(57)【要約】【課題】本発明は、半導体装置とバスバーとをはんだ付け接合するにあたって、はんだ接合厚さを最適化し、はんだ継手構造の信頼性を向上させた半導体モジュールを得る半導体モジュール製造装置および半導体モジュール製造方法を提供する。【解決手段】半導体モジュール製造装置Ｓは、第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２との間に第１のはんだ部材ｈ１および第２のはんだ部材ｈ２を挟持し、これらはんだ部材間に半導体装置１を挟持して積み上げ体Ｔを構成し、この積み上げ体を支持棚３上に載置し、積み上げ体の一側面を加熱ブロック６に接触させてヒーター７，７で積み上げ体を加熱し、弾性押え部材１０を積み上げ体反対側の側面に接触させ、半導体装置と第２のバスバーが自重で加熱ブロックに対して摺動可能となるように積み上げ体を加熱ブロックに弾性的に押し付け付勢する。【選択図】    図２
2010074100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の主面に第１のバスバーをはんだ接合し、前記半導体装置の前記主面と対向する面に第２のバスバーをはんだ接合してなる半導体モジュールを製造する半導体モジュール製造装置であって、
第１のバスバーと第２のバスバーとの間に第１のはんだ部材および第２のはんだ部材を挟持するとともに、前記第１のはんだ部材と第２のはんだ部材との間に半導体装置を挟持した積み上げ体が載置される支持部材と、
この支持部材に載置される前記積み上げ体の一側面と接触し、積み上げ体を加熱して前記第１のはんだ部材と第２のはんだ部材を溶融させる加熱手段と、
この加熱手段が接触する前記積み上げ体の一側面とは反対側の側面に接触し、前記半導体装置および、半導体装置上の第１のバスバーもしくは第２のバスバーが自重で加熱手段に対して摺動可能となるように、積み上げ体を加熱手段に弾性的に押し付け付勢する弾性押え部材と、
を具備することを特徴とする半導体モジュール製造装置。
【請求項２】
半導体装置の主面に第１のバスバーをはんだ接合し、前記半導体装置の前記主面と対向する面に第２のバスバーをはんだ接合してなる半導体モジュールを製造する半導体モジュール製造装置であって、
第１のバスバーと第２のバスバーとの間に第１のはんだ部材および第２のはんだ部材を挟持するとともに、前記第１のはんだ部材と第２のはんだ部材との間に半導体装置を挟持した積み上げ体が載置される支持部材と、
この支持部材に載置される前記積み上げ体の一側面と接触し、積み上げ体を加熱して前記第１のはんだ部材と第２のはんだ部材を溶融させる加熱手段と、
この加熱手段とともに前記積み上げ体を囲み、積み上げ体とその周囲を真空雰囲気となす真空チャンバーと、
この真空チャンバーに設けられ、加熱手段が接触する前記積み上げ体の一側面とは反対側の側面に接触し、前記半導体装置および、この半導体装置上の第１のバスバーもしくは第２のバスバーが自重で加熱手段に対して摺動可能となるように、積み上げ体を加熱手段に弾性的に押し付け付勢する弾性押え部材と、
を具備することを特徴とする半導体モジュール製造装置。
【請求項３】
半導体装置の主面に第１のバスバーをはんだ接合し、前記半導体装置の前記主面と対向する面に第２のバスバーをはんだ接合してなる半導体モジュールを製造する半導体モジュール製造装置であって、
第１のバスバーと第２のバスバーとの間に第１のはんだ部材および第２のはんだ部材を挟持するとともに、前記第１のはんだ部材と第２のはんだ部材との間に半導体装置を挟持した積み上げ体が載置される支持部材と、
この支持部材に載置される前記積み上げ体の一側面と接触し、積み上げ体を加熱して前記第１のはんだ部材と第２のはんだ部材を溶融させる加熱手段と、
この加熱手段に設けられる吸着孔と、
この吸着孔に接続され、前記支持部材に載置する前記積み上げ体を加熱手段に密着するよう真空吸着する吸着手段と、
前記加熱手段とともに前記積み上げ体を囲み、積み上げ体とその周囲を不活性ガス雰囲気となすガスチャンバーと、
このガスチャンバーに設けられ、加熱手段が接触する積み上げ体の一側面とは反対側の側面に接触し、前記半導体装置および、この半導体装置上にある第１のバスバーもしくは第２のバスバーが自重で加熱手段に対して摺動可能となるように、積み上げ体を加熱手段に弾性的に押し付け付勢する弾性押え部材と、
を具備することを特徴とする半導体モジュール製造装置。
【請求項４】
前記積み上げ体と前記加熱手段との間に、中敷板を介在させたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体モジュール製造装置。
【請求項５】
前記半導体装置は、複数、第１のバスバーと第２のバスバーとの間にはんだ接合され、
前記半導体装置と第１のはんだ部材および第２のはんだ部材は、位置決め用治具によって第１のバスバーと第２のバスバーに対する位置が設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の半導体モジュール製造装置。
【請求項６】
半導体装置の主面に第１のバスバーをはんだ接合し、前記半導体装置の前記主面と対向する面に第２のバスバーをはんだ接合してなる半導体モジュールを製造する半導体モジュール製造方法であって、
長手方向に沿う側面を水平姿勢とした第１のバスバー上に第１のはんだ部材を載置し、この第１のはんだ部材上に主面を水平姿勢とした半導体装置を載置し、この半導体装置の主面とは反対側の面上に第２のはんだ部材を載置し、この第２のはんだ部材上に長手方向に沿う側面を水平姿勢とするとともに第１のはんだ部材の側面に沿わせた第２のバスバーを載置する積み上げ体を構成する工程と、
前記積み上げ体を加熱するとともに、前記半導体装置と、この半導体装置上に載置する前記第１のバスバーもしくは前記第２のバスバーを、自重で位置変動可能に保持する工程と、
を具備することを特徴とする半導体モジュール製造方法。
【請求項７】
半導体装置の主面に第１のバスバーをはんだ接合し、前記半導体装置の前記主面と対向する面に第２のバスバーをはんだ接合してなる半導体モジュールを製造する半導体モジュール製造方法であって、
長手方向に沿う側面を水平姿勢とした第１のバスバー上に第１のはんだ部材を載置し、この第１のはんだ部材上に主面を水平姿勢とした半導体装置を載置し、この半導体装置の主面とは反対側の面上に第２のはんだ部材を載置し、この第２のはんだ部材上に長手方向に沿う側面を水平姿勢とするとともに第１のはんだ部材の側面に沿わせた第２のバスバーを載置する積み上げ体を構成する工程と、
前記積み上げ体を水平姿勢のままで支持部材上に載置する工程と、
前記支持部材上に載置される積み上げ体を加熱手段に押し当てる工程と、
前記加熱手段を加熱して、第１のはんだ部材と第２のはんだ部材を溶融させる工程と、
前記加熱手段による加熱工程中に継続して、前記半導体装置と、この半導体装置上に載置する前記第１のバスバーもしくは前記第２のバスバーを、自重で位置変動可能に保持する工程と、
を具備することを特徴とする半導体モジュール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばＰＣＳＰと呼ばれる半導体装置の両面に、バスバーをはんだ接合してなる半導体モジュールを製造するための半導体モジュール製造装置と半導体モジュール製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえばＰＣＳＰと呼ばれる半導体装置は、ＩＧＢＴ（Insulate Gate Bipolar Transistor）、ＩＥＧＴ（Injection Enhanced Transisitor）、ＭＯＳ−ＦＥＴなどが多用される。このような半導体装置を複数個備えた半導体モジュールが、放熱板であるベース基板上に一列に並べられ、インバータやコンバータ等の電力制御器に搭載される。
【０００３】
しかしながら、前述の半導体モジュールでは、各半導体装置の片面だけがベース基板に接触しているだけなので、放熱性が充分でない。また、各半導体装置の基板裏面がベース基板上に接合しているため、ベース基板に対する半導体パッケージの設置面積が大きくなり、半導体モジュールが大型化してしまう。
【０００４】
そこで、［特許文献１］においては、各半導体装置を垂直に立てた状態にして一列に並べ、半導体装置の主面と、この主面と対向する面のそれぞれに、はんだ部材を介して導電部材であるバスバーを一体に仮保持し、加熱炉に収容して加熱する。はんだ部材は溶融して、半導体装置とバスバーを互いにはんだ接合し、半導体モジュールが得られる。
【特許文献１】特開２００７−６８３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
［特許文献１］に開示される半導体モジュールにおいて問題は、半導体装置とバスバーをはんだ部材を介してはんだ付け加工する際にある。すなわち、片状の半導体装置を立てて垂直姿勢とすると、この半導体装置の主面と裏面および、半導体装置をはんだ付けするためのバスバーの側面も垂直面となる。
【０００６】
そのため、加熱炉で加熱され溶融したはんだ部材の一部が重力の影響を受けて、半導体パッケージ下端からバスバーの下端を介して流れ落ち、あるいは半導体パッケージ下端周辺に濡れ拡がり易い。この対応として、予め、はんだ部材の量を少なくすることが考えられるが、はんだ層に気泡ができ易く、確実で信頼性の高いはんだ接合を得られない。
【０００７】
このように、半導体パッケージを垂直姿勢にして、バスバーとはんだ付け接合するにあたって、自重によりはんだが垂れ下り、あるいは半導体装置が落下する虞れがある。そのため、スペーサ治具をバスバーと半導体装置の下に敷いて、半導体装置やはんだが落ちないようにしている。
【０００８】
しかしながら、いわゆる、はんだヒケの発生を完全に防止することは困難であり、半導体装置とバスバーとの間に最適なはんだ接合厚さを得難く、はんだ継手構造に対する信頼性が低いものである。また、前記スペーサ治具が落下してきた溶融はんだで汚れるという問題が生じている。
【０００９】
本発明は前記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、半導体装置とバスバーとをはんだ付け接合するにあたって、はんだ垂れがないとともに位置ズレを防止して、信頼性の向上化を得るはんだ継手構造の半導体モジュールを製造するための、半導体モジュール製造装置および半導体モジュール製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を満足するため本発明は、半導体装置の主面に第１のバスバーをはんだ接合し、半導体装置の主面と対向する面に第２のバスバーをはんだ接合してなる半導体モジュールを製造する半導体モジュール製造装置であって、第１のバスバーと第２のバスバーとの間に第１のはんだ部材および第２のはんだ部材を挟持するとともに第１のはんだ部材と第２のはんだ部材との間に半導体装置を挟持した積み上げ体を支持部材に載置し、支持部材に載置される積み上げ体の一側面を加熱手段に接触させて積み上げ体を加熱し、第１のはんだ部材と第２のはんだ部材を溶融させ、加熱手段が接触する積み上げ体の一側面とは反対側の側面に弾性押え部材を接触して半導体装置および第１のバスバーもしくは第２のバスバーが自重で加熱手段に対して摺動可能となるように、積み上げ体を加熱手段に弾性的に押し付け付勢する。
【００１１】
上記目的を満足するため本発明は、半導体装置の主面に第１のバスバーをはんだ接合し、半導体装置の主面と対向する面に第２のバスバーをはんだ接合してなる半導体モジュールを製造する半導体モジュール製造方法であって、長手方向に沿う側面を水平姿勢とした第１のバスバー上に第１のはんだ部材を載置し、この第１のはんだ部材上に主面を水平姿勢とした半導体装置を載置し、この半導体装置の主面とは反対側の面上に第２のはんだ部材を載置し、この第２のはんだ部材上に長手方向に沿う側面を水平姿勢とするとともに第１のはんだ部材の側面に沿わせた第２のバスバーを載置して積み上げ体を構成する工程と、積み上げ体を加熱するとともに半導体装置と、この半導体装置上に載置する第１のバスバーもしくは第２のバスバーを自重で位置変動可能に保持する工程とを具備する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体装置とバスバーとをはんだ付け接合するにあたって、はんだ垂れがないとともに位置ズレを防止し、はんだ継手構造の信頼性の向上化を得るという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明における第１の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。  
図１（Ａ）は半導体モジュールＭとして完成する以前の、積み上げ体Ｔを分解して示す斜視図であり、図１（Ｂ）は積み上げ体Ｔの斜視図である。
【００１４】
半導体モジュールＭは、半導体装置１の主面に第１のはんだ部材ｈ１を介して第１のバスバーＶ１をはんだ接合し、半導体装置１の主面と対向する面に第２のはんだ部材ｈ２を介して第２のバスバーＶ２をはんだ接合することで構成される。半導体モジュールＭとして用いる場合は、９０°回動し、手前側面を下面もしくは上面にした姿勢にする。
【００１５】
すなわち、半導体装置１を垂直姿勢とし、この半導体装置１の垂直な主面に第１のバスバーＶ１がはんだ接合され、主面と対向する垂直な面に第２のバスバーＶ２がはんだ接続される。したがって、第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２の半導体装置１がはんだ付けされる面も、垂直な面になる。
【００１６】
図１（Ａ）（Ｂ）では、第１のバスバーＶ１上に、第１のはんだ部材ｈ１を介して複数の半導体装置１が所定間隔を存して載置され、それぞの半導体装置１の上に第２のはんだ部材ｈ２を介して第２のバスバーＶ２が載置される水平姿勢の積み上げ体Ｔとして示している。
【００１７】
さらに、前記積み上げ体Ｔについて詳細に説明する。  
図２（Ａ）に、積み上げ体Ｔの構成を示している。  
断面が矩形状をなし長手方向に所定長さを有する、いわゆる角柱状の導電部材である第１のバスバーＶ１を水平に横置きする。この第１のバスバーＶ１の上面に、長手方向に所定間隔を存して、たとえばはんだシートからなる第１のはんだ部材ｈ１を載置する。このはんだ部材ｈ１は後述する半導体装置１の主面と略同一の形状面積をなす。
【００１８】
つぎに、それぞれの第１のはんだ部材ｈ１の上面に、たとえば主面を下面側とした半導体装置１を載置する。前記半導体装置１は主面が矩形状をなし、極く薄肉の片状に形成されている。半導体装置１の主面と第１のはんだ部材ｈ１は略同一の形状面積をなすことから、互いに正しく位置合せする必要がある。
【００１９】
第１のはんだ部材ｈ１を介して第１のバスバーＶ１上に載置されたそれぞれの半導体装置１の上面、すなわち主面と対向する面上に、たとえばはんだシートからなる第２のはんだ部材ｈ２を載置する。この第２のはんだ部材ｈ２も半導体装置１の主面と略同一の形状面積をなしており、正しく位置合せすることは、言うまでもない。
【００２０】
さらに、第２のはんだ部材ｈ２上に、導電部材である第２のバスバーＶ２を載置する。この第２のバスバーＶ２は、前記第１のバスバーＶ１と同一の断面形状および長さ寸法を有していて、第１のバスバーＶ１の長手方向に沿う側面に、第２のバスバーＶ２の側面が正しく対向するよう位置合せしなければならない。
【００２１】
このようにして積み上げ体Ｔが構成される。前記積み上げ体Ｔの姿勢を崩したり、個々の構成部品が位置ズレを生じることなく、そのままの水平状態を保持して後述する半導体モジュール製造装置Ｓへ移送する。
【００２２】
半導体モジュール製造装置Ｓは、図２（Ｂ）（Ｃ）に示すように構成される。  
図中３は、前記積み上げ体Ｔが載置される支持棚（支持部材）である。この支持棚３の上面に積み上げ体Ｔの最も下部にある第１のバスバーＶ１の下面が載る。第１のバスバーＶ１の上面に第１のはんだ部材ｈ１を介して半導体装置１が載り、さらに第２のはんだ部材ｈ２を介して第２のバスバーＶ２が載ることとなる。
【００２３】
前記支持棚３は、加熱体（加熱手段）５の一側面に一体に突設されていて、この突出長さは第１のバスバーＶ１における載置幅寸法の少なくとも半分以上は必要である。前記加熱体５は、導電性の良好な素材で成形される加熱ブロック６と、この加熱ブロック６に埋設される加熱源であるヒーター７とから構成される。
【００２４】
前記加熱ブロック６は、断面が矩形状をなし、ここでは図示しない長手方向寸法は第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２の長手方向寸法よりも大に形成される。前記支持棚３は加熱ブロック６の一側面下部に水平に突設されていて、支持棚３上面から加熱ブロック６の上端面までの距離は、前記積み上げ体Ｔの積み上げ高さよりも充分大に形成される。
【００２５】
ここでは２本の前記ヒーター７が互いに並行して、かつ加熱ブロック６の長手方向に沿って設けられる。ヒーター７に通電することで加熱ブロック６が加熱され、加熱ブロック６とともに支持棚３が発熱するようになっている。  
さらに半導体モジュール製造装置Ｓとして、真空チャンバー９と、この真空チャンバー９に設けられる複数の弾性押え部材１０を備えている。
【００２６】
前記真空チャンバー９は、一側面のみが開口し、他の側面が全て閉塞面をなす箱体であり、開口面とは対向する側面に配管１１の一端部が接続される。前記配管１１の他端部には図示しない真空ポンプが接続され、真空チャンバー９内に真空圧をかけられるようになっている。
【００２７】
真空チャンバー９の開口面周端部は、加熱ブロック６の一側面周端部と同一に寸法設定されている。この周端部端面に沿ってＯリング等のパッキン部材ａが取付けられていて、開口面周端部を加熱ブロック６の一側面周端部に強固に接触させることで圧潰変形し、真空チャンバー９と加熱ブロック６の一側面とで構成される空間室の気密を保持する。
【００２８】
それぞれの前記弾性押え部材１０は、真空チャンバー９の前記配管１１が接続される側面部内面に取付けられる複数の圧縮コイルばね等の弾性体１２と、この弾性体１２の真空チャンバー９内に突出する端部に取付けられる、剛体からなる押えコマ１３とから構成される。
【００２９】
押えコマ１３と弾性体１２とで構成される前記弾性押え部材１０は、真空チャンバー９の開口端を加熱ブロック６の一側面周端部に対向させた状態で、前記支持棚３上に載置される前記積み上げ体Ｔのうちの第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２と対向する位置に設けられている。
【００３０】
すなわち、真空チャンバー９の開口面周端部を加熱ブロック６の一側面周端部に前記パッキン部材ａを介して接触させることで、前記弾性押え部材１０の押えコマ１３が第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２の側面に当接するように寸法設定されている。
【００３１】
このとき弾性体１２が圧縮変形し、弾性反発力が押えコマ１３を介して第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２に作用することとなるが、特に弾性体１２の弾性反発力の設定については、後述するように特定条件を満足するよう考慮され、かつ適応する弾性体１２が用いられている。
【００３２】
以上のように半導体モジュール製造装置Ｓが構成されている。以下、図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）にもとづいて、半導体モジュールＭの製造方法の説明をなす。  
はじめに、先に説明したように、水平姿勢にした第１のバスバーＶ１上に第１のはんだ部材ｈ１を介して半導体装置１の主面を載置し、さらにこの半導体装置１の主面とは反対側の面上に第２のはんだ部材ｈ２を介して第２のバスバーＶ２を載置し、水平姿勢にした積み上げ体Ｔを構成する工程をなす。
【００３３】
つぎに、図２（Ａ）に示すように、前記積み上げ体Ｔを水平姿勢のまま前記支持棚３上に載置する工程をなす。この状態で支持棚３には、積み上げ体Ｔ下部をなす第１のバスバーＶ１下面のほとんど全部が支持され、積み上げ体Ｔは安定して載置される。
【００３４】
そして、積み上げ体Ｔの側面が加熱ブロック６の側面に当接するよう、積み上げ体Ｔの構成部品を位置ズレすることなく、人為的に押し付ける。もしくは、加熱体５をある程度（約７０°）傾け、支持棚３の突出端が斜め上方を向くようにした状態を保持して積み上げ体Ｔを支持棚３上に載置し、そのあと加熱体５を元の姿勢に戻してもよい。
【００３５】
実際には、半導体装置１と第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２の幅寸法が、第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２の幅寸法よりもわずかに小に形成されているので、これらバスバーＶ１，Ｖ２が加熱ブロック６側面部に接し、半導体装置１と第１、第２のバスバーｈ１，ｈ２は加熱ブロック６とわずかな間隙を存する。
【００３６】
つぎに、図２（Ｂ）に示すように、真空チャンバー９の開口面周端部を加熱ブロック６の周端部に対向する。上述したように真空チャンバー９には、真空ポンプと連通する配管１１が接続されるとともに、圧縮コイルばね等の弾性体１２と、押えコマ１３とからなる弾性押え部材１９が取付けられている。
【００３７】
つぎに、図２（Ｃ）に示すように、真空チャンバー９の開口面周端部を加熱ブロック６の側面周端部に当接する。真空チャンバー９に設けられるパッキン部材ａは、真空チャンバー９と加熱ブロック６との間に挟まれて圧潰変形する。このことから、真空チャンバー９と加熱体５とから構成される内部空間室の気密が保持される。
【００３８】
一方、支持棚３上の積み上げ体Ｔは、真空チャンバー９によって覆われ、真空チャンバー９と加熱体５からなる内部空間室に収容状態となる。第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２の側面部に押えコマ１３が当接し、弾性体１２は圧縮変形して弾性反発力が作用する。
【００３９】
前記弾性体１２の弾性反力により、積み上げ体Ｔは加熱ブロック６の側面部に押圧付勢される。実際には、押えコマ１３は第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２に接触しているので、これら第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２が加熱ブロック６の側面部に押し当てられ、半導体装置１には第２のバスバーＶ２の重量がかかることになる。
【００４０】
前記弾性体１２の弾性反発力は、積み上げ体Ｔ構成部品が自重で摺動可能となる程度に設定されている。すなわち、支持棚３を除去し、積み上げ体Ｔに対する支持部材が存在しないとき、積み上げ体Ｔは押えコマ１３を介して弾性体１２に押し付けられながら、自重で、加熱ブロック６側面部に沿い摺動しながらずり下がる程度の弾性反発力である。
【００４１】
このように積み上げ体Ｔに対する処置をなし、加熱ブロック６側面部に真空チャンバー９を当接したあと、加熱体５に設けられるヒーター７，７に通電する。ヒーター７，７の発熱により、加熱ブロック６と支持棚３を介して積み上げ体Ｔが加熱される。同時に、配管１１に接続される真空ポンプを駆動して、真空チャンバー９内部を真空雰囲気化する。
【００４２】
積み上げ体Ｔを構成する第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２は、直接的に加熱ブロック６の側面部に当接されているので、加熱ブロック６からの伝熱によって短時間で加熱される。各バスバーＶ１，Ｖ２は同時に温度上昇し、半導体装置１との間に介在する第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２に伝熱する。
【００４３】
各はんだ部材ｈ１，ｈ２は溶融して、半導体装置１と第１のバスバーＶ１および第２のはんだ部材Ｖ２とがはんだ付けされる。なお説明すると、第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２は、加熱により溶融して固形から半液状に変化する。
【００４４】
ミクロ的に見ると、各はんだ部材ｈ１，ｈ２における当初（加熱前）の厚みが漸次薄くなっていていき、面積が拡大する。積み上げ体Ｔを構成する最下部の第１のバスバーＶ１は支持棚３上に直接載置されるので、第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２の厚みが薄くなっても、支持棚３上面から第１のバスバーＶ１上面までのの高さ位置は変動しない。
【００４５】
これに対して第１のはんだ部材ｈ１上にある半導体装置１と、第２のはんだ部材ｈ２上にある第２のバスバーＶ２は、それぞれのはんだ部材ｈ１，ｈ２の溶融にともなう厚みの低減に応じて、支持棚３上面からの高さ位置が漸次低くなっていく。
【００４６】
仮に、弾性体１２の弾性反発力が極めて強く、第２のバスバーＶ２が加熱ブロック６の側面部に強固に押し当てられ、第２のバスバーＶ２位置が完全固定状態であれば、第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２の溶融にともなう厚みの低減に影響されずに、第２のバスバーＶ２の位置が確保される。
【００４７】
すなわち、第２のバスバーＶ２と半導体装置１との間に介在される第２のはんだ部材ｈ２が溶融しても、この溶融したはんだ部材ｈ２は第２のバスバーＶ２もしくは半導体装置１に付着して、第２のバスバーＶ２と半導体装置１との間に狭小の空白間隙が存在してしまう。
【００４８】
さらに、第１のはんだ部材ｈ１が溶融して半導体装置１の高さ位置が低下すれば、より第２のバスバーＶ２と半導体装置１との空間間隙が拡大する。しかも、第２のバスバーＶ２の重量が半導体装置１にかからないから、半導体装置１の位置ズレが生じる虞れがある。
【００４９】
しかしながら、第２のバスバーＶ２を押えコマ１３を介して加熱ブロック６の側面部に押し当てる弾性体１２は、第２のバスバーＶ２が自重で加熱ブロック６側面部に対し摺動可能であるとする弾性反発力に設定されている。
【００５０】
このことから、第２のバスバーＶ２は加熱ブロック６の側面部に押し当てられ、ヒーター７，７による充分な加熱作用を受けながら、加熱ブロック６側面部に沿って高さ位置が低下していく。同時に、真空チャンバー９内が真空状態になって、はんだ部材ｈ１，ｈ２を構成するはんだとフラックスの酸化が防止され、信頼性の高いはんだ付けが行われる。
【００５１】
所定の加熱時間が経過したらヒーター７の通電を停止するとともに、真空ポンプの駆動を停止する。ある程度の冷却時間のあと、真空チャンバー９を移動して加熱体５から離間させ、積み上げ体Ｔから変った半導体モジュールＭを露出し、支持棚３から取り出す。すなわち、図２（Ｄ）に示す半導体モジュールＭが製作完成する。
【００５２】
以上説明したように、半導体装置１を水平姿勢にして、第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２に対するはんだ付け面を水平にする。この状態ではんだ付け加工を行うので、はんだ部材ｈ１，ｈ２のいわゆるはんだ垂れがなく、半導体モジュールＭ構成部品の位置ズレのない、確実で信頼性の高いはんだ付けが行われる。
【００５３】
なお、実際に使用する際は、図２（Ｄ）で示す半導体モジュールＭを９０°回動して、半導体装置１を垂直姿勢とし、半導体装置１の左右両側に第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２を位置させる。既に半導体装置１と第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２とがはんだ付けされているので、何らの不具合もなく使用に供される。
【００５４】
図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、本発明における第２の実施の形態での、半導体モジュールＭの製造装置Ｓａと製造方法を示している。  
基本的に、支持棚３が一体形成される加熱ブロック６とヒーター７を備えた加熱体５の構造は、先に説明したものと変りがない。また、支持棚３上に載置される積み上げ体Ｔの構成を同一とする。
【００５５】
前記加熱ブロック６に、互いに上下方向に離間して一対の吸着孔１５，１５が並行して設けられる。吸着孔１５，１５の一端開口部は、支持棚３上に支持される積み上げ体Ｔの第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２の側面部と対向する。吸着孔１５の他端開口部には配管１６が接続され、これら配管１６は真空ポンプ１７と連通する。
【００５６】
さらに半導体モジュール製造装置Ｓａとして、ガスチャンバー９Ａと、このガスチャンバー９Ａに設けられる複数の弾性押え部材１０を備えている。  
前記ガスチャンバー９Ａは、先に説明した真空チャンバー９と全く同一の形状構造をなし、寸法的にも何ら変りがない。相違点は、開口面とは対向する側面に接続される配管１１ａが図示しない不活性ガス源に連通され、ガスチャンバー９Ａ内に不活性ガスを供給できるようになっていることである。
【００５７】
ガスチャンバー９Ａの開口面周端部に沿ってＯリング等のパッキン部材ａが取付けられていることも変りがない。前記弾性押え部材１０は、それぞれの取付け位置と、複数の圧縮コイルばね等の弾性体１２および、剛体からなる押えコマ１３とから構成されることも変りがない。そして、弾性体１２の弾性反発力の設定についても同一である。
【００５８】
以上のように半導体モジュール製造装置Ｓａが構成されている。以下、半導体モジュールＭの製造方法の説明をなす。  
図３（Ａ）に示すように、水平姿勢にした第１のバスバーＶ１上に第１のはんだ部材ｈ１を介して半導体装置１の主面を載置する。さらに、半導体装置１の主面とは反対側の面上に第２のはんだ部材ｈ２を介して第２のバスバーＶ２を載置して、水平姿勢にした積み上げ体Ｔを構成する工程をなす。
【００５９】
つぎに、前記積み上げ体Ｔを水平姿勢のまま前記支持棚３上に載置する工程をなす。このとき、積み上げ体Ｔの側面が加熱体５を構成する加熱ブロック６の側面部に当接するよう押し付けることも変りがない。
【００６０】
つぎに、図３（Ｂ）に示すように、ガスチャンバー９Ａの開口面周端部を加熱ブロック６の周端部に対向し、図３（Ｃ）に示すように、ガスチャンバー９Ａの開口面周端部を加熱ブロック６の側面周端部に当接する工程をなす。ガスチャンバー９Ａに設けられるパッキン部材ａは、ガスチャンバー９Ａと加熱ブロック６との間に挟まれて圧潰変形する。
【００６１】
支持棚３上の積み上げ体Ｔは、ガスチャンバー９Ａと加熱体からなる内部空間室内に収容され、かつパッキン部材ａにより内部空間室の気密が保持される。同時に、第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２の側面部に押えコマ１３が当接し、弾性体１２は圧縮されて弾性反発力が作用する。
【００６２】
さらに、真空ポンプ１７を駆動して、吸着孔１５に第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２を真空吸着する。各バスバーＶ１，Ｖ２は加熱ブロック６に密着状態となるうえに、弾性体１２の弾性反発力が作用して、位置ズレが生じる余地が全くない。
【００６３】
つぎに、加熱体５のヒーター７，７に通電して、加熱ブロック６と支持棚３を介して積み上げ体Ｔを加熱するとともに、不活性ガス源から不活性ガスを供給する。ガスチャンバー９と加熱体５で構成され、積み上げ体Ｔを収容する内部空間室は不活性ガス雰囲気となる。
【００６４】
第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２は、吸着孔１５に真空吸着されるとともに弾性体１２に押し付けられて加熱ブロック６の側面部に密着状態にある。したがって、加熱ブロック６からの伝熱によって、短時間で効率よく加熱される。各バスバーＶ１，Ｖ２は同時に温度上昇し、第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２に伝熱される。
【００６５】
各はんだ部材ｈ１，ｈ２は溶融して、半導体装置１と第１のバスバーＶ１および第２のバスバーＶ２がはんだ付けされる。すなわち、第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２は加熱により溶融して固形から半液状に変化し、当初（加熱前）の厚みが漸次薄くなっていていき、面積が拡大する。
【００６６】
第１のバスバーＶ１は支持棚３上に直接載置されるので、第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２の厚みが薄くなっても、支持棚３上面から第１のバスバーＶ１上面までの高さ位置は変動しない。
【００６７】
半導体装置１と第２のバスバーＶ２は、それぞれのはんだ部材ｈ１，ｈ２の溶融にともなう厚みの低減に応じて、支持棚３上面からの高さ位置が漸次低くなっていく。同時に、ガスチャンバー９Ａ内に充満する不活性ガスにより、はんだとフラックスの酸化が防止され、信頼性の高いはんだ付けが行われる。
【００６８】
所定の加熱時間が経過したらヒーター７の通電を停止するとともに、真空ポンプ１７の駆動を停止する。ある程度の冷却時間のあと、ガスチャンバー９Ａを移動して加熱体５から離間させ、積み上げ体Ｔから変った半導体モジュールＭを露出し、支持棚３から取り出す。すなわち、図３（Ｄ）に示す半導体モジュールＭが製作完成する。
【００６９】
ここでも、半導体装置１を水平姿勢とし、第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２に対するはんだ付け面を水平にしてはんだ付け加工を行うので、はんだ垂れすることがないとともに、各構成部品の位置ズレが生じることなく、確実で信頼性の高いはんだ付けが行われる。
【００７０】
実際に使用する際は、図３（Ｄ）で示す半導体モジュールＭを９０°回動して、半導体装置１を垂直姿勢とし、この左右両側に第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２を位置させることも、同様である。既に半導体装置１と第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２とがはんだ付けされているので、何らの不具合もなく使用に供されることも変りがない。
【００７１】
図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、本発明における第３の実施の形態での、半導体モジュールＭの製造装置Ｓｂと、半導体モジュールＭの製造方法を示している。  
ここでは、先に説明した第１の実施の形態における半導体モジュール製造装置Ｓを基礎としている。すなわち、支持棚３が一体形成される加熱ブロック６とヒーター７，７を備えた加熱体５と、支持棚３上に載置される積み上げ体Ｔの構成を同一とする。真空チャンバー９の構造も変りがなく、弾性押え部材１０の構造も変りがない。
【００７２】
相違点は、支持棚３上に載置される積み上げ体Ｔと加熱ブロック６との間に、伝熱性の優れた薄い板厚の金属板からなる中敷板１８が介在されることである。前記支持棚３の基端部には中敷板１８が嵌め込まれる凹部ｂが設けられていて、中敷板１８は容易に交換可能である。
【００７３】
図４（Ａ）に示すように、支持棚３上に載置される積み上げ体Ｔは中敷板１８に密着し、かつ中敷板１８は加熱ブロック６の側面部に密着する。したがって、積み上げ体Ｔは中敷板１８を介して加熱ブロック６に密着することとなる。
【００７４】
図４（Ｂ）に示すように、弾性押え部材１０を備えた真空チャンバー９を加熱ブロック６に対向させ、図４（Ｃ）に示すように真空チャンバー９の開口面周端部を加熱ブロック６の周端部に当接させる。
【００７５】
つぎに、ヒーター７，７を発熱させるとともに、真空ポンプを駆動する。加熱ブロック６が加熱され、中敷板１８と支持棚３を介して積み上げ体Ｔに伝熱する。積み上げ体Ｔを構成する第１のはんだ部材ｈ１と第２のはんだ部材ｈ２が溶融し、半導体装置１と第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２がはんだ接合される。
【００７６】
このとき、溶融した第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２を構成するはんだやフラックスの一部が半導体装置１の周部に浸出することがある。これらの浸出物は冷却すると固形化して、そのまま残るが、半導体装置１としての機能が損なわれることはない。
【００７７】
しかしながら、場合によっては浸出物の量が多く、このときは中敷板１８に付着する。この付着物は冷却することで固着してしまう。中敷板１８に対する固着量が多くなり、つぎの積み上げ体Ｔを支持棚３に載置した状態で、第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２の側面位置がズレるようであれば、新たな中敷板１８と交換する。
【００７８】
すなわち、第１の実施の形態や第２の実施の形態で説明したように、前記中敷板１８が存在しない場合は、溶融した第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２を構成するはんだやフラックスの一部が、直接、加熱ブロック６に付着するばかりでなく、加熱ブロック６と第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２との間に浸透する虞れがある。
【００７９】
そのまま放置すると、加熱ブロック６に固着したまま容易には剥離除去ができなくなる。したがって、つぎの積み上げ体Ｔを支持棚３に載置したとき、第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２の側面が固形化したはんだやフラックスに当接して、これらの位置ズレが生じることとなる。
【００８０】
半導体モジュールＭとして完成すると、実際の使用は図４（Ｄ）の状態から９０°回動するので、各バスバーＶ１，Ｖ２底面の平面度が劣化したものとなる。これに対して中敷板１８を用いて、適宜新たな中敷板１８と交換することで、半導体モジュールＭを構成する各バスバーＶ１，Ｖ２底面の平面度を高い精度で保持できる。
【００８１】
なお、前記した第２の実施の形態では、加熱ブロック６に吸着孔１５を設けて配管１６を介して真空ポンプ１７と連通しており、加熱体５とガスチャンバー９Ａとで形成される内部空間室を真空状態としている。その影響で、加熱ブロック６とガスチャンバー９Ａが変形する虞れがある。
【００８２】
第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２は押えコマ１３を介して弾性体１２により、加熱ブロック６の側面部に押し付けられているので、加熱ブロック６が変形した場合は第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２の位置ズレが生じる。半導体モジュールＭとして実際に用いられる際の各バスバーＶ１，Ｖ２の下面位置が相対的にズレる。
【００８３】
すなわち、第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２底面の平面度が劣化することとなる。これに対して、第１の実施の形態を基礎として構成することで吸引力の影響がなく、各バスバーＶ１，Ｖ２の平面度を高く保持できる。
【００８４】
図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発明における第４の実施の形態での半導体モジュールＭの製造時に用いられる位置決め用治具２０を示している。  
すなわち、先に図１で説明したように、半導体モジュールＭとして、１本の第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２に複数の半導体装置１が所定間隔を存してはんだ接合される。当然ながら、半導体装置１相互の間隔を高精度に保持するばかりでなく、第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２に対する各半導体装置１の位置決めも高精度を保持しなければならない。
【００８５】
その都度、作業者がスケールを用いて半導体装置１の位置を設定するのでは、作業性が低下し工数に悪影響が生じる。しかも、半導体装置１と第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２との間に介在されるはんだ部材ｈ１，ｈ２は薄葉物であり、位置設定したあとに誤って接触すれば、その位置が容易にずれてしまう。
【００８６】
そこで、後述する位置決め用治具２０を用いることとする。この位置決め用治具２０は、第１の治具２１と、第２の治具２２とから構成される。  
第１の治具２１は、各バスバーＶ１，Ｖ２の長手方向寸法よりもある程度大なる長手方向寸法と、各バスバーＶ１，Ｖ２の幅方向寸法と少なくとも同一の幅方向寸法を有する板状のものである。この治具２１の板厚は、半導体装置１と第１のはんだ部材ｈ１と第２のはんだ部材ｈ２とを合せたものの板厚よりも、薄いものを用いる必要がある。
【００８７】
さらに、第１の治具２１には、この側端縁から切込まれた凹部ｃが２ヶ所設けられる。これら凹部ｃの縦横寸法は、半導体装置１と第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２の縦横寸法と同一に設定される。また、凹部ｃ相互の間隔寸法は、規格化される半導体装置１相互の間隔寸法と同一に設定される。
【００８８】
前記第２の治具２２は、第１の治具２１の長手方向寸法と同一の長手方向寸法に形成され、幅寸法は第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２の側端縁から半導体装置１の側端縁までの寸法に合せる。また、第２の治具２２の板厚は、第１の治具２１の板厚と同一とする。このことから、第２の治具２２は棒状に形成されるものである。
【００８９】
図５（Ａ）に示すように、第１のバスバーＶ１上に第１の治具２１と第２の治具２２を組合せ、位置決め用治具２０を完成状態で載置する。このとき、位置決め用治具２０の長手方向を第１のバスバーＶ１の長手方向に正しく一致させるとともに、第２の治具２２の側面と第１のバスバーＶ１の側面とが同一面となるよう正しく一致させる。
【００９０】
第１のバスバーＶ１に対して位置決め用治具２０を位置決めしたら、位置決め用治具２０が位置ズレしないように保持し、第１の治具２１と第２の治具２２とで形成される凹部ｃ内に、第１のはんだ部材ｈ１を納入し、つぎに半導体装置１を納入し、さらに第２のはんだ部材ｈ２を納入する。
【００９１】
特に図示していないが、位置決め用治具２０の板厚の関係から、位置決め用治具２０上面から第２のはんだ部材ｈ２と半導体装置１の一部が突出する。つぎに、図５（Ｂ）に示すように、位置決め用治具２０上に第２のバスバーＶ２を載置する。実際には、位置決め用治具２０上面から突出する第２のはんだ部材ｈ２上に第２のバスバーＶ２が載る。
【００９２】
結果として、積み上げ体Ｔが構成され、しかも位置決め用治具２０によって複数の積み上げ体Ｔが正しく位置決めされた状態を保持する。そこで、図５（Ｃ）に示すように、第１の治具２１と第２の治具２２を外して、上述した支持棚３上に載置する。
【００９３】
あるいは、図５（Ｂ）の状態のままで支持棚３に移動し、支持棚３上に載置したあと第１の治具２１と第２の治具２２を外してもよい。すなわち、はんだ付け工程前に位置決め用治具２０を取外す。半導体装置１相互の位置と、各バスバーＶ１，Ｖ２に対する半導体装置１の位置が正しく設定されていて、信頼性の向上を得る。
【００９４】
あるいはまた、図５（Ｂ）の状態から、支持棚３上に位置決め用治具２０を積み上げ体Ｔごと載置し、位置決め用治具２０を取外すことなく、はんだ付け工程を行ってもよい。このとき、第１のバスバーＶ１と第２のバスバーＶ２に弾性押え部材１０が当接するが、位置決め治具２０には当接しないので、半導体装置１の位置ズレがない。
【００９５】
ヒーター７，７を発熱させることで第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２は加熱溶融し、第２のバスバーＶ２と半導体装置１の支持棚３上面からの高さ位置が下がる。位置決め用治具２０の板厚は半導体装置１と第１、第２のはんだ部材ｈ１，ｈ２の合計板厚よりも小さいので、第２のバスバーＶ２と半導体装置１の高さ位置の低下を妨げない。
【００９６】
上述した効果を保持し、半導体装置１と第１、第２のバスバーＶ１，Ｖ２とのはんだ接合が完了する。このあと、位置決め用治具２０を構成する第１の治具２１と第２の治具２２を取外しすることで、半導体モジュールＭが得られる。
【００９７】
なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明における実施の形態に係る、積み上げ体を分解した斜視図と、完成した積み上げ体の斜視図。
【図２】本発明における第１の実施の形態に係る、半導体モジュールの製造装置の断面図と、製造工程を順に説明する図。
【図３】本発明における第２の実施の形態に係る、半導体モジュールの製造装置の断面図と、製造工程を順に説明する図。
【図４】本発明における第３の実施の形態に係る、半導体モジュールの製造装置の断面図と、製造工程を順に説明する図。
【図５】本発明における第４の実施の形態に係る、位置決め用治具の斜視図と、積み上げ体の位置決め工程を順に説明する図。
【符号の説明】
【００９９】
１…半導体装置、Ｖ１…第１のバスバー、Ｖ２…第２のバスバー、Ｍ…半導体モジュール、Ｔ……積み上げ体、３…支持棚（支持部材）、５…加熱体（加熱手段）、１０…弾性押え部材、９…真空チャンバー、１５…吸着孔、１７…真空ポンプ（吸着手段）、９Ａ…ガスチャンバー、１８…中敷板、２１…第１の治具、２２…第２の治具、２０…位置決め用治具、Ｓ…半導体モジュール製造装置。
【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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