JP2013161854A

JP2013161854A - 半導体装置の製造方法、半導体装置

Info

Publication number: JP2013161854A
Application number: JP2012020772A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Maruta; 歩丸田; Hideki Tsukamoto; 英樹塚本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】不濡れ領域の発生を抑制して第１部材と第２部材をはんだで接合できる半導体装置の製造方法と半導体装置を提供する。
【解決手段】上面に第１凸部１２ａを有し下面に第２凸部１２ｂを有するはんだ１２の第２凸部１２ｂを、第１部材１０の上にのせる工程と、第１凸部１２ａの上に、第２部材１４をのせる工程と、はんだ１２を溶融させ、はんだ１２により第２部材１４を第１部材１０に固定する工程と、を備え、はんだ１２が溶融することにより第１凸部１２ａと第２凸部１２ｂがつぶれて、はんだ１２の幅が大きくなり、第１部材１０と第２部材１４の距離が縮まる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば電力変換などに用いられる半導体装置の製造方法、及び半導体装置に関する。

特許文献１には、板はんだを用いて２つの部材を接合する技術が開示されている。

特開２００８−２８２８３４号公報

第１部材の所定位置に板はんだをのせて、その板はんだの上に第２部材をのせることがある。そして、はんだを溶融させることで、第２部材を第１部材に固定する。板はんだが第１部材の所定位置からずれた場合、第１部材と第２部材の間にはんだがない領域（不濡れ領域）が生じることがあった。不濡れ領域が生じた場合は修正作業などが必要となる問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、不濡れ領域の発生を抑制して第１部材と第２部材をはんだで接合できる半導体装置の製造方法と半導体装置を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、上面に第１凸部を有し下面に第２凸部を有するはんだの該第２凸部を、第１部材の上にのせる工程と、該第１凸部の上に、第２部材をのせる工程と、該はんだを溶融させ、該はんだにより該第２部材を該第１部材に固定する工程と、を備え、該はんだが溶融することにより該第１凸部と該第２凸部がつぶれて、該はんだの幅が大きくなり、該第１部材と該第２部材の距離が縮まることを特徴とする。

本発明に係る半導体装置は、第１部材と、該第１部材に固定され、先端が該第１部材の外に伸びる針状部と、該針状部を覆うように形成されたはんだと、該はんだによって該第１部材に固定された第２部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、第１部材に固定された針状部ではんだを刺して、該はんだを該第１部材に固定する工程と、該はんだの上に第２部材をのせる工程と、該はんだを溶融させて、該はんだにより該第２部材を該第１部材に固定する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る他の半導体装置は、平坦面を有する第１部材と、該平坦面上に固定されたはんだと、該はんだを囲むように該平坦面上に固定された固定部材と、該はんだによって該第１部材に固定された第２部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、不濡れ領域の発生を抑制して第１部材と第２部材を接合できる。

本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法において、はんだをベース板にのせることを示す図である。絶縁基板をはんだの上にのせることを示す図である。はんだを溶融させたことを示す図である。比較例の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を示す図である。本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法において、はんだ溶融前の状態を示す図である。はんだを溶融させたことを示す図である。本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法において、はんだ溶融前の状態を示す図である。はんだを溶融させたことを示す図である。本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す図である。本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法において、はんだ溶融前の状態を示す図である。はんだを溶融させたことを示す図である。比較例の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を示す図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法は、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法において、はんだをベース板にのせることを示す図である。ベース板１０は平坦な表面を有している。ベース板１０の平坦な表面にはんだ１２をのせる。はんだ１２は、上面に第１凸部１２ａを有し下面に第２凸部１２ｂを有している。第１凸部１２ａと第２凸部１２ｂは、はんだ１２を波形にすることで形成されている。この工程では、第２凸部１２ｂをベース板１０の上にのせる。

次いで、絶縁基板をはんだの上にのせる。図２は、絶縁基板をはんだの上にのせることを示す図である。絶縁基板１４は、静電チャック１６により保持されて図２の矢印方向に移動する。そして、はんだ１２の第１凸部１２ａの上に絶縁基板１４をのせる。絶縁基板１４を第１凸部１２ａの上にのせた後、静電チャック１６を退避させる。なお、図２において、溶融前のはんだ１２の幅はＸ１で表されている。

次いで、はんだを溶融させる。図３は、はんだを溶融させたことを示す図である。この工程では、はんだ１２が溶融することにより第１凸部１２ａと第２凸部１２ｂがつぶれて、ベース板１０と絶縁基板１４の距離が縮まる。さらに、第１凸部１２ａと第２凸部１２ｂがつぶれることで、溶融後のはんだ１２の幅Ｘ２は、溶融前の幅Ｘ１よりも大きくなる。溶融して幅が広くなったはんだ１２は、絶縁基板１４をベース板１０に固定する。

以下、実施の形態１の半導体装置の製造方法の意義の説明に先立って、理解を容易にするために、比較例について説明する。図４は、比較例の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を示す図である。比較例の半導体装置の製造方法では板はんだ５０を用いてベース板１０と絶縁基板１４を接合する。板はんだ５０は溶融の前後を通して板状である。ところで、はんだをベース板にのせる際にはんだが滑るなどして、はんだがベース板の所定位置からずれることがある。その場合、比較例の半導体装置の製造方法では、ベース板１０と絶縁基板１４の間にはんだが形成されない不濡れ領域５２が生じる。

ところが、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法によれば、不濡れ領域の発生を抑制できる。すなわち、はんだ１２の溶融時に第１凸部１２ａと第２凸部１２ｂがつぶれてはんだ１２の幅が大きくなるので、ベース板１０と絶縁基板１４を大面積で接合することができる。よって、仮に、はんだ１２がベース板１０の所定位置からずれていても、ベース板１０と絶縁基板１４の間を確実に接合し不濡れ領域の発生を抑制できる。

本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法では、ベース板１０と絶縁基板１４を接合することとしたが、本発明はこれに限定されない。第１部材と第２部材の間にはんだを介在させて、はんだによりこれらを接合するものであれば本発明の効果を得ることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法は、図５及び図６を参照して説明する。なお、実施の形態１と同じ部分の説明は省略する。

図５は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法において、はんだ溶融前の状態を示す図である。はんだ６０は、上面に第１凸部６０ａを有し下面に第２凸部６０ｂを有する。第１凸部６０ａと第２凸部６０ｂは、三角波の形状となるように形成されている。はんだ６０の溶融前の幅はＸ３で表されている。

次いで、はんだ６０を溶融させる。図６は、はんだを溶融させたことを示す図である。この工程では、はんだ６０を溶融することにより、第１凸部６０ａと第２凸部６０ｂがつぶれてベース板１０と絶縁基板１４の距離が縮まる。そして、第１凸部６０ａと第２凸部６０ｂがつぶれることで、溶融後のはんだ６０の幅Ｘ４は、溶融前の幅Ｘ３よりも大きくなる。絶縁基板１４は、溶融して幅が広くなったはんだ６０によりベース板１０に固定される。

本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法によれば、実施の形態１と同様に、不濡れ領域の発生を抑制できる。ところで、はんだの形状は、実施の形態１及び実施の形態２で示したものに限定されず、溶融することで幅が大きくなるものであればよい。なお、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法は、図７及び図８を参照して説明する。なお、実施の形態１と同じ部分の説明は省略する。

図７は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法において、はんだ溶融前の状態を示す図である。ベース板１０には針状部１００が固定されている。針状部１００の先端はベース板１０の外に伸びている。そして、針状部１００の先端にはんだ１０２を刺して、はんだ１０２をベース板１０に対して固定する。次いで、はんだ１０２の上に絶縁基板１４をのせる。

次いで、はんだ１０２を溶融させる。図８は、はんだを溶融させたことを示す図である。はんだ１０２を溶融させると、はんだ１０２は針状部１００を覆うように変形する。そして、絶縁基板１４ははんだ１０２によってベース板１０に固定される。

本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法によれば、はんだ１０２を針状部１００に刺して固定するので、はんだ１０２の位置を固定できる。よってはんだ１０２が所定位置からずれることを防止できる。なお、本発明の実施の形態３にかかる半導体装置の製造方法は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る半導体装置は、図９を参照して説明する。なお、実施の形態１と同じ部分の説明は省略する。

図９は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す図である。図９Ａは、断面図であり、図９Ｂは絶縁基板１４を省略した平面図である。ベース板１０は平坦面１０ａを有している。平坦面１０ａ上にはんだ１１０が固定されている。さらに、平坦面１０ａ上には固定部材１１２が固定されている。固定部材１１２ははんだ１１０を囲むように形成されている。絶縁基板１４は、はんだ１１０によってベース板１０に固定されている。

本発明の実施の形態４に係る半導体装置によれば、はんだ１１０の位置を固定部材１１２によって限定できるので、はんだ１１０をベース板１０の所定位置にのせることができる。また、はんだ１１０は固定部材１１２で囲まれるので、はんだ１１０がずれることがない。このように、はんだ１１０をベース板１０の所定位置に位置させることで、不濡れ領域の発生を抑制できる。なお、本発明の実施の形態４かかる半導体装置の製造方法は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法は、図１０乃至図１２を参照して説明する。なお、実施の形態１と同じ部分の説明は省略する。

図１０は、本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法において、はんだ溶融前の状態を示す図である。平坦面１０ａの上にはんだ１２０がのせられている。固定部材１２２は、はんだ１２０を囲むように平坦面１０ａに固定されている。固定部材１２２のはんだ１２０に対向する面は、平坦面１０ａに対して鋭角をなす斜面１２２ａで形成されている。この鋭角は図１０においてθで示されている。

絶縁基板１４をはんだ１２０の上にのせた後に、はんだ１２０を溶融させる。図１１は、はんだを溶融させたことを示す図である。はんだ１２０を溶融させると、はんだ１２０は斜面１２２ａに及ぶ。そして、絶縁基板１４ははんだ１２０によってベース板１０に固定される。

以下、実施の形態５の半導体装置の製造方法の意義の説明に先立って、理解を容易にするために、比較例について説明する。図１２は、比較例の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置を示す図である。比較例の固定部材１３０のうちはんだ１３２に対向する面（側面）は、平坦面１０ａに対して９０°の角度をなしている。そのため、側面にはんだ１３２が及ぶと側面にはんだ１３２が集中し、はんだ１３２が偏ることがあった。はんだ１３２に偏りがあると、絶縁基板１４の裏面全体にはんだ１３２を付着させることができない場合があった。

本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法によれば、固定部材１２２は斜面１２２ａを有しているので、はんだ１２０が斜面１２２ａに及んでもはんだ１２０がこの部分に偏ることを防止できる。よって、絶縁基板１４の裏面全体にはんだ１２０を付着させることができる。なお、本発明の実施の形態５かかる半導体装置の製造方法は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。

１０ベース板、１０ａ平坦面、１２はんだ、１２ａ第１凸部、１２ｂ第２凸部、１４絶縁基板、１６静電チャック、５０板はんだ、５２不濡れ領域、６０はんだ、６０ａ第１凸部、６０ｂ第２凸部、１００針状部、１０２はんだ、１１０はんだ、１１２固定部材、１２０はんだ、１２２固定部材、１２２ａ斜面、１３０固定部材、１３２はんだ

Claims

上面に第１凸部を有し下面に第２凸部を有するはんだの前記第２凸部を、第１部材の上にのせる工程と、
前記第１凸部の上に、第２部材をのせる工程と、
前記はんだを溶融させ、前記はんだにより前記第２部材を前記第１部材に固定する工程と、を備え、
前記はんだが溶融することにより前記第１凸部と前記第２凸部がつぶれて、前記はんだの幅が大きくなり、前記第１部材と前記第２部材の距離が縮まることを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記第１凸部と前記第２凸部は、前記はんだを波形にすることで形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１凸部と前記第２凸部は、三角波の形状となるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
第１部材と、
前記第１部材に固定され、先端が前記第１部材の外に伸びる針状部と、
前記針状部を覆うように形成されたはんだと、
前記はんだによって前記第１部材に固定された第２部材と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
第１部材に固定された針状部ではんだを刺して、前記はんだを前記第１部材に固定する工程と、
前記はんだの上に第２部材をのせる工程と、
前記はんだを溶融させて、前記はんだにより前記第２部材を前記第１部材に固定する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
平坦面を有する第１部材と、
前記平坦面上に固定されたはんだと、
前記はんだを囲むように前記平坦面上に固定された固定部材と、
前記はんだによって前記第１部材に固定された第２部材と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
前記固定部材の前記はんだに対向する面は、前記平坦面に対して鋭角をなす斜面で形成され、
前記はんだは前記斜面にまで及ぶことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。