(57)【要約】【課題】半導体装置の製造時、リードフレームと基板の接合において、位置決め精度を向上させた高信頼性の半導体装置の製造方法とリフロー治具を提供すること。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、リフロー治具を用意する工程と、  基板をリフロー治具の開口部に搭載する工程と、リードフレームをリフロー治具に搭載する工程と、基板とリードフレームとリフロー治具を一体としてリフローする工程と、から成り、リフロー治具は治具本体と位置決めブロックで構成され、治具本体の一方の面に基板が搭載される開口部を有し、基板と接触する位置に位置決めブロックを備えていることを特徴とする。また、治具本体の材質がリードフレームの材質と同じ熱膨張係数であり、位置決めブロックの材質は治具本体の材質より大きい熱膨張係数であることを特徴とする。また、その治具。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフロー治具を用意する工程と、基板を前記リフロー治具の開口部に搭載する工程と、リードフレームを前記リフロー治具に搭載する工程と、前記基板と前記リードフレームと前記リフロー治具を一体としてリフローする工程と、から成る半導体装置の製造方法において、前記リフロー治具は治具本体と位置決めブロックで構成され、前記治具本体の一方の面に前記基板が搭載される前記開口部を有し、前記基板と接触する位置に前記位置決めブロックを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記治具本体の材質が前記リードフレームの材質と同じ熱膨張係数であり、前記位置決めブロックの材質は前記治具本体の材質より大きい熱膨張係数であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板とリードフレームとを接合し、半導体装置の製造に使用するリフロー治具において、前記リフロー治具は治具本体と位置決めブロックで構成され、前記治具本体の一方の面に前記基板が搭載される開口部を有し、前記基板と接触する位置に前記位置決めブロックを備えていることを特徴とする半導体装置のリフロー治具。
【請求項４】
前記治具本体の材質が前記リードフレームの材質と同じ熱膨張係数であり、前記位置決めブロックの材質は前記治具本体の材質より大きい熱膨張係数であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置のリフロー治具。
【請求項５】
前記位置決めブロックの先端部形状が固定部より細く形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のリフロー治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法とリフロー治具に関し、特に基板とリードフレームを接合する半導体装置の製造方法とリフロー治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電用製品や産業用製品には、パワー半導体装置が使用されている。この種の半導体装置は、スイッチング素子と駆動用集積回路を備えた回路基板や、素子から発生する熱を放出する金属製の放熱板（フィン）を接合した構造を備え、モールド樹脂で樹脂封止されている。このような半導体装置はインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）とも呼ばれている。
【０００３】
このパワー半導体装置では、リードフレームと部品の複合化による回路基板や、高放熱性の要求に対応した放熱板（フィン）を接合するが、それぞれの役目に応じた違う材質の構成にすることがある。また、接合時は治具を用いてリフロー加熱処理（ろう付け）する。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ろう付け治具にセラミック基板とリードフレームをセットして、ろう付けする際に、各リードのろう付け位置を結ぶ線分上にガイド孔をリードフレームに設け、ガイド孔をろう付け治具に設けられたガイドピンに挿入した構成で、セラミック基板に熱膨張係数を合わせたろう付け治具を用いる半導体装置の製造方法が開示されたている。これにより、ろう付け位置のずれの発生を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−８９９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、半導体製品を構成する基板は、セラミックの他、部品搭載効率がよく、放熱効率を高めた金属製の基板とリードフレームを使用することがある。
【０００７】
しかしながら、従来技術は、接合部のリード面積が小さい場合にはよいが、大きい面積であるリードフレームのダイパッドを接合する場合、治具とリードフレームの熱膨張が違うため、位置決め精度の向上に懸念がある。
【０００８】
従って、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、リードフレームと基板の接合において、位置決め精度を向上させた高信頼性の半導体装置の製造方法と治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置の製造方法は、リフロー治具を用意する工程と、基板をリフロー治具の開口部に搭載する工程と、リードフレームをリフロー治具に搭載する工程と、基板とリードフレームとリフロー治具を一体としてリフローする工程と、から成り、リフロー治具は治具本体と位置決めブロックで構成され、治具本体の一方の面に基板が搭載される開口部を有し、基板と接触する位置に位置決めブロックを備えていることを特徴とする。また、治具本体の材質がリードフレームの材質と同じ熱膨張係数であり、位置決めブロックの材質は治具本体の材質より大きい熱膨張係数であることを特徴とする。また、その治具。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上のように構成されているので、リードフレームと基板の接合において、位置決め精度を向上させた高信頼性の半導体装置の製造方法とリフロー治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係るリフロー治具の構造を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るリフロー治具に基板を搭載した状態を示す平面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るリフロー治具に基板とリードフレームを搭載した状態を示す平面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る図３のＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図５】本発明の変形例に係る位置決めブロックを示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載に何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法とリフロー治具を説明する。図１は、半導体装置を製造するリフロー治具１の構造を示す平面図である。図２は、リフロー治具１に基板２を搭載した状態を示す平面図である。図３は、リフロー治具１に基板２とリードフレーム３を搭載した状態を示す平面図であり、図４は、その断面図である。
【００１４】
図１に示すように、リフロー治具１は、治具本体１１と位置決めブロック４で構成されている。リフロー治具１は半導体部品を搭載し、加熱処理に使用する製造治具である。
【００１５】
治具本体１１は、治具筺体になっており、基板２を搭載するために、一方の面に凹部である開口穴部１２を有している。また、リードフレーム３を位置決めするために、開口穴部１２の外側に位置決めピン１３を有している。治具本体１１は、例えば、材質が銅の板状である。
【００１６】
また、開口穴部１２には、位置決めブロック４を配置している。
【００１７】
基板２は、半導体部品であり、半導体回路が形成されている。または、放熱板としても使用される。例えば、材質がアルミのフィンである。図２に示すように、開口穴部１２に基板２が搭載される。
【００１８】
リードフレーム３は、半導体装置の基台となる部品である。外周部３１とダイパッド部３２と位置決め孔３３を備える。例えば、材質が銅の板状である。図３、図４に示すように、リードフレーム３はリフロー治具１と基板２の上面に位置するように搭載している。
【００１９】
位置決めブロック４は、リフロー治具１の治具本体１１に設けられた開口穴部１２の周囲に配置して固定されている。また、基板２を搭載後、リフロー時に基板２を位置決めする。さらに、材質の熱膨張係数を治具本体１１よりも大きくする。例えば、治具本体１１が銅材質の場合、位置決めブロック４はアルミ材質で形成する。
【００２０】
製造方法としては、リフロー治具１を使用する。まず、開口穴部１２と位置決めブロック４の内側に接合材（図示省略、例えば、はんだ材）を付けた基板２を搭載する。
【００２１】
次に治具本体１の位置決めピン１３に、リードフレーム３の位置決め孔３３を勘合させる。これにより、基板２とリードフレーム３のダイパッド３２が位置決めされる。この後、基板２とリードフレーム３がリフロー治具１と一体となった構成で加熱処理（ろう付けまたは、リフロー）をおこなう。
【００２２】
加熱処理により、接合材が溶融し、冷却後、基板２とリードフレーム３が接合される。そして、リードフレーム組立体となる。次に、半導体部品を搭載し、配線をおこなう。その後、モールド樹脂で樹脂成形し、不要なリードフレーム部を除去し、半導体装置として完成する。
【００２３】
治具本体１１は、リードフレーム３と同一の熱膨張とするために、リードフレーム３と同じ材料にする。この時、材質は銅であり、熱膨張係数は、１６．８×１０−６乗程度である。
【００２４】
位置決めブロック４は、治具本体１１よりも熱膨張させるために、治具本体１１よりも熱膨張係数が大きい材料にする。この時、材質はアルミであり、熱膨張係数は、２３．０×１０−６乗程度である。
【００２５】
これらを加熱処理することにより、位置決めブロック４、基板（フィン）２、治具本体１１、リードフレーム３が熱膨張する。この時、それぞれの勘合する位置決め基準も同様に膨張する。
【００２６】
ここでは、位置決めブロック４が、治具本体１１の熱膨張係数より大きい材質である。位置決めブロック４は、開口穴部１２より外側に位置している。すなわち、開口穴部１２に基板２を挿入する場合の余裕度が取られる。加熱時には、位置決めブロック４が、開口穴部１２より飛び出る状態となる。中心側方向へ移動し、基板２自体も膨張し、位置決めブロック４の方向へ移動し、治具本体１１よりも膨張し、抑えつける。これにより、基板２フィンのガタを少なくすることができる。
【００２７】
効果としては、これにより、熱でフレームが膨張しても、本体も同様に膨張するため、開口部１１の位置はセンターに位置し、基板３のセンターとフレーム４のセンターが一致する。位置決めブロックと治具本体の熱膨張率を変えるので、リフローの冷却時にはんだが液相から固相に変位する温度でのガタを抑え基板の接合精度となる。
【００２８】
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることが明らかになるはずである。
【００２９】
図２の構成のように、位置決めブロック４の配置を方形状の基板２の四辺に一箇所づつとしたが、基板の形状に合わせ、数量や場所を適宜変更しても構わない。これにより、基板の形状に合わせた最適な配置とすることができる。
【００３０】
また、図２では、位置決めブロック４の形状を左右対称の方形としたが、図５のように、基板２に接触する部位を細く凸形状を設けた位置決めブロック４１でもよい。これにより、熱膨張のフィンとの接触面積を減らし、はんだ付け時のフラックス固着や傷付き範囲を削減できる。また、治具の軽量化にもつながる。
【００３１】
また、治具の重量、熱容量の低減のため、適宜、治具の厚さ寸法等を減らす設計をしてもよい。また、熱履歴を考慮した、取り付けネジ（図示省略）、位置決めピン１３の固定の設計をおこなってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１、リフロー治具
１１、治具本体
１２、開口穴部
１３、位置決めピン
２、基板（フィン）
３、リードフレーム
３１、外周部
３３、位置決め孔
４、４１、位置決めブロック
【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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