JP5734736B2 - パワーモジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パワーモジュールおよびその製造方法に関する。

配線基板に実装された半導体チップの端子は、通常、金線等からなるボンディングワイヤにより配線基板上のランドと電気的に接続される。そして、半導体チップとボンディングワイヤは樹脂により封止される。封止樹脂は、ボンディングワイヤのループ高さより厚くする必要があるため、半導体装置は厚くならざるを得ない。

特許文献１は、ワイヤボンディングによる接続を回避するために、回路基板を用いることを提案している。即ち、金属系絶縁基板４の上にヒートシンク３を介してパワー半導体チップ１を実装するとともに、各種の実装エリアが形成された第２の樹脂回路基板８を金属系絶縁基板４の上に積層し、パワー半導体チップ１の上面に設けられた電極と、第２の樹脂回路基板８の上面の銅配線８ｂとを第１の樹脂回路基板５により電気的に接続したパワーモジュールを開示している。

特開２００４−１１１６１９号公報

近年、パワーモジュールの小型化・薄型化や多機能化に伴い、搭載される電子部品（半導体チップ、抵抗、コンデンサ等）の実装密度が上昇している。このため、電子部品間および電子部品の端子間における絶縁性を向上させることが求められている。

しかしながら、特許文献１のように回路基板を用いて配線を行う場合、リフロー処理後に電子部品の端子やランド等に残存するはんだフラックス（以下、「フラックス残渣」という。）が問題となる。フラックス残渣を放置した場合、フラックス残渣がランド間や端子間をブリッジすることによって電気的な絶縁性を低下させるおそれがある。このため、はんだ付けを行った後、配線基板を溶剤で洗浄し、フラックス残渣を除去することが必要となる。

しかし、特許文献１の例でいえば、金属系絶縁基板４および第１の樹脂回路基板５間の隙間が狭い場合、当該隙間を溶剤で洗浄することは実際上困難である。

そこで、本発明は、薄型化が可能であり、かつ絶縁性を向上させることの可能なパワーモジュール、およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るパワーモジュールは、
第１のランド部を有する配線基板と、
上面に端子部を有し、かつ前記配線基板上に実装された、半導体チップと、
前記半導体チップおよび前記第１のランド部を覆うように前記配線基板の上方に設けられ、かつ、前記第１のランド部および前記端子部を電気的に接続する、フレキシブルプリント基板と、
前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板との間を充填するとともに、前記半導体チップを埋め込む、絶縁性の樹脂部と、
を備えることを特徴とする。

前記パワーモジュールにおいて、
前記フレキシブルプリント基板は、前記半導体チップの前記端子部とはんだ層を介して接続された第２のランド部と、第３のランド部と、前記第２のランド部及び前記第３のランド部を電気的に接続する配線部とを有する配線パターンを備えてもよい。

前記パワーモジュールにおいて、
前記配線基板の前記第１のランド部と、前記フレキシブルプリント基板の前記第３のランド部とを接続する接続部材をさらに備えてもよい。

前記パワーモジュールにおいて、
前記樹脂部は、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を含んでもよい。

前記パワーモジュールにおいて、
前記半導体チップは、ベアチップであり、前記配線基板上にフリップチップ実装されていてもよい。

前記パワーモジュールにおいて、
前記半導体チップは、下面にドレイン端子を有し、かつ上面にソース端子およびゲート端子を有する縦型電界効果トランジスタであってもよい。

前記パワーモジュールにおいて、
前記配線基板の基材は、ガラスエポキシ基板またはセラミック基板であってもよい。

前記パワーモジュールにおいて、
前記フレキシブルプリント基板の基材は、ポリイミド、ポリエチレン・ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）または液晶ポリマー（ＬＣＰ）からなるようにしてもよい。

本発明の一態様によるパワーモジュールの製造方法は、
基材と、前記基材の表面に形成され、かつ第１のランド部を有する配線パターンとを備える配線基板を準備する、第１の準備工程と、
前記配線基板の前記第１のランド部の上に第１のはんだ層を形成する、第１のはんだ層形成工程と、
可撓性基材と、前記可撓性基材の上に形成され、かつ第２のランド部、第３のランド部および前記第２のランド部と前記第３のランド部を電気的に接続する配線部を有する配線パターンとを備えるフレキシブルプリント基板、および平坦な上面を有する支持板を準備し、前記フレキシブルプリント基板の配線パターンの設けられた面と対向する面が前記支持板の上面に接するように前記フレキシブルプリント基板を前記支持板の上に固定する、第２の準備工程と、
前記フレキシブルプリント基板の前記第２のランド部の上に第２のはんだ層を形成する、第２のはんだ層形成工程と、
前記フレキシブルプリント基板の前記第２のランド部に形成された前記第２のはんだ層の上に半導体チップを載置する、載置工程と、
前記半導体チップが載置された前記フレキシブルプリント基板を加熱し、前記半導体チップと前記フレキシブルプリント基板とを接合させ、それにより実装モジュールを作製する、第１のリフロー工程と、
前記フレキシブルプリント基板の前記第３のランド部が前記配線基板の前記第１のランド部と電気的に接続されるように、前記実装モジュールを前記配線基板の上に積層し、それにより積層モジュールを作製する、積層工程と、
前記積層モジュールを加熱し、前記実装モジュールと前記配線基板とを接合させる、第２のリフロー工程と、
を備えることを特徴とする。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記第２のリフロー工程の後に、前記フレキシブルプリント基板の辺部から、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板との間に樹脂を注入し、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板との間を充填する樹脂部を形成する、樹脂部形成工程を、さらに備えてもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記樹脂の注入は、前記フレキシブルプリント基板の第１の辺部に沿って行った後、前記第１の辺部と連続する第２の辺部に沿って行ってもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記樹脂として、所定の温度に加熱されたものを用いてもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記樹脂として、黒色に着色したものを用いてもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記第１のはんだ層を電気めっきにより形成し、前記第１のはんだ層の上に揮発性のフラックスを塗布してもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記第２のはんだ層形成工程において、クリームはんだの印刷により前記第２のはんだ層を形成し、
前記第１のリフロー工程の後、前記フレキシブルプリント基板を洗浄してフラックス残渣を除去してもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記第２のはんだ層形成工程において、前記第３のランド部の上に前記第２のはんだ層を形成し、
前記載置工程において、前記第３のランド部に形成された前記第２のはんだ層の上に導電性の接続部材を載置し、
前記第１のリフロー工程において、前記接続部材を前記フレキシブルプリント基板と接合させ、
前記積層工程において、前記接続部材が前記配線基板の前記第１のランド部の上の前記第１のはんだ層に当接するように、前記実装モジュールを前記配線基板の上に積層するようにしてもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記支持板として耐熱性のガラス板を用いてもよい。

本発明の一態様によるパワーモジュールの製造方法は、
基材と、前記基材の表面に形成され、かつ第１のランド部および第２のランド部を有する配線パターンとを備える配線基板を準備する、第１の準備工程と、
前記配線基板の前記第２のランド部の上に第１のはんだ層を形成する、第１のはんだ層形成工程と、
前記配線基板の前記第２のランド部に形成された前記第１のはんだ層の上に半導体チップを載置する、載置工程と、
前記半導体チップが載置された前記配線基板を加熱し、前記半導体チップと前記配線基板とを接合させる、第１のリフロー工程と、
可撓性基材と、前記可撓性基材の上に形成され、かつ第３のランド部、第４のランド部および前記第３のランド部と前記第４のランド部を電気的に接続する配線部を有する配線パターンとを備えるフレキシブルプリント基板、および平坦な上面を有する支持板を準備し、前記フレキシブルプリント基板の配線パターンの設けられた面と対向する面が前記支持板の上面に接するように前記支持板の上に前記フレキシブルプリント基板を固定する、第２の準備工程と、
前記フレキシブルプリント基板の前記第３のランド部および前記第４のランド部の上に第２のはんだ層を形成する、第２のはんだ層形成工程と、
前記フレキシブルプリント基板の前記第３のランド部が前記配線基板の前記第１のランド部と電気的に接続され、かつ前記フレキシブルプリント基板の前記第４のランド部が前記半導体チップの端子部と電気的に接続されるように、前記フレキシブルプリント基板を前記配線基板の上に積層し、それにより積層モジュールを作製する、積層工程と、
前記積層モジュールを加熱し、前記フレキシブルプリント基板と前記半導体チップとを接合させる、第２のリフロー工程と、
を備えることを特徴とする。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記第２のリフロー工程の後に、前記フレキシブルプリント基板の辺部から、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板との間に樹脂を注入し、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板との間を充填する樹脂部を形成する、樹脂部形成工程を、さらに備えてもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記第２のはんだ層を電気めっきにより形成し、前記第２のはんだ層の上に揮発性のフラックスを塗布してもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記第１のはんだ層形成工程において、クリームはんだの印刷により前記第１のはんだ層を形成し、
前記第１のリフロー工程の後、前記配線基板を洗浄してフラックス残渣を除去してもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記第１のはんだ層形成工程において、前記第１のランド部の上に前記第１のはんだ層を形成し、
前記載置工程において、前記第１のランド部に形成された前記第１のはんだ層の上に導電性の接続部材を載置し、
前記第１のリフロー工程において、前記接続部材を前記配線基板と接合させ、
前記積層工程において、前記接続部材が前記フレキシブルプリント基板の前記第３のランド部の上の前記第２のはんだ層に当接するように、前記フレキシブルプリント基板を前記配線基板の上に積層し、
前記第２のリフロー工程において、前記接続部材を前記フレキシブルプリント基板に接合させてもよい。

前記パワーモジュールの製造方法は、
前記支持板として耐熱性のガラス板を用いてもよい。

本発明によれば、薄型化が可能であり、かつ絶縁性を向上させることの可能なパワーモジュールおよびその製造方法を提供することができる

本発明の実施形態に係るパワーモジュールの断面図である。 本発明の実施形態に係るパワーモジュールの製造方法を説明するための工程断面図である。 図２に続く、本発明の実施形態に係るパワーモジュールの製造方法を説明するための工程断面図である。 図３に続く、本発明の実施形態に係るパワーモジュールの製造方法を説明するための工程断面図である。 配線基板とフレキシブルプリント基板との間に樹脂を注入する方法を説明するための上面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るパワーモジュールおよびその製造方法について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。

（パワーモジュールの構成）
図１は、本発明の実施形態に係るパワーモジュール５０の断面図を示している。図１に示すように、パワーモジュール５０は、配線基板１０の上にフレキシブルプリント基板２０を積層した構造を有し、配線基板１０上に電子部品１４、半導体チップ２６および導電ブロック２７が実装されている。即ち、電子部品１４、半導体チップ２６および導電ブロック２７は、はんだ層１３により配線基板１０に接合され、このうち半導体チップ２６および導電ブロック２７は、はんだ層２４によりフレキシブルプリント基板２０にも接合されている。

また、図１に示すように、配線基板１０とフレキシブルプリント基板２０との間には樹脂が充填され、電子部品１４、半導体チップ２６および導電ブロック２７は樹脂部４１に埋め込まれている。

配線基板１０は、基材１１の表面に、ランド部１２ａおよび１２ｂを有する配線パターン１２が形成されたものである。基材１１は、配線基板の基材であり、例えばガラスエポキシ基板またはセラミック基板である。配線パターン１２は銅などの導電体からなる。端子部２６ｃは、はんだ層１３を介して、配線パターン１２のランド部１２ａと電気的に接続されている。

フレキシブルプリント基板２０は、可撓性を有する絶縁性の可撓性基材２１と、可撓性基材２１の上に形成された配線パターン２２とを有する。可撓性基材２１は、好ましくはポリイミドフィルムであるが、その他、ポリエチレン・ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）または液晶ポリマー（ＬＣＰ）からなるフィルムでもよい。

配線パターン２２は、銅などの導電体からなり、ランド部２２ａ，２２ｂおよびランド部２２ｃと、ランド部２２ａ及びランド部２２ｂを電気的に接続する配線部２２ｄとを有する。ランド部２２ａは、はんだ層２４を介して導電ブロック２７と接続される。ランド部２２ｂは、はんだ層２４を介して半導体チップ２６の端子部２６ａと接続される。また、ランド部２２ｃは、はんだ層２４を介して半導体チップ２６の端子部２６ｂと接続される。

なお、図１に示すように、フレキシブルプリント基板２０は、配線部２２ｄを絶縁被覆し、かつランド部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと対応する位置に開口が設けられたカバーコート２３を有してもよい。

半導体チップ２６は、上面に端子部を有するベアチップであり、配線基板１０上にフリップチップ実装されている。この半導体チップ２６は、例えば、上面にゲート端子として機能する端子部２６ａおよびソース端子として機能する端子部２６ｂを有し、下面にドレイン端子として機能する端子部２６ｃを有する縦型電界効果トランジスタ（縦型ＭＯＳＦＥＴ）である。

導電ブロック（接続部材）２７は、導電性の材料（例えば銅、鉄および真鍮のうち少なくともいずれかを含む材料）からなり、配線基板１０のランド部１２ｂと、フレキシブルプリント基板２０のランド部２２ａとを電気的に接続する。この導電ブロック２７は、例えば半導体チップ２６の厚さと略等しい高さを有する直方体形状の部材である。なお、フレキシブルプリント基板２０の可撓性を利用して、導電ブロック２７を省略し、配線基板１０のランド部１２ｂと、フレキシブルプリント基板２０のランド部２２ａとをはんだ層を介して直接接合するように構成してもよい。

上記のように、パワーモジュール５０は、ランド部１２ｂを有する配線基板１０と、上面に端子部２６ａを有し、かつ配線基板１０上に実装された半導体チップ２６と、半導体チップ２６およびランド部１２ｂを覆うように配線基板１０の上方に設けられ、かつランド部１２ｂ及び端子部２６ａを電気的に接続するフレキシブルプリント基板２０とを備える。

パワーモジュール５０においては、半導体チップ２６の上面の端子部２６ａと、配線基板１０上のランド部１２ｂとが、フレキシブルプリント基板２０により電気的に接続される。よって、ボンディングワイヤを用いる場合に比べて、パワーモジュール５０の厚みを低減し、薄型化を図ることができる。

また、パワーモジュール５０の上面はポリイミドフィルムなど破壊電圧の高い絶縁膜で被覆されているため、フレキシブルプリント基板２０の厚さ方向について十分な絶縁性を確保することができる。例えば、半導体チップ２６として縦型ＭＯＳＦＥＴを用い、これを複数段接続して数ｋＶの高電圧を発生する電源（チャージポンプ回路）を構成する場合を考える。可撓性基材２１として５０μｍ厚のポリイミドフィルムを用いた場合、可撓性基材２１の厚さ方向の耐圧は約１０〜１２．５ｋＶとなるので、出力電圧に対して十分な耐圧性能を確保することができる。

また、パワーモジュール５０は、配線基板１０とフレキシブルプリント基板２０との間を充填するとともに、電子部品１４、半導体チップ２６および導電ブロック２７を埋め込む樹脂部４１をさらに備えている。これにより、実装された部品間（電子部品１４及び半導体チップ２６間など）および同一部品の端子間（半導体チップ２６の端子部２６ａ及び端子部２６ｂ間など）の絶縁抵抗を大きくすることができる。よって、部品の実装密度を上げ、パワーモジュールの小型化を図ることができる。

なお、樹脂部４１は、遮光機能を持たせるために、例えば黒色に着色されていることが好ましい。これにより、外光による光誘起電流に起因した半導体チップ２６等の動作不良を防止することができる。

（パワーモジュールの製造方法）
次に、図２〜図４に沿って、上述のパワーモジュール５０の製造方法について説明する。図２〜図４は、パワーモジュール５０の製造方法を説明するための工程断面図である。

（１）まず、図２（１）に示すように、基材１１と、基材１１の表面に形成され、かつランド部１２ａおよび１２ｂを有する配線パターン１２と、を備える配線基板１０を準備する。

（２）次に、図２（２）に示すように、配線パターン１２のランド部１２ａ，１２ｂの上にはんだ層１３を形成する。

ここでは、はんだ層１３は、ＦＣＭ（株）社のＰｂフリーハンダメッキ技術を用いて電気めっきによりＳｎ：Ａｇ：Ｃｕ組成を有するものとして形成し、その後、はんだ層１３の表面に揮発性のフラックスを塗布した。

なお、図２（２）に示すように、電子部品１４の実装領域にもはんだ層１３を形成し、該はんだ層１３上に電子部品１４を搭載しておいてもよい。この電子部品１４は、例えばフレキシブルプリント基板２０と電気的に接続しないチップ抵抗などの電子部品である。

（３）次に、図３（１）に示すように、可撓性基材２１と、可撓性基材２１上に形成され、かつランド部２２ａ、ランド部２２ｂおよび配線部２２ｄを有する配線パターン２２とを備えるフレキシブルプリント基板２０を準備する。

なお、可撓性基材２１としては、破壊電圧の高い材料を用いることが好ましい。ここでは、厚さ５０μｍのポリイミドフィルム（破壊電圧：約２００〜２５０Ｖ／μｍ）を用いた。また、図３（１）に示すように、フレキシブルプリント基板２０には、カバーコート２３が設けられてもよい。

（４）次に、図３（２）に示すように、平坦な上面を有する支持板２５を準備し、配線パターン２２の設けられた面と対向する面が支持板２５の上面に接するようにフレキシブルプリント基板２０を支持板２５の上に固定する。この支持板２５は、フレキシブルプリント基板２０が後述の各種工程において曲がらないように支持し補強するものである。

なお、フレキシブルプリント基板２０の支持板２５への固定は、粘着テープまたは離形可能な接着剤などで行う。また、支持板２５は、後段のリフロー処理に耐えるために耐熱性を有する材料からなることが好ましく、ここでは、支持板２５として耐熱性のガラス板を用いた。

（５）次に、図３（２）に示すように、ランド部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上にはんだ層２４を形成する。

ここでは、はんだ層２４は、ＦＣＭ（株）社のＰｂフリーハンダメッキ技術を用いて電気めっきによりＳｎ：Ａｇ：Ｃｕ組成を有するものとして形成し、その後、はんだ層２４の表面に揮発性のフラックスを塗布した。他のはんだ層２４の形成方法として、スクリーン印刷などによりランド部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上にクリームはんだを印刷してもよい。なお、導電ブロック２７を省略する場合には、ランド部２２ａ上にはんだ層２４を形成しなくともよい。

（６）次に、図３（３）に示すように、フレキシブルプリント基板２０の上に、半導体チップ２６および導電ブロック２７を載置する。

より詳しくは、半導体チップ２６の端子部２６ａおよび２６ｂがそれぞれランド部２２ｂおよび２２ｃ上に形成されたはんだ層２４に当接するように半導体チップ２６を載置するとともに、ランド部２２ａ上に形成されたはんだ層２４上に導電ブロック２７を載置する。半導体チップ２６は、例えば縦型ＭＯＳＦＥＴであり、端子部２６ａ、２６ｂ及び２６ｃはそれぞれゲート端子、ソース端子及びドレイン端子である。

（７）次に、半導体チップ２６および導電ブロック２７が搭載されたフレキシブルプリント基板２０をリフロー炉に入れて加熱し、半導体チップ２６および導電ブロック２７と、フレキシブルプリント基板２０とを接合させる。これにより、図３（３）に示す実装モジュール３０が作製される。

ここでは、リフロー処理のピーク温度をＳｎ：Ａｇ：Ｃｕ組成のＰｂフリーはんだの融点より高い２５０℃とした。

なお、クリームはんだを用いてはんだ層２４を形成した場合には、リフロー処理後、フレキシブルプリント基板２０を溶剤で洗浄してフラックス残渣を除去しておくことが望ましい。

（８）次に、図４（１）に示すように、実装モジュール３０を上下逆さまにして、半導体チップ２６の端子部２６ｃがランド１２ａと電気的に接続され、かつ導電ブロック２７がランド１２ｂと電気的に接続されるように、実装モジュール３０を配線基板１０上に積層する。即ち、半導体チップ２６の端子部２６ｃがランド部１２ａ上のはんだ層１３に当接し、かつ導電ブロック２７がランド部１２ｂ上のはんだ層１３に当接するように、実装モジュール３０を配線基板１０上に積層する。

これにより、図４（２）に示すように、配線基板１０上に実装モジュール３０が積層された積層モジュール４０が作製される。

なお、導電ブロック２７を省略する場合には、フレキシブルプリント基板２０のランド部２２ａがはんだ層を介して配線基板１０のランド部１２ｂと電気的に接続されるように、実装モジュール３０を配線基板１０上に積層する。

（９）次に、積層モジュール４０をリフロー炉に入れて加熱し、実装モジュール３０と配線基板１０とを接合させる。その後、支持板２５をフレキシブルプリント基板２０から取り外す。

ここでは、リフロー処理のピーク温度をＳｎ：Ａｇ：Ｃｕ組成のＰｂフリーはんだの融点より高い２５０℃とした。

リフロー処理の加熱の際、はんだ層１３に塗布された揮発性フラックスは蒸発する。よって、リフロー処理後、はんだ層１３の周囲にフラックス残渣は発生せず、ランド部間などの絶縁不良を防止することができる。即ち、積層モジュール４０のリフロー処理の後に配線基板１０とフレキシブルプリント基板２０との間の狭い隙間を洗浄することなく、フラックス残渣が発生することを防止できる。

（１０）次に、フレキシブルプリント基板２０の辺部から、配線基板１０とフレキシブルプリント基板２０との間に樹脂（例えば、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂）を注入し、配線基板１０とフレキシブルプリント基板２０との間を充填する樹脂部４１を形成する。

この樹脂部４１の形成について、図５を用いてより詳しく説明する。図５は、支持板２５を取り外した積層モジュール４０の上面図であり、図中の小さい矢印は、樹脂の注入箇所および注入方向を示している。一方、ブロック矢印Ａ，Ｂは樹脂注入の順序を示している。図５に示すように、まず、辺部２０ａに沿って（ブロック矢印Ａ参照）、フレキシブルプリント基板２０の辺部２０ａから樹脂注入を行う。その後、辺部２０ａと連続する辺部２０ｂに沿って（ブロック矢印Ｂ参照）、辺部２０ｂから樹脂注入を行う。注入された樹脂は毛細管現象により浸透していく。

このように、辺部２０ａおよび辺部２０ｂからなるＬ字状に樹脂を注入することにより、樹脂部４１に空気溜まりが発生することを防止できる。換言すれば、対向する辺部（辺部２０ａと辺部２０ｃ、または辺部２０ｂと辺部２０ｄ）から樹脂を注入した場合には、それぞれの辺部から注入された樹脂が衝突して空気溜まりが発生するおそれがある。

この樹脂部４１の形成により、実装された部品間（電子部品１４及び半導体チップ２６間など）および同一部品の端子間（半導体チップ２６の端子部２６ａ及び端子部２６ｂ間など）の絶縁抵抗を大きくすることができる。よって、部品の実装密度を上げ、パワーモジュールの小型化を図ることができる。

なお、注入する樹脂の材料は、部品間や端子間にかかる電圧を考慮して、所要の絶縁抵抗が得られるものを選択する。ここでは、耐圧性の高いポリイミド樹脂を用いた。

また、注入する樹脂として、適温に加熱（例えば約５０℃）したものを用いることが好ましい。これにより、樹脂の粘度が下がるため、浸透速度が上昇し、充填時間を短縮することができる。また、注入する樹脂は、遮光機能をもたせるために、例えば黒色に着色したものを用いることが好ましい。

上記のパワーモジュールの製造方法により、図１に示すパワーモジュール５０が作製される。

上記の製造方法では、フレキシブルプリント基板２０に半導体チップ２６等の部品を実装して実装モジュール３０を作製し、この実装モジュール３０を配線基板１０上に実装した。これは、配線基板１０に接合する端子の大きさに比べてフレキシブルプリント基板２０に接合する部品の端子が小さい（例えば半導体チップ２６の端子部２６ａ，２６ｂは０．２５ｍｍ角）ことに起因する。

仮に半導体チップ２６を配線基板１０に実装した後、フレキシブルプリント基板２０を積層する手順を採る場合、フレキシブルプリント基板２０を配線基板１０に積層する際には、半導体チップ２６の端子部２６ａ及び２６ｂがフレキシブルプリント基板２０のランド部２２ｂ及び２２ｃにそれぞれ対応し、かつ、ランド部２２ａとランド部１２ｂなど他の対応もとれるように高い精度のアライメントを行う必要がある。

つまり、上記の製造方法によれば、半導体チップ２６を配線基板１０に実装し、その後、フレキシブルプリント基板２０を配線基板１０上に積層する場合に比べて、アライメントの精度を緩和することができる。

なお、実装部品の端子の大きさやピッチが、フレキシブルプリント基板２０側よりも配線基板１０側の方が小さい場合には、配線基板１０に部品を実装した後、フレキシブルプリント基板２０を配線基板１０上に積層することが好ましい。この場合におけるパワーモジュールの製造方法は、既に説明した構成要素を用いて説明すれば次の通りである。

（１）まず、基材１１と、基材１１の表面に形成され、かつランド部１２ａおよびランド部１２ｂを有する配線パターン１２とを備える配線基板１０を準備する。

（２）次に、配線基板１０のランド部１２ａ，１２ｂの上に第１のはんだ層を形成する。この第１のはんだ層は、前述のはんだ層２４と同様にＰｂフリーハンダメッキ技術を用いて電気めっきにより形成する。その後、第１のはんだ層の表面に揮発性のフラックスを塗布する。その他、第１のはんだ層は、クリームはんだをランド部に印刷して形成してもよい。なお、導電ブロック２７を省略する場合には、ランド部１２ｂ上に第１のはんだ層を形成しなくともよい。

（３）次に、ランド部１２ａに形成された第１のはんだ層の上に半導体チップ２６を載置し、ランド部１２ｂに形成された第１のはんだ層の上に導電ブロック２７を載置する。

（４）次に、半導体チップ２６および導電ブロック２７が載置された配線基板１０を加熱し、半導体チップ２６および導電ブロック２７と、配線基板１０とを接合させる。

なお、クリームはんだを用いて第１のはんだ層を形成した場合には、リフロー処理後、配線基板１０を溶剤で洗浄してフラックス残渣を除去しておくことが望ましい。

（５）可撓性基材２１と、可撓性基材２１の上に形成され、かつランド部２２ａ、ランド部２２ｂおよびランド部２２ａと前記ランド部２２ｂを電気的に接続する配線部２２ｄを有する配線パターン２２とを備えるフレキシブルプリント基板２０を準備する。そして、平坦な上面を有する支持板２５を準備し、配線パターン２２の設けられた面と対向する面が支持板２５の上面に接するようにフレキシブルプリント基板２０を支持板２５の上に固定する。

（６）次に、フレキシブルプリント基板２０のランド部２２ａおよびランド部２２ｂの上に第２のはんだ層を形成する。この第２のはんだ層は、前述のはんだ層１３と同様にＰｂフリーハンダメッキ技術を用いて電気めっきにより形成し、その後、第２のはんだ層の表面に揮発性のフラックスを塗布することが好ましい。

（７）次に、フレキシブルプリント基板２０のランド部２２ａが導電ブロック２７と電気的に接続され、かつフレキシブルプリント基板２０のランド部２２ｂが半導体チップ２６の端子部２６ａと電気的に接続されるように、フレキシブルプリント基板２０を配線基板１０の上に積層し、それにより積層モジュールを作製する。即ち、半導体チップ２６の端子部２６ａがランド部２２ｂ上のはんだ層２４に当接し、かつ導電ブロック２７がランド部２２ａ上のはんだ層２４に当接するように、フレキシブルプリント基板２０を配線基板１０上に積層する。

なお、導電ブロック２７を省略する場合には、フレキシブルプリント基板２０のランド部２２ａがはんだ層を介して配線基板１０のランド部１２ｂと電気的に接続されるように、フレキシブルプリント基板２０を配線基板１０上に積層する。

（８）前記積層モジュールを加熱し、半導体チップ２６とフレキシブルプリント基板２０とを接合させる。

その後、前述のようにして、配線基板１０とフレキシブルプリント基板２０との間に樹脂を注入し、樹脂部４１を形成する。これにより、パワーモジュールを作製することができる。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１０ 配線基板
１１ 基材
１２ 配線パターン
１２ａ，１２ｂ ランド部
１３ はんだ層
１４ 電子部品
２０ フレキシブルプリント基板
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 辺部
２１ 可撓性基材
２２ 配線パターン
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ ランド部
２２ｄ 配線部
２３ カバーコート
２４ はんだ層
２５ 支持板
２６ 半導体チップ
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 端子部
２７ 導電ブロック（接続部材）
３０ 実装モジュール
４０ 積層モジュール
４１ 樹脂部
５０ パワーモジュール

Claims (11)

1. 基材と、前記基材の表面に形成され、かつ第１のランド部を有する配線パターンとを備える配線基板を準備する、第１の準備工程と、
   前記配線基板の前記第１のランド部の上に第１のはんだ層を電気めっきにより形成し、前記第１のはんだ層の上に揮発性のフラックスを塗布する、第１のはんだ層形成工程と、 可撓性基材と、前記可撓性基材の上に形成され、かつ第２のランド部、第３のランド部および前記第２のランド部と前記第３のランド部を電気的に接続する配線部を有する配線パターンとを備えるフレキシブルプリント基板、および平坦な上面を有する支持板を準備し、前記フレキシブルプリント基板の配線パターンの設けられた面と対向する面が前記支持板の上面に接するように前記フレキシブルプリント基板を前記支持板の上に固定する、第２の準備工程と、
   前記フレキシブルプリント基板の前記第２のランド部の上にクリームはんだの印刷により第２のはんだ層を形成する、第２のはんだ層形成工程と、
   前記フレキシブルプリント基板の前記第２のランド部に形成された前記第２のはんだ層の上に半導体チップを載置する、載置工程と、
   前記半導体チップが載置された前記フレキシブルプリント基板を加熱し、前記半導体チップと前記フレキシブルプリント基板とを接合させ、それにより実装モジュールを作製する、第１のリフロー工程と、
   前記第１のリフロー工程の後、前記フレキシブルプリント基板を洗浄してフラックス残渣を除去する工程と、
   前記フレキシブルプリント基板の前記第３のランド部が前記配線基板の前記第１のランド部と電気的に接続されるように、前記実装モジュールを前記配線基板の上に積層し、それにより積層モジュールを作製する、積層工程と、
   前記積層モジュールを加熱することにより、前記実装モジュールと前記配線基板とを接合させるとともに前記揮発性のフラックスを蒸発させる、第２のリフロー工程と、 を備えることを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
2. 前記第２のリフロー工程の後に、
   前記フレキシブルプリント基板の辺部から、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板との間に樹脂を注入し、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板との間を充填する樹脂部を形成する、樹脂部形成工程を、
   さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュールの製造方法。
3. 前記樹脂の注入は、前記フレキシブルプリント基板の第１の辺部に沿って行った後、前記第１の辺部と連続する第２の辺部に沿って行うことを特徴とする請求項２に記載のパワーモジュールの製造方法。
4. 前記樹脂として、所定の温度に加熱されたものを用いることを特徴とする請求項２または３に記載のパワーモジュールの製造方法。
5. 前記樹脂として、黒色に着色したものを用いることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のパワーモジュールの製造方法。
6. 前記第２のはんだ層形成工程において、前記第３のランド部の上に前記第２のはんだ層を形成し、
   前記載置工程において、前記第３のランド部に形成された前記第２のはんだ層の上に導電性の接続部材を載置し、
   前記第１のリフロー工程において、前記接続部材を前記フレキシブルプリント基板と接合させ、
   前記積層工程において、前記接続部材が前記配線基板の前記第１のランド部の上の前記第１のはんだ層に当接するように、前記実装モジュールを前記配線基板の上に積層することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のパワーモジュールの製造方法。
7. 前記支持板として耐熱性のガラス板を用いることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のパワーモジュールの製造方法。
8. 基材と、前記基材の表面に形成され、かつ第１のランド部および第２のランド部を有する配線パターンとを備える配線基板を準備する、第１の準備工程と、
   前記配線基板の前記第２のランド部の上にクリームはんだの印刷により第１のはんだ層を形成する、第１のはんだ層形成工程と、
   前記配線基板の前記第２のランド部に形成された前記第１のはんだ層の上に半導体チップを載置する、載置工程と、
   前記半導体チップが載置された前記配線基板を加熱し、前記半導体チップと前記配線基板とを接合させる、第１のリフロー工程と、
   前記第１のリフロー工程の後、前記配線基板を洗浄してフラックス残渣を除去する工程と、
   可撓性基材と、前記可撓性基材の上に形成され、かつ第３のランド部、第４のランド部および前記第３のランド部と前記第４のランド部を電気的に接続する配線部を有する配線パターンとを備えるフレキシブルプリント基板、および平坦な上面を有する支持板を準備し、前記フレキシブルプリント基板の配線パターンの設けられた面と対向する面が前記支持板の上面に接するように前記支持板の上に前記フレキシブルプリント基板を固定する、第２の準備工程と、
   前記フレキシブルプリント基板の前記第３のランド部および前記第４のランド部の上に第２のはんだ層を電気めっきにより形成し、前記第２のはんだ層の上に揮発性のフラックスを塗布する、第２のはんだ層形成工程と、
   前記フレキシブルプリント基板の前記第３のランド部が前記配線基板の前記第１のランド部と電気的に接続され、かつ前記フレキシブルプリント基板の前記第４のランド部が前記半導体チップの端子部と電気的に接続されるように、前記フレキシブルプリント基板を前記配線基板の上に積層し、それにより積層モジュールを作製する、積層工程と、
   前記積層モジュールを加熱することにより、前記フレキシブルプリント基板と前記半導体チップとを接合させるとともに前記揮発性のフラックスを蒸発させる、第２のリフロー工程と、
   を備えることを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
9. 前記第２のリフロー工程の後に、
   前記フレキシブルプリント基板の辺部から、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板との間に樹脂を注入し、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板との間を充填する樹脂部を形成する、樹脂部形成工程を、
   さらに備えることを特徴とする請求項８に記載のパワーモジュールの製造方法。
10. 前記第１のはんだ層形成工程において、前記第１のランド部の上に前記第１のはんだ層を形成し、
    前記載置工程において、前記第１のランド部に形成された前記第１のはんだ層の上に導電性の接続部材を載置し、
    前記第１のリフロー工程において、前記接続部材を前記配線基板と接合させ、
    前記積層工程において、前記接続部材が前記フレキシブルプリント基板の前記第３のランド部の上の前記第２のはんだ層に当接するように、前記フレキシブルプリント基板を前記配線基板の上に積層し、
    前記第２のリフロー工程において、前記接続部材を前記フレキシブルプリント基板に接合させることを特徴とする請求項８または９に記載のパワーモジュールの製造方法。
11. 前記支持板として耐熱性のガラス板を用いることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のパワーモジュールの製造方法。

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