接合方法和制造方法技术

本发明专利技术提供将二个部件（A、B）用Au-Sn焊料接合的接合方法。在本发明专利技术的接合方法中，使接合后的Au-Sn焊料（S’）中的Sn的重量％浓度在38.0％以上、82.3％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合方法和制造方法
本专利技术涉及用焊料将二个部件接合的接合方法。还涉及使用这种接合方法制造激光模块的方法。
技术介绍
作为使激光入射到光纤中的装置，激光模块被广泛使用。激光模块包括发射激光的激光光源、接收激光的光纤以及安装有激光光源和光纤两者的散热基板。激光光源和光纤经过位置调整，以使从激光光源发射的激光高效入射到光纤中，然后固定在散热基板上。在激光模块中，通常，并不是将激光光源和光纤直接接合在散热基板上，而是采用先将激光器安装座和光纤安装座接合在散热基板上、再将激光光源和光纤接合在激光器安装座和光纤安装座上的方法。这些部件的接合中常使用Au-Sn（金-锡）90％焊料和Au-Sn20％焊料等。作为公开了采用这种方法的光纤的文献，例如有专利文献1。此外，专利文献2中公开了这样一种接合方法：在该方法中，使用Sn的重量％浓度在13％以下的Au-Sn将构成激光模块的多个部件依次接合，无需使预先接合的焊料再熔化。专利文献：专利文献1：美国专利第6,758,610号说明书（登记日：2004年6月6日）专利文献2：日本公开特许公报“特开2003－200289号”（公开日：2003年7月15日）
技术实现思路
然而，上述Au-Sn焊料存在如下问题。即，Au-Sn20％焊料的熔点高，为278℃，因此，使用Au-Sn20％焊料对部件进行接合时，会使该部件热变形。所以，不适合用于半导体激光芯片等耐热变形性差的部件的接合。此外，专利文献2中记载的Au-Sn焊料的熔点在300℃以上，更不适合用于耐热变形性差的部件的接合。另一方面，Au-Sn90％焊料的熔点为217℃，常用于半导体激光芯片的接合。然而，Au-Sn90％焊料是杨氏模量小的软焊料（softsolder），因而存在部件的位置精度容易下降的问题。本专利技术是鉴于上述问题而作出的，旨在实现能将Au-Sn90％焊料等Au-Sn焊料在接合后作为硬焊料使用的接合方法。为了解决上述问题，本专利技术提供将第1部件与第2部件用Au-Sn焊料接合的接合方法，其特征在于，接合后的上述Au-Sn焊料中的Sn的重量％浓度在38.0％以上、82.3％以下。根据上述构成，接合后的Au-Sn焊料是含有ε－AuSn与η－AuSn的共晶的硬焊料（接合后的上述Au-Sn焊料中的Sn的重量％浓度在55.0％以上、82.3％以下的情况）或含有δ－AuSn与ε－AuSn的共晶的硬焊料（接合后的上述Au-Sn焊料中的Sn的重量％浓度在38.0％以上、61.0％以下的情况）。此外，若与形成在第1部件或第2部件的接合面上的Au层并用，则可将Au-Sn90％焊料在接合后作为硬焊料使用。根据本专利技术，能将Au-Sn90％焊料等Au-Sn焊料在接合后作为硬焊料使用。附图说明图1是显示Au-Sn焊料和用该Au-Sn焊料接合的二个部件的结构的截面图。（a）显示接合前的状态，（b）显示接合后的状态。图2是Au-Sn焊料的状态图（相图）。图3是显示由用图1所示接合方法的制造方法制成的半导体激光模块的总体状况的斜视图。图4是显示图3所示半导体激光模块的制造方法的示意图。具体实施方式〔接合方法概要〕参照图1，对本专利技术的一实施方式的接合方法进行说明。在本实施方式的接合方法中，将二个部件A、B用Au-Sn（金-锡）S焊料接合。这里，作为接合对象的二个部件A、B只要分别具有至少一个平面即可。这种情况下，在将这些平面（以下记为“接合面”）用Au-Sn焊料S接合时，可以采用本实施方式的接合方法。对部件A、B的材料无特殊限制，但在本实施方式中，设想为AlN（氮化铝）、CuW（铜钨）等在激光模块等光学装置中常用的材料。图1（a）是显示二个部件A、B的接合前的状态的截面图。在部件A的接合面上，如图1（a）所示，形成有Au层MA。同样地，在部件B的接合面上，如图1（a）所示，也形成有Au层MB。这些Au层MA、MB通过电镀或蒸镀等形成在部件A、B的接合面上，有时也称作“金属镀膜”。Au-Sn焊料S是成形为板状的Au-Sn90％焊料。Au-Sn焊料S的熔点为217℃，常用于耐热应力性差的半导体激光器等的接合。用Au-Sn焊料S进行的二个部件A、B的接合通过在使部件A的接合面与Au-Sn焊料S的某一主面接触且使部件B的接合面与Au-Sn焊料S的另一主面接触的状态下用加热台等对部件B加热而进行。从加热台传导至部件B的热再由部件B传导至Au-Sn焊料S，使Au-Sn焊料S的温度上升。Au-Sn焊料S的温度超过其熔点217℃时，Au-Sn焊料S熔化，Au层MA～MB中所含的Au扩散到Au-Sn焊料S中。因此，熔化状态的Au-Sn焊料S”（图中未显示）中的Sn的重量％浓度小于接合前的Au-Sn焊料S中的Sn的重量％浓度。这是因为，由于从Au层MA～MB扩散出的Au，熔化状态的Au-Sn焊料S”中所含的Au的量增加，在Au-Sn焊料S”的总量中，Sn所占的比例减少。通过对熔化状态的Au-Sn焊料S”进行冷却，能使（1）η－AuSn与β－Sn的共晶、（2）ε－AuSn与η－AuSn的共晶或（3）ε－AuSn与δ－AuSn的共晶析出。析出哪种共晶取决于熔化状态的Au-Sn焊料S”中的Sn的重量％浓度。若进一步对Au-Sn焊料S”进行急速冷却，则Au-Sn焊料S”会在保持某一共晶组成的状态下凝固。由此，部件A与部件B的接合结束。关于从熔化状态的Au-Sn焊料S”中析出哪种共晶，换个参照的附图在后面进行叙述。图1（b）是显示二个部件A、B的接合后的状态的截面图。在构成Au层MA～MB的Au全部扩散到熔化状态的Au-Sn焊料S”中的情况下，如图1（b）所示，通过接合后的Au-Sn焊料S’，部件A与部件B接合。接合后的Au-Sn焊料S’中的Sn的重量％浓度与熔化状态的Au-Sn焊料S”中的Sn的重量％浓度相等，小于接合前的Au-Sn焊料S中的Sn的重量％浓度。在构成Au层MA～MB的Au全部扩散到熔化状态的Au-Sn焊料S”中的情况下，接合后的Au-Sn焊料S’中的Sn的重量％浓度按下式给出。即，若以接合前的Au-Sn焊料S中所含的Sn的质量为x，接合前的Au-Sn焊料S中所含的Au的质量为yS，Au层MA中所含的Au的质量为yMA，Au层MB中所含的Au的质量为yMB，以上焊料和Au层中所含的Au的总质量y＝yS＋yMA＋yMB，则接合后的Au-Sn焊料S’中的Sn的重量％浓度P’可以P’＝100×x/(x＋y)给出。接着，参照图2，对接合后的Sn-Au焊料S’的物性进行说明。图2是Sn-Au合金的状态图（相图）。在图2的状态图中，横轴表示Sn的重量％浓度〔重量％〕，纵轴表示温度〔℃〕。首先，参照图2，对接合后的Sn-Au焊料S’的熔点进行说明。接合后的Sn-Au焊料S’的熔点取决于接合后的Sn-Au焊料S’中的Sn的重量％浓度。具体而言，如图2所示，Sn的重量％浓度在38％以上时，Sn的重量％浓度越小，接合后的Sn-Au焊料S’的熔点越高。如上所述，接合后的Sn-Au焊料S’中的Sn的重量％浓度小于接合前的Sn-Au焊料S中的Sn的重量％浓度。因此，接合后的Sn-Au焊料S’的熔点高于接合前的Sn-Au焊料S的熔点。这种性质对部件的接合非常有利。即，在部件A上接合部件B，再本文档来自技高网...

【技术保护点】
接合方法，在该方法中，将第1部件与第2部件用Au?Sn焊料接合，其中，接合后的所述Au?Sn焊料中的Sn的重量％浓度在38.0％以上、82.3％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.16 JP 2011-1345491.接合方法，在该方法中，将第1部件与第2部件用Au-Sn焊料接合，其中，接合前的所述Au-Sn焊料为Au-Sn90％焊料，接合后的所述Au-Sn焊料中的Sn的重量％浓度在38.0％以上、82.3％以下；所述方法包含：在接合前的所述第1部件的接合面和接合前的所述第2部件的接合面中的至少一方上形成Au层的形成工序，使与接合前的所述第1部件的接合面和接合前的所述第2部件的接合面两者接触的所述Au-Sn焊料熔化的熔化工序；在以接合前的所述Au-Sn焊料中所含的Sn的质量为x、接合前的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰原望，坂元明，葛西洋平，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：
国别省市：