JP2008288150A - 半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】絶縁回路基板11上の半導体素子12にヒートマス17を半田付けする際、半導体素子12上に半田シートHa及びヒートマス17を積層配置する。その後、半田溶融時における半田厚さを規制する規制部材40を金属回路13上に載置する。そして、半田シートHaを溶融させてヒートマス17を半導体素子12に半田付けする。
【選択図】図3
Description
この発明によれば、半田付け対象物を規制部材に当接させることで半田溶融時の半田付け対象物の浮き上がりを規制し、半田付け対象物と半導体素子との間に所定の厚みを有する半田接合部を形成することができる。さらに、半田溶融時において、支持突部により、半田付け対象物において支持突部に支持された箇所の溶融半田への沈み込みが防止されるとともに、支持突部によって半田付け対象物の重心側への傾きを防止することができる。
以下、本発明の半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法を車両に搭載されて使用される半導体装置(半導体モジュール)における半田付け方法、該半田付け方法に用いられる半田付け装置、及び製造方法に具体化した第1の実施形態を図1〜図5にしたがって説明する。なお、図1は半導体装置を、図2は半田付け装置の構成を概略的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くするために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。
(1)半導体素子12にヒートマス17を半田付けする半田付け方法において、半田溶融時のヒートマス17の浮き上がりを規制する規制部材40を半導体素子12の上方に配置した。そして、半田溶融時のヒートマス17の浮き上がりを、ヒートマス17(上面17c)を規制部材40(当接面42a)に当接させることで規制するようにした。したがって、半田シートHaの厚みにバラツキがあったり、ヒートマス17の重心のズレ等によってヒートマス17が半導体素子12に対し傾いて載置されたりしていても、半田溶融時におけるヒートマス17の高さを一定に維持し、ヒートマス17と半導体素子12との間隔を所定値にすることができる。よって、ヒートマス17(ヒートマス脚部17b)と半導体素子12との間に所定の厚みを有する半田層H2を形成することができ、ヒートマス17と半導体素子12との間に接合されない箇所が存在したり、半田層H2の厚みがばらつく不具合の発生を防止し、半導体装置10の信頼性(品質)の低下を防止することができる。そして、溶融半田が凝固して半田付けが終了した後、ヒートマス17は、フィレットFが形成された半田層H2を介して半導体素子12に接合されるため、ヒートマス17の半導体素子12に対する接合強度が高められる。
次に、本発明を具体化した第2の実施形態を図6にしたがって説明する。なお、第2の実施形態は、ヒートマス17と規制部材40とが一体化され、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。
(10)半導体素子12にヒートマス17を半田付けする半田付け方法において、規制部材40によってヒートマス17を保持するようにした。したがって、半田溶融時における各ヒートマス脚部17bの下端面17dと対向する半導体素子12の上面12bとの間隔を所定値に維持することができるとともに、溶融半田へのヒートマス17の沈み込みを防止することができる。よって、ヒートマス17(ヒートマス脚部17b)と半導体素子12(上面12b)との間に所定の厚みを有する半田層H2を形成することができ、ヒートマス17と半導体素子12との間に接合されない箇所が存在したり、半田層H2の厚みがばらつく不具合の発生を防止し、半導体装置10の信頼性(品質)の低下を防止することができる。
次に、本発明を具体化した第3の実施形態を図7及び図8にしたがって説明する。なお、第3の実施形態は、規制部材40にヒートマス17を保持可能とした実施形態であり、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。
(12)規制部材40にボールプランジャ46を設け、該ボールプランジャ46を用いてヒートマス17を保持可能とした。このため、ヒートマス17の保持位置を微調整することができ、ヒートマス脚部17bの下端面17dと半導体素子12の上面12bとの間隔を正確に調整して、ヒートマス17と半導体素子12との間に所定の厚みを有する半田層H2を形成することができる。
次に、本発明を具体化した第4の実施形態を図9にしたがって説明する。なお、第4の実施形態は、ヒートマス17が規制部材40に保持可能とした実施形態であり、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。
(13)規制部材40によってヒートマス17の浮き上がりを規制するとともにヒートマス17の支持突部17eによってヒートマス17の溶融半田への沈み込みを防止するようにした。このため、ヒートマス17と半導体素子12との間に所定の厚みを有する半田層H2を形成することができる。また、ヒートマス17の重心が内側に位置する多角形(四角形)の頂点位置に支持突部17eが配置されている。このため、ヒートマス17の重心側にヒートマス17が傾くことが防止できる。
○ 図10に示すように、規制部材40は半導体素子12上に載置して使用してもよい。又は、図示しないが、規制部材40は絶縁回路基板11におけるセラミック基板14上に載置して使用してもよい。
○ 第4の実施形態において、ヒートマス17には3以上の支持突部17eが形成され、ヒートマス17の重心が内側に位置する多角形の頂点位置に3以上の支持突部17eを配置してもよい。そして、支持突部17eの数、形状、配置位置は任意に変更してもよい。
○ 金属回路13上又は半導体素子12上に規制部材40が載置された状態において、ヒートマス17の上面17cと規制部材40の当接面42a(下面)との間に間隙T2を空けず、ヒートマス17の上面17cと規制部材40の当接面42aとを接触させて半田付けを行ってもよい。
○ 半導体素子12の絶縁回路基板11への半田付けと、ヒートマス17の半導体素子12への半田付けとを高周波誘導加熱により一度の工程で行うようにしてもよい。この場合、半導体素子12の絶縁回路基板11への半田付け工程及びヒートマス17の半導体素子12への半田付け工程で要する合計時間を短縮することができる。
○ 半導体装置10は、車載用に限らず他の用途に使用するものに適用してもよい。
Claims (10)
- 回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けする半田付け方法であって、
前記半導体素子上に半田及び半田付け対象物を積層載置した後、半田溶融時における半田厚さを規制する規制部材を回路基板上又は半導体素子上に載置し、その載置状態で前記半田を溶融させて半導体素子に半田付け対象物を半田付けすることを特徴とする半田付け方法。 - 前記規制部材は少なくとも半田溶融時に前記半田付け対象物を保持する請求項1に記載の半田付け方法。
- 前記半田付け対象物の上面と、該上面に対向する前記規制部材の下面との間に間隙を空けて前記規制部材を回路基板上又は半導体素子上に載置する請求項1に記載の半田付け方法。
- 前記規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された態において、前記規制部材の下面と半導体素子の上面とは平行であるとともに半田付け対象物の上面と下面とは平行である請求項3に記載の半田付け方法。
- 前記半田付け対象物は、下面に支持突部を備え、該支持突部を脚として自立可能である請求項3又は請求項4に記載の半田付け方法。
- 前記半田付け対象物は、前記半導体素子に熱的に結合されるヒートマスである請求項
1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の半田付け方法。 - 前記ヒートマスは複数のヒートマス脚部を備え、該ヒートマスは複数のヒートマス脚部によって複数箇所が半導体素子に半田付けされる請求項6に記載の半田付け方法。
- 回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けするための半田付け装置であって、
前記回路基板上又は半導体素子上に載置され、前記半田付け対象物上に配置される規制部材を備え、
前記規制部材により、半田溶融時における半田厚さを規制して半田付けすることを特徴とする半田付け装置。 - 前記規制部材は前記回路基板上又は半導体素子上に載置可能な複数の脚部と、前記脚部に支持されるとともに該規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された状態で、前記半田上に配置される規制部とを備え、隣り合う脚部の間には、規制部の下側を規制部材外へ臨ませる開放部が形成されている請求項8に記載の半田付け装置。
- 請求項1〜請求項7のうちいずれか一項に記載の半田付け方法を半田付け工程に使用する半導体装置の製造方法。
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