(57)【要約】      （修正有）【課題】線膨張係数の異なる部材を接合するに際して、簡易な方法によって各部材の反りを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】所定の線膨張係数を有するセラミックス製の基板と、基板の線膨張係数より大きい線膨張係数を有するアルミ製の冷却器とを、基板と冷却器との間に介装されるろう材を用いて接合するに際して、前記ろう材を加熱するろう付け工程Ｓ１１０と、基板、冷却器及びろう材等を冷却する冷却工程Ｓ１１５とを具備する半導体装置の製造工程Ｓ１００において、冷却工程Ｓ１１５は、見かけの線膨張係数が小さい部材側を先に冷却する第一冷却工程Ｓ１１６と、見かけの線膨張係数が大きい部材側を後に冷却する第二冷却工程Ｓ１１７とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の線膨張係数を有する第一部材と、前記第一部材の線膨張係数より大きい線膨張係数を有する第二部材とを、前記第一部材と第二部材との間に介装される接合部材を用いて接合するに際して、前記接合部材を加熱する加熱工程と、前記第一部材、第二部材及び接合部材を冷却する冷却工程とを具備する半導体装置の製造方法であって、
前記冷却工程では、
見かけの線膨張係数が小さい部材側を先に冷却し、その後、見かけの線膨張係数が大きい部材側を冷却することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第一部材は、半導体素子が接合される基板であり、
前記第二部材は、前記半導体素子冷却用の冷却器であり、
前記接合部材は、ろう材である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記冷却器は、薄板形状、かつ、折り返し形状を有する冷却フィンと、該冷却フィンを内部に収納する冷却器本体とを含み、
前記冷却フィンの折り返し部と前記冷却器本体の内側面とが接合される請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記基板と前記冷却器との間には、
前記冷却器から前記基板に伝達される応力を緩和する応力緩和材が設けられる請求項２又は請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置等に用いられる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ等の電力変換装置は、絶縁材料からなる基板、基板表面にはんだ付けされる絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のパワー半導体素子、パワー半導体素子冷却用の冷却フィンを内蔵し、基板裏面にろう付けされる冷却器、パワー半導体素子及び基板等を内部に収納し、基板表面に接着されるハウジング等を具備する。
このような電力変換装置の製造工程は、基板を冷却器にろう付けする工程、パワー半導体素子を基板上にはんだ付けする工程、バスバモジュールを備えるハウジングを熱硬化性の接着剤を用いて冷却器上に接着し、パワー半導体素子とバスバモジュールとを電気的に接続する工程、ハウジング内に形成される空間に熱硬化性樹脂を充填し、封止する工程等を含む。
【０００３】
図９に示すように、一般的に、冷却器２１０はアルミニウム、銅等の熱伝導性の高い金属によって構成され、基板２２０は窒化アルミニウム、アルミナ等のセラミックスによって構成される。つまり、上記のようなろう付け工程において、線膨張係数が異なる部材同士をろう付けすることとなる（例えばアルミニウムは２５ｐｐｍ／Ｋ、セラミックスは４．５ｐｐｍ／Ｋ）。このため、冷却器２１０において、基板２２０がろう付けされる側の面とされない側の面との間に見かけ上の線膨張係数の差が生じ、ろう材冷却時の収縮率に差が生じるので、ろう付け工程後の冷却器２１０に反りが発生していた。
冷却器２１０は、ろう付け工程の後工程における加熱によってもさらに変形され、これにより、基板２２０の接合に不具合が生じる、又は冷却器２１０の変形に伴うパワー半導体素子の位置ズレによって、パワー半導体素子の電気的な接続状態を検査する工程に影響を与える等の不具合を誘発し、結果として工程数の追加、生産ラインの停止等の弊害をもたらしていた。
【０００４】
また、ハイブリッド車、燃料電池車等に搭載されるインバータは、電源装置からの電圧値を変換するＤＣ−ＤＣコンバータを具備しており、前記冷却器は、このＤＣ−ＤＣコンバータを冷却するためにも利用されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、パワー半導体素子と反対側の面に接触させて配置されることが一般的である。そのため、冷却器に反りが生じた場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータと冷却器との間に隙間が生じることとなり、ＤＣ−ＤＣコンバータの冷却効率が悪くなるという問題もある。
【０００５】
上記のような問題を解消する手段として、以下に示す特許文献１のような技術が開示されている。
特許文献１に開示される半導体装置の製造方法は、基板を金属ベースの一面にろう付けした後に、金属ベースの反対面に対してショットピーニング処理する工程を含む。これにより、金属ベースの反対面を加工硬化し、ろう付けによって生じた反りと逆向きの変形を加えることになるため、金属ベースの反りを抑制できる。そして、このようにして得られた平坦な金属ベースに冷却フィンを取り付けることによって、良好な冷却性能を有する半導体装置を提供できる。
しかしながら、特許文献１に開示される技術は、ショットピーニング処理に係る設備及び機械加工工程が必要となり、コスト面、作業面で不利である。
【特許文献１】特開２００６−３３２０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、線膨張係数の異なる部材を接合するに際して、簡易な方法によって各部材の反りを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体装置の製造方法は、所定の線膨張係数を有する第一部材と、前記第一部材の線膨張係数より大きい線膨張係数を有する第二部材とを、前記第一部材と第二部材との間に介装される接合部材を用いて接合するに際して、前記接合部材を加熱する加熱工程と、前記第一部材、第二部材及び接合部材を冷却する冷却工程とを具備する半導体装置の製造方法であって、前記冷却工程では、見かけの線膨張係数が小さい部材側を先に冷却し、その後、見かけの線膨張係数が大きい部材側を冷却する。
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記第一部材は、半導体素子が接合される基板であり、前記第二部材は、前記半導体素子冷却用の冷却器であり、前記接合部材は、ろう材であることが好ましい。
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記冷却器は、薄板形状、かつ、折り返し形状を有する冷却フィンと、該冷却フィンを内部に収納する冷却器本体とを含み、前記冷却フィンの折り返し部と前記冷却器本体の内側面とが接合されることが好ましい。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記基板と前記冷却器との間には、前記冷却器から前記基板に伝達される応力を緩和する応力緩和材が設けられるが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な方法によって線膨張係数の異なる各部材の反りを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、図１を参照して、本発明に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の実施の一形態である半導体装置１について説明する。半導体装置１は、パワー半導体素子を有する電力変換装置であり、例えばハイブリッド車、燃料電池車用のインバータである。
半導体装置１は、半導体モジュール１０、基板２０、パンチングアルミ３０、冷却器４０、ハウジング５０、封止樹脂層６０、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０等を具備する。
【００１３】
半導体モジュール１０は、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ、Ｄｉ、ＭＯＳ等のパワーデバイス）、受動素子等を内蔵している。半導体モジュール１０は基板２０にはんだ付けにて接合されている。
【００１４】
基板２０は、セラミックス製の絶縁基板２１と、絶縁基板２１の上面及び下面にろう付けされる高純度（例えば純度９９．９９％）アルミ製のアルミ板２２・２２とを含む。基板２０はパンチングアルミ３０を介して冷却器４０にろう付けにて接合されている。絶縁基板２１の表面には半導体モジュール１０に応じたパターン回路が形成されている。
半導体装置１において、絶縁基板２１はセラミックス製、アルミ板２２・２２はアルミ製であり、それぞれ熱電伝導性の良い材料によって構成されているため、半導体モジュール１０からの発熱は、アルミ板２２→絶縁基板２１→アルミ板２２へと良好に伝達される。
【００１５】
パンチングアルミ３０は、パンチング加工を施した有孔のアルミ板であり、基板２０と冷却器４０との間に配置され、それぞれとろう付けにて接合されている。パンチングアルミ３０は、冷却器４０の熱変形による応力を基板２０側へ伝達させないための応力緩和材である。
【００１６】
冷却器４０は、冷却器本体４１、冷却フィン４２、ケーシング４３を含む。冷却器４０は、半導体モジュール１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０を冷却する部材である。冷却器４０は、平面方向一方向を長手方向とする略直方体に形成されており、上下方向の厚みは、長手方向の長さと比べて十分に小さくなるように形成されている（例えば厚み１０ｍｍ、長手方向の長さ２００ｍｍ）。
冷却器本体４１は、内部に冷却フィン４２を収納するアルミ製のケースである。冷却器本体４１の内部には冷媒（例えばＬＬＣ）が充填されており、適宜循環されている。
冷却フィン４２は、薄板プレス成形によって成形されるアルミ製のフィンであり、薄板形状、かつ、折り返し形状を有する。冷却フィン４２は、冷却器４０の冷却水路を構成する部材である。冷却フィン４２は、その折り返し部である上端部及び下端部において冷却器本体４１の内側面とろう付けにて接合されている。つまり、冷却フィン４２の折り返し部は、冷却器本体４１における、基板２０がパンチングアルミ３０を介して接合される側およびその反対側の内側面に接合されている。
ケーシング４３は、内部に冷却器本体４１を収納するアルミ製のケースであり、基板２０がろう付けされる箇所に適宜の開口部を有している。このケーシング４３の開口部の周囲と冷却器本体４１とは、冷却器４０のシール性能を十分に確保できるようにろう付けが施されている。
【００１７】
ハウジング５０は、上面及び下面が開口している樹脂製の部材であり、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなる。ハウジング５０は、内部にバスバモジュール５１を有する。ハウジング５０は、冷却器４０上の半導体モジュール１０及び基板２０の周囲に熱硬化性の接着剤（例えばシリコン接着剤）を用いて接合されている。
バスバモジュール５１は、アルミ製の導電部材であり、ハウジング５０の内側面側に半導体モジュール１０及び基板２０との接続端子５２を有し、ハウジング５０の外側面又は上側面に適宜の電源装置との接続端子である外部端子５３を有する。バスバモジュール５１の接続端子５２と半導体モジュール１０及び基板２０とは、それぞれボンディングワイヤ５４を介して電気的に接続されている。これにより、半導体モジュール１０に通電可能となり、インバータとして使用可能となる。
【００１８】
封止樹脂層６０は、熱硬化性樹脂６１を加熱して硬化させることによって形成される封止層であり、例えばシリコンゲルの層である。封止樹脂層６０は、ハウジング５０と冷却器４０とによって囲まれる空間に設けられている。この封止樹脂層６０により、半導体モジュール１０、基板２０等が封止され、それらの発熱、振動等を吸収・拡散するとともに湿度や外力から保護している。また、封止樹脂層６０により、ハウジング５０、冷却器４０、パンチングアルミ３０、基板２０、及び半導体モジュール１０のそれぞれの接合関係が補強されている。
【００１９】
以上のような半導体装置１において、半導体モジュール１０からの発熱は、半導体モジュール１０→アルミ板２２→絶縁基板２１→アルミ板２２→パンチングアルミ３０→冷却器本体４１へと良好に伝達され、冷却器４０内を循環する冷媒によって冷却される。また、半導体モジュール１０からの発熱は、封止樹脂層６０内に拡散されることによって緩和される。このようにして、半導体装置１の冷却性能が確保されている。
【００２０】
また、冷却器４０における、半導体モジュール１０等が設けられる側と反対側の面（図示において下面）には、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０が設けられている。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、熱抵抗低減用のグリスを介して冷却器４０に密着した状態で配置されている。このように、冷却器４０は、半導体モジュール１０とＤＣ−ＤＣコンバータ７０とを冷却している。
【００２１】
以下では、図２〜図８を参照して、半導体装置１を製造するための製造方法にかかる製造工程Ｓ１００について説明する。
【００２２】
図２に示すように、製造工程Ｓ１００は、基板２０を冷却器４０にろう付けにて接合するろう付け工程Ｓ１１０、半導体モジュール１０を基板２０にはんだ付けにて接合するはんだ付け工程Ｓ１２０、ハウジング５０を冷却器４０に接着剤にて接合する接着工程Ｓ１３０、ハウジング５０と冷却器４０とによって囲まれた空間に熱硬化性樹脂６１を充填し、さらに加熱させて樹脂封止する封止工程Ｓ１４０、ろう付け工程Ｓ１１０、はんだ付け工程Ｓ１２０、接着工程Ｓ１３０、封止工程Ｓ１４０の後工程である冷却工程Ｓ１１５、Ｓ１２５，Ｓ１３５，Ｓ１４５等を具備する。
【００２３】
ろう付け工程Ｓ１１０では、基板２０とパンチングアルミ３０、及びパンチングアルミ３０と冷却器４０とをそれぞれろう付けすることにより、パンチングアルミ３０を介して基板２０を冷却器４０に接合する。より厳密には、図３に示すように、半導体モジュール１０がはんだ付けされる面（図示において上面）と反対の面（図示において下面）のアルミ板２２とパンチングアルミ３０との間、及びパンチングアルミ３０と冷却器本体４１との間に接合部材となるろう材を配置し、炉内にてろう材の融点温度（例えば６００℃）まで加熱することによりろう材を溶融してろう付けする。
【００２４】
ろう付け工程Ｓ１１０終了後、基板２０、パンチングアルミ３０、冷却器４０及び前記ろう材を冷却する冷却工程Ｓ１１５に移行する。この冷却工程Ｓ１１５によって、溶融されたろう材を凝固させて接合状態とし、さらに、後工程にて作業可能な温度まで冷却される。
冷却工程Ｓ１１５は、第一冷却工程Ｓ１１６と第二冷却工程Ｓ１１７とを含む。第一冷却工程Ｓ１１６では、冷却器４０の基板２０がろう付けされる面（図示において上面）側から窒素ブローによって、前記上面が常温付近（例えば５０℃以下）になるまで冷却する。第二冷却工程Ｓ１１７では、冷却器４０の基板２０がろう付けされる面と反対側の面（図示において下面）に冷却用銅板を接触させることによって、前記下面が常温付近（例えば５０℃以下）になるまで冷却する。
ここで、冷却器４０の上面側には、アルミ製の冷却器４０に加えてセラミックス製の絶縁基板２１を含む基板２０が配されるため、パンチングアルミ３０と冷却器本体４１とを接合するろう材が凝固する、ろう材の融点温度以下の温度では、冷却器４０の上面の見かけの線膨張係数は、アルミ製の冷却器４０のみとなる冷却器４０の下面の見かけの線膨張係数よりも小さくなっている。つまり、冷却工程Ｓ１１５において、見かけの線膨張係数が小さい部材側を先に冷却し、その後、見かけの線膨張係数が大きい部材側を冷却している。
なお、冷却器４０の上面および下面の見かけの線膨張係数とは、前記上面に接合される基板２０などの他の部材により、冷却器４０が本来有している線膨張係数が影響を受ける場合、その影響をも考慮した線膨張係数をいう。以下の説明においても同様とする。
【００２５】
第一冷却工程Ｓ１１６では、冷却器４０の上面側を冷却するため、上面が収縮し、下面との間に収縮差が発生する。この収縮差は、パンチングアルミ３０、冷却器４０の冷却器本体４１、冷却フィン４２の塑性変形に加え、冷却器４０の下面側のアルミ軟化特性による塑性変形によって吸収され、冷却器４０は、図４に示すように、下凸の弓なり形状となる。
このとき、冷却フィン４２は、上端部及び下端部の二点でろう付けされているため、ろう付けされていない部位は自由変形可能であり、係る部位にて塑性変形が起こり、上面と下面との収縮差を吸収している。また、上面側を冷却する際に冷却フィン４２が熱抵抗となり、下面側の温度低下が抑制されている。
また、冷却器４０の収縮量と基板２０の収縮量との差はパンチングアルミ３０の塑性変形により吸収されるため、基板２０への熱応力の伝達が抑制される。これにより、基板２０の耐久性は確保される。
【００２６】
第二冷却工程Ｓ１１７では、冷却器４０の下面を冷却するため、下面が収縮し、上面との間に収縮差が発生する。この収縮差は、パンチングアルミ３０、冷却器４０の冷却器本体４１、冷却フィン４２の塑性変形によって吸収され、冷却器４０は、図５に示すように、略平坦な形状となる。
このとき、上面側にはセラミックス製の絶縁基板２１が配置されているため、上面側の見かけの線膨張係数は、アルミ製の部材が集中している下面側より小さくなる。これにより、下面側の収縮量は上面側より大きくなるので、冷却工程Ｓ１１５後の冷却器４０は極微小な上凸傾向を形成する（例えば、長手方向の長さ２００ｍｍの冷却器に対して５０μｍの上凸傾向を形成する）。
また、冷却器４０の塑性変形による応力はパンチングアルミ３０の塑性変形により吸収されるため、基板２０への応力の伝達が抑制される。これにより、基板２０の耐久性は確保される。
【００２７】
一方、従来の冷却工程では、図９に示すように、冷却器２１０の上下両面側から同時に冷却していたため、上面と下面との収縮差を吸収することができず、冷却後に上凸の弓なり形状を残すこととなるとともに、熱応力による収縮差が冷却器２１０内の残留応力として残り、耐久性に影響することがあった。
これに対して、本実施形態では、冷却工程Ｓ１１５において、第一冷却工程Ｓ１１６にてセラミックス製の基板２０が配される上面側から先に冷却し、第二冷却工程Ｓ１１７にてその反対側の下面側を後に冷却するので、それぞれの冷却工程Ｓ１１６・Ｓ１１７における収縮差は、冷却器４０、パンチングアルミ３０の塑性変形によって吸収される。従って、冷却後の冷却器４０の反りを抑制することができる。さらに、係る冷却工程Ｓ１１５において特別な装置等を追加する必要がないので、コスト面でも有利である。
また、本実施形態では、冷却工程Ｓ１１５において、上述のように冷却器４０が塑性変形するため、冷却器４０に残留応力は残らず、冷却器４０の耐久性が確保される。
【００２８】
冷却工程Ｓ１１５終了後、はんだ付け工程Ｓ１２０に移行する。
はんだ付け工程Ｓ１２０では、半導体モジュール１０を基板２０にはんだ付けする。より厳密には、図６に示すように、半導体モジュール１０と基板２０のアルミ板２２の上面との間にペースト状のはんだを配置し、リフロー炉内にてはんだの融点温度（例えば３００℃）まで加熱することによりはんだを溶融してはんだ付けする。
【００２９】
はんだ付け工程Ｓ１２０終了後、半導体モジュール１０、基板２０、パンチングアルミ３０及び冷却器４０を冷却する冷却工程Ｓ１２５に移行する。この冷却工程Ｓ１２５によって、溶融されたはんだを凝固させて接合状態とし、さらに、後工程にて作業可能な温度まで冷却される。
冷却工程Ｓ１２５は、第一冷却工程Ｓ１２６と第二冷却工程Ｓ１２７とを含む。第一冷却工程Ｓ１２６では、冷却器４０の半導体モジュール１０がはんだ付けされる面（図示において上面）側から窒素ブローによって、前記上面が常温付近（例えば５０℃以下）になるまで冷却する。第二冷却工程Ｓ１２７では、冷却器４０の半導体モジュール１０がはんだ付けされる面と反対側の面（図示において下面）に冷却用銅板を接触させることによって、前記下面が常温付近（例えば５０℃以下）になるまで冷却する。
ここで、冷却器４０の上面側には、シリコン等のセラミックスを主成分とする半導体モジュール１０とセラミックス製の絶縁基板２１を含む基板２０とが配されるため、冷却器４０の上面の見かけの線膨張係数は、アルミ製の冷却器４０のみである冷却器４０の下面の見かけの線膨張係数より小さくなっている。つまり、冷却工程Ｓ１２５において、冷却工程Ｓ１１５と同様に見かけの線膨張係数が小さい部材側を先に冷却し、その後、見かけの線膨張係数が大きい部材側を冷却している。
これにより、冷却工程Ｓ１２５においても冷却工程Ｓ１１５と同様の効果を奏し、冷却工程Ｓ１２５後の冷却器４０の反りを抑制できる。
【００３０】
冷却工程Ｓ１２５終了後、接着工程Ｓ１３０に移行する。
接着工程Ｓ１３０では、熱硬化性の接着剤を塗布し、ハウジング５０を冷却器４０に載置する。そして、バスバモジュール５１の接続端子５２と半導体モジュール１０とをボンディングワイヤ５４にて電気的に接続し、加熱することによって接着剤を硬化させてハウジング５０を冷却器４０に接着する。より厳密には、図７に示すように、ケーシング４３の適宜箇所に接着剤を塗布し、半導体モジュール１０、基板２０及びパンチングアルミ３０等をハウジング５０の内部空間内に収納するようにハウジング５０を載置して、接着剤の硬化温度（例えば１５０℃）まで加熱することにより接着剤を硬化してハウジング５０をケーシング４３に接着する。
【００３１】
接着工程Ｓ１３０終了後、半導体モジュール１０、基板２０、パンチングアルミ３０、冷却器４０、及びハウジング５０を冷却する冷却工程Ｓ１３５に移行する。この冷却工程Ｓ１３５によって、後工程にて作業可能な温度まで冷却される。
冷却工程Ｓ１３５は、第一冷却工程Ｓ１３６と第二冷却工程Ｓ１３７とを含む。第一冷却工程Ｓ１３６では、冷却器４０のハウジング５０が接着される面（図示において上面）側から窒素ブローによって、前記上面が常温付近（例えば５０℃以下）になるまで冷却する。第二冷却工程Ｓ１３７では、冷却器４０のハウジング５０が接着される面と反対側の面（図示において下面）に冷却用銅板を接触させることによって、前記下面が常温付近（例えば５０℃以下）になるまで冷却する。
ここで、冷却器４０の上面側には、セラミックスを主成分とする半導体モジュール１０、セラミックス製の絶縁基板２１を含む基板２０及び熱硬化性樹脂を主成分とするハウジング５０が配されるため、冷却器４０の上面の見かけの線膨張係数は、アルミ製の冷却器４０のみである冷却器４０の下面の見かけの線膨張係数より小さくなっている。つまり、冷却工程Ｓ１３５において、冷却工程Ｓ１１５と同様に見かけの線膨張係数が小さい部材側を先に冷却し、その後、見かけの線膨張係数が大きい部材側を冷却している。また、熱硬化性樹脂を含むハウジング５０は、アルミ等に比べて十分に硬度の低い部材であるため、冷却時に発生する反りの影響を受け難い。さらに、ハウジング５０のバスバモジュール５１はアルミ製であるため、冷却器４０等との線膨張係数の差がないため、冷却時に発生する反りの影響を受け難い。
これにより、ハウジング５０の熱応力による変形を抑制できるとともに、冷却工程Ｓ１３５において冷却工程Ｓ１１５と同様の効果を奏し、冷却工程Ｓ１３５後の冷却器４０の反りを抑制できる。
【００３２】
冷却工程Ｓ１３５終了後、封止工程Ｓ１４０に移行する。
封止工程Ｓ１４０では、ハウジング５０と冷却器４０とによって囲まれる空間に熱硬化性の樹脂を充填し、加熱することによって樹脂を硬化させて封止樹脂層６０を形成する。より厳密には、図８に示すように、ハウジング５０の内部空間内に収納された半導体モジュール１０、基板２０及びパンチングアルミ３０等を覆うように熱硬化性樹脂６１を充填して、樹脂６１の硬化温度（例えば１５０℃）まで加熱することにより樹脂封止する。
【００３３】
封止工程Ｓ１４０終了後、半導体モジュール１０、基板２０、パンチングアルミ３０、冷却器４０、及びハウジング５０を冷却する冷却工程Ｓ１４５に移行する。この冷却工程Ｓ１４５によって後工程にて作業可能な温度まで冷却される。
冷却工程Ｓ１４５は、第一冷却工程Ｓ１４６と第二冷却工程Ｓ１４７とを含む。第一冷却工程Ｓ１４６では、冷却器４０の封止樹脂層６０が形成される面（図示において上面）側から窒素ブローによって、前記上面が常温付近（例えば５０℃以下）になるまで冷却する。第二冷却工程Ｓ１４７では、冷却器４０の封止樹脂層６０が形成される面と反対側の面（図示において下面）に冷却用銅板を接触させることによって、前記下面が常温付近（例えば５０℃以下）になるまで冷却する。
ここで、冷却器４０の上面側には、セラミックスを主成分とする半導体モジュール１０、セラミックス製の絶縁基板２１を含む基板２０、熱硬化性樹脂を主成分とするハウジング５０及び熱硬化性樹脂を主成分とする封止樹脂層６０が配されるため、冷却器４０の上面の見かけの線膨張係数は、アルミ製の冷却器４０のみである冷却器４０の下面の線膨張係数より小さくなっている。つまり、冷却工程Ｓ１４５において、冷却工程Ｓ１１５と同様に線膨張係数が小さい部材側を先に冷却し、線膨張係数が大きい部材側を後に冷却している。また、熱硬化性樹脂からなる封止樹脂層６０は、アルミ等に比べて十分に硬度の低い部材であるため、冷却時に発生する反りの影響を受け難い。
これにより、ハウジング５０及び封止樹脂層６０の熱応力による変形を抑制できるとともに、冷却工程Ｓ１４５において冷却工程Ｓ１１５と同様の効果を奏し、冷却工程Ｓ１４５後の冷却器４０の反りを抑制できる。
【００３４】
冷却工程Ｓ１４５終了後、冷却器４０の下面に熱抵抗低減用のグリスを塗布し、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０を取り付けるコンバータ取り付け工程等の後工程に移行する。
このとき、冷却器４０の反りが抑制されているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０と冷却器４０との隙間が極微小となる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０と冷却器４０との間に介在させるグリス量を減らすことができ、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０に対する冷却性能も確保される。
【００３５】
なお、本実施形態では、冷却器４０に対して一対の半導体モジュール１０及び基板２０を設置することにより得られる半導体装置１について説明したが、これに限定されず、一つの冷却器４０の長手方向に、複数対の半導体モジュール１０及び基板２０を設置し、それらをそれぞれ内部に収納可能な開口を有するハウジング５０を用いた場合でも、同様の製造方法によって、冷却器４０の反りを抑制できるとともに、良好な冷却効率を実現する半導体装置１を提供できる。
また、本実施形態では、冷却器４０等の材料としてアルミを採用したが、高温状態で軟化特性を示す他の導電性金属を用いても良く、アルミには限定されない。
また、本実施形態では、半導体装置１の半導体モジュール１０冷却用に設けられる冷却器４０を、平面方向一方向を長手方向とする横長の部材としたが、平面視正方形状を有する部材としても、本発明に係る製造方法を採用すれば同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る半導体装置を示す模式図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の製造工程を示すフロー図である。
【図３】半導体装置の製造工程におけるろう付け工程を示す模式図である。
【図４】冷却工程における第一冷却工程を示す模式図である。
【図５】冷却工程における第二冷却工程を示す模式図である。
【図６】半導体装置の製造工程におけるはんだ付け工程を示す模式図である。
【図７】半導体装置の製造工程における接着工程を示す模式図である。
【図８】半導体装置の製造工程における封止工程を示す模式図である。
【図９】従来の冷却工程及び冷却後の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      半導体装置
１０    半導体モジュール
２０    基板
３０    パンチングアルミ
４０    冷却器
５０    ハウジング
６０    封止樹脂層
【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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