(57)【要約】【課題】溶融した半田が飛散することを確実に阻止できる位置決め治具を提供する。【解決手段】カーボン治具４ａは、底面が放熱ベース２の２次元平面の反り形状に沿った曲面形状になっている。半田付け前の組立工程において、このカーボン治具４ａを使用して絶縁基板１を放熱ベース２上で位置決めする。カーボン治具４ａの底面と放熱ベース２との間の隙間が殆どなくなって、半田飛散が抑止されるため、放熱ベース２の端部まで半田が飛散しない。【選択図】図１
2010114263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に配線層が形成された絶縁基板を放熱ベース上に接合するとともに前記絶縁基板の前記配線層側に半導体チップを半田接合してなる半導体装置の製造方法において、
前記放熱ベースに、前記絶縁基板との接合面とは反対側に凸状の反りを所定の反り量で加工する工程と、
底面が曲面をなす位置決め治具によって前記放熱ベース上で前記絶縁基板および接合材料を固定する工程と、
前記接合材料を加熱溶融することで前記放熱ベースに前記絶縁基板を接合する工程と、
を含み、
前記位置決め治具の底面を、前記放熱ベースとの間隔が１００μｍ以下となるように曲面形状としたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記放熱ベースは、前記反り量が１００μｍ〜９００μｍに形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記接合材料は、鉛を含まない半田であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記鉛を含まない半田は、融点が２５０℃以下であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記鉛を含まない半田は、銀、ビスマス、インジウム、アンチモン、亜鉛、アルミニウム、銅のうちの少なくとも１種とスズとを含むことを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
一方の主面に半導体チップが接合された絶縁基板を放熱ベースと接合材料によって接合する際に、前記絶縁基板との接合面側に凹状の反りが形成された前記放熱ベース上で前記絶縁基板の位置決めをするための位置決め治具において、
前記絶縁基板の挿入可能な開口部が形成された基板保持用の枠体と、
前記枠体を前記放熱ベース上の所定位置に固定するための固定手段と、
を備え、
前記枠体の前記開口部側における前記放熱ベースの表面との隙間の最大間隔が１００μｍ以下であることを特徴とする位置決め治具。
【請求項７】
前記枠体は、前記絶縁基板を少なくとも３００μｍ以上の間隔をもって前記開口部内で保持するようにしたことを特徴とする請求項６記載の位置決め治具。
【請求項８】
前記枠体の前記放熱ベースとの接触面に、前記放熱ベースの反り量に対応する形状に加工が施されていることを特徴とする請求項６記載の位置決め治具。
【請求項９】
前記枠体は、前記接合材料の融点より高い加熱温度まで耐熱性を有し、かつ前記接合材料に対して非接着性を持つ材料によって構成されていることを特徴とする請求項６記載の位置決め治具。
【請求項１０】
前記枠体は、カーボンあるいはセラミックを材料として成形されたものであることを特徴とする請求項９記載の位置決め治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および位置決め治具に関し、とくに放熱ベース上にセラミック等の絶縁基板が接合された半導体装置の製造方法、および絶縁基板を放熱ベースと接合する際に絶縁基板の位置決めをするための位置決め治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータの可変速装置等に適用されるインバータ装置は、電力変換を行うパワー素子、このパワー素子を制御駆動するドライブ回路、保護回路、およびこれらを統括制御する制御回路等複数の半導体集積回路によって構成されている。最近では、こうしたインバータ装置のような大電力制御用の半導体装置は、直流を交流に変換するパワー素子、ドライブ回路および保護回路を一つのパッケージに内蔵したインテリジェント・パワー・モジュール（以下、ＩＰＭという）として製品化されている。
【０００３】
図７は、従来のパワー半導体モジュールの要部断面模式図である。
図７に示すパワー半導体モジュール１００の絶縁基板１０１には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック基板１０１ａの両面に、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の導体層１０１ｂ，１０１ｃが形成された基板が使用され、その絶縁基板１０１上には、半田層１０２を介してパワー半導体等の半導体チップ１０３が接合されている。そして、このように半導体チップ１０３が接合された絶縁基板１０１は、その接合面側と反対面側で、半導体チップ１０３で発生した熱の放散を目的として、半田層１０４により銅、アルミニウム、アルミシリコンカーバイド（ＡｌＳｉＣ）、銅モリブデン合金（Ｃｕ・Ｍｏ）等の金属で形成された板状の放熱ベース１０５に接合されている。
【０００４】
このような構造のパワー半導体モジュール１００を形成する場合、セラミック基板１０１ａを含む絶縁基板１０１と金属製の放熱ベース１０５という、２つの熱膨張係数の異なる部材同士を半田層１０４によって接合しなければならない。そのため、元々平坦であった放熱ベース１０５が、半田付け後に反ってしまうことがある。
【０００５】
図８は、反った状態の放熱ベースを示す要部断面模式図である。なお、図８では、図７に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。
例えば、絶縁基板１０１のセラミック基板１０１ａに窒化アルミニウムを用い、放熱ベース１０５に銅を用いた場合、窒化アルミニウムの熱膨張係数は約４．５ｐｐｍ／Ｋ、銅の熱膨張係数は約１６．５ｐｐｍ／Ｋであり、比較的大きな差が生じる。そのため、半田付け後の冷却段階で、窒化アルミニウムよりも銅の収縮の方が大きくなり、放熱ベース１０５が絶縁基板１０１との接合面側に凸状に反ってしまうのである。放熱ベース１０５にこのような反りが発生した場合には、半田付け以後の装置組立工程等に支障をきたし、その反りの程度によっては、パワー半導体モジュール１００の放熱性能低下が引き起こされることがあった。
【０００６】
ところで、半導体装置の製造に用いられる半田は、その成分に鉛（Ｐｂ）を含んでいるものが少なくない。このような鉛を含む半田を利用した電子機器・電子部品は、もしそれが廃棄されて屋外に放置され酸性雨等に晒されると、半田から鉛が溶出して環境汚染を惹起するおそれがある。そのため、各種電子機器・電子部品には、鉛を含まないスズ（Ｓｎ）等を主成分としたいわゆる鉛フリー半田を利用することが望ましいとされている。電子・電気機器における特定有害物質の使用制限についての欧州連合（ＥＵ）によるＲｏＨＳ指令に基づいて、とくに鉛を含む半田が制限され、その代用として、銀（Ａｇ）、銅、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）等の代替材を含む半田接合が提案されている。
【０００７】
そのような鉛フリー半田は、鉛を含有した半田に比べて、その硬度が高いという性質を有している。鉛を含んだ半田を用いて、図７および図８に示したパワー半導体モジュール１００の絶縁基板１０１を元々平坦な放熱ベース１０５と接合する場合は、半田付けの際にたとえ放熱ベース１０５の絶縁基板１０１側への凸状の反りが発生しても、半田自体が柔らかいため半田付け直後から半田層１０４がクリープ変形し、それらの間の応力が緩和される。その結果、放熱ベース１０５の反りが解消され、放熱ベース１０５は、元の平坦な状態か、あるいは平坦に近い状態に戻るようになる。
【０００８】
これに対し、それらの接合に鉛フリー半田を用いた場合には、半田が硬く半田層１０４のクリープ変形が起こらないため、平坦であった放熱ベース１０５に発生した凸状の反りは元に戻らないで残ってしまう。また、その反り量はおおよそ１００μｍ〜９００μｍ程度と大きい。その結果、前述のように半田付け以後の組立工程に支障をきたしたり、パワー半導体モジュール１００の性能低下を引き起こしたりする場合がある。
【０００９】
図９は、パワー半導体モジュールの組立工程を示す要部断面模式図である。なお、図９の各部には、図７および図８に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。
【００１０】
パワー半導体モジュール１００は、図９に示すように、通常、絶縁基板１０１と放熱ベース１０５との半田付け後に、さらに放熱ベース１０５を冷却フィン２００にネジ止め等の方法で固定されるようになっている。
【００１１】
絶縁基板１０１と放熱ベース１０５との接合に鉛を含んだ半田を用いた場合、その半田付け時に放熱ベース１０５に発生した凸状の反りは、その後解消される方向に向かう。そのため、放熱ベース１０５と冷却フィン２００との間の接触熱抵抗は比較的小さく抑えられ、半導体チップ１０３で発生した熱は、効率良く放熱ベース１０５から放散されていくようになる。
【００１２】
これに対し、絶縁基板１０１との接合に鉛フリー半田を用い放熱ベース１０５が絶縁基板１０１側に大きく凸状に反ってしまっている場合、図９に示したように、冷却フィン２００の平坦な面との間に大きな隙間２０１が発生するようになる。このような隙間２０１が発生すると、接触熱抵抗が大きくなるため半導体チップ１０３で発生した熱の放散効率が低下し、半導体チップ１０３の接合部の温度が異常上昇して熱破壊が起こりかねない。また、放熱ベース１０５が絶縁基板１０１側に大きく凸状に反ってしまっている場合には、放熱ベース１０５を冷却フィン２００へネジ止め等する際にセラミック基板１０１ａが割れてしまう等の問題が発生する場合もある。
【００１３】
そこで、絶縁基板と放熱ベースの接合、および絶縁基板と半導体チップの接合に、鉛を含まない鉛フリー半田を用いた半導体装置の製造方法として、例えば特許文献１に記載されているような技術が提案されている。この提案では、放熱ベースと絶縁基板を半田接合する際に、放熱ベースにあらかじめ反対向き（凹状）に所定の大きさの反り（反り付け量）を与えておいてから鉛フリー半田を用いて絶縁基板を半田接合して、結果として放熱ベースが絶縁基板にほぼ平坦な状態で半田接合されるようにしている。そのため、放熱ベースを冷却フィン等の平坦な面に取り付ける際、その部材との間に大きな隙間ができず、必要な接触面積が確保され、取付け時のセラミック基板の破損が防止される。
【００１４】
一方、絶縁基板と放熱ベースの半田接合時には、未接合部（ボイド）が発生する場合がある。一般にボイドの発生原因としては、半田材料中に含まれている溶存ガス、成形された板半田（ペレット）や放熱ベースの表面、あるいは絶縁基板の電極酸化膜での還元後に発生するガス（例えば水蒸気等）が半田中に残存することや、放熱ベース・絶縁基板・半田表面の酸化膜が還元しきれず半田と接合しないこと等が想定されている。とくに、放熱ベースにあらかじめ与えられた反りによって板半田と放熱ベースとの間に隙間が生じていると、半田溶融時に巻き込まれる外気がボイドとなり易い。そこで、不活性ガス雰囲気中で、あるいは減圧した状態で半田溶融を行う真空半田付け工法により、こうしたボイドの発生を防ぐことが知られている。
【特許文献１】特開２００６−２０２８８４号公報（段落番号［００１９］〜［００２６］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところが、こうしたボイドの発生を防ぐための減圧工程では、溶融した半田内部からボイドが抜け出る際に、周辺に半田が飛散するおそれがあった。とくに、飛散した半田飛沫が放熱ベースの外周端部にまで到達すると、後工程における保護ケースの嵌め合わせ面に干渉して、組立不良の原因となってしまう。また、放熱ベースに与えられた反りに起因して発生するボイドは、溶存ガス等のボイドに比べて大容積のものとなるため、半田飛散の数、量ともに多くなる傾向にある。したがって、従来から半導体装置の製造工程においては、効率的な半田飛沫の抑止が求められていた。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、半田付け前の組立工程で使用される位置決め治具によって半田飛散を阻止するようにした半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明の別の目的は、溶融した半田が飛散することを確実に阻止できる位置決め治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明では、上記問題を解決するために、一方の主面に配線層が形成された絶縁基板を放熱ベース上に接合するとともに前記絶縁基板の前記配線層側に半導体チップを半田接合してなる半導体装置の製造方法が提供される。この半導体装置の製造方法は、前記放熱ベースに、前記絶縁基板との接合面とは反対側に凸状の反りを所定の反り量で加工する工程と、底面が曲面をなす位置決め治具によって前記放熱ベース上で前記絶縁基板および接合材料を固定する工程と、前記接合材料を加熱溶融することで前記放熱ベースに前記絶縁基板を接合する工程と、を含み、前記位置決め治具の底面を、前記放熱ベースとの間隔が１００μｍ以下となるように曲面形状としたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の位置決め治具は、一方の主面に半導体チップが接合された絶縁基板を放熱ベースと接合材料によって接合する際に、前記絶縁基板との接合面側に凹状の反りが形成された前記放熱ベース上で前記絶縁基板の位置決めをするものであって、前記絶縁基板の挿入可能な開口部が形成された基板保持用の枠体と、前記枠体を前記放熱ベース上の所定位置に固定するための固定手段と、を備え、前記枠体の前記開口部側における前記放熱ベースの表面との隙間の最大間隔が１００μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半導体装置の製造時における半田飛散を阻止して、製品の不良発生を抑止することが可能となり、接合品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して比較対象としての従来の製造方法について説明し、その後に本発明の実施の形態について説明する。
（従来の製造方法）
図１０は、従来の位置決め治具を用いたパワー半導体モジュールの製造工程の一つであって、（Ａ）は部材のセット工程、（Ｂ）は加熱工程、（Ｃ）は減圧工程を示す断面模式図である。
【００２２】
パワー半導体モジュールの製造では、図１０（Ａ）に示すように反り加工した放熱ベース２上に絶縁基板１が板半田３を介してセットされる。絶縁基板１は、Ｃｕ層１ａ、セラミックス板１ｂ、およびＣｕ層１ｃが積層された基板として構成されている。なお、セラミックス板１ｂとしては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を主成分とする基板が用いられる。
【００２３】
両面に導体層を有する絶縁基板１には、その一方の主面ではＣｕ層１ａが配線層として形成され、他方のＣｕ層１ｃが放熱ベース２と板半田３によって半田接合される。後の加熱工程で板半田３が溶融したとき、絶縁基板１が移動しないように、放熱ベース２上で位置決め治具４により固定される。
【００２４】
図１１は、従来の絶縁基板の接合時に放熱ベース上に設置される位置決め治具であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
従来の位置決め治具４は、上下面が平行な枠体４０を放熱ベース２上の所定位置に固定することで、絶縁基板１を放熱ベース２上に位置決めする治具である。すなわち枠体４０には、同図（Ａ）に示すような長辺がＸ、短辺がＹ（≦Ｘ）の矩形の開口部４１が形成されている。この開口部４１にほぼ同一形状の絶縁基板１を嵌め込んで、板半田３とともに絶縁基板１を放熱ベース２上に配置することができる。なお、位置決め治具４の左右に形成されているねじ孔４２は、放熱ベース２上での位置合わせのためのものである。
【００２５】
放熱ベース２は、絶縁基板１に配置された図示しないパワー半導体チップからの発熱を逃がすために、同じく図示しない放熱フィン等に固定される放熱ベースである。この放熱ベース２には、絶縁基板１が半田接合される主面とは反対側に凸状をなすように、あらかじめ反りが与えられている。ここで、放熱ベース２の反り付け量は、たとえば半田付け時に放熱ベース２が平坦であったときに発生する絶縁基板１側への凸状の反りが約２００μｍ〜約１０００μｍの範囲である場合、約１００μｍ〜約９００μｍの範囲である。
【００２６】
板半田３には、鉛を含まない半田材（鉛フリー半田）が用いられる。この板半田３の成分は、銀、ビスマス、銅、インジウム、アンチモン（Ｓｂ）、亜鉛、アルミニウム等を含むスズ系半田である。また、鉛フリー半田の中でも融点が低いものを用いるほど、半田付けの際に放熱ベース２に加えられる熱が低くなるので、銅の膨張・収縮が小さく、放熱ベース２に発生する反りを小さく抑えることが可能になる。一般には、板半田３の融点は２５０℃以下であることが好ましいとされている。
【００２７】
図１０（Ｂ）には、加熱炉６内でのリフロー処理による半田３ａの溶融状態を示している。加熱炉６によって板半田３を２８０℃〜４００℃に加熱溶融すると、放熱ベース２上の窪みで溶融した半田３ａが気体を巻き込むことによって、絶縁基板１の下で溶融した半田３ａ内にはボイド５が発生しやすい。
【００２８】
図１０（Ｃ）には、水素または不活性ガス雰囲気中での減圧処理によって発生したボイド５を吸引除去するボイド抜きの状態を示している。図１１に示すような位置決め治具４では、全体が平行な枠体４０によって構成されているために、放熱ベース２にあらかじめ反対向きの反りが与えられていると放熱ベース２との間に隙間が生じる。したがって、減圧工程では、この隙間から半田３ａ内のボイド５が抜け出る際に、溶融した半田飛沫３ｂが放熱ベース２上に飛散しやすくなる。
【００２９】
つぎに、本発明の実施の形態に係る２つの位置決め治具について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るパワー半導体モジュールの半田溶融状態を示す断面模式図であって、（Ａ）は絶縁基板の長手方向に沿う断面図、（Ｂ）は絶縁基板の短手方向に沿う断面図である。
【００３０】
位置決め治具は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、底面が放熱ベース２の２次元平面の反り形状に沿った例えば曲面形状（階段状あるいは直線的な傾斜面でもよい。）のカーボン治具４ａを用いている。カーボン治具４ａの底面は、放熱ベース２の外周部の反り形状に一致するだけでなく、放熱ベース２の開口部に接する位置での反り形状にも一致するように曲面加工しておけば、放熱ベース２との間の隙間が殆どなくなる。したがって、半田付け前の組立工程において、このカーボン治具４ａを使用して絶縁基板１を放熱ベース２上で位置決めすることによって、半田飛散が抑止され、放熱ベース２の外周端部にまで半田が飛散することはない。
【００３１】
つぎに、カーボン治具４ａの形成方法について説明する。
カーボン治具４ａは、プレス型によってプレス加工した後に切削加工を施す等して形成することができる。放熱ベース２との接触面に、放熱ベース２の反り量に対応する反りを与えるには、与える反り量に応じた形状のプレス型を用意し、このプレス型内にカーボン粉末を充填してプレスすることによって成型体を形成する。これにより、プレス型に応じた形状のカーボン治具４ａが形成される。このような方法によれば、プレス型を変更することにより、機械的な加工を行わずに、様々な反り量および平面サイズのカーボン治具４ａを形成することができる。また、カーボン治具４ａの底面に段差加工を施して、放熱ベース２の反り量に対応する反りを与えることもできる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係るパワー半導体モジュールの半田溶融状態を示す断面模式図であって、（Ａ）は絶縁基板の長手方向に沿う断面図、（Ｂ）は絶縁基板の短手方向に沿う断面図である。
【００３３】
カーボン治具４ｂは、放熱ベース２の外周部の長手方向についての反り形状にだけ一致するように曲面加工されている。すなわち、このカーボン治具４ｂは、絶縁基板１の長手方向に沿う断面形状については図１のカーボン治具４ａと同様であるが、絶縁基板１の短手方向については、図２（Ｂ）に示すようにカーボン治具４ｂの底面が上面に平行な平面となる。
【００３４】
このようなカーボン治具４ｂは、放熱ベース２の２次元平面の反り形状に一致させている第１の実施の形態のものと比較して、その加工が容易である。その一方で、カーボン治具４ｂの開口部の底面では放熱ベース２との間で隙間が生じることになる。しかし、このときの隙間の大きさがある程度まで小さければ、第１の実施の形態の場合と同様に、半田飛散が抑止されて、放熱ベース２の外周端部にまで半田が飛散しないことは、以下の実験によって確認されている。
【００３５】
図３は、カーボン治具の形状と半田飛散との関係について説明する図であって、（Ａ）はカーボン治具の平面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）はそのＣ−Ｃ断面図、（Ｄ）は放熱ベースの外周端部でのカーボン治具との隙間と水平方向外部への半田飛散率との関係を示す図である。
【００３６】
同図（Ｄ）に示す半田飛散率は、放熱ベース２の外周端部でのカーボン治具４ｂとの隙間の最大値（距離Ｄａ）に応じて変化する。この距離隙間が最も大きく開いた距離Ｄａが全周で１００μｍ以下であれば、放熱ベース２の接合部から水平方向への半田飛沫３ｂが放熱ベース２の外周接合部において全て阻止されることになる。したがって、放熱ベース２との間隔が最大でも２００μｍ以下となるように、カーボン治具４ｂの底面を曲面形状に加工しておけば、半田飛散率が４０％以下となって、後工程における保護ケースとの嵌め合わせ面に干渉しなくなるから、半導体装置の不良発生を抑止するうえで効果がある。
【００３７】
図４は、カーボン治具の形状と半田飛散との関係について説明する図であって、（Ａ）はカーボン治具の平面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）はそのＣ−Ｃ断面図、（Ｄ）は放熱ベースの接合面から垂直上方向へ向かう半田飛散率との関係を示す図である。ここでは、放熱ベース２とカーボン治具４ｂとの隙間を無くした状態で、溶融した半田３ａ内で発生したボイド５を逃がすために、絶縁基板１とカーボン治具４ｂとの間に隙間が形成されている。
【００３８】
同図（Ｄ）に示すように、絶縁基板１とカーボン治具４ｂとの隙間の最小値（距離Ｄｂ）に応じて減圧工程でのボイド５の勢いが決まることから、半田飛散率は距離Ｄｂに反比例する。ここでは、絶縁基板のほぼ全周で距離Ｄｂが３００μｍ以上であれば、溶融した半田３ａは全て絶縁基板１の下で固化し、放熱ベース２の接合面から垂直方向へ半田が這い上がってしまう等の現象を確実に抑えることができる。したがって、カーボン治具４ｂは絶縁基板１を少なくとも３００μｍ以上の間隔をもってその開口部内で保持するように構成すれば、Ｃｕ層１ａまで半田飛沫が付着せず、半導体装置の不良発生を抑止することができる。
【００３９】
このように、放熱ベースに沿った曲面を底面に有さない従来の位置決め治具４と、本発明のように底面に曲面を有し、距離Ｄａが１００μｍ以下、距離Ｄｂが３００〜５００μｍに設計されたカーボン治具４ｂを用いてそれぞれ実験を行ったところ、前者でははんだ飛散による不良率が８８％であったものが、後者では０％となり大きな効果を得ることができた。
【００４０】
なお、上述した距離Ｄａが１００μｍ以下であると、距離Ｄｂが３００μｍ以下の場合には、溶融した半田飛沫３ｂが毛細管現象によって絶縁基板１の回路パターン上に到達して付着するおそれがある。したがって、このような現象を避けるには距離Ｄａを１００μｍ以下、かつ距離Ｄｂを３００μｍ以上とすることが好ましい。さらに、距離Ｄｂの上限は、治具の小型化の観点からすると、はんだ飛散率が０％である５００μｍ程度とすることが好ましい。
【００４１】
図５は、カーボン治具の開口部形状を示す平面図である。
カーボン治具４ｂの開口部４１は、絶縁基板１を挿入可能とする大きさが必要である。カーボン治具４ｂは、その本来の役割が放熱ベース２上で絶縁基板１の位置決めを行うことにあるからである。位置決め治具４のねじ孔４２は、放熱ベース２上での位置合わせのためのものである。
【００４２】
このカーボン治具４ｂでは、開口部４１が絶縁基板１より一回り分だけ大きく形成され、開口部４１の四隅には階段状の突起部４３を設けて、それぞれ放熱ベース２の四隅を保持するようにしている。こうしてカーボン治具４ｂの突起部４３によって、放熱ベース２上で絶縁基板１の位置決めを行えば、同時に図４（Ｃ）に示す絶縁基板１とカーボン治具４ｂとの距離Ｄｂを所定の大きさに設定することが可能になる。
【００４３】
図６は、冷却工程によって常圧常温とされたパワー半導体モジュールを示す要部断面模式図である。
樹脂ケース７は、絶縁基板１上の回路パターンや、そこに半田８で接合された半導体チップ９を保護するものである。上述したカーボン治具４ａ，４ｂを用いて半田飛散を抑止することで、放熱ベース２がほぼ平坦な状態にまで復帰したとき、絶縁基板１が半田接合された放熱ベース２の上面周辺には、半田飛沫が残留しない。したがって、その後の修正加工等の処理を実施しなくても、放熱ベース２の上から樹脂ケース７等を確実に密着させることができ、製品サイズを規格通りに仕上げることができる。しかも、放熱ベース２と樹脂ケース７の間に隙間が生じていなければ、さらに後工程で半導体チップ９をゲルにより封止する場合に、特段の処理を行わなくてもゲルが流出するおそれがなくなる。
【００４４】
また、予め放熱ベース２に凹状に反りを与えておいたため、冷却して絶縁基板１が半田付けされた後に、放熱ベース２はほぼ平坦に近い状態になる。したがって、放熱ベース２の冷却フィンへの取付けも確実に行える。
【００４５】
以上では、接合材料として板半田３を用いる場合について説明したが、半田以外にも金属ペースト、あるいは導電性樹脂等を使用できる。いずれの場合も、それぞれ位置決め治具を構成するための材料は、例えばカーボン、あるいはセラミックのように、使用する接合材料の融点より高い加熱温度まで耐熱性を有し、その接合材料に対して非接着性を有するものでなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施の形態に係るパワー半導体モジュールの半田溶融状態を示す断面模式図であって、（Ａ）は絶縁基板の長手方向に沿う断面図、（Ｂ）は絶縁基板の短手方向に沿う断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係るパワー半導体モジュールの半田溶融状態を示す断面模式図であって、（Ａ）は絶縁基板の長手方向に沿う断面図、（Ｂ）は絶縁基板の短手方向に沿う断面図である。
【図３】カーボン治具の形状と半田飛散との関係について説明する図であって、（Ａ）はカーボン治具の平面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）はそのＣ−Ｃ断面図、（Ｄ）は放熱ベースの外周端部でのカーボン治具との隙間と水平方向外部への半田飛散率との関係を示す図である。
【図４】カーボン治具の形状と半田飛散との関係について説明する図であって、（Ａ）はカーボン治具の平面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）はそのＣ−Ｃ断面図、（Ｄ）は放熱ベースの接合面から垂直上方向へ向かう半田飛散率との関係を示す図である。
【図５】カーボン治具の開口部形状を示す平面図である。
【図６】冷却工程によって常圧常温とされたパワー半導体モジュールを示す要部断面模式図である。
【図７】従来のパワー半導体モジュールの要部断面模式図である。
【図８】反った状態の放熱ベースを示す要部断面模式図である。
【図９】パワー半導体モジュールの組立工程を示す要部断面模式図である。
【図１０】従来の位置決め治具を用いたパワー半導体モジュールの製造工程の一つであって、（Ａ）は部材のセット工程、（Ｂ）は加熱工程、（Ｃ）は減圧工程を示す断面模式図である。
【図１１】従来の絶縁基板の接合時に放熱ベース上に設置される位置決め治具であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  絶縁基板
２  放熱ベース
３  板半田
３ａ  半田
４  位置決め治具
４ａ，４ｂ  カーボン治具
５  ボイド
６  加熱炉
７  樹脂ケース
８  半田
９  半導体チップ
４０  枠体
４１  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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