半導体装置組立方法および半導体装置組立治具
【課題】組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図る。
【解決手段】半導体素子、半導体素子が実装される絶縁基板および絶縁基板が搭載される金属ベース板を有する回路部と、回路部を収容する外囲ケースとを用意する工程と、回路部と外囲ケースとの少なくとも一方の接着面に接着剤を塗布する工程と、外囲ケースに形成されている端子部と、回路部の半田部位との少なくとも一方に半田を塗布する工程と、トレー部と固定枠部の間で回路部および外囲ケースを組み合わせ、トレー部と固定枠部とを互いに接続することにより、回路部および外囲ケースを、トレー部と固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にし、加熱処理を施す工程と備える。加熱処理により、回路部と外囲ケースとの接着および端子部と回路部との半田付けを一括して行って半導体装置を組み立てる。
【解決手段】半導体素子、半導体素子が実装される絶縁基板および絶縁基板が搭載される金属ベース板を有する回路部と、回路部を収容する外囲ケースとを用意する工程と、回路部と外囲ケースとの少なくとも一方の接着面に接着剤を塗布する工程と、外囲ケースに形成されている端子部と、回路部の半田部位との少なくとも一方に半田を塗布する工程と、トレー部と固定枠部の間で回路部および外囲ケースを組み合わせ、トレー部と固定枠部とを互いに接続することにより、回路部および外囲ケースを、トレー部と固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にし、加熱処理を施す工程と備える。加熱処理により、回路部と外囲ケースとの接着および端子部と回路部との半田付けを一括して行って半導体装置を組み立てる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子を有する半導体装置を組み立てる半導体装置組立方法および半導体装置組立治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、一般的に、放熱用の金属ベース板に、半導体素子が実装されている絶縁基板が搭載された回路部が、外囲ケースに覆われた構造を有している。
半導体装置を組み立てる際には、回路部と外囲ケースとを接着剤を用いて加熱・固定する工程が行われる。その後、外囲ケースに形成されている端子部と、絶縁基板との配線を、ペースト半田による半田付けによって接続する工程が行われる。
【０００３】
回路部と外囲ケースとを接着する場合、接着剤を回路部または外囲ケースに塗布し、外囲ケースを適度な圧力で抑えた状態で接着面を加熱することで、接着剤が硬化し、回路部と外囲ケースとが固着する。
【０００４】
半導体装置の組立に関する従来技術としては、ケース枠にリードフレームと嵌合する溝と段付け部を設け、ケース枠と金属ベース板の接着と、絶縁基板上下の半田接合とを同時化する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、外囲樹脂ケースを回路組立体の上に重ね合わせ、外部導出端子と主回路、制御回路ブロックとの間の半田付けおよび外囲樹脂ケースと金属ベース板との間の接着を一括して同じ工程で行う技術が提案されている（特許文献２）。
【０００６】
さらに、金属ベース板と絶縁基板との半田付け、絶縁基板の導体パターンと内部端子との半田付けおよび金属ベース板と外装樹脂ケースとの接着を同時に行う技術が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２４２３３８号公報
【特許文献２】特開平１０−２３３４８４号公報
【特許文献３】特開平７−３２１２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体装置の従来の組立工程としては、上記のように２工程が行われ、いずれの工程にも加熱処理が行われている。
すなわち、１番目の工程では、回路部または外囲ケースに接着剤が塗布された後、回路部に外囲ケースをセットし、熱板上にて回路部と外囲ケースとが均一に接着されるよう、外囲ケースの上から適度な圧力を加えると共に加熱し、接着剤を硬化する。
【０００９】
また、２番目の工程では、外囲ケースに形成されている端子部、または回路部の半田部位に対して、ペースト半田を塗布し、リフロー炉等により加熱を行って、半田付けによる接続を行う。
【００１０】
このように、半導体装置の従来の組立工程では、第１の工程および第２の工程のいずれに対しても、加熱処理が行われるので、半導体装置が組み立てられるまでに、熱履歴が長くかかることになる。
【００１１】
このため、熱によって、回路部の酸化および変形が起きるおそれがあり、半導体装置の品質や寸法精度の劣化が生じるといった問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図った半導体装置組立方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることが可能な半導体装置組立治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、半導体装置組立方法が提供される。半導体装置組立方法は、半導体素子が実装される絶縁基板が金属ベース板に搭載される回路部と、回路部を収容する外囲ケースとの少なくとも一方の接着面に接着剤を塗布する。外囲ケースに形成されている端子部と、回路部の半田部位との少なくとも一方に半田を塗布する。
【００１４】
また、トレー部と固定枠部を備える治具を用意し、トレー部と固定枠部の間で回路部および外囲ケースを組み合わせ、トレー部と固定枠部とを互いに接続することにより、回路部および外囲ケースを、トレー部と固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にし、加熱処理を施す。加熱処理によって、回路部と外囲ケースとの接着および端子部と回路部との半田付けを一括して行って、半導体装置を組み立てる。
【発明の効果】
【００１５】
半導体装置組立方法は、外囲ケースの回路部への組み合わせ時に、トレー部と固定枠部とが互いに接続し、回路部および外囲ケースが、トレー部と固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態に対して、加熱処理を行って、半導体装置を組み立てることとした。これにより、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることができ、半導体装置の品質の向上を図ることが可能になる。
【００１６】
また、半導体装置組立治具は、外囲ケースの回路部への組み合わせ時に、トレー部と固定枠部とが互いに接続して、回路部および外囲ケースを、トレー部と固定枠部との間で均一に押圧して固定する構成とした。このような治具を用いて半導体装置を組み立てることにより、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることができ、半導体装置の品質の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】半導体装置組立方法を示す図である。
【図２】半導体装置の組立工程を示す図である。
【図３】半導体装置の組立工程を示す図である。
【図４】半導体装置の組立工程を示す図である。
【図５】半導体装置の組立工程を示す図である。
【図６】半導体装置組立方法を示す図である。
【図７】半導体装置組立方法を示す図である。
【図８】半導体装置組立方法を示す図である。
【図９】半導体装置組立治具のトレー部の平面図である。
【図１０】半導体装置組立治具のトレー部の側面図である。
【図１１】トレー部上の回路部の搭載箇所を示す図である。
【図１２】半導体装置組立治具の固定枠部の平面図である。
【図１３】トレー部と固定枠部とが嵌合している状態を示す図である。
【図１４】固定バーと固定器具の嵌合前の状態を示す図である。
【図１５】固定バーと固定器具とが嵌合している状態を示す図である。
【図１６】半導体装置の組立フローを示す図である。
【図１７】半導体装置の組立フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は半導体装置組立方法を示す図である。半導体装置組立方法は、半導体装置組立治具３０を使用して、外囲ケース２０に回路部１０を収容して半導体装置を組み立てる。
【００１９】
回路部１０は、放熱用の金属ベース板１１、絶縁基板１２および半導体素子１３を含む。回路部１０は、半導体素子１３が実装されている絶縁基板１２が、金属ベース板１１に搭載されている構成を有する。
【００２０】
外囲ケース２０は、回路パターンまたは導電材料が敷設されている絶縁基板１２に対して、半田付けによって接続される端子部２１を備える。半導体装置組立治具３０は、トレー部３１および固定枠部３２を備える。
【００２１】
半導体装置組立方法を以下に説明する。
まず、図１（ａ）のように、接着剤塗布装置等により、回路部１０と、外囲ケース２０との少なくとも一方の接着面に接着剤を塗布する（図では外囲ケース２０側に接着剤を塗布している）。また、半田塗布装置等により、外囲ケース２０に形成されている端子部２１と、回路部１０の半田部位との少なくとも一方に半田を塗布する（図では、端子部２１側に半田を塗布している）。
【００２２】
次に、外囲ケース２０の接着面が回路部１０の接着面に重なるように、回路部１０および外囲ケース２０の位置をあわせて組み合わせる。このとき、例えば図示しない位置だし専用の治具を用いてもよい。そして、回路部１０および外囲ケース２０を図１（ｂ）のように金属製のトレー部３１に載置し、外囲ケース２０の上部に固定枠部３２を装着する。このとき、固定枠部３２の上部を押圧することによりトレー部３１に設けられている固定バー３１ａおよび固定枠部３２に設けられている固定器具３２ｂが互いに接続（嵌合）する。
【００２３】
固定バー３１ａと固定器具３２ｂとが接続することにより、回路部１０および外囲ケース２０が、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧されて固定される。その後、図１（ｃ）のように、回路部１０および外囲ケース２０が、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧されて固定された状態に対して、リフロー等により、加熱処理を行う。なお、固定バー３１ａおよび固定器具３２ｂの機構については後述する。
【００２４】
これにより、接着剤の硬化および半田溶融を同時に行い、回路部１０と外囲ケース２０との接着および端子部２１と回路部１０との半田付けを一括して行って、半導体装置を組み立てる。
【００２５】
以上説明したように、半導体装置組立方法では、外囲ケース２０の回路部１０への組み合わせ時に、トレー部３１と固定枠部３２とを互いに接続することにより、回路部１０および外囲ケース２０を、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧されて固定された連結状態にする。そして、この連結状態に対して、加熱処理を行って、半導体装置を組み立てることとした。これにより、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることが可能になる。
【００２６】
次に半導体装置の一般的な組立工程について説明する。図２〜図５は半導体装置の組立工程を示す図である。
半導体装置の従来の組立工程では、第１の工程として、回路部４０と外囲ケース５０との接着剤による接着が行われ、第２の工程として、回路部４０と外囲ケース５０の端子部５１との半田付けによる接続が行われる。図２、図３は第１の工程を示しており、図４、図５は第２の工程を示している。
【００２７】
図２は、外囲ケース５０に接着剤が塗布されている状態を示している。回路部４０は、金属ベース板４１、絶縁基板４２および半導体素子４３を含む。金属ベース板４１は、例えば、銅製のベース板であり、金属ベース板４１の上には、絶縁基板４２が搭載され、絶縁基板４２には、半導体素子４３が実装されている。
【００２８】
外囲ケース５０は、樹脂で形成されたケースであって、金属製（例えば、銅製）の端子部５１を備える。端子部５１は、外囲ケース５０と一体成型され、端子部５１の一方の端部５１ａは、樹脂によって外囲ケース５０の側壁５０ａに固定されている。
【００２９】
また、端子部５１の他方の端部５１ｂは、第２の工程において、回路パターンまたは導電材料が敷設されている絶縁基板４２の半田部位と、半田付けされる部分である。なお、図中、端子部は１つとしたが、実際には複数の端子部が外囲ケース５０に設けられている。
【００３０】
このような構成の回路部４０および外囲ケース５０を用いての半導体装置の組立において、接着剤塗布装置などにより、外囲ケース５０の底部に接着剤が塗布される。回路部４０の接着面に接着剤が塗布されてもよい。
【００３１】
図３は、回路部４０と外囲ケース５０を重ね合わせて、加熱処理が行われている状態を示している。まず、加熱用熱板７０の上に、金属製の固定治具６１が搭載される。接着剤が塗布された外囲ケース５０を、回路部４０の金属ベース板４１の接着面に合わせて一体化する。次に、外囲ケース５０と金属ベース４１は、固定治具６１によって固定される。その後、加熱用熱板７０は、固定治具６１を通じて、外囲ケース５０と金属ベース板４１との接着面を下方から加熱する。
【００３２】
さらに、このとき、加圧治具６２が、外囲ケース５０の上方から圧力を加えて、外囲ケース５０が金属ベース板４１と均一に接着するように押圧する。このように、加熱および加圧処理を行うことで、接着剤が均一に硬化して、回路部４０の金属ベース板４１と外囲ケース５０とが所定の位置で均一に固着することになる。
【００３３】
図４は、外囲ケース５０に設けられている端子部５１にペースト半田が塗布され、加熱処理が行われている状態を示している。回路部４０と外囲ケース５０とが接着された組立体は、搬送トレー８０に載置されて、半田塗布装置へ搬送される。半田塗布装置は、外囲ケース５０に設けられている端子部５１にペースト半田を塗布する。
【００３４】
その後、ペースト半田が塗布された組立体は、搬送トレー８０に載置された状態で、リフロー炉へ搬送される。
リフロー炉では、段階的な温度上昇にて製品を加熱してゆく。このため、回路部４０への急激な熱衝撃を緩和できる。その後、温度上昇に伴い、外囲ケース５０の端子部５１と絶縁基板４２との半田部位とを半田付けする。
【００３５】
図５は、外囲ケース５０に設けられている端子部５１と、回路部４０の絶縁基板４２との半田部位とが半田付けされた状態を示している。第２の工程が終了すると、その後は洗浄工程へ移ることになる。
【００３６】
このように、半導体装置の従来の組立工程では、第１の工程と第２の工程とがそれぞれ独立して行われる。また、第１の工程での回路部４０と外囲ケース５０との接着剤による接着、および第２の工程での外囲ケース５０の端子部５１と回路部４０の半田部位との半田付けの両方の工程において、加熱処理が行われる。
【００３７】
したがって、半導体装置が組み立てられるまでに、２つの工程において加熱処理が行われるので、熱履歴が長くかかることになる。すると、熱によって、例えば、絶縁基板４２上の配線パターンの表面が酸化したり、または外囲ケース５０の端子部５１が変形して、複数の端子部同士が接触したりするおそれがあり、半導体装置の品質や寸法精度の劣化が生じるといった問題があった。
【００３８】
本技術はこのような点に鑑みてなされたものであり、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図った半導体装置組立方法および半導体装置組立治具を提供するものである。
次に本技術の半導体装置組立方法について詳しく説明する。図６〜図８は半導体装置組立方法を示す図である。図６（ａ）は、外囲ケース２０の底部に接着剤を塗布し、外囲ケース２０の端子部２１にペースト半田を塗布した状態を示している。
【００３９】
回路部１０は、金属ベース板１１、絶縁基板１２および半導体素子１３を含む。金属ベース板１１は、例えば、銅製のベース板であり、金属ベース板１１の上には、絶縁基板１２が搭載され、絶縁基板１２には、半導体素子１３が実装されている。
【００４０】
外囲ケース２０は、樹脂で形成されたケースであって、金属製（例えば、銅製）の端子部２１を備える。端子部２１は、外囲ケース２０と一体成型され、端子部２１の一方の端部２１ａは、樹脂によって外囲ケース２０の側壁２０ａに固定されている。
【００４１】
また、端子部２１の他方の端部２１ｂは、回路パターンまたは導電材料が敷設されている絶縁基板１２の半田部位と、半田付けされる箇所である。なお、図中、端子部は１つ図示しているが、実際には複数の端子部が外囲ケース２０に設けられている。
【００４２】
このような構成の回路部１０および外囲ケース２０を用いての半導体装置の組立において、半導体装置組立治具３０が用意される。図６（ｂ）のように、半導体装置組立治具３０は、金属製のトレー部３１と、金属製の固定枠部３２を備える。トレー部３１には、固定バー３１ａが設けられており、固定枠部３２には、固定器具３２ｂが設けられている。
【００４３】
トレー部３１に対して、回路部１０が搭載される。また、外囲ケース２０に対しては、接着剤塗布装置等により、外囲ケース２０の底部の接着面に接着剤が塗布される。さらに、半田塗布装置等により、外囲ケース２０の端子部２１には、ペースト半田が塗布される。
【００４４】
そして、外囲ケース２０の接着面と回路部１０の接着面が重なるように、回路部１０および外囲ケース２０を位置あわせして組み立て、回路部１０および外囲ケース２０をトレー部３１に載置し、接着剤とペースト半田の両方が塗布された状態の外囲ケース２０の上部に固定枠部３２を装着する。
【００４５】
なお、図示した例では回路部１０および外囲ケース２０をあらかじめ組み立ててからトレー部３１に載置し、外囲ケース２０を装着しているが、これに代えて、回路部１０をトレー部３１に載置し、外囲ケース２０に固定枠部３２を装着してから、外囲ケース２０の接着面と回路部１０の接着面が重なるように位置あわせし、組み立ててもよい。
【００４６】
図７は、接着剤の硬化および半田溶融のための加熱処理が行われる状態を示す図である。まず、固定枠部３２が装着された外囲ケース２０を、回路部１０の金属ベース板１１の接着面に合わせ、固定枠部３２の上部を押圧する。
【００４７】
このとき、固定枠部３２に設けられている固定器具３２ｂと、トレー部３１に設けられている固定バー３１ａとが嵌合することにより、回路部１０および外囲ケース２０が、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧されて固定された状態となる。
【００４８】
その後、トレー部３１と固定枠部３２との間で、均一な押圧力を受けながら固定した回路部１０および外囲ケース２０は、この状態でリフロー炉に搬送され、リフロー炉によって、トレー部３１および固定枠部３２を通じて、加熱処理が行われる。
【００４９】
これにより、外囲ケース２０と金属ベース板１１との接着面が加熱されて、接着剤が均一に硬化する。また、外囲ケース２０の端子部２１に塗布されたペースト半田が溶融して、端子部２１と絶縁基板１２の半田部位とが半田付けされる。
【００５０】
図８は、加熱処理が完了し、トレー部３１から固定枠部３２を外したときの状態を示している。半導体装置の組立が終了すると、その後は洗浄工程へ移ることになる。
次に半導体装置組立治具３０の接続機構について説明する。図９は半導体装置組立治具のトレー部の平面図である。図１０は半導体装置組立治具のトレー部の側面図である（図９をＡ方向から見た側面図を示している）。
【００５１】
トレー部３１は、回路部１０が搭載されるトレー状の金属製の治具である。また、図の例では、２台の回路部１０が搭載可能な構成を示しており、周囲４辺のうち、対向する２辺に固定バー３１ａ−１、３１ａ−２が２組ずつ設けられている。なお、固定バー３１ａ−１、３１ａ−２には、トレー部３１の内側に向けて突出しているピン３ａ−３が設けられている。
【００５２】
図１１はトレー部上の回路部の搭載箇所を示す図である。位置決めされた回路部１０および外囲ケース２０が斜線領域ｒに搭載される（領域ｒは半導体装置１台分の回路部１０および外囲ケース２０が搭載される箇所を示している）。
【００５３】
図１２は半導体装置組立治具の固定枠部の平面図である。固定枠部３２は、外囲ケース２０の上部に装着される金属製の治具である。あらかじめ組み立てられた回路部１０および外囲ケース２０をトレー部３１に押さえつけるために用いられる。固定枠部３２の周囲４辺のうち、対向する２辺に固定器具３２ｂが１組設けられている。固定枠部３２は、例えば金属製の角材から構成され、これらの角材が外囲ケース２０に接触してトレー部３１に押さえつける。固定枠部３２の外囲ケース２０に接触する面は、平坦であってもよいし、位置決めのための凸部や凹部などが形成されていてもよい。また、固定枠部３２と外囲ケース２０の間にはばね等の弾性部材を挟んでもよい。弾性部材を用いることにより、回路部１０および外囲ケース２０をさらに均等に押さえることができる。
【００５４】
図１３はトレー部と固定枠部とが嵌合している状態を示す図である。トレー部３１には、回路部１０が搭載される。また、外囲ケース２０の上部に固定枠部３２が装着され、固定枠部３２が装着された外囲ケース２０が、回路部１０に重ね合わせられる。
【００５５】
この場合に、トレー部３１に設けられている固定バー３１ａ−１と、固定枠部３２に設けられている固定器具３２ｂとが嵌合し、回路部１０および外囲ケース２０を、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧された状態で固定する。
【００５６】
図１４は固定バーと固定器具の嵌合前の状態を示す図であり、図１５は固定バーと固定器具とが嵌合している状態を示す図である。固定バー３１ａは、底辺部３ａ−１がトレー部３１のトレー面上に固定設置しており、突起部３ａ−２がトレー面に対して垂直方向に固定されている。また、突起部３ａ−２の中央近傍には、ピン３ａ−３が挿入されている。ピン３ａ−３は、トレー部３１の内側に向かって突出している。
【００５７】
固定器具３２ｂは、固定枠部３２の側壁に固定設置している。固定器具３２ｂは、レバー３ｂ−１、嵌合枠部３ｂ−２および嵌合可動部３ｂ−３を備え、レバー３ｂ−１、嵌合枠部３ｂ−２および嵌合可動部３ｂ−３で、嵌合口３ｂ−４が形成されている。
【００５８】
ここで、固定枠部３２を上部から押圧しながら、固定バー３１ａに対して固定器具３２ｂを押しこむと、嵌合可動部３ｂ−３が上方向に可動して、ピン３ａ−３が嵌合口３ｂ−４に挿入する。
【００５９】
また、ピン３ａ−３が挿入すると、嵌合可動部３ｂ−３が元の位置に戻り、ピン３ａ−３は嵌合口３ｂ−４に対して嵌合して固定される（トレー部３１と固定枠部３２とがロック状態となる）。
【００６０】
また、レバー３ｂ−１を右下方向へ倒すことにより、嵌合口３ｂ−４が開く状態になって、ピン３ａ−３が嵌合口３ｂ−４から外れることになり、固定バー３１ａと固定枠部３２との嵌合状態が解除される。
【００６１】
このように、半導体装置組立治具３０は、トレー部３１と固定枠部３２を備え、トレー部３１は、固定バー３１ａを有し、固定枠部３２は、固定器具３２ｂを有する構成とした。これにより、外囲ケース２０の回路部１０への組み合わせ時に、トレー部３１と固定枠部３２とが互いに嵌合して、回路部１０および外囲ケース２０を、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧して固定することができる。また、固定枠部３２に設けられたレバー３ｂ−１によって、トレー部３１と固定枠部３２との連結を容易に解除することができる。
【００６２】
次に半導体装置組立方法について、従来の組立方法と比較しながら、フローチャートを用いて説明する。図１６は半導体装置の組立フローを示す図である。上記の図２〜図５に示した、従来の半導体装置組立工程のフローの一例を示している。
【００６３】
〔Ｓ１〕半導体素子４３が実装されている絶縁基板４２が金属ベース板４１に搭載された回路部４０が生成される。
〔Ｓ２〕作業者は、外囲ケース５０に接着剤を塗布するための外囲ケース固定治具に外囲ケースをセットする。
【００６４】
〔Ｓ３〕接着剤塗布装置は、外囲ケース５０の所定箇所に接着剤を塗布する。
〔Ｓ４〕作業者は、接着剤が塗布された外囲ケース５０を回路部４０に組み合わせる。
〔Ｓ５〕作業者は、回路部４０と外囲ケース５０の組み合わせ品を、加熱用熱板７０上に搭載した固定治具６１に置いてセットする。
【００６５】
〔Ｓ６〕プレス装置（加圧治具）６２と加熱用熱板７０を有する接着剤硬化装置は、加熱用熱板７０から加熱を行い、接着剤を硬化する。
〔Ｓ７〕作業者は、半田を塗布するための半田塗布用治具に、接着剤で硬化された回路部４０と外囲ケース５０との組み合せ品をセットする。
【００６６】
〔Ｓ８〕半田塗布装置は、外囲ケース５０の端子部５１に半田を塗布する。
〔Ｓ９〕作業者は、半田塗布後の回路部４０と外囲ケース５０との組み合わせ品を搬送トレー８０へ載せる。
【００６７】
〔Ｓ１０〕リフロー炉は、回路部４０と外囲ケース５０との組み合せ品に対して半田付けを実施する。
〔Ｓ１１〕作業者は、半田付けが完了した製品を次工程（洗浄工程）へ搬送する。
【００６８】
図１７は半導体装置の組立フローを示す図である。上記の図６〜図８に示した、本技術の半導体装置組立方法のフローの一例を示している。
〔Ｓ２１〕半導体素子１３が実装されている絶縁基板１２が金属ベース板１１に搭載された回路部１０が生成される。
【００６９】
〔Ｓ２２〕作業者は、外囲ケース２０に接着剤を塗布するための外囲ケース固定治具に外囲ケースをセットする。
〔Ｓ２３〕接着剤塗布装置は、外囲ケース２０の所定箇所に接着剤を塗布する。
【００７０】
〔Ｓ２４〕作業者は、半田を塗布するための半田塗布用治具に外囲ケース２０をセットする。
〔Ｓ２５〕半田塗布装置は、外囲ケース２０の端子部２１に半田を塗布する。
【００７１】
〔Ｓ２６〕作業者は、接着剤および半田が塗布された外囲ケース２０を回路部１０に組み合わせる。
〔Ｓ２７〕作業者は、半導体装置組立治具３０の固定枠部３２を外囲ケース２０の上部に装着し、回路部１０と外囲ケース２０の組み合わせ品を、半導体装置組立治具３０のトレー部３１にセットする。
【００７２】
そして、トレー部３１に設けられている固定バー３１ａおよび固定枠部３２に設けられている固定器具３２ｂを互いに嵌合させて、回路部１０および外囲ケース２０が、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧された固定状態にする。
【００７３】
〔Ｓ２８〕リフロー炉は、ステップＳ２７の状態に対して、加熱処理を行って、接着剤の硬化および半田の溶融を同時に行い、回路部１０と外囲ケース２０との接着および端子部２１と回路部１０との半田付けを一括して行う。
【００７４】
〔Ｓ２９〕作業者は、接着および半田付けの完了後、半導体装置組立治具３０を外して、半導体装置を洗浄工程（次工程）へ送る。
このように、図１７に示した半導体装置組立方法は、図１６に示した従来方式と比べて、工程数が少なくなっていることがわかる。また、従来では、回路部と外囲ケースとの接着剤による接着、および外囲ケースの端子部と回路部の半田部位との半田付けとの両方の工程において、加熱処理が行われていた。
【００７５】
これに対し、本技術の半導体装置組立方法では、着脱容易な半導体装置組立治具を用いて、１回の加熱処理で、回路部と外囲ケースとの接着剤による接着、および外囲ケースの端子部と回路部の半田部位との半田付けを一括して行うこととした。これにより、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることが可能になる。
【００７６】
なお、上記の例のように、工程Ｓ２５の後に工程Ｓ２６を行ってもよいし、この順番を変更して、例えば、工程Ｓ２３の後に工程Ｓ２６を行い、その後工程Ｓ２５を行ってもよい。また、上記の例の工程Ｓ１について、半導体素子４３、絶縁基板４２および金属ベース板４１を予め接合した回路部１０を用意してもよいし、半導体素子４３、絶縁基板４２および金属ベース板４１の間に半田板を挟んだ回路部１０を用意しておき、工程Ｓ２８において半田付けを行ってもよい。
【００７７】
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０ 回路部
１１ 金属ベース板
１２ 絶縁基板
１３ 半導体素子
２０ 外囲ケース
２１ 端子部
３０ 半導体装置組立治具
３１ トレー部
３２ 固定枠部
３１ａ 固定バー
３２ｂ 固定器具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子を有する半導体装置を組み立てる半導体装置組立方法および半導体装置組立治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、一般的に、放熱用の金属ベース板に、半導体素子が実装されている絶縁基板が搭載された回路部が、外囲ケースに覆われた構造を有している。
半導体装置を組み立てる際には、回路部と外囲ケースとを接着剤を用いて加熱・固定する工程が行われる。その後、外囲ケースに形成されている端子部と、絶縁基板との配線を、ペースト半田による半田付けによって接続する工程が行われる。
【０００３】
回路部と外囲ケースとを接着する場合、接着剤を回路部または外囲ケースに塗布し、外囲ケースを適度な圧力で抑えた状態で接着面を加熱することで、接着剤が硬化し、回路部と外囲ケースとが固着する。
【０００４】
半導体装置の組立に関する従来技術としては、ケース枠にリードフレームと嵌合する溝と段付け部を設け、ケース枠と金属ベース板の接着と、絶縁基板上下の半田接合とを同時化する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、外囲樹脂ケースを回路組立体の上に重ね合わせ、外部導出端子と主回路、制御回路ブロックとの間の半田付けおよび外囲樹脂ケースと金属ベース板との間の接着を一括して同じ工程で行う技術が提案されている（特許文献２）。
【０００６】
さらに、金属ベース板と絶縁基板との半田付け、絶縁基板の導体パターンと内部端子との半田付けおよび金属ベース板と外装樹脂ケースとの接着を同時に行う技術が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２４２３３８号公報
【特許文献２】特開平１０−２３３４８４号公報
【特許文献３】特開平７−３２１２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体装置の従来の組立工程としては、上記のように２工程が行われ、いずれの工程にも加熱処理が行われている。
すなわち、１番目の工程では、回路部または外囲ケースに接着剤が塗布された後、回路部に外囲ケースをセットし、熱板上にて回路部と外囲ケースとが均一に接着されるよう、外囲ケースの上から適度な圧力を加えると共に加熱し、接着剤を硬化する。
【０００９】
また、２番目の工程では、外囲ケースに形成されている端子部、または回路部の半田部位に対して、ペースト半田を塗布し、リフロー炉等により加熱を行って、半田付けによる接続を行う。
【００１０】
このように、半導体装置の従来の組立工程では、第１の工程および第２の工程のいずれに対しても、加熱処理が行われるので、半導体装置が組み立てられるまでに、熱履歴が長くかかることになる。
【００１１】
このため、熱によって、回路部の酸化および変形が起きるおそれがあり、半導体装置の品質や寸法精度の劣化が生じるといった問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図った半導体装置組立方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることが可能な半導体装置組立治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、半導体装置組立方法が提供される。半導体装置組立方法は、半導体素子が実装される絶縁基板が金属ベース板に搭載される回路部と、回路部を収容する外囲ケースとの少なくとも一方の接着面に接着剤を塗布する。外囲ケースに形成されている端子部と、回路部の半田部位との少なくとも一方に半田を塗布する。
【００１４】
また、トレー部と固定枠部を備える治具を用意し、トレー部と固定枠部の間で回路部および外囲ケースを組み合わせ、トレー部と固定枠部とを互いに接続することにより、回路部および外囲ケースを、トレー部と固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にし、加熱処理を施す。加熱処理によって、回路部と外囲ケースとの接着および端子部と回路部との半田付けを一括して行って、半導体装置を組み立てる。
【発明の効果】
【００１５】
半導体装置組立方法は、外囲ケースの回路部への組み合わせ時に、トレー部と固定枠部とが互いに接続し、回路部および外囲ケースが、トレー部と固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態に対して、加熱処理を行って、半導体装置を組み立てることとした。これにより、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることができ、半導体装置の品質の向上を図ることが可能になる。
【００１６】
また、半導体装置組立治具は、外囲ケースの回路部への組み合わせ時に、トレー部と固定枠部とが互いに接続して、回路部および外囲ケースを、トレー部と固定枠部との間で均一に押圧して固定する構成とした。このような治具を用いて半導体装置を組み立てることにより、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることができ、半導体装置の品質の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】半導体装置組立方法を示す図である。
【図２】半導体装置の組立工程を示す図である。
【図３】半導体装置の組立工程を示す図である。
【図４】半導体装置の組立工程を示す図である。
【図５】半導体装置の組立工程を示す図である。
【図６】半導体装置組立方法を示す図である。
【図７】半導体装置組立方法を示す図である。
【図８】半導体装置組立方法を示す図である。
【図９】半導体装置組立治具のトレー部の平面図である。
【図１０】半導体装置組立治具のトレー部の側面図である。
【図１１】トレー部上の回路部の搭載箇所を示す図である。
【図１２】半導体装置組立治具の固定枠部の平面図である。
【図１３】トレー部と固定枠部とが嵌合している状態を示す図である。
【図１４】固定バーと固定器具の嵌合前の状態を示す図である。
【図１５】固定バーと固定器具とが嵌合している状態を示す図である。
【図１６】半導体装置の組立フローを示す図である。
【図１７】半導体装置の組立フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は半導体装置組立方法を示す図である。半導体装置組立方法は、半導体装置組立治具３０を使用して、外囲ケース２０に回路部１０を収容して半導体装置を組み立てる。
【００１９】
回路部１０は、放熱用の金属ベース板１１、絶縁基板１２および半導体素子１３を含む。回路部１０は、半導体素子１３が実装されている絶縁基板１２が、金属ベース板１１に搭載されている構成を有する。
【００２０】
外囲ケース２０は、回路パターンまたは導電材料が敷設されている絶縁基板１２に対して、半田付けによって接続される端子部２１を備える。半導体装置組立治具３０は、トレー部３１および固定枠部３２を備える。
【００２１】
半導体装置組立方法を以下に説明する。
まず、図１（ａ）のように、接着剤塗布装置等により、回路部１０と、外囲ケース２０との少なくとも一方の接着面に接着剤を塗布する（図では外囲ケース２０側に接着剤を塗布している）。また、半田塗布装置等により、外囲ケース２０に形成されている端子部２１と、回路部１０の半田部位との少なくとも一方に半田を塗布する（図では、端子部２１側に半田を塗布している）。
【００２２】
次に、外囲ケース２０の接着面が回路部１０の接着面に重なるように、回路部１０および外囲ケース２０の位置をあわせて組み合わせる。このとき、例えば図示しない位置だし専用の治具を用いてもよい。そして、回路部１０および外囲ケース２０を図１（ｂ）のように金属製のトレー部３１に載置し、外囲ケース２０の上部に固定枠部３２を装着する。このとき、固定枠部３２の上部を押圧することによりトレー部３１に設けられている固定バー３１ａおよび固定枠部３２に設けられている固定器具３２ｂが互いに接続（嵌合）する。
【００２３】
固定バー３１ａと固定器具３２ｂとが接続することにより、回路部１０および外囲ケース２０が、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧されて固定される。その後、図１（ｃ）のように、回路部１０および外囲ケース２０が、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧されて固定された状態に対して、リフロー等により、加熱処理を行う。なお、固定バー３１ａおよび固定器具３２ｂの機構については後述する。
【００２４】
これにより、接着剤の硬化および半田溶融を同時に行い、回路部１０と外囲ケース２０との接着および端子部２１と回路部１０との半田付けを一括して行って、半導体装置を組み立てる。
【００２５】
以上説明したように、半導体装置組立方法では、外囲ケース２０の回路部１０への組み合わせ時に、トレー部３１と固定枠部３２とを互いに接続することにより、回路部１０および外囲ケース２０を、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧されて固定された連結状態にする。そして、この連結状態に対して、加熱処理を行って、半導体装置を組み立てることとした。これにより、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることが可能になる。
【００２６】
次に半導体装置の一般的な組立工程について説明する。図２〜図５は半導体装置の組立工程を示す図である。
半導体装置の従来の組立工程では、第１の工程として、回路部４０と外囲ケース５０との接着剤による接着が行われ、第２の工程として、回路部４０と外囲ケース５０の端子部５１との半田付けによる接続が行われる。図２、図３は第１の工程を示しており、図４、図５は第２の工程を示している。
【００２７】
図２は、外囲ケース５０に接着剤が塗布されている状態を示している。回路部４０は、金属ベース板４１、絶縁基板４２および半導体素子４３を含む。金属ベース板４１は、例えば、銅製のベース板であり、金属ベース板４１の上には、絶縁基板４２が搭載され、絶縁基板４２には、半導体素子４３が実装されている。
【００２８】
外囲ケース５０は、樹脂で形成されたケースであって、金属製（例えば、銅製）の端子部５１を備える。端子部５１は、外囲ケース５０と一体成型され、端子部５１の一方の端部５１ａは、樹脂によって外囲ケース５０の側壁５０ａに固定されている。
【００２９】
また、端子部５１の他方の端部５１ｂは、第２の工程において、回路パターンまたは導電材料が敷設されている絶縁基板４２の半田部位と、半田付けされる部分である。なお、図中、端子部は１つとしたが、実際には複数の端子部が外囲ケース５０に設けられている。
【００３０】
このような構成の回路部４０および外囲ケース５０を用いての半導体装置の組立において、接着剤塗布装置などにより、外囲ケース５０の底部に接着剤が塗布される。回路部４０の接着面に接着剤が塗布されてもよい。
【００３１】
図３は、回路部４０と外囲ケース５０を重ね合わせて、加熱処理が行われている状態を示している。まず、加熱用熱板７０の上に、金属製の固定治具６１が搭載される。接着剤が塗布された外囲ケース５０を、回路部４０の金属ベース板４１の接着面に合わせて一体化する。次に、外囲ケース５０と金属ベース４１は、固定治具６１によって固定される。その後、加熱用熱板７０は、固定治具６１を通じて、外囲ケース５０と金属ベース板４１との接着面を下方から加熱する。
【００３２】
さらに、このとき、加圧治具６２が、外囲ケース５０の上方から圧力を加えて、外囲ケース５０が金属ベース板４１と均一に接着するように押圧する。このように、加熱および加圧処理を行うことで、接着剤が均一に硬化して、回路部４０の金属ベース板４１と外囲ケース５０とが所定の位置で均一に固着することになる。
【００３３】
図４は、外囲ケース５０に設けられている端子部５１にペースト半田が塗布され、加熱処理が行われている状態を示している。回路部４０と外囲ケース５０とが接着された組立体は、搬送トレー８０に載置されて、半田塗布装置へ搬送される。半田塗布装置は、外囲ケース５０に設けられている端子部５１にペースト半田を塗布する。
【００３４】
その後、ペースト半田が塗布された組立体は、搬送トレー８０に載置された状態で、リフロー炉へ搬送される。
リフロー炉では、段階的な温度上昇にて製品を加熱してゆく。このため、回路部４０への急激な熱衝撃を緩和できる。その後、温度上昇に伴い、外囲ケース５０の端子部５１と絶縁基板４２との半田部位とを半田付けする。
【００３５】
図５は、外囲ケース５０に設けられている端子部５１と、回路部４０の絶縁基板４２との半田部位とが半田付けされた状態を示している。第２の工程が終了すると、その後は洗浄工程へ移ることになる。
【００３６】
このように、半導体装置の従来の組立工程では、第１の工程と第２の工程とがそれぞれ独立して行われる。また、第１の工程での回路部４０と外囲ケース５０との接着剤による接着、および第２の工程での外囲ケース５０の端子部５１と回路部４０の半田部位との半田付けの両方の工程において、加熱処理が行われる。
【００３７】
したがって、半導体装置が組み立てられるまでに、２つの工程において加熱処理が行われるので、熱履歴が長くかかることになる。すると、熱によって、例えば、絶縁基板４２上の配線パターンの表面が酸化したり、または外囲ケース５０の端子部５１が変形して、複数の端子部同士が接触したりするおそれがあり、半導体装置の品質や寸法精度の劣化が生じるといった問題があった。
【００３８】
本技術はこのような点に鑑みてなされたものであり、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図った半導体装置組立方法および半導体装置組立治具を提供するものである。
次に本技術の半導体装置組立方法について詳しく説明する。図６〜図８は半導体装置組立方法を示す図である。図６（ａ）は、外囲ケース２０の底部に接着剤を塗布し、外囲ケース２０の端子部２１にペースト半田を塗布した状態を示している。
【００３９】
回路部１０は、金属ベース板１１、絶縁基板１２および半導体素子１３を含む。金属ベース板１１は、例えば、銅製のベース板であり、金属ベース板１１の上には、絶縁基板１２が搭載され、絶縁基板１２には、半導体素子１３が実装されている。
【００４０】
外囲ケース２０は、樹脂で形成されたケースであって、金属製（例えば、銅製）の端子部２１を備える。端子部２１は、外囲ケース２０と一体成型され、端子部２１の一方の端部２１ａは、樹脂によって外囲ケース２０の側壁２０ａに固定されている。
【００４１】
また、端子部２１の他方の端部２１ｂは、回路パターンまたは導電材料が敷設されている絶縁基板１２の半田部位と、半田付けされる箇所である。なお、図中、端子部は１つ図示しているが、実際には複数の端子部が外囲ケース２０に設けられている。
【００４２】
このような構成の回路部１０および外囲ケース２０を用いての半導体装置の組立において、半導体装置組立治具３０が用意される。図６（ｂ）のように、半導体装置組立治具３０は、金属製のトレー部３１と、金属製の固定枠部３２を備える。トレー部３１には、固定バー３１ａが設けられており、固定枠部３２には、固定器具３２ｂが設けられている。
【００４３】
トレー部３１に対して、回路部１０が搭載される。また、外囲ケース２０に対しては、接着剤塗布装置等により、外囲ケース２０の底部の接着面に接着剤が塗布される。さらに、半田塗布装置等により、外囲ケース２０の端子部２１には、ペースト半田が塗布される。
【００４４】
そして、外囲ケース２０の接着面と回路部１０の接着面が重なるように、回路部１０および外囲ケース２０を位置あわせして組み立て、回路部１０および外囲ケース２０をトレー部３１に載置し、接着剤とペースト半田の両方が塗布された状態の外囲ケース２０の上部に固定枠部３２を装着する。
【００４５】
なお、図示した例では回路部１０および外囲ケース２０をあらかじめ組み立ててからトレー部３１に載置し、外囲ケース２０を装着しているが、これに代えて、回路部１０をトレー部３１に載置し、外囲ケース２０に固定枠部３２を装着してから、外囲ケース２０の接着面と回路部１０の接着面が重なるように位置あわせし、組み立ててもよい。
【００４６】
図７は、接着剤の硬化および半田溶融のための加熱処理が行われる状態を示す図である。まず、固定枠部３２が装着された外囲ケース２０を、回路部１０の金属ベース板１１の接着面に合わせ、固定枠部３２の上部を押圧する。
【００４７】
このとき、固定枠部３２に設けられている固定器具３２ｂと、トレー部３１に設けられている固定バー３１ａとが嵌合することにより、回路部１０および外囲ケース２０が、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧されて固定された状態となる。
【００４８】
その後、トレー部３１と固定枠部３２との間で、均一な押圧力を受けながら固定した回路部１０および外囲ケース２０は、この状態でリフロー炉に搬送され、リフロー炉によって、トレー部３１および固定枠部３２を通じて、加熱処理が行われる。
【００４９】
これにより、外囲ケース２０と金属ベース板１１との接着面が加熱されて、接着剤が均一に硬化する。また、外囲ケース２０の端子部２１に塗布されたペースト半田が溶融して、端子部２１と絶縁基板１２の半田部位とが半田付けされる。
【００５０】
図８は、加熱処理が完了し、トレー部３１から固定枠部３２を外したときの状態を示している。半導体装置の組立が終了すると、その後は洗浄工程へ移ることになる。
次に半導体装置組立治具３０の接続機構について説明する。図９は半導体装置組立治具のトレー部の平面図である。図１０は半導体装置組立治具のトレー部の側面図である（図９をＡ方向から見た側面図を示している）。
【００５１】
トレー部３１は、回路部１０が搭載されるトレー状の金属製の治具である。また、図の例では、２台の回路部１０が搭載可能な構成を示しており、周囲４辺のうち、対向する２辺に固定バー３１ａ−１、３１ａ−２が２組ずつ設けられている。なお、固定バー３１ａ−１、３１ａ−２には、トレー部３１の内側に向けて突出しているピン３ａ−３が設けられている。
【００５２】
図１１はトレー部上の回路部の搭載箇所を示す図である。位置決めされた回路部１０および外囲ケース２０が斜線領域ｒに搭載される（領域ｒは半導体装置１台分の回路部１０および外囲ケース２０が搭載される箇所を示している）。
【００５３】
図１２は半導体装置組立治具の固定枠部の平面図である。固定枠部３２は、外囲ケース２０の上部に装着される金属製の治具である。あらかじめ組み立てられた回路部１０および外囲ケース２０をトレー部３１に押さえつけるために用いられる。固定枠部３２の周囲４辺のうち、対向する２辺に固定器具３２ｂが１組設けられている。固定枠部３２は、例えば金属製の角材から構成され、これらの角材が外囲ケース２０に接触してトレー部３１に押さえつける。固定枠部３２の外囲ケース２０に接触する面は、平坦であってもよいし、位置決めのための凸部や凹部などが形成されていてもよい。また、固定枠部３２と外囲ケース２０の間にはばね等の弾性部材を挟んでもよい。弾性部材を用いることにより、回路部１０および外囲ケース２０をさらに均等に押さえることができる。
【００５４】
図１３はトレー部と固定枠部とが嵌合している状態を示す図である。トレー部３１には、回路部１０が搭載される。また、外囲ケース２０の上部に固定枠部３２が装着され、固定枠部３２が装着された外囲ケース２０が、回路部１０に重ね合わせられる。
【００５５】
この場合に、トレー部３１に設けられている固定バー３１ａ−１と、固定枠部３２に設けられている固定器具３２ｂとが嵌合し、回路部１０および外囲ケース２０を、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧された状態で固定する。
【００５６】
図１４は固定バーと固定器具の嵌合前の状態を示す図であり、図１５は固定バーと固定器具とが嵌合している状態を示す図である。固定バー３１ａは、底辺部３ａ−１がトレー部３１のトレー面上に固定設置しており、突起部３ａ−２がトレー面に対して垂直方向に固定されている。また、突起部３ａ−２の中央近傍には、ピン３ａ−３が挿入されている。ピン３ａ−３は、トレー部３１の内側に向かって突出している。
【００５７】
固定器具３２ｂは、固定枠部３２の側壁に固定設置している。固定器具３２ｂは、レバー３ｂ−１、嵌合枠部３ｂ−２および嵌合可動部３ｂ−３を備え、レバー３ｂ−１、嵌合枠部３ｂ−２および嵌合可動部３ｂ−３で、嵌合口３ｂ−４が形成されている。
【００５８】
ここで、固定枠部３２を上部から押圧しながら、固定バー３１ａに対して固定器具３２ｂを押しこむと、嵌合可動部３ｂ−３が上方向に可動して、ピン３ａ−３が嵌合口３ｂ−４に挿入する。
【００５９】
また、ピン３ａ−３が挿入すると、嵌合可動部３ｂ−３が元の位置に戻り、ピン３ａ−３は嵌合口３ｂ−４に対して嵌合して固定される（トレー部３１と固定枠部３２とがロック状態となる）。
【００６０】
また、レバー３ｂ−１を右下方向へ倒すことにより、嵌合口３ｂ−４が開く状態になって、ピン３ａ−３が嵌合口３ｂ−４から外れることになり、固定バー３１ａと固定枠部３２との嵌合状態が解除される。
【００６１】
このように、半導体装置組立治具３０は、トレー部３１と固定枠部３２を備え、トレー部３１は、固定バー３１ａを有し、固定枠部３２は、固定器具３２ｂを有する構成とした。これにより、外囲ケース２０の回路部１０への組み合わせ時に、トレー部３１と固定枠部３２とが互いに嵌合して、回路部１０および外囲ケース２０を、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧して固定することができる。また、固定枠部３２に設けられたレバー３ｂ−１によって、トレー部３１と固定枠部３２との連結を容易に解除することができる。
【００６２】
次に半導体装置組立方法について、従来の組立方法と比較しながら、フローチャートを用いて説明する。図１６は半導体装置の組立フローを示す図である。上記の図２〜図５に示した、従来の半導体装置組立工程のフローの一例を示している。
【００６３】
〔Ｓ１〕半導体素子４３が実装されている絶縁基板４２が金属ベース板４１に搭載された回路部４０が生成される。
〔Ｓ２〕作業者は、外囲ケース５０に接着剤を塗布するための外囲ケース固定治具に外囲ケースをセットする。
【００６４】
〔Ｓ３〕接着剤塗布装置は、外囲ケース５０の所定箇所に接着剤を塗布する。
〔Ｓ４〕作業者は、接着剤が塗布された外囲ケース５０を回路部４０に組み合わせる。
〔Ｓ５〕作業者は、回路部４０と外囲ケース５０の組み合わせ品を、加熱用熱板７０上に搭載した固定治具６１に置いてセットする。
【００６５】
〔Ｓ６〕プレス装置（加圧治具）６２と加熱用熱板７０を有する接着剤硬化装置は、加熱用熱板７０から加熱を行い、接着剤を硬化する。
〔Ｓ７〕作業者は、半田を塗布するための半田塗布用治具に、接着剤で硬化された回路部４０と外囲ケース５０との組み合せ品をセットする。
【００６６】
〔Ｓ８〕半田塗布装置は、外囲ケース５０の端子部５１に半田を塗布する。
〔Ｓ９〕作業者は、半田塗布後の回路部４０と外囲ケース５０との組み合わせ品を搬送トレー８０へ載せる。
【００６７】
〔Ｓ１０〕リフロー炉は、回路部４０と外囲ケース５０との組み合せ品に対して半田付けを実施する。
〔Ｓ１１〕作業者は、半田付けが完了した製品を次工程（洗浄工程）へ搬送する。
【００６８】
図１７は半導体装置の組立フローを示す図である。上記の図６〜図８に示した、本技術の半導体装置組立方法のフローの一例を示している。
〔Ｓ２１〕半導体素子１３が実装されている絶縁基板１２が金属ベース板１１に搭載された回路部１０が生成される。
【００６９】
〔Ｓ２２〕作業者は、外囲ケース２０に接着剤を塗布するための外囲ケース固定治具に外囲ケースをセットする。
〔Ｓ２３〕接着剤塗布装置は、外囲ケース２０の所定箇所に接着剤を塗布する。
【００７０】
〔Ｓ２４〕作業者は、半田を塗布するための半田塗布用治具に外囲ケース２０をセットする。
〔Ｓ２５〕半田塗布装置は、外囲ケース２０の端子部２１に半田を塗布する。
【００７１】
〔Ｓ２６〕作業者は、接着剤および半田が塗布された外囲ケース２０を回路部１０に組み合わせる。
〔Ｓ２７〕作業者は、半導体装置組立治具３０の固定枠部３２を外囲ケース２０の上部に装着し、回路部１０と外囲ケース２０の組み合わせ品を、半導体装置組立治具３０のトレー部３１にセットする。
【００７２】
そして、トレー部３１に設けられている固定バー３１ａおよび固定枠部３２に設けられている固定器具３２ｂを互いに嵌合させて、回路部１０および外囲ケース２０が、トレー部３１と固定枠部３２との間で均一に押圧された固定状態にする。
【００７３】
〔Ｓ２８〕リフロー炉は、ステップＳ２７の状態に対して、加熱処理を行って、接着剤の硬化および半田の溶融を同時に行い、回路部１０と外囲ケース２０との接着および端子部２１と回路部１０との半田付けを一括して行う。
【００７４】
〔Ｓ２９〕作業者は、接着および半田付けの完了後、半導体装置組立治具３０を外して、半導体装置を洗浄工程（次工程）へ送る。
このように、図１７に示した半導体装置組立方法は、図１６に示した従来方式と比べて、工程数が少なくなっていることがわかる。また、従来では、回路部と外囲ケースとの接着剤による接着、および外囲ケースの端子部と回路部の半田部位との半田付けとの両方の工程において、加熱処理が行われていた。
【００７５】
これに対し、本技術の半導体装置組立方法では、着脱容易な半導体装置組立治具を用いて、１回の加熱処理で、回路部と外囲ケースとの接着剤による接着、および外囲ケースの端子部と回路部の半田部位との半田付けを一括して行うこととした。これにより、組立工数の短縮化および熱履歴の軽減を図ることが可能になる。
【００７６】
なお、上記の例のように、工程Ｓ２５の後に工程Ｓ２６を行ってもよいし、この順番を変更して、例えば、工程Ｓ２３の後に工程Ｓ２６を行い、その後工程Ｓ２５を行ってもよい。また、上記の例の工程Ｓ１について、半導体素子４３、絶縁基板４２および金属ベース板４１を予め接合した回路部１０を用意してもよいし、半導体素子４３、絶縁基板４２および金属ベース板４１の間に半田板を挟んだ回路部１０を用意しておき、工程Ｓ２８において半田付けを行ってもよい。
【００７７】
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０ 回路部
１１ 金属ベース板
１２ 絶縁基板
１３ 半導体素子
２０ 外囲ケース
２１ 端子部
３０ 半導体装置組立治具
３１ トレー部
３２ 固定枠部
３１ａ 固定バー
３２ｂ 固定器具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子、前記半導体素子が実装される絶縁基板および前記絶縁基板が搭載される金属ベース板を有する回路部と、前記回路部を収容する外囲ケースとを用意する工程と、
前記回路部と前記外囲ケースとの少なくとも一方の接着面に接着剤を塗布する工程と、
前記外囲ケースに形成されている端子部と、前記回路部の半田部位との少なくとも一方に半田を塗布する工程と、
トレー部と固定枠部の間で前記回路部および前記外囲ケースを組み合わせ、前記トレー部と前記固定枠部とを互いに接続することにより、前記回路部および前記外囲ケースを、前記トレー部と前記固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にし、加熱処理を施す工程と、を備え、
前記加熱処理により、前記回路部と前記外囲ケースとの接着および前記端子部と前記回路部との半田付けを一括して行って半導体装置を組み立てる、
ことを特徴とする半導体装置組立方法。
【請求項２】
前記トレー部には、ピンが備えられた固定バーが設けられ、前記固定枠部には、前記ピンと嵌合する嵌合口が形成された固定器具が設けられ、
前記外囲ケースの接着面を前記回路部の接着面に重ね合わせて組み合わせ、前記固定枠部の上部を押圧し、前記固定器具の前記嵌合口に前記固定バーの前記ピンが嵌合させ、前記トレー部と前記固定枠部とを互いに接続させることにより、前記回路部および前記外囲ケースを、前記トレー部と前記固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にすることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立方法。
【請求項３】
前記固定器具は、前記固定バーとの嵌合を解除するレバーを備えていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置組立方法。
【請求項４】
半導体素子、前記半導体素子が実装される絶縁基板および前記絶縁基板が搭載される金属ベース板を有する回路部が載置されるトレー部と、
前記回路部を収容する外囲ケースの上部に装着される固定枠部と、
を備え、
前記トレー部と固定枠部との間で前記外囲ケースおよび前記回路部を組み合わせ、前記トレー部と前記固定枠部とを互いに接続することにより、前記回路部および前記外囲ケースを均一に押圧して固定する、
ことを特徴とする半導体装置組立治具。
【請求項５】
前記トレー部は、ピンが備えられた固定バーを有し、前記固定枠部は、前記ピンと嵌合する嵌合口が形成された固定器具を有し、
前記外囲ケースを前記回路部に重ね合わせて組み合わせ、前記固定枠部の上部を押圧し、前記固定器具の前記嵌合口に前記固定バーの前記ピンが嵌合させ、前記回路部および前記外囲ケースを、前記トレー部と前記固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にすることを特徴とする請求項４記載の半導体装置組立治具。
【請求項６】
前記固定器具は、前記固定バーとの嵌合を解除するレバーを備えていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置組立治具。
【請求項１】
半導体素子、前記半導体素子が実装される絶縁基板および前記絶縁基板が搭載される金属ベース板を有する回路部と、前記回路部を収容する外囲ケースとを用意する工程と、
前記回路部と前記外囲ケースとの少なくとも一方の接着面に接着剤を塗布する工程と、
前記外囲ケースに形成されている端子部と、前記回路部の半田部位との少なくとも一方に半田を塗布する工程と、
トレー部と固定枠部の間で前記回路部および前記外囲ケースを組み合わせ、前記トレー部と前記固定枠部とを互いに接続することにより、前記回路部および前記外囲ケースを、前記トレー部と前記固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にし、加熱処理を施す工程と、を備え、
前記加熱処理により、前記回路部と前記外囲ケースとの接着および前記端子部と前記回路部との半田付けを一括して行って半導体装置を組み立てる、
ことを特徴とする半導体装置組立方法。
【請求項２】
前記トレー部には、ピンが備えられた固定バーが設けられ、前記固定枠部には、前記ピンと嵌合する嵌合口が形成された固定器具が設けられ、
前記外囲ケースの接着面を前記回路部の接着面に重ね合わせて組み合わせ、前記固定枠部の上部を押圧し、前記固定器具の前記嵌合口に前記固定バーの前記ピンが嵌合させ、前記トレー部と前記固定枠部とを互いに接続させることにより、前記回路部および前記外囲ケースを、前記トレー部と前記固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にすることを特徴とする請求項１記載の半導体装置組立方法。
【請求項３】
前記固定器具は、前記固定バーとの嵌合を解除するレバーを備えていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置組立方法。
【請求項４】
半導体素子、前記半導体素子が実装される絶縁基板および前記絶縁基板が搭載される金属ベース板を有する回路部が載置されるトレー部と、
前記回路部を収容する外囲ケースの上部に装着される固定枠部と、
を備え、
前記トレー部と固定枠部との間で前記外囲ケースおよび前記回路部を組み合わせ、前記トレー部と前記固定枠部とを互いに接続することにより、前記回路部および前記外囲ケースを均一に押圧して固定する、
ことを特徴とする半導体装置組立治具。
【請求項５】
前記トレー部は、ピンが備えられた固定バーを有し、前記固定枠部は、前記ピンと嵌合する嵌合口が形成された固定器具を有し、
前記外囲ケースを前記回路部に重ね合わせて組み合わせ、前記固定枠部の上部を押圧し、前記固定器具の前記嵌合口に前記固定バーの前記ピンが嵌合させ、前記回路部および前記外囲ケースを、前記トレー部と前記固定枠部との間で均一に押圧されて固定された状態にすることを特徴とする請求項４記載の半導体装置組立治具。
【請求項６】
前記固定器具は、前記固定バーとの嵌合を解除するレバーを備えていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置組立治具。
【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】
【公開番号】特開２０１３−９８３９５（Ｐ２０１３−９８３９５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０７７２（Ｐ２０１１−２４０７７２）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
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