温度勾配（℃／ｃｍ）が小さいものもあり、また、作製するサンプルでも、Ｈｏｔ側温度（℃）に対する温度勾配（℃／ｃｍ）のバラツキが大きい。これは、接合層１０５の状態、銅プレート１０４と接合層１０５との接合状態等で発生する。
【0409】
図４１では、温度勾配が小さいサンプルは、Ｈｏｔ側温度が１７５℃付近でＴＭが発生している。温度勾配が大きいサンプルは、Ｈｏｔ側温度が１５０℃付近でＴＭが発生している。したがって、温度勾配により、ＴＭの発生温度が異なる。
【0410】
サンプル構造を変えて温度勾配を変化する場合、連続的に変化させることは困難である場合が多い。また、同一サンプル構造でも数百℃／ｃｍの差異が発生する。
良好なＥＭ観察、ＴＭ観察を実施するためには、温度勾配を任意に制御することを可能にする必要がある。
良好なＥＭ観察、ＴＭ観察を実施するためには、温度勾配を任意に制御することを可能にする必要がある。
【0411】
接合層１０５におけるＥＭ、ＴＭの評価には、サンプル（測定対象物）の温度勾配による影響を受けないようにできることが好ましい。また、各サンプル（測定対象物）は、Ｈｏｔ側温度（℃）の温度に影響を受けず、一定の温度でＥＭ、ＴＭの発生等を観察できることが好ましい。
図４２は、本発明のヒータチップ、ヒータチップおよび接合層を有する構成物の説明図、接合層の評価方法、測定方法、検査方法の説明図である。
図４２では、接合層として、錫（Ｓｎ）層３０１、ソルダレジスト（ＳＲ）層３０２を有する接合層３０４として図示し、また、説明をする。
図４２は、本発明のヒータチップ、ヒータチップおよび接合層を有する構成物の説明図、接合層の評価方法、測定方法、検査方法の説明図である。
図４２では、接合層として、錫（Ｓｎ）層３０１、ソルダレジスト（ＳＲ）層３０２を有する接合層３０４として図示し、また、説明をする。
【0412】
【0413】
本明細書では、ヒータチップ１０９として説明するが、チップ形状に限定されるものでなく、基板形状、フィルム形状、立体形状、平面形状、板形状、円弧形状等の他の形状であっても、本発明の技術的思想が適用できることは言うまでもない。
【0414】
ヒータチップ１０９には、ＳｉＣ基板１０６等に少なくとも発熱手段として薄膜ヒータ１１７のヒータが形成されている。薄膜ヒータ１１７には端子電極１１５が形成され、端子電極１１５には高温半田１２６により、配線１２７（図示せず）が接続され、電流電源装置８０３（図示せず）により、薄膜ヒータ１１７に電流が供給され、薄膜ヒータ１１７が発熱して、接合部３０４等を加熱する。
【0415】
図４２に図示するように、ヒータチップ１０９ａは、銅プレート１０４ａ（Ｈｏｔ側銅プレート）と、焼結Ａｇ層１２５ａ（焼結Ａｇペースト等）により、接合されている。ヒータチップ１０９ｂは、銅プレート１０４ｂ（Ｃｏｌｄ側銅プレート）と、焼結Ａｇ層１２５ｂ（焼結Ａｇペースト等）により、接合されている。
【0416】
銅プレート１０４にはＮｉ－Ｐ膜（めっき膜）１１１が形成される。接合層３０４はＮｉ－Ｐ膜（めっき膜）１１１ａを介して、銅プレート１０４ａと接合層３０４とが接合されている。また、接合層３０４はＮｉ－Ｐ膜（めっき膜）１１１ｂを介して、銅プレート１０４ｂと接合層３０４とが接合されている。
【0417】
接合層３０４の上側と下側には、それぞれヒータチップ１０９が取り付けられ、各ヒータチップ１０９の薄膜ヒータ１１７には、独立して電流が印加することができる。また、薄膜ヒータ１１７ａと薄膜ヒータ１１７ｂとに印加する電流は、独立して調整、可変できるように構成されている。
【0418】
図４２において、ヒータチップ１０９は接合層３０４の上面と下面の２個であるが、これに限定するものではない。たとえば、３個以上のヒータチップ１０９を使用あるいは配置しても良いことは言うまでもない。たとえば、上面と下面に加えて、銅プレート１０４の側面にヒータチップ１０９を使用あるいは配置した構成が例示される。
【0419】
【0420】
ヒートシンク１２９に銅プレート１０４ｂがボルト３０５のより取り付けられている。なお、取付けはボルト３０５に限定するものではなく、銅プレート１０４ｂを圧接接続しても良いし、また、クリップ等で押圧をかけて取り付けても良い。銅プレート１０４ｂとヒートシンク１２９間には放熱（伝熱）グリス（図示せず）を塗布することが好ましい。
【0421】
接合層３０４は、Ｈｏｔ側銅プレート１０４ａに形成されたＮｉ－Ｐ膜（めっき膜）１１１ａとＣｏｌｄ側銅プレート１０４ｂに形成されたＮｉ－Ｐ膜（めっき膜）１１１ｂ間に挟持される構成で配置される。
【0422】
Ｈｏｔ側銅プレート１０４ａには、焼結Ａｇペースト１２５ａを介してヒータチップ１０９ａが取り付けられる。Ｃｏｌｄ側銅プレート１０４ｂには、焼結Ａｇペースト１２５ｂを介してヒータチップ１０９ｂが取り付けられる。
【0423】
ヒータチップ１０９ａの薄膜ヒータ１１７ａは、電流電源装置８０３ａにより電流を印加する。電流の大きさを可変することにより、薄膜ヒータ１１７ａは発熱し、また、発熱量が可変される。ヒータチップ１０９ｂの薄膜ヒータ１１７ｂは、電流電源装置８０３ｂにより電流を印加する。電流の大きさを可変することにより、薄膜ヒータ１１７ｂは発熱し、また、発熱量が可変される。
【0424】
図４３等では図示していないが、接合層３０４に電界を印加し、また、電子が移動するように、電圧印加手段が配置され、印加電圧が可変できるように構成されている。
【0425】
以上のように、電流電源装置８０３ａ、電流電源装置８０３ｂにより、薄膜ヒータ１１７ａ、薄膜ヒータ１１７ｂに印加する電流を独立して変化させることができる。したがって、薄膜ヒータ１１７ａによる加熱温度Ｔａと、薄膜ヒータ１１７ｂによる加熱温度Ｔｂとを自由に設定することができる。
【0426】
図４２、図４３等では、温度プローブ１１６は図示していないが、ヒータチップ１０９の温度は、図１、図２、図７、図１７、図２５、図３４、図３６等で説明したように、温度プローブ１１６で温度または温度情報を取得する。
【0427】
【0428】
図４４（ａ）はヒータチップ１０９ａの温度をＴａ０℃とし、ヒータチップ１０９ｂの温度をＴｂ０℃としている。図４４（ｂ）はヒータチップ１０９ａの温度をＴａ１℃とし、ヒータチップ１０９ｂの温度をＴｂ１℃としている。図４４（ｃ）はヒータチップ１０９ａの温度をＴａ２℃とし、ヒータチップ１０９ｂの温度をＴｂ２℃としている。図４４（ａ）は初期であり、図４４（ｃ）は終期と想定している。
ヒータチップ１０９ａの温度は、Ｔａ０ ＞ Ｔａ１ ＞ Ｔａ２とし、ヒータチップ１０９ｂの温度は、Ｔｂ０ ＞ Ｔｂ１ ＞ Ｔｂ２とする。
図１、図６、図１５、図４０で説明したように、接合層３０４の錫（Ｓｎ）層３０１の温度を赤外線カメラ１０８で温度の変化、温度を測定あるいは評価する。
ヒータチップ１０９ａの温度は、Ｔａ０ ＞ Ｔａ１ ＞ Ｔａ２とし、ヒータチップ１０９ｂの温度は、Ｔｂ０ ＞ Ｔｂ１ ＞ Ｔｂ２とする。
図１、図６、図１５、図４０で説明したように、接合層３０４の錫（Ｓｎ）層３０１の温度を赤外線カメラ１０８で温度の変化、温度を測定あるいは評価する。
【0429】
ＥＭ試験あるいはＥＭ評価の場合、図４４（ａ）の初期では、錫（Ｓｎ）層３０１は数℃上昇する。図４４（ｂ）では、錫（Ｓｎ）層３０１は数十℃上昇する。図４４（ｃ）の終期では、錫（Ｓｎ）層３０１は１００～２００℃上昇する。
【0430】
試験中断の基準は、はんだ層のジュール発熱による温度上昇が試験温度を超える場合である。たとえば、３０ｋＡ／ｃｍ２条件では、７３ｈ時点ではんだ層の発熱が２００℃を超えるため、試験中断する。
【0431】
図４４の本発明の接合層の評価方法では、温度Ｔａと温度Ｔｂを独立して可変あるいは設定することができる。したがって、３０ｋＡ／ｃｍ２程の高電流密度でも溶断しないＥＭ試験が可能になる。
【0432】
【0433】
図４６（ａ１）は、０℃／ｃｍの温度分布データを示す。図４６（ａ２）は、５００℃／ｃｍの温度分布データを示す。図４６（ａ３）は、１０００℃／ｃｍの温度分布データを示す。図４６（ａ４）は、１５００℃／ｃｍの温度分布データを示す。図４６（ａ５）は、２０００℃／ｃｍの温度分布データを示す。
【0434】
【0435】
図４６（ｂ）に図示するように、本発明の接合層の評価方法では、ヒータチップ１０９ａとヒータチップ１０９ｂの発熱を独立して制御することにより、Ｈｏｔ側銅プレート１０４ａとＣｏｌｄ側銅プレート１０４ｂの温度を任意に設定できる。また、温度勾配も任意に設定することができる。
したがって、したがって、高電流密度でも溶断しないＥＭ試験が可能になり、また、適切なＴＭ試験が可能である。
したがって、したがって、高電流密度でも溶断しないＥＭ試験が可能になり、また、適切なＴＭ試験が可能である。
【0436】
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。
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。
【産業上の利用可能性】
【0437】
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。
【符号の説明】
【0438】
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、接合部）
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（Ｎｉ－Ｐ膜）
１１８ 放熱（伝熱）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
３０１ 錫（Ｓｎ）層
３０２ ソルダレジスト（ＳＲ）層
３０４ 接合層（接合部）
３０５ ボルト
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
１０２ 循環水パイプ
１０３ チラー
１０４ 銅プレート
１０５ 半田層（接合層、接合部）
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（Ｎｉ－Ｐ膜）
１１８ 放熱（伝熱）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
３０１ 錫（Ｓｎ）層
３０２ ソルダレジスト（ＳＲ）層
３０４ 接合層（接合部）
３０５ ボルト
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
【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】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
