JP2020136449A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンタクト部品を確実に接合することができる。【解決手段】平板状の押え治具４の主面に設定された押圧領域４ａをコンタクト部品２ａ〜２ｃ上に配置する。ここから、加熱しながら、押え治具４の押圧領域４ａを積層基板１に生じる反りに追随して傾斜させて、コンタクト部品２ａ〜２ｃを積層基板１に対して押圧する。これにより、コンタクト部品２ａ〜２ｃを接合させるための押圧時に、加熱により積層基板１に反りが生じて、コンタクト部品２ａ〜２ｃの位置がずれてしまっても、コンタクト部品２ａ〜２ｃを積層基板１に対して確実に押圧することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体素子を含む半導体装置は、例えば、電力変換装置として利用されている。このような半導体装置は、当該半導体素子と共に絶縁層と絶縁層のおもて面に形成され、半導体素子が配置される複数の回路パターン層とを有するセラミック回路基板を含んでいる。さらに、回路パターン層の所定領域上には、外部接続端子を取りつけるための筒状のコンタクト部品がはんだを介して設置されている。
このような半導体装置を製造するにあたり、まず、セラミック回路基板の回路パターン層の所定領域上にはんだを介してコンタクト部品を配置する。この後、このコンタクト部品上に押え治具を配置した状態で加熱する。このようにしてはんだを溶融させて、押え治具でコンタクト部品をセラミック回路基板側に押圧し、はんだを固化する。このようなリフローはんだ付け工程により、セラミック回路基板の回路パターン層の所定領域にコンタクト部品のはんだ接合を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献２は、本体部と該本体部の上に配置された枠部材からなる台座と、本体部の上であって枠部材の中に配置された複数の位置決め部材とを有する治具を開示している。位置決め部材の上面の穴に電子部品が配置される。位置決め部材は、台座の本体部上を変位可能に挟持されることが記載されている。しかし、位置決め部材は、本体部上に沿って移動することになるので、枠内で複数の位置決め部材が傾斜可能に配置されることは記載されていない。
また、特許文献３は、リードフレームに用いられる治具であって、本体部が、長手方向に複数に分割され、かつ、各分割体は連結方棒を介して連結され、さらに、上記連結棒と分割体との間には、本体部長手方向に相対的移動の許容されるクリアランスが設けられているはんだ付け治具が開示されている。この文献は、加熱時の治具の反りの影響を低減するために、治具を分割している。
特開２０１４−１８７１７９号公報 特開２０１５−９１６０７号公報 実開昭６３−１１１６８号公報
上記のセラミック回路基板は、絶縁層の裏面におもて面に形成された回路パターン層よりも面積が広い金属層が形成されている。このため、このような熱膨張率の異なる構成を備えるセラミック回路基板は、リフローはんだ付け工程にて加熱されると、（重力方向に対して）下に凸に反ってしまう。反りが生じたセラミック回路基板上のコンタクト部品を押え治具により押圧しようとしても、押え治具とコンタクト部品とに隙間が生じてしまう。このため、押え治具によりコンタクト部品を適切にセラミック回路基板に対して押圧することができずにコンタクト部品をセラミック回路基板に接合できなくなってしまい、半導体装置の品質の低下が懸念される。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、コンタクト部品を確実に接合することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、絶縁層と前記絶縁層のおもて面に形成された回路パターン層と前記絶縁層の裏面に形成され前記回路パターン層よりも広い面積である金属層とを有する積層基板、及び、複数のコンタクト部品を用意する工程と、前記積層基板の前記回路パターン層上に接合部材を介して前記複数のコンタクト部品をそれぞれ配置する工程と、平板状の押え治具の主面に設定された押圧領域を前記複数のコンタクト部品上に配置する押圧前工程と、加熱しながら、前記押え治具の前記押圧領域を前記積層基板に生じる反りに追随して傾斜させて、前記複数のコンタクト部品を前記積層基板に対して押圧する押圧工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
開示の技術によれば、接合時の加熱により積層基板に反りが生じてもコンタクト部品を確実に接合することができ、半導体装置の品質の低下を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
第１の実施の形態の半導体装置の製造方法の各工程を説明するための図である。 第２の実施の形態の半導体装置を示す平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置を示す側面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法のフローチャートを示す図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の基板位置決め治具にセラミック回路基板をセットする工程を説明するための平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の基板位置決め治具にセラミック回路基板をセットする工程を説明するための断面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法のセラミック回路基板に対するはんだを塗布する工程を説明するための平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の部品位置決め治具をセットする工程を説明するための平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の部品位置決め治具をセットする工程を説明するための断面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の部品位置決め治具を利用してコンタクト部品をセットする工程を説明するための平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の部品位置決め治具を利用してコンタクト部品をセットする工程を説明するための断面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の押え治具をセットする工程を説明するための平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の押え治具をセットする工程を説明するための断面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法で用いられる押え治具の平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法で用いられる押え治具の要部断面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の押え治具によるリフローはんだ付け工程を説明するための断面図である。
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法の各工程を説明するための図である。なお、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）では、半導体装置の製造方法のうち、特に、リフローはんだ付け工程に関する工程の側図を時系列的に示している。また、図１（Ｄ）は、図１（Ｃ）の工程に対する参考例を示している。
まず、積層基板１及び複数のコンタクト部品２ａ〜２ｃを用意する。積層基板１は、絶縁層１ａと絶縁層１ａのおもて面に形成された回路パターン層１ｂ１，１ｂ２と絶縁層１ａの裏面に形成され回路パターン層１ｂ１，１ｂ２よりも広い面積である金属層１ｃとを有する。このような積層基板１は、絶縁層１ａと回路パターン層１ｂ１，１ｂ２及び金属層１ｃとでは熱膨張率が異なっている。また、コンタクト部品２ａ〜２ｃは、例えば、筒形であって、内部に貫通孔が形成されている。このようなコンタクト部品２ａ〜２ｃは、図示を省略するピン状の外部接続端子が挿入される。
このような積層基板１の回路パターン層１ｂ１，１ｂ２上に接合部材３ａ〜３ｃをそれぞれ塗布し、接合部材３ａ〜３ｃ上にコンタクト部品２ａ〜２ｃをそれぞれ配置する（図１（Ａ））。
次いで、押圧前工程として、このようにして積層基板１の回路パターン層１ｂ１，１ｂ２上に配置されたコンタクト部品２ａ〜２ｃ上に、平板状の押え治具４の主面に設定された押圧領域４ａを配置する（図１（Ｂ））。
次いで、押圧工程として、この状態において、加熱しながら、押え治具４を積層基板１側に押圧する。この際の加熱により積層基板１は、絶縁層１ａと回路パターン層１ｂ１，１ｂ２及び金属層１ｃとの熱膨張率の差に起因して、（重力方向に対して）下に凸に反りが生じてしまう。このような積層基板１に対応して、押え治具４の押圧領域４ａも積層基板１に生じる反りに追随して傾斜させる。これにより、反りが生じた積層基板１に配置されたコンタクト部品２ａ〜２ｃの位置がずれてしまっても、積層基板１の反りに追随して押圧領域４ａが変化した押え治具４によりコンタクト部品２ａ〜２ｃを積層基板１に対して適切に押圧することが可能となる（図１（Ｃ））。
ここで、押え治具４の押圧領域４ａを積層基板１の反りに追随して変化させずに、押圧工程を行う場合について説明する。図１（Ｄ）に示されるように、反りが生じた積層基板１に配置されたコンタクト部品２ａ〜２ｃの位置がずれてしまう。このため、押え治具４によりコンタクト部品２ａ〜２ｃを積層基板１に対して適切に押圧できない。また、コンタクト部品２ｂに対しては押え治具４と隙間が生じてしまい押圧することすらできない。
このように上記半導体装置の製造方法では、まず、絶縁層１ａと絶縁層１ａのおもて面に形成された回路パターン層１ｂ１，１ｂ２と絶縁層１ａの裏面に形成され回路パターン層１ｂ１，１ｂ２よりも広い面積である金属層１ｃとを有する積層基板１、及び、複数のコンタクト部品２ａ〜２ｃを用意する。そして、積層基板１の回路パターン層１ｂ１，１ｂ２上に接合部材３ａ〜３ｃを介してコンタクト部品２ａ〜２ｃをそれぞれ配置する。この後、平板状の押え治具４の主面に設定された押圧領域４ａをコンタクト部品２ａ〜２ｃ上に配置する。ここから、加熱しながら、押え治具４の押圧領域４ａを積層基板１に生じる反りに追随して傾斜させて、コンタクト部品２ａ〜２ｃを積層基板１に対して押圧する。これにより、コンタクト部品２ａ〜２ｃを接合させるための押圧時に、加熱により積層基板１に反りが生じて、コンタクト部品２ａ〜２ｃの位置がずれてしまっても、コンタクト部品２ａ〜２ｃを積層基板１に対して確実に押圧することができる。
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法についてより具体的に説明する。まず、半導体装置について図２及び図３を用いて説明する。図２は、第２の実施の形態の半導体装置を示す平面図であり、図３は、第２の実施の形態の半導体装置を示す側面図である。なお、図２は、封止部材の図示を省略している。図３では、封止部材を破線で示している。また、第２の実施の形態では、複数の回路パターン層１２、複数の半導体素子２０、複数のコンタクト部品３０、複数のボンディングワイヤ３５、複数の外部接続端子４０に対して、それぞれ区別することなく、同じ符号を付して同じ符号で説明する。なお、これらの構成以外の構成についても、複数あるものはそれぞれ区別することなく、同じ符号を付して同じ符号で説明する。但し、コンタクト部品については、複数のコンタクト部品３０のうち、一部のコンタクト部品３０をコンタクト部品３０ａ〜３０ｊとする。
半導体装置５０は、図３及び図４に示されるように、セラミック回路基板１０（積層基板）とセラミック回路基板１０のおもて面に接合された半導体素子２０とを有している。半導体装置５０は、セラミック回路基板１０のおもて面に接合されたコンタクト部品３０，３０ａ〜３０ｊを有している。また、半導体装置５０は、セラミック回路基板１０のおもて面と半導体素子２０の主電極とを電気的に接続するボンディングワイヤ３５を有している。また、コンタクト部品３０，３０ａ〜３０ｊには外部接続端子４０が圧入されて取り付けられている。さらに、半導体装置５０は、セラミック回路基板１０のおもて面の半導体素子２０と共に、コンタクト部品３０，３０ａ〜３０ｊに取り付けられた外部接続端子４０の先端部が突出するように封止部材４５により封止されている。なお、以下では、コンタクト部品３０，３０ａ〜３０ｊを特に区別しない場合には、コンタクト部品３０として説明する。
セラミック回路基板１０は、絶縁層１１と絶縁層１１のおもて面に形成された複数の回路パターン層１２と絶縁層１１の裏面に形成された金属層１３とを有している。絶縁層１１は、熱伝導性に優れた、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素等の熱伝導性が高いセラミックスにより構成されている。複数の回路パターン層１２は、導電性に優れた材質により構成されている。このような材質として、例えば、銀、銅、ニッケルまたは、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。金属層１３は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等の金属により構成されている。
このような構成を有するセラミック回路基板１０として、例えば、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板、ＡＭＢ（Active Metal Brazed）基板を用いることができる。このようなセラミック回路基板１０の金属層１３に冷却器（図示を省略）を金属酸化物のフィラーが混入されたシリコーン等のサーマルグリースを介して取りつけて放熱性を向上させることも可能である。この場合の冷却器は、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。また、冷却器として、フィン、または、複数のフィンから構成されるヒートシンク並びに水冷による冷却装置等を適用することができる。また、放熱基板は、このような冷却器と一体的に構成されてもよい。その場合は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成される。そして、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケル等の材料をめっき処理等により冷却器と一体化された放熱基板の表面に形成してもよい。具体的には、ニッケルの他に、ニッケル−リン合金、ニッケル−ボロン合金等がある。
なお、絶縁層１１は平面視で、例えば、矩形状を成している。また、金属層１３は平面視で、絶縁層１１よりも面積が小さく、回路パターン層１２の総面積よりも広い矩形状を成している。したがって、セラミック回路基板１０は、例えば、矩形状を成している。
半導体素子２０は、シリコンまたは炭化シリコンから構成される、例えば、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を含んでいる。このような半導体素子２０は、例えば、裏面に主電極としてドレイン電極（または、コレクタ電極）を、おもて面に、主電極としてゲート電極及びソース電極（または、エミッタ電極）をそれぞれ備えている。また、半導体素子２０は、必要に応じて、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）等のダイオードを含んでいる。このような半導体素子２０は、裏面に主電極としてカソード電極を、おもて面に主電極としてアノード電極をそれぞれ備えている。上記の半導体素子２０は、その裏面側が所定の回路パターン層（図示を省略）上に接合されている。なお、半導体素子２０は、回路パターン層１２上にはんだ（図示を省略）を介して接合されている。はんだについては後述する。また、図示は省略するものの、半導体素子２０に代わり、必要に応じて、例えば、リードフレーム、外部接続端子（ピン端子、コンタクト部品等）、電子部品（サーミスタ、電流センサ）等を配置することが可能である。
ボンディングワイヤ３５は、導電性に優れた材質により構成されている。このような材質として、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。また、半導体素子２０のゲート電極と、回路パターン層１２との間を電気的に接続するボンディングワイヤ３５の径は、例えば、１１０μｍ以上、１３０μｍ以下であり、その平均は、１２５μｍである。その他のボンディングワイヤ３５の径は、例えば、３５０μｍ以上、４５０μｍ以下であり、その平均は、４００μｍである。
封止部材４５は、例えば、マレイミド変性エポキシ樹脂、マレイミド変性フェノール樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂と熱硬化性樹脂に含有される充填材とを含んでいる。このような封止部材４５の一例として、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂にフィラーとして二酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化ホウ素または窒化アルミニウム等の充填材とを含んでいる。
次に、このような半導体装置５０の製造方法について、図４に示すフローチャートに沿って、各工程並びに各治具を示す図５〜図１６を用いて説明する。図４は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法のフローチャートを示す図である。図５は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の基板位置決め治具にセラミック回路基板をセットする工程を説明するための平面図であり、図６は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の基板位置決め治具にセラミック回路基板をセットする工程を説明するための断面図である。
図７は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法のセラミック回路基板に対するはんだを塗布する工程を説明するための平面図であり、図８は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の部品位置決め治具をセットする工程を説明するための平面図であり、図９は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の部品位置決め治具をセットする工程を説明するための断面図である。
図１０は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の部品位置決め治具を利用してコンタクト部品をセットする工程を説明するための平面図であり、図１１は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の部品位置決め治具を利用してコンタクト部品をセットする工程を説明するための断面図である。
図１２は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の押え治具をセットする工程を説明するための平面図であり、図１３は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の押え治具をセットする工程を説明するための断面図である。
図１４は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法で用いられる押え治具の平面図であり、図１５は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法で用いられる押え治具の要部断面図である。図１６は、第２の実施の形態の半導体装置の製造方法の押え治具によるリフローはんだ付け工程を説明するための断面図である。なお、図１４に示す押え治具８０の平面図は、部品位置決め治具７０にセットされる押え治具８０の当該部品位置決め治具７０に対向する側の平面図である。なお、図６，９，１１，１３は、図５，８，１０，１２における一点鎖線Ｘ−Ｘによる断面図である。また、図１５は、図１２における一点鎖線Ｘ１−Ｘ１による断面図である。
半導体装置５０は、以下に示す製造工程（フローチャート）に沿って製造される。以下の各製造工程は必要に応じて人為的または製造装置により実行される。
［ステップＳ１０］ 半導体素子２０とセラミック回路基板１０とコンタクト部品３０とを用意する。これらの部品に限らず、半導体装置５０の製造に必要な部品等を予め用意する。
［ステップＳ１１］ 図５及び図６に示されるように、セラミック回路基板１０を基板位置決め治具６０にセットする。基板位置決め治具６０は、平面視で矩形状を成しており、中心部にセラミック回路基板１０が収納される凹部状に構成された収納部６１が形成されている。また、基板位置決め治具６０は、上面の四隅にガイドピン６２がそれぞれ形成されている。また、基板位置決め治具６０は、複合セラミック材料、カーボン等の耐熱性に優れた材質により構成されている。セラミック回路基板１０は、このような基板位置決め治具６０の収納部６１に回路パターン層１２をおもて面にして載置される。
［ステップＳ１２］ 図７に示されるように、基板位置決め治具６０の収納部６１に収納したセラミック回路基板１０の回路パターン層１２上の半導体素子２０及びコンタクト部品３０の設置領域にはんだ３１をそれぞれ塗布する。なお、このようなセラミック回路基板１０の回路パターン層１２の上記はんだ３１は、例えば、スクリーン印刷により塗布することができる。なお、図７に示すはんだ３１は、半導体素子２０に対するものが四角で、コンタクト部品３０に対するものが丸で示されている。
また、上記のはんだ３１は、例えば、錫−銀−銅からなる合金、錫−亜鉛−ビスマスからなる合金、錫−銅からなる合金、錫−銀−インジウム−ビスマスからなる合金のうち少なくともいずれかの合金を主成分とする鉛フリーはんだにより構成されている。これに加えて、回路パターン層１２上の酸化物を除去する働きがあるフラックスを含んでいる。フラックスは、例えば、エポキシ樹脂、カルボン酸、ロジン樹脂、活性剤、溶剤を含有し、さらに必要に応じてその他の成分を含有することができる。さらに、このようなはんだ３１は、ニッケル、ゲルマニウム、コバルトまたはシリコン等の添加物が含まれてもよい。
［ステップＳ１３］ 図８及び図９に示されるように、部品位置決め治具７０を基板位置決め治具６０に対してセットする。部品位置決め治具７０も、また、複合セラミック材料、カーボン等の耐熱性に優れた材質により構成されている。部品位置決め治具７０は、平面視が矩形状である板状を成している。部品位置決め治具７０は、四隅にガイド孔７２がそれぞれ形成されている。各ガイド孔７２を基板位置決め治具６０の各ガイドピン６２に挿通して、部品位置決め治具７０が基板位置決め治具６０にセットされる。また、部品位置決め治具７０は、素子ガイド部７３及びコンタクトガイド部７４が開口されて構成されている。上記のように、部品位置決め治具７０は、基板位置決め治具６０にセットされると、素子ガイド部７３及びコンタクトガイド部７４は、セラミック回路基板１０のコンタクト部品３０及び半導体素子２０のそれぞれの設置領域（に塗布されたはんだ３１）にそれぞれ対向する。なお、素子ガイド部７３及びコンタクトガイド部７４は、半導体素子２０及びコンタクト部品３０のサイズよりも一回り大きく形成されている。
［ステップＳ１４］ 図１０及び図１１に示されるように、部品位置決め治具７０の素子ガイド部７３及びコンタクトガイド部７４に、実装装置（図示を省略）により半導体素子２０及びコンタクト部品３０をそれぞれセットする。
［ステップＳ１５］ 図１２及び図１３に示されるように、押え治具８０を部品位置決め治具７０上にセットする。ここで、押え治具８０について図１２〜図１５を参照して説明する。押え治具８０も、また、複合セラミック材料、カーボン等の耐熱性に優れた材質により構成されている。このような押え治具８０は、図１２及び図１４に示されるように、枠部８１と枠部８１に設けられた押圧ブロック８４〜８７とを備えている。枠部８１は、四隅にガイド孔８２が形成され、中央部に押圧領域８３が開口されている。
押圧ブロック８４〜８７は、平坦な押圧面８４ａ〜８７ａをそれぞれ備え、押圧面８４ａ〜８７ａが平面状に組み合って平坦な押圧領域８３を構成している。なお、押圧ブロック８４〜８７の押圧面８４ａ〜８７ａは、押え治具８０を部品位置決め治具７０上にセットした際の、部品位置決め治具７０と対向する押え治具８０の裏面に対応する。また、押え治具８０の裏面の反対側はおもて面である。この際、押圧ブロック８４〜８７は、押え治具８０の押圧領域８３にそれぞれ隙間Ｔが空くように組み合わされている。そして、押圧ブロック８４〜８７間の境界線は、押圧領域８３の中心点を通る、図１２中破線で示される十字の線に沿ったものではなく、押圧領域８３の中心点を通る十字の線から外れる（中心点から所定方向に位置ずれしている）ように構成されている。さらに、押圧ブロック８４〜８７のうち、例えば、押圧ブロック８６，８７の押圧面８６ａ，８７ａは、平面視で鍵型を成して噛み合っている（図１２中の領域Ｒで囲まれる領域）。
押圧ブロック８４〜８７のおもて面の周縁部には押え治具８０の短手方向に平行に支持部８４ｂ〜８７ｂが形成されている。支持部８４ｂ〜８７ｂの（短手方向に対して垂直方向の）幅は、隙間Ｔよりも長く構成されている。また、押圧ブロック８４〜８７のおもて面の周縁部には押え治具８０の長手方向に平行に支持部８４ｃ〜８７ｃが形成されている。支持部８４ｃ〜８７ｃの（長手方向に対して垂直方向の）幅は、隙間Ｔよりも長く構成されている。なお、押圧ブロック８４〜８７の押圧面８４ａ〜８７ａに形成された支持部８４ｂ〜８７ｂ，８４ｃ〜８７ｃの形成位置、形成個数、形状は、図１２の場合に限らない。押圧ブロック８４〜８７のサイズ等に応じて、適宜設計することができる。また、押圧ブロック８４，８５は、図１２及び図１５に示されるように、互いに対向する面に凸部８４ｂ１及び凹部８５ｂ１がそれぞれ形成されている。このため、互いに隣接する押圧ブロック８４，８５は凸部８４ｂ１及び凹部８５ｂ１が嵌合している。押圧ブロック８５は、押圧ブロック８４〜８７の中で押圧面が最も広い。このため、詳細は後に説明するものの、押え治具８０を部品位置決め治具７０にセットした際に、押圧ブロック８５は、押圧領域８３から部品位置決め治具７０側に脱しやすい。そこで、凸部８４ｂ１及び凹部８５ｂ１により押圧ブロック８５は逸脱しにくくなる。したがって、このような押圧ブロック８４〜８７は、部品位置決め治具７０に対して間隙を空けて枠部８１に支持される。
また、押圧ブロック８４〜８７の押圧面８４ａ〜８７ａには、押圧部８４ｄ〜８７ｄが設けられている（図１２では押圧部８４ｄ〜８７ｄの配置位置を破線で表している）。押え治具８０を部品位置決め治具７０上にセットすると、押圧部８４ｄ〜８７ｄはセラミック回路基板１０上に配置されたコンタクト部品３０にそれぞれ対応する。例えば、押え治具８０を部品位置決め治具７０上にセットすると、押圧ブロック８５，８４の押圧部８５ｄ，８４ｄは、図１３に示されるように、コンタクト部品３０ａ〜３０ｊにそれぞれ当接される。
［ステップＳ１６］ ステップＳ１５で押え治具８０をセットした状態でリフロー炉に搬入して、炉内を減圧してリフロー処理温度で加熱処理を行う（リフローはんだ付け工程）。リフロー処理温度は、例えば、２５０℃以上、３００℃以下である。
このような温度下において、セラミック回路基板１０は、絶縁層１１と回路パターン層１２及び金属層１３との熱膨張率の差に起因して、（重力方向に対して）下に凸に反りが生じてしまう。このようにセラミック回路基板１０の反りが発生すると、コンタクト部品３０に裏面側から支持されている押え治具８０の押圧ブロック８４〜８７が部品位置決め治具７０側に落下する。この際、押圧ブロック８４〜８７は、支持部８４ｂ〜８７ｂ，８４ｃ〜８７ｃにより枠部８１に周縁部が支持されている。特に、支持部８４ｂ〜８７ｂ，８４ｃ〜８７ｃの幅は、境界の隙間Ｔよりも広く構成されている。また、押圧ブロック８４〜８７の境界線は、押圧領域８３の中心点を通る、図１２中の十字の線に沿ったものではなく、押圧領域８３の中心点を通る十字の線から外れるように構成されている。このため、押圧ブロック８４〜８７は、例えば、図１６に示されるように、支持部８４ｂ〜８７ｂ，８４ｃ〜８７ｃを支点として、それらの境界線側から部品位置決め治具７０側に落下しやすくなっている。
一方で、押圧ブロック８６，８７の押圧面８６ａ，８７ａは、鍵型を成して噛み合っている。このため、押圧ブロック８６，８７は境界線側から部品位置決め治具７０側に落下しやすくなっていながらも分離しにくくなっている。こうすることで、押え治具８０を取り外す時等に押え治具８０の取り扱いが容易になる。
このようにして押え治具８０の押圧領域８３をセラミック回路基板１０に生じる反りに追随して傾斜させる。これにより、反りが生じたセラミック回路基板１０に配置されたコンタクト部品３０の位置がずれてしまっても、セラミック回路基板１０の反りに追随して押圧領域８３が変化した押え治具８０によりコンタクト部品３０をセラミック回路基板１０に対して適切に押圧することが可能となる。
これにより、はんだ３１がそれぞれ溶融して、各回路パターン層１２と半導体素子２０及びコンタクト部品３０とを電気的に接続する。そして、溶融したはんだ３１が凝固することで、半導体素子２０及びコンタクト部品３０が各回路パターン層１２に接合する。
［ステップＳ１７］ 半導体素子２０及びコンタクト部品３０が各回路パターン層１２に接合されたセラミック回路基板１０から基板位置決め治具６０、部品位置決め治具７０及び押え治具８０を取り外す。そして、図示しない超音波ボンディングツールを用いて、セラミック回路基板１０の各回路パターン層１２の所定領域と半導体素子２０とをボンディングワイヤにより電気的に接続する。また、このようにしてボンディングワイヤ３５を接続した後、各コンタクト部品３０に、外部接続端子（図示を省略）を圧入する。
［ステップＳ１８］ セラミック回路基板１０上の半導体素子２０、コンタクト部品３０、ボンディングワイヤ３５等を封止部材４５で封止する。
以上により、ステップＳ１１では、基板位置決め治具６０が用いられ、ステップＳ１３では、部品位置決め治具７０が用いられ、ステップＳ１５では、押え治具８０が用いられている。このような基板位置決め治具６０、部品位置決め治具７０及び押え治具８０が用いられて、図２及び図３に示した半導体装置５０が製造される。
このように上記半導体装置５０の製造方法では、まず、絶縁層１１と絶縁層１１のおもて面に形成された回路パターン層１２と絶縁層１１の裏面に形成され回路パターン層１２よりも広い面積である金属層１３とを有するセラミック回路基板１０、及び、複数のコンタクト部品３０を用意する。そして、セラミック回路基板１０の回路パターン層１２上にはんだ３１を介してコンタクト部品３０をそれぞれ配置する。この後、平板状の押え治具８０に設けられた押圧領域８３を構成する押圧ブロック８４〜８７をコンタクト部品３０上に配置する。ここから、加熱しながら、押え治具８０の押圧領域８３を構成する押圧ブロック８４〜８７をセラミック回路基板１０に生じる反りに追随して傾斜させて、コンタクト部品３０をセラミック回路基板１０に対して押圧する。これにより、コンタクト部品３０を接合させるための押圧時に、加熱によりセラミック回路基板１０に反りが生じて、コンタクト部品３０の位置がずれてしまっても、コンタクト部品３０をセラミック回路基板１０に対して確実に押圧することができる。
１ 積層基板
１ａ，１１ 絶縁層
１ｂ１，１ｂ２，１２ 回路パターン層
１ｃ，１３ 金属層
２ａ〜２ｃ，３０，３０ａ〜３０ｊ コンタクト部品
３ａ〜３ｃ 接合部材
４，８０ 押え治具
４ａ，８３ 押圧領域
１０ セラミック回路基板
２０ 半導体素子
３１ はんだ
３５ ボンディングワイヤ
４０ 外部接続端子
４５ 封止部材
５０ 半導体装置
６０ 基板位置決め治具
６１ 収納部
６２ ガイドピン
７０ 部品位置決め治具
７２，８２ ガイド孔
７３ 素子ガイド部
７４ コンタクトガイド部
８１ 枠部
８４〜８７ 押圧ブロック
８４ａ〜８７ａ 押圧面
８４ｂ〜８７ｂ，８４ｃ〜８７ｃ 支持部
８４ｂ１ 凸部
８５ｂ１ 凹部
８４ｄ〜８７ｄ 押圧部
Ｔ 隙間
Ｒ 領域

Claims (8)

  1. 絶縁層と前記絶縁層のおもて面に形成された回路パターン層と前記絶縁層の裏面に形成され前記回路パターン層よりも広い面積である金属層とを有する積層基板、及び、複数のコンタクト部品を用意する工程と、
    前記積層基板の前記回路パターン層上に接合部材を介して前記複数のコンタクト部品をそれぞれ配置する工程と、
    平板状の押え治具の主面に設定された押圧領域を前記複数のコンタクト部品上に配置する押圧前工程と、
    加熱しながら、前記押え治具の前記押圧領域を前記積層基板に生じる反りに追随して傾斜させて、前記複数のコンタクト部品を前記積層基板に対して押圧する押圧工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記押え治具は、押圧面をそれぞれ備え、前記複数の押圧面が平面状に組み合って前記押圧領域を構成する複数の押圧ブロックを含んでいる、
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記押圧前工程において、前記押え治具の前記複数の押圧面が前記複数のコンタクト部品により支持されて、
    前記押圧工程において、前記積層基板の反りに伴う前記複数のコンタクト部品の移動により前記複数の押圧面もそれぞれ移動して、前記複数のコンタクト部品を前記積層基板に対して押圧する、
    請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記押え治具において、前記複数の押圧面の間の境界線は前記押圧領域の中心点から所定方向に位置ずれしている、
    請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記押え治具は、前記複数の押圧ブロックと前記複数の押圧ブロックを備える枠部とを含んでいる、
    請求項２乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記複数の押圧ブロックの前記複数の押圧面の反対側の面の周縁部に前記枠部に支持される支持部がそれぞれ形成されている、
    請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記複数の支持部の幅は、前記複数の押圧ブロック間の隙間よりも広い、
    請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記複数の押圧ブロックのうち、押圧面の面積が最大である最大押圧ブロックと前記最大押圧ブロックと隣接する隣接押圧ブロックとのそれぞれ対向する面に凹部及び前記凹部に嵌合する凸部がそれぞれ形成されている、
    請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
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