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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】2024-07-30
(45)【発行日】2024-08-07
(54)【発明の名称】ヒーターチップと接合層の評価方法および接合層評価装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/52 20060101AFI20240731BHJP
B23K 1/00 20060101ALI20240731BHJP
【ＦＩ】
H01L21/52 F
B23K1/00 A
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020050447
(22)【出願日】2020-03-23
(65)【公開番号】P2021150546
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2023-03-14
(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
【審査官】佐藤 靖史
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２５５９２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２５５９２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０５３０５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－１３８１５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０８３３００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／５２
Ｂ２３Ｋ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の基板と、前記第１の基板の第１の面に形成された薄膜ヒーターと、
前記第１の基板の第１の面に形成された温度プローブと、
前記第１の基板の第２の面に形成されたＮｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）と、
前記Ｎｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）上に形成されたＩｎ（インジウム）またはＩｎ合金（インジウム合金）からなる膜を具備することを特徴とするヒーターチップ。
【請求項2】
前記Ｉｎ（インジウム）または前記Ｉｎ合金（インジウム合金）からなる膜上にＩｎ（インジウム）拡散防止膜が形成され、前記第１の基板は、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）で形成され、
前記薄膜ヒーターの膜厚は、０．１（μｍ）以上７．５（μｍ）以下であり、
前記薄膜ヒーターのシート抵抗値（Ω／ｓｑ）は、０．２５（Ω／ｓｑ）以上１．００（Ω／ｓｑ）以下であり、
前記Ｉｎ（インジウム）または前記Ｉｎ合金（インジウム合金）からなる膜の厚みは０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、
前記Ｉｎ（インジウム）拡散防止膜は、無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜、電解Ｎｉめっき膜であることを特徴とする請求項１記載のヒーターチップ。
【請求項3】
前記第１の基板の凹部に前記薄膜ヒーターが形成または配置され、前記薄膜ヒーターは、渦巻き状または同心状に形成または配置されていることを特徴とする請求項１記載のヒーターチップ。
【請求項4】
第１の基板と、前記第１の基板の第１の面に形成された薄膜ヒーターと、前記第１の基板の第１の面に形成された温度プローブと、前記第１の基板の第２の面に形成された第１のＮｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）と、前記第１のＮｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）上に形成されたＩｎ（インジウム）またはＩｎ合金（インジウム合金）からなる膜を有するヒーターチップと、第２のＮｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）が形成された第２の基板を有し、
前記Ｉｎ（インジウム）または前記Ｉｎ合金（インジウム合金）からなる膜と、前記第２のＮｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）間に接合層を形成し、
前記薄膜ヒーターに電流を供給して、前記接合層を加熱し、
前記温度プローブの抵抗値変化を測定し、
前記接合層の温度を測定することを特徴とする接合層の評価方法。
【請求項5】
前記接合層に、樹脂部材または樹脂膜を形成または配置し、前記接合層の温度を、前記樹脂部材または前記樹脂膜を介して測定することを特徴とする請求項４記載の接合層の評価方法。
【請求項6】
所定の時間の温度変化から前記接合層の寿命あるいは劣化を評価することを特徴とする請求項４記載の接合層の評価方法。
【請求項7】
第１の基板と、前記第１の基板の第１の面に形成された薄膜ヒーターと、前記第１の基板の第１の面に形成された温度プローブと、前記第１の基板の第２の面に形成された第１のＮｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）と、前記第１のＮｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）上に形成されたＩｎ（インジウム）またはＩｎ合金（インジウム合金）からなる膜を有するヒーターチップと、第２のＮｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）が形成された第２の基板と、
前記薄膜ヒーターに電流を供給する電流電源装置と、
前記温度プローブの端子間電圧を測定する電圧測定器と、
前記第２の基板を所定温度に維持する加熱冷却器と、
非接触で温度を測定する温度測定器を具備し、
前記Ｉｎ（インジウム）または前記Ｉｎ合金（インジウム合金）からなる膜と、前記第２のＮｉ－Ｐ膜（ニッケル燐）間に接合層を形成し、
前記温度測定器は、前記接合層の温度を測定することを特徴とする接合層評価装置。
【請求項8】
前記接合層と前記温度測定器とを位置決めする位置決め装置を更に具備し、複数の前記ヒーターチップと前記第２の基板間に接合層が形成され、
前記位置決め装置により、前記温度測定器と前記接合層が位置決めされ、前記接合層の温度を測定することを特徴とする請求項７記載の接合層評価装置。
【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半田チップ等の接合部品とその製造方法、半田チップ等を用いた接合層評価装置、接合層の評価方法に関するものである。また、接合層を評価することにより、接合層の劣化および寿命の評価等に関するものである。
【0002】
また、接合層評価装置等に用いるヒーターチップの構造、使用方法、当該製造方法、ヒーターチップの駆動方法、ヒーターチップを用いた接合層の評価方法、ヒーターチップを用いた評価装置等に関するものである。
【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、高信頼性が重要となっている。
【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技術が重要である。微細なピッチで位置精度が良好で、高信頼性の接合部品、接合技術が求められている。また、電極と電極との接合部品、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】
図２８は従来のヒーターチップ１０９の説明図および断面図である。図２８（ａ）は従来のヒーターチップ１０９の平面図であり、図２８（ｂ）は図２８（ａ）のＡＡ’での断面図である。図２８（ｃ）は図２８（ａ）のＢＢ’での断面図である。
図２８において、ベース基板１０６の表面には薄膜ヒーター１１７および温度プローブ１１６はＮｉ（ニッケル）－Ｐで形成されている。
図２８において、ベース基板１０６の表面には薄膜ヒーター１１７および温度プローブ１１６はＮｉ（ニッケル）－Ｐで形成されている。
【0007】
温度プローブ１１６の両端には、温度プローブ端子電極１１４が形成されている。また、薄膜ヒーター１１７の両端には、薄膜ヒーター端子電極１１５が形成されている。
【0008】
従来の電極間の接合層の劣化診断方法としてヒーターチップ１０９を半田付けして接合し、ヒーターチップ１０９の薄膜ヒーター端子電極１１５に電流を印加して、薄膜ヒーター１１７を発熱させる。発熱による温度分布を測定し、温度分布の測定データに基づいて半田による接合層の劣化を検出していた。
【0009】
しかし、ヒーターチップ１０９の裏面等の半田接合面に形成したＮｉ－Ｐ膜（めっき膜）が拡散等し、半田接合部にクラックなどが発生する等の課題があり、定量的に接合層の状態を評価できないという課題があった。
また、微細な端子電極１１４、端子電極１１５と電気的接続が困難であるという課題があった。
また、微細な端子電極１１４、端子電極１１５と電気的接続が困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の半田チップ１３６は、半田シート１３５を作製し、半田シート１３５において半田チップに対応してリード線１３７を配置する。半田シート１３５は半田チップ１３６の形状に対応して、フェムト秒レーザ装置９０２でレーザ光５０２を照射して半田チップ１３６に分離する。
【0011】
本発明の接合層評価装置は、フェムト秒レーザ光等でＳｉＣ基板１０６の両面を粗面加工し、粗面加工箇所にＮｉ－Ｐ膜で薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６、電流印加経路１２４を形成する。薄膜ヒーター１１７の両端および温度プローブ１１６には端子電極を配置し、薄膜ヒーター１１７に電流を印加できるようにして、ヒーターチップ１０９を構成する。
【0012】
本発明は、フェムト秒レーザ光等でＳｉＣ基板１０６の両面を粗面加工し、粗面加工箇所にＮｉ－Ｐ膜で薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６、電流印加経路１２４を形成する。薄膜ヒーター１１７の両端および温度プローブ１１６には端子電極を配置し、薄膜ヒーター１１７に電流を印加できるようにして、ヒーターチップ１０９を構成する。
【0013】
ヒーターチップ１０９の裏面に、Ｎｉ－Ｐ膜１１１で第１の薄膜を形成し、前記薄膜上にＩｎ（インジウム）または、Ｉｎを含む合金で第２の薄膜を形成する。また、前記第２の薄膜上に第１の金めっき膜を形成する。
【0014】
銅プレート１０４の表面にＮｉ－Ｐ膜１１１で第３の薄膜を形成し、前記薄膜上にＩｎ（インジウム）または、Ｉｎを含む合金で第４の薄膜を形成する。また、前記第４の薄膜上に第２の金めっき膜を形成する。
前記第１の金めっき膜と前記第２の金めっき膜間に半田などからなる接合層を形成、または配置する。
前記第１の金めっき膜と前記第２の金めっき膜間に半田などからなる接合層を形成、または配置する。
【0015】
ヒーターチップ１０９としての薄膜ヒーター１１７に所定の定電流を印加し、定電流による発熱により、半田等による接合層を加熱しつつ、端面の研磨部を赤外線サーモグラフィティカメラ等で観察あるいは測定する。観察あるいは測定は、ポリイミドフィルム１０７を介して行う。研磨部の接合層の温度を複数点測定し、複数点間の温度情報△Ｔを求める。
【発明の効果】
【0016】
半田シート１３５にフェムト秒のレーザ光５０２を照射して半田チップ１３６に分離する。フェムト秒のレーザ光５０２を照射して分離するため、切断面のダレが発生せず、精度よく半田チップ１３６を製造できる。
【0017】
Ｎｉ－Ｐ膜１１１からなる第１の薄膜上と第３の薄膜上のうち、少なくとも一方上に、Ｉｎ（インジウム）、または、Ｉｎを含む合金で薄膜等を形成することにより、半田等の接合部との密着性が良好となり、接合部等にクラックなどが発生せず、良好に接合部の状態を測定あるいは観察することができる。
【0018】
ヒーターチップ１０９より、半田等による接合層等を加熱し、赤外線サーモグラフィティカメラ等で、接合層の温度を測定して、複数点間の温度情報（温度分布）△（デルタ）Ｔを求める。温度情報△Ｔにより、接合層の状態を非接触で定量的に評価することができる。
【0019】
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】
【0020】
【図1】本発明の接合層評価装置の説明図である。
【図2】本発明のヒーターチップの構成図および断面図である。
【図3】本発明のヒーターチップの製造方法の説明図である。
【図4】本発明の接合層評価装置の説明図である。
【図5】本発明の接合層評価装置の説明図である。
【図6】本発明のヒーターチップの製造方法のフローチャートである。
【図7】本発明のヒーターチップの製造方法の説明図である。
【図8】本発明の接合層評価装置の説明図である。
【図9】本発明の接合層評価装置の説明図である。
【図10】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11】本発明の接合層評価装置の動作の説明図である。
【図12】本発明の接合層評価装置の動作の説明図である。
【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】本発明の接合層の評価方法の説明図である。
【図16】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17】本発明の接合層の評価方法の説明図である。
【図18】本発明のヒーターチップの構成図および断面図である。
【図19】本発明の接合層の評価方法の説明図である。
【図20】従来の評価方法での接合部の断面ＳＥＭ像である。
【図21】本発明の評価方法での接合部の断面ＳＥＭ像である。
【図22】本発明の評価方法でのリフロー後の逆極点図方位マップ（ＩＰＦ）である。
【図23】本発明の評価方法でのＴＭ試験後の逆極点図方位マップ（ＩＰＦ）である。
【図24】本発明の半田チップの構成図および説明図である。
【図25】本発明の半田チップの製造方法の説明図である。
【図26】本発明の半田チップの製造方法の説明図である。
【図27】本発明の半田チップの製造方法の説明図である。
【図28】従来のヒーターチップの構成図および断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る接合層の構成、接合層の評価方法および接合層評価装置、本発明のヒーターチップ、ヒーターチップの駆動方法について説明をする。
【0022】
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。
【0023】
例えば、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、例えば、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。
【0024】
本発明は加温、あるいは過熱した電極間等に配置あるいは形成された接合層を、赤外線サーモグラフティカメラ等を用いて観測するものである。したがって、電極を有する電子部品、配線基板等に限定されるものではない。
【0025】
本発明の半田チップ１３６は接合層評価装置（接合層評価部品）の端子電極１１４、端子電極１１５と測定あるいは評価装置と電気的に接続を取るために使用あるいは採用する。電気接続は、半田チップ１３６に限定するものではない。例えば、導電ペースト等を使用してもよいことは言うまでもない。
【0026】
接合層１０５は接合部１０５と呼ぶこともある。接合層１０５は層状に限定されるものではなく、立体的に、あるいは独立して接合部１０５として形成または構成される場合もある。本発明は、接続部の多種多様な構成あるいは構造にも適用できる。
【0027】
発明を実施するための形態を説明するための各図面において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。また、本明細書に記載する本発明の実施例は、それぞれの実施例を組み合わせることができる。
【0028】
本発明は、第１の基板と、第２の基板と、第１の部材と、前記第１の基板の第１の面に形成、または配置された加熱手段と、前記第１の基板の第１の面に形成、または配置された電流経路と、前記加熱手段に電流を供給する電流供給手段と、前記第２の基板と前記第１の基板の第２の面間に配置された接続層と、前記接合層から放射される赤外線から、前記接合層の温度を取得する温度測定手段を具備する。前記接合層１０５と面する層に、インジウムを含有する層が形成された状態で、接合層１０５が形成される。
【0029】
インジウムを含有する層は、接合層を形成する際に、接合層等に拡散されるか、他の金属と合金化される。また、インジウムを含有する層と接合層間には、金めっき膜が形成されるが、前記金めっき膜の金も接合層等に拡散される。
【0030】
また、第１の基板と、第２の基板と、第１の部材と、樹脂部材を有し、第２の基板と前記第１の部材を接合する接合層を形成し、前記接合層が接する接合面を研磨し、前記接合面に密接するように、前記樹脂部材を配置し、前記第１の基板を加熱して、前記第２の基板を所定温度に維持し、前記接合面の所定位置の温度情報△Ｔを、非接触で取得することを特徴とする。
【0031】
図２４は半田チップ１３６の構造および製造方法の説明図である。図２４（ａ）に図示するように、半田はシート状に形成される。以下、シート状に形成された半田を半田シート１３５と呼ぶ。
半田シート１３５の半田は、鉛（Ｐｂ）を含まない「鉛フリー半田（無鉛半田）」と鉛を含む半田「共晶半田（有鉛半田）」のいずれでも良い。
半田シート１３５の半田は、鉛（Ｐｂ）を含まない「鉛フリー半田（無鉛半田）」と鉛を含む半田「共晶半田（有鉛半田）」のいずれでも良い。
【0032】
共晶半田は、Ｓｎ（錫）６３％とＰｂ（鉛）３７％の合金で構成されている。Ｓｎ（錫）が１００％の場合の融点は２３２℃、Ｐｂ（鉛）が１００％の場合の融点３２７℃である。共晶半田になると融点が１８３℃まで低くなり、金属としては融点が低く加工がし易いという特徴がある。
共晶半田は鉛が含有されていることにより、柔らかい鉛が応力を緩和させる効果を有しているため、半田付けの信頼性が高い。
重要なのはソルダ自体の熱疲労特性であり，Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ系の使用が好ましい。
共晶半田は鉛が含有されていることにより、柔らかい鉛が応力を緩和させる効果を有しているため、半田付けの信頼性が高い。
重要なのはソルダ自体の熱疲労特性であり，Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ系の使用が好ましい。
【0033】
図２４に図示するように、半田シート１３５は平面上に形成される。図２４に示す点線は、後に説明するレーザ光を照射する位置を示す。半田シート１３５は点線位置にレーザ光５０２が照射され、切断されて、半田チップ１３６となる。
【0034】
また、必要に応じて、図２５（ｂ）に図示するように、半田チップ１３６の略中央部にリード線１３７が形成または配置する。リード線１３７として、銅線が例示される。リード線１３７は半田シート１３５の半田チップ１３６の略中央部に位置する。リード線１３７は図１に図示するように、リード線１３７を介して、外部に配置する電流電源装置（あるいは電圧電源装置）８０３等と接続される。
【0035】
以上のように、半田シート１３５には半田チップ１３６がマトリックス状に形成される。マトリックス状に形成されて半田チップ１３６は、点線位置にレーザ光５０２が照射されて分割される。
【0036】
以上のように、半田シート１３５には半田チップ１３６がマトリックス状に形成される。マトリックス状に形成されて半田チップ１３６は、点線位置にレーザ光５０２が照射されて分割される。
【0037】
なお、図２４において、半田チップ１３６は矩形として図示しているがこれに限定するものでない。レーザ光５０２の照射により、矩形だけでなく、円形、多角形に加工して分割することができる。
【0038】
【0039】
半田チップ１３７は図２等に図示するように、端子電極１１４、端子電極１１５の形状、サイズに合わせて作製される。一例として、端子電極１１４、端子電極１１５の幅Ｗは、１００μｍ～２ｍｍであり、端子電極１１４、端子電極１１５の奥行Ｌは、１００μｍ～２ｍｍである。
【0040】
【0041】
図２４（ａ）は半田シート１３５の平面図を示す。図２４（ｂ）は図２４（ａ）のＡＡ’線での断面図である。図２４で図示するように、半田シート１３５には、半田チップ１３６に対応してリード線１３７が形成または配置されている。
【0042】
点線の位置にフェムト秒レーザ光５０２が照射される。フェムト秒レーザとは、フェムト（１×１０－１５）秒という超短いパルス幅をもつパルスレーザであり、超短パルスレーザと呼ぶこともある。
光は１秒間に約３０万ｋｍ（地球７周半の距離）を進むほど高速であるが、その光でさえも１フェムト秒の間には約０．３μｍ程度しか進むことができない。
光は１秒間に約３０万ｋｍ（地球７周半の距離）を進むほど高速であるが、その光でさえも１フェムト秒の間には約０．３μｍ程度しか進むことができない。
【0043】
フェムト秒レーザ装置９０２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。
【0044】
パルスレーザの発振方法は、変調法、Ｑスイッチ法、モード同期法の３つに分けることができる。本発明では、フェムト秒の発振にはモード同期法を使用している。
【0045】
モード同期は、共振器内の発振モード（縦モード）間の位相関係が固定されている状態（Ｐｈａｓｅ ｌｏｎｋｉｎｇ）である。モードの位相が揃っており、各波長の山が揃った部分でのみ、パルスが発生し、このパルスの一部が共振器内を一周することに、共振器の外に出ることにより、パルス列が生成される。
【0046】
フェムト秒レーザ装置９０２が発生するレーザ光５０２は、半田シート１３５の点線位置に照射される。なお、フェムト秒レーザ光は、緑の帯域の波長を使用することが好ましい。
【0047】
フェムト秒レーザ光５０２は、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、レーザ光５０２の半田シート１３５の構成材料が、溶ける前に、加工を行うことができる。したがって、加工面でのダレが発生しない。
【0048】
ダレは、材料の表面が引っ張られてできる滑らかな面であり、ダレが発生すると、半田チップ１３６の形状にバラツキが発生し、また、サイズが一定しない。また、加工位置と他の箇所との材料の結晶差異等が発生し、端子電極１１４等に良好に実装できない。
【0049】
本発明によるフェムト秒グリーンレーザを用いた半田シート１３５の切断加工では、切断面に加工ダレが発生しない。フェムト秒グリーンレーザが非熱加工であるためである。したがって、本発明では従来では困難であった。切断面のダレがなく、微細は半田シート１３５を切断加工可能である。
例えば、１００μｍ厚みの半田シートの場合、最小で１０μｍ×１０μｍの個片への加工が切断面のダレが発生することない。
例えば、１００μｍ厚みの半田シートの場合、最小で１０μｍ×１０μｍの個片への加工が切断面のダレが発生することない。
【0050】
【0051】
図２６はレーザ光出力（相対値）１．０を基準とし、１．０での加工回数を６０としている。レーザ光出力１．０の時、加工回数６０で良好な切断を実現できる。
【0052】
レーザ光出力０．７５では加工回数１００で加工できる。レーザ光出力０．７５より小さい場合、切断のためには加工回数を増加させる必要があるが、加工回数を多くすると加工時間が長くなる。しかし、加工時間を長くするわりに、加工が進行しない。例えば、レーザ光出力０．５０に近づくと、加工回数を増加させても、加工できなくなる。
【0053】
レーザ光出力１．２５では加工回数４０で加工できる。レーザ光出力１．５０では加工回数３５で加工できる。しかし、レーザ光出力１．２５より大きい場合、相対的に加工回数を多くする必要がある。また、加工回数が多いと加工残渣が発生する問題が発生する。
以上のことから、レーザ光出力（相対値）は０．７５以上１．２５以下の範囲で良好に切断加工を実現できる。
図２７は、加工速度（相対値）と加工回数（回数）の関係を示す説明図である。加工速度は（ｍｍ／秒）であるが、図２７では相対値で図示している。
以上のことから、レーザ光出力（相対値）は０．７５以上１．２５以下の範囲で良好に切断加工を実現できる。
図２７は、加工速度（相対値）と加工回数（回数）の関係を示す説明図である。加工速度は（ｍｍ／秒）であるが、図２７では相対値で図示している。
【0054】
図２７は加工速度（相対値）１．０を基準とし、１．０での加工回数を６０としている。加工速度１．０の時、加工回数６０で良好な切断を実現できる。加工速度（相対値）と加工回数（回数）の関係は、基本的には線形の関係がある。
【0055】
しかし、加工速度が０．５０より小さいと加工残渣が発生する。また、加工速度が１．５０より大きいと加工回数を増加させても加工が進展しない。したがって、加工速度（相対値）は、０．５０以上１．５０以下の関係にすることが好ましい。
フェムト秒レーザ光５０２またはピコ秒レーザ光５０２を半田シート１３５に照射し、半田シート１３５を半田チップに分離する。
図２５（ｂ）は分離された半田チップ１３６を模式的に図示したものである。半田チップ１３６の略中央部にリード線１３７が配置されている。
フェムト秒レーザ光５０２またはピコ秒レーザ光５０２を半田シート１３５に照射し、半田シート１３５を半田チップに分離する。
図２５（ｂ）は分離された半田チップ１３６を模式的に図示したものである。半田チップ１３６の略中央部にリード線１３７が配置されている。
【0056】
半田チップ１３６への分離状態は、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。
【0057】
図２は本発明の接合層評価装置に使用する本発明のヒーターチップ１０９の平面図および断面図である。図２（ａ）はヒーターチップ１０９の平面図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のＡＡ’線における断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢＢ’線における断面図である。
【0058】
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。
【0059】
ＳｉＣセラミックスやＡｌＮセラミックスあるいはＡｌＮ（窒化アルミニウム）あるいはＡｌＮを充填した基板のような材料は電気を通さないが、熱は良く通す物質のため、本発明のヒーターチップ１０９の基板１０６として採用できる。
【0060】
また、ベース基板１０６として、窒化アルミニウム（Aluminum nitride, ＡｌＮ）が例示される。ＡｌＮはアルミニウムの窒化物あり、無色透明のセラミックスである。アルミナイトライドともいう。ＡｌＮは熱伝導率が１８０～２３０Ｗ／ｍＫと高い。
ベース基板１０６として、ＢｅＯ（ベリリウム酸化物：通称ベリリア）は熱伝導率が２７０ Ｗ／ｍＫと高く、使用できる。
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
本明細書では、説明を容易にするため。ベース基板１０６は、ＳｉＣからなる基板として説明をする。しかし、ベース基板１０６は熱伝導性が良好で、絶縁性または半導体性を有する基板であれば、いずれのものであっても良いことは言うまでもない。
【0064】
ベース基板１０６の厚みは、０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下が好ましい。ベース基板１０６の厚みは、薄い方が薄膜ヒーター１１７からの熱が接合層１０５に伝達されやすい。ベース基板１０６の厚みが薄いと、薄膜ヒーター１１７が形成されている箇所と形成されていない箇所で、接合層１０５での温度分布が発生しやすい。ヒーターチップ１０９の大きさは、３ｍｍ角以上１０ｍｍ角以下のサイズが好ましい。
【0065】
本発明は、ヒーターチップ１０９の薄膜ヒーター１１７の配線幅、接合層１０５の形成面積、接合層１０５厚みを考慮して、熱シミュレーションを実施する。熱シミュレーションによりヒーターチップ１０９の大きさ、厚みを設計している。ヒーターチップ１０９のサイズは、幅Ｗ１は３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、幅Ｗ２は３ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。
薄膜ヒーター１１７および温度プローブ１１６はＮｉ（ニッケル）－Ｐ、またはＮｉで形成あるいは構成する。
薄膜ヒーター１１７および温度プローブ１１６はＮｉ（ニッケル）－Ｐ、またはＮｉで形成あるいは構成する。
【0066】
ＳｉＣ基板１０６の裏面には、Ｎｉ－Ｐめっきによる第１の薄膜（Ｎｉ－Ｐ膜１１１d）が形成される。第１の薄膜上に、Ｉｎめっきによる第２の薄膜１５１ａが形成される。Ｉｎめっき膜１５１ａの表面には金めっき膜１１２ｃが形成されている。
【0067】
本発明は、図２８で説明した従来のヒーターチップ１０９の半田付け用Ｎｉ－Ｐ／Ａｕめっきの構造である。本発明はＮｉ－Ｐ／Ｉｎ／Ａｕめっき膜を形成した構成である。本発明の構成により、リフロー時に溶融半田中へＩｎを供給することができる。
【0068】
なお、Ｉｎ（インジウム）を溶融半田に供給できるのであれば、上記のめっき膜構成を適宜変更してもよい。例えば、ヒーターチップ１０９の保管中にＩｎが金（Ａｕ）表面に拡散することを防止するためにＩｎとＡｕの間に拡散防止層を導入してもよい。例えば、Ｎｉ－Ｐからなる薄膜が例示される。
【0069】
Ｉｎめっき膜１５１はＩｎのみでもよく、２成分以上の金属を含有するＩｎ合金めっき膜でもよい。合金を構成する金属として、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐ、Ｓ、Ｚｎが例示される。Ｉｎめっき膜１５１の形成方法は、無電解、電解めっき法のいずれでもよい。
【0070】
温度プローブ端子電極１１４および薄膜ヒーター端子電極１１５に、半田チップ１３６が実装される。実装はリフロー技術等が使用される。なお、リフロー技術に限定されるものではなく、例えば、スポットヒータ等で加熱して半田を溶解させて、端子電極に接続させてもよい。
図１に図示するように、半田チップ１３６に取り付けられたリード線１３７に外部機器（図１では電流電源装置８０３）の接続端子を接続する。
図１に図示するように、半田チップ１３６に取り付けられたリード線１３７に外部機器（図１では電流電源装置８０３）の接続端子を接続する。
【0071】
以上の説明は、ヒーターチップ１０９側のＩｎめっき膜１５１に関する説明であるが、図１等に図示するように、半田層１０５の他の面にも、Ｉｎめっき膜１５１ｂが形成、または配置される。以上のＩｎめっき膜１５１ｂに関しても、先の事項が適用できることは言うまでもない。
【0072】
【0073】
図８（ａ）に図示するように、銅プレート１０４上にＮｉ－Ｐめっき膜１１１ａが形成、または配置される。Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ａ上にＩｎめっき膜１５１ｂが形成、または配置される。また、Ｉｎめっき膜１５１ｂ上に金めっき膜１１２ａが形成、または配置される。
Ｉｎめっき膜１５１ｂ上に、図８（ａ）の図示するように、Ｉｎ拡散防止膜１５３を形成、または配置してよい。
Ｉｎ拡散防止膜１５３として、例えば、無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜、電解Ｎｉめっき膜が挙げられる。
Ｉｎめっき膜１５１ｂ上に、図８（ａ）の図示するように、Ｉｎ拡散防止膜１５３を形成、または配置してよい。
Ｉｎ拡散防止膜１５３として、例えば、無電解Ｎｉ－Ｐめっき膜、電解Ｎｉめっき膜が挙げられる。
【0074】
【0075】
【0076】
しかし、実際には、図８（ｂ）、図９（ｂ）に図示するように、金めっき膜１１２を構成する金、Ｉｎめっき膜１５１を形成するＩｎは、接合層１０５となる半田付け作業後は、各膜（金めっき膜、Ｉｎ膜）には残らない。また、合金層１５２にＩｎとＡｕは含まれない。通常、半田付け後は、ＩｎとＡｕはＳｎ層１０５に固溶する。したがって、図１等の膜構成は、正確には図８、図９の膜構成に置き換える必要がある。
【0077】
図８（ｂ）に図示するように、半田層（接合層）１０５が形成されると、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａ上には合金層１５２が形成される。合金層１５２として、（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４が例示される。なお、図８（ｂ）では図示していないが、半田層（Ｓｎ）１０５と合金膜１５２間に、Ｐ－ｒｉｃｈ膜が形成される場合もある。
以上の事項は、金めっき膜１１２ｃ、Ｉｎ膜１５１ａ側についても同様である。
以上の事項は、金めっき膜１１２ｃ、Ｉｎ膜１５１ａ側についても同様である。
【0078】
図８（ｂ）に図示するように、Ｉｎめっき膜１５１と金（Ａｕ）めっき膜１１２は、半田付け後に残らない。また、形成された合金膜１５２には、ＩｎとＡｕは含まれない。半田付け後にＩｎとＡｕはＳｎ層（半田層）１０５に固溶する。
【0079】
以下、銅プレート１０４上のＩｎ膜１５１ｂを中心として説明する。Ｉｎ膜１５１は半田層（接合層）１０５として接合部に形成する。したがって、図３に図示するように、半田層（接合層）１０５に下層にも、Ｉｎ膜１５１ｂを配置または形成または構成する。
【0080】
図４はＩｎ膜厚（もしくはＩｎ合金の膜厚）とＮｉ残り膜厚（相対比）の関係の説明図である。Ｎｉ－Ｐ膜１１１のＮｉ膜の残り膜厚が大きいほど、接合層の状態は良好となる。一例として、Ｉｎ１５１の厚みは、半田層１００μｍ時に、総Ｉｎ厚みが０．１μｍ以上、１０μｍ以下にすることが望ましい。
【0081】
総Ｉｎ厚みとは、半田層（接合層）１０５の上側面にめっきされたＩｎ膜１５１ａの膜厚＋半田層（接合層）１０５の下側面にめっきされたＩｎ膜１５１ｂの膜厚を加算した厚みである。
【0082】
図４に図示するように、Ｉｎ膜厚１５１は、０．１μｍ以下では効果が得られず、１０μｍ以上では、半田層がＩｎＳｎ層に変化するので好ましくない。Ｉｎ膜厚１５１は、０．５μｍ以上、５μｍ以下の範囲とすることにより、Ｎｉ残り膜厚が安定して、所定の膜厚を維持することができる。
Ｎｉ－Ｐ膜１１１と金めっき膜１１２間にＩｎ膜を形成するプロセス（Ｎｉ－Ｐ／Ｉｎ／Ａｕプロセス）はＴＭ(サーモマイグレーション)を抑制する。
熱を与えて加熱する側（ホット側：Ｈｏｔ側）、その反対側を（コールド側：Ｃｏｌｄ側）と表示している。
Ｎｉ－Ｐ膜１１１と金めっき膜１１２間にＩｎ膜を形成するプロセス（Ｎｉ－Ｐ／Ｉｎ／Ａｕプロセス）はＴＭ(サーモマイグレーション)を抑制する。
熱を与えて加熱する側（ホット側：Ｈｏｔ側）、その反対側を（コールド側：Ｃｏｌｄ側）と表示している。
【0083】
図２０は、従来のＮｉ－Ｐ／Ａｕプロセス（Ｎｉ－Ｐ膜（めっき膜）１１１と金めっき膜１１２を積層する構造あるいはプロセス）の場合である。ＴＭ（サーモマイグレーション）試験後の銅（Ｃｕ）プレート１０４と半田層１０５との接合部のＳＥＭ写真である。
【0084】
図２０では、半田層（接合層）１０５とHot側銅プレート１０４間に、Ｎｉ２ＳｎＰ、Ｐ－ｒｉｃｈが形成されている。金めっき膜１１２ａは拡散し、また、Ｎｉ－Ｐ膜１１１は、Ｎｉ２ＳｎＰ、Ｐ－ｒｉｃｈ層となり、また、Ｎｉ－Ｐ膜１１１が消失している。Ｎｉ－Ｐ膜１１１の消失により、接合部にクラック等が発生しやすい。
図２０の接合層は、銅プレート１０４と半田層（接合層）１０５間のＳＥＭ写真であるが、半田層(接合層)１０５とヒーターチップ１０９間も同様である。
図２０の接合層は、銅プレート１０４と半田層（接合層）１０５間のＳＥＭ写真であるが、半田層(接合層)１０５とヒーターチップ１０９間も同様である。
【0085】
図２１は、本発明のＮｉ－Ｐ／Ｉｎ（１μｍ）／Ａｕプロセス（Ｎｉ－Ｐ膜（めっき膜）１１１とＩｎ膜１５１と金めっき膜１１２を積層する構造あるいはプロセス）の場合である。ＴＭ（サーモマイグレーション）試験後の銅（Ｃｕ）プレート１０４と半田層１０５との接合部のＳＥＭ写真である。接合層１０５に接する面に、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａ、Ｉｎ膜１５１ｂ、金めっき膜１１２ａが積層された構成である。
図２１では、銅プレート１０４と半田層（接合層）１０５間に、（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４、Ｐ－ｒｉｃｈが発生し、Ｎｉ－Ｐ１１１ａが残存している。
図２１では、銅プレート１０４と半田層（接合層）１０５間に、（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４、Ｐ－ｒｉｃｈが発生し、Ｎｉ－Ｐ１１１ａが残存している。
【0086】
金めっき膜１１２ａの金（Ａｕ）、Ｉｎめっき１５１ｂのＩｎは拡散し、また、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａが残存している。Ｎｉ－Ｐ膜１１１の残存により、接合部の接合状態が安定する。
【0087】
Ｈｏｔ側のＮｉ－Ｐ層の消失が防止され、Ｃｏｌｄ側での合金層の粗大な堆積を防止する。したがって、ＴＭ試験による半田接合部の断線を防止あるいは抑制する。
【0088】
同様に、本発明のＮｉ－Ｐ／Ｉｎ（１μｍ）／Ａｕプロセスの構造は、ヒーターチップ１０９の基材１０６と半田層（接合層）１０５間にもある。Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｄ、Ｉｎ膜１５１ａ、金めっき膜１１２ｃが積層されている。この場合も、図２１と同様である。
【0089】
なお、薄膜１１１は、Ｎｉ－Ｐ膜として説明するが、他に、ＮｉあるいはＮｉ－Ｂで薄膜１１１を形成してもよい。薄膜１１１は接合層１０５と密着良く接合できる材料であれば、いずれの材料物であってもよい。ニッケル（Ｎｉ）以外に、例えば、錫、銀、金、銅、鉛、亜鉛、あるいはこれらの合金等が例示される。ただし、薄膜ヒーター１１７の構成として使用する場合は、適切な抵抗が存在する必要がある。薄膜ヒーター１１７等は発熱素子として使用するからである。
【0090】
図２２は、本発明のＮｉ－Ｐ／Ｉｎ（１μｍ）／Ａｕプロセスあるいは構造における、リフロー後のＩＰＦマップ（逆極点図方位マップ）である。リフロー後のβ－ＳｎのＣ軸は接合面と平行になるように配向している。
【0091】
図２３は、本発明のＮｉ－Ｐ／Ｉｎ（１μｍ）／Ａｕプロセスあるいは構造における、ＴＭ試験後のＩＰＦマップである。リフロー後のβ－ＳｎのＣ軸は接合面と平行になるように配向している。この傾向は、図２２のリフロー後と同様に、図２３のサーモマイグレーション（ＴＭ）試験後でも同様である。
【0092】
図２２、図２３の点線枠で示すように、Ｎｉ－Ｐ／Ｉｎ／Ａｕプロセスではリフロー後の半田層のβ－ＳｎのＣ軸が、半田接合面と平行になるように配向する。β―Ｓｎのｃ軸方向は、ａ軸方向、ｂ軸方向よりもＣｕ及びＮｉのβ―Ｓｎ中での拡散が速い。
【0093】
本発明では、接合層１０５と密着でき、薄膜ヒーター１１７として用いるため抵抗値が比較的高いＮｉまたはＮｉ－Ｐを例示している。以後、本明細書あるいは図面では、説明を容易にするため、薄膜１１１は、Ｎｉ－Ｐ膜１１１として説明する。
Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｄの膜厚は、１μｍ以上１０μｍ以下の膜厚が好ましい。特に、２μｍ以上６μｍ以下の膜厚にすることが好ましい。
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。
【0094】
金めっき膜１１２ｃの膜厚は０．０１μｍ以上とする。金めっき膜１１２ｃはＮｉ－Ｐ膜１１１ｄの表面の酸化あるいは汚染を防止あるいは抑制する機能を有する。
【0095】
ＳｉＣ基板１０６の表面には、薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６が形成される。薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６は、Ｎｉ－Ｐめっきによる薄膜で形成される。Ｎｉの他、白金（Ｐｔ）で構成あるいは形成してもよい。その他、亜鉛、錫、鉛、クロム等も使用することができる。金属以外、例えば、炭素（Ｃ）で形成することができる。
図５に図示するように薄膜ヒーター１１７の膜厚（μｍ）と薄膜ヒーター１１７の薄膜ヒーター１１７のシート抵抗値（Ω／ｓｑ）は、略線形の関係にある。
図５に図示するように薄膜ヒーター１１７の膜厚（μｍ）と薄膜ヒーター１１７の薄膜ヒーター１１７のシート抵抗値（Ω／ｓｑ）は、略線形の関係にある。
【0096】
図５に図示するように、薄膜ヒーター１１７の膜厚が厚くなると、シート抵抗値（Ω／ｓｑ）が相対的に小さくなり非線形の関係となる傾向にある（薄膜ヒーター１１７の膜厚（μｍ）＞１０．０（μｍ））。また、薄膜ヒーター１１７の膜厚が薄くなると、シート抵抗値（Ω／ｓｑ）が相対的に高くなり非線形の関係となる傾向にある（薄膜ヒーター１１７の膜厚（μｍ）＜０．１（μｍ））。ＳｉＣ基板１０６の粗面化状態、薄膜ヒーター１１７が曲線状に形成されているためと思われる。
【0097】
薄膜ヒーター１１７の膜厚とシート抵抗値（Ω／ｓｑ）とが線形の関係になる領域を採用することが好ましい。したがって、薄膜ヒーター１１７の膜厚は、０．１（μｍ）以上７．５（μｍ）以下とすることが好ましく、シート抵抗値（Ω／ｓｑ）は０．２５（Ω／ｓｑ）以上１．００（Ω／ｓｑ）とすることが好ましい。なお、薄膜ヒーター１１７の抵抗値は、５Ω以上３００Ω以下とすることが好ましい。
【0098】
図２に図示する温度プローブ１１６は薄膜ヒーター１１７と同一材料、同一プロセス工程で形成される。薄膜ヒーター１１７がＮｉ－Ｐ膜の場合、温度プローブ１１６もＮｉ－Ｐ膜で形成される。温度プローブ１１６は配線幅を細く形成し、全長での抵抗値を高くする。
【0099】
温度プローブ１１６には定電流を印加する。温度プローブ１１６の抵抗値を高くすることにより、抵抗値変化が大きくなり、定電流に対する温度プローブ１１６端子間の電圧変化が大きくなる。したがって、温度プローブ１１６が検出する薄膜ヒーター１１７の温度変化に関する感度が良好になる。温度プローブ１１６の抵抗値は、２０Ω以上、１ｋΩ以下に作製または形成する。
【0100】
温度プローブ１１６の両端には端子電極１１４ａ、端子電極１１４ｂを形成する。薄膜ヒーター１１７の両端には端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂを形成する。端子電極１１４の表面等には金めっき膜１１２を形成する。端子電極１１５の表面等には金めっき膜１１２を形成する。金めっき膜１１２ｃの膜厚は０．０１μｍ以上とする。
【0101】
薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６上には、金めっき膜１１２は形成しない。金めっき膜１１２を形成すると、薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６の抵抗値が低下し、発熱あるいは温度変化に関する感度が低下するからである。
【0102】
薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６上には、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯＮ膜を形成し、薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６の表面が酸化あるいは汚染されることを抑制してもよい。
【0103】
１１７は薄膜ヒーターとして説明するが、これに限定するものではない。薄膜ヒーター１１７は基板１０６を加熱するために配置または形成したものである。薄膜ヒーター１１７の代替えとして、ニクロム線を組み込んだ面ヒーター、ペルチェ素子を用いたヒーター等を使用してもよい。ニクロム線を組み込んだ面ヒーター、ペルチェ素子に流す電流によりベース基板１０６を加熱することができる。
【0104】
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。
【0105】
図６、図７は、本発明のヒーターチップ１０９の製造方法の説明図である。図６はヒーターチップの製造方法を示すフローチャートである。図７（ａ）～図７（ｆ）は、ヒーターチップ１０９の製造方法を説明するための説明図である。
【0106】
【0107】
次に、フェムト秒レーザ装置を用いて、ＳｉＣ基板１０６の表面を粗化する（図６ Ｓ１２、図７（ｃ））。フェムト秒レーザ光５０２またはピコ秒レーザ光５０２を照射し、ＳｉＣ基板１０６の表面の、薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６、端子電極１１４、端子電極１１５に対応する部分を除去して、角溝状の凹部５０３を形成する。フェムト秒レーザ光５０２等の照射により、凹部５０３の底面および側面は粗化（粗面化）される。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
フェムト秒レーザ光５０２のパルスを照射することにより、薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６を形成する部分に対応するマスク５０１の部分が除去され、凹部５０３が形成される。
【0114】
配線のパターニング（薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６等）は、マスク５０１の表面に形成されたマークに基づいて行ってもよい。ＳｉＣ基板１０６上に形成された十字マーク１３０（図示せず）等に基づいて位置決めを行う。
【0115】
ＳｉＣ基板１０６上に形成された十字マーク１３０をカメラで取り込み、十字マーク１３０を画像認識して十字マーク１３０位置と設計座標を比較し、パターニング（薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６等）位置（レーザ光を照射する箇所）に位置決めしてレーザ光５０２を照射する。
【0116】
【0117】
次に、Ｓn－Ｐｄ触媒５０４を凹部５０３の表面、およびマスク５０１の残存している部分の表面に付与する（図６ Ｓ１５、図７（ｄ））。Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４はコロイド状の粒子であり、Ｓｎ－Ｐｄの核部の表面にＳｎ－rich層、およびＳｎ2+層が順に形成されている。
【0118】
次に、活性化を行う（図６ Ｓ１６）。Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４を付与したＳｉＣ基板１０６を塩酸系の溶液に浸漬することでＳｎの層が除去され、内部のＰｄ触媒が露出する。Ｐｄ触媒が露出するので、Ｓｎ－Ｐｄ触媒５０４が存在する部分において、無電解Ｎｉ－Ｐめっき液による反応が生じる。
【0119】
【0120】
【0121】
ＳｉＣ基板１０６の表面に無電解Ｎｉ－Ｐめっきを行い、薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６が形成される（図６ Ｓ１８、図７（ｆ））。無電解Ｎｉ－Ｐめっき液としては、酸性領域から中性領域で次亜リン酸ナトリウムを還元剤とする還元析出型の無電解Ｎｉ－Ｐめっき液を用いることができる。
【0122】
キレート剤としては、リンゴ酸、またはクエン酸、またはマロン酸、酒石酸等のオキシカルボン酸、または酢酸やコハク酸等のモノカルボン酸、アンモニアやグリシン等のアミン類を単独もしくは複数併用して用いることができる。
無電解Ｎｉ－Ｐめっき液中の還元剤がＳｉＣ基板１０６上で電子を放出するように触媒として機能するＰｄが付与されている。
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。
【0123】
したがって、無電解Ｎｉめっき液中のＮｉイオンが、還元剤の酸化反応で放出される電子によって還元され、ＳｉＣ基板１０６の表面に析出し、薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６が形成される。
【0124】
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。
【0125】
本実施の形態においては、マスク５０１を用い、薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６に対応するＳｉＣ基板１０６の粗化部分のみにＳｎ－Ｐｄ触媒５０４を残存させて、めっきを行うので、薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６のパターニングの精度が良好であり、表面研磨が不要である。
【0126】
配線パターンに対応する部分以外の部分がマスク５０１により保護された状態で、配線パターンが容易に形成される。粗化部のみに無電解Ｎｉ－Ｐめっき１１１を行うので、所望の厚みの薄膜ヒーター１１７等を形成することができる。
【0127】
ヒーターチップ１０９は１つのＳｉＣ基板に複数個がマトリックス状に、かつ同時に作製される。各ヒーターチップ１０９は、Ｎｉ－Ｐ膜が形成後、各ヒーターチップ１０９の外枠部に、炭酸ガスレーザ光、ＹＡＧレーザ光等が照射されて削られ（レーザダイシング）、個片に分割される。また、ダイシング加工（湿式）、スクライブ（乾式）により、ヒーターチップ１０９個片に分割してもよい。
【0128】
図７（ｆ）のＮｉ－Ｐめっき膜１１１が、図２のＮｉ－Ｐめっき膜１１１ｄが該当する。Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ｄ上にＩｎ膜あるいはＩｎ合金膜１５１ａを形成、または配置される。Ｉｎ膜１５１ａ、あるいはＩｎ合金膜１５１ａの形成等は、電解めっきあるいは無電解めっき技術で実施される。
【0129】
Ｉｎ膜１５１ａ、あるいはＩｎ合金膜１５１ａ上には、金めっき膜１１２ｃが形成される。なお、Ｉｎ膜１５１ａ、あるいはＩｎ合金膜１５１ａと、金めっき膜１１２ｃ間に、必要に応じて、Ｉｎ拡散防止膜１５３を形成する。
【0130】
Ｉｎ膜１５１ａ、あるいはＩｎ合金膜１５１ａ中のＩｎと、金めっき膜１１２ｃ中のＡｕは、半田付け後に残らない。ＩｎとＡｕは半田層（Ｓｎ層）１０５中に固溶する。
【0131】
図８（ａ）は、銅プレート１０４上に、Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ａが形成され、Ｎｉ－Ｐめっき膜１１１ａ上に、Ｉｎ膜１５１ｂ、あるいはＩｎ合金膜１５１ｂが形成、または配置される。Ｉｎ膜１５１ｂ、あるいはＩｎ合金膜１５１ｂの形成等は、電解めっきあるいは無電解めっき技術で実施される。
【0132】
Ｉｎ膜１５１ｂ、あるいはＩｎ合金膜１５１ｂ上には、金めっき膜１１２ａが形成される。なお、Ｉｎ膜１５１ｂ、あるいはＩｎ合金膜１５１ｂと、金めっき膜１１２ａ間に、必要に応じて、Ｉｎ拡散防止膜１５３を形成する。
【0133】
Ｉｎ膜１５１ｂ、あるいはＩｎ合金膜１５１ｂ中のＩｎと、金めっき膜１１２ａ中のＡｕは、半田付け後に残らない。ＩｎとＡｕは半田層（Ｓｎ層）１０５中に固溶する。
【0134】
図３は、銅プレート１０４部の構成を説明するための説明図である。銅プレート１０４は説明を容易にするため、銅からなる基板として説明するがこれに限定するものではない。熱伝導性のよい基板、あるいはシートあるいは薄膜であればいずれのもの、あるいは構成であってもよい。
【0135】
例えば、カーボングラファイトからなる基板、セラミックプレート、ステンレスプレート、ニッケルプレート、銀プレート、銅薄膜、銅蒸着膜が例示される。本明細書では説明を容易にするため、銅プレート１０４として説明をする。
【0136】
一例として、銅プレート１０４は０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の銅板である。銅プレート１０４は、無酸素銅板であることが好ましい。銅プレート１０４の表面にはＮｉ－Ｐ膜１１１ａ、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｂが形成される。Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａ、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｂの膜厚、形成方法は、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａと同様であるので説明を省略する。
【0137】
図３、図９（ａ）に図示するように、銅プレート１０４上には、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａが形成、または配置される。Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａ上にはＩｎ膜またはＩｎ合金膜１５１ｂが形成、または配置される。Ｉｎ膜１５１ｂ、またはＩｎ合金膜１５１ｂ上には、金めっき膜１１２ａが形成される。
【0138】
また、図９（ｂ）に図示するように、図９（ａ）の金めっき膜１１２ａ上に半田層（接合層）１０５が形成される。半田層（接合層）１０５の形成により、Ｉｎ膜１５１ｂのＩｎ、金めっき膜１１２ａのＡｕは拡散し、また、合金層１５２が半田層１０５とＮｉ－Ｐ膜１１１ａ間に形成される。
銅プレート１０４下には、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｂが形成、または配置される。Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｂ下には金めっき膜１１２ｂが形成、または配置される。
銅プレート１０４の金めっき１１２ｂ側は、放熱グリス等により、加熱冷却プレートと熱的に接続される。
銅プレート１０４下には、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｂが形成、または配置される。Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｂ下には金めっき膜１１２ｂが形成、または配置される。
銅プレート１０４の金めっき１１２ｂ側は、放熱グリス等により、加熱冷却プレートと熱的に接続される。
【0139】
図１０は、本発明の実施の形態に係る接合層評価装置の構成についての説明図である。図１０（ａ）は作製されたヒーターチップ１０９を示す。図１０（ａ）のヒーターチップ１０９は、図１０（ｂ）に図示するように、銅プレート１０４と接合層１０５で接合される。
Ｉｎ膜１５１ｂの表面には金めっき膜１１２ａが形成され、Ｉｎ膜１５１ａの表面には金めっき膜１１２ｃが形成される。
ヒーターチップ１０９の金めっき１１２ｃと銅プレート１０４の金めっき１１２ａとの間に評価する接合層１０５が形成される。
Ｉｎ膜１５１ｂの表面には金めっき膜１１２ａが形成され、Ｉｎ膜１５１ａの表面には金めっき膜１１２ｃが形成される。
ヒーターチップ１０９の金めっき１１２ｃと銅プレート１０４の金めっき１１２ａとの間に評価する接合層１０５が形成される。
【0140】
一例として、接合層１０５は半田であり、半田シート（半田クリーム）が銅プレート１０４上にスクリーン印刷される。半田シート上にヒーターチップ１０９が実装される。実装後、銅プレート１０４とヒーターチップ１０９は一体として一定条件に設定されたリフロー炉に投入される。なお、半田シートの代わりに半田ペーストを用いても良い。
【0141】
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。例えば、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。
【0142】
赤外線サーモグラフティカメラ１０８は、接合層１０５等を２次元的な温度分布を測定できる。２次元的に測定することにより、Ａ点、Ｂ点等を中心に温度の変化を視覚的に表現および測定することができる。しかし、Ａ点、Ｂ点等、特定の位置の温度情報△Ｔを得る目的であれば、放射温度計で測定することにより温度情報△Ｔを取得できる。
本明細書では、説明を容易にするため、接合層１０５は半田クリームまたは半田シートをリフロー工程で加熱することにより形成したものとして説明をする。
リフロー工程で半田付けする場合は、あらかじめ半田クリーム等を指定の場所に印刷しておき、それをリフロー炉で加熱し溶かすことによって部品と接合する。
本明細書では、説明を容易にするため、接合層１０５は半田クリームまたは半田シートをリフロー工程で加熱することにより形成したものとして説明をする。
リフロー工程で半田付けする場合は、あらかじめ半田クリーム等を指定の場所に印刷しておき、それをリフロー炉で加熱し溶かすことによって部品と接合する。
【0143】
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。
【0144】
フロー半田で溶けている半田の温度とリフロー半田の炉の温度も異なる。使用部品の熱耐性を理解し、適正な工程設計をすることが重要になる。本発明の接合層評価装置で、接合層の温度情報△Ｔを測定することにより、接合層１０５を定量的に評価し、また、詳細な設計ができるようになる。
【0145】
本発明の接合層１０５の評価方法および接合層評価装置では、ヒーターチップ１０９で接合層１０５を加熱し、加熱条件（リフロー炉条件）に対応する変化あるいは加熱状態を異ならせる。また、接合層の材料混合状態（フラックスと半田の混合割合等）、使用材料の差異（フラックスあるいは半田材料の差異等）を異ならせて形成した接合層１０５を形成する。
【0146】
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。
【0147】
図１０（ｂ）に図示するように、ヒーターチップ１０９と銅プレート１０４は接合層１０５で接合される。次に、図１０（ｃ）に図示するように、Ａ方向から、ヒーターチップ１０９、銅プレート１０４、接合層１０５は同時に、ＣＣ’線まで研磨加工される。
【0148】
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。
【0149】
好ましくは、研磨は、ＣＰ（Cross section polisher）加工（イオンミリング）で行うことが好ましい。ＣＰ加工（イオンミリング）とは、集束していないブロードなアルゴンイオンビームを試料に照射し、試料原子を弾き飛ばすスパッタリング現象を利用して試料を削ることである。試料の表面にアルゴンイオンビームを入射させ、試料を作製する。ＣＰ加工では、研磨面に熱が発生せず、接合層１０５での熱による影響がない。
【0150】
次に、図１０（ｄ）に図示するように、研磨加工した面に感光性ポリイミド膜を形成する。感光性ポリイミド膜は、スピンコート方法、スリットコート方法、スクリーン印刷による方法、インクジェットによる吹付ける方法、スプレーコート方法、ダイコート方法、ドクターナイフコート方法、フレキソ印刷等により、研磨加工した面に形成される。感光性ポリイミド膜を形成する箇所は少なくも接合層１０５を含む。
【0151】
図１０（ｄ）の矢印に図示するように、露光は、任意のパターンを有するフォトマスクを介して、２００～２０００ｍＪの照射量、紫外線等を照射することにより行う。
【0152】
現像液としては、アルカリ現像液、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ等の水溶液を用いることができる。現像は、１５℃～６０℃程度で０．５分間～１０分間程度行われる。硬化のための加熱は、１２０℃～２００℃程度で３０分間～１２０分間程度行われる。
【0153】
物体はその表面から赤外線を放射しており、物体表面の温度は赤外線の量によって決まる。また、赤外線は空間を伝ってエネルギーを運ぶという特徴がある。この空間を伝ってきた赤外線を、赤外線サーモグラフティカメラ１０８は光学的に読み取り、物体と接触させることなく温度を測定する。赤外線サーモグラフティカメラ１０８はオートフォーカスの機能を有する。
【0154】
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。
【0155】
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。
【0156】
図１０（ｄ）に図示するように、本発明は、研磨加工面の接合層１０５に感光性ポリイミド膜１０７を形成する。感光性ポリイミド膜１０７の放射率を測定し、予め設定しておけば、研磨加工面の構成材料あるいは構成組成の影響を受けず、形成した接合層１０５を赤外線サーモグラフティカメラ１０８、放射温度計等で測定し、温度分布状態、温度情報△Ｔ等を精度よく取得することができる。温度情報△Ｔ等の取得により、接合層の寿命、接合特性を定量的に評価できる。
【0157】
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。例えば、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。
【0158】
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。
【0159】
赤外線サーモグラフティカメラ１０８、放射温度計は、赤外線放射を温度測定に利用するため、測温抵抗体や熱電対と比べ応答速度が早い。熱容量の小さい物体、熱伝導率の小さい物体、微小面積の物体の温度測定が可能である。非接触で温度測定を行うことができる。
【0160】
図１０（ｃ）で説明したように、観察面はＣＣ’線で研磨される。研磨により表面に平滑化され、良好な観察ができる。研磨された接合層は、反射率が高い場合があり、この場合は放射率の測定に適さない。
【0161】
本発明は、研磨され、観察する面に感光性ポリイミド膜、ポリイミドフィルム１０７、ポリアミドフィルム１０７等を形成、または配置することにより、観察面からの放射率を安定させ、定量的に放射率を測定できるように構成している。
なお、感光性ポリイミド膜は、硬化させず、塗付状態であっても放射率は安定して測定することができる。
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。
【0162】
次に、図１０（ｅ）に図示するように、銅プレート１０４と加熱冷却プレート１０１とを取り付ける。取り付けは、一例として、放熱グリス１１８を使用する。放熱グリス１１８で、変性シリコンのグリスが例示される。このグリスに、熱伝導率の高い金属あるいは金属酸化物の粒子（フィラー）を混合したものを採用することが好ましい。
【0163】
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。
【0164】
塗布直後は適度な粘度を維持しても、使用後時間が経過すると劣化し硬化することがある。そのため固形化したグリスに、接合する材質の線膨張係数の差によってクラックが入る場合があり、伝導特性が低下する場合がある。
【0165】
放熱グリス１１８との接続は、上下を押さえつけるだけでも良いが、特に高温が想定される場合は、低温リフローを実施し、確実な密着を確保することが好ましい。
図１０（ｅ）に図示するように、端子電極１１４および端子電極１１５に半田チップ１３６を実装する。
図１０（ｅ）に図示するように、端子電極１１４および端子電極１１５に半田チップ１３６を実装する。
【0166】
図１０（ｅ）に図示するように、接合層１０５および当該近傍を、ポリイミド、ポリアミドのフィルムまたは膜を介して、赤外線サーモグラフティカメラ１０８等で観察する。
【0167】
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。
【0168】
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。
【0169】
チラー（冷却・加温装置）１０３と、加熱冷却プレート１０１、加熱冷却プレート１０１とチラー１０３間を循環する循環水パイプ１０２を有する。加熱冷却プレート１０１には、評価対象物の接合層１０５を有するヒーターチップ１０９および銅プレート１０４が積載されている。
【0170】
薄膜ヒーター１１７には、電流電源装置８０３ｂから端子電極１１５ａ、端子電極１１５ｂを介して、定電流Ｉｂ（図１１参照）を印加する。温度プローブ１１６は、電流電源装置８０３ａから端子電極１１４ａ、端子電極１１４ｂを介して、定電流Ｉａ（図１１を参照）を印加する。
【0171】
薄膜ヒーター１１７に定電流Ｉａを流し、接合層１０５を加熱する。評価結果あるいは評価の途中に、評価サンプルの評価を停止、あるいは制御方法を変更する。
【0172】
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。
【0173】
例えば、接合層１０５の変化が大きい場合あるいは、接合層１０５の温度が所定値より高い場合は、ヒーターチップ１０９に流す電流Ｉｂを小さくする。また、循環水パイプ１０２に流れる冷媒（水等）の温度を下げる。接合層１０５の変化が小さい場合、あるいは、接合層１０５の温度が所定値より低い場合は、ヒーターチップ１０９に流す電流Ｉｂを大きくする。また、循環水パイプ１０２に流れる冷媒（水等）の温度を上げる。
【0174】
チラー１０３は水や熱媒体の液温を管理しながら循環させることで、機器等の温度を一定に保つことができるように構成している。主に冷却に用いる場合が多いが、冷やすだけでなく温めることもできる。様々な温度の制御を実施できるように構成している。
【0175】
なお、本明細書では循環水として説明するが、水に限定されるものではない。エチレングリコール、グリセリン等でも良いし、強制空冷であってもよい。チラー１０３は循環水パイプ１０２内の液体を、例えば、水温マイナス１℃からプラス１００℃までの範囲で制御して試験ユニットの加熱冷却プレート１０１に供給する。加熱冷却プレート１０１は十分に大きな熱容量を持っている。
【0176】
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。
【0177】
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。
【0178】
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。
【0179】
通常のボイドは主にガス化したフラックスが接合層１０５内にとどまって発生する。リードが細い、または小さい場合には、半田量が十分であれば融点以上を長くすることでかなり解消することができる。これは、フラックス効果で溶融半田の表面張力が抑えられ、熱対流することによってガスが接合層１０５内部から放出され、解消される。同時に、基板や部品リード表面からのガスも放出される。
パッケージあるいは実装部品形態であるＢＧＡ、ＣＳＰでは部品の下に半田が印刷されるため、発生したガスは部品下部にとどまりやすくなるが、ボール分だけ部品と基板に隙間があるので、半田の流動性が保持される限りにおいて、ガスはボール内から外へ放出される。
逆に、リードレス部品やパワー系部品では部品と基板ランド間に隙間がないので、発生ガスやフラックス残渣はそのまま部品下にとどまり、大きなボイドを形成する。
ボイドは実装時に発生したガスが、半田の流動性不足や溶融時間の短さ等の理由で外部に排出されなかった際に発生する。
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。
【0180】
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。
【0181】
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。
【0182】
熱疲労試験により接合層１０５に劣化が発生している部分とその周囲には、温度情報△Ｔが大きい。温度情報△Ｔはヒーターチップ１０９による過熱（加熱）状態および過熱（加熱）時間に対応して変化する。時間経過後の温度分布を測定することにより、接合部１０５の寿命予測ができる。
【0183】
本発明の接合層の評価方法、接合層評価装置は用いると、クラックの発生が加熱の初期段階で確認できる。また、発明の接合層の評価方法、接合層評価装置を用いることにより、ボイドの分布状態、フラックスの分布状態、接合層１０５の金属あるいは組成材質、合金状態等による温度情報△Ｔ、温度分布データを取得あるいは測定することができる。取得あるいは測定した温度情報△Ｔ、温度分布データにより、接合層１０５の状態を定量的に評価できる。また、接合層１０５の特性、寿命予測、故障率を定量的に評価、判定することができる。
【0184】
本発明の接合層の評価方法、接合層評価装置は用いることにより、接合層１０５の劣化に関して、劣化が進行しているか、進展速度を算出して、残存寿命を非破壊で容易に把握、あるいは算出することができる。また、サーモマイグレーション（ＴＭ）試験にも適用することができる。
接合層（接合層）１０５の劣化診断を行うためには、まず、温度分布の測定データから温度差分を抽出し、また、必要に応じて時間経過の温度差分を抽出する。
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。
【0185】
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。
【0186】
赤外線サーモグラフィカメラの場合、温度分布の測定データを画像表示して、得られたデータ画像から時間経過の温度差分を抽出し、クラック、剥離等の発生している箇所を特定することができる。クラックの長さや大きさを計測することにより、温度分布の測定データの解析を行うことができる。また、接合層１０５の特性評価、接合層１０５の劣化あるいは変化を検出することができる。
図１１は、本発明の接合層の評価方法および接合層評価装置の動作の説明図である。
図１１は、本発明の接合層の評価方法および接合層評価装置の動作の説明図である。
【0187】
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。
【0188】
また、制御回路８０４は、ＸＹＺステージ１１０を制御し、赤外線サーモグラフティカメラ１０８を移動し、接合層１０５に所定位置に位置決めする。また、所定間隔で接合層１０５位置を変化させ、温度情報△Ｔを取得する。
【0189】
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。
【0190】
制御回路８０４は、電流電源装置８０３ｂの定電流回路８０２ｂ、スイッチ回路８０１ｂを制御し、薄膜ヒーター１１７に定電流Ｉｂを印加する。定電流Ｉａは端子電極１１５ａと端子電極１１５ｂ間に印加される。
【0191】
薄膜ヒーター１１７は、定電流Ｉｂにより発熱し、発熱した熱は、ＳｉＣ基板１０６を伝熱し、接合層１０５を加熱する。薄膜ヒーター１１７の発熱温度は、温度プローブ１１６の抵抗値を増加させる。
【0192】
温度プローブ１１６の周囲に薄膜ヒーター１１７が形成、または配置されている。薄膜ヒーター１１７の温度と、温度プローブ１１６の抵抗値は線形の関係となるように、ヒーターチップ１０９が構成されている。
【0193】
温度プローブ１１６には、定電流Ｉａが供給されている。温度プローブ１１６の抵抗値が高くなると、温度プローブ１１６の端子電極１１４ａと端子電極１１４ｂ間の電圧も温度に比例して変化する。電圧計１２２ａで、温度プローブ１１６の端子電極１１４ａと端子電極１１４ｂ間の電圧を測定することにより、薄膜ヒーター１１７の発熱温度（ＳｉＣ基板１０６の温度）を取得できる。
【0194】
なお、本明細書では循環水パイプ１０２に流れる冷媒は循環水として説明するが、水に限定されるものではない。エチレングリコール、グリセリン、フロン等でもよいし、強制空冷であってもよい。
【0195】
チラー１０３は循環水パイプ１０２内の液体を、例えば、水温マイナス１℃からプラス１００℃までの範囲で制御して、試験ユニットの加熱冷却プレート１０１に供給する。加熱冷却プレート１０１は十分に大きな熱容量を持っている。
【0196】
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。
【0197】
電流電源装置８０３は、薄膜ヒーター１１７または温度プローブ１１６に供給する定電流Ｉａまたは定電流Ｉｂを出力する。電流電源装置８０３は、制御回路８０４からの制御信号に同期させて、薄膜ヒーター１１７または温度プローブ１１６に電力（電流、電圧）を供給する。また、電流電源装置８０３は、出力する最大電圧値を設定することができる。
【0198】
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。
【0199】
図１１において、電流電源装置８０３ａ、電流電源装置８０３ｂは、各１台の電流電源装置を図示している。電流電源装置８０３は各１台に限定されるものではない。例えば、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。
【0200】
例えば、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。
【0201】
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。
【0202】
図１１の実施例において、電流電源装置８０３で定電流を発生させるとして説明するが、定電流は、薄膜ヒーター１１７の抵抗の状態に応じて、印加電圧を調整することによっても実現できる。したがって、本発明において、電流を出力する電流電源装置８０３に限定するものではなく、電圧出力の電源装置で構成してもよいことはいうまでもない。また、電流＋電圧出力の電源装置で構成してもよいことはいうまでもない。
【0203】
電流電源装置８０３ｂは、定電流Ｉｂを薄膜ヒーター１１７に供給する。薄膜ヒーター１１７は印加される定電流Ｉｂに対応して発熱する。発熱した熱は、ＳｉＣ基板１０６を伝熱し、接合層１０５を加熱する。ＳｉＣ基板１０６は熱伝導性が高い。一方、銅プレート１０４は加熱冷却プレート１０１により一定温度に保持される。
【0204】
接合層１０５の上側は、ＳｉＣ基板１０６側からの薄膜ヒーター１１７の熱により加熱され、接合層１０５の下側は、銅プレート１０４により、一定温度に維持される。したがって、接合層１０５は上側から下側に温度情報△Ｔが発生する。放射温度計、赤外線サーモグラフティカメラ１０８等は、主として接合層１０５上側の温度と接合層１０５下側の温度を測定する。当該温度差を温度情報△Ｔとして取得する。
【0205】
薄膜ヒーター１１７に定電流Ｉｂが印加され、薄膜ヒーター１１７が発熱する。温度プローブ１１６には定電流Ｉａが印加される。定電流Ｉａは比較的小さい電流であり、当該定電流Ｉａで温度プローブ１１６が発熱することはほとんどないか、発生しない。薄膜ヒーター１１７に定電流Ｉｂが印加され、薄膜ヒーター１１７が発熱する薄膜ヒーター１１７の発熱により温度プローブ１１６が加熱される。温度プローブ１１６は加熱される温度プローブ１１６の端子間電圧と温度の関係は予め取得しておく。
【0206】
温度プローブ１１６が加熱されると、温度プローブ１１６の端子間電圧（電圧計１２２ａで測定）が変化する。制御回路８０４は端子間電圧を取得し、ＳｉＣ基板１０６が所定の温度となるように、薄膜ヒーター１１７に流す定電流Ｉｂを調整する。定電流Ｉｂは、０．２Ａ以上２Ａ以下である。定電流Ｉｂの設定刻みは、１ｍＡ以下とすることが好ましい。
以上の実施例では、定電流Ｉｂの調整は、温度プローブ１１６の端子間電圧を測定して、薄膜ヒーター１１７に流す定電流Ｉｂを調整するとした。
以上の実施例では、定電流Ｉｂの調整は、温度プローブ１１６の端子間電圧を測定して、薄膜ヒーター１１７に流す定電流Ｉｂを調整するとした。
【0207】
定電流Ｉｂの設定および調整は、放射温度計、赤外線サーモグラフティカメラ１０８等でＳｉＣ基板１０６の温度あるいは接合部１０５の温度を測定することによっても実施できる。赤外線サーモグラフティカメラ１０８で温度情報△Ｔを測定し、温度情報△Ｔが所定値あるいは所定の範囲内か否かで、薄膜ヒーター１１７に流す定電流Ｉｂを調整する。
【0208】
赤外線サーモグラフティカメラ１０８等による温度情報△Ｔと、温度プローブ１１６の端子間電圧（電圧計１２２ａで測定）の両方を加味して、薄膜ヒーター１１７に流す定電流Ｉｂを調整しても良いことは言うまでもない。
スイッチ回路８０１ｂをオンオフして、薄膜ヒーター１１７に流す定電流Ｉｂをオンオフし、薄膜ヒーター１１７の発熱を調整あるいは設定してもよい。
スイッチ回路８０１ｂをオンオフして、薄膜ヒーター１１７に流す定電流Ｉｂをオンオフし、薄膜ヒーター１１７の発熱を調整あるいは設定してもよい。
【0209】
本発明のヒーターチップ１０９は図２の構成だけではなく、多種多様な構成が例示される。一例として、図１８の構成あるいは構造が例示される。ヒーターチップ１０９の基板１０６は、ＳｉＣまたはＡｌＮ等で構成されている。図１８の基板１０６の表面には薄膜ヒーター１１７が渦巻き状あるいは同心状に形成、または配置されている。同様に温度プローブ１１６も渦巻き状または同心状に形成、または配置されている。
【0210】
薄膜ヒーター１１７を、渦巻き状あるいは同心状に構成あるいは形成することにより、ＳｉＣ基板１０６等を均一に加熱することができる。薄膜ヒーター１１７には端子電極１１５ａおよび端子電極１１５ｂに定電流Ｉｂを印加する。
【0211】
薄膜ヒーター１１７には端子電極１１５ａおよび端子電極１１５ｂに定電流Ｉｂを印加する。温度プローブ１１６には端子電極１１４ａおよび端子電極１１４ｂに定電流Ｉａを印加する。
【0212】
なお、薄膜ヒーター１１７は、ジグザグ状に形成する構成、四角形状に形成する構成、放射状に形成する構成も例示される。また、ヒーターチップ１０９に複数の薄膜ヒーター１１７を形成、または配置してもよいことは言うまでもない。以上の事項は、温度プローブ１１６に関しても同様である。
【0213】
図１１では、１つの銅プレート１０４に、１つのＳｉＣ基板１０６と接合層１０５が配置された実施例のように図示している。しかし、本発明はこれに限定するものではない。
【0214】
図１２は、加熱冷却プレート１０１に１つの銅プレート１０４が配置され、１つの銅プレート１０４に複数の接合層１０５が形成された実施例である。各接合層１０５はそれぞれヒーターチップ１０９に挟持されている。
【0215】
接合層１０５ａはヒーターチップ１０９ａと銅プレート１０４間に挟持されている。接合層１０５ｂはヒーターチップ１０９ｂと銅プレート１０４間に挟持されている。接合層１０５ｃはヒーターチップ１０９ｃと銅プレート１０４間に挟持されている。接合層１０５ｄはヒーターチップ１０９ｄと銅プレート１０４間に挟持されている。接合層１０５ｅはヒーターチップ１０９ｅと銅プレート１０４間に挟持されている。
【0216】
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。
【0217】
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。
【0218】
また、各接合層１０５（接合層１０５ａ～接合層１０５ｅ）のヒーターチップ１０９の温度を異ならせることにより、接合層１０５を加温する温度に対して、多様な接合層１０５の情報（特性、寿命等）を同時に得ることができる。
【0219】
なお、赤外線サーモグラフティカメラ１０８で接合層１０５の温度を測定するとしてが、温度に限定するものではない。温度に相関あるいは比例する値もしくは情報であればいずれのデータであっても良いことは言うまでもない。
【0220】
図１３は、本発明の接合層の評価方法および接合層評価装置の説明図である。Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｄと接合層１０５間には金めっき膜１１２ｃが形成され、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａと接合層１０５間には金めっき膜１１２ａが形成される。接合層１０５の形成により、金が接合層１０５に拡散するため、金めっき膜は消滅するため、図示していない。
【0221】
また、図１、図１０、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７等では、理解を容易にするため、Ｉｎ膜１５１を図示しているが、実際には、図２１のＳＥＭ写真で示すように、Ｉｎが拡散され、接合層（半田層）１０５とＮｉ－Ｐ膜１１１間には、Ｐ－ｒｉｃｈ膜、（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４膜からなる合金膜１５２が形成され、Ｉｎ膜１５１は存在しない。また、合金層１５３が形成される。Ｉｎ膜１５２は、合金膜１５２と置き換えても良い。
【0222】
図１３に図示するように、薄膜ヒーター１１７に定電流Ｉｂが印加されることにより、薄膜ヒーター１１７が発熱し、発生した熱はＳｉＣ基板１０６に伝熱される。発熱した熱により接合層１０５に拡散部９０１が発生する。拡散部９０１では、熱により接合層１０５を構成する材料、組成が移動、あるいは特性が変化する。また、クラック発生、ボイドの拡大、フラックス等の流出等が発生する。これらの変化あるいは発生により、接合層１０５の温度状態、温度情報△Ｔが変化する。
【0223】
接合層１０５の構造あるいは材料により、初期状態（薄膜ヒーター１１７で加熱し、接合層１０５が所定の温度になった状態）として特有の温度情報△Ｔ、あるいは温度情報△Ｔの差異が発生する。当該初期状態の温度情報△Ｔで接合層１０５を定量的に評価あるいは接合層１０５の特性を把握することができる。
【0224】
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。
【0225】
接合層１０５は上側が薄膜ヒーター１１７により加熱される。銅プレート１０４は加熱冷却プレート１０１により所定温度に維持されている。したがって、接合層１０５は上側から下側に温度分布が発生する、また、接合層１０５は上側から下側に温度情報△Ｔが変化する。
【0226】
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。
【0227】
図１４に図示するように、薄膜ヒーター１１７が発熱することにより、接合層１０５に点線で示すような温度分布が発生する。温度分布は接合層１０５の組成、構造、材料を示す。
【0228】
図１４に図示するように、接合層１０５のＡ点、Ｂ点での温度を赤外線サーモグラフティカメラ１０８で測定をする。Ａ点、Ｂ点の温度（温度情報△Ｔ）から温度情報△Ｔを求める。温度情報△Ｔで接合層１０５の状態を定量的に把握することができる。
【0229】
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。
【0230】
図１４では、放射温度計、赤外線サーモグラフティカメラ１０８で、Ａ点およびＢ点の温度情報△Ｔを測定するとした。詳細に接合層１０５の特性、構造、寿命等を測定あるいは把握するには、図１５に図示するように、３点以上の箇所で温度情報△Ｔを取得する。
【0231】
図１５では、９点の測定点を等間隔（ｄ／２）で測定している。ｄは略接合層１０５の膜厚とする。図１５に図示するように、接合層１０５をマトリックス状に温度情報△Ｔを取得する。取得した各点の温度情報△Ｔから各点間の温度情報△Ｔを求める。
温度情報△Ｔは、故障率と相関がある。図１９は温度情報△Ｔと故障率との関係を模式的に図示した説明図である。
温度情報△Ｔは、故障率と相関がある。図１９は温度情報△Ｔと故障率との関係を模式的に図示した説明図である。
【0232】
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。
【0233】
図１９に図示するように、温度情報△Ｔが△Ｔ１以下の場合は、故障率がＦ１までと一定以下である。しかし、温度情報△Ｔが△Ｔ１以上の場合、△Ｔ１を超えると急激に故障率が大きくなる。
接合部１０５は、所定の故障率Ｆ２以下に収める必要があるとすると、温度情報△Ｔは△Ｔ２以下となるようにする必要がある。
接合部１０５は、所定の故障率Ｆ２以下に収める必要があるとすると、温度情報△Ｔは△Ｔ２以下となるようにする必要がある。
【0234】
各接合層１０５を作製し、赤外線サーモグラフティカメラ１０８で温度情報△Ｔを取得することにより、接合層１０５を定量的に評価でき、故障率を把握できる。また、薄膜ヒーター１１７で接合層１０５を過熱することにより、接合層１０５の寿命、劣化を定量的に測定あるいは把握することができ、故障率を予測することができる。
【0235】
図１９のグラフを、作製した接合部１０５の試料の温度情報△Ｔと当該故障率を測定、あるいは取得して作成する。グラフを作成することにより、新たに作製した接合部１０５を赤外線サーモグラフティカメラ１０８等で温度情報△Ｔを取得することにより、故障率が定量的に予測することができる。
【0236】
図１６は、薄膜ヒーター１１７で接合層１０５を加熱した状態を熱シミュレーションした状態を図示したものである。薄膜ヒーター１１７により、接合層１０５には、温度分布が発生する。
【0237】
熱シミュレーションは、Ｎｉ－Ｐ膜１１１（Ｉｎ膜１５１）の膜厚・配置位置、薄膜ヒーター１１７の膜厚・配置位置、ヒーターチップ１０９の形状・配置位置、ヒーターチップ１０９に印加電流、温度プローブ１１６の形状・配置位置、接合層１０５の材料あるいは組成と膜厚等の情報のうち、少なくとも１つ以上の情報を設定することにより、実現することができる。
【0238】
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。
【0239】
図１１に図示するように、赤外線サーモグラフティカメラ１０８は接合層１０５の端面の温度情報△Ｔを取得する。取得した温度情報△Ｔを用いて、薄膜ヒーター１１７に印加する定電流Ｉｂを可変あるいは設定する。
【0240】
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。
【0241】
薄膜ヒーター１１７に印加する定電流Ｉｂの設定は、図１７に図示するように、端面からｔ距離だけ離れた位置（深さ方向）である接合層１０５の中央部Ｄ点での温度情報△Ｔを取得し、中央部Ｄ点の温度情報△Ｔを用いて定電流Ｉｂを設定できることが好ましい。
【0242】
中央部Ｄ点での温度情報△Ｔは直接測定することはできない。本発明は図１６に図示するように、熱シミュレーションを実施し、図１７に図示するように端面ｂ１からｔ距離離れたＤ点の下層での熱シミュレーションによるＡ点、Ｂ点、Ｃ点の温度情報△Ｔを求める。
【0243】
熱シミュレーションを実施することにより、例えば、図１７（ｂ１）がｂ１線での熱シミュレーションによる温度分布状態、図１７（ｂ２）がｂ２線での熱シミュレーションによる温度分布状態、図１７（ｂ３）がｂ３線での熱シミュレーションによる温度分布状態として求まる。また、ｂ１線での温度分布情報に赤外線サーモグラフィカメラによる温度情報△Ｔを使用して、熱シミュレーションによりｂ２線およびｂ３線の温度分布状態を求めてもよい。この場合、実測値に基づいた熱シミュレーションになるため、より正確にｂ１線およびｂ３線の温度分布状態を求めることができる。
【0244】
本発明は、熱シミュレーションにより接合層１０５の中央部または任意の箇所の温度情報△Ｔを求め、求めた温度情報△Ｔに基づき薄膜ヒーター１１７の定電流Ｉｂを制御する。したがって、温度制御を精度よく実施することができる。
【0245】
薄膜ヒーター１１７、温度プローブ１１６はベース基板１０６の上面に形成するとしたが、これに限定するものではない。例えば、ベース基板１０６が接合層１０５に接する面に形成してもよい。例えば、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｄとベース基板１０６間に、薄膜ヒーター１１７と温度プローブ１１６のうち少なくとも一方を形成してもよい。
【0246】
この構成の場合は、ベース基板１０６の下面に、薄膜ヒーター１１７等を形成し、薄膜ヒーター１１７等上にＳｉＯ２等の絶縁膜を形成し、その上に、Ｎｉ－Ｐ膜１１１ｄを形成する。
銅プレート１０４にはＮｉ－Ｐ膜１１１ａ、Ｉｎ膜１５１ｂ、ベース基板１０６にはＮｉ－Ｐ膜１１１ｄ、Ｉｎ膜１５１ａを形成するとした。
銅プレート１０４にはＮｉ－Ｐ膜１１１ａ、Ｉｎ膜１５１ｂ、ベース基板１０６にはＮｉ－Ｐ膜１１１ｄ、Ｉｎ膜１５１ａを形成するとした。
【0247】
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。例えば、接合層１０５が半田の場合は、ニッケル（Ｎｉ）、錫、鉛などが例示される。接合層１０５がエポキシ樹脂などの有機物の場合は、エポキシ樹脂用プライマーが例示される。この場合は、エポキシ樹脂用プライマーは電極ではなく、接触層（接触層）として機能する。
【0248】
本明細書および図面等において、ベース基板１０６は基板として説明するがこれに限定するものではない。ベース基板１０６は、フィルムとしてベースフィルム１０６であってもよい。少なくとも、部材に薄膜ヒーター１１７等の発熱材と、接合のための仲介層１１１ｄを有するものであればいずれの構成であってもよい。
【0249】
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。
【0250】
薄膜ヒーター１１７および温度プローブ１１６は薄膜に限定されるものではない。線材などで構成され、一定の厚みを有する構成物であってもよいことは言うまでもない。薄膜ヒーター１１７は面状発熱体ヒーター、セラミックヒーター、フィルムヒーター、面状発光体カーボン、ペルチェ素子からなるヒーター等が例示される。なお、ヒーターとは加熱手段であればいずれのものであってもよい。温度プローブ１１６は、熱電対、放射温度計等であっても良いことは言うまでもない。
【0251】
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。例えば、加熱冷却プレート１０１の表面にＮｉ－Ｐ膜１１１ａ、Ｉｎ膜１５１ｂを直接形成し、当該Ｎｉ－Ｐ膜１１１ａとＳｉＣ基板１０６のＮｉ－Ｐ膜１１１ｄ、Ｉｎ膜１５１ｂ間に接合層１０５を配置してもよい。
【0252】
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。例えば、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。
【0253】
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。
【0254】
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。例えば、放射温度計が例示される。
以上のように、本発明の接合層の評価方法および接合層評価装置は、接合層の評価、構成、寿命などを定量的に評価できる。
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。
【0255】
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】
【0256】
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】
【0257】
１０１ 加熱冷却プレート
１０２ 循環水パイプ
１０３ チラー
１０４ 銅プレート
１０５ 半田層（接合層）
１０６ ＳｉＣ基板
１０７ ポリイミドシート（ポリアミド）
１０８ 赤外線サーモグラフティカメラ
１０９ ヒーターチップ
１１０ ＸＹＺステージ
１１１ Ｎｉ－Ｐ膜（めっき膜）
１１２ 金めっき膜
１１４ 温度プローブ端子電極（金めっき膜）
１１５ 薄膜ヒーター端子電極（金めっき膜）
１１６ 温度プローブ（Ｎｉ－Ｐ膜）
１１７ 薄膜ヒーター（Ｎｉ－Ｐ膜）
１１８ 放熱グリス
１１９ 粗化面
１２０ マスキングテープ
１２１ リード線
１２２ 電圧計
１２３ 半田
１２４ エレクトロマイグレーション（ＥＭ）端子電極（金めっき膜）
１２５ 焼結Ａｇペースト充填層
１２６ 高温半田
１２７ 配線
１２８ 電流
１２９ 銅板（放熱板）
１３０ 十字マーク
１３１ スルーホール（ＴＨ）
１３２ 電流印加経路
１３４ 焼結Ａｇペースト充填部
１３５ 半田シート
１３６ 半田チップ
１３７ リード線
１５１ Ｉｎ膜
１５２ 合金膜
１５３ Ｉｎ拡散防止膜
５０１ マスク（アルカリ可溶性タイプアクリルポリマー含む）
５０２ レーザ光（フェムト秒レーザ光）
５０３ 凹部
５０４ Ｓｎ－Ｐｄ触媒
８０１ スイッチ回路
８０２ 定電流回路
８０３ 電流電源装置
８０４ 制御回路
９０１ 拡散部
９０２ （フェムト秒）レーザ装置
１０２ 循環水パイプ
１０３ チラー
１０４ 銅プレート
１０５ 半田層（接合層）
１０６ ＳｉＣ基板
１０７ ポリイミドシート（ポリアミド）
１０８ 赤外線サーモグラフティカメラ
１０９ ヒーターチップ
１１０ ＸＹＺステージ
１１１ Ｎｉ－Ｐ膜（めっき膜）
１１２ 金めっき膜
１１４ 温度プローブ端子電極（金めっき膜）
１１５ 薄膜ヒーター端子電極（金めっき膜）
１１６ 温度プローブ（Ｎｉ－Ｐ膜）
１１７ 薄膜ヒーター（Ｎｉ－Ｐ膜）
１１８ 放熱グリス
１１９ 粗化面
１２０ マスキングテープ
１２１ リード線
１２２ 電圧計
１２３ 半田
１２４ エレクトロマイグレーション（ＥＭ）端子電極（金めっき膜）
１２５ 焼結Ａｇペースト充填層
１２６ 高温半田
１２７ 配線
１２８ 電流
１２９ 銅板（放熱板）
１３０ 十字マーク
１３１ スルーホール（ＴＨ）
１３２ 電流印加経路
１３４ 焼結Ａｇペースト充填部
１３５ 半田シート
１３６ 半田チップ
１３７ リード線
１５１ Ｉｎ膜
１５２ 合金膜
１５３ Ｉｎ拡散防止膜
５０１ マスク（アルカリ可溶性タイプアクリルポリマー含む）
５０２ レーザ光（フェムト秒レーザ光）
５０３ 凹部
５０４ Ｓｎ－Ｐｄ触媒
８０１ スイッチ回路
８０２ 定電流回路
８０３ 電流電源装置
８０４ 制御回路
９０１ 拡散部
９０２ （フェムト秒）レーザ装置
【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】