(57)【要約】【課題】接合部の工程内検査を容易に行うくとができ、加工点管理および品質管理を向上することが可能な電力半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体電力変換装置の製造方法は、第１リードフレーム７０の第１接合部６０ａの第１表面上に、第１、第２半導体素子３８、４０を、それぞれ一方の電極が第１表面に接触するように接続材を介して接合し、第２リードフレーム７２における第２接合部６２ａの第１表面を、第１、第２半導体素子の他方の電極上に接合し、第１、第２半導体素子の接合状態を検査し、検査の後、第１接合部６０ａの第２表面に、第１導電体を接合し、第２接合部の第２表面に、第２導電体を接合し、第１半導体素子の電極と信号端子との間を導線で接続し、構成部材を絶縁材で覆い絶縁体を形成し、第１、第２リードフレームの一部を切除し、第１、第２導電体の底面が露出する底面を絶縁体に形成し、第１、第２電力端子を折り曲げてフォーミングする製造方法である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電力端子および第１接合部を有する板状の第１リードフレームにおいて、前記第１接合部の第１表面上に、それぞれ表裏面に異なる電極を有する第１半導体素子および第２半導体素子を、それぞれ一方の電極が前記第１表面に接触するように接続材を介して接合し、
複数の信号端子、第２電力端子、および第２接合部を有する板状の第２リードフレームにおける前記第２接合部の第１表面を、前記第１半導体素子および第２半導体素子の他方の電極上に接続材を介して接合し、
前記第１および第２半導体素子の接合状態を検査し、
前記検査の後、前記第１接合部の第２表面に、接続材を介して第１導電体を接合し、
前記第２接合部の第２表面に、接続材を介して第２導電体を接合し、
前記第１半導体素子の電極と前記第２リードフレームの信号端子との間を導線で接続し、
前記第１および第２接合部、第１および第２半導体素子、第１および第２導電体、第１および第２電力端子の基端部、前記信号端子の基端部を絶縁材で覆い絶縁体を形成し、
前記第１および第２リードフレームの前記第１接合部、第２接合部、第１電力端子、第２電力端子、および前記信号端子を残して、前記第１および第２リードフレームの他の部分を切除し、
前記第１および第２半導体素子に対して垂直に延び、かつ、前記第１導電体の底面および第２導電体の底面が露出する底面を前記絶縁体に形成し、
前記第１および第２電力端子を折り曲げてフォーミングすることを特徴する半導体電力変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２リードフレームは、それぞれ前記第２接合部にかしめ固定され、第２接合部の第１表面から突出する第１凸型導電体および第２凸型導電体を有し、前記第１および第２凸型導電体を前記第１および第２半導体素子の他方の電極上に接合することを特徴とする請求項１に記載の半導体電力変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１リードフレームは、前記第１接合部から前記第１電力端子と反対方向に延出する第３電力端子を有し、前記第２リードフレームは、前記第２接合部から前記第２電力端子と反対方向に延出する第４電力端子を有している請求項１又は２に記載の半導体電力変換装置の製造方法。
【請求項４】
還元雰囲気中で前記接続材である半田の供給、および前記接合を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体電力変換装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１および第２半導体素子、前記第１および第２接合部、前記第１および第２導電体を接合する前記接続材に、粒子入りの半田を用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体電力変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、半導体電力変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費向上を目的とし、内燃機関とモーターを併用したハイブリッド車の普及が急速に進んでいる。また一方で、モーターだけで走行可能な電気自動車の製品化も進んでいる。これら自動車を実現するためには、電池とモーター間に、直流電力から交流電力への変換および交流電力から直流電力への変換を行なう電力変換装置が必要となる。
【０００３】
ハイブリッド車および電気自動車では、半導体電力変換装置の小型化、高信頼性が要求されている。半導体電力変換装置の小型化、高信頼性を図るためには、冷却効率が良い半導体電力変換装置が必要となる。これを実現する方法としては、半導体素子の表裏面に導電体を接続し、導電体から冷却器へ放熱させる両面放熱型の電力変換装置構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５８１６６号公報
【特許文献２】特開２００７−０６８３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
両面放熱型の半導体電力変換装置の組立てにおいては、半導体素子とその両面に取り付ける導電体とを接合する。半導体電極変換装置の過渡熱抵抗の向上には熱体積（熱容量あるいはヒートマス）が必要となる。これまでのフレーム両面構造の半導体電力変換装置では、フレーム厚さに上限があるため、過渡熱抵抗性能の改善には限界があった。熱体積を増加させるため、フレームの代わりに銅ブロックを用いた両面接合体を形成する方法があるが、はんだ付け等の接合後、接合状態を検査（例えば、Ｘ線透過観察）することが厳しい構造かつ製法となっている。
【０００６】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、接合部の工程内検査を容易に行うくとができ、加工点管理および品質管理を向上することが可能な電力半導体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】
【０００７】
実施形態によれば、半導体電力変換装置の製造方法は、第１電力端子および第１接合部を有する板状の第１リードフレームにおいて、前記第１接合部の第１表面上に、それぞれ表裏面に異なる電極を有する第１半導体素子および第２半導体素子を、それぞれ一方の電極が前記第１表面に接触するように接続材を介して接合し、  
複数の信号端子、第２電力端子、および第２接合部を有する板状の第２リードフレームにおける前記第２接合部の第１表面を、前記第１半導体素子および第２半導体素子の他方の電極上に接続材を介して接合し、  
前記第１および第２半導体素子の接合状態を検査し、  
前記検査の後、前記第１接合部の第２表面に、接続材を介して第１導電体を接合し、
前記第２接合部の第２表面に、接続材を介して第２導電体を接合し、  
前記第１半導体素子の電極と前記第２リードフレームの信号端子との間を導線で接続し、  
前記第１および第２接合部、第１および第２半導体素子、第１および第２導電体、第１および第２電力端子の基端部、前記信号端子の基端部を絶縁材で覆い絶縁体を形成し、  
前記第１および第２リードフレームの前記第１接合部、第２接合部、第１電力端子、第２電力端子、および前記信号端子を残して、前記第１および第２リードフレームの他の部分を切除し、  
前記第１および第２半導体素子に対して垂直に延び、かつ、前記第１導電体の底面および第２導電体の底面が露出する底面を前記絶縁体に形成し、  
前記第１および第２電力端子を折り曲げてフォーミングすることを特徴する製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る半導体電力変換装置を示す斜視図。
【図２】図２は、前記半導体電力変換装置を構成する半導体モジュールを示す斜視図。
【図３】図３は、前記半導体モジュールを底面側から示す斜視図。
【図４】図４は、前記半導体モジュールのモールドを透視して内部構造を示す斜視図。
【図５】図５は、前記半導体モジュールの断面図。
【図６】図６は、前記半導体モジュールの構成部品を示す分解斜視図。
【図７】図７は、前記半導体モジュールの製造工程で用いる第１リードフレームおよび第２リードフレームを半導体素子と共に示す分解斜視図。
【図８】図８は、前記半導体モジュールの製造工程を示す断面図。
【図９】図９は、前記半導体モジュールの製造工程において、第１リードフレーム上に半導体素子を接合する工程を示す断面図。
【図１０】図１０は、前記半導体モジュールの製造工程において、第１リードフレーム上に半導体素子を接合した状態を示す断面図。
【図１１】図１２は、前記半導体モジュールの製造工程において、半導体素子上にハンダを充填した状態を示す断面図。
【図１２】図１２は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記半導体素子上にスペーサおよび第２リードフレームを接合した状態を示す断面図。
【図１３】図１３は、前記製造工程中に形成された第１および第２リードフレームおよびこれらのリードフレーム間に接合された半導体素子の断面図。
【図１４】図１４は、前記製造工程中に形成された第１および第２リードフレームおよびこれらのリードフレーム間に接合された半導体素子を示す斜視図。
【図１５】図１５は、前記半導体モジュールの製造工程において、第１およい第２リードフレーム上に第１および第２導電体を接合する工程を示す断面図。
【図１６】図１６は、前記第１および第２導電体が接合された、製造工程中の組立体を示す斜視図。
【図１７】図１７は、前記組立体の断面図。
【図１８】図１８は、前記半導体モジュールの製造工程において、第１および第２導電体および半導体素子を樹脂でモールドして絶縁体を形成し、かつ、第１および第２リードフレームを切除した状態を示す半導体モジュールの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を参照しながら、実施形態に係る半導体電力変換装置およびその製造方法ついて詳細に説明する。なお、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００１０】
初めに、実施形態に係る半導体電力変換装置について説明する。図１は、半導体電力変換装置を示す斜視図である。  
図１に示すように、半導体電力変換装置１０は、冷却器１２、冷却器１２上に固定された支持フレーム１４、および、冷却器上に載置され、支持フレームにより支持された複数の半導体モジュール１６を備えている。冷却器１２は、平坦な矩形状の受熱面を有する扁平な直方体形状の冷却ブロック１８を有している。冷却ブロック１８は、例えば、アルミニウムで形成されている。冷却ブロック１８内には、水等の冷却媒体を流す冷媒流路２０が形成されている。
【００１１】
支持フレーム１４には、後述する半導体モジュール１６に電気的に接続される複数の接続端子２４を有する複数のバスバー、複数の入力端子２８、および２組の３相の出力端子３０が設けられている。バスバーの接続端子２４は、設置空間部の各側縁に沿って、複数個ずつ間隔を置いて並んで配置されている。そして、支持フレーム１４は、例えば、インサートモールドにより、複数の端子と一体に樹脂により成形されている。また、支持フレーム１４は、例えば、複数のねじにより冷却ブロック１８の受熱面上に固定されている。
【００１２】
半導体モジュール１６は、例えば、６個ずつ、４列に並んで支持フレーム１４に設置されている。各列において、６個の半導体モジュール１６は、支持フレーム１４の設置空間部内に配置され、各半導体モジュール１６の底面は、図示しない絶縁材料、例えば、絶縁シートを介して冷却器１２の受熱面上に設置されている。各半導体モジュール１６の電力端子は、バスバーの接続端子２４に接触し、バスバーに電気的に接続されている。また、各半導体モジュール１６の複数の信号端子５０は、上方へ突出している。
【００１３】
半導体電力変換装置１０は、半導体モジュール１６および装置全体の入出力および動作を制御する図示しない制御回路基板を備えている。制御回路基板は、半導体モジュール１６上に重ねて設置され、各半導体モジュール１６の信号端子５０は、制御回路基板に電気的に接続される。
【００１４】
次に、半導体電力変換装置１０を構成する半導体モジュール１６について詳細に説明する。  
図２は、半導体モジュールを示す斜視図、図３は、半導体モジュールを底面側から見た斜視図、図４は、半導体モジュールのモールド樹脂体を透視して内部構造を示す斜視図、図５は、半導体モジュールの断面図、図６は、半導体モジュールの構成部品を示す分解斜視図である。
【００１５】
図２ないし図６に示すように、半導体モジュール１６は、いわゆる両面放熱型および垂直実装型の半導体装置として構成されている。すなわち、半導体モジュール１６は、例えば、銅により形成された角柱形状の第１導電体（コレクタブロック）３４と、同じく、銅により形成された角柱形状の第２導電体（エミッタブロック）３６と、これら第１および第２導電体間に挟まれてこれらの導電体に接合される第１半導体素子３８および第２半導体素子４０と、を備えている。
【００１６】
第１導電体３４は、１つの主面（側面）が矩形状の接合面（第１接合面）３４ａを構成し、更に、この接合面と直交する底面３４ｂが放熱面を構成している。第２導電体３６は、長さが第１導電体３４とほぼ等しく、厚さ（幅）が第１導電体３４よりも小さく、例えば、約３分の１程度に形成され、更に、高さが、第１導電体３４の高さよりも低く形成されている。第２導電体３６は、１つの主面（側面）が矩形状の接合面（第２接合面）３６ａを構成し、更に、この接合面と直交する底面３６ｂが放熱面を構成している。第２導電体３６は、その接合面３６ａが第１導電体３４の接合面３４ａと平行に対向し、かつ、底面３６ｂが第１導電体３４の底面３４ｂと同一平面上に位置するように配置されている。
【００１７】
第１半導体素子３８は、パワー半導体素子、例えば、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)であり、第２半導体素子４０は、ダイオード（ＦＷＤ素子）である。第１半導体素子３８は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を構成している。また、第１半導体素子３８の一方の表面に、複数、例えば、５つの接続端子３８ａが形成されている。そして、第１半導体素子３８の表面および裏面は、電極部分および接続端子部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。
【００１８】
第２半導体素子４０は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を構成している。第２半導体素子４０の表面および裏面は、矩形状の電極部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。
【００１９】
半導体モジュール１６は、後述する導電金属板からなるリードフレームによりそれぞれ形成された第１フレーム（コレクタフレーム）６０および第２フレーム（エミッタフレーム）６２を有し、これら第１および第フレームの間に、第１および第２半導体素子３８、４０が接合されている。第１フレーム６０は、例えば、所定厚さの銅板により形成され、細長い矩形状の第１接合部６０ａと、第１接合部の長手方向一端から延出する第１電力端子４６ａと、第１接合部の長手方向他端から延出する、すなわち、第１電力端子と反対の方向に延出する、第３電力端子４６ｃと、を有している。
【００２０】
第１半導体素子３８は、第１フレーム６０の第１接合部６０ａの第１表面と平行に配置され、一方の電極が、接続材、例えば、半田４２ａにより第１表面に接合されている。第２半導体素子４０は、第１接合部６０ａの第１表面と平行に配置され、更に、第１接合部６０ａの長手方向に隙間を置いて第１半導体素子３８と並んで配置されている。第２半導体素子４０は、一方の電極が接続材、例えば、半田４２ｂにより第１接合部６０ａの第１表面に接合されている。そして、第１フレーム６０の第１接合部６０ａの第２表面は、例えば、半田シート４２ｃにより第１導電体３４の接合面３４ａに接合される。なお、第１接合部６０ａの第１表面には、半導体素子の位置ずれ防止用の細長い開口部あるいは溝６０ｂが形成され、また、第１接合部６０ａの第２表面には、半田付けの際、余剰の溶融半田を逃がす複数の収容溝６０ｃが形成されている。溝６０ｂは、第１半導体素子３８の両側縁部および第２半導体素子４０の両側縁部に隣接して設けられる。
【００２１】
このように、第１半導体素子３８および第２半導体素子４０は、第１フレーム６０を介して、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に、かつ、第１導電体の底面３４ｂに対して垂直に配置されている。  
第１電力端子４６ａは、第１導電体３４の長手方向一端からモジュールの外側に突出し、その接触部４７ａは、第１導電体３４側へ直角に折り曲げられ、モジュールの端面とほぼ平行に対向している。第３電力端子４６ｃは、第１導電体３４の長手方向他端からモジュールの外側に突出し、第１導電体３４側へ直角に折り曲げられている。
【００２２】
第２フレーム６２は、例えば、所定厚さの銅板により形成され、細長い矩形状の第２接合部６２ａと、第２接合部の長手方向一端から延出する第２電力端子４６ｂと、第２接合部の長手方向他端から延出する、すなわち、第２電力端子と反対の方向に延出する、第４電力端子４６ｄと、を有している。第２電力端子４６ｂは、第１導電体３４の長手方向他端側からモジュールの外側に突出し、その接触部４７ｂは、第１導電体３４側へ直角に折り曲げられ、半導体モジュールの他端面とほぼ平行に対向している。第４電力端子４６ｄは、第１導電体３４の長手方向一端からモジュールの外側に突出し、第２導電体３６側へ直角に折り曲げられている。
【００２３】
第２フレーム６２の第２接合部６２ａには、例えば、銅により形成された第１凸型導電体（第１スペーサ）４４ａおよび第２凸型導電体（第２スペーサ）４４ｂがカシメ止めされている。第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂは、第２接合部６２ａの長手方向に隙間を置いて並んで配置されている。第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂは、例えば、段付の角柱形状に形成され、第２接合部６２ａの第１表面から第１および第２半導体素子側に突出している。第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂの突出高さは、例えば、第２フレーム６２の板厚の１．５〜４倍に形成されている。  
なお、第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂは、別体に限らず、一体に形成してもよい。また、第２接合部６２ａの第２表面には、半田付けの際、余剰の溶融半田を逃がす複数の収容溝６２ｃが形成されている。
【００２４】
第１凸型導電体４４ａは、例えば、半田４２ｄにより、第１半導体素子３８の他方の電極上に機械的かつ電気的に接合されている。第１凸型導電体４４ｂは、例えば、半田４２ｅにより、第２半導体素子４０の他方の電極上に機械的かつ電気的に接合されている。更に、第２接合部６２ａの第２表面および第１、第２凸型導電体４４ａ、４４ｂは、例えば、半田４２ｆにより、第２導電体３６の接合面３６ａに電気的および機械的に接合されている。すなわち、第２フレーム６２、第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂ、および第２導電体３４の３部材は、半田４２ｆにより相互に接合されている。
【００２５】
以上により、第１半導体素子３８および第２半導体素子４０は、第１フレーム６０と第２フレーム６２との間に挟まれ、更に、第１導電体３４と第２導電体３６と間に挟まれ、接合面３４ａ、３６ａと平行に、かつ、第１導電体および第２導電体の底面３４ｂ、３６ｂに対して垂直に配置されている。
【００２６】
信号端子５０は、例えば、第２フレーム６２と一体に形成され、後に、第２フレームから切り離されることにより、半導体モジュール１６から上方に突出し、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に延びている。５本の信号端子５０の基端は、ボンディングワイヤ５３により、第１半導体素子３８の接続端子３８ａに接続されている。
【００２７】
図２、図３、図４、および図５に示すように、半導体モジュール１６は、上述した構成部材を被覆した絶縁材、例えば、モールド樹脂体（絶縁体）５２を備えている。モールド樹脂体５２は、ほぼ直方体形状に形成されている。モールド樹脂体５２は、成形型を型抜きする際に形成されるパーティングライン５４を有している。モールド樹脂体５２は、第１および第２導電体３４、３６の接合面２３ａ、３６ａと平行に位置する互いに平行な２つの側面５２ａ、５２ｂと、これらの側面５２ａ、５２ｂと直交する平坦な底面５２ｃと、底面５２ｃに対向する上面５２ｄと、長手方向の両端に位置する２つの端面５２ｅと、を有している。底面５２ｃは、平坦に研削され、この底面５２ｃに、第１および第２導電体３４、４６の底面３４ｂ、３６ｂが露出し、底面５２ｃと同一平面に位置している。
【００２８】
以上のように構成された半導体モジュール１６は、図１に示すように、支持フレーム１４の設置空間部内に配置され、半導体モジュールの底面５２ｃは、絶縁シートを介して冷却器１２の受熱面上に設置されている。これにより、第１および第２導電体３４、３６は、冷却器１２に熱的に接続され、第１および第２半導体素子３８、４０で発生した熱を第１および第２導電体３４、３６を介して冷却器１２に放熱することができる。半導体モジュール１６の第１および第２電力端子４６ａ、４６ｂの接触部４７ａ、４７ｂは、それぞれバスバー２６の接続端子２４に接触し、バスバー２６に電気的に接続されている。また、半導体モジュール１６の複数の信号端子５０は、上方へ突出し、図示しない制御回路基板に接続される。
【００２９】
次に、上述した半導体電力変換装置１０を構成する半導体モジュール１６の製造方法について説明する。図７ないし図１８は、半導体モジュールの製造工程をそれぞれ示す斜視図および断面図である。本実施形態では、半導体素子を第１フレームおよび第２フレーム間に接合して中間組立体を形成し、この中間組立体における半導体素子の接合状態を検査した後、第１および第２導電体の接合、樹脂モールド、電力端子のフォーミングを行う。
【００３０】
まず、図７に示すように、導電金属板、例えば、１．５ｍｍ厚の銅板からなる第１リードフレーム７０、例えば、１．５ｍｍ厚の銅板からなる第２リードフレーム７２、第１および第２半導体素子３８、４０を用意する。第１リードフレーム７０は、矩形状の支持枠７０ａと、この支持枠内に連結および支持された第１フレーム６０と、を一体に有している。第１フレーム６０は、細長い矩形状の第１接合部６０ａと、第１接合部の長手方向一端から延出する第１電力端子４６ａと、第１接合部の長手方向他端から延出する第３電力端子４６ｃと、を有している。第３電力端子６４ｃは、予め直角に折曲げ加工されている。
【００３１】
また、第２リードフレーム７２は、矩形状の支持枠７２ａと、この支持枠内に連結および支持された第２フレーム６２と、を一体に有している。第２フレーム６２は、細長い矩形状の第２接合部６２ａと、第２接合部の長手方向一端から延出する第２電力端子４６ｂと、第２接合部の長手方向他端から延出する第４電力端子４６ｄと、を有している。第４電力端子４６ｄは、予め直角に折曲げ加工されている。第２リードフレーム７２は、支持枠７２ａから第２接合部６２ａに向かって延出する５本の信号端子５０を一体に有している。これらの信号端子５０は、予め折曲げ加工しておく。更に、第２フレーム６２の第２接合部６２ａに、第１凸型導電体４４ａおよび第２凸型導電体４４ｂがカシメ止めされている。第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂは、第２接合部６２ａの第１表面から第１および第２半導体素子側に突出している。
【００３２】
次に、図８に示すように、例えば、ＳＵＳにより形成された第１固定治具７４を用意し、第１固定治具に第１リードフレーム７０を装着および位置決めする。第１固定治具７４を還元雰囲気中、例えば、還元トンネル内に配置し、第１リードフレーム７０を例えば、３５０℃で還元する。次いで、図９に示すように、第１フレーム６０の第１接合部６０ａ上の所定位置に半田４２ａ、４２ｂを供給する。半田４２ａ、４２ｂは、それぞれ複数、例えば、３つ以上の粒子を含有しているものを用いる。所定径の粒子を含有させることにより、半田溶融、固化後も接合部の高さが粒子径以下にならないようにする。粒子は、半田の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料で形成する。続いて、半田４２ａ、４２ｂ上に第１半導体素子３８および第２半導体素子４０を載置し、位置決めする。この際、第１半導体素子３８の一方の電極が半田４２ａ上に位置するように、また、第２半導体素子４０の一方の電極が半田４２ｂ上に位置するように配置する。
【００３３】
この状態で、半田４２ａ、４２ｂを加熱溶融し、図１０に示すように、第１および第２半導体素子３８、４０を第１フレーム６０の第１接合部６０ａに接合する。この際、±０．１ｍｍ程度の微振動を第１固定治具７４に印加しミニスクラブを行ってもよい。
【００３４】
次に、図１１に示すように、第１および第２半導体素子３８、４０の他方の電極上に半田４２ｄ、４２ｅをそれぞれ供給する。  
続いて、図１２に示すように、第２リードフレーム７２を第１固定治具７２に装着、位置決めし、第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂを半田４２ｄ、４２ｅ上に載置する。この状態で、半田４２ｄ、４２ｅを加熱溶融し、第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂを第１半導体素子３８および第２半導体素子４０の他方の電極にそれぞれ接合する。なお、第２リードフレーム７２は、第１固定治具７２に装着する前に、予め、還元雰囲気中で還元処理しておくことが望ましい。
【００３５】
上記の工程により、図１３および図１４に示すように、第１および第２リードフレーム７０、７２間に第１および第２半導体素子３８、４０が接合された中間組立体８０を形成する。この中間組立体８０を第１固定治具７４から取外した後、図示しない検査装置、例えば、Ｘ線装置に装着し、この検査装置により、第１および第２半導体素子３８、４０の接合状態を観察および検査する。この際、第１および第２リードフレーム７０、７２は、Ｘ線を透過可能な板厚であり、これら第１および第２リードフレームを通して第１および第２半導体素子３８、４０の接合状態を観察および検査することができる。
【００３６】
接合状態を検査した後、図１５に示すように、第２固定治具７６に第１固定治具の位置決め凹所に第１導電体３４を装着および位置決めする。この際、第１導電体３４の接合面３４ａが上を向くように、第１導電体３４を第２固定治具７６に装填する。次いで、接合面３４ａ上の所定位置に粒入り半田４２ｃを供給した後、前述した中間組立体８０を第２固定治具７６に装着、位置決めし、半田４２ｃ上に載置する。この際、第１フレーム６０の第２表面が半田４２ｃ上に載置される向きに、中間組立体８０を装着する。
【００３７】
続いて、第２リードフレーム７２の第２接合部６２ａ上の所定位置に粒入り半田４２ｆを供給し、更に、第２導電体３６を第２固定治具７６に装着、位置決めし、半田４２ｆ上に載置する。この際、第２導電体３６の接合面３６ａが半田４２ｆ上に載置される向きに、第２導電体３６を装着する。次いで、第２固定治具７６および第２導電体３６に重ねて矩形板状のおもり７８を載置する。おもり７８により、前述した複数の部材を積層方向に押付けて、位置固定する。おもり７８は、実質的に接合部高さが半田内の粒子サイズと同等となるおもり重量を選択する。
【００３８】
以上のように積層および位置決めされた構成部材および第２固定治具７６を例えば、還元トンネル、あるいは、リフロー炉で所定時間だけ加熱し、半田４２ｃ、４２ｆを一括溶融させた後、冷却し、半田を固化させることにより、各構成部材を接合する。図１７に示すように、半田による接合の際、半田４２ｃ、４２ｆお余剰部分は、第１フレーム６０の収容溝６０ｃ、および第２フレームの収容溝６２ｃに逃げるため、溶融時に第１フレームおよび第２フレームの外へ流れることがなく、構成部材の所定位置を接合することができる。また、半田４２ｆは、溶融することにより、第２フレーム６２、第１、第２凸型導電体４４ａ、４４ｂ、および第２導電体３６の３者を相互に接合する。
【００３９】
上記のように半田を溶融、固化させた後、図１６、図１７に示すように、接合された構成部材を第２固定治具７６を取外す。続いて、接合された構成部材、第１および第２リードフレーム７０、７２の外観検査を行った後、ワイヤボンディングにより、各信号端子５０の基端と第１半導体素子３８の対応する接続端子３８ａとをボンディングワイヤ（導線）５３で接続する。
【００４０】
ワイヤボンディングの後、外観検査、例えば、ワイヤ未接合が発生していないか、ワイヤループ形状が潰れていないか、等を検査する。  
次に、図１８に示すように、第１および第２リードフレーム７０、７２の支持枠７０ａ、７２ａと、第１ないし第４電力端子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの端部と、信号端子５０の延出部とを除く全ての構成部材を絶縁材、例えば、樹脂で覆い、ほぼ直方体形状のモールド樹脂体５２を成形する。このようなモールド樹脂体５２は、前述の接合された積層体を成形型内に配置し、合成樹脂を成形型内に射出することにより成形する。
【００４１】
続いて、第１および第２リードフレーム７０、７２を所定の位置でカットし、モールド樹脂体５２から切り離すとともに、５本の信号端子５０および第１、第２電力端子４６ａ、４６ｂを切り出す。
【００４２】
その後、モールド樹脂体５２の底面を研削し、モールド樹脂体５２の側面５２ｂと直交する平坦な底面５２ｃを形成するとともに、第１導電体３４の底面３４ｂおよび第２導電体３６の底面３６ｂをモールド樹脂体５２の底面５２ｃに露出させる。第１導電体３４の底面３４ｂ、第２導電体３６の底面３６ｂ、およびモールド樹脂体５２の底面５２ｃは、第１半導体素子３８および第２半導体素子４０に対して垂直となるように形成する。
【００４３】
また、図２および図３に示したように、第１および第２電力端子４６ａ、４６ｂの接触部４７ａ、４７ｂを直角に折曲げ、最後に、各信号端子５０の表面に導電膜を形成する。  
上記の工程により、電力変換装置の半導体モジュール１６が完成する。
【００４４】
以上のように構成された半導体電力変換装置およびその製造方法によれば、比較的厚さの薄い第１フレームと第２フレームとの間に半導体素子を接合し中間組立体を形成し、この中間組立体に関して、半導体素子の接合状態を観察、検査した後、比較的厚い第１および第２導電体を中間組立体に接合している。例えば、Ｘ線装置で観察可能なフレーム厚内で中間組立体を構成でき、半導体素子の接合状態の製造工程内検査を容易に行うことができる。これにより、加工点管理および品質管理を確実かつ容易に行うことが可能となる。また、フレーム接合工程と導電体（ブロック）接合工程とに分けることにより、構成部品の搬送、駆動系の小型化を図れるとともに、半田付け加工点の雰囲気形成、維持が容易となる。
【００４５】
電力端子、信号端子、接合部を一体部品（第１および第２リードフレーム）とすることにより部品数を削減することができる。同時に、電力端子と信号端子を別部品とする場合よりも、電力端子と信号端子の取り付け位置精度に優れ、完成品の寸法ばらつきが低下する。
【００４６】
接続体となる半田に複数の粒子を含有することにより、はんだ溶融、固化後も接合部の高さが粒子以下にならないように制御することができる。これにより、接合部の高さ寸法のばらつきを低減し、組み立て精度の向上を図ることが可能となる。更に、接合時、第２導電体上におもりを搭載することにより、半田の表面張力による第２導電体の浮きを抑え、接合部の高さ寸法のばらつきを低減する。同時に、おもりによって構成部品に荷重を掛けることにより、接合時における部品の位置ずれを防止することができる。  
以上のことから、接合部の工程内検査を容易に行うくとができ、加工点管理および品質管理を向上することが可能な電力半導体装置の製造方法が得られる。
【００４７】
なお、この発明は上述した実施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可能である。また、上記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み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  
例えば、電力変換装置の構成部材の寸法、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。電力端子は、必ずしも、４つに限定されることなく、少なくとも第１および第２電力端子を備えていればよい。半導体モジュールの底面と冷却器の受熱面との間に設ける絶縁材料は、絶縁シートに限らず、接着剤を含浸する絶縁層や、受熱面上に積層された接着層を用いても良く、あるいは、ＳｉＮを介して接着剤固定による絶縁、あるいは、冷却器の受熱面に絶縁材料を成形（薄モールド）したものに接着剤で半導体モジュールの底面を固定する方法としてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０…半導体電力変換装置、１２…冷却器、１４…支持フレーム、
１６…半導体モジュール、１８…冷却ブロック、３４…第１導電体、３４ａ…接合面、
３４ｂ…底面、３６…第２導電体、３６ａ…接合面、３６ｂ…底面、
３８…第１半導体素子、４０…第２半導体素子、４４ａ…第１凸型導電体、
４４ｂ…第２凸型導電体、４６ａ…第１電力端子、４６ｂ…第２電力端子、
４６ｃ…第３電力端子、４６ｄ…第４電力端子、５０…信号端子、
５２…モールド樹脂体、６０…第１フレーム、６０ａ…第１接合部、６０ｃ…収容溝、
６２…第２フレーム、６２ａ…第２接合部、６２ｃ…収容溝、
７０…第１リードフレーム、７２…第２リードフレーム、８０…中間組立体
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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