JP2012151194A

JP2012151194A - パワーモジュールの製造方法

Info

Publication number: JP2012151194A
Application number: JP2011007423A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishikawa; 寛石川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-08-09

Abstract

【課題】熱硬化性樹脂の硬化方法を工夫することにより加熱硬化時間の短縮が図れるパワーモジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】ケース２内の基板３に搭載された半導体チップ４などの電子部品に封止樹脂５を充填してなるパワーモジュール１の製造方法において、充填された封止樹脂５の表面のみを加熱硬化させる。加熱方式としては、オーブンなどを用いる雰囲気加熱の他に、電子部品に充填された封止樹脂５にハロゲンランプなどの光を照射して加熱硬化させる光加熱方式を採用することもできる。また、封止樹脂５には、常温でも硬化が促進する材料を用いるとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケース内の基板に搭載された半導体チップなどの電子部品に封止樹脂を充填してなるパワーモジュールの製造方法に関する。

従来から、基板に搭載された半導体チップなどの電子部品を樹脂により封止することが行われている。この場合、硬化時間が長いと、硬化工程のタクトが長くなったり、中間在庫が多くなったり、長時間の加熱が必要になるため大きな電力を必要としたりするなどの問題が生じるので、封止樹脂として熱硬化性樹脂を用いることが多く、硬化時間が短いものが望まれている。

そこで、硬化時間の短縮を図るため、特許文献１には、樹脂自体の特性を改善して硬化時間を短くした樹脂が記載されている。また、特許文献２には、ケース内に注入するシリコーンゲルの量を低減することにより硬化時間を短くする方法が記載されている。

特開平５−７０６９３号公報特開２００３−２８２７５０号公報

しかし、特許文献１に記載のように樹脂自体の特性改善では、樹脂自体が高価になる可能性があり、また硬化性がよい樹脂を使用すると、例えば樹脂を供給する注入ノズルなどで硬化が進むので取り扱いが難しいという問題がある。また、特許文献２に記載の技術では、充填する樹脂の量を調整しなければならず作業が煩雑になるという問題がある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱硬化性樹脂の硬化方法を工夫することにより加熱硬化時間の短縮が図れるパワーモジュールの製造方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく本発明は、ケース内の基板に搭載された半導体チップなどの電子部品に封止樹脂を充填してなるパワーモジュールの製造方法において、充填された前記封止樹脂の表面のみを加熱硬化させるものである。

また、充填された前記封止樹脂にハロゲンランプなどの光を照射して加熱硬化させることができる。更に、前記封止樹脂として、常温でも硬化が促進する樹脂を用いることができる。

本発明によれば、充填された封止樹脂の表面のみを加熱硬化させるので、加熱硬化時間の短縮が可能になると共に、表面を加熱硬化させることで、搬送時などの取り扱いが容易となる。また、加熱硬化時間の短縮により、タクトの短縮や中間在庫の削減が図れる。更に、加熱硬化時間の短縮により、電力消費量を抑制することができる。

充填された封止樹脂にハロゲンランプなどの光を照射して加熱硬化させれば、従来一般的に用いられていた高温雰囲気での加熱硬化よりも、高速加熱が可能になり、表面のみの加熱硬化を迅速且つ円滑に行うことができる。

また、封止樹脂として、常温でも硬化が促進する樹脂を用いれば、加熱により更に硬化時間を短縮させることが可能になり、内部の硬化は次の工程で行うことができる。

パワーモジュールの概要斜視図作業手順を示すフローチャート材料Ａと材料Ｂの加熱温度と硬化時間の概要関係図雰囲気加熱と光加熱の加熱時間と表面温度の概要関係図材料Ａと材料Ｂの加熱方式と硬化時間の概要関係図材料Ａと材料Ｂの加熱温度と硬化時間の測定データを表わす図

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明により製造されるパワーモジュール１は、図１に示すように、ケース２内の基板３に搭載された半導体チップ４などの電子部品に封止樹脂５を充填してなる。６は端子である。

本発明に係るパワーモジュールの製造方法は、図２に示すように、前工程１０からケース２内の基板３に半導体チップ４などの電子部品を搭載したワークが樹脂充填工程１１に搬送される。樹脂充填工程１１では、封止樹脂５が基板３に搭載された半導体チップ４などの電子部品に充填される。封止樹脂５としては、表１に主な特性を示す加熱硬化性の２種類の材料（材料Ａと材料Ｂ）を用いて、加熱温度や硬化時間などを比較する。なお、表１では、２液混合式の樹脂を用いているが、１液の樹脂を用いることもできる。

次いで、樹脂充填工程１１で封止樹脂５が充填されたワークは、加熱硬化工程１２に搬送される。加熱硬化工程１２では、充填された封止樹脂５を加熱して硬化させる。加熱方式としては、雰囲気加熱と光加熱の２種類の方式を使用して封止樹脂５の表面温度と加熱時間の関係を比較する。雰囲気加熱ではオーブン等で加熱し、光加熱ではハロゲンランプなどの光を上方から照射して加熱する。

材料Ａと材料Ｂにおける加熱温度と硬化時間の関係は、図３に示すように、材料Ａの方が材料Ｂよりも加熱温度が低くても硬化時間が短い。即ち、同じ加熱温度にすると、材料Ａの方が材料Ｂよりも早く硬化することになる。硬化時間としては、材料をどの程度まで硬化させるかによるが、ここでは表面の２０％程度の加熱硬化を目標としている。

また、雰囲気加熱と光加熱における加熱時間と封止樹脂５の表面温度の関係は、図４に示すように、光加熱の方が雰囲気加熱よりも表面温度の上昇速度が速い。即ち、封止樹脂５を加熱して同じ表面温度にする場合、光加熱の方が雰囲気加熱よりも加熱時間が短い。材料Ａと材料Ｂとでは加熱硬化特性が異なるが、加熱方式による影響は生じないことが分かる。

そして、材料Ａと材料Ｂにおける加熱方式と硬化時間の関係は、同じ表面温度で比較すると、図５に示すように、材料Ａの方が材料Ｂよりも加熱方式に関係なく、硬化時間が短い。また、光加熱方式の方が雰囲気加熱方式よりも材料Ａ，Ｂに関係なく、硬化時間が短く、表面加熱には優れている。

材料Ａと材料Ｂの加熱温度と硬化時間の測定データは、図６に示すように、表わされる。例えば、材料Ｂを８０℃で硬化させる場合、計算上では約８分程度で硬化させることができることになる。

次いで、加熱硬化工程１２で充填された封止樹脂５の加熱硬化処理が終了すると、ワークは冷却工程１３に搬送される。冷却工程１３にて所定の温度まで冷却されると、ワークはパワーモジュール１として、次工程１４へ搬送される。

基板３に搭載された半導体チップ４などに充填された封止樹脂５にハロゲンランプなどの光を照射して表面のみを加熱硬化させることにより、加熱硬化工程１２における加熱硬化時間や冷却工程１３における冷却時間などが短縮される。更に、封止樹脂５として、常温でも硬化が促進する樹脂を用いれば、加熱により硬化時間を更に短縮させることが可能になり、内部の硬化は次の工程で行うことができる。

本発明によれば、封止樹脂の表面のみを加熱硬化させるので、加熱硬化時間の短縮が可能になると共に、表面を加熱硬化させることで、搬送時などの取り扱いが容易となり、また加熱硬化時間の短縮により、タクトの短縮や中間在庫の削減が図れるパワーモジュールの製造方法が提供される。

１…パワーモジュール、２…ケース、３…基板、４…半導体チップ、５…封止樹脂、１０…前工程、１１…樹脂充填工程、１２…加熱硬化工程、１３…冷却工程、１４…次工程。

Claims

ケース内の基板に搭載された半導体チップなどの電子部品に封止樹脂を充填してなるパワーモジュールの製造方法において、充填された前記封止樹脂の表面のみを加熱硬化させることを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
請求項１に記載のパワーモジュールの製造方法において、充填された前記封止樹脂に光を照射して加熱硬化させることを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
請求項１又は２に記載のパワーモジュールの製造方法において、前記封止樹脂は、常温でも硬化が促進することを特徴とするパワーモジュールの製造方法。