JP2010040881A - 位置決め治具および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁回路基板1の表面側には、位置決め用のカーボン治具20と、その開口部21に半田板30および半導体チップ40が配置され、その後、加熱炉に挿入される。加熱炉内では、全体が300℃程度まで加熱され、半田板30が溶融されることによって、絶縁回路基板1上へ半導体チップ40が実装される。このとき、絶縁回路基板1が加熱されると、一時的に裏面側に凸形状となるように湾曲する「正反り」状態になるが、カーボン治具20の本体裏面形状として、その開口部21から離れる方向で薄くなるように、段差部22が形成されているので、カーボン治具20と絶縁回路基板1との密着度を高めることができる。
【選択図】図1
Description
また、本発明の別の目的は、位置決め治具と絶縁回路基板との密着度を高めることで、製造歩留まりを向上させた半導体装置の製造方法を提供することである。
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上述した位置決め治具を使用して、絶縁回路基板の金属回路側に半導体チップを半田付けによって実装する工程において、前記位置決め治具の開口部に半田板および半導体チップを配置し、前記絶縁回路基板とともに加熱して前記半田板を溶融して前記絶縁回路基板に前記半導体チップを実装することを特徴とする。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す側断面図である。
絶縁回路基板1は、セラミック等からなる絶縁層10の表面側に金属回路11が形成され、その所定位置に半導体チップ40が半田層41によって実装される。絶縁層10の裏面側には金属板12が形成され、半田層42によって放熱板となる金属ベース50に固着されている。
図3は、実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す側断面図である。
実施の形態2では、カーボン治具90の裏面に、絶縁回路基板1の接触面に合致する曲面が加工されている。ここでは、高温時の絶縁回路基板1に生じる反り形状を予め測定しておき、それに合わせた曲率でカーボン治具90の裏面を曲面とする加工を施すことができる。図3では、カーボン治具90の開口部91を1つだけ示しているが、複数の開口部91を有している場合には、例えば予め絶縁回路基板1の反りの曲率が大きい開口部91の近傍部分だけに曲面加工を施してもよい。
図では、8個の開口部91が形成されたカーボン治具90を示している。このカーボン治具90は、例えば横方向Xが約40mm、縦方向Yが約50mm、最大の板厚Zが約3mmに構成され、ほぼ同様の大きさの絶縁回路基板1上での半導体チップの位置決め治具として使用される。
図5は、半導体チップを実装するためのDCB基板の金属パターンを示す平面図、図6は、図5のDCB基板の断面構成を示す図である。
ここでは、図5に示すようなサイズのDCB基板を4枚用意し、それぞれ常温時およびH2一体炉による300℃の加熱時に、X・Yの各方向と斜め方向(対角方向)での反り量を、レーザー三次元形状測定器によって測定した。加熱時の反り量の測定は、DCB基板2の裏面において、その金属板12の端部を測定位置とし、全体の温度が安定した状態で実施した。
2 DCB基板
10 絶縁層
11 金属回路
12 金属板
20,90 カーボン治具
21,91 開口部
22 段差部
30 半田板
40 半導体チップ
41,42 半田層
50 金属ベース
60,61,62 ボンディングワイヤ
70 樹脂ケース
71,72 リード端子
80 シリコーンゲル
Claims (12)
- 表裏面に金属回路と金属板がそれぞれ接合された絶縁回路基板の前記金属回路側に、半導体チップを半田付けによって実装するために使用する位置決め治具であって、
前記絶縁回路基板と接触する裏面形状が、前記半導体チップの半田付け時における前記絶縁回路基板の加熱によって変形する表面形状と対応する形状に加工された治具本体と、
前記治具本体を貫通して形成され、前記半導体チップを落とし込んで前記金属回路上に位置決めをするための開口部と、
を備えていることを特徴とする位置決め治具。 - 前記絶縁回路基板が前記半導体チップの半田付け時における加熱によって裏面側に凸形状に変形する場合、
前記治具本体には、前記絶縁回路基板との接触面側に、前記開口部から離れる方向で薄くするような段差が形成されていることを特徴とする請求項1記載の位置決め治具。 - 前記絶縁回路基板が前記半導体チップの半田付け時における加熱によって曲面形状に変形する場合、
前記治具本体には、前記絶縁回路基板の接触面に合致する曲面が形成されていることを特徴とする請求項1記載の位置決め治具。 - 前記治具本体には、前記開口部が複数形成されていることを特徴とする請求項1記載の位置決め治具。
- 前記治具本体は、耐熱性のカーボン材料によって構成されていることを特徴とする請求項1記載の位置決め治具。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の位置決め治具を使用して、絶縁回路基板の金属回路側に半導体チップを半田付けによって実装する工程において、
前記位置決め治具の開口部に半田板および半導体チップを配置し、前記絶縁回路基板とともに加熱して前記半田板を溶融して前記絶縁回路基板に前記半導体チップを実装することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記絶縁回路基板への前記半導体チップの実装工程では、前記金属板側で放熱板が半田付けによって同時に固着するようにしたことを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記絶縁回路基板は、前記金属回路が前記金属板より厚く接合されていることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記絶縁回路基板は、前記金属回路および前記金属板が銅材あるいはアルミ材によって構成されていることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記絶縁回路基板は、前記金属回路が前記金属板より沿面距離が長く形成されていることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体チップは、IGBTあるいはFWDチップであることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記絶縁回路基板を加熱炉に挿入して、前記半田板を溶融することを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
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