焊接方法及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及焊接方法及半导体装置的制造方法。提供能降低空隙产生率的经由镍镀层的焊接方法及利用该焊接方法的半导体装置的制造方法。在惰性气体气氛中、在300℃～400℃的温度范围内预先对具有镍镀层(2)的铜底板(1)进行加热，从而能在将铜底板和绝缘电路基板(8)进行焊接时降低空隙产生率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接方法及使用该焊接方法的半导体装置的制造方法。
技术介绍
图8是IGBT模块500的主要部分结构图。IGBT模块500包括：底板1；焊接在该底板1上的绝缘电路基板8；与绝缘电路基板8接合的半导体芯片9(IGBT芯片9a和二极管芯片9b)；粘接于底板1的带有外部引出端子14的树脂外壳框13；将半导体芯片9和外部引出端子14等相连接的接合线11；以及填充在树脂外壳框13内的密封材料15。绝缘电路基板8由陶瓷板5、背面侧的铜箔6以及表面侧的铜箔7来构成。通常，底板1具有实施了镀镍的镍镀层2。然而，底板1的保管过程中大多数情况下在镍镀层2的表面上形成氧化金属膜即氧化镍膜21(参照图6)等。此外，如上所述，绝缘电路基板8由铜箔6-陶瓷板5-铜箔7来构成，铜箔6、7中有些实施了镀镍有些未实施镀镍。此外，底板1与绝缘电路基板8的铜箔6通过焊料12进行接合。图9是IGBT模块500的示意性组装流程图。准备镀镍后的底板1(A工序)。接着，在还原性气体(氢气)中对镀镍后的底板1进行加热，对镍镀层2的表面的氧化镍膜21(氧化金属膜)进行还原使其成为镍膜。之后，进行湿法清洗(B工序)。接着，在还原气氛中将底板1与绝缘电路基板8的铜箔6进行焊接(C工序)。在上述C工序中，将底板1与绝缘电路基板8的铜箔6进行接合时，若接合面存在氧化金属膜，则焊料12的浸润性变差，焊料熔融时产生空隙23。此外，空隙23是导致IGBT模块500的品质和可靠性问题的原因之一，优选为空隙23较少。现状是一般使用以下方法：如上所述，在还原性气体气氛中(还原性气体通常是氢气)对氧化金属膜即氧化镍膜21进行还原，使其成为镍膜并进行焊接。此外，还有在焊接前对底板1实施加热的方法，但在该情况下，如上所述，在还原性气体气氛中实施加热较为普遍。此外，在专利文献1中记载了以下内容：镍镀皮膜表面的氧化皮膜导致焊料浸润性变差，以及在含氢气的还原性气体气氛中进行焊接的情况下，存在下述那样装置变复杂、成本增加等缺点。此外，在专利文献2中记载了以下内容：对镍镀膜充入氢(成为还原性气体气氛)、并且镍镀膜与熔融焊料接触时，镀膜中的氢进行热扩散，将覆盖在表面上的氧化膜的氧还原成水分子，无需利用助焊剂就能进行焊接。此外，在专利文献3中记载了以下内容：预先使镍镀皮膜中含有氢，因焊接时的热量(220℃)而从金属内部产生的氢将表面的氧化皮膜还原，能进行良好的焊接。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开平9-36299号公报专利文献2：日本专利特开2002-4082号公报专利文献3：日本专利特开平5-69122号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，如上所述，在还原性气体气氛中利用焊料12的接合方法中，由于是在将底板1-焊料板10(参照图3(c))-绝缘电路基板8相重叠的状态下进行，因此，重叠有焊料板10的底板1的表面未能曝露在还原性气体气氛中，成为接合中最重要的接合面未被还原的状态。因此，接合面残留有氧化金属膜即氧化镍膜21，会产生空隙23。此外，预先在还原性气体气氛中对底板1进行加热的情况下，如上述那样，作为还原性气体通常使用氢气。然而，氢气是可燃性气体，因此，需要对加热设备实施防爆对策等，加热设备和周边设备的成本增加。此外，在专利文献1～3中对“在惰性气体气氛中将具有镍镀层的构件在规定温度下预先进行加热。利用通过该加热从镍镀层出来的氢将镍镀层表面的镍氧化膜进行还原并去除。之后，对构件进行焊接。”未作记载。本专利技术的目的在于解决上述技术问题，提供一种焊接方法及利用该焊接方法的半导体装置的制造方法，该焊接方法使用不需要防爆对策的低成本的加热装置且能降低空隙产生率。解决技术问题所采用的技术方案为了达到上述目的，根据权利要求书的权利要求1所记载的专利技术，提供焊接方法，其包括以下工序：通过在300℃～400℃的温度范围内、在惰性气体气氛中对具有镍镀层的构件进行加热从而将所述镍镀层表面的氧化镍膜进行还原的工序；以及在还原气体气氛中将所述构件进行焊接的工序。此外，根据权利要求书的权利要求2所记载的专利技术，在权利要求1所记载的专利技术中，可通过无电解镀覆处理来形成所述镍镀层。此外，根据权利要求书的权利要求3所记载的专利技术，在权利要求1所记载的专利技术中，所述温度范围可为320℃～360℃。此外，根据权利要求书的权利要求4所记载的专利技术，在权利要求1所记载的专利技术中，所述惰性气体可为氮气或氩气。此外，根据权利要求书的权利要求5所记载的专利技术，提供半导体装置的制造方法，其包括以下工序：通过在300℃～400℃的温度范围内、在惰性气体气氛中对具有镍镀层的底板进行加热从而将所述镍镀层表面的氧化镍膜进行还原的工序；以及在还原气体气氛中将所述底板与绝缘电路基板的导电箔进行焊接的工序。此外，根据权利要求书的权利要求6所记载的专利技术，在权利要求5所记载的专利技术中，可通过无电解镀覆处理来形成所述镍镀层。此外，根据权利要求书的权利要求7所记载的专利技术，在权利要求5所记载的专利技术中，所述温度范围可为320℃～360℃。此外，根据权利要求书的权利要求8所记载的专利技术，在权利要求5所记载的专利技术中，所述导电箔可具有镍镀层。此外，根据权利要求书的权利要求9所记载的专利技术，在权利要求5所记载的专利技术中，所述惰性气体可为氮气或氩气。此外，根据权利要求书的权利要求10所记载的专利技术，在权利要求5所记载的专利技术中，所述底板的材质可为铜、铝、AlSiC或MgSiC中的任一种。此外，根据权利要求书的权利要求11所记载的专利技术，在权利要求5所记载的专利技术中，所述绝缘电路基板可具有在陶瓷板的两侧粘接有所述导电箔的结构。此外，根据权利要求书的权利要求12所记载的专利技术，在权利要求5所记载的专利技术中，所述导电箔可为铜箔。专利技术效果根据本专利技术，预先在惰性气体气氛中、300℃～400℃的温度范围内将具有镍镀层的构件(底板)进行加热，从而能降低空隙产生率。此外，由于在惰性气体气氛中对构件(底板)进行加热，因此对于加热装置不需要防爆对策，能使用低成本的加热装置。附图说明图1是对本专利技术所涉及的实施例1的焊接方法进行说明的组装流程图。图2是本专利技术的实施例2所涉及的半导体装置100的主要部分工序剖视图。图3是接着图2的、本专利技术的实施例2所涉及的半导体装置100的主...

【技术保护点】
一种焊接方法，其特征在于，包括以下工序：准备具有镍镀层的构件与被接合构件的工序；通过在300℃～400℃的温度范围内、在惰性气体气氛中对所述构件进行加热从而将所述镍镀层表面的氧化镍膜进行还原的工序；以及在还原气体气氛中将所述构件与所述被接合构件进行焊接的工序。

【技术特征摘要】
2013.06.25 JP 2013-1327011.一种焊接方法，其特征在于，包括以下工序：
准备具有镍镀层的构件与被接合构件的工序；
通过在300℃～400℃的温度范围内、在惰性气体气氛中对所述构件进
行加热从而将所述镍镀层表面的氧化镍膜进行还原的工序；以及
在还原气体气氛中将所述构件与所述被接合构件进行焊接的工序。
2.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，
利用无电解镀覆处理来形成所述镍镀层。
3.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，
所述温度范围为320℃～360℃。
4.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，
所述惰性气体为氮气或氩气。
5.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
准备具有镍镀层的底板和具有导电箔的绝缘电路基板的工序；
通过在300℃～400℃的温度范围内、在惰性气体气氛中对所述底板进
行加热从而将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶亚纪良，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP