(57)【要約】【課題】パワーモジュールの所定の位置に絶縁板を精度良く配置することができるパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法を実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法は、パワーモジュール１を保持する工程と、絶縁板６を第１の位置決めピン７ｃで位置決めしつつ吸着パッド７ｂで吸着する工程と、一方の貼付治具７の第２の位置決めピン７ｆをパレット２の位置決め孔２ｅに通しつつ、一方の貼付治具７をパワーモジュール１の一方の主面に近付けて、絶縁板６をパワーモジュール１の一方の主面に貼り付ける工程と、パレット２の位置決め孔２ｅから突き出た第２の位置決めピン７ｆを他方の貼付治具７の位置決め穴７ｇに挿入しつつ、他方の貼付治具７をパワーモジュール１の他方の主面に近付けて、絶縁板６をパワーモジュール１の他方の主面に貼り付ける工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーモジュールの対向する主面に夫々絶縁板を貼り付ける方法であって、
前記パワーモジュールの主面が鉛直方向に配置されるように、前記パワーモジュールをパレットで保持する工程と、
吸着パッドと第１の位置決めピンとを有する貼付治具を用いて、前記絶縁板を前記第１の位置決めピンで位置決めしつつ前記吸着パッドで吸着して保持する工程と、
前記貼付治具で保持した前記絶縁板を前記パワーモジュールの主面と対向させる工程と、
前記パワーモジュールを挟み込むように配置された前記貼付治具のうち、一方の貼付治具に設けられた第２の位置決めピンを前記パレットに形成された位置決め孔に通すと共に前記第１の位置決めピンを前記パレットに接触させて当該パレットに対して逆側に押し込みつつ、前記一方の貼付治具を前記パワーモジュールの一方の主面に近付けて、前記絶縁板を前記パワーモジュールの一方の主面に貼り付ける工程と、
前記パレットの位置決め孔から突き出た前記第２の位置決めピンを他方の貼付治具に形成された位置決め穴に挿入すると共に前記第１の位置決めピンを前記パレットに接触させて当該パレットに対して逆側に押し込みつつ、前記他方の貼付治具を前記パワーモジュールの他方の主面に近付けて、前記絶縁板を前記パワーモジュールの他方の主面に貼り付ける工程と、
を備える、パワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法に関し、例えば、パワーカードの対向する主面に夫々絶縁板を貼り付ける方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュールに搭載される半導体素子の熱を放出するために、一般的には、パワーモジュールに冷却機構が設けられている。例えば、特許文献１の両面冷却型半導体装置は、半導体素子上に絶縁板及び冷却チューブを積層し、絶縁板を介して半導体素子の熱を冷却チューブに伝達して放熱する構成とされている。このとき、半導体素子と絶縁板との間、及び絶縁板と冷却チューブとの間に放熱グリスを介在させることで、半導体素子の熱を伝達させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５０６６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の両面冷却型半導体装置のように、半導体素子上に絶縁板を積層する際には、パワーモジュールの所定の位置に絶縁板を精度良く配置する必要がある。しかしながら、特許文献１には、如何にしてパワーモジュールの所定の位置に絶縁板を配置するかに関しては開示されていない。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、パワーモジュールの所定の位置に絶縁板を精度良く配置することができるパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法は、パワーモジュールの対向する主面に夫々に絶縁板を貼り付ける方法であって、
前記パワーモジュールの主面が鉛直方向に配置されるように、前記パワーモジュールをパレットで保持する工程と、
吸着パッドと第１の位置決めピンとを有する貼付治具を用いて、前記絶縁板を前記第１の位置決めピンで位置決めしつつ前記吸着パッドで吸着して保持する工程と、
前記貼付治具で保持した前記絶縁板を前記パワーモジュールの主面と対向させる工程と、
前記パワーモジュールを挟み込むように配置された前記貼付治具のうち、一方の貼付治具に設けられた第２の位置決めピンを前記パレットに形成された位置決め孔に通すと共に前記第１の位置決めピンを前記パレットに接触させて当該パレットに対して逆側に押し込みつつ、前記一方の貼付治具を前記パワーモジュールの一方の主面に近付けて、前記絶縁板を前記パワーモジュールの一方の主面に貼り付ける工程と、
前記パレットの位置決め孔から突き出た前記第２の位置決めピンを他方の貼付治具に形成された位置決め穴に挿入すると共に前記第１の位置決めピンを前記パレットに接触させて当該パレットに対して逆側に押し込みつつ、前記他方の貼付治具を前記パワーモジュールの他方の主面に近付けて、前記絶縁板を前記パワーモジュールの他方の主面に貼り付ける工程と、
を備える。
これにより、パワーモジュールの所定の位置に絶縁板を精度良く貼り付けることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パワーモジュールの所定の位置に絶縁板を精度良く配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態のパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法において、パワーモジュールに絶縁板を貼り付ける前段階を側方から見た部分断面図である。
【図２】実施の形態のパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法において、パワーモジュールに絶縁板を貼り付ける前段階を上方から見た部分断面図である。
【図３】絶縁板が貼り付けられるパワーモジュールを示す斜視図である。
【図４】実施の形態のパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法で用いるパレットを示す正面図である。
【図５】実施の形態のパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法で用いるパレットを示す上面図である。
【図６】一般的なパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１０】
図１は、本実施の形態のパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法において、パワーモジュールに絶縁板を貼り付ける前段階を側方から見た部分断面図である。図２は、本実施の形態のパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法において、パワーモジュールに絶縁板を貼り付ける前段階を上方から見た部分断面図である。図３は、絶縁板が貼り付けられるパワーモジュールを示す斜視図である。図４は、本実施の形態のパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法で用いるパレットを示す正面図である。図５は、本実施の形態のパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法で用いるパレットを示す上面図である。なお、各図は簡略化して示しているため、一部省略されている部分がある。ここで、パレットの上下方向は鉛直方向（重力方向）と一致するものとする。
【００１１】
本実施の形態のパワーモジュール用の絶縁板貼り付け方法（以下、単に貼り付け方法と省略する場合がある。）は、先ず、図１及び図２に示すように、パワーモジュール１をパレット２で保持する。
【００１２】
パワーモジュール１は、図２及び図３に示すように、パワーカード３に半導体素子（図示を省略）が搭載されており、当該半導体素子にヒートスプレッダー４が熱の伝達を可能に接続された構成である。ヒートスプレッダー４は、パワーカード３の主面３ａ、３ｂから夫々露出し、当該主面３ａ、３ｂと略面一とされている。半導体素子には、端子５が電気的に接続されており、当該端子５がパワーカード３の高さ方向の両面から突出している。
【００１３】
パレット２は、図４及び図５に示すように、パワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ａ、３ｂがパレット２の上下方向に配置されるように保持する。パレット２は、例えば、基部２ａから立設する左右の支柱２ｂを備えている。左右の支柱２ｂは、パレット２の左右方向に間隔を開けて配置されている。そして、支柱２ｂは、パワーカード３の主面３ａ、３ｂがパレット２の上下方向に配置された状態で、パワーモジュール１を当該パワーモジュール１の幅方向から挟み込む挟持機構２ｃを備えている。
【００１４】
挟持機構２ｃは、図２及び図５に示すように、挟持部２ｄを備えている。挟持部２ｄは、例えば、パワーモジュール１の幅方向で向かい合う一方の側面の少なくとも一部と接触するように、支柱２ｂにおける他方の支柱２ｂと向かい合う面に形成された溝部である。そして、少なくとも一方の支柱２ｂは、パレット２の左右方向にスライド可能であり、弾性体（図示を省略）によって他方の支柱２ｂ側に付勢されている。このような支柱２ｂにおけるパレット２の前後方向の厚さは、パワーモジュール１に絶縁板６が貼り付けられる際に、絶縁板６と干渉しないように設定されており、例えば、パワーモジュール１のパワーカード３より薄く設定されている。
【００１５】
これにより、パワーカード３の主面３ａ、３ｂがパレット２の上下方向に配置された状態のパワーモジュール１を向かい合う挟持部２ｄの間に配置すると、パワーモジュール１は当該パワーモジュール１の幅方向から挟持部２ｄによって挟持される。
【００１６】
このようにパワーカード３の主面３ａ、３ｂがパレット２の上下方向に配置された状態で、パワーモジュール１をパレット２で保持する。このとき、パワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ａ、３ｂは、向かい合う挟持部２ｄの間から露出する。
【００１７】
次に、貼付治具７を用いて絶縁板６をパワーモジュール１の所定の位置に貼り付ける。貼付治具７は、図１及び図２に示すように、パワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ａ、３ｂを挟み込むように、即ち、パレット２の前後方向でパワーモジュール１を挟み込むように配置されている。
【００１８】
貼付治具７は、回転部７ａ、吸着パッド７ｂ及び第１の位置決めピン７ｃを備えている。回転部７ａには、吸着パッド７ｂや第１の位置決めピン７ｃなどが搭載されている。そして、回転部７ａは、パレット２の左右方向に延在する回転軸７ｄを中心に回転可能であると共に、パレット２の前後方向に移動可能である。
【００１９】
吸着パッド７ｂは、絶縁板６を吸着して保持する。つまり、吸着パッド７ｂ内の空気をポンプによって吸引することで絶縁板６が吸着パッド７ｂに吸着される。吸着パッド７ｂの吸着面は、回転部７ａの一側面から露出しており、吸着パッド７ｂの吸着面がパレット２の上側に向かって回転部７ａから露出した状態から当該回転部７ａが回転すると、パワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ａ又は３ｂと対向するように回転部７ａから露出する。
【００２０】
第１の位置決めピン７ｃは、絶縁板６の四隅と対応するように、回転部７ａにおける吸着パッド７ｂの吸着面が露出する面から当該面と略直交する方向に突出している。そして、第１の位置決めピン７ｃは、回転部７ａにおける吸着パッド７ｂの吸着面が露出する面と略直交する方向に移動可能である。また、第１の位置決めピン７ｃは、弾性体７ｅによって回転部７ａの外方に向かって付勢されている。
【００２１】
このような貼付治具７は、パワーモジュール１に対して所定の位置に位置決め可能な構成とされている。例えば、前側の貼付治具７は、回転部７ａにおける吸着パッド７ｂの吸着面が露出する面に第２の位置決めピン７ｆを備えている。第２の位置決めピン７ｆは、回転部７ａにおける吸着パッド７ｂの吸着面が露出する面から当該面と略直交する方向に突出している。
【００２２】
パレット２の支柱２ｂは、貼付治具７の第２の位置決めピン７ｆが挿入される位置決め孔２ｅを備えている。位置決め孔２ｅは、パレット２の前後方向に貫通しており、前側の貼付治具７の第２の位置決めピン７ｆが通された状態で当該前側の貼付治具７、しいては絶縁板６をパワーモジュール１に対して所定の位置に配置する。
【００２３】
後側の貼付治具７は、回転部７ａにおける吸着パッド７ｂの吸着面が露出する面にパレット２における支柱２ｂの位置決め孔２ｅから突き出た前側の貼付治具７の第２の位置決めピン７ｆが挿入される位置決め穴７ｇを備えており、支柱２ｂの位置決め孔２ｅから突き出た前側の貼付治具７の第２の位置決めピン７ｆが後側の貼付治具７の位置決め孔７ｇに挿入された状態で当該後側の貼付治具７、しいては絶縁板６をパワーモジュール１に対して所定の位置に配置する。
【００２４】
このような貼付治具７を用いて絶縁板６をパワーモジュール１の所定の位置に貼り付ける場合、先ず、貼付治具７における吸着パッド７ｂの吸着面がパレット２の上側に向くように当該貼付治具７を配置する。
【００２５】
次に、貼付治具７の第１の位置決めピン７ｃに絶縁板６の四隅が接触するように、吸着パッド７ｂの吸着面上に絶縁板６を配置し、吸着パッド７ｂで絶縁板６を吸着する。このとき、絶縁板６は、第１の位置決めピン７ｃで位置決めされつつ吸着パッド７ｂに吸着される。
【００２６】
次に、絶縁板６がパワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ａ又は３ｂと向かい合うように、絶縁板６を位置決めしつつ吸着した状態で貼付治具７を回転させる。これにより、図１及び図２に示す状態となる。
【００２７】
次に、貼付治具７をパワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ａ又は３ｂ側に移動させて、絶縁板６でヒートスプレッダー４を覆うように当該絶縁板６を主面３ａ及び３ｂに貼り付ける。なお、パワーモジュール１のヒートスプレッダー４上には、予め放熱グリス８を塗布しておく。
【００２８】
ここで、本実施の形態の貼付治具７は、一つのサーボシリンダのストローク変化で連動してパレット２の前後方向に移動する構成とされており、当該サーボシリンダのストロークが減ると、例えば、先ず、前側の貼付治具７が移動する。
【００２９】
前側の貼付治具７がパワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ａ側（即ち、パレット２の後側）に移動すると、前側の貼付治具７の第１の位置決めピン７ｃがパレット２の支柱２ｂに接触してパワーモジュール１に対して逆側に押し込まれつつ、前側の貼付治具７の第２の位置決めピン７ｆがパレット２に支柱２ｂの位置決め孔２ｅに挿入される。このとき、第１の位置決めピン７ｃで絶縁板６が位置決めされつつ、第２の位置決めピン７ｆと位置決め孔２ｅとの嵌合構造で前側の貼付治具７が位置決めされる。
【００３０】
その状態から前側の貼付治具７をパワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ａ側に移動させると、絶縁板６がパワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ａの所定の位置に放熱グリス８を介して貼り付けられる。
【００３１】
さらにサーボシリンダのストロークが減ると、次は、後側の貼付治具７が移動する。後側の貼付治具７がパワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ｂ側（即ち、パレット２の前側）に移動すると、後側の貼付治具７の第１の位置決めピン７ｃがパレット２の支柱２ｂに接触してパワーモジュール１に対して逆側に押し込まれつつ、パレット２の支柱２ｂの位置決め孔２ｅから突き出た前側の貼付治具７の第２の位置決めピン７ｆが位置決め穴７ｇに挿入される。このとき、第１の位置決めピン７ｃで絶縁板６が位置決めされつつ、第２の位置決めピン７ｆと位置決め穴７ｇとの嵌合構造で後側の貼付治具７が位置決めされる。
【００３２】
その状態から後側の貼付治具７をパワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ｂ側に移動させると、絶縁板６がパワーモジュール１におけるパワーカード３の主面３ｂの所定の位置に放熱グリス８を介して貼り付けられる。
【００３３】
その後、前後の貼付治具７の吸着パッド７ｂのエアを解き、前後の貼付治具７を互いに離間するように移動させると、絶縁板６の貼り付けが完了する。
【００３４】
このように本実施の形態の貼り付け方法は、貼付治具７の第１の位置決めピン７ｃで絶縁板６を位置決めすると共に、貼付治具７の第２の位置決めピン７ｆと、パレット２の支柱２ｂの位置決め孔２ｅ又は貼付治具７の位置決め穴７ｇと、の嵌合構造で貼付治具７をパワーモジュール１に対して所定の位置に位置決めしつつ、絶縁板６をパワーモジュール１に貼り付ける。そのため、パワーモジュール１の所定の位置に絶縁板６を精度良く貼り付けることができる。
【００３５】
しかも、例えば、図６に示すように、水平に配置された貼付治具１０１上に絶縁板６を載置してパワーモジュール１の所定の位置に貼り付ける場合、貼付治具１０１上に異物１０２が存在すると、絶縁板６をパワーモジュール１の所定の位置に貼り付けるために、絶縁板６を貼付治具１０１とパワーモジュール１とで挟み込んだ際に、絶縁板６に曲げ応力が発生し、絶縁板６に割れが発生する可能性がある。
【００３６】
一方、本実施の形態の貼り付け方法は、吸着パッド７ｂを用いて絶縁板６をパワーモジュール１の所定の位置に貼り付けるため、貼り付け時に絶縁板６に応力がかからない。しかも、貼り付け時にパワーモジュール１及び絶縁板６の主面などをパレット２の上下方向に配置するので、パワーモジュール１及び絶縁板６の主面などに異物が乗る可能性が低く、貼り付け時に異物による悪影響を抑制することができる。
【００３７】
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００３８】
例えば、上記実施の形態では、前側の貼付治具７に第２の位置決めピン７ｆを設け、後側の貼付治具７に位置決め穴７ｇを設けているが、サーボシリンダのストロークが減った際に、最初に移動する側の貼付治具７に第２の位置決めピン７ｆを設け、次に移動する側の貼付治具７に位置決め穴７ｇを設ければよい。
【００３９】
例えば、上記実施の形態では、第２の位置決めピン７ｆと、位置決め孔２ｅ又は位置決め穴７ｇと、を用いて貼付治具７をパワーモジュール１に対して位置決めしているが、第２の位置決めピン７ｆと位置決め孔２ｅとで貼付治具７をパワーモジュール１に対して位置決めしてもよい。この場合、後側の貼付治具７にも第２の位置決めピン７ｆが設けられる。
【００４０】
例えば、上記実施の形態では、前側の貼付治具７を移動させた後に、後側の貼付治具７を移動させているが、移動させる順番は逆でも良く、また、同時に移動させてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  パワーモジュール
２  パレット、２ａ  基部、２ｂ  支柱、２ｃ  挟持機構、２ｄ  挟持部、２ｅ  位置決め孔
３  パワーカード、３ａ、３ｂ  主面
４  ヒートスプレッダー
５  端子
６  絶縁板
７  貼付治具、７ａ  回転部、７ｂ  吸着パッド、７ｃ  第１の位置決めピン、７ｄ  回転軸、７ｅ  弾性体、７ｆ  第２の位置決めピン、７ｇ  位置決め穴
８  放熱グリス
【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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