(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品と、
前記電子部品が実装される絶縁基板と、
前記絶縁基板が接合されるとともに内部に冷媒流路を有する基板接合部を複数有する冷却器と、
前記複数の基板接合部同士を連結する伸縮可能な伸縮部とからなる電子部品装置の製造方法であって、
前記伸縮部を伸長させた状態で、前記複数の基板接合部に接合された絶縁基板それぞれに対し前記電子部品を実装し、
前記電子部品の実装後に、伸長させた前記伸縮部を収縮させる電子部品装置の製造方法。
【請求項２】
前記伸縮部を伸長させた状態で、前記複数の基板接合部それぞれに対し前記絶縁基板を接合した後、前記絶縁基板に前記電子部品を実装する請求項１に記載の電子部品装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器を備えた電子部品装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車両における走行用モータの制御や各種電気部品の制御等、大電圧、大電流を制御する電子部品装置においては、駆動に伴って発熱する電子部品（半導体パワー素子やダイオード等）の冷却に冷却器が必要になる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４に示すように、特許文献１の高電力半導体モジュール１０１は、複数のサブモジュール１０２を有するとともに、これらサブモジュール１０２は液体冷却装置（冷却器）１００の冷却面１００ａ上に互いに隣り合うように配列されている。サブモジュール１０２は、ダイオードチップ、ＩＧＢＴチップ等の高電力シリコン半導体デバイス（電子部品）を含んでいる。サブモジュール１０２は、高電力シリコン半導体デバイスが絶縁セラミック基板上に実装されてなるとともに、サブモジュール１０２は冷却面１００ａに対し半田付けされている。
【０００４】
液体冷却装置１００は、内部に冷却液が流れる液体スペースが区画されたハウジングを有するとともに、このハウジングの上面に冷却面１００ａが形成されている。冷却液はハウジングに形成された入口１０４を介して液体スペースへ供給される。そして、サブモジュール１０２から発生した熱が液体スペースへ供給された冷却液に伝導され、その熱により暖められた冷却液は出口１０５を介してハウジング外へ排出される。その結果、液体冷却装置１００により、サブモジュール１０２における高電力シリコン半導体デバイス（電子部品）が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１２５８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の液体冷却装置１００にサブモジュール１０２を設けるとき、絶縁セラミック基板を液体冷却装置１００の冷却面１００ａに半田付けした後、その絶縁セラミック基板上に高電力シリコン半導体デバイスが実装される場合がある。この高電力シリコン半導体デバイスの実装の際には、ワイヤボンディングを行う複数の治具が絶縁セラミック基板上で同時に移動する。このとき、サブモジュール１０２は冷却面１００ａ上で互いに隣り合うように配列されていることから、治具同士が互いに干渉しないようにするため、サブモジュール１０２同士の間隔が広く確保されている。その結果として、複数のサブモジュール１０２が設けられる冷却面１００ａの面積が大きくなり、液体冷却装置１００が大型化して高電力半導体モジュール１０１が大型化してしまっている。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、隣り合う絶縁基板に対する電子部品の実装を同時に行うことを可能にしながら電子部品装置の小型化を可能にすることができる電子部品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】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電子部品と、前記電子部品が実装される絶縁基板と、前記絶縁基板が接合されるとともに内部に冷媒流路を有する基板接合部を複数有する冷却器と、前記複数の基板接合部同士を連結する伸縮可能な伸縮部とからなる電子部品装置の製造方法である。そして、この電子部品装置の製造方法は、前記伸縮部を伸長させた状態で、前記複数の基板接合部に接合された絶縁基板それぞれに対し前記電子部品を実装し、前記電子部品の実装後に、伸長させた前記伸縮部を収縮させるものである。
【０００９】
これによれば、電子部品を絶縁基板に実装する際、伸縮部を伸長させることで隣り合う基板接合部の間隔が広がり、隣り合う絶縁基板の間隔も広がる。このため、隣り合う絶縁基板上方での作業スペースを広げることができ、隣り合う絶縁基板上で、電子部品を実装するための治具や工具同士が干渉することがなく、隣り合う絶縁基板に対する電子部品の実装を同時に行うことができる。さらに、電子部品の実装後は、伸縮部を収縮させることで隣り合う基板接合部の間隔を狭め、電子部品装置における伸縮部の伸縮方向の長さ寸法を、電子部品の実装時より短くする。その結果として、隣り合う絶縁基板に対する電子部品の実装を同時に行うことを可能にしながら電子部品装置の小型化を可能にすることができる。
【００１０】
また、前記伸縮部を伸長させた状態で、前記複数の基板接合部それぞれに対し前記絶縁基板を接合した後、前記絶縁基板に前記電子部品を実装してもよい。
これによれば、伸縮部を伸長させることで隣り合う基板接合部の間隔が広がり、隣り合う基板接合部上方での作業スペースを広げることができる。よって、隣り合う基板接合部上で、絶縁基板を接合するための治具や工具同士が干渉することがなく、隣り合う基板接合部に対する絶縁基板の接合を同時に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、隣り合う絶縁基板に対する電子部品の実装を同時に行うことを可能にしながら電子部品装置の小型化を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の半導体装置を示す側断面図。
【図２】実施形態の半導体装置を示す平面図。
【図３】（ａ）は伸縮部が伸長した状態を示す側面図、（ｂ）は伸縮部が収縮した状態を示す側面図。
【図４】背景技術の高電力半導体モジュールを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の電子部品装置の製造方法を、車両用走行モータの制御に使用される半導体装置の製造方法に具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、電子部品装置としての半導体装置１０は、絶縁基板としての回路基板１１と、この回路基板１１に接合される電子部品としての半導体素子１２と、冷却器１３と、伸縮部２２と、から構成されている。
【００１４】
冷却器１３は、基板接合部としての第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１からなり、アルミニウム系金属により形成される。なお、アルミニウム系金属とはアルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。
【００１５】
第１ハウジング２０は、底板２０ａと、この底板２０ａに対し所定の間隔を空けて対向配置された天板２０ｂと、底板２０ａ及び天板２０ｂの周縁部に設けられる側板２０ｃとから形成されている。そして、第１ハウジング２０は、底板２０ａと天板２０ｂと側板２０ｃとにより内部に冷媒流路２０ｄが形成された断面中空形状のケース状に形成されている。
【００１６】
第１ハウジング２０の冷媒流入側の側板２０ｃには冷媒流入用開口部２０ｅが形成されるとともに、この冷媒流入用開口部２０ｅには供給パイプ２３が連結されている。また、第１ハウジング２０の冷媒排出側の側板２０ｃには冷媒排出用開口部２０ｆが形成されている。
【００１７】
第２ハウジング２１は、底板２１ａと、この底板２１ａに対し所定の間隔を空けて対向配置された天板２１ｂと、底板２１ａ及び天板２１ｂの周縁部に設けられる側板２１ｃとから形成されている。そして、第２ハウジング２１は、底板２１ａと天板２１ｂと側板２１ｃとにより内部に冷媒流路２１ｄが形成された断面中空形状のケース状に形成されている。
【００１８】
第２ハウジング２１の冷媒流入側の側板２１ｃには、冷媒流入用開口部２１ｅが形成されている。そして、この冷媒流入用開口部２１ｅと、第１ハウジング２０の冷媒排出用開口部２０ｆには、蛇腹筒状の伸縮部２２が連結され、この伸縮部２２により第１ハウジング２０と第２ハウジング２１が連結されている。また、第１ハウジング２０の冷媒流路２０ｄと第２ハウジング２１の冷媒流路２１ｄとは伸縮部２２により連通されている。第２ハウジング２１の冷媒排出側の側板２１ｃには、冷媒排出用開口部２１ｆが形成されるとともに、この冷媒排出用開口部２１ｆには排出パイプ２４が連結されている。
【００１９】
そして、供給パイプ２３から第１ハウジング２０内の冷媒流路２０ｄに冷媒が送られ、伸縮部２２を介して第２ハウジング２１内の冷媒流路２１ｄへ送られた冷媒は、排出パイプ２４から第２ハウジング２１外へ排出される。
【００２０】
上記伸縮部２２は、伸縮自在に形成されている。そして、図３（ｂ）に示すように、伸縮部２２を収縮させることにより、第１ハウジング２０と第２ハウジング２１とを接近させて両ハウジング２０，２１の間隔を狭めることができる。一方で、図３（ａ）に示すように、伸縮部２２を伸長させることにより、第１ハウジング２０と第２ハウジング２１とを離間させて両ハウジング２０，２１の間隔を広げることができる。すなわち、伸縮部２２の伸縮により、半導体装置１０における伸縮部２２の伸縮方向の長さ寸法が調整可能になっている。
【００２１】
図１に示すように、冷却器１３の第１ハウジング２０上（天板２０ｂ上）及び第２ハウジング２１上（天板２１ｂ上）それぞれには回路基板１１が接合されている。回路基板１１は、セラミックス基板１４の両面に金属板１５，１６を接合して構成されている。セラミックス基板１４は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素などにより形成されている。また、金属板１５は、配線層として機能し、例えば、アルミニウム（純アルミニウム及びアルミニウム合金）や銅などで形成されている。そして、セラミックス基板１４には金属板１５を介して半導体素子１２が接合（半田付け）されている。半導体素子１２は、ＩＧＢＴやダイオードからなる。また、金属板１６は、セラミックス基板１４と冷却器１３の天板２０ｂ，２１ｂとを接合する接合層として機能し、例えば、アルミニウムや銅などで形成されている。そして、半導体素子１２は、図示しないボンディングワイヤにより端子と電気的に接続されている。
【００２２】
上記構成の半導体装置１０においては、伸縮部２２を収縮させることにより、第１ハウジング２０と第２ハウジング２１との間隔を狭めるとともに、第１ハウジング２０上の回路基板１１と、第２ハウジング２１上の回路基板１１との間隔を狭めている。また、半導体装置１０は、伸縮部２２の伸縮方向に沿って回路基板１１が２つずつ並設されている。
【００２３】
上記構成の半導体装置１０は、例えば、車両に搭載されるとともに、冷却媒体循環路（図示せず）に対して供給パイプ２３と排出パイプ２４が連結されて使用される。半導体素子１２が駆動されると熱を発生する。半導体素子１２から発生した熱は、金属板１５、セラミックス基板１４、及び金属板１６を介して冷却器１３（第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１）に伝導される。冷却器１３に伝導された熱は、冷媒流路２０ｄ，２１ｄを流れる冷媒との間で直接熱交換され、冷媒流路２０ｄ，２１ｄを流れる冷媒によって持ち去られる。その結果として、半導体素子１２が冷却器１３により冷却される。
【００２４】
次に、半導体装置１０の製造方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、伸縮部２２を伸長させる伸長工程を行う。この伸長工程を行うことにより、第１ハウジング２０と第２ハウジング２１との間隔が最大限に広がる。次に、第１ハウジング２０の天板２０ｂ上に、回路基板１１を接合するとともに、第２ハウジング２１の天板２１ｂ上に、回路基板１１を接合して、回路基板１１を冷却器１３に接合する基板接合工程を行う。このとき、伸縮部２２が伸長しているため、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の上方には回路基板１１を接合するための作業スペースが確保されている。
【００２５】
次に、各回路基板１１上で、図示しない治具を用いて各回路基板１１に対して半導体素子１２を実装する実装工程を行う。この実装工程の際、各回路基板１１上に作業スペースが確保されているため、治具同士が干渉することなく半導体素子１２の実装が行われる。
【００２６】
半導体素子１２の実装後は、図３（ｂ）に示すように、伸縮部２２を伸長状態から収縮させる収縮工程を行う。すると、伸縮部２２が収縮した分（図３（ｂ）の長さＬ）だけ第１ハウジング２０と第２ハウジング２１との間隔が狭まるとともに、回路基板１１同士の間隔が狭まる。その結果、得られる半導体装置１０は、半導体装置１０における伸縮部２２の伸縮方向の長さ寸法が、半導体素子１２の実装作業時（伸縮部２２が伸長状態にある時）に比べて短くなる。
【００２７】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）冷却器１３の第１ハウジング２０と第２ハウジング２１とを伸縮部２２により連結し、伸縮部２２の伸縮により第１ハウジング２０と第２ハウジング２１との間隔を調整可能に形成した。そして、半導体素子１２を実装する際、伸縮部２２を伸長させて第１ハウジング２０と第２ハウジング２１の間隔を広げて、回路基板１１同士の間隔を広げた。このため、各回路基板１１上方の作業スペースが広がり、各回路基板１１上で治具同士が干渉することがなく、隣り合う回路基板１１に対する半導体素子１２の実装を同時に行うことができる。さらに、半導体素子１２の実装後は、伸縮部２２を収縮させて第１ハウジング２０と第２ハウジング２１の間隔を狭くし、半導体装置１０における伸縮部２２の伸縮方向の長さ寸法を、実装作業時より短くするようにしたため、半導体装置１０を小型化することができる。その結果として、隣り合う回路基板１１に対する半導体素子１２の実装を同時に行うことを可能にしながら半導体装置１０の小型化を可能にすることができる。
【００２８】
（２）半導体素子１２を実装する際、伸縮部２２を伸長させて第１ハウジング２０と第２ハウジング２１との間隔を広げて、隣り合う回路基板１１上方の作業スペースを広げるようにした。このため、隣り合う回路基板１１上で治具同士が干渉することがなく、複数の半導体素子１２の同時実装を行うことができる。その結果として、半導体素子１２の実装を、各回路基板１１の１つずつに対して行っていく場合と比べると、半導体素子１２の実装工程に要する時間を短くして半導体装置１０の製造時間を短縮することができる。
【００２９】
（３）伸縮部２２により第１ハウジング２０の冷媒流路２０ｄと第２ハウジング２１の冷媒流路２１ｄとを連通させ、第１ハウジング２０の冷媒流路２０ｄの冷媒を伸縮部２２を介して第２ハウジング２１の冷媒流路２１ｄに供給することができる。このため、伸縮部２２は、半導体装置１０の長さ寸法を調整可能とする機能と、冷媒流路の機能とを兼ね備えている。よって、例えば、伸縮部２２が長さ寸法を調整するだけの機能しか備えず、第１ハウジング２０と第２ハウジング２１とを連通させる部材を伸縮部２２の他に設ける場合と比べると、半導体装置１０の構成を簡素化することができる。
【００３０】
（４）冷却器１３の第１ハウジング２０と第２ハウジング２１とは伸縮部２２により連結され、伸縮部２２の伸縮により第１ハウジング２０と第２ハウジング２１との間隔が調整可能になっている。このため、伸縮部２２の伸縮量を調整することで、半導体装置１０における伸縮部２２の伸縮方向の長さ寸法を調整することができ、半導体装置１０の小型化を可能とする。
【００３１】
（５）伸縮部２２は、アルミニウム系金属より蛇腹筒状に形成されており、蛇腹という簡単な構成で、隣り合う回路基板１１に対する半導体素子１２の実装を同時に行うことを可能にしながら半導体装置１０の小型化を可能にすることができる。
【００３２】
（６）冷却器１３の第１ハウジング２０と第２ハウジング２１とを伸縮部２２により連結し、伸縮部２２の伸縮により第１ハウジング２０と第２ハウジング２１との間隔を調整可能に形成した。そして、各ハウジング２０，２１に回路基板１１を接合する際、伸縮部２２を伸長させて第１ハウジング２０と第２ハウジング２１の間隔を広げた。このため、隣り合うハウジング２０，２１上方の作業スペースが広がり、各ハウジング２０，２１上で回路基板１１接合のための治具同士が干渉することがなく、第１ハウジング２０と第２ハウジング２１に対する回路基板１１の接合を同時に行うことができる。
【００３３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態では、伸縮部２２を伸長させる伸長工程を行い、各ハウジング２０，２１に回路基板１１を接合する基板接合工程を行った後、回路基板１１に半導体素子１２を実装する実装工程を行ったが、以下のように変更してもよい。すなわち、伸長工程を行う前に、基板接合工程を行い、その基板接合工程の後に、伸長工程を行い、その伸長工程の後に、実装工程を行ってもよい。
【００３４】
○  実施形態では、第１ハウジング２０と第２ハウジング２１との間に伸縮部２２を備える構成としたが、伸縮部２２によって連結されるハウジングの数を増やしてもよい。
○  実施形態では、伸縮部２２を蛇腹状に形成したが、伸縮部２２は伸縮可能であれば、その形状は実施形態に限定されない。
【００３５】
○  実施形態では、伸縮部２２を筒状に形成するとともに第１ハウジング２０と第２ハウジング２１を連通させて冷媒を流通可能に形成したが、伸縮部２２は冷媒が流通できない構成であってもよく、伸縮部２２以外に第１ハウジング２０と第２ハウジング２１とを連通させる通路を冷却器１３に設けてもよい。
【００３６】
○  電子部品は半導体素子１２に限定されず、発熱するものであれば変更してもよい。
○  電子部品装置の用途は、ハイブリッド自動車等に搭載されるものに限らず、家電製品や産業機械に適用してもよい。
【００３７】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）電子部品と、前記電子部品が実装される絶縁基板と、前記絶縁基板が接合されるとともに内部に冷媒流路を有する基板接合部を複数有する冷却器と、前記複数の基板接合部同士を連結する伸縮可能な伸縮部とからなり、前記伸縮部を伸長させた状態で、前記複数の基板接合部に接合された絶縁基板それぞれに対し前記電子部品が実装されるとともに、実装後に伸長させた前記伸縮部を収縮させて形成された電子部品装置。
【００３８】
（ロ）前記伸縮部は、前記基板接合部の冷媒流路同士を連通させ、前記冷媒が流通可能に形成されている技術的思想（イ）に記載の電子部品装置。
（ハ）前記伸縮部は、蛇腹状に形成されている技術的思想（イ）又は（ロ）に記載の電子部品装置。
【符号の説明】
【００３９】
１０…電子部品装置としての半導体装置、１１…絶縁基板としての回路基板、１２…電子部品としての半導体素子、１３…冷却器、２０…基板接合部としての第１ハウジング、２０ｄ，２１ｄ…冷媒流路、２１…基板接合部としての第２ハウジング、２２…伸縮部。
【図１】
0005440322.tif 000002
【図２】
0005440322.tif 000003
【図３】
0005440322.tif 000004
【図４】
0005440322.tif 000005