JP2007194477A - Positioning jig, positioning method, method for manufacturing semiconductor module, and soldering apparatus - Google Patents

Positioning jig, positioning method, method for manufacturing semiconductor module, and soldering apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to solder a semiconductor device well to a junction, and at the same time, to form a good solder filet. <P>SOLUTION: A positioning jig IK is equipped with a first jig 32 and a second jig 35. The first jig 32 has a positioning hole 34 which can insert a semiconductor sheet 33 and a semiconductor device 12, and the positioning hole 34 is arranged at a circuit board 11 so as to correspond to a metal circuit 13. The second jig 35 is possible to be inserted into and removed from the positioning hole 34, and at the same time, while being inserted into the positioning hole 34, it is equipped with a pressurization plane 35a which is arranged so as to face the metal circuit 13 and pressurizes the semiconductor device 12 on the semiconductor sheet 33 to the circuit board 11 side. The second positioning jig 35 is positioned by the wall 34a of the positioning hole 34 so that the pressurization plane 35a is arranged at the position to face the metal circuit 13 when the second jig 35 is inserted into the positioning hole 34. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、回路基板に設けられた接合部に半田シートを介して半導体素子を半田付けする際に用いられる位置決め治具、該位置決め治具を用いた位置決め方法、半導体モジュールの製造方法及び半田付け装置に関する。   The present invention relates to a positioning jig used when soldering a semiconductor element to a joint provided on a circuit board via a solder sheet, a positioning method using the positioning jig, a method for manufacturing a semiconductor module, and soldering Relates to the device.

回路基板の接合部（例えば、金属回路）上に半導体素子や電子部品を実装する場合、接合部と半導体素子等とを半田を介して接合する方法が一般的である。半田付けを行う場合、半導体素子等の周縁部を半田が取り囲むようにして半田フィレットが形成されるようにして半田付けが行われる。半田フィレットを形成するのは、前記回路基板側と半導体素子等側とでは線膨張係数が異なるため、温度変化に伴って両者を接合する半田接合部に熱応力が繰り返し発生したとき、該半田接合部にクラックが発生することを防止するためである。そして、半導体素子等の周縁部に半田フィレットが形成された状態では、半田フィレット表面が非常に滑らかで応力集中が少ないことから、前記熱応力が繰り返し発生したとき、前記半田接合部でのクラック発生が防止される。クラック発生が防止されることによって、半田接合部の面積が減少して熱が半田接合部周辺に集中し、温度上昇によって半田接合部が破壊されることを好適に防止することが可能となる。   When a semiconductor element or an electronic component is mounted on a joint portion (for example, a metal circuit) of a circuit board, a method of joining the joint portion and the semiconductor element or the like via solder is common. When performing soldering, the soldering is performed so that the solder fillet is formed so that the periphery of the semiconductor element or the like surrounds the solder. The solder fillet is formed because the linear expansion coefficient is different between the circuit board side and the semiconductor element side, etc., so that when a thermal stress is repeatedly generated at the solder joint part joining them together with temperature change, the solder joint is formed. This is to prevent cracks from occurring in the part. In the state where the solder fillet is formed on the peripheral portion of the semiconductor element or the like, the surface of the solder fillet is very smooth and the stress concentration is small. Therefore, when the thermal stress is repeatedly generated, a crack is generated at the solder joint. Is prevented. By preventing the occurrence of cracks, the area of the solder joint can be reduced, heat can be concentrated around the solder joint, and the solder joint can be suitably prevented from being destroyed due to temperature rise.

特許文献１には、プリント配線板（回路基板）のパッド上にチップ部品（半導体素子等）を半田付けする際に、クリーム半田によって半田フィレットが形成されることが開示されている。しかし、クリーム半田には、半田以外の成分としてフラックスなどが含有されているため、その洗浄工程が必要となる。このため、半田付け作業の作業効率の向上の観点から、固形状の半田シートを用いた半田付けが採用されるようになっている。   Patent Document 1 discloses that when a chip component (semiconductor element or the like) is soldered onto a pad of a printed wiring board (circuit board), a solder fillet is formed by cream solder. However, since cream solder contains flux as a component other than solder, a cleaning process is required. For this reason, from the viewpoint of improving the work efficiency of the soldering work, soldering using a solid solder sheet has been adopted.

特許文献２には、固形平板状の半田板（半田シート）を用いて半導体チップ（半導体素子等）を基板（回路基板）に半田付けする際に、前記半田板によって半田フィレットが形成されることが開示されている。特許文献２において、半田付けの際に用いられる半導体チップの組立治具は、前記基板を保持可能な凹部を持つ下治具と、前記半導体チップを保持可能な穴を持つ上治具とからなる。また、前記上治具の下面の前記穴の周囲には、半導体チップを保持する高さを確保する範囲で上に凹む隙間凹部が形成されている。   In Patent Document 2, when a semiconductor chip (semiconductor element or the like) is soldered to a substrate (circuit board) using a solid flat solder plate (solder sheet), a solder fillet is formed by the solder plate. Is disclosed. In Patent Literature 2, a semiconductor chip assembly jig used for soldering includes a lower jig having a recess capable of holding the substrate and an upper jig having a hole capable of holding the semiconductor chip. . In addition, a gap recess is formed around the hole on the lower surface of the upper jig so as to be recessed in a range that secures a height for holding the semiconductor chip.

そして、特許文献２に開示の組立治具を用いて半導体チップを組み立てるには、まず、下治具の凹部内に基板を位置決め保持させ、該基板上の所定位置に半田板を載置する。この所定位置とは、半田板によって半導体チップと基板とが正確に接合される位置である。次に、上治具を下治具上に載置し、次いで、上治具の凹部内に半導体チップを落とし込み、上治具の凹部によって半導体チップを半田板上の所定位置に位置決め保持する。この所定位置とは、半導体チップを基板の所定位置に半田付け可能とする位置である。そして、基板と半導体チップとの間に、半田板が挟まれた状態で半田板を加熱溶融させ、基板に半導体チップを半田付けする。このとき、溶融半田が半導体チップの周縁部に濡れ拡がり、半導体チップの周縁部に半田フィレットが形成されるようになっている。
特開平５−３７１４４号公報 特開平６−２１１１０号公報 In order to assemble a semiconductor chip using the assembly jig disclosed in Patent Document 2, first, the substrate is positioned and held in the recess of the lower jig, and a solder plate is placed at a predetermined position on the substrate. The predetermined position is a position where the semiconductor chip and the substrate are accurately bonded by the solder plate. Next, the upper jig is placed on the lower jig, and then the semiconductor chip is dropped into the concave portion of the upper jig, and the semiconductor chip is positioned and held at a predetermined position on the solder plate by the concave portion of the upper jig. This predetermined position is a position at which the semiconductor chip can be soldered to a predetermined position on the substrate. Then, the solder plate is heated and melted with the solder plate sandwiched between the substrate and the semiconductor chip, and the semiconductor chip is soldered to the substrate. At this time, the molten solder wets and spreads around the periphery of the semiconductor chip, and a solder fillet is formed at the periphery of the semiconductor chip.
JP-A-5-37144 JP-A-6-21110

ところが、特許文献２に開示の組立治具において、半導体チップは上治具の凹部内に落とし込むことによって半田板上に配置される。そして、前記上治具の凹部は、前記半導体チップを半田板における所定位置に位置決め可能とするため、半導体チップの外形に対応させて該外形より極わずかに大きく形成されている。したがって、半導体チップを上治具の凹部内に落とし込んだとき、半導体チップが凹部の壁面に接触等して半田板上の所定位置に配置されない虞があった。このため、半田付けの際には半導体チップの周縁部に半田フィレットが良好に形成されない虞があった。そこで、上治具の凹部を大きくして、半導体チップの凹部内への落とし込みの際に、半導体チップと凹部の壁面とが接触等することを防止することが考えられる。しかし、この場合においては、上治具の凹部によって半導体チップの位置決めが困難となり、半田板上の所定位置に半導体チップが配置されない虞があった。したがって、上治具の凹部を大きく形成したとしても、半田付けの際には半導体チップの周縁部に半田フィレットが良好に形成されない虞があった。   However, in the assembly jig disclosed in Patent Document 2, the semiconductor chip is placed on the solder plate by dropping into the recess of the upper jig. The concave portion of the upper jig is formed slightly larger than the outer shape so as to correspond to the outer shape of the semiconductor chip so that the semiconductor chip can be positioned at a predetermined position on the solder plate. Therefore, when the semiconductor chip is dropped into the recess of the upper jig, there is a possibility that the semiconductor chip may not be disposed at a predetermined position on the solder plate due to contact with the wall surface of the recess. For this reason, there is a possibility that a solder fillet is not satisfactorily formed at the peripheral edge of the semiconductor chip during soldering. Therefore, it is conceivable to increase the concave portion of the upper jig to prevent the semiconductor chip and the wall surface of the concave portion from contacting each other when the semiconductor chip is dropped into the concave portion. However, in this case, it is difficult to position the semiconductor chip due to the concave portion of the upper jig, and there is a possibility that the semiconductor chip is not disposed at a predetermined position on the solder plate. Therefore, even if the concave portion of the upper jig is formed large, there is a possibility that the solder fillet is not satisfactorily formed on the peripheral portion of the semiconductor chip during soldering.

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導体素子を接合部に良好に半田付けすることができるとともに、良好な半田フィレットの形成を可能とする位置決め治具及び位置決め方法を提供することにある。また、本発明の目的は、半導体素子を接合部に良好に半田付けすることができるとともに、良好な半田フィレットの形成を可能とする半導体モジュールの製造方法を提供することにある。加えて、本発明の目的は、半導体素子を接合部に良好に半田付けすることができるとともに、良好な半田フィレットの形成を可能とする半田付け装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to perform positioning treatment that can satisfactorily solder a semiconductor element to a joint portion and can form a good solder fillet. It is to provide a tool and a positioning method. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor module that can satisfactorily solder a semiconductor element to a joint and can form a good solder fillet. In addition, an object of the present invention is to provide a soldering apparatus capable of satisfactorily soldering a semiconductor element to a joint and forming a good solder fillet.

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、回路基板に設けられた接合部に半田シートを介して半導体素子を半田付けする際に用いられる位置決め治具であって、第１の治具と、第２の治具とを備え、前記第１の治具は、該第１の治具を上下方向へ貫通するとともに、前記半田シート及び半導体素子を挿入可能な位置決め孔を有し、該位置決め孔が前記接合部に対応するように前記回路基板に配置され、前記第２の治具は、前記位置決め孔に挿脱可能であるとともに、位置決め孔内への挿入状態にて前記接合部に対向配置されて前記半田シート上の半導体素子を回路基板側へ加圧する加圧面を備えており、前記第２の治具は、前記位置決め孔への挿入時に前記加圧面が前記接合部の対向位置に配置されるように位置決め孔の壁面によって位置決めされることを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is a positioning jig used when soldering a semiconductor element to a joint provided on a circuit board via a solder sheet. 1 jig and a second jig, and the first jig penetrates the first jig in the vertical direction and has a positioning hole into which the solder sheet and the semiconductor element can be inserted. And the positioning hole is arranged on the circuit board so as to correspond to the joint portion, and the second jig can be inserted into and removed from the positioning hole and is inserted into the positioning hole. The second jig has a pressing surface that is arranged to face the bonding portion and pressurizes the semiconductor element on the solder sheet toward the circuit board, and the second jig has the pressing surface bonded to the bonding hole when inserted into the positioning hole. The wall surface of the positioning hole Thus the subject matter to be positioned.

請求項８に記載の発明は、位置決め治具を用いて回路基板に設けられた接合部に半田シートを介して半導体素子を半田付けする際の位置決め方法であって、前記位置決め治具は、第１の治具と、第２の治具とを備え、前記第１の治具は、該第１の治具を上下方向へ貫通するとともに、前記半田シート及び半導体素子を挿入可能な位置決め孔を有し、該位置決め孔が前記接合部に対応するように前記回路基板に配置され、前記第２の治具は、前記位置決め孔に挿脱可能であるとともに、位置決め孔内への挿入状態にて前記接合部に対向配置されて前記半田シート上の半導体素子を回路基板側へ加圧する加圧面を備えており、前記加圧面に半田シートが配置された状態で前記位置決め孔内に前記第２の治具を挿入し、前記加圧面が前記接合部に対向するように前記位置決め孔の壁面によって第２の治具が位置決めされることで前記半田シートを前記接合部に位置決めし、前記加圧面に半導体素子が配置された状態で前記位置決め孔内に前記第２の治具を挿入し、前記加圧面が前記半田シートに対向するように前記位置決め孔の壁面によって第２の治具が位置決めされることで前記半導体素子を半田シート上に位置決めすることを要旨とする。   The invention according to claim 8 is a positioning method when soldering a semiconductor element via a solder sheet to a joint provided on a circuit board using a positioning jig, the positioning jig comprising: 1 jig and a second jig, and the first jig penetrates the first jig in the vertical direction and has a positioning hole into which the solder sheet and the semiconductor element can be inserted. And the positioning hole is arranged on the circuit board so as to correspond to the joint portion, and the second jig can be inserted into and removed from the positioning hole and is inserted into the positioning hole. A pressing surface arranged to face the joint and pressurizes the semiconductor element on the solder sheet to the circuit board side, and the solder sheet is arranged on the pressing surface and the second hole is placed in the positioning hole. Insert a jig so that the pressure surface faces the joint. The second jig is positioned by the wall surface of the positioning hole so that the solder sheet is positioned at the joint, and the semiconductor element is disposed on the pressing surface, and the second jig is positioned in the positioning hole. And positioning the semiconductor element on the solder sheet by positioning the second jig by the wall surface of the positioning hole so that the pressing surface faces the solder sheet. And

請求項１又は請求項８に記載の発明によれば、加圧面に半導体素子や半田シートが配置された状態で、該半導体素子や半田シートとともに第２の治具が位置決め孔内に挿入されると、加圧面が接合部の対向位置に配置されるように第２の治具が位置決め孔の壁面によって位置決めされる。この位置決めに伴い、半田シートは接合部の所定位置に配置されるように第２の治具によって位置決めされ、半導体素子は前記半田シートの所定位置に配置されるように第２の治具によって位置決めされる。したがって、第２の治具を用いず、半導体素子や半田シートを位置決め孔内に落とし込むことで半導体素子や半田シートを所定位置に配置する場合のように、半導体素子や半田シートが位置決め孔の壁面に接触する等によって所望する位置からずれた位置に配置されることを防止することができる。その結果として、半導体素子や半田シートを所定位置に配置して、半導体素子を接合部に良好に半田付けすることができるとともに、半導体素子の周縁部に半田フィレットを良好に形成することができる。   According to the invention described in claim 1 or claim 8, the second jig is inserted into the positioning hole together with the semiconductor element and the solder sheet in a state where the semiconductor element and the solder sheet are arranged on the pressing surface. Then, the second jig is positioned by the wall surface of the positioning hole so that the pressurizing surface is disposed at a position opposite to the joint portion. With this positioning, the solder sheet is positioned by the second jig so as to be arranged at a predetermined position of the joint portion, and the semiconductor element is positioned by the second jig so as to be arranged at a predetermined position of the solder sheet. Is done. Therefore, the semiconductor element or the solder sheet is placed on the wall surface of the positioning hole as in the case where the semiconductor element or the solder sheet is placed in a predetermined position by dropping the semiconductor element or the solder sheet into the positioning hole without using the second jig. It is possible to prevent the lens from being disposed at a position shifted from a desired position due to contact with the surface. As a result, the semiconductor element and the solder sheet can be arranged at predetermined positions, and the semiconductor element can be well soldered to the joint portion, and the solder fillet can be satisfactorily formed at the peripheral portion of the semiconductor element.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記位置決め孔は、該位置決め孔の壁面に半田シートの周縁部が対向することで前記回路基板に載置された半田シートを前記接合部に位置決め可能に形成されていることを要旨とする。これによれば、第２の治具とともに半田シートが位置決め孔内に挿入され、接合部の所定位置に配置された半田シートは、さらに、位置決め孔の壁面によって前記所定位置に位置決めされる。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the positioning hole includes a solder sheet placed on the circuit board with a peripheral portion of the solder sheet facing a wall surface of the positioning hole. The gist is that the joint is formed so as to be positioned. According to this, the solder sheet is inserted into the positioning hole together with the second jig, and the solder sheet disposed at the predetermined position of the joint is further positioned at the predetermined position by the wall surface of the positioning hole.

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記加圧面による前記半導体素子の加圧状態では前記位置決め孔の壁面と、該壁面に対向する前記半導体素子の周縁部との間に前記半田シートの厚さ寸法の１／２以上の隙間が、半導体素子の全周に亘って形成されていることを要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, when the semiconductor element is pressurized by the pressure surface, the wall surface of the positioning hole and the semiconductor element facing the wall surface The gist is that a gap of 1/2 or more of the thickness dimension of the solder sheet is formed over the entire circumference of the semiconductor element between the peripheral edge portion.

これによれば、半導体素子が半田シートに位置決めされた状態では、半導体素子の周縁部と、位置決め孔の壁面との間には、半田シートの厚さ寸法の１／２以上の隙間が形成されている。したがって、半導体素子の周囲における隙間によって、毛管現象による溶融半田の濡れ拡がりが許容され、半導体素子の周縁部には半田フィレットが好適に形成される。   According to this, in a state where the semiconductor element is positioned on the solder sheet, a gap of 1/2 or more of the thickness dimension of the solder sheet is formed between the peripheral portion of the semiconductor element and the wall surface of the positioning hole. ing. Therefore, wetting and spreading of the molten solder due to the capillary phenomenon is allowed by the gap around the semiconductor element, and a solder fillet is suitably formed on the peripheral edge of the semiconductor element.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記隙間は、前記半田シートの厚さ寸法より大きく形成されていることを要旨とする。これによれば、隙間は半田シートの厚さ寸法より大きく形成されているため、溶融半田の濡れ拡がりを確実に許容することができ、半導体素子の周囲に半田フィレットをより一層好適に形成することができる。   The gist of the invention of claim 4 is that, in the invention of claim 3, the gap is formed larger than the thickness dimension of the solder sheet. According to this, since the gap is formed larger than the thickness dimension of the solder sheet, it is possible to reliably allow the molten solder to spread and to form a solder fillet more appropriately around the semiconductor element. Can do.

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記第２の治具は、前記加圧面に前記半導体素子又は半田シートを吸着するための負圧を作用させることが可能な開口を有する通路を備えるとともに、該通路に接続される負圧源を備えていることを要旨とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the second jig adsorbs the semiconductor element or the solder sheet to the pressing surface. A gist is provided with a passage having an opening capable of applying a negative pressure and a negative pressure source connected to the passage.

これによれば、第２の治具の加圧面に半導体素子又は半田シートを吸着することができる。そして、第２の治具を半導体素子又は半田シートを吸着する吸着部として使用することにより、第２の治具を移動させると同時に半導体素子又は半田シートを搬送することができ、さらには、第２の治具を位置決め孔内へ挿入する際には半導体素子又は半田シートを加圧面に吸着した状態で位置決め孔内に挿入することができる。したがって、半導体素子又は半田シートを位置決め孔内に挿入する際に、半導体素子又は半田シートが加圧面にて移動し、該半導体素子又は半田シートが位置決め孔の壁面に接触することを防止して、半導体素子や半田シートを所定位置に配置する作業を正確に行うことができる。   According to this, the semiconductor element or the solder sheet can be adsorbed on the pressing surface of the second jig. Then, by using the second jig as an adsorbing portion that adsorbs the semiconductor element or the solder sheet, the semiconductor element or the solder sheet can be conveyed simultaneously with the movement of the second jig. When the jig 2 is inserted into the positioning hole, the semiconductor element or the solder sheet can be inserted into the positioning hole while being adsorbed on the pressing surface. Therefore, when the semiconductor element or the solder sheet is inserted into the positioning hole, the semiconductor element or the solder sheet moves on the pressing surface, and the semiconductor element or the solder sheet is prevented from coming into contact with the wall surface of the positioning hole. The operation of arranging the semiconductor element and the solder sheet at a predetermined position can be performed accurately.

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記位置決め治具は、前記第２の治具に対向する面に負圧を作用させることが可能な開口を有する通路を備えるとともに前記負圧源を有する吸着装置をさらに備え、該吸着装置の通路と前記第２の治具の通路とはシール部材を介して接続され、前記吸着装置によって、第２の治具に前記半導体素子又は半田シートが吸着されることを要旨とする。   The invention described in claim 6 is the invention described in claim 5, wherein the positioning jig includes a passage having an opening capable of applying a negative pressure to a surface facing the second jig. And a suction device having the negative pressure source, the passage of the suction device and the passage of the second jig are connected via a seal member, and the semiconductor device is connected to the second jig by the suction device. The gist is that the element or the solder sheet is adsorbed.

これによれば、第２の治具の自重に加え、吸着装置の自重によって半導体素子を半田シート（回路基板）側へ加圧することができる。したがって、例えば、吸着装置を備えない第２の治具だけの場合に比して、半導体素子の位置決めを確実に行うことができる。請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記第２の治具の加圧面以外の面には、前記第２の治具の通路に接続される接続部が設けられ、該接続部はフレキシブルな真空配管を介して前記負圧源に接続されていることを要旨とする。   According to this, in addition to the weight of the second jig, the semiconductor element can be pressurized to the solder sheet (circuit board) side by the weight of the suction device. Therefore, for example, the semiconductor element can be reliably positioned as compared with the case of only the second jig not including the suction device. According to a seventh aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, a connection portion connected to the passage of the second jig is provided on a surface other than the pressing surface of the second jig. The connection portion is connected to the negative pressure source through a flexible vacuum pipe.

これによれば、フレキシブルな真空配管によって、第２の治具が移動しても、第２の治具の通路と負圧源とを接続することができる。したがって、フレキシブルな真空配管を用いることで、第２の治具から離れた位置に負圧源を配置しても第２の治具の通路と負圧源とを接続することができ、第２の治具の周囲環境をシンプルにすることができる。   According to this, even if the second jig is moved by the flexible vacuum pipe, the passage of the second jig and the negative pressure source can be connected. Therefore, by using a flexible vacuum pipe, the passage of the second jig and the negative pressure source can be connected even if the negative pressure source is arranged at a position away from the second jig. The environment around the jig can be simplified.

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記半田シートの外形は、前記半導体素子の外形よりも大きく形成されていることを要旨とする。これによれば、半田シートに半導体素子が配置された状態では、半導体素子の周縁部から半田シートの周縁部が突出している。このため、半田シートの周縁部によって、半導体素子の周囲に半田フィレットを好適に形成することができる。   The invention according to claim 9 is characterized in that, in the invention according to claim 8, the outer shape of the solder sheet is formed larger than the outer shape of the semiconductor element. According to this, in a state where the semiconductor element is arranged on the solder sheet, the peripheral edge portion of the solder sheet protrudes from the peripheral edge portion of the semiconductor element. For this reason, a solder fillet can be suitably formed around the semiconductor element by the peripheral portion of the solder sheet.

請求項１０に記載の発明は、請求項８又は請求項９に記載の位置決め方法を、回路基板に設けられた接合部に半田シートを介して半導体素子を半田付けする際における位置決めに使用する半導体モジュールの製造方法である。この発明では、半導体モジュールの製造方法において、対応する前記請求項に記載の作用、効果を奏する。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor that uses the positioning method according to the eighth or ninth aspect for positioning when a semiconductor element is soldered to a joint provided on a circuit board via a solder sheet. It is a manufacturing method of a module. In this invention, in the manufacturing method of a semiconductor module, there exists an effect | action and effect as described in the said corresponding claim.

請求項１１に記載の発明は、回路基板に設けられた接合部に半田シートを介して半導体素子を半田付けする際に位置決め治具を用いる半田付け装置であって、請求項１〜請求項７に記載の位置決め治具における前記第１の治具及び第２の治具のうち少なくとも第２の治具を運搬する運搬手段を備えている。この発明では、半田付け装置において、対応する前記請求項に記載の作用、効果を奏する。   The invention described in claim 11 is a soldering apparatus that uses a positioning jig when soldering a semiconductor element to a joint provided on a circuit board via a solder sheet. A positioning means for transporting at least the second jig among the first jig and the second jig. According to the present invention, the soldering apparatus has the operations and effects described in the corresponding claims.

本発明の位置決め治具及び位置決め方法によれば、半導体素子を接合部に良好に半田付けすることができるとともに、良好な半田フィレットの形成を可能とすることができる。さらに、本発明の半導体モジュールの製造方法によれば、半導体素子を接合部に良好に半田付けすることができるとともに、良好な半田フィレットの形成を可能とすることができる。加えて、半田付け装置によれば、半導体素子を接合部に良好に半田付けすることができるとともに、良好な半田フィレットの形成を可能とすることができる。   According to the positioning jig and the positioning method of the present invention, it is possible to satisfactorily solder the semiconductor element to the joint, and it is possible to form a good solder fillet. Furthermore, according to the method for manufacturing a semiconductor module of the present invention, it is possible to satisfactorily solder a semiconductor element to a joint portion and to form a good solder fillet. In addition, according to the soldering apparatus, it is possible to satisfactorily solder the semiconductor element to the joint, and it is possible to form a good solder fillet.

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図８にしたがって説明する。
図１及び図２は、半導体モジュールを示している。半導体モジュール１０は、回路基板１１と、４個の半導体素子１２を備えている。回路基板１１は、表面に金属回路１３を有するセラミック絶縁体としてのセラミック基板１４が金属製のヒートシンク１５と金属板１６を介して一体化された冷却回路基板（ヒートシンク付き基板）である。ヒートシンク１５は冷却媒体が流れる冷媒流路１５ａを備えている。ヒートシンク１５は、アルミニウム系金属や銅等で形成されている。アルミニウム系金属とはアルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。金属板１６は、セラミック基板１４とヒートシンク１５とを接合する接合層として機能し、例えば、アルミニウムや銅などで形成されている。 (First embodiment)
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
1 and 2 show a semiconductor module. The semiconductor module 10 includes a circuit board 11 and four semiconductor elements 12. The circuit board 11 is a cooling circuit board (substrate with a heat sink) in which a ceramic substrate 14 as a ceramic insulator having a metal circuit 13 on the surface is integrated through a metal heat sink 15 and a metal plate 16. The heat sink 15 includes a refrigerant flow path 15a through which a cooling medium flows. The heat sink 15 is formed of aluminum metal, copper or the like. An aluminum-based metal means aluminum or an aluminum alloy. The metal plate 16 functions as a bonding layer for bonding the ceramic substrate 14 and the heat sink 15 and is formed of, for example, aluminum or copper.

金属回路１３は、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。セラミック基板１４は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成されている。半導体素子１２としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）やダイオードが用いられている。半導体素子１２は、金属回路１３に接合（半田付け）されている。すなわち、金属回路１３は半導体素子１２を回路基板１１上に接合するための接合部を構成する。半導体素子１２は、半田層Ｈによって金属回路１３に接合（半田付け）され、前記半田層Ｈは四角板状をなす半田シート３３（図５参照）を用いて形成されている。半導体素子１２の全周に亘る周縁部１２ａの下端には、該半田層Ｈの一部である半田フィレットＦが形成されている。半田層Ｈを上下方向へ切断した際の半田フィレットＦの断面形状は、半田層Ｈの上から下へ向かうに従い円弧状に滑らかに反るようになっている。   The metal circuit 13 is made of, for example, aluminum or copper. The ceramic substrate 14 is made of, for example, aluminum nitride, alumina, silicon nitride, or the like. As the semiconductor element 12, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a diode is used. The semiconductor element 12 is bonded (soldered) to the metal circuit 13. That is, the metal circuit 13 forms a joint for joining the semiconductor element 12 on the circuit board 11. The semiconductor element 12 is joined (soldered) to the metal circuit 13 by a solder layer H, and the solder layer H is formed using a solder sheet 33 (see FIG. 5) having a square plate shape. A solder fillet F, which is a part of the solder layer H, is formed at the lower end of the peripheral edge 12 a over the entire circumference of the semiconductor element 12. The cross-sectional shape of the solder fillet F when the solder layer H is cut in the vertical direction is smoothly curved in an arc shape from the top to the bottom of the solder layer H.

半導体モジュール１０は、回路基板１１として表面に金属回路１３を有する１枚のセラミック基板１４を金属製で冷媒流路１５ａを備えたヒートシンク１５と一体化した構成のものに限らない。例えば、図３に示すように、回路基板１１として表面に金属回路１３を有する複数（この実施形態では６枚）のセラミック基板１４を金属製で冷媒流路１５ａを備えたヒートシンク１５と一体化した冷却回路基板を備えた半導体モジュール１００であってもよい。半導体モジュール１００は、各セラミック基板１４上にそれぞれ４個、全体で２４個の半導体素子１２が半田付けされている。   The semiconductor module 10 is not limited to a configuration in which a single ceramic substrate 14 having a metal circuit 13 on the surface as the circuit substrate 11 is integrated with a heat sink 15 made of metal and provided with a coolant channel 15a. For example, as shown in FIG. 3, a plurality of (six in this embodiment) ceramic substrates 14 having a metal circuit 13 on the surface as a circuit substrate 11 are integrated with a heat sink 15 made of metal and provided with a coolant channel 15a. The semiconductor module 100 provided with the cooling circuit board may be used. In the semiconductor module 100, four semiconductor elements 12 are soldered on each ceramic substrate 14 in total.

図５は、半田付け装置の構成を概略的に示している。半田付け装置ＨＫは、回路基板１１の金属回路１３に半導体素子１２を半田付けするための装置として構成されている。また、この実施形態の半田付け装置ＨＫは、図３に示す半導体モジュール１００、すなわち、複数（６枚）のセラミック基板１４をヒートシンク１５と一体化した回路基板１１上に半導体素子１２が半田付けされて構成される半導体モジュール１００の半田付けを行う装置として構成されている。   FIG. 5 schematically shows the configuration of the soldering apparatus. The soldering apparatus HK is configured as an apparatus for soldering the semiconductor element 12 to the metal circuit 13 of the circuit board 11. In the soldering apparatus HK of this embodiment, the semiconductor element 12 is soldered onto the semiconductor module 100 shown in FIG. 3, that is, the circuit board 11 in which a plurality (six) ceramic substrates 14 are integrated with the heat sink 15. It is comprised as an apparatus which solders the semiconductor module 100 comprised by this.

図５に示すように、半田付け装置ＨＫは、密閉可能な容器（チャンバ）１７を備え、当該容器１７は開口部１８ａを有する箱型の本体１８と、当該本体１８の開口部１８ａを開放及び閉鎖する蓋体１９とから構成されている。本体１８には、半導体モジュール１００を位置決めして支持する支持台２０が設置されている。また、本体１８には、蓋体１９の装着部位にパッキン２１が配設されている。   As shown in FIG. 5, the soldering apparatus HK includes a sealable container (chamber) 17, and the container 17 opens a box-shaped main body 18 having an opening 18 a and the opening 18 a of the main body 18. It is comprised from the cover body 19 which closes. The main body 18 is provided with a support base 20 that positions and supports the semiconductor module 100. The main body 18 is provided with a packing 21 at the mounting portion of the lid body 19.

蓋体１９は、本体１８の開口部１８ａを閉鎖可能な大きさで形成されており、本体１８に蓋体１９を装着することにより容器１７内には密閉空間Ｓが形成されるようになっている。また、蓋体１９において、密閉空間Ｓと対向する部位は、磁力線（磁束）を通す電気的絶縁材で形成されている。この実施形態では、電気的絶縁材としてガラスが用いられており、蓋体１９にはガラス板２２が組み付けられている。   The lid body 19 is formed in a size capable of closing the opening 18 a of the main body 18, and the sealed space S is formed in the container 17 by attaching the lid body 19 to the main body 18. Yes. Further, in the lid 19, a portion facing the sealed space S is formed of an electrically insulating material that passes magnetic lines of force (magnetic flux). In this embodiment, glass is used as an electrical insulating material, and a glass plate 22 is assembled to the lid 19.

また、本体１８には、容器１７内に還元性ガス（この実施形態では水素）を供給するための還元ガス供給部２３が接続されている。還元ガス供給部２３は、配管２３ａと、当該配管２３ａの開閉バルブ２３ｂと、水素タンク２３ｃとを備えている。また、本体１８には、容器１７内に不活性ガス（この実施形態では窒素）を供給するための不活性ガス供給部２４が接続されている。不活性ガス供給部２４は、配管２４ａと、当該配管２４ａの開閉バルブ２４ｂと、窒素タンク２４ｃとを備えている。また、本体１８には、容器１７内に充満したガスを外部に排出するためのガス排出部２５が接続されている。ガス排出部２５は、配管２５ａと、当該配管２５ａの開閉バルブ２５ｂと、真空ポンプ２５ｃとを備えている。半田付け装置ＨＫは、還元ガス供給部２３、不活性ガス供給部２４及びガス排出部２５を備えることにより、密閉空間Ｓ内の圧力を調整可能な構成とされており、密閉空間Ｓ内の圧力は、圧力調整によって加圧されたり、減圧されたりする。   The main body 18 is connected to a reducing gas supply unit 23 for supplying a reducing gas (hydrogen in this embodiment) into the container 17. The reducing gas supply unit 23 includes a pipe 23a, an opening / closing valve 23b of the pipe 23a, and a hydrogen tank 23c. The main body 18 is connected to an inert gas supply unit 24 for supplying an inert gas (nitrogen in this embodiment) into the container 17. The inert gas supply unit 24 includes a pipe 24a, an opening / closing valve 24b of the pipe 24a, and a nitrogen tank 24c. The main body 18 is connected to a gas discharge unit 25 for discharging the gas filled in the container 17 to the outside. The gas discharge unit 25 includes a pipe 25a, an opening / closing valve 25b of the pipe 25a, and a vacuum pump 25c. The soldering apparatus HK includes a reducing gas supply unit 23, an inert gas supply unit 24, and a gas discharge unit 25, so that the pressure in the sealed space S can be adjusted. The pressure is increased or decreased by pressure adjustment.

また、本体１８には、半田付け後の容器１７内に熱媒体（冷却用ガス）を供給するための熱媒供給部２６が接続されている。熱媒供給部２６は、配管２６ａと、当該配管２６ａの開閉バルブ２６ｂと、ガスタンク２６ｃとを備えている。熱媒供給部２６は、容器１７内に収容した半導体モジュール１００のヒートシンク１５に冷却用ガスを供給するように接続されている。なお、熱媒供給部２６から供給される熱媒体を冷却液としてもよい。また、本体１８には、容器１７内の温度を計測するための温度センサ（例えば、熱電対など）２７が設置されている。   The main body 18 is connected to a heat medium supply unit 26 for supplying a heat medium (cooling gas) into the container 17 after soldering. The heat medium supply unit 26 includes a pipe 26a, an opening / closing valve 26b of the pipe 26a, and a gas tank 26c. The heat medium supply unit 26 is connected to supply a cooling gas to the heat sink 15 of the semiconductor module 100 housed in the container 17. Note that the heat medium supplied from the heat medium supply unit 26 may be a coolant. The main body 18 is provided with a temperature sensor (for example, a thermocouple) 27 for measuring the temperature in the container 17.

半田付け装置ＨＫの上部（蓋体１９の上部）には、高周波加熱コイル２８が設置されている。この実施形態において高周波加熱コイル２８は、６枚のセラミック基板１４にそれぞれ対応するように、各セラミック基板１４の上側に１つずつ合計６つの高周波加熱コイル２８が配置されている。この実施形態の高周波加熱コイル２８は、１枚のセラミック基板１４を覆う大きさで、かつ後述する第２の治具３５の上面の輪郭よりも大きく形成されている。また、各高周波加熱コイル２８は、渦巻き状（角形渦巻き状）に形成されており、平面的に展開されている。また、各高周波加熱コイル２８は、蓋体１９（ガラス板２２の装着部位）に対向するように配置されている。また、各高周波加熱コイル２８は、半田付け装置ＨＫが備える高周波発生装置２９に電気的に接続されているとともに、容器１７内に設置された温度センサ２７の計測結果に基づき、高周波発生装置２９の出力が制御されるようになっている。また、各高周波加熱コイル２８には、コイル内部に冷却水を通すための冷却路３０が形成されているとともに、半田付け装置ＨＫが備える冷却水タンク３１に接続されている。   A high-frequency heating coil 28 is installed on the upper part of the soldering apparatus HK (upper part of the lid 19). In this embodiment, a total of six high-frequency heating coils 28 are arranged on the upper side of each ceramic substrate 14 such that the high-frequency heating coils 28 correspond to the six ceramic substrates 14 respectively. The high-frequency heating coil 28 of this embodiment has a size that covers one ceramic substrate 14 and is larger than the contour of the upper surface of a second jig 35 described later. Each high-frequency heating coil 28 is formed in a spiral shape (square spiral shape), and is expanded in a plane. Moreover, each high frequency heating coil 28 is arrange | positioned so that the cover body 19 (attachment part of the glass plate 22) may be opposed. Each high-frequency heating coil 28 is electrically connected to a high-frequency generator 29 provided in the soldering device HK, and based on the measurement result of the temperature sensor 27 installed in the container 17, The output is controlled. Each high-frequency heating coil 28 is formed with a cooling path 30 for passing cooling water through the coil, and is connected to a cooling water tank 31 provided in the soldering apparatus HK.

上記半田付け装置ＨＫは、半田付けを行う際に、半導体素子１２及び半田シート３３を位置決めする位置決め治具ＩＫを備えている。図４は、前記位置決め治具ＩＫを構成する第１の治具３２（図４（ａ））と第２の治具３５（図４（ｂ））を示している。第１の治具３２は、回路基板１１を構成するセラミック基板１４と同一の大きさ（外形）をなす略平板状に形成されている。第１の治具３２は、例えば、グラファイトやセラミックスなどの材料で形成されている。第１の治具３２は、図５に示すように、半田付け時に前記回路基板１１上に載置され、半田シート３３をセラミック基板１４の金属回路１３（接合部）上の所定位置に位置決めするとともに、前記第２の治具３５の加圧面３５ａが前記金属回路１３の対向位置に配置されるように位置決めするために使用される。なお、前記半田シート３３は四角板状をなし、その外形は、前記半導体素子１２の外形より大きくなっている。すなわち、半田シート３３の外形は、半田シート３３上に半導体素子１２を載置（配置）したとき、半田シート３３の周縁部３３ａが半導体素子１２の周縁部１２ａよりも外方へ突出するようなサイズである。   The soldering apparatus HK includes a positioning jig IK that positions the semiconductor element 12 and the solder sheet 33 when performing soldering. FIG. 4 shows a first jig 32 (FIG. 4A) and a second jig 35 (FIG. 4B) constituting the positioning jig IK. The first jig 32 is formed in a substantially flat plate shape having the same size (outer shape) as the ceramic substrate 14 constituting the circuit board 11. The first jig 32 is formed of a material such as graphite or ceramics, for example. As shown in FIG. 5, the first jig 32 is placed on the circuit board 11 at the time of soldering, and positions the solder sheet 33 at a predetermined position on the metal circuit 13 (joining portion) of the ceramic substrate 14. At the same time, it is used for positioning so that the pressing surface 35a of the second jig 35 is disposed at a position facing the metal circuit 13. The solder sheet 33 has a square plate shape, and the outer shape thereof is larger than the outer shape of the semiconductor element 12. That is, the outer shape of the solder sheet 33 is such that when the semiconductor element 12 is placed (arranged) on the solder sheet 33, the peripheral portion 33 a of the solder sheet 33 protrudes outward from the peripheral portion 12 a of the semiconductor element 12. Size.

また、図４（ａ）に示すように、第１の治具３２には、該第１の治具３２を上下方向へ貫通する複数（この実施形態では４つ）の位置決め孔３４が形成されている。各位置決め孔３４は、第１の治具３２が回路基板１１上へ載置された状態では、セラミック基板１４における金属回路１３（接合部）と対応するように形成されている。すなわち、第１の治具３２を回路基板１１上に載置した状態では、各位置決め孔３４は、金属回路１３を第１の治具３２を介して上側へ臨ませるようになっている。そして、各位置決め孔３４は、前記半田シート３３及び半導体素子１２を挿入可能とするように、半田シート３３及び半導体素子１２の外形よりも大きく形成されている。特に、半田シート３３は、回路基板１１に平行をなし半田シート３３の周縁部が位置決め孔３４の壁面３４ａに対向する状態で位置決め孔３４内に挿入可能になっている。図６に示すように、各位置決め孔３４内に半田シート３３が挿入された状態では、各位置決め孔３４の壁面３４ａと、半田シート３３の全周に亘る周縁部３３ａとの間には僅かな隙間Ｎが形成されるようになっている。すなわち、位置決め孔３４内に半田シート３３が挿入され、金属回路１３上に載置された状態では、該半田シート３３は位置決め孔３４の壁面３４ａによって、半田シート３３が所定位置、すなわち金属回路１３上に位置決めされるようになっている。なお、半田シート３３が金属回路１３上の所定位置に位置決めされた状態では、半田シート３３の下面全面が金属回路１３上に載っている状態となっている。   As shown in FIG. 4A, the first jig 32 is formed with a plurality of (four in this embodiment) positioning holes 34 penetrating the first jig 32 in the vertical direction. ing. Each positioning hole 34 is formed so as to correspond to the metal circuit 13 (joint portion) in the ceramic substrate 14 in a state where the first jig 32 is placed on the circuit substrate 11. That is, in the state where the first jig 32 is placed on the circuit board 11, each positioning hole 34 faces the metal circuit 13 upward via the first jig 32. Each positioning hole 34 is formed larger than the outer shape of the solder sheet 33 and the semiconductor element 12 so that the solder sheet 33 and the semiconductor element 12 can be inserted. In particular, the solder sheet 33 is parallel to the circuit board 11 and can be inserted into the positioning hole 34 with the peripheral edge of the solder sheet 33 facing the wall surface 34 a of the positioning hole 34. As shown in FIG. 6, in a state where the solder sheet 33 is inserted into each positioning hole 34, there is a slight gap between the wall surface 34 a of each positioning hole 34 and the peripheral edge portion 33 a over the entire circumference of the solder sheet 33. A gap N is formed. That is, when the solder sheet 33 is inserted into the positioning hole 34 and placed on the metal circuit 13, the solder sheet 33 is placed at a predetermined position, that is, the metal circuit 13 by the wall surface 34 a of the positioning hole 34. It is designed to be positioned above. When the solder sheet 33 is positioned at a predetermined position on the metal circuit 13, the entire lower surface of the solder sheet 33 is placed on the metal circuit 13.

また、各位置決め孔３４内に半導体素子１２が挿入され、該半導体素子１２が半田シート３３の所定位置に配置された状態では、位置決め孔３４の壁面３４ａと、該壁面３４ａに対向する半導体素子１２の周縁部１２ａとの間には隙間Ｍが形成されるようになっている。なお、半導体素子１２が半田シート３３の所定位置に配置された状態では、半田シート３３の周縁部３３ａが半導体素子１２の周縁部１２ａよりも外方へ突出する状態となっている。前記隙間Ｍは、半田シート３３の周縁部３３ａと位置決め孔３４の壁面３４ａとの間に形成される隙間Ｎより広くなっている。そして、位置決め孔３４は、該位置決め孔３４の壁面３４ａと、半導体素子１２の周縁部１２ａとの間の隙間Ｍが、前記半田シート３３の厚さ寸法Ｄよりも大きくなるように設定されている。前記隙間Ｍは、半導体素子１２の全周に亘って形成され、半導体素子１２の周囲におけるいずれの位置でも、半田シート３３の厚さ寸法Ｄより大きくなっている。なお、半導体素子１２の周縁部１２ａに半田フィレットＦを形成するためには、前記隙間Ｍは半田シート３３の厚さ寸法Ｄの少なくとも１／２となっていればよい。   Further, in a state where the semiconductor element 12 is inserted into each positioning hole 34 and the semiconductor element 12 is disposed at a predetermined position of the solder sheet 33, the wall surface 34a of the positioning hole 34 and the semiconductor element 12 facing the wall surface 34a. A gap M is formed between the peripheral edge portion 12a and the peripheral edge portion 12a. In a state where the semiconductor element 12 is disposed at a predetermined position on the solder sheet 33, the peripheral edge portion 33 a of the solder sheet 33 protrudes outward from the peripheral edge portion 12 a of the semiconductor element 12. The gap M is wider than the gap N formed between the peripheral edge portion 33 a of the solder sheet 33 and the wall surface 34 a of the positioning hole 34. The positioning hole 34 is set such that the gap M between the wall surface 34 a of the positioning hole 34 and the peripheral edge portion 12 a of the semiconductor element 12 is larger than the thickness dimension D of the solder sheet 33. . The gap M is formed over the entire circumference of the semiconductor element 12 and is larger than the thickness dimension D of the solder sheet 33 at any position around the semiconductor element 12. In order to form the solder fillet F on the peripheral edge portion 12 a of the semiconductor element 12, the gap M only needs to be at least ½ of the thickness dimension D of the solder sheet 33.

図４（ｂ）に示すように、第２の治具３５は、該第２の治具３５を通る磁束の変化により電流が発生し、自身の電気抵抗によって発熱する材料、すなわち誘導加熱可能な材料を用いて形成されている。この実施形態の第２の治具３５は、ステンレスで形成されている。第２の治具３５は、半田付け時において前記半田シート３３上に載置された半導体素子１２の直上において当該半導体素子１２の上面（非接合面）に接するように配置可能な大きさに形成されている。   As shown in FIG. 4B, the second jig 35 is a material that generates current due to a change in magnetic flux passing through the second jig 35 and generates heat by its own electrical resistance, that is, induction heating is possible. It is formed using a material. The second jig 35 of this embodiment is made of stainless steel. The second jig 35 is formed in a size that can be disposed so as to be in contact with the upper surface (non-bonding surface) of the semiconductor element 12 immediately above the semiconductor element 12 placed on the solder sheet 33 during soldering. Has been.

この実施形態においては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第２の治具３５は、加圧面３５ａ側、すなわち、半田付け時において半導体素子１２と当接する下面側が、第１の治具３２の各位置決め孔３４に挿入可能な形状に形成されている。また、位置決め孔３４の壁面３４ａは、第２の治具３５の位置決め孔３４内への挿入時には、加圧面３５ａが金属回路１３の対向位置に配置されるように第２の治具３５を位置決めガイドするようになっている。また、第２の治具３５の加圧面３５ａは、上側へ凹むように形成されており、加圧面３５ａの内側に半導体素子１２が収容された状態では、半導体素子１２の移動が防止されるようになっている。   In this embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, the second jig 35 has a pressure surface 35a side, that is, a lower surface side that contacts the semiconductor element 12 during soldering. It is formed in a shape that can be inserted into each positioning hole 34 of the jig 32. Further, the wall surface 34 a of the positioning hole 34 positions the second jig 35 so that the pressing surface 35 a is disposed at a position facing the metal circuit 13 when the second jig 35 is inserted into the positioning hole 34. Guided. Further, the pressing surface 35a of the second jig 35 is formed so as to be recessed upward, and the movement of the semiconductor element 12 is prevented when the semiconductor element 12 is accommodated inside the pressing surface 35a. It has become.

図５〜図７に示すように、第２の治具３５は、前記半導体素子１２又は半田シート３３を吸着するための負圧を作用させることが可能な開口３７ａを加圧面３５ａに有する通路３７を備える。前記通路３７は、第２の治具３５を上下方向に貫通し、各加圧面３５ａに垂直に延びる部分を備えており、その下端が前記加圧面３５ａの開口３７ａになっている。また、図７に示すように、加圧面３５ａには前記通路３７の開口３７ａに連通する連通溝３５ｃが複数形成されている。図５に示すように、第２の治具３５の上側には、吸着装置４１が配設されている。この吸着装置４１の下面４１ａにはゴム材料製のシール部材４３が配設されている。また、吸着装置４１内には通路４２が形成され、該通路４２は垂直に延びる部分を備えており、その下端が前記シール部材４３で下方に向けて開放された開口４２ａになっている。   As shown in FIGS. 5 to 7, the second jig 35 has a passage 37 having an opening 37 a in the pressurizing surface 35 a capable of applying a negative pressure for adsorbing the semiconductor element 12 or the solder sheet 33. Is provided. The passage 37 includes a portion that passes through the second jig 35 in the vertical direction and extends perpendicularly to each pressure surface 35a, and a lower end thereof is an opening 37a of the pressure surface 35a. Further, as shown in FIG. 7, a plurality of communication grooves 35c communicating with the openings 37a of the passage 37 are formed on the pressure surface 35a. As shown in FIG. 5, a suction device 41 is disposed above the second jig 35. A seal member 43 made of a rubber material is disposed on the lower surface 41 a of the adsorption device 41. Further, a passage 42 is formed in the adsorption device 41, and the passage 42 has a vertically extending portion. The lower end of the passage 42 is an opening 42a opened downward by the seal member 43.

吸着装置４１は負圧源たる真空ポンプ３８を備え、該真空ポンプ３８は前記通路４２に接続されている。そして、真空ポンプ３８により、吸着装置４１の通路４２に負圧が作用し、さらに、シール部材４３を介して第２の治具３５の通路３７に負圧が作用する状態となる。吸着装置４１の通路４２と、第２の治具３５の通路３７に負圧が作用した状態では、吸着装置４１に第２の治具３５が吸着されるとともに、加圧面３５ａには半導体素子１２又は半田シート３３が吸着されるようになっている。   The suction device 41 includes a vacuum pump 38 as a negative pressure source, and the vacuum pump 38 is connected to the passage 42. Then, the vacuum pump 38 causes a negative pressure to act on the passage 42 of the suction device 41, and further causes a negative pressure to act on the passage 37 of the second jig 35 via the seal member 43. In a state where negative pressure is applied to the passage 42 of the adsorption device 41 and the passage 37 of the second jig 35, the second jig 35 is adsorbed to the adsorption device 41 and the semiconductor element 12 is applied to the pressure surface 35 a. Alternatively, the solder sheet 33 is adsorbed.

第２の治具３５において、加圧面３５ａと反対側の端部にはフランジ３５ｂが形成されている。図４（ａ）は第２の治具３５の加圧面３５ａ側の外形を二点鎖線で示し、第２の治具３５が第１の治具３２の位置決め孔３４に嵌挿された際の第１の治具３２と第２の治具３５との位置関係を示している。   In the second jig 35, a flange 35b is formed at the end opposite to the pressing surface 35a. FIG. 4A shows the outer shape of the second jig 35 on the pressing surface 35 a side by a two-dot chain line, and the second jig 35 is inserted into the positioning hole 34 of the first jig 32. The positional relationship between the first jig 32 and the second jig 35 is shown.

また、この実施形態においては、半田付け装置ＨＫは、全ての第２の治具３５を一括して半導体素子１２を加圧可能な位置へ配置可能、かつ全ての第２の治具３５を一括して半導体素子１２から離間した位置へ配置可能に構成されている。すなわち、半田付け装置ＨＫは、第２の治具３５を運搬可能な運搬手段を備えている。具体的には、図５に示すように、蓋体１９には第２の治具３５を支持可能な支持プレート３６が水平に取り付けられている。支持プレート３６は磁力線を通す絶縁材料（例えば、セラミックス）で形成されるとともに、第２の治具３５のフランジ３５ｂより下側が嵌挿可能な孔３６ａを第２の治具３５の数だけ備えている。前記孔３６ａは、蓋体１９が本体１８に取り付けられた状態において、支持台２０上に位置決めされた回路基板１１の接合部（金属回路１３）と対向する位置に形成されている。第２の治具３５は各孔３６ａに嵌挿された状態で支持プレート３６に装備されている。そして、第２の治具３５は、フランジ３５ｂが支持プレート３６に支持されることで蓋体１９に支持され、その支持状態で蓋体１９を移動させることで第２の治具３５を運搬することが可能となっている。したがって、本実施形態では、蓋体１９（支持プレート３６）が位置決め治具ＩＫにおける第２の治具３５を運搬する運搬手段を構成している。   Further, in this embodiment, the soldering apparatus HK can arrange all the second jigs 35 at a position where the semiconductor element 12 can be pressed together, and can arrange all the second jigs 35 all together. Thus, it can be arranged at a position away from the semiconductor element 12. That is, the soldering apparatus HK includes a transport means that can transport the second jig 35. Specifically, as shown in FIG. 5, a support plate 36 that can support the second jig 35 is horizontally attached to the lid 19. The support plate 36 is formed of an insulating material (for example, ceramics) that allows passage of magnetic lines of force, and includes a number of holes 36 a that can be inserted below the flange 35 b of the second jig 35 by the number of the second jigs 35. Yes. The hole 36 a is formed at a position facing the joint portion (metal circuit 13) of the circuit board 11 positioned on the support base 20 in a state where the lid 19 is attached to the main body 18. The second jig 35 is mounted on the support plate 36 in a state of being inserted into each hole 36a. The second jig 35 is supported by the lid body 19 by the flange 35b being supported by the support plate 36, and the second jig 35 is conveyed by moving the lid body 19 in the supported state. It is possible. Therefore, in the present embodiment, the lid 19 (support plate 36) constitutes a transport means for transporting the second jig 35 in the positioning jig IK.

そして、図５に示すように、蓋体１９が閉鎖位置に配置された状態では、第２の治具３５の加圧面３５ａが半導体素子１２の非接合面に当接するとともに、フランジ３５ｂが支持プレート３６の上面から浮き上がった状態となって、第２の治具３５及び吸着装置４１が、その自重で半導体素子１２を回路基板１１側へ加圧するようになっている。すなわち、第２の治具３５によって、半導体素子１２が金属回路１３の半田シート３３上に位置決めされるようになっている。このとき、図６に示すように、半田シート３３の周縁部３３ａの上側と、第２の治具３５の加圧面３５ａの下側との間には、半導体素子１２の周縁部１２ａの周囲外側に位置する空間部Ｋが形成されている。この空間部Ｋは、半導体素子１２の全周囲に亘って形成され、空間部Ｋの幅は前記隙間Ｍの寸法となっている。   As shown in FIG. 5, in the state where the lid 19 is disposed at the closed position, the pressing surface 35 a of the second jig 35 abuts against the non-joining surface of the semiconductor element 12, and the flange 35 b is a support plate. The second jig 35 and the suction device 41 press the semiconductor element 12 toward the circuit board 11 by its own weight. In other words, the semiconductor element 12 is positioned on the solder sheet 33 of the metal circuit 13 by the second jig 35. At this time, as shown in FIG. 6, between the upper side of the peripheral portion 33 a of the solder sheet 33 and the lower side of the pressurizing surface 35 a of the second jig 35, the outer periphery of the peripheral portion 12 a of the semiconductor element 12. The space part K located in is formed. The space K is formed over the entire periphery of the semiconductor element 12, and the width of the space K is the size of the gap M.

次に、前記半田付け装置ＨＫ及び位置決め治具ＩＫを用いて半導体モジュール１００の製造方法の一工程である半導体素子１２の半田付け工程を行う方法であり、該半田付けの際における位置決め方法について説明する。なお、この実施形態の半田付け装置ＨＫ及び位置決め治具ＩＫを用いて半田付けを行うのに先立って、金属回路１３を有する複数（６枚）のセラミック基板１４をヒートシンク１５と一体化した回路基板１１を予め作製しておく。   Next, there is a method for performing a soldering process of the semiconductor element 12 which is one process of the manufacturing method of the semiconductor module 100 using the soldering apparatus HK and the positioning jig IK, and the positioning method at the time of the soldering will be described. To do. In addition, prior to performing soldering using the soldering apparatus HK and the positioning jig IK of this embodiment, a circuit board in which a plurality of (six) ceramic substrates 14 having the metal circuit 13 are integrated with the heat sink 15. 11 is prepared in advance.

半田付けを行う際には、最初に、本体１８から蓋体１９を外し、開口部１８ａを開放する。そして、図５に示すように本体１８の支持台２０上に回路基板１１を置き、位置決めする。次に、半田シート３３を第１の治具３２の位置決め孔３４と対応する位置に配置する場合は、本体１８の外部において、必要な数の半田シート３３を回路基板１１上の配置位置に対応した位置に配置し、その半田シート３３に各第２の治具３５の加圧面３５ａが対応する状態に蓋体１９を配置する。その状態で吸着装置４１の通路４２に真空ポンプ３８の負圧を作用させて第２の治具３５を吸着装置４１に吸着させるとともに、各第２の治具３５の通路３７に真空ポンプ３８の負圧を作用させる。すると、加圧面３５ａにおける複数の連通溝３５ｃを介して加圧面３５ａに半田シート３３が吸着される。このとき、半田シート３３は、その周縁部３３ａが加圧面３５ａの外周縁より外方へ突出しないように加圧面３５ａに吸着される。半田シート３３の吸着状態で蓋体１９を移動させて、本体１８の開口部１８ａを閉鎖する位置に配置する。このとき、各第２の治具３５の加圧面３５ａ側が半田シート３３を吸着した状態で第１の治具３２の位置決め孔３４に挿入される。そして、加圧面３５ａに半田シート３３が吸着された状態では、第２の治具３５は加圧面３５ａが金属回路１３上の所定位置に位置するように、位置決め孔３４の壁面３４ａによって位置決めガイドされる。このため、半田シート３３が位置決め孔３４内に挿入されるとき、半田シート３３の周縁部３３ａが位置決め孔３４の壁面３４ａに接触することが防止される。   When soldering, first, the lid 19 is removed from the main body 18 and the opening 18a is opened. Then, as shown in FIG. 5, the circuit board 11 is placed on the support 20 of the main body 18 and positioned. Next, when the solder sheet 33 is disposed at a position corresponding to the positioning hole 34 of the first jig 32, the necessary number of solder sheets 33 corresponds to the arrangement position on the circuit board 11 outside the main body 18. The lid body 19 is arranged in a state where the pressing surface 35 a of each second jig 35 corresponds to the solder sheet 33. In this state, the negative pressure of the vacuum pump 38 is applied to the passage 42 of the adsorption device 41 to adsorb the second jig 35 to the adsorption device 41, and the vacuum pump 38 is inserted into the passage 37 of each second jig 35. Apply negative pressure. Then, the solder sheet 33 is adsorbed to the pressure surface 35a through the plurality of communication grooves 35c in the pressure surface 35a. At this time, the solder sheet 33 is adsorbed to the pressure surface 35a so that the peripheral edge portion 33a does not protrude outward from the outer peripheral edge of the pressure surface 35a. The lid 19 is moved while the solder sheet 33 is attracted, and the opening 18 a of the main body 18 is disposed at a position to be closed. At this time, the pressing surface 35 a side of each second jig 35 is inserted into the positioning hole 34 of the first jig 32 in a state where the solder sheet 33 is adsorbed. Then, in a state where the solder sheet 33 is attracted to the pressing surface 35a, the second jig 35 is positioned and guided by the wall surface 34a of the positioning hole 34 so that the pressing surface 35a is positioned at a predetermined position on the metal circuit 13. The For this reason, when the solder sheet 33 is inserted into the positioning hole 34, the peripheral edge portion 33 a of the solder sheet 33 is prevented from contacting the wall surface 34 a of the positioning hole 34.

次に通路３７，４２に対する負圧の作用を解除して、吸着装置４１による吸着作用を解除した後、蓋体１９を本体１８から取り外すと、半田シート３３が金属回路１３（接合部）上の所定位置に配置される。このとき、位置決め孔３４の壁面３４ａに半田シート３３の周縁部３３ａが対向することによって、半田シート３３は金属回路１３上に位置決めされ、１つのセラミック基板１４上において、隣りに載置された半田シート３３に向かって移動したりすることが防止される。   Next, after the action of the negative pressure on the passages 37 and 42 is canceled and the suction action by the suction device 41 is released, when the lid 19 is removed from the main body 18, the solder sheet 33 is placed on the metal circuit 13 (joint portion). It is arranged at a predetermined position. At this time, the peripheral edge portion 33a of the solder sheet 33 faces the wall surface 34a of the positioning hole 34, whereby the solder sheet 33 is positioned on the metal circuit 13, and the solder placed next to the ceramic substrate 14 is positioned. Moving toward the sheet 33 is prevented.

次に本体１８の外部において、必要な数の半導体素子１２を回路基板１１上の配置位置に対応した位置に配置し、その半導体素子１２に各第２の治具３５の加圧面３５ａが対応する状態に蓋体１９を配置する。その状態で吸着装置４１の通路４２に真空ポンプ３８の負圧を作用させて第２の治具３５を吸着装置４１に吸着させるとともに、各第２の治具３５の通路３７に真空ポンプ３８の負圧を作用させる。すると、加圧面３５ａにおける複数の連通溝３５ｃを介して加圧面３５ａに半導体素子１２が吸着される。このとき、半導体素子１２は、その周縁部３３ａが加圧面３５ａの外周縁より外方へ突出しないように加圧面３５ａに吸着される。   Next, outside the main body 18, a required number of semiconductor elements 12 are arranged at positions corresponding to the arrangement positions on the circuit board 11, and the pressing surfaces 35 a of the second jigs 35 correspond to the semiconductor elements 12. The lid 19 is placed in the state. In this state, the negative pressure of the vacuum pump 38 is applied to the passage 42 of the adsorption device 41 to adsorb the second jig 35 to the adsorption device 41, and the vacuum pump 38 is inserted into the passage 37 of each second jig 35. Apply negative pressure. Then, the semiconductor element 12 is adsorbed to the pressurization surface 35a through the plurality of communication grooves 35c in the pressurization surface 35a. At this time, the semiconductor element 12 is attracted to the pressure surface 35a so that the peripheral edge portion 33a does not protrude outward from the outer peripheral edge of the pressure surface 35a.

次に蓋体１９を本体１８に取り付ける。図５に示すように、このとき、第２の治具３５の加圧面３５ａ側が第１の治具３２の位置決め孔３４に挿入される。そして、加圧面３５ａに半導体素子１２が吸着された状態では、第２の治具３５は加圧面３５ａが半田シート３３上の所定位置に配置されるように、位置決め孔３４の壁面３４ａによって位置決めガイドされる。このため、半導体素子１２が位置決め孔３４内に挿入されるとき、半導体素子１２の周縁部１２ａが位置決め孔３４の壁面３４ａに接触することが防止される。そして、各位置決め孔３４の壁面３４ａによって、第２の治具３５の加圧面３５ａが半田シート３３上に位置するようにガイドされる。次に通路３７，４２に対する負圧の作用が解除されて、第２の治具３５による吸着作用が解除される。その結果、各半導体素子１２が半田シート３３上の所定位置に配置されるとともに、半導体素子１２上に各第２の治具３５が載置される。   Next, the lid 19 is attached to the main body 18. As shown in FIG. 5, at this time, the pressure surface 35 a side of the second jig 35 is inserted into the positioning hole 34 of the first jig 32. In the state where the semiconductor element 12 is attracted to the pressing surface 35 a, the second jig 35 is positioned by the wall surface 34 a of the positioning hole 34 so that the pressing surface 35 a is disposed at a predetermined position on the solder sheet 33. Is done. For this reason, when the semiconductor element 12 is inserted into the positioning hole 34, the peripheral edge portion 12 a of the semiconductor element 12 is prevented from coming into contact with the wall surface 34 a of the positioning hole 34. Then, the pressing surface 35 a of the second jig 35 is guided by the wall surface 34 a of each positioning hole 34 so as to be positioned on the solder sheet 33. Next, the negative pressure action on the passages 37 and 42 is released, and the adsorption action by the second jig 35 is released. As a result, each semiconductor element 12 is arranged at a predetermined position on the solder sheet 33, and each second jig 35 is placed on the semiconductor element 12.

次に蓋体１９を本体１８に取り付け、開口部１８ａを閉鎖して、容器１７内に密閉空間Ｓを形成する。蓋体１９を本体１８に取り付けると、フランジ３５ｂが支持プレート３６の上面から離間した状態になり、各第２の治具３５は４個の半導体素子１２に跨った状態で、第２の治具３５及び吸着装置４１の自重によって半導体素子１２を加圧するとともに、半田シート３３を加圧する状態に配置される。すなわち、第２の治具３５及び吸着装置４１の自重によって、半導体素子１２が半田シート３３上に位置決めされる。この状態において、各セラミック基板１４上には、金属回路１３側から順に半田シート３３、半導体素子１２、第２の治具３５が重なった状態で配置される。   Next, the lid 19 is attached to the main body 18, the opening 18 a is closed, and the sealed space S is formed in the container 17. When the lid 19 is attached to the main body 18, the flange 35 b is separated from the upper surface of the support plate 36, and each second jig 35 extends over the four semiconductor elements 12, so that the second jig The semiconductor element 12 is pressed by the dead weight of the chuck 35 and the suction device 41, and the solder sheet 33 is pressed. That is, the semiconductor element 12 is positioned on the solder sheet 33 by the weight of the second jig 35 and the suction device 41. In this state, the solder sheet 33, the semiconductor element 12, and the second jig 35 are arranged on each ceramic substrate 14 in this order from the metal circuit 13 side.

密閉空間Ｓ内に回路基板１１、半田シート３３、半導体素子１２及び第２の治具３５を収容した状態において、各高周波加熱コイル２８は、各第２の治具３５の上方に配置されるとともに、各高周波加熱コイル２８と各第２の治具３５との間には蓋体１９に組み付けられたガラス板２２が配置される。この実施形態では、高周波加熱コイル２８を第２の治具３５の上方に配置した場合、該第２の治具３５の上面の輪郭によって形成される領域から高周波加熱コイル２８がはみ出るようになっている。この実施形態のように渦巻き状に形成した高周波加熱コイル２８は、中央寄りに磁束が多く発生することから、当該高周波加熱コイル２８の中央寄りに第２の治具３５を配置することが好ましい。   In a state where the circuit board 11, the solder sheet 33, the semiconductor element 12, and the second jig 35 are accommodated in the sealed space S, each high-frequency heating coil 28 is disposed above each second jig 35. Between each high frequency heating coil 28 and each second jig 35, a glass plate 22 assembled to the lid 19 is disposed. In this embodiment, when the high-frequency heating coil 28 is disposed above the second jig 35, the high-frequency heating coil 28 protrudes from a region formed by the contour of the upper surface of the second jig 35. Yes. The high-frequency heating coil 28 formed in a spiral shape as in this embodiment generates a large amount of magnetic flux near the center. Therefore, it is preferable to dispose the second jig 35 near the center of the high-frequency heating coil 28.

次に、ガス排出部２５を操作して容器１７内を真空引きするとともに、不活性ガス供給部２４を操作して容器１７内に窒素を供給し、密閉空間Ｓ内を不活性ガスで充満させる。この真空引きと窒素の供給を数回繰り返した後、還元ガス供給部２３を操作して容器１７内に水素を供給し、密閉空間Ｓ内を還元ガス雰囲気とする。   Next, the gas discharge unit 25 is operated to evacuate the container 17 and the inert gas supply unit 24 is operated to supply nitrogen into the container 17 so that the sealed space S is filled with the inert gas. . After this evacuation and supply of nitrogen are repeated several times, the reducing gas supply unit 23 is operated to supply hydrogen into the container 17, and the sealed space S is made a reducing gas atmosphere.

次に、高周波発生装置２９を作動させ、各高周波加熱コイル２８に高周波電流を流す。すると、高周波加熱コイル２８には、対応する第２の治具３５を通る高周波の磁束が発生し、第２の治具３５には磁束の通過によって渦電流が発生する。高周波加熱コイル２８の磁束内に置かれた第２の治具３５は、電磁誘導作用によって発熱し、その熱が第２の治具３５の加圧面３５ａから半導体素子１２に伝わる。そして、回路基板１１の各接合部上に載置された半田シート３３には、第２の治具３５に生じた熱が該第２の治具３５の加圧面３５ａ及び半導体素子１２を介して集中的（局所的）に伝わり、加熱される。この結果、半田シート３３は、半導体素子１２を介して伝わる熱で溶融温度以上の温度になることにより溶融する。   Next, the high frequency generator 29 is operated, and a high frequency current is passed through each high frequency heating coil 28. Then, a high frequency magnetic flux passing through the corresponding second jig 35 is generated in the high frequency heating coil 28, and an eddy current is generated in the second jig 35 due to the passage of the magnetic flux. The second jig 35 placed in the magnetic flux of the high-frequency heating coil 28 generates heat due to electromagnetic induction, and the heat is transmitted from the pressure surface 35 a of the second jig 35 to the semiconductor element 12. Then, the heat generated in the second jig 35 is applied to the solder sheet 33 placed on each joint portion of the circuit board 11 via the pressure surface 35 a of the second jig 35 and the semiconductor element 12. It is transmitted intensively (locally) and heated. As a result, the solder sheet 33 is melted by being heated to a temperature equal to or higher than the melting temperature by heat transmitted through the semiconductor element 12.

また、図８に示すように、半導体素子１２は、第２の治具３５によって回路基板１１側に加圧されているので、溶融した半田の表面張力で動かされることはない。また、半導体素子１２の周縁部１２ａと位置決め孔３４の壁面３４ａとの間には、所定の広さを有するように隙間Ｍ（空間部Ｋ）が設けられている。このため、溶融した半田は、隙間Ｍ（空間部Ｋ）によって半導体素子１２の周縁部１２ａに沿って濡れ拡がることが許容される。このとき、半田シート３３は位置決め孔３４の壁面３４ａによって位置決めされているため、溶融した半田が隣り合う半導体素子１２に向かって移動することが防止され、半田によって半導体素子１２同士が短絡することが防止される。さらに、半導体素子１２が第２の治具３５によって加圧されているため、半田溶融時に半導体素子１２が移動することで、半田フィレットＦの形成が阻害されることが防止される。そして、半田シート３３が完全に溶融したならば、高周波発生装置２９を停止させる。なお、容器１７内に設置した温度センサ２７の検出結果に基づき、各高周波加熱コイル２８に流れる高周波電流の大きさが制御される。また、容器１７（密閉空間Ｓ）内の圧力は、はんだ付け作業の進行状況に合わせて加圧及び減圧され、雰囲気調整が行われる。   Further, as shown in FIG. 8, since the semiconductor element 12 is pressed against the circuit board 11 by the second jig 35, it is not moved by the surface tension of the molten solder. Further, a gap M (space portion K) is provided between the peripheral edge portion 12a of the semiconductor element 12 and the wall surface 34a of the positioning hole 34 so as to have a predetermined width. For this reason, the melted solder is allowed to spread along the peripheral edge portion 12a of the semiconductor element 12 by the gap M (space portion K). At this time, since the solder sheet 33 is positioned by the wall surface 34a of the positioning hole 34, the molten solder is prevented from moving toward the adjacent semiconductor elements 12, and the semiconductor elements 12 are short-circuited by the solder. Is prevented. Furthermore, since the semiconductor element 12 is pressurized by the second jig 35, the formation of the solder fillet F is prevented by the movement of the semiconductor element 12 when the solder is melted. When the solder sheet 33 is completely melted, the high frequency generator 29 is stopped. The magnitude of the high-frequency current flowing through each high-frequency heating coil 28 is controlled based on the detection result of the temperature sensor 27 installed in the container 17. Moreover, the pressure in the container 17 (sealed space S) is pressurized and depressurized according to the progress of the soldering operation, and the atmosphere is adjusted.

そして、半田シート３３が完全に溶融した後、冷却用の熱媒供給部２６を操作して容器１７内に冷却用ガスを供給する。冷却用ガスは、ヒートシンク１５の冷媒流路１５ａの入口又は出口に向かって吹き込まれるとともに、容器１７内に供給された冷却用ガスは、冷媒流路１５ａ及びヒートシンク１５の周囲を流れて、半田付け対象物（半導体モジュール１００）を冷却する。この結果、溶融した半田は、溶融温度未満に冷却されることによって凝固し、金属回路１３と半導体素子１２とを接合するとともに、半導体素子１２の周縁部１２ａに半田フィレットＦが形成される。この状態において、半田付けが終了し、半導体モジュール１００が完成する。そして、蓋体１９を本体１８から取り外し、第１の治具３２及び第２の治具３５を外した後に容器１７内から半導体モジュール１００を取り出す。   After the solder sheet 33 is completely melted, the cooling heat medium supply unit 26 is operated to supply the cooling gas into the container 17. The cooling gas is blown toward the inlet or outlet of the refrigerant flow path 15a of the heat sink 15, and the cooling gas supplied into the container 17 flows around the refrigerant flow path 15a and the heat sink 15 to be soldered. The object (semiconductor module 100) is cooled. As a result, the melted solder is solidified by being cooled below the melting temperature, joining the metal circuit 13 and the semiconductor element 12, and forming a solder fillet F on the peripheral edge 12 a of the semiconductor element 12. In this state, the soldering is finished and the semiconductor module 100 is completed. Then, the lid 19 is removed from the main body 18, the first jig 32 and the second jig 35 are removed, and then the semiconductor module 100 is taken out from the container 17.

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）半導体素子１２又は半田シート３３とともに第２の治具３５が位置決め孔３４内に挿入されると、加圧面３５ａが接合部（金属回路１３）の対向位置に配置されるように第２の治具３５が位置決め孔３４の壁面３４ａによって位置決めされる。そして、加圧面３５ａに半導体素子１２又は半田シート３３が配置された状態では、前記位置決めに伴い、半田シート３３は接合部（金属回路１３）上の所定位置に配置され、半導体素子１２は所定位置に配置された半田シート３３上の所定位置に配置される。したがって、第１の治具３２及び第２の治具３５を用いることで、半導体素子１２や半田シート３３が各所定位置からずれた位置に配置されることを防止することができ、半導体素子１２を接合部（金属回路１３）に良好に半田付けすることができる。また、半田シート３３上の所定位置に半導体素子１２が配置されることで、半導体素子１２の周縁部１２ａには半田シート３３の周縁部３３ａが存在するようになり、半田の溶融によって半導体素子１２の周縁部１２ａに半田フィレットＦを良好に形成することができる。 According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the second jig 35 is inserted into the positioning hole 34 together with the semiconductor element 12 or the solder sheet 33, the second pressurization surface 35a is arranged at the position opposite to the joint (metal circuit 13). The jig 35 is positioned by the wall surface 34 a of the positioning hole 34. In the state where the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 is disposed on the pressing surface 35a, the solder sheet 33 is disposed at a predetermined position on the joint (metal circuit 13) along with the positioning, and the semiconductor element 12 is positioned at the predetermined position. The solder sheet 33 is disposed at a predetermined position on the solder sheet 33. Therefore, by using the first jig 32 and the second jig 35, it is possible to prevent the semiconductor element 12 and the solder sheet 33 from being arranged at positions deviated from the predetermined positions. Can be satisfactorily soldered to the joint (metal circuit 13). Further, since the semiconductor element 12 is disposed at a predetermined position on the solder sheet 33, the peripheral edge portion 33 a of the solder sheet 33 exists at the peripheral edge portion 12 a of the semiconductor element 12, and the semiconductor element 12 is melted by melting of the solder. The solder fillet F can be satisfactorily formed on the peripheral edge portion 12a.

（２）特に、加圧面３５ａに半導体素子１２又は半田シート３３が吸着された状態では、半導体素子１２又は半田シート３３は加圧面３５ａの外形サイズ内に収まっている。このため、第２の治具３５を位置決め孔３４内へ挿入したときに、半導体素子１２の周縁部１２ａ又は半田シート３３の周縁部３３ａが位置決め孔３４の壁面３４ａに接触することを防止することができる。   (2) In particular, in a state where the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 is adsorbed on the pressing surface 35a, the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 is within the outer size of the pressing surface 35a. For this reason, when the second jig 35 is inserted into the positioning hole 34, the peripheral edge portion 12 a of the semiconductor element 12 or the peripheral edge portion 33 a of the solder sheet 33 is prevented from coming into contact with the wall surface 34 a of the positioning hole 34. Can do.

（３）半田シート３３が位置決め孔３４内へ挿入された状態では、半田シート３３が接合部（金属回路１３）上の所定位置に配置され、半導体素子１２が位置決め孔３４内へ挿入された状態では、半導体素子１２は半田シート３３上の所定位置に配置される。そして、半導体素子１２が第２の治具３５によって位置決めされた状態では、位置決め孔３４の壁面３４ａと、半導体素子１２の周縁部１２ａとの間には隙間Ｍが形成され、該隙間Ｍは半田シート３３の厚さ寸法Ｄより大きくなっている。このため、半田シート３３が溶融した際には、隙間Ｍの存在によって半導体素子１２の周囲での半田の毛管現象が許容され、半導体素子１２の周縁部１２ａに半田フィレットＦを形成することができる。したがって、半田フィレットＦを形成しつつも、半田シート３３及び半導体素子１２が位置ずれすることなく半田付けされ、半導体素子１２を所定位置に半田付けすることができる。   (3) In a state where the solder sheet 33 is inserted into the positioning hole 34, the solder sheet 33 is disposed at a predetermined position on the joint (metal circuit 13), and the semiconductor element 12 is inserted into the positioning hole 34. Then, the semiconductor element 12 is disposed at a predetermined position on the solder sheet 33. In a state where the semiconductor element 12 is positioned by the second jig 35, a gap M is formed between the wall surface 34a of the positioning hole 34 and the peripheral edge portion 12a of the semiconductor element 12, and the gap M is soldered. It is larger than the thickness dimension D of the sheet 33. For this reason, when the solder sheet 33 is melted, the presence of the gap M allows the solder capillary phenomenon around the semiconductor element 12 to form the solder fillet F on the peripheral edge 12 a of the semiconductor element 12. . Therefore, while the solder fillet F is formed, the solder sheet 33 and the semiconductor element 12 are soldered without being displaced, and the semiconductor element 12 can be soldered to a predetermined position.

（４）位置決め治具ＩＫにおいては、位置決め孔３４の大きさを半田シート３３の外形より大きくし、第１の治具３２が回路基板１１上に載置された後に、位置決め孔３４内に半田シート３３を挿入可能とした。このため、例えば、半田シート３３が位置決め孔３４より大きく形成されることで、半田シート３３を接合部上に載置した後でしか第１の治具３２を載置することができない構成とは異なり、第１の治具３２による半田シート３３の位置決めを可能とすることができる。   (4) In the positioning jig IK, the size of the positioning hole 34 is made larger than the outer shape of the solder sheet 33, and after the first jig 32 is placed on the circuit board 11, the solder is placed in the positioning hole 34. The sheet 33 can be inserted. For this reason, for example, when the solder sheet 33 is formed larger than the positioning hole 34, the configuration in which the first jig 32 can be placed only after the solder sheet 33 is placed on the joint portion. Unlikely, it is possible to position the solder sheet 33 by the first jig 32.

（５）半田シート３３の外形は、半導体素子１２の外形より大きく、半田シート３３上に半導体素子１２の所定位置に配置されたとき、半導体素子１２の周縁部１２ａよりも外側に半田シート３３の周縁部３３ａが存在している。このため、半田シート３３の溶融時には、半田シート３３の周縁部３３ａにより半田フィレットＦを確実に形成することができる。   (5) The outer shape of the solder sheet 33 is larger than the outer shape of the semiconductor element 12, and when the solder sheet 33 is disposed on the solder sheet 33 at a predetermined position on the solder element 33, A peripheral edge 33a is present. For this reason, when the solder sheet 33 is melted, the solder fillet F can be reliably formed by the peripheral edge portion 33a of the solder sheet 33.

（６）第２の治具３５には、加圧面３５ａに開口３７ａを有する通路３７が形成され、さらに、第２の治具３５は吸着装置４１を備え、該吸着装置４１の真空ポンプ３８は吸着装置４１の通路４２に連通している。そして、真空ポンプ３８によって吸着装置４１に負圧を作用させることで、シール部材４３を介して吸着装置４１に第２の治具３５を吸着させ、さらに、第２の治具３５の加圧面３５ａに半導体素子１２又は半田シート３３を吸着させることができる。このため、第２の治具３５を位置決め孔３４内へ挿入する際には半導体素子１２又は半田シート３３を加圧面３５ａに吸着した状態で位置決め孔３４内に挿入することができる。したがって、半導体素子１２又は半田シート３３を位置決め孔３４内に挿入する際に、半導体素子１２又は半田シート３３が加圧面３５ａにて移動し、該半導体素子１２又は半田シート３３が位置決め孔３４の壁面３４ａに接触することを防止して、半導体素子１２や半田シート３３を所定位置に配置する作業を正確に行うことができる。   (6) The second jig 35 is provided with a passage 37 having an opening 37a in the pressure surface 35a. The second jig 35 further includes a suction device 41, and the vacuum pump 38 of the suction device 41 includes It communicates with the passage 42 of the adsorption device 41. Then, by applying a negative pressure to the suction device 41 by the vacuum pump 38, the second jig 35 is sucked to the suction device 41 via the seal member 43, and further, the pressurizing surface 35 a of the second jig 35. The semiconductor element 12 or the solder sheet 33 can be adsorbed to the substrate. For this reason, when inserting the 2nd jig | tool 35 in the positioning hole 34, the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 can be inserted in the positioning hole 34 in the state adsorb | sucked to the pressurization surface 35a. Therefore, when the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 is inserted into the positioning hole 34, the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 moves on the pressing surface 35 a, and the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 moves to the wall surface of the positioning hole 34. The operation of arranging the semiconductor element 12 and the solder sheet 33 at a predetermined position can be accurately performed by preventing the contact with 34a.

（７）そして、第２の治具３５を半導体素子１２の吸着部として使用することにより、半導体素子１２を半田シート３３上に載置する作業を行うと同時、第２の治具３５を半導体素子１２上に載置する作業を行うことができる。すなわち、第２の治具３５と半導体素子１２とを同時に搬送することができる。したがって、例えば、半導体素子１２を半田シート３３上に載置する作業の後に、第２の治具３５を半導体素子１２上に載置する作業を行う場合に比して、半田付け作業の短縮を図ることができる。   (7) By using the second jig 35 as an adsorbing portion of the semiconductor element 12, the second jig 35 is used as a semiconductor simultaneously with the operation of placing the semiconductor element 12 on the solder sheet 33. The operation of mounting on the element 12 can be performed. That is, the second jig 35 and the semiconductor element 12 can be transported simultaneously. Therefore, for example, the soldering operation can be shortened as compared with the case where the second jig 35 is placed on the semiconductor element 12 after the semiconductor element 12 is placed on the solder sheet 33. Can be planned.

（８）また、複数の半導体素子１２や半田シート３３を第２の治具３５の加圧面３５ａに吸着して接合部（金属回路１３）上に一括して載置することができる。その結果として、半導体素子１２や半田シート３３を一つずつ接合部（金属回路１３）上に載置する場合に比して、半導体モジュール１００の製造時間を短縮することができる。   (8) In addition, the plurality of semiconductor elements 12 and the solder sheet 33 can be attracted to the pressing surface 35a of the second jig 35 and placed together on the joint (metal circuit 13). As a result, the manufacturing time of the semiconductor module 100 can be shortened as compared with the case where the semiconductor element 12 and the solder sheet 33 are placed on the joint (metal circuit 13) one by one.

（９）各第２の治具３５の加圧面３５ａには、複数の連通溝３５ｃが形成され、各連通溝３５ｃは通路３７，４２を介して吸着装置４１の真空ポンプ３８に連通している。このため、真空ポンプ３８によって第２の治具３５に負圧が作用したとき、加圧面３５ａにて複数箇所を半導体素子１２又は半田シート３３に吸着させることができる。したがって、各第２の治具３５によって半導体素子１２又は半田シート３３を確実に吸着することができ、第２の治具３５を用いた半導体素子１２又は半田シート３３の搬送を確実に行うことができる。   (9) A plurality of communication grooves 35 c are formed on the pressure surface 35 a of each second jig 35, and each communication groove 35 c communicates with the vacuum pump 38 of the suction device 41 through passages 37 and 42. . For this reason, when a negative pressure is applied to the second jig 35 by the vacuum pump 38, a plurality of locations can be adsorbed to the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 by the pressurizing surface 35a. Therefore, the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 can be reliably adsorbed by each second jig 35, and the semiconductor element 12 or the solder sheet 33 can be reliably conveyed using the second jig 35. it can.

（１０）半田付け装置ＨＫは、蓋体１９の支持プレート３６によって、全ての第２の治具３５を一括して運搬することができる。したがって、例えば、蓋体１９による第２の治具３５の運搬を行わず、第２の治具３５を手作業で運搬する場合に比して第２の治具３５の運搬作業を省力化でき、ひいては半導体モジュール１００の製造時間の短縮を図ることができる。   (10) The soldering apparatus HK can carry all the second jigs 35 in a lump by the support plate 36 of the lid 19. Therefore, for example, it is possible to save labor for transporting the second jig 35 as compared with the case where the second jig 35 is transported manually without transporting the second jig 35 by the lid body 19. As a result, the manufacturing time of the semiconductor module 100 can be shortened.

（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態を図９を参照しながら説明する。なお、第２の実施形態は、第１の治具３２の構成が異なりその他の構成は第１の実施形態と基本的に同様であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the configuration of the first jig 32 is different, and the other configurations are basically the same as those in the first embodiment. Therefore, detailed description of the same parts is omitted.

図９に示すように、第１の治具３２において、位置決め孔３４の壁面３４ａの下部であって、前記半導体素子１２の周縁部１２ａ及び半田シート３３の周縁部３３ａと対向する部位にはテーパ部４４が形成されている。このテーパ部４４は、位置決め孔３４の上側から下側へ向かうに従い、位置決め孔３４を広げるようにテーパ状に傾斜して形成されている。   As shown in FIG. 9, in the first jig 32, a taper is provided at a portion below the wall surface 34 a of the positioning hole 34 and facing the peripheral edge portion 12 a of the semiconductor element 12 and the peripheral edge portion 33 a of the solder sheet 33. A portion 44 is formed. The tapered portion 44 is formed to be inclined in a tapered shape so as to widen the positioning hole 34 as it goes from the upper side to the lower side of the positioning hole 34.

この実施形態においては、前記第１の実施形態における効果（１）〜（１０）と同様な効果を有する他に次の効果を有する。
（１１）位置決め孔３４の壁面３４ａの下部にはテーパ部４４が形成され、テーパ部４４は、接合部（金属回路１３）上に載置された半田シート３３の周縁部３３ａ及び半導体素子１２の周縁部１２ａと対向する位置に形成されている。したがって、半田シート３３の溶融時には、半田シート３３の周縁部３３ａは毛管現象によってテーパ部４４に向かって流れることが許容され、半導体素子１２の周囲に半田フィレットＦを確実に形成することができる。 This embodiment has the following effects in addition to the same effects as the effects (1) to (10) in the first embodiment.
(11) A tapered portion 44 is formed below the wall surface 34 a of the positioning hole 34, and the tapered portion 44 includes the peripheral portion 33 a of the solder sheet 33 placed on the joining portion (metal circuit 13) and the semiconductor element 12. It is formed at a position facing the peripheral edge 12a. Therefore, when the solder sheet 33 is melted, the peripheral edge portion 33 a of the solder sheet 33 is allowed to flow toward the tapered portion 44 by capillary action, and the solder fillet F can be reliably formed around the semiconductor element 12.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 半導体モジュール１００の製造方法の一工程である半導体素子１２の半田付け工程を以下のように行ってもよい。第１の治具３２と回路基板１１とを上下反転させ、第１の治具３２上に回路基板１１が載置され、位置決め孔３４が下側に向けて開口するようにし、さらに、第２の治具３５の加圧面３５ａが上方に臨むように第２の治具３５を配置した後、該加圧面３５ａ上に半導体素子１２を配置し、該半導体素子１２上に半田シート３３を配置する。次に、第２の治具３５を、その加圧面３５ａ側から位置決め孔３４内に挿入し、半田シート３３を接合部（金属回路１３）に対向配置させた後、第１の治具３２及び第２の治具３５を上下反転させる。すると、接合部（金属回路１３）上に半田シート３３が配置され、該半田シート３３上に半導体素子１２が配置される。その後、第２の治具３５によって半導体素子１２が加圧された状態で半田付け作業が行われる。 In addition, you may change the said embodiment as follows.
O You may perform the soldering process of the semiconductor element 12 which is one process of the manufacturing method of the semiconductor module 100 as follows. The first jig 32 and the circuit board 11 are turned upside down so that the circuit board 11 is placed on the first jig 32 so that the positioning hole 34 opens downward. After the second jig 35 is disposed so that the pressing surface 35a of the jig 35 faces upward, the semiconductor element 12 is disposed on the pressing surface 35a, and the solder sheet 33 is disposed on the semiconductor element 12. . Next, after inserting the 2nd jig | tool 35 in the positioning hole 34 from the pressurization surface 35a side and arrange | positioning the solder sheet 33 facing a junction part (metal circuit 13), the 1st jig | tool 32 and The second jig 35 is turned upside down. Then, the solder sheet 33 is disposed on the joint (metal circuit 13), and the semiconductor element 12 is disposed on the solder sheet 33. Thereafter, the soldering operation is performed in a state where the semiconductor element 12 is pressurized by the second jig 35.

○ 図１０に示すように、実施形態における第２の治具３５において、吸着装置４１を削除してもよい。その一方で、第２の治具３５は、通路３７を容器１７の外部に設けられた負圧源５０と接続可能な接続部３９が第２の治具３５の下面（加圧面３５ａ）以外の面に設けられている。接続部３９はフレキシブルな真空配管４０を介して負圧源５０に接続されており、真空配管４０の途中にバルブ４０ａが設けられている。真空配管４０は、蓋体１９を経て容器１７の内部に導入されている。バルブ４０ａは、接続部３９を負圧源５０と連通可能な状態と、接続部３９を大気と連通可能な状態とに切り換え可能に構成されている。すなわち、バルブ４０ａの切り換え操作により、通路３７に負圧が作用する状態と、通路３７に対する負圧の作用が解除される状態とに切り換えられる。なお、真空配管４０の荷重が第２の治具３５による加圧作用に悪影響を及ぼさないように、容器１７の内部に存在する真空配管４０は図示しない支持部により支持される。また、真空配管４０により加わる荷重を考慮して各第２の治具３５の重さが設定される。   As shown in FIG. 10, the suction device 41 may be deleted from the second jig 35 in the embodiment. On the other hand, in the second jig 35, the connection portion 39 that can connect the passage 37 to the negative pressure source 50 provided outside the container 17 is other than the lower surface (pressure surface 35 a) of the second jig 35. It is provided on the surface. The connecting portion 39 is connected to the negative pressure source 50 via a flexible vacuum pipe 40, and a valve 40 a is provided in the middle of the vacuum pipe 40. The vacuum pipe 40 is introduced into the container 17 through the lid body 19. The valve 40a is configured to be switchable between a state in which the connection part 39 can communicate with the negative pressure source 50 and a state in which the connection part 39 can communicate with the atmosphere. That is, the switching operation of the valve 40a switches between a state where negative pressure acts on the passage 37 and a state where the negative pressure action on the passage 37 is released. Note that the vacuum pipe 40 existing inside the container 17 is supported by a support portion (not shown) so that the load of the vacuum pipe 40 does not adversely affect the pressurizing action by the second jig 35. Further, the weight of each second jig 35 is set in consideration of the load applied by the vacuum pipe 40.

○ 図１１及び図１２に示すように、実施形態の半田付け装置ＨＫにおいて、吸着装置４１を第１の治具３２及び第２の治具３５のいずれも吸着可能な構成とし、吸着装置４１によって第１の治具３２及び第２の治具３５の運搬手段を構成してもよい。この吸着装置４１は、３つの真空ポンプ３８を備えており、第１真空ポンプ３８ａは、主に半導体素子１２及び半田シート３３を吸着するために設けられ、この第１真空ポンプ３８ａには前記通路４２が接続されているとともに、前記シール部材４３ａを介して第２の治具３５の通路３７に連通するようになっている。第２真空ポンプ３８ｂは、第２の治具３５を吸着するために設けられ、この第２真空ポンプ３８ｂには前記通路４２とは別の通路４５が接続されている。また、通路４５は吸着装置４１の下面４１ａに設けられた前記シール部材４３ａで開口している。第３真空ポンプ３８ｃは、第１の治具３２を吸着するために設けられ、この第３真空ポンプ３８ｃには前記通路４２，４５とは別の通路４６が接続されている。また、通路４６は吸着装置４１の下面４１ａに設けられた前記シール部材４３ａとは別のシール部材４３ｂで開口している。   As shown in FIGS. 11 and 12, in the soldering apparatus HK of the embodiment, the suction device 41 is configured to be able to suck both the first jig 32 and the second jig 35, and the suction device 41 You may comprise the conveyance means of the 1st jig | tool 32 and the 2nd jig | tool 35. FIG. The suction device 41 includes three vacuum pumps 38. The first vacuum pump 38a is provided mainly for sucking the semiconductor element 12 and the solder sheet 33, and the first vacuum pump 38a includes the passage. 42 is connected, and communicates with the passage 37 of the second jig 35 through the seal member 43a. The second vacuum pump 38b is provided for adsorbing the second jig 35, and a passage 45 different from the passage 42 is connected to the second vacuum pump 38b. The passage 45 is opened by the seal member 43 a provided on the lower surface 41 a of the suction device 41. The third vacuum pump 38c is provided for adsorbing the first jig 32, and a passage 46 other than the passages 42 and 45 is connected to the third vacuum pump 38c. The passage 46 is opened by a seal member 43b different from the seal member 43a provided on the lower surface 41a of the adsorption device 41.

上記吸着装置４１を用いて半田付けを行う場合、まず、図１１に示すように、吸着装置４１の通路４５に第２真空ポンプ３８ｂの負圧を作用させるとともに、通路４２に第１真空ポンプ３８ａの負圧を作用させる。そして、第２の治具３５を吸着装置４１に吸着させるとともに、各第２の治具３５に半田シート３３を吸着させる。加えて、吸着装置４１の通路４６に第３真空ポンプ３８ｃの負圧を作用させ、第１の治具３２を吸着装置４１に吸着させる。このとき、第１の治具３２の位置決め孔３４内に第２の治具３５が挿入された状態で第１の治具３２及び第２の治具３５が吸着装置４１に吸着されている。   When performing soldering using the suction device 41, first, as shown in FIG. 11, the negative pressure of the second vacuum pump 38b is applied to the passage 45 of the suction device 41, and the first vacuum pump 38a is applied to the passage 42. Apply negative pressure. Then, the second jig 35 is adsorbed to the adsorption device 41 and the solder sheet 33 is adsorbed to each second jig 35. In addition, the negative pressure of the third vacuum pump 38 c is applied to the passage 46 of the adsorption device 41, and the first jig 32 is adsorbed by the adsorption device 41. At this time, the first jig 32 and the second jig 35 are attracted to the suction device 41 in a state where the second jig 35 is inserted into the positioning hole 34 of the first jig 32.

次に、吸着装置４１を所定位置まで運搬し、通路４２，４５，４６に対する負圧の作用を解除して、吸着装置４１による吸着作用を解除すると、第１の治具３２が金属回路１３上に載置されるとともに該第１の治具３２の位置決め孔３４内に半田シート３３が位置決めされた状態で配置される。その後、吸着装置４１の通路４５に第２真空ポンプ３８ｂの負圧を作用させ、第２の治具３５を吸着装置４１に吸着させた状態で吸着装置４１を運搬前の位置まで移動させる。   Next, when the suction device 41 is transported to a predetermined position, the negative pressure action on the passages 42, 45, 46 is released, and the suction action by the suction device 41 is released, the first jig 32 is placed on the metal circuit 13. And the solder sheet 33 is positioned in the positioning hole 34 of the first jig 32. Thereafter, the negative pressure of the second vacuum pump 38 b is applied to the passage 45 of the suction device 41, and the suction device 41 is moved to a position before transporting in a state where the second jig 35 is sucked by the suction device 41.

続いて、図１２に示すように、吸着装置４１の通路４５に第２真空ポンプ３８ｂの負圧を作用させるとともに、通路４２に第１真空ポンプ３８ａの負圧を作用させる。そして、第２の治具３５を吸着装置４１に吸着させるとともに、各第２の治具３５に半導体素子１２を吸着させる。そして、吸着装置４１を所定位置まで運搬し、通路４２，４５に対する負圧の作用を解除して、吸着装置４１による吸着作用を解除すると、第２の治具３５が位置決め孔３４内に挿入されるとともに、半導体素子１２が半田シート３３上に載置される。   Subsequently, as shown in FIG. 12, the negative pressure of the second vacuum pump 38 b is applied to the passage 45 of the adsorption device 41 and the negative pressure of the first vacuum pump 38 a is applied to the passage 42. Then, the second jig 35 is adsorbed by the adsorption device 41, and the semiconductor element 12 is adsorbed by each second jig 35. When the suction device 41 is transported to a predetermined position, the negative pressure action on the passages 42 and 45 is released, and the suction action by the suction device 41 is released, the second jig 35 is inserted into the positioning hole 34. At the same time, the semiconductor element 12 is placed on the solder sheet 33.

そして、半田付けが終了した後、蓋体１９を本体１８から取り外し、吸着装置４１を半導体モジュール１００と対応する位置まで移動させた後、吸着装置４１の通路４５に第２真空ポンプ３８ｂの負圧を作用させるとともに、通路４６に第３真空ポンプ３８ｃの負圧を作用させる。そして、第１の治具３２及び第２の治具３５を吸着装置４１に吸着させ、第１の治具３２及び第２の治具３５を容器１７外へ移動させた後、半導体モジュール１００を取り出す。   After the soldering is completed, the lid 19 is removed from the main body 18, the suction device 41 is moved to a position corresponding to the semiconductor module 100, and then the negative pressure of the second vacuum pump 38 b is placed in the passage 45 of the suction device 41. And the negative pressure of the third vacuum pump 38c is applied to the passage 46. Then, the first jig 32 and the second jig 35 are sucked by the suction device 41, and the first jig 32 and the second jig 35 are moved out of the container 17, and then the semiconductor module 100 is mounted. Take out.

○ 第１の治具３２及び第２の治具３５の運搬手段として、上記吸着装置４１の他に電磁石によって第１の治具３２及び第２の治具３５を吸着可能とする磁気回路に具体化してもよい。この磁気回路を用いた場合、第１の治具３２及び第２の治具３５の上面には、前記電磁石に吸着可能とする磁性材（例えば、鉄）が接合されている。   ○ As a means for transporting the first jig 32 and the second jig 35, in addition to the adsorption device 41, a magnetic circuit that can adsorb the first jig 32 and the second jig 35 with an electromagnet May be used. When this magnetic circuit is used, a magnetic material (for example, iron) that can be attracted to the electromagnet is bonded to the upper surfaces of the first jig 32 and the second jig 35.

○ 第１の治具３２及び第２の治具３５の運搬手段として、上記吸着装置４１の他に機械的なチャック機構に具体化してもよい。このチャック機構を用いた場合、第１の治具３２及び第２の治具３５の上面には、チャック機構が係止可能な係止部材が設けられている。   As a transporting means for the first jig 32 and the second jig 35, a mechanical chuck mechanism may be embodied in addition to the suction device 41. When this chuck mechanism is used, a locking member capable of locking the chuck mechanism is provided on the upper surfaces of the first jig 32 and the second jig 35.

○ 半導体モジュール１０，１００を製造する際の半田付け工程において、位置決め孔３４の壁面３４ａと、半田シート３３の周縁部３３ａとの間に隙間Ｍが形成された状態で半田付けを行えばよく、半導体素子１２の配置や大きさ、高さ等は前記両実施形態の配置や大きさ、高さ等に限らない。   In the soldering process when manufacturing the semiconductor modules 10 and 100, soldering may be performed in a state where the gap M is formed between the wall surface 34a of the positioning hole 34 and the peripheral edge portion 33a of the solder sheet 33. The arrangement, size, height, etc. of the semiconductor element 12 are not limited to the arrangement, size, height, etc. of both the embodiments.

○ 第２の治具３５は、削り出しによって形成された一体化部品に限らず、複数の分割体を接合し、一つの第２の治具３５を構成してもよい。
○ 全ての第２の治具３５を全部同時に位置決め孔３４内に挿入せず、１個ずつ又は適宜の数ずつ位置決め孔３４内に挿入してもよい。 The second jig 35 is not limited to an integrated part formed by cutting, and a plurality of divided bodies may be joined to form one second jig 35.
Not all the second jigs 35 may be inserted into the positioning hole 34 at the same time, but may be inserted one by one or an appropriate number into the positioning hole 34.

○ 第２の治具３５の加圧面３５ａの大きさは、必ずしも対応する半導体素子１２の非接合面の全面に当接可能な大きさに限らず、それより大きくてもあるいは小さくてもよい。   The size of the pressing surface 35a of the second jig 35 is not necessarily limited to the size capable of contacting the entire non-joint surface of the corresponding semiconductor element 12, and may be larger or smaller.

○ 半田シート３３の外形は、半導体素子１２の外形と同一であってもよく、半導体素子１２より小さくてもよい。
○ 誘導加熱で第２の治具３５を加熱してその熱で半田シート３３を溶融させる構成において、第２の治具３５はステンレス製に限らず、誘導加熱可能な材料であればよく、例えば、ステンレスに代えて、鉄やグラファイトで形成したり、熱伝導率の異なる２種類の導体材料を用いて構成してもよい。 The outer shape of the solder sheet 33 may be the same as the outer shape of the semiconductor element 12 or may be smaller than the semiconductor element 12.
In the configuration in which the second jig 35 is heated by induction heating and the solder sheet 33 is melted by the heat, the second jig 35 is not limited to stainless steel but may be any material that can be induction heated. Instead of stainless steel, iron or graphite may be used, or two types of conductive materials having different thermal conductivities may be used.

○ 半田シート３３を溶融温度以上に加熱する加熱方法は誘導加熱以外の方法であってもよい。例えば、容器１７内に電気ヒーターを設けて半田シート３３を加熱するようにしてもよい。   The heating method for heating the solder sheet 33 to the melting temperature or higher may be a method other than induction heating. For example, an electric heater may be provided in the container 17 to heat the solder sheet 33.

○ 回路基板１１は、セラミック基板１４が冷媒流路１５ａを有しないヒートシンク１５と一体化された構成や、ヒートシンク１５を有しない構成であってもよい。
○ 蓋体１９は、本体１８に対して取り外し不能な構成、例えば、開閉式でもよい。 The circuit board 11 may have a configuration in which the ceramic substrate 14 is integrated with the heat sink 15 that does not have the refrigerant flow path 15 a or a configuration that does not have the heat sink 15.
The lid 19 may be configured so as not to be removable from the main body 18, for example, an openable type.

○ 蓋体１９は、少なくとも高周波加熱コイル２８と対向する部位が電気的絶縁材で形成されているのが好ましく、当該部位をガラスに代えて、例えば、セラミックスや樹脂で形成してもよい。また、蓋体１９全体を同じ電気的絶縁材で形成してもよい。   The lid 19 is preferably formed of an electrically insulating material at least at a portion facing the high-frequency heating coil 28. The portion may be formed of, for example, ceramics or resin instead of glass. Moreover, you may form the whole cover body 19 with the same electrical insulating material.

○ 容器１７の内外の圧力差に対応して蓋体１９の強度を上げる必要がある場合には、蓋体１９を、例えば、グラスファイバーと樹脂との複合材（ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）で構成してもよい。また、蓋体１９を、金属で構成してもよい。金属としては非磁性材の金属が好ましい。なお、蓋体１９に磁性材の金属を用いる場合には、第２の治具３５よりも電気抵抗率が高いものを用いた方が良い。また、蓋体１９を金属と絶縁材との複合材で構成してもよい。また、第２の治具３５に効果的に磁束を導くように第２の治具３５の直上部には強磁性体の電磁鋼板等を用いると良い。   ○ When it is necessary to increase the strength of the lid 19 corresponding to the pressure difference between the inside and outside of the container 17, the lid 19 is made of, for example, a composite material of glass fiber and resin (GFRP (glass fiber reinforced plastic)). In addition, the lid 19 may be made of metal, preferably a non-magnetic metal, which is the second material when a magnetic metal is used for the lid 19. It is better to use one having a higher electrical resistivity than the jig 35. The lid 19 may be composed of a composite material of a metal and an insulating material. For example, a ferromagnetic electromagnetic steel plate or the like may be used immediately above the second jig 35 so as to guide the magnetic flux.

○ 高周波加熱コイル２８は、複数の第２の治具３５の上方に跨って配置する構成としてもよい。この場合、高周波加熱コイル２８に対する高周波電流の供給経路や冷却水の供給経路を少なくすることができ、半田付け装置ＨＫの構造をさらに簡素化できる。   (Circle) the high frequency heating coil 28 is good also as a structure arrange | positioned ranging over the some 2nd jig | tool 35. FIG. In this case, the high-frequency current supply path and the cooling water supply path to the high-frequency heating coil 28 can be reduced, and the structure of the soldering apparatus HK can be further simplified.

○ 生産ライン化に伴って容器１７を移動可能とし、当該容器１７とともに移動する第２の治具３５の移動経路に沿って高周波加熱コイル２８を配置してもよい。この場合、高周波加熱コイル２８を移動経路に沿った形状に構成して配置してもよいし、移動経路に沿って複数配置してもよい。このように構成することで、容器１７を移動させながら加熱することが可能である。   O The container 17 may be moved along with the production line, and the high-frequency heating coil 28 may be disposed along the movement path of the second jig 35 that moves together with the container 17. In this case, the high frequency heating coil 28 may be configured and arranged in a shape along the movement path, or a plurality of high frequency heating coils 28 may be arranged along the movement path. By configuring in this way, it is possible to heat the container 17 while moving it.

○ 高周波加熱コイル２８を、第２の治具３５の側面に配置してもよい。
○ 高周波加熱コイル２８を、容器１７（密閉空間Ｓ）内に配置してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。 The high frequency heating coil 28 may be arranged on the side surface of the second jig 35.
(Circle) you may arrange | position the high frequency heating coil 28 in the container 17 (sealed space S).
The following technical idea (invention) can be understood from the embodiment.

（１）請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の発明において、前記第２の治具は誘導加熱可能な導電材料により形成されている。
（２）請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の発明において、前記加圧面の外形は前記半田シート及び半導体素子の外形より大きく形成され、前記加圧面への配置状態では半田シート及び半導体素子は加圧面の外形内に収まるようになっている。 (1) In the invention according to any one of claims 1 to 7, the second jig is formed of a conductive material capable of induction heating.
(2) In the invention according to any one of claims 1 to 7, an outer shape of the pressurizing surface is formed larger than an outer shape of the solder sheet and the semiconductor element, and solder is disposed on the pressurizing surface. The sheet and the semiconductor element are adapted to fit within the outer shape of the pressing surface.

セラミック基板が１枚の半導体モジュールの平面図。The top view of a semiconductor module with one ceramic substrate. 図１のＡ−Ａ線断面図。AA sectional view taken on the line AA of FIG. セラミック基板が複数枚の半導体モジュールの平面図。The top view of a semiconductor module with a plurality of ceramic substrates. （ａ）は第１の冶具の平面図、（ｂ）は第２の治具の斜視図。(A) is a top view of a 1st jig, (b) is a perspective view of a 2nd jig | tool. 第１の実施形態の半田付け装置の概略縦断面図。1 is a schematic longitudinal sectional view of a soldering apparatus according to a first embodiment. 第１の治具及び第２の治具を部分的に示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the 1st jig | tool and the 2nd jig | tool partially. 第２の治具の加圧面を示す平面図。The top view which shows the pressurization surface of a 2nd jig | tool. 半導体素子の周縁部に形成された半田フィレットを示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the solder fillet formed in the peripheral part of a semiconductor element. 第２の実施形態における半田付け装置の部分断面図。The fragmentary sectional view of the soldering apparatus in a 2nd embodiment. 別の実施形態における半田付け装置の概略縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of the soldering apparatus in another embodiment. 別の実施形態における半田付け装置の概略縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of the soldering apparatus in another embodiment. 別の実施形態における半田付け装置の概略縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of the soldering apparatus in another embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

Ｄ…厚さ寸法、Ｍ…隙間、ＩＫ…位置決め治具、ＨＫ…半田付け装置、１０，１００…半導体モジュール、１１…回路基板、１２…半導体素子、１２ａ…周縁部、１３…接合部としての金属回路、１９…運搬手段としての蓋体、３２…第１の治具、３３…半田シート、３３ａ…周縁部、３４…位置決め孔、３４ａ…壁面、３５…第２の治具、３５ａ…加圧面、３７…通路、３７ａ…開口、３８（３８ａ，３８ｂ，３８ｃ）…負圧源としての真空ポンプ、３９…接続部、４０…真空配管、４１…運搬手段としての吸着装置、４２…通路、４２ａ…開口、４３…シール部材、５０…負圧源。   D ... Thickness dimension, M ... Gap, IK ... Positioning jig, HK ... Soldering device 10, 100 ... Semiconductor module, 11 ... Circuit board, 12 ... Semiconductor element, 12a ... Rim, 13 ... As a joint Metal circuit, 19: Lid as transport means, 32: First jig, 33: Solder sheet, 33a ... Peripheral part, 34 ... Positioning hole, 34a ... Wall surface, 35 ... Second jig, 35a ... Addition Pressure surface, 37 ... passage, 37a ... opening, 38 (38a, 38b, 38c) ... vacuum pump as negative pressure source, 39 ... connection part, 40 ... vacuum piping, 41 ... adsorption device as transportation means, 42 ... passage, 42a ... opening, 43 ... sealing member, 50 ... negative pressure source.

Claims (11)

回路基板に設けられた接合部に半田シートを介して半導体素子を半田付けする際に用いられる位置決め治具であって、
第１の治具と、
第２の治具とを備え、
前記第１の治具は、該第１の治具を上下方向へ貫通するとともに、前記半田シート及び半導体素子を挿入可能な位置決め孔を有し、該位置決め孔が前記接合部に対応するように前記回路基板に配置され、
前記第２の治具は、前記位置決め孔に挿脱可能であるとともに、位置決め孔内への挿入状態にて前記接合部に対向配置されて前記半田シート上の半導体素子を回路基板側へ加圧する加圧面を備えており、
前記第２の治具は、前記位置決め孔への挿入時に前記加圧面が前記接合部の対向位置に配置されるように位置決め孔の壁面によって位置決めされることを特徴とする位置決め治具。 A positioning jig used when soldering a semiconductor element via a solder sheet to a joint provided on a circuit board,
A first jig;
A second jig,
The first jig penetrates the first jig in the vertical direction and has a positioning hole into which the solder sheet and the semiconductor element can be inserted, so that the positioning hole corresponds to the joint portion. Disposed on the circuit board,
The second jig can be inserted into and removed from the positioning hole, and is disposed opposite to the joining portion in a state of being inserted into the positioning hole so as to press the semiconductor element on the solder sheet toward the circuit board. Has a pressure surface,
The positioning jig, wherein the second jig is positioned by a wall surface of the positioning hole so that the pressurizing surface is arranged at a position facing the joint when inserted into the positioning hole. 前記位置決め孔は、該位置決め孔の壁面に半田シートの周縁部が対向することで前記回路基板に載置された半田シートを前記接合部に位置決め可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め治具。 The positioning hole is formed so that a solder sheet placed on the circuit board can be positioned at the joint portion by allowing a peripheral portion of the solder sheet to face a wall surface of the positioning hole. The positioning jig according to 1. 前記加圧面による前記半導体素子の加圧状態では前記位置決め孔の壁面と、該壁面に対向する前記半導体素子の周縁部との間に前記半田シートの厚さ寸法の１／２以上の隙間が、半導体素子の全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置決め治具。 In the pressurized state of the semiconductor element by the pressure surface, there is a gap of 1/2 or more of the thickness dimension of the solder sheet between the wall surface of the positioning hole and the peripheral portion of the semiconductor element facing the wall surface. The positioning jig according to claim 1, wherein the positioning jig is formed over the entire circumference of the semiconductor element. 前記隙間は、前記半田シートの厚さ寸法より大きく形成されていることを特徴とする請求項３に記載の位置決め治具。 The positioning jig according to claim 3, wherein the gap is formed larger than a thickness dimension of the solder sheet. 前記第２の治具は、前記加圧面に前記半導体素子又は半田シートを吸着するための負圧を作用させることが可能な開口を有する通路を備えるとともに、該通路に接続される負圧源を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の位置決め治具。 The second jig includes a passage having an opening capable of applying a negative pressure for adsorbing the semiconductor element or the solder sheet to the pressing surface, and a negative pressure source connected to the passage. It has provided, The positioning jig as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記位置決め治具は、前記第２の治具に対向する面に負圧を作用させることが可能な開口を有する通路を備えるとともに前記負圧源を有する吸着装置をさらに備え、該吸着装置の通路と前記第２の治具の通路とはシール部材を介して接続され、前記吸着装置によって、第２の治具に前記半導体素子又は半田シートが吸着されることを特徴とする請求項５に記載の位置決め治具。 The positioning jig further includes a passage having an opening capable of applying a negative pressure to a surface facing the second jig, and further includes a suction device having the negative pressure source, the passage of the suction device 6. The passage of the second jig is connected via a seal member, and the semiconductor element or the solder sheet is adsorbed to the second jig by the adsorption device. Positioning jig. 前記第２の治具の加圧面以外の面には、前記第２の治具の通路に接続される接続部が設けられ、該接続部はフレキシブルな真空配管を介して前記負圧源に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の位置決め治具。 A connection portion connected to the passage of the second jig is provided on a surface other than the pressing surface of the second jig, and the connection portion is connected to the negative pressure source through a flexible vacuum pipe. The positioning jig according to claim 5, wherein the positioning jig is provided. 位置決め治具を用いて回路基板に設けられた接合部に半田シートを介して半導体素子を半田付けする際の位置決め方法であって、
前記位置決め治具は、第１の治具と、第２の治具とを備え、
前記第１の治具は、該第１の治具を上下方向へ貫通するとともに、前記半田シート及び半導体素子を挿入可能な位置決め孔を有し、該位置決め孔が前記接合部に対応するように前記回路基板に配置され、前記第２の治具は、前記位置決め孔に挿脱可能であるとともに、位置決め孔内への挿入状態にて前記接合部に対向配置されて前記半田シート上の半導体素子を回路基板側へ加圧する加圧面を備えており、
前記加圧面に半田シートが配置された状態で前記位置決め孔内に前記第２の治具を挿入し、前記加圧面が前記接合部に対向するように前記位置決め孔の壁面によって第２の治具が位置決めされることで前記半田シートを前記接合部に位置決めし、前記加圧面に半導体素子が配置された状態で前記位置決め孔内に前記第２の治具を挿入し、前記加圧面が前記半田シートに対向するように前記位置決め孔の壁面によって第２の治具が位置決めされることで前記半導体素子を半田シート上に位置決めすることを特徴とする位置決め方法。 A positioning method when soldering a semiconductor element via a solder sheet to a joint provided on a circuit board using a positioning jig,
The positioning jig includes a first jig and a second jig,
The first jig penetrates the first jig in the vertical direction and has a positioning hole into which the solder sheet and the semiconductor element can be inserted, so that the positioning hole corresponds to the joint portion. The semiconductor device on the solder sheet is disposed on the circuit board, and the second jig can be inserted into and removed from the positioning hole and is opposed to the joining portion in an inserted state in the positioning hole. Is equipped with a pressure surface that pressurizes the circuit board side,
The second jig is inserted into the positioning hole in a state where the solder sheet is disposed on the pressing surface, and the second jig is formed by the wall surface of the positioning hole so that the pressing surface faces the joining portion. Is positioned, the solder sheet is positioned at the joint, the second jig is inserted into the positioning hole in a state where the semiconductor element is disposed on the pressure surface, and the pressure surface is the solder. A positioning method comprising positioning the semiconductor element on a solder sheet by positioning a second jig by a wall surface of the positioning hole so as to face the sheet. 前記半田シートの外形は、前記半導体素子の外形よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項８に記載の位置決め方法。 The positioning method according to claim 8, wherein an outer shape of the solder sheet is formed larger than an outer shape of the semiconductor element. 請求項８又は請求項９に記載の位置決め方法を、回路基板に設けられた接合部に半田シートを介して半導体素子を半田付けする際における位置決めに使用する半導体モジュールの製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor module, wherein the positioning method according to claim 8 or 9 is used for positioning when soldering a semiconductor element to a joint provided on a circuit board via a solder sheet. 回路基板に設けられた接合部に半田シートを介して半導体素子を半田付けする際に位置決め治具を用いる半田付け装置であって、請求項１〜請求項７に記載の位置決め治具における前記第１の治具及び第２の治具のうち少なくとも第２の治具を運搬する運搬手段を備えたことを特徴とする半田付け装置。 8. A soldering apparatus that uses a positioning jig when soldering a semiconductor element to a joint provided on a circuit board via a solder sheet, wherein the first in the positioning jig according to claim 1. A soldering apparatus comprising: a transporting means for transporting at least the second jig out of the first jig and the second jig.
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