半導体装置の組立治具およびそれを用いた半導体装置の製造方法
【課題】半導体チップを導電パターン付き絶縁基板に半田付けする工程において、半導体チップの位置ズレが発生しない半導体装置の組立治具およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】組立治具２００の構成部品として上下に自在に可動できる仕切り板２５を設けることで、導電パターン付き絶縁基板２８が凸状または凹状のいずれに曲がっても、半田付け工程で半導体チップ２９の位置ズレをの発生を防止できる半導体装置の組立治具およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【解決手段】組立治具２００の構成部品として上下に自在に可動できる仕切り板２５を設けることで、導電パターン付き絶縁基板２８が凸状または凹状のいずれに曲がっても、半田付け工程で半導体チップ２９の位置ズレをの発生を防止できる半導体装置の組立治具およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体チップを導電パターン付き絶縁基板に半田付けする場合に、半田付け時の熱ストレスにより導電パターン付き絶縁基板が曲がり、その曲がりによって半導体チップが位置ズレを起こすことを防止できる半導体装置の組立治具およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１７は、半導体モジュールの模式断面図である。この半導体モジュールは、放熱ベース板６１上に固化後の半田６２を介して固着した導電パターン付き絶縁基板６３（実装基板）と、導電パターン付き絶縁基板６３上に固化後の半田６４を介して固着した半導体チップ６５と、半導体チップ６５に接続するボンディングワイヤ６６と、外部導出端子６７が固着した樹脂ケース６８と、樹脂ケース６８内を充填する例えばゲル６９などで構成される。図１７では、導電パターン付き絶縁基板６３のおもて側に形成される導電パターン６３ａ（図１８参照のこと）と裏面に形成される裏面導電膜６３ｂ（図１８参照のこと）は図示されていない。
【０００３】
図１８は、半田付け工程における導電パターン付き絶縁基板の曲がりを説明する説明図であり、同図（ａ）は上方へ凸状に曲がった場合の断面図、同図（ｂ）は上方へ凹状に曲がった断面図である。この図には半導体チップ６５と、上方へ凹状に曲がった放熱ベース板６１も示した。放熱ベース板６１を上方へ凹状に曲げるのは、放熱ベース板６１が図示しない冷却体に密着して固定できるようにするためであって、必要に応じて予め曲げておくことができるものである。。
【０００４】
半導体モジュールを組み立てる場合、導電パターン付き絶縁基板６３に半導体チップ６５を半田付けする工程がある。この半田付け工程では、導電パターン付き絶縁基板６３のおもて面に形成されている導電パターン６３ａと半導体チップ６５が半田６４で固着され、裏面に形成されている裏面導電膜６３ｂと放熱ベース板６１が半田６２で固着される。導電パターン付き絶縁基板６３のおもて面に形成される導電パターン６３ａと裏面に形成される裏面導電膜６３ｂでは、導電膜全体の面積が異なる。また場合によっては導電膜の膜厚が異なる。そのため、絶縁基板６３ｃに対する導電パターン６３ａと裏面導電膜６３ｂでは熱膨張に差が生じる。導電パターン６３ａと裏面導電膜６３ｂの形成の仕方によって、導電パターン付き絶縁基板６３は、半田付け工程で、同図（ａ）のように上方に凸状に曲がったり、同図（ｂ）のように上方に凹状に曲がったりする。
【０００５】
図１９は、半田付け工程で用いる従来の半導体装置の組立治具６００の構成図であり、同図（ａ）は治具全体の上面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断したときの要部断面図、同図（ｃ）は第１治具の上面図、同図（ｄ）は第２治具の上面図、同図（ｅ）は同図（ｄ）のＹ−Ｙ線で切断した仕切り部の要部側断面図である。
【０００６】
この組立治具６００は、第１治具７１およびこの第１治具７１の第１開口部７２に嵌合される第２治具７３で構成される。第２治具７３の第２開口部７４の中央には仕切り部７５が設けられ第２開口部７４は２つに分割され開口部７４ａ，７４ｂとなる。
【０００７】
仕切り部７５および外枠７３ａは第２治具７３の一部であり、仕切り部７５の下面７５ａと外枠７３ａの下面７３ｂは同一高さである。
図２０〜図２３は、図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた半田付け工程であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。図には組立治具６００の他に半導体チップ６５、導電パターン付き絶縁基板６３および放熱ベース板６１も示されている。
【０００８】
まず、放熱ベース板６１上に第１治具７１を配置し、第１治具７１の第１開口部７２に板半田７６を配置し、その上に導電パターン付き絶縁基板６３を載置する（図２０）。
つぎに、第１治具７１の第１開口部７２に第２治具７３を嵌合する。第２治具７３の第２開口部７４は仕切り部７５により２つの開口部７４ａ，７４ｂに分割されている。この２個の開口部７４ａ、７４ｂに板半田７６ａを挿入し、板半田７６ａ上に半導体チップ６５を載置する（図２１）。
【０００９】
つぎに、リフロー炉に入れて、半田７６，７６ａを溶融させ、冷却して溶融した半田を固化させる（固化した半田６２，６４）。この半田付け工程で導電パターン付き絶縁基板６３は上方へ凸状に曲がる（図２２）。
【００１０】
つぎに、第１治具７１、第２治具７３を取り外して、放熱ベース板６１と導電パターン付き絶縁基板６３および半導体チップ６５の半田付けが終了する（図２３）。
図２２の工程では、導電パターン付き絶縁基板６３が凸状に曲がる場合を示している。この場合は、半導体チップ６５の外周部は第２治具７３の枠部７３ａと仕切り部７５で位置決めされているので、半導体チップ６５の位置ズレは発生しない。
【００１１】
また、特許文献１に記載されている内容を以下に示す。用いられる位置決め治具において、板状本体の下面に各位置決め孔の一部を含む範囲の段差部を凹設することにより、板状本体の下面に、絶縁基板の外周縁寄りで、且つ絶縁基板側に突出する凸部を設けた。これにより、本位置決め治具１を凸湾曲状で反った状態の絶縁基板上に配置すると、板状本体の下面に設けた凸部が絶縁基板の外周縁寄りの上面に接触または近接するので、各位置決め孔内のはんだ箔及び発熱素子は、凸部により各位置決め孔内での移動が規制されて位置決めされ、所定位置に実装される。これにより、素子を、反った状態の絶縁基板上に位置ズレを起すことなく所定位置に実装することのできる素子の位置決め治具及び実装方法を提供できる。
【００１２】
また、特許文献２に記載されている内容を以下に示す。半導体チップ位置決め治具ユニットにより半導体チップが位置決めされた後、半導体チップの接合が行われる。まず半田シートが溶融されることにより、半田用の隙間に溶融状態の半田が流れ込んで第２の治具が沈み込む。このときに、第２の治具の規制部が第１の治具の上面に当接して第２の治具の移動が止められる。次に、溶融された半田が冷却されて固まることにより、基板の上面に半田層が形成される。この半田層の厚みは、基板の上面から、半導体チップの接合前の半田シートの上面までであり、半田層が半導体チップと基板との接合強度を適度な大きさに確保しつつ、適度な熱伝導性を有する厚みである。このように、半導体チップ位置決め治具ユニットを用いることで、半導体チップの接合時に形成される半田層の厚みを適度な厚みに容易に設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−２７０２６２号公報
【特許文献２】特開２０１０−９８１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、図２４に示すように、導電パターン付き絶縁基板６３が上方へ凹状に曲がった場合に、仕切り部７５と導電パターン付き絶縁基板６３の間には隙間８０が発生し、そのため、半導体チップ６５が重力により中央に移動するという位置ズレを発生させる。
【００１５】
また、特許文献１、２では、半田付け工程で用いられる治具の構成要件に可動式の仕切り板（桟）を用いてチップの位置ずれを防止できることについての記載はない。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、半導体チップを導電パターン付き絶縁基板に半田付けする工程において、半導体チップの位置ズレが発生しない半導体装置の組立治具およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、導電パターン付き絶縁基板に半導体チップを半田付けするときに用いられる半導体装置の組立治具において、組立治具が、導電パターン付き絶縁基板の位置決めに用いられる第１開口部を有する第１治具と、前記第１開口部に嵌合されて位置決めされ第２開口部を有する第２治具と、前記第２開口部を分割する仕切り板とを有していて、前記仕切り板の前記第２治具の上面から前記仕切り板の下端の間の距離が前記第２治具の上面と下面の間の距離より大きい構成とする。
【００１７】
また、特許請求の範囲の請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記仕切り板は、該仕切り板の上部に前記第２治具の上面に係止する突起部を有し、前記仕切り板は前記第２治具に対して自在に上下に摺動する構成とする。
【００１８】
また、特許請求の範囲の請求項３記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、前記第２治具の前記第２開口部に繋げて上下方向に溝を配置し、前記仕切り板の側端部を前記溝に挿着したものである構成とする。
【００１９】
また、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明において、前記第１治具、第２治具および第３治具の材質が、カーボンであるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、前記請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の組立治具を用いた半導体装置の製造方法において、放熱ベース板上に第１治具を載置し、該第１治具の第１開口部に第１の半田を配置し、該第１の半田上に導電パターン付き絶縁基板を載置する工程と、前記第１治具の開口部に第２治具を嵌合し前記導電パターン付き絶縁基板上に該第２治具を載置する工程と、前記第２治具の開口部を前記第２治具に対して自在に上下に摺動する仕切り板で分割しさらに該仕切り板の下端を前記導電パターン付き絶縁基板上に接触させる工程と、前記仕切り板で分割された前記開口部のそれぞれに第２の半田を配置し前記導電パターン付き絶縁基板の導電パターン上に載置する工程と、前記仕切り板で分割された前記開口部のそれぞれに半導体チップを挿入し前記第２の半田上に前記半導体チップを載置する工程と、前記第１の半田および第２の半田を加熱し溶融し、その後冷却して該溶融した半田を固化し、前記導電パターン付き絶縁基板の前記導電パターンに前記半導体チップを半田接合する工程と、前記放熱ベース板および前記導電パターン付き絶縁基板から前記第１治具、第２治具および前記仕切り板を取り外す工程と、を含む導体装置の製造方法とする。
【００２０】
また、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明において、前記の第１の半田が板半田もしくは半田ペーストであり、第２の半田が板半田であるとよい。
【発明の効果】
【００２１】
この発明において、組立治具の構成品として上下に自在に可動できる仕切り板を設けることで、導電パターン付き絶縁基板が凸状または凹状のいずれに曲がっても、半田付け工程で半導体チップの位置ズレをの発生を防止できる半導体装置の組立治具を提供することができる。
【００２２】
また、この組立治具を用いることで、位置ズレのない半導体チップの組立ができる半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１実施例の半導体装置の組立治具１００の構成図であり、（ａ）は治具全体の上面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断したときの要部断面図、（ｃ）は第１治具の上面図、（ｄ）の第２治具の上面図、（ｅ）は（ｄ）のＹ−Ｙ線で切断した仕切り部の要部側断面図である。
【図２】図１の組立治具１００を用いて、導電パターン付き絶縁基板６に半導体チップ７を半田付けする状態を示す要部断面図である。
【図３】導電パターン付き絶縁基板６が凸状に曲がった場合の要部断面図である。
【図４】この発明の第２実施例の半導体装置の組立治具２００の構成図であり、（ａ）は治具全体の上面図、（ｂ）は第１治具の上面図、（ｃ）の第２治具の上面図、（ｄ）は第３治具である仕切り板の上面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図であり、（ａ）は治具全体の断面図、（ｂ）は第１治具の断面図、（ｃ）の第２治具の断面図、（ｄ）は第３治具である仕切り板の断面図である。
【図６】図４の組立治具２００を用いて、導電パターン付き絶縁基板２８に半導体チップ２９を半田付けする状態を示す要部断面図である。
【図７】導電パターン付き絶縁基板が凸状に曲がったときの要部断面図である。
【図８】この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図９】図８に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１０】図９に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１１】図１０に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１２】図１１に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１３】図１２に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１４】この発明の第１変形例の半導体装置の組立治具３００の構成図であり、（ａ）は全体の要部平面図、（ｂ）は第２治具の要部平面図、（ｃ）と（ｄ）は２つの異なる第３治具である仕切り板の要部断面図である。
【図１５】この発明の第２変形例の半導体装置の組立治具４００の構成図であり、（ａ）は全体の要部平面図、（ｂ）は第２治具の要部平面図、（ｃ）と（ｄ）は２つの異なる第３治具である仕切り板の要部断面図である。
【図１６】この発明の第３変形例の半導体装置の組立治具５００の構成図であり、（ａ）は全体の要部平面図、（ｂ）は第２治具の要部平面図、（ｃ）と（ｄ）は２つの異なる形状の第３治具である仕切り板の要部断面図である。
【図１７】半導体モジュールの模式断面図である。
【図１８】半田付け工程における導電パターン付き絶縁基板の曲がりを説明する説明図であり、（ａ）は上方へ凸状に曲がった場合の断面図、（ｂ）は上方へ凹状に曲がった断面図である。
【図１９】半田付け工程で用いる従来の半導体装置の組立治具６００の構成図であり、（ａ）は治具全体の上面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断したときの要部断面図、（ｃ）は第１治具の上面図、（ｄ）は第２治具の上面図、（ｅ）は（ｄ）のＹ−Ｙ線で切断した仕切り部の要部側断面図である。
【図２０】図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた要部製造工程断面図である。
【図２１】図２０に続く、図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた要部製造工程断面図である。
【図２２】図２１に続く、図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた要部製造工程断面図である。
【図２３】図２２に続く、図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた要部製造工程断面図である。
【図２４】導電パターン付き絶縁基板６３が上方へ凹状に曲がった場合の半田付けしたときの要部断面図である。
【図２５】図４における、仕切り板２５が第２治具２３に対して上下に自在に摺動して可動できる構造についての別の実施例。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態を以下の実施例および変形例で説明する。
＜実施例１＞
図１は、この発明の第１実施例の半導体装置の組立治具１００の構成図であり、同図（ａ）は治具全体の上面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断したときの要部断面図、同図（ｃ）は第１治具の上面図、同図（ｄ）の第２治具の上面図、同図（ｅ）は同図（ｄ）のＹ−Ｙ線で切断した仕切り部の要部側断面図である。なお、図１（ｂ）において点線で示された部分は外枠３ａのへりである。これは見易さのため点線で表したものである。このような表示は以下の図においても同様である。
【００２５】
この組立治具１００は、第１治具１およびこの第１治具１の第１開口部２に嵌合される第２治具３で構成される。第２治具３の第２開口部４の中央には仕切り部５が設けられ第２開口部４は２つに分割され開口部４ａ，４ｂとなる。この第２治具３は外枠３ａと仕切り部５で構成される。この仕切り部５の底部は外枠３ａからはみ出している。
【００２６】
図２は、図１の組立治具１００を用いて、導電パターン付き絶縁基板６に半導体チップ７を半田付けする状態を示す要部断面図である。この図は導電パターン付き絶縁基板６が凹状に曲がった場合の断面図であり、放熱ベース板８も合せて示した。導電パターン付き絶縁基板６と半導体チップ７は半田１１ａで固着する。また放熱ベース板８と導電パターン付き絶縁基板６は半田１１ｂで固着する。
【００２７】
第２治具３と導電パターン付き絶縁基板６の間に隙間９が発生しても、仕切り部５の底面５ａが導電パターン付き絶縁基板６のおもて面６ａ（導電パターン６ｂ）に接触するため、半導体チップ７は中央に移動することはなく、位置ズレは発生しない。
【００２８】
図３は、導電パターン付き絶縁基板６が凸状に曲がった場合の要部断面図である。導電パターン付き絶縁基板６と半導体チップ７は半田１１ａで固着し、放熱ベース板８と導電パターン付き絶縁基板６は半田１１ｂで固着する。
【００２９】
しかし、図３に示すように、導電パターン付き絶縁基板６が凸状に曲がったときは、仕切り部５で第２治具３が持ち上げられ、第２治具３の外枠３ａと導電パターン付き絶縁基板６の間に大きな隙間９ａが出来て、半導体チップ７は矢印で示すように外側へ重力で位置ズレを起こす。
【００３０】
また、半導体チップ７と導電パターン６ａを固着する半田１１が第２治具３の仕切り部５の底部に達して、仕切り部５の底部を半田１１で挟み込むと、第２治具３を導電パターン付き絶縁基板６から外すときに、第２治具３を斜めに持ち上げたときに、仕切り部５に大きな応力が掛かり機械的欠陥１０を発生する。これは導電パターン付き絶縁基板６が凸状に曲がった場合および凹状に曲がった場合のいずれでも発生する。
【００３１】
この第１実施例の組立治具１００の不具合および従来の組立治具６００の不具合を同時に解消する方策について第２実施例で説明する。
＜実施例２＞
図４は、この発明の第２実施例の半導体装置の組立治具２００の構成図であり、同図（ａ）は治具全体の上面図、同図（ｂ）は第１治具の上面図、同図（ｃ）の第２治具の上面図、同図（ｄ）は第３治具である仕切り板の上面図である。
【００３２】
図５は、図４のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図であり、同図（ａ）は治具全体の断面図、同図（ｂ）は第１治具の断面図、同図（ｃ）の第２治具の断面図、同図（ｄ）は第３治具である仕切り板の断面図である。
【００３３】
この組立治具２００は、第１治具２１、第２治具２３、第３治具である仕切り板２５の３つの治具で構成される。第１治具２１の第１開口部２２に第２治具２３が嵌合される。第２治具２３の第２開口部２４の中央に仕切り板２５が配置され、第２開口部２４を２つの開口部２４ａ，２４ｂに分割する。仕切り板２５は第２治具２３の第２開口部２４に繋がって形成される溝２６に沿って上下に自在に可動できる構造となっている。また、図５（ｄ）に示すように、仕切り板２５の上部には横方向に突起部２７（引っ掛かり部）が形成され、この突起部２７が第２治具２３の外枠２３ａ上面に接して係止し（引っ掛かって）、第２治具２３から下方に抜けない構造になっている。この構造により、半田付けが終わった後、第２治具２３を導電パターン付き絶縁基板２８から取り外すときに、第２治具２３と仕切り板２５を同時に持ち上げて外せるので組立効率がよく、生産性が向上し、製造コストを低減することができる。
【００３４】
図６は、図４の組立治具２００を用いて、導電パターン付き絶縁基板２８に半導体チップ２９を半田付けする状態を示す要部断面図である。この図は導電パターン付き絶縁基板２８が凹状に曲がった場合の断面図であり、放熱ベース板３０も合せて示した。図中の３３は放熱ベース板３０と導電パターン付き絶縁基板２８を構成する裏面導電膜３４とを固着する固化した半田であり、３５は導電パターン付き絶縁基板２８を構成する絶縁基板である。
【００３５】
第２治具２３と導電パターン付き絶縁基板２８の間に隙間３１が発生しても、仕切り板２５の下端２５ａが導電パターン付き絶縁基板２８のおもて面２８ａに接触するため、半導体チップ２９は中央に移動することはなく、位置ズレは発生しない。
【００３６】
また、仕切り板２５が半田３２で挟み込まれたときには、まっすくに上方へ仕切り板２５のみを引っ張り上げることで、仕切り板２５に割れや欠けなどの機械的欠陥３３を与えることなく仕切り板２５を導電パターン付き絶縁基板２８のおもて面２８ａから外すことができる。
【００３７】
図７は、導電パターン付き絶縁基板が凸状に曲がったときの要部断面図である。この場合は、半導体チップ２９は第２治具２３の外枠２３ａと仕切り板２５で押さえられるので半導体チップ２９の位置ズレは発生しない。
【００３８】
また、仕切り板２５の下端２５ａと接触する導電パターン付き絶縁基板２８が例えば凹状に曲がる場合には、図５（ｄ）の点線で示すように仕切り板２５に曲率をつけると広い範囲で仕切り板２５と導電パターン付き絶縁基板２８を接触させることが出来て、一層、半導体チップ２９の位置ズレを防止することができる。
【００３９】
前記の仕切り板２５の上部に形成される突起部２７は半導体チップ２９の位置ズレには係らないので、特に設けない場合もある。
尚、前記の第１治具２１、第２治具２３および第３治具である仕切り板２５の材質は、例えば、溶融半田に対して濡れ性が悪く（半田に密着し難い）、加工が容易なカーボンなどである。
【００４０】
前記の第１治具２１の第１開口部２２と第２治具２３との間の隙間Ｔ１は０．１ｍｍ程度である。また、溝２６と仕切り板２５の突起部２７の間の隙間Ｔ２は０．１ｍｍ程度である。また突起部２７を第２治具２３の外枠２７ａに接触させたときの仕切り板２５が第２治具２３から出っ張る長さＬは１ｍｍ程度である。
【００４１】
また、突起部２７の下端（第２治具２３の上面に接する箇所）と仕切り板２５の下端２５ａの間の距離は前記第２治具２３の上面と下面の間の距離（第２治具の厚さ）より大きい。ここではＬ＝１ｍｍ程度大きい。
【００４２】
なお、この実施例においては、仕切り板２５は第２治具２３の第２開口部２４に対して上下に自在に摺動して可動できる構造については、図４に示すような溝２６を形成してその溝に仕切り板２５を嵌める構成について説明したが、この摺動して稼動できる構造は、図２５に示すように第２治具に仕切り板２５が嵌合するような凸部５１ａを形成したものであっても良く、仕切り板２５が第２治具２３に対して自在に上下に摺動するような構造であればどのような構造であっても良い。図２５は突起部２７を省略して第２治具に仕切り板２５が嵌合するような凸部５１ａの周辺のみを示したものであって、この場合でも突起部２７を設けることができる。
＜実施例３＞
図８〜図１３は、この発明の第３実施例の半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。これは図４の組立治具２００を用いた半導体装置の製造方法である。
【００４３】
放熱ベース板３０上に第１治具２１を載置し、第１治具２１の開口部２２に板半田４１を載置し、該板半田４１上に導電パターン付き絶縁基板２８を載置する（図８）。板半田４１の代わりに半田ペーストを塗布する場合もある。
【００４４】
つぎに、前記放熱ベース板３０上に第１治具２１を位置合わせして載置し、続いて、前記第1治具２１の第１開口部２２に第２治具２３を嵌合する（図９）。
つぎに、前記第２治具２３の第２開口部２４と繋がる溝２６に第３治具である仕切り板２５を挿入し、前記第２開口部２４を２つの開口部２４ａ，２４ｂに分割し、前記仕切り板２５の下端２５ａを前記導電パターン付き絶縁基板２８上に接触させる（図１０）。
【００４５】
つぎに、前記仕切り板２５で分割された前記開口部２４ａ，２４ｂのそれぞれに板半田４２を挿入し前記導電パターン付き絶縁基板２８の導電パターン２８ｂ上に載置した後、この板半田４２上に半導体チップ２９を載置する（図１１）。
【００４６】
つぎに、前記板半田４１，４２を加熱し溶融し、その後冷却して該溶融した半田を固化させて（固化した半田３２，３３）、前記導電パターン付き絶縁基板２８の前記導電パターン２８ｂに前記半導体チップを半田３２，３３接合する（図１２）。
【００４７】
つぎに、前記導電パターン付き絶縁基板２８から前記第１治具２１、第２治具２２および第３治具である仕切り板２５を取り外す（図１３）。
前記の図１２の工程で、導電パターン付き絶縁基板２８の凹状の曲がりが発生するが、この曲がりに追随して仕切り板２５は重力により下方へ可動するので、仕切り板２５の下端２５ａは常に導電パターン付き絶縁基板２８のおもて面２８ａに接触している。そのため、凹状の曲がりで半導体チップ２９が中央へ移動しようとしても仕切り板２５で遮られて位置ズレを起こすことはない。
【００４８】
また、導電パターン付き絶縁基板２８が凸状に曲がる場合は、図７に示すように、半導体チップ２９は中央から離れる方向に移動しようとするが、第２治具２３の第２開口部２４（２４ａ，２４ｂ）で遮られて位置ズレを起こすことはない。この場合も仕切り板２５は自在に上下に可動するため常に導電パターン付き絶縁基板２８のおもて面２８ａに接触している。
【００４９】
つまり、上下に自在に可動する仕切り板２５と第２治具２３は導電パターン付き絶縁基板２８の曲がりに応じて常に接触しているため、半導体チップ２９の位置ズレは発生しない。
【００５０】
また、仕切り板２５の底部が半田３２で挟まれた場合に、垂直に仕切り板２５を引き抜くことで仕切り板２５に割れや欠けなどの機械的欠陥１０が発生することはない。
尚、前記実施例１〜実施例３では、放熱ベース板８，３０を用いないで組み立てる場合もある。その場合は、第１治具１，２１は不要となり、第２治具３，２３を導電パターン付き絶縁基板６，２８に位置合わせする。
＜変形例１＞
図１４は、この発明の第１変形例の半導体装置の組立治具３００の構成図であり、同図（ａ）は全体の要部平面図、同図（ｂ）は第２治具の要部平面図、同図（ｃ）と同図（ｄ）は２つの異なる第３治具である仕切り板の要部断面図である。図１４は実施例２の変形例である。図中の４３は第１治具である。
【００５１】
図１４の組立治具３００と図４の組立治具１００の違いは、第２治具４４の第２開口部４４ａが左右で非対称に分割されており、第３治具である仕切り板４５ａ、４５ｂが異なる形状で２種類ある点である。この場合は半導体チップ２９の配置が左右で異なる場合に適用する。この場合も図４の組立治具２００で得られた効果が同様に得られる。
＜変形例２＞
図１５は、この発明の第２変形例の半導体装置の組立治具４００の構成図であり、同図（ａ）は全体の要部平面図、同図（ｂ）は第２治具の要部平面図、同図（ｃ）と同図（ｄ）は２つの異なる第３治具である仕切り板の要部断面図である。図１５は実施例２の変形例である。図中の４６は第１治具である。
【００５２】
図１５の組立治具４００と図１４の組立治具３００の違いは、第２治具４７の第２開口部４７ａが４分割されている点である。仕切り板４８，４９は切り欠き５０の入る位置が異なる。この場合は４個の半導体チップ２９を配置する場合に適用する。この場合も図４の組立治具で得られた効果が同様に得られる。
＜変形例３＞
図１６は、この発明の第３変形例の半導体装置の組立治具５００の構成図であり、同図（ａ）は全体の要部平面図、同図（ｂ）は第２治具の要部平面図、同図（ｃ）と同図（ｄ）は２つの異なる形状の第３治具である仕切り板の要部断面図である。図１６は実施例２の変形例である。図中の５１は第１治具である。
【００５３】
図１６の組立治具５００と図１５の組立治具４００の違いは、第２治具５２の第２開口部５２ａが４分割され、分割された開口部が左右で大きさが異なる点である。仕切り板５３は１枚であり、仕切り板５４は３枚である。この場合は４個の半導体チップ２９を配置し、左右で半導体チップ２９の大きさが異なる場合に適用する。この場合も図４の組立治具１００で得られた効果が同様に得られる。
【符号の説明】
【００５４】
１，２１，４３，４６，５１ 第1治具
２，２２ 第1開口部
３，２３，４４，４７，５２ 第２治具
４，２４，４７ａ，５２ａ 第２開口部
４ａ，４ｂ，２４ａ，２４ｂ，４４ａ 開口部
５，２５，４５，４６，４８，４９，５３，５４ 仕切り板
６，２８ 導電パターン付き絶縁基板
７，２９ 半導体チップ
８，３０ 放熱ベース板
９，９ａ，３１ 隙間
１０ 機械的欠陥
１１，３２，３３ 半田
２３ａ 外枠
２６ 溝
２５ａ 下端
２７ 突起部
２８ａ おもて面
２８ｂ 導電パターン
３４ 裏面導電膜
３５ 絶縁基板
４１，４２ 板半田
５０ 切り欠き
５１ａ 凸部
１００，２００，３００，４００，５００ 組立治具
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体チップを導電パターン付き絶縁基板に半田付けする場合に、半田付け時の熱ストレスにより導電パターン付き絶縁基板が曲がり、その曲がりによって半導体チップが位置ズレを起こすことを防止できる半導体装置の組立治具およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１７は、半導体モジュールの模式断面図である。この半導体モジュールは、放熱ベース板６１上に固化後の半田６２を介して固着した導電パターン付き絶縁基板６３（実装基板）と、導電パターン付き絶縁基板６３上に固化後の半田６４を介して固着した半導体チップ６５と、半導体チップ６５に接続するボンディングワイヤ６６と、外部導出端子６７が固着した樹脂ケース６８と、樹脂ケース６８内を充填する例えばゲル６９などで構成される。図１７では、導電パターン付き絶縁基板６３のおもて側に形成される導電パターン６３ａ（図１８参照のこと）と裏面に形成される裏面導電膜６３ｂ（図１８参照のこと）は図示されていない。
【０００３】
図１８は、半田付け工程における導電パターン付き絶縁基板の曲がりを説明する説明図であり、同図（ａ）は上方へ凸状に曲がった場合の断面図、同図（ｂ）は上方へ凹状に曲がった断面図である。この図には半導体チップ６５と、上方へ凹状に曲がった放熱ベース板６１も示した。放熱ベース板６１を上方へ凹状に曲げるのは、放熱ベース板６１が図示しない冷却体に密着して固定できるようにするためであって、必要に応じて予め曲げておくことができるものである。。
【０００４】
半導体モジュールを組み立てる場合、導電パターン付き絶縁基板６３に半導体チップ６５を半田付けする工程がある。この半田付け工程では、導電パターン付き絶縁基板６３のおもて面に形成されている導電パターン６３ａと半導体チップ６５が半田６４で固着され、裏面に形成されている裏面導電膜６３ｂと放熱ベース板６１が半田６２で固着される。導電パターン付き絶縁基板６３のおもて面に形成される導電パターン６３ａと裏面に形成される裏面導電膜６３ｂでは、導電膜全体の面積が異なる。また場合によっては導電膜の膜厚が異なる。そのため、絶縁基板６３ｃに対する導電パターン６３ａと裏面導電膜６３ｂでは熱膨張に差が生じる。導電パターン６３ａと裏面導電膜６３ｂの形成の仕方によって、導電パターン付き絶縁基板６３は、半田付け工程で、同図（ａ）のように上方に凸状に曲がったり、同図（ｂ）のように上方に凹状に曲がったりする。
【０００５】
図１９は、半田付け工程で用いる従来の半導体装置の組立治具６００の構成図であり、同図（ａ）は治具全体の上面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断したときの要部断面図、同図（ｃ）は第１治具の上面図、同図（ｄ）は第２治具の上面図、同図（ｅ）は同図（ｄ）のＹ−Ｙ線で切断した仕切り部の要部側断面図である。
【０００６】
この組立治具６００は、第１治具７１およびこの第１治具７１の第１開口部７２に嵌合される第２治具７３で構成される。第２治具７３の第２開口部７４の中央には仕切り部７５が設けられ第２開口部７４は２つに分割され開口部７４ａ，７４ｂとなる。
【０００７】
仕切り部７５および外枠７３ａは第２治具７３の一部であり、仕切り部７５の下面７５ａと外枠７３ａの下面７３ｂは同一高さである。
図２０〜図２３は、図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた半田付け工程であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。図には組立治具６００の他に半導体チップ６５、導電パターン付き絶縁基板６３および放熱ベース板６１も示されている。
【０００８】
まず、放熱ベース板６１上に第１治具７１を配置し、第１治具７１の第１開口部７２に板半田７６を配置し、その上に導電パターン付き絶縁基板６３を載置する（図２０）。
つぎに、第１治具７１の第１開口部７２に第２治具７３を嵌合する。第２治具７３の第２開口部７４は仕切り部７５により２つの開口部７４ａ，７４ｂに分割されている。この２個の開口部７４ａ、７４ｂに板半田７６ａを挿入し、板半田７６ａ上に半導体チップ６５を載置する（図２１）。
【０００９】
つぎに、リフロー炉に入れて、半田７６，７６ａを溶融させ、冷却して溶融した半田を固化させる（固化した半田６２，６４）。この半田付け工程で導電パターン付き絶縁基板６３は上方へ凸状に曲がる（図２２）。
【００１０】
つぎに、第１治具７１、第２治具７３を取り外して、放熱ベース板６１と導電パターン付き絶縁基板６３および半導体チップ６５の半田付けが終了する（図２３）。
図２２の工程では、導電パターン付き絶縁基板６３が凸状に曲がる場合を示している。この場合は、半導体チップ６５の外周部は第２治具７３の枠部７３ａと仕切り部７５で位置決めされているので、半導体チップ６５の位置ズレは発生しない。
【００１１】
また、特許文献１に記載されている内容を以下に示す。用いられる位置決め治具において、板状本体の下面に各位置決め孔の一部を含む範囲の段差部を凹設することにより、板状本体の下面に、絶縁基板の外周縁寄りで、且つ絶縁基板側に突出する凸部を設けた。これにより、本位置決め治具１を凸湾曲状で反った状態の絶縁基板上に配置すると、板状本体の下面に設けた凸部が絶縁基板の外周縁寄りの上面に接触または近接するので、各位置決め孔内のはんだ箔及び発熱素子は、凸部により各位置決め孔内での移動が規制されて位置決めされ、所定位置に実装される。これにより、素子を、反った状態の絶縁基板上に位置ズレを起すことなく所定位置に実装することのできる素子の位置決め治具及び実装方法を提供できる。
【００１２】
また、特許文献２に記載されている内容を以下に示す。半導体チップ位置決め治具ユニットにより半導体チップが位置決めされた後、半導体チップの接合が行われる。まず半田シートが溶融されることにより、半田用の隙間に溶融状態の半田が流れ込んで第２の治具が沈み込む。このときに、第２の治具の規制部が第１の治具の上面に当接して第２の治具の移動が止められる。次に、溶融された半田が冷却されて固まることにより、基板の上面に半田層が形成される。この半田層の厚みは、基板の上面から、半導体チップの接合前の半田シートの上面までであり、半田層が半導体チップと基板との接合強度を適度な大きさに確保しつつ、適度な熱伝導性を有する厚みである。このように、半導体チップ位置決め治具ユニットを用いることで、半導体チップの接合時に形成される半田層の厚みを適度な厚みに容易に設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−２７０２６２号公報
【特許文献２】特開２０１０−９８１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、図２４に示すように、導電パターン付き絶縁基板６３が上方へ凹状に曲がった場合に、仕切り部７５と導電パターン付き絶縁基板６３の間には隙間８０が発生し、そのため、半導体チップ６５が重力により中央に移動するという位置ズレを発生させる。
【００１５】
また、特許文献１、２では、半田付け工程で用いられる治具の構成要件に可動式の仕切り板（桟）を用いてチップの位置ずれを防止できることについての記載はない。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、半導体チップを導電パターン付き絶縁基板に半田付けする工程において、半導体チップの位置ズレが発生しない半導体装置の組立治具およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、導電パターン付き絶縁基板に半導体チップを半田付けするときに用いられる半導体装置の組立治具において、組立治具が、導電パターン付き絶縁基板の位置決めに用いられる第１開口部を有する第１治具と、前記第１開口部に嵌合されて位置決めされ第２開口部を有する第２治具と、前記第２開口部を分割する仕切り板とを有していて、前記仕切り板の前記第２治具の上面から前記仕切り板の下端の間の距離が前記第２治具の上面と下面の間の距離より大きい構成とする。
【００１７】
また、特許請求の範囲の請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記仕切り板は、該仕切り板の上部に前記第２治具の上面に係止する突起部を有し、前記仕切り板は前記第２治具に対して自在に上下に摺動する構成とする。
【００１８】
また、特許請求の範囲の請求項３記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、前記第２治具の前記第２開口部に繋げて上下方向に溝を配置し、前記仕切り板の側端部を前記溝に挿着したものである構成とする。
【００１９】
また、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明において、前記第１治具、第２治具および第３治具の材質が、カーボンであるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、前記請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の組立治具を用いた半導体装置の製造方法において、放熱ベース板上に第１治具を載置し、該第１治具の第１開口部に第１の半田を配置し、該第１の半田上に導電パターン付き絶縁基板を載置する工程と、前記第１治具の開口部に第２治具を嵌合し前記導電パターン付き絶縁基板上に該第２治具を載置する工程と、前記第２治具の開口部を前記第２治具に対して自在に上下に摺動する仕切り板で分割しさらに該仕切り板の下端を前記導電パターン付き絶縁基板上に接触させる工程と、前記仕切り板で分割された前記開口部のそれぞれに第２の半田を配置し前記導電パターン付き絶縁基板の導電パターン上に載置する工程と、前記仕切り板で分割された前記開口部のそれぞれに半導体チップを挿入し前記第２の半田上に前記半導体チップを載置する工程と、前記第１の半田および第２の半田を加熱し溶融し、その後冷却して該溶融した半田を固化し、前記導電パターン付き絶縁基板の前記導電パターンに前記半導体チップを半田接合する工程と、前記放熱ベース板および前記導電パターン付き絶縁基板から前記第１治具、第２治具および前記仕切り板を取り外す工程と、を含む導体装置の製造方法とする。
【００２０】
また、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明において、前記の第１の半田が板半田もしくは半田ペーストであり、第２の半田が板半田であるとよい。
【発明の効果】
【００２１】
この発明において、組立治具の構成品として上下に自在に可動できる仕切り板を設けることで、導電パターン付き絶縁基板が凸状または凹状のいずれに曲がっても、半田付け工程で半導体チップの位置ズレをの発生を防止できる半導体装置の組立治具を提供することができる。
【００２２】
また、この組立治具を用いることで、位置ズレのない半導体チップの組立ができる半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１実施例の半導体装置の組立治具１００の構成図であり、（ａ）は治具全体の上面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断したときの要部断面図、（ｃ）は第１治具の上面図、（ｄ）の第２治具の上面図、（ｅ）は（ｄ）のＹ−Ｙ線で切断した仕切り部の要部側断面図である。
【図２】図１の組立治具１００を用いて、導電パターン付き絶縁基板６に半導体チップ７を半田付けする状態を示す要部断面図である。
【図３】導電パターン付き絶縁基板６が凸状に曲がった場合の要部断面図である。
【図４】この発明の第２実施例の半導体装置の組立治具２００の構成図であり、（ａ）は治具全体の上面図、（ｂ）は第１治具の上面図、（ｃ）の第２治具の上面図、（ｄ）は第３治具である仕切り板の上面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図であり、（ａ）は治具全体の断面図、（ｂ）は第１治具の断面図、（ｃ）の第２治具の断面図、（ｄ）は第３治具である仕切り板の断面図である。
【図６】図４の組立治具２００を用いて、導電パターン付き絶縁基板２８に半導体チップ２９を半田付けする状態を示す要部断面図である。
【図７】導電パターン付き絶縁基板が凸状に曲がったときの要部断面図である。
【図８】この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図９】図８に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１０】図９に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１１】図１０に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１２】図１１に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１３】図１２に続く、この発明の第３実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１４】この発明の第１変形例の半導体装置の組立治具３００の構成図であり、（ａ）は全体の要部平面図、（ｂ）は第２治具の要部平面図、（ｃ）と（ｄ）は２つの異なる第３治具である仕切り板の要部断面図である。
【図１５】この発明の第２変形例の半導体装置の組立治具４００の構成図であり、（ａ）は全体の要部平面図、（ｂ）は第２治具の要部平面図、（ｃ）と（ｄ）は２つの異なる第３治具である仕切り板の要部断面図である。
【図１６】この発明の第３変形例の半導体装置の組立治具５００の構成図であり、（ａ）は全体の要部平面図、（ｂ）は第２治具の要部平面図、（ｃ）と（ｄ）は２つの異なる形状の第３治具である仕切り板の要部断面図である。
【図１７】半導体モジュールの模式断面図である。
【図１８】半田付け工程における導電パターン付き絶縁基板の曲がりを説明する説明図であり、（ａ）は上方へ凸状に曲がった場合の断面図、（ｂ）は上方へ凹状に曲がった断面図である。
【図１９】半田付け工程で用いる従来の半導体装置の組立治具６００の構成図であり、（ａ）は治具全体の上面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断したときの要部断面図、（ｃ）は第１治具の上面図、（ｄ）は第２治具の上面図、（ｅ）は（ｄ）のＹ−Ｙ線で切断した仕切り部の要部側断面図である。
【図２０】図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた要部製造工程断面図である。
【図２１】図２０に続く、図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた要部製造工程断面図である。
【図２２】図２１に続く、図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた要部製造工程断面図である。
【図２３】図２２に続く、図１９の従来の半導体装置の組立治具６００を用いた要部製造工程断面図である。
【図２４】導電パターン付き絶縁基板６３が上方へ凹状に曲がった場合の半田付けしたときの要部断面図である。
【図２５】図４における、仕切り板２５が第２治具２３に対して上下に自在に摺動して可動できる構造についての別の実施例。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態を以下の実施例および変形例で説明する。
＜実施例１＞
図１は、この発明の第１実施例の半導体装置の組立治具１００の構成図であり、同図（ａ）は治具全体の上面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断したときの要部断面図、同図（ｃ）は第１治具の上面図、同図（ｄ）の第２治具の上面図、同図（ｅ）は同図（ｄ）のＹ−Ｙ線で切断した仕切り部の要部側断面図である。なお、図１（ｂ）において点線で示された部分は外枠３ａのへりである。これは見易さのため点線で表したものである。このような表示は以下の図においても同様である。
【００２５】
この組立治具１００は、第１治具１およびこの第１治具１の第１開口部２に嵌合される第２治具３で構成される。第２治具３の第２開口部４の中央には仕切り部５が設けられ第２開口部４は２つに分割され開口部４ａ，４ｂとなる。この第２治具３は外枠３ａと仕切り部５で構成される。この仕切り部５の底部は外枠３ａからはみ出している。
【００２６】
図２は、図１の組立治具１００を用いて、導電パターン付き絶縁基板６に半導体チップ７を半田付けする状態を示す要部断面図である。この図は導電パターン付き絶縁基板６が凹状に曲がった場合の断面図であり、放熱ベース板８も合せて示した。導電パターン付き絶縁基板６と半導体チップ７は半田１１ａで固着する。また放熱ベース板８と導電パターン付き絶縁基板６は半田１１ｂで固着する。
【００２７】
第２治具３と導電パターン付き絶縁基板６の間に隙間９が発生しても、仕切り部５の底面５ａが導電パターン付き絶縁基板６のおもて面６ａ（導電パターン６ｂ）に接触するため、半導体チップ７は中央に移動することはなく、位置ズレは発生しない。
【００２８】
図３は、導電パターン付き絶縁基板６が凸状に曲がった場合の要部断面図である。導電パターン付き絶縁基板６と半導体チップ７は半田１１ａで固着し、放熱ベース板８と導電パターン付き絶縁基板６は半田１１ｂで固着する。
【００２９】
しかし、図３に示すように、導電パターン付き絶縁基板６が凸状に曲がったときは、仕切り部５で第２治具３が持ち上げられ、第２治具３の外枠３ａと導電パターン付き絶縁基板６の間に大きな隙間９ａが出来て、半導体チップ７は矢印で示すように外側へ重力で位置ズレを起こす。
【００３０】
また、半導体チップ７と導電パターン６ａを固着する半田１１が第２治具３の仕切り部５の底部に達して、仕切り部５の底部を半田１１で挟み込むと、第２治具３を導電パターン付き絶縁基板６から外すときに、第２治具３を斜めに持ち上げたときに、仕切り部５に大きな応力が掛かり機械的欠陥１０を発生する。これは導電パターン付き絶縁基板６が凸状に曲がった場合および凹状に曲がった場合のいずれでも発生する。
【００３１】
この第１実施例の組立治具１００の不具合および従来の組立治具６００の不具合を同時に解消する方策について第２実施例で説明する。
＜実施例２＞
図４は、この発明の第２実施例の半導体装置の組立治具２００の構成図であり、同図（ａ）は治具全体の上面図、同図（ｂ）は第１治具の上面図、同図（ｃ）の第２治具の上面図、同図（ｄ）は第３治具である仕切り板の上面図である。
【００３２】
図５は、図４のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図であり、同図（ａ）は治具全体の断面図、同図（ｂ）は第１治具の断面図、同図（ｃ）の第２治具の断面図、同図（ｄ）は第３治具である仕切り板の断面図である。
【００３３】
この組立治具２００は、第１治具２１、第２治具２３、第３治具である仕切り板２５の３つの治具で構成される。第１治具２１の第１開口部２２に第２治具２３が嵌合される。第２治具２３の第２開口部２４の中央に仕切り板２５が配置され、第２開口部２４を２つの開口部２４ａ，２４ｂに分割する。仕切り板２５は第２治具２３の第２開口部２４に繋がって形成される溝２６に沿って上下に自在に可動できる構造となっている。また、図５（ｄ）に示すように、仕切り板２５の上部には横方向に突起部２７（引っ掛かり部）が形成され、この突起部２７が第２治具２３の外枠２３ａ上面に接して係止し（引っ掛かって）、第２治具２３から下方に抜けない構造になっている。この構造により、半田付けが終わった後、第２治具２３を導電パターン付き絶縁基板２８から取り外すときに、第２治具２３と仕切り板２５を同時に持ち上げて外せるので組立効率がよく、生産性が向上し、製造コストを低減することができる。
【００３４】
図６は、図４の組立治具２００を用いて、導電パターン付き絶縁基板２８に半導体チップ２９を半田付けする状態を示す要部断面図である。この図は導電パターン付き絶縁基板２８が凹状に曲がった場合の断面図であり、放熱ベース板３０も合せて示した。図中の３３は放熱ベース板３０と導電パターン付き絶縁基板２８を構成する裏面導電膜３４とを固着する固化した半田であり、３５は導電パターン付き絶縁基板２８を構成する絶縁基板である。
【００３５】
第２治具２３と導電パターン付き絶縁基板２８の間に隙間３１が発生しても、仕切り板２５の下端２５ａが導電パターン付き絶縁基板２８のおもて面２８ａに接触するため、半導体チップ２９は中央に移動することはなく、位置ズレは発生しない。
【００３６】
また、仕切り板２５が半田３２で挟み込まれたときには、まっすくに上方へ仕切り板２５のみを引っ張り上げることで、仕切り板２５に割れや欠けなどの機械的欠陥３３を与えることなく仕切り板２５を導電パターン付き絶縁基板２８のおもて面２８ａから外すことができる。
【００３７】
図７は、導電パターン付き絶縁基板が凸状に曲がったときの要部断面図である。この場合は、半導体チップ２９は第２治具２３の外枠２３ａと仕切り板２５で押さえられるので半導体チップ２９の位置ズレは発生しない。
【００３８】
また、仕切り板２５の下端２５ａと接触する導電パターン付き絶縁基板２８が例えば凹状に曲がる場合には、図５（ｄ）の点線で示すように仕切り板２５に曲率をつけると広い範囲で仕切り板２５と導電パターン付き絶縁基板２８を接触させることが出来て、一層、半導体チップ２９の位置ズレを防止することができる。
【００３９】
前記の仕切り板２５の上部に形成される突起部２７は半導体チップ２９の位置ズレには係らないので、特に設けない場合もある。
尚、前記の第１治具２１、第２治具２３および第３治具である仕切り板２５の材質は、例えば、溶融半田に対して濡れ性が悪く（半田に密着し難い）、加工が容易なカーボンなどである。
【００４０】
前記の第１治具２１の第１開口部２２と第２治具２３との間の隙間Ｔ１は０．１ｍｍ程度である。また、溝２６と仕切り板２５の突起部２７の間の隙間Ｔ２は０．１ｍｍ程度である。また突起部２７を第２治具２３の外枠２７ａに接触させたときの仕切り板２５が第２治具２３から出っ張る長さＬは１ｍｍ程度である。
【００４１】
また、突起部２７の下端（第２治具２３の上面に接する箇所）と仕切り板２５の下端２５ａの間の距離は前記第２治具２３の上面と下面の間の距離（第２治具の厚さ）より大きい。ここではＬ＝１ｍｍ程度大きい。
【００４２】
なお、この実施例においては、仕切り板２５は第２治具２３の第２開口部２４に対して上下に自在に摺動して可動できる構造については、図４に示すような溝２６を形成してその溝に仕切り板２５を嵌める構成について説明したが、この摺動して稼動できる構造は、図２５に示すように第２治具に仕切り板２５が嵌合するような凸部５１ａを形成したものであっても良く、仕切り板２５が第２治具２３に対して自在に上下に摺動するような構造であればどのような構造であっても良い。図２５は突起部２７を省略して第２治具に仕切り板２５が嵌合するような凸部５１ａの周辺のみを示したものであって、この場合でも突起部２７を設けることができる。
＜実施例３＞
図８〜図１３は、この発明の第３実施例の半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。これは図４の組立治具２００を用いた半導体装置の製造方法である。
【００４３】
放熱ベース板３０上に第１治具２１を載置し、第１治具２１の開口部２２に板半田４１を載置し、該板半田４１上に導電パターン付き絶縁基板２８を載置する（図８）。板半田４１の代わりに半田ペーストを塗布する場合もある。
【００４４】
つぎに、前記放熱ベース板３０上に第１治具２１を位置合わせして載置し、続いて、前記第1治具２１の第１開口部２２に第２治具２３を嵌合する（図９）。
つぎに、前記第２治具２３の第２開口部２４と繋がる溝２６に第３治具である仕切り板２５を挿入し、前記第２開口部２４を２つの開口部２４ａ，２４ｂに分割し、前記仕切り板２５の下端２５ａを前記導電パターン付き絶縁基板２８上に接触させる（図１０）。
【００４５】
つぎに、前記仕切り板２５で分割された前記開口部２４ａ，２４ｂのそれぞれに板半田４２を挿入し前記導電パターン付き絶縁基板２８の導電パターン２８ｂ上に載置した後、この板半田４２上に半導体チップ２９を載置する（図１１）。
【００４６】
つぎに、前記板半田４１，４２を加熱し溶融し、その後冷却して該溶融した半田を固化させて（固化した半田３２，３３）、前記導電パターン付き絶縁基板２８の前記導電パターン２８ｂに前記半導体チップを半田３２，３３接合する（図１２）。
【００４７】
つぎに、前記導電パターン付き絶縁基板２８から前記第１治具２１、第２治具２２および第３治具である仕切り板２５を取り外す（図１３）。
前記の図１２の工程で、導電パターン付き絶縁基板２８の凹状の曲がりが発生するが、この曲がりに追随して仕切り板２５は重力により下方へ可動するので、仕切り板２５の下端２５ａは常に導電パターン付き絶縁基板２８のおもて面２８ａに接触している。そのため、凹状の曲がりで半導体チップ２９が中央へ移動しようとしても仕切り板２５で遮られて位置ズレを起こすことはない。
【００４８】
また、導電パターン付き絶縁基板２８が凸状に曲がる場合は、図７に示すように、半導体チップ２９は中央から離れる方向に移動しようとするが、第２治具２３の第２開口部２４（２４ａ，２４ｂ）で遮られて位置ズレを起こすことはない。この場合も仕切り板２５は自在に上下に可動するため常に導電パターン付き絶縁基板２８のおもて面２８ａに接触している。
【００４９】
つまり、上下に自在に可動する仕切り板２５と第２治具２３は導電パターン付き絶縁基板２８の曲がりに応じて常に接触しているため、半導体チップ２９の位置ズレは発生しない。
【００５０】
また、仕切り板２５の底部が半田３２で挟まれた場合に、垂直に仕切り板２５を引き抜くことで仕切り板２５に割れや欠けなどの機械的欠陥１０が発生することはない。
尚、前記実施例１〜実施例３では、放熱ベース板８，３０を用いないで組み立てる場合もある。その場合は、第１治具１，２１は不要となり、第２治具３，２３を導電パターン付き絶縁基板６，２８に位置合わせする。
＜変形例１＞
図１４は、この発明の第１変形例の半導体装置の組立治具３００の構成図であり、同図（ａ）は全体の要部平面図、同図（ｂ）は第２治具の要部平面図、同図（ｃ）と同図（ｄ）は２つの異なる第３治具である仕切り板の要部断面図である。図１４は実施例２の変形例である。図中の４３は第１治具である。
【００５１】
図１４の組立治具３００と図４の組立治具１００の違いは、第２治具４４の第２開口部４４ａが左右で非対称に分割されており、第３治具である仕切り板４５ａ、４５ｂが異なる形状で２種類ある点である。この場合は半導体チップ２９の配置が左右で異なる場合に適用する。この場合も図４の組立治具２００で得られた効果が同様に得られる。
＜変形例２＞
図１５は、この発明の第２変形例の半導体装置の組立治具４００の構成図であり、同図（ａ）は全体の要部平面図、同図（ｂ）は第２治具の要部平面図、同図（ｃ）と同図（ｄ）は２つの異なる第３治具である仕切り板の要部断面図である。図１５は実施例２の変形例である。図中の４６は第１治具である。
【００５２】
図１５の組立治具４００と図１４の組立治具３００の違いは、第２治具４７の第２開口部４７ａが４分割されている点である。仕切り板４８，４９は切り欠き５０の入る位置が異なる。この場合は４個の半導体チップ２９を配置する場合に適用する。この場合も図４の組立治具で得られた効果が同様に得られる。
＜変形例３＞
図１６は、この発明の第３変形例の半導体装置の組立治具５００の構成図であり、同図（ａ）は全体の要部平面図、同図（ｂ）は第２治具の要部平面図、同図（ｃ）と同図（ｄ）は２つの異なる形状の第３治具である仕切り板の要部断面図である。図１６は実施例２の変形例である。図中の５１は第１治具である。
【００５３】
図１６の組立治具５００と図１５の組立治具４００の違いは、第２治具５２の第２開口部５２ａが４分割され、分割された開口部が左右で大きさが異なる点である。仕切り板５３は１枚であり、仕切り板５４は３枚である。この場合は４個の半導体チップ２９を配置し、左右で半導体チップ２９の大きさが異なる場合に適用する。この場合も図４の組立治具１００で得られた効果が同様に得られる。
【符号の説明】
【００５４】
１，２１，４３，４６，５１ 第1治具
２，２２ 第1開口部
３，２３，４４，４７，５２ 第２治具
４，２４，４７ａ，５２ａ 第２開口部
４ａ，４ｂ，２４ａ，２４ｂ，４４ａ 開口部
５，２５，４５，４６，４８，４９，５３，５４ 仕切り板
６，２８ 導電パターン付き絶縁基板
７，２９ 半導体チップ
８，３０ 放熱ベース板
９，９ａ，３１ 隙間
１０ 機械的欠陥
１１，３２，３３ 半田
２３ａ 外枠
２６ 溝
２５ａ 下端
２７ 突起部
２８ａ おもて面
２８ｂ 導電パターン
３４ 裏面導電膜
３５ 絶縁基板
４１，４２ 板半田
５０ 切り欠き
５１ａ 凸部
１００，２００，３００，４００，５００ 組立治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電パターン付き絶縁基板に半導体チップを半田付けするときに用いられる半導体装置の組立治具において、
組立治具が、導電パターン付き絶縁基板の位置決めに用いられる第１開口部を有する第１治具と、前記第１開口部に嵌合されて位置決めされ第２開口部を有する第２治具と、前記第２開口部を分割する仕切り板とを有していて、前記仕切り板の前記第２治具の上面から前記仕切り板の下端の間の距離が前記第２治具の上面と下面の間の距離より大きいことを特徴とする半導体装置の組立治具。
【請求項２】
前記仕切り板は、該仕切り板の上部に前記第２治具の上面に係止する突起部を有し、前記仕切り板は前記第２治具に対して自在に上下に摺動することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の組立治具。
【請求項３】
前記第２治具の前記第２開口部に繋げて上下方向に溝を配置し、前記仕切り板の側端部を前記溝に挿着したものであることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の組立治具。
【請求項４】
前記第１治具、第２治具および第３治具の材質が、カーボンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の組立治具。
【請求項５】
前記請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の組立治具を用いた半導体装置の製造方法において、
放熱ベース板上に第１治具を載置し、該第１治具の第１開口部に第１の半田を配置し、該第１の半田上に導電パターン付き絶縁基板を載置する工程と、
前記第１治具の開口部に第２治具を嵌合し前記導電パターン付き絶縁基板上に該第２治具を載置する工程と、
前記第２治具の開口部を前記第２治具に対して自在に上下に摺動する仕切り板で分割しさらに該仕切り板の下端を前記導電パターン付き絶縁基板上に接触させる工程と、
前記仕切り板で分割された前記開口部のそれぞれに第２の半田を配置し前記導電パターン付き絶縁基板の導電パターン上に載置する工程と、
前記仕切り板で分割された前記開口部のそれぞれに半導体チップを挿入し前記第２の半田上に前記半導体チップを載置する工程と、
前記第１の半田および第２の半田を加熱し溶融し、その後冷却して該溶融した半田を固化し、前記導電パターン付き絶縁基板の前記導電パターンに前記半導体チップを半田接合する工程と、
前記放熱ベース板および前記導電パターン付き絶縁基板から前記第１治具、第２治具および前記仕切り板を取り外す工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記の第１の半田が板半田もしくは半田ペーストであり、第２の半田が板半田であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
導電パターン付き絶縁基板に半導体チップを半田付けするときに用いられる半導体装置の組立治具において、
組立治具が、導電パターン付き絶縁基板の位置決めに用いられる第１開口部を有する第１治具と、前記第１開口部に嵌合されて位置決めされ第２開口部を有する第２治具と、前記第２開口部を分割する仕切り板とを有していて、前記仕切り板の前記第２治具の上面から前記仕切り板の下端の間の距離が前記第２治具の上面と下面の間の距離より大きいことを特徴とする半導体装置の組立治具。
【請求項２】
前記仕切り板は、該仕切り板の上部に前記第２治具の上面に係止する突起部を有し、前記仕切り板は前記第２治具に対して自在に上下に摺動することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の組立治具。
【請求項３】
前記第２治具の前記第２開口部に繋げて上下方向に溝を配置し、前記仕切り板の側端部を前記溝に挿着したものであることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の組立治具。
【請求項４】
前記第１治具、第２治具および第３治具の材質が、カーボンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の組立治具。
【請求項５】
前記請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の組立治具を用いた半導体装置の製造方法において、
放熱ベース板上に第１治具を載置し、該第１治具の第１開口部に第１の半田を配置し、該第１の半田上に導電パターン付き絶縁基板を載置する工程と、
前記第１治具の開口部に第２治具を嵌合し前記導電パターン付き絶縁基板上に該第２治具を載置する工程と、
前記第２治具の開口部を前記第２治具に対して自在に上下に摺動する仕切り板で分割しさらに該仕切り板の下端を前記導電パターン付き絶縁基板上に接触させる工程と、
前記仕切り板で分割された前記開口部のそれぞれに第２の半田を配置し前記導電パターン付き絶縁基板の導電パターン上に載置する工程と、
前記仕切り板で分割された前記開口部のそれぞれに半導体チップを挿入し前記第２の半田上に前記半導体チップを載置する工程と、
前記第１の半田および第２の半田を加熱し溶融し、その後冷却して該溶融した半田を固化し、前記導電パターン付き絶縁基板の前記導電パターンに前記半導体チップを半田接合する工程と、
前記放熱ベース板および前記導電パターン付き絶縁基板から前記第１治具、第２治具および前記仕切り板を取り外す工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記の第１の半田が板半田もしくは半田ペーストであり、第２の半田が板半田であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１３−２１１４５（Ｐ２０１３−２１１４５Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５３５１４（Ｐ２０１１−１５３５１４）
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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