JPH0855865A - 半導体デバイスの製造方法および装置 - Google Patents

半導体デバイスの製造方法および装置

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JPH0855865A
JPH0855865A JP6189158A JP18915894A JPH0855865A JP H0855865 A JPH0855865 A JP H0855865A JP 6189158 A JP6189158 A JP 6189158A JP 18915894 A JP18915894 A JP 18915894A JP H0855865 A JPH0855865 A JP H0855865A
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JP
Japan
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common electrode
electrode substrate
pressure
semiconductor chips
block
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Pending
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JP6189158A
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English (en)
Inventor
Tomohiko Sawayanagi
友彦 澤柳
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

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  • Die Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】共通電極基板上に並置搭載した複数個の半導体
チップを同じ高さに揃えて組立精度よくはんだマウント
できるようにした半導体デバイスの製造方法,および装
置を提供する。 【構成】共通電極基板1の上に複数個の半導体チップ2
をはんだ箔8と重ねて並置搭載したデバイス仮組立体7
に対し、発熱体14,均熱体15,断熱体16から構成
して前記のデバイス仮組立体を上下から挟み込む固定
側,可動側の加圧ブロック9,10と、可動側の加圧ブ
ロックに付設した加圧用シリンダ11と、発熱体の外周
に配置した誘導加熱コイル12を組合わせて製造装置を
構成し、前記加圧ブロックの間にデバイス仮組立体を挟
持した状態で、シリンダ操作により各半導体チップに均
一な加圧力を加えながら、誘導加熱コイルにより加熱し
て半導体チップをはんだマウントする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ装置に適用
する加圧接触形のIGBTモジュールなどを対象とした
半導体デバイスに対し、その共通電極基板上に複数個の
半導体チップをはんだマウントするための製造方法およ
び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】インバータ装置などに適用するIGBT
モジュールとして、大容量化,小型軽量化を狙いに、図
3で示すように複数個のIGBTチップを共通電極基板
上に並置搭載して平形パッケージに組み込んだ加圧接触
式の平形IGBTモジュールが開発されている。図3に
おいて、1はコレクタ側の共通電極基板(モリブデン
板)、2は共通電極基板1の上に並置搭載してはんだマ
ウントした半導体チップ(IGBT)、3は半導体チッ
プ2のエミッタ電極に接触させた端子ブロック、4は絶
縁外筒、5はエミッタ側の共通端子を兼ねた金属カバ
ー、6は半導体チップ2のゲート電極にワイヤボンディ
ングして引出したゲート端子であり、共通電極基板1に
は例えば4個ないし12個の半導体チップ2が並置搭載
されている。
【0003】かかる構成の半導体デバイスに対し、共通
電極基板1に半導体チップ2をはんだマウントする際
に、従来では共通電極基板1の上にはんだ箔を挟んで半
導体チップ2を載せ、押さえ治具により各半導体チップ
を定位置に保持させた仮組立の状態で加熱炉に搬入して
はんだ付けを行うようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の従来
方法によりはんだマウントして組立てた半導体デバイス
は、製造工程上で次記のような問題点が派生する。すな
わち、図3で示した平形半導体デバイスでは、半導体チ
ップ2と端子ブロック3との加圧接触により通電,放熱
を行うようにしている。したがって、共通電極基板1に
並置搭載した各半導体チップ2に対して均等な通電,放
熱性を確保するためには、共通電極基板1に半導体チッ
プ2をはんだマウントした状態で、各半導体チップ2の
上面が均一高さに揃っていることが必要である。仮には
んだマウントした状態で、各半導体チップ2の相互間で
高さ方向に大きなばらつきがあると端子ブロック3が均
一に加圧接触できないことから、高さ方向のばらつきは
±5μm以内に抑える組立精度が要求されている。
【0005】かかる点、従来のはんだマウント方法で
は、加熱炉の炉内温度分布にばらつきがあり、かつこの
炉内温度分布によって共通電極基板上に並ぶ個々の半導
体チップのはんだ付け条件が変わり、さらに、はんだ付
け工程中に各半導体チップ2を共通電極基板1へ均一に
加圧保持させることが困難であるなどの点が原因で、各
半導体チップ2の上面を均一な高さに揃えてはんだマウ
ントさせることが極めて困難であった。
【0006】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決し、共通電極基板上
に並置搭載した複数個の半導体チップを同じ高さに揃え
て組立精度よくはんだマウントできるようにした半導体
デバイスの製造方法,および装置を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
り、共通電極基板上に複数個の半導体チップを並置して
はんだマウントする際に、共通電極基板の上にはんだ
箔,半導体チップを並置搭載したデバイス仮組立体を発
熱体を含む上下一対の加圧ブロックの間に一括挟持し、
かつ該加圧ブロックに外部から加圧力を加えながら誘導
加熱法により加熱して半導体チップをはんだマウントす
ることにより達成される。
【0008】一方、前記の製造方法に使用する本発明の
製造装置は、発熱体と組合わせてデバイス仮組立体を上
下から挟み込む固定側,可動側の加圧ブロックと、可動
側の加圧ブロックを加圧操作するシリンダと、前記発熱
体の外周に配置した誘導加熱コイルとで構成するものと
する。また、前記構成における加圧ブロックは、発熱体
と、仮組立体との対向面側に配した伝熱性の高い均熱体
と、裏面側に配した断熱体との積層体とから構成して実
施するのがよい。
【0009】
【作用】共通電極基板上に複数個の半導体チップを並置
搭載したデバイス仮組立体を上下から発熱体を含む一対
の加圧ブロックで挟持し、シリンダ操作により一定の加
圧力を加えつつ誘導加熱により発熱体を加熱すると、仮
組立体の全域が素早く均一に加熱されるとともに、はん
だの溶融過程で余分なはんだが加圧力によりチップの周
域にはみ出して組立高さ方向のばらつきが吸収される。
この結果、はんだマウントされた状態では共通電極基板
上に並置搭載した複数個の半導体チップがばらつきなし
に同じ高さに揃って高い組立精度が得られる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、図1は製造装置の構成図、図2はその加圧
圧力,加熱温度の制御系統図である。図1において、7
は共通電極基板1にはんだ箔8を介して複数個の半導体
チップ2を並置搭載した半導体デバイスの仮組立体であ
る。かかるデバイス仮組立体7に対して各半導体チップ
2を一括してはんだマウントするための製造装置は、大
別してデバイス仮組立体7を上下から平行に挟み込む固
定側の加圧ブロック9と可動側の加圧ブロック10と、
加圧ブロック10を押し上げ操作する加圧用のシリンダ
11と、加圧ブロック9,10を囲繞してその外周に配
した誘導加熱コイル12と、これら部品を搭載した基台
13とからなる。ここで、前記の加圧ブロック9,10
は、発熱体(カーボン製)14と、デバイス仮組立体7
との対向面側に配した平坦な均熱体(真ちゅう製)15
と、裏面側に配した断熱体16との積層体としてなり、
かつ発熱体14には熱電対,サーミタスなどの温度セン
サ17が埋め込まれている。また、シリンダ11は単動
式のエアシリンダであり、そのピストンに連結したロッ
ド11aの先端が可動側の加圧ブロック10に重ねた可
動盤18の下面に当接し、シリンダ下端がロードセルな
どの圧力センサ19を介して基台13に連結されてい
る。
【0011】また、前記装置の圧力,温度制御系統は図
2に示すごとくであり、図において、20は誘導加熱コ
イル12の高周波電源、21は温度センサ17の検出信
号を基に加熱温度を一定制御する温度調節器である。ま
た、シリンダ11に対しては空気圧源との間に外部パイ
ロット式の圧力制御弁22を介装し、圧力センサ19の
検出信号を基にシリンダ11の加圧力を一定制御するよ
うにしている。なお、23はシリンダ11のダンパ用と
してそのロッド側室と空気圧源との間に接続したエア/
ハイドロコンバータであり、図示の斜線はその系内に封
入した非圧縮性の油を示している。
【0012】かかる構成の装置により、半導体チップの
はんだマウントは次のような手順で行われる。まず、シ
リンダ11を後退させて加圧ブロック9と10の間を開
いた状態で先記のデバイス仮組立体7を装置に搬入し、
可動側の加圧ブロック10の上に載せる。続いてシリン
ダ11を加圧操作し、仮組立体7を加圧ブロック9と1
0との間に挟持し、一定の加圧力を加えるように圧力セ
ンサ19,圧力制御弁22で圧力制御する。また、この
加圧操作と同時に誘導加熱コイル12に通電して発熱体
14を誘導加熱しつつ、その温度を温度センサ17によ
り検出し、温度調節器21により所定のはんだ付け温度
を維持するように誘導加熱コイル12を通電制御する。
これにより、発熱体14の発熱が均熱体15を介してデ
バイス仮組立体7を均一に加熱し、この加熱によりはん
だ箔8が溶融して半導体チップ2が共通電極基板1には
んだマウントされる。
【0013】この場合に、共通電極基板1の上に並置し
て並ぶ各半導体チップ2は平行に配備した加圧ブロック
9,10の間に挟持して一定圧力で加圧されており、こ
の加圧により各半導体チップ2に付いての余分な溶融は
んだは外側にはみ出して高さ方向のばらつきが吸収され
る。この結果、はんだ付け後の状態では、各半導体チッ
プ2の相互間でのばらつきを抑えて各チップが同じ高さ
に揃うようになる。なお、前記したエア/ハイドロコン
バータ23はシリンダ11のダンパとして機能し、はん
だの溶融過程でシリンダ11の操作ロッドが急激に変位
するのを防ぐ役目を果たす。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の製造方法,
装置を採用することにより、加圧接触式の平形IGBT
モジュールなどを対象した半導体デバイスに対し、その
共通電極基板上に並置搭載した複数個の半導体チップを
はんだマウントする際に、均一な加熱,加圧により高さ
方向のばらつきを吸収して各半導体チップを同じ高さに
揃えてはんだ付けすることができ、これにより組立精度
の向上化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による半導体デバイス製造装置
の構成図
【図2】図1における加圧圧力,加熱温度の制御系統図
【図3】本発明の実施対象となる加圧接触式の平形IG
BTモジュールの組立構成図
【符号の説明】
1 共通電極基板 2 半導体チップ 7 デバイス仮組立体 8 はんだ箔 9 固定側の加圧ブロック 10 可動側の加圧ブロック 11 シリンダ 12 誘導加熱コイル 14 発熱体 15 均熱体 16 断熱体 17 温度センサ 19 圧力センサ 21 温度調節器 22 圧力制御弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】共通電極基板上に複数個の半導体チップを
    並置搭載して組立てた半導体デバイスの製造方法であ
    り、共通電極基板上に複数個の半導体チップを並置して
    はんだマウントする際に、共通電極基板の上にはんだ
    箔,半導体チップを並置搭載したデバイス仮組立体を発
    熱体を含む上下一対の加圧ブロックの間に一括挟持し、
    かつ該加圧ブロックに外部から加圧力を加えながら誘導
    加熱法により加熱して半導体チップをはんだマウントす
    ることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の半導体デバイスの製造方法
    に適用する製造装置であって、発熱体と組合わせてデバ
    イス仮組立体を上下から挟み込む固定側,可動側の加圧
    ブロックと、可動側の加圧ブロックを加圧操作するシリ
    ンダと、前記発熱体の外周に配置した誘導加熱コイルと
    で構成したことを特徴とする半導体デバイスの製造装
    置。
  3. 【請求項3】請求項2記載の製造装置において、加圧ブ
    ロックが、発熱体と、仮組立体との対向面側に配した伝
    熱性の高い均熱体と、裏面側に配した断熱体との積層体
    よりなることを特徴とする半導体デバイスの製造装置。
JP6189158A 1994-08-11 1994-08-11 半導体デバイスの製造方法および装置 Pending JPH0855865A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004111306A3 (de) * 2003-06-12 2005-03-03 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur schaufelspitzenpanzerung der laufschaufeln eines gasturbinentriebwerkes und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
JP2010027841A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Precise Gauges Co Ltd 電子部品装着装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004111306A3 (de) * 2003-06-12 2005-03-03 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur schaufelspitzenpanzerung der laufschaufeln eines gasturbinentriebwerkes und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
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