(57)【要約】【課題】リフロー工程にて部材間に相違する伸縮が生じても良好にはんだ付けする半導体装置の製造方法および製造治具を提供する。【解決手段】基板４の周囲に囲繞治具４０を配置する工程Ｓ７と、基板４に第２はんだ材８を介在させて半導体チップ５を配置する工程Ｓ９と、半導体チップ５上に第３はんだ材９を介在させて配線部材６を配置する工程Ｓ１１と、配線部材６上に錘治具５０を配置する工程Ｓ１２と、半導体装置１を上治具６０および下治具２０によって上下に挟み込み、上治具６０から延出された位置決めピン６１ａを囲繞治具４０に挿通することで、囲繞治具４０を位置決めする工程Ｓ１３と、囲繞治具４０が位置決めされた半導体装置１をリフロー炉内にて加熱しその後に冷却することで、第２はんだ材８および第３はんだ材９を溶融後固化してはんだ付けするリフロー工程Ｓ１４と、を含む。【選択図】図４
2015126212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装部品が搭載された状態の半導体装置にはんだリフローを実施する半導体装置の製造方法であって、
基板の周囲に囲繞治具を配置する工程と、
前記基板にはんだ材を介在させて半導体チップを配置する工程と、
前記半導体チップ上にはんだ材を介在させて配線部材を配置する工程と、
前記配線部材上に錘治具を配置する工程と、
前記半導体装置を上治具および下治具によって上下に挟み込み、前記上治具から延出された位置決めピンを前記囲繞治具に挿通することで、前記囲繞治具を位置決めする工程と、
前記囲繞治具が位置決めされた前記半導体装置をリフロー炉内にて加熱しその後に冷却することで、はんだ材を溶融後固化してはんだ付けするリフロー工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
実装部品が搭載された状態の半導体装置にはんだリフローを実施する半導体装置の製造治具であって、
前記実装部品が搭載される基板の周囲に配置される囲繞治具と、
はんだ材を介在させた状態で積層された前記実装部品上に配置される錘治具と、
前記半導体装置を上下に挟み込む上治具および下治具と、
前記上治具から延出され、前記囲繞治具に挿通されることで、前記囲繞治具を位置決めする位置決めピンと、を備え、
前記半導体装置とともにリフロー炉内に投入されることを特徴とする半導体装置の製造治具。
【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および製造治具に関する。より詳細には、実装部品が搭載された状態の半導体装置にはんだリフローを実施する半導体装置の製造方法および製造治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リフロー工程にて半導体チップをはんだ付けする際に用いる治具が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１の治具は、上治具および下治具から構成され、半導体装置における基板、半導体チップ、はんだ材および実装部品などを挟み込んで位置決めする。この特許文献１の治具によれば、裏面側導電板の外面と表面側導電板の外面との距離を所定の値に設定し、両導電板の厚さがばらついても、ばらつきを抑制できるとされている。
【０００４】
また、特許文献２の治具は、基板の貫通孔に導電パターンに固着した位置決め端子を貫通させるものであって、位置決め端子の孔径に変化を設けた構成である。この特許文献２の治具によれば、はんだ材の固化に伴い発生する半導体チップなどの位置ずれを吸収できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７８５９１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２９３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年の半導体装置の大型化に伴い、リフロー工程にて半導体チップを押える治具とケースあるいはウォータジャケットとの熱膨張差によって部材間の伸縮が相違することが要因となり、はんだ付けが悪化する課題が生じる。例えば、半導体チップを押える治具とケースあるいはウォータジャケットとが干渉したり、半導体チップを押える治具とケースあるいはウォータジャケットとの当接部分にて応力が拡大して半導体チップのはんだ付けに不具合が発生したりする。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、リフロー工程にて部材間に相違する伸縮が生じても良好にはんだ付けする半導体装置の製造方法および製造治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）  実装部品（例えば、実施形態における基板４、半導体チップ５、配線部材６）が搭載された状態の半導体装置（例えば、実施形態における半導体装置１）にはんだリフローを実施する半導体装置の製造方法であって、基板（例えば、実施形態における基板４）の周囲に囲繞治具（例えば、実施形態における囲繞治具４０）を配置する工程（例えば、実施形態におけるステップＳ７）と、前記基板にはんだ材（例えば、実施形態における第２はんだ材８）を介在させて半導体チップ（例えば、実施形態における半導体チップ５）を配置する工程（例えば、実施形態におけるステップＳ９）と、前記半導体チップ上にはんだ材（例えば、実施形態における第３はんだ材９）を介在させて配線部材（例えば、実施形態における配線部材６）を配置する工程（例えば、実施形態におけるステップＳ１１）と、前記配線部材上に錘治具（例えば、実施形態における錘治具５０）を配置する工程（例えば、実施形態におけるステップＳ１２）と、前記半導体装置を上治具（例えば、実施形態における上治具６０）および下治具（例えば、実施形態における下治具２０）によって上下に挟み込み、前記上治具から延出された位置決めピン（例えば、実施形態における位置決めピン６１ａ）を前記囲繞治具に挿通することで、前記囲繞治具を位置決めする工程（例えば、実施形態におけるステップＳ１３）と、前記囲繞治具が位置決めされた前記半導体装置をリフロー炉内にて加熱しその後に冷却することで、はんだ材（例えば、実施形態における第２はんだ材８、第３はんだ材９）を溶融後固化してはんだ付けするリフロー工程（例えば、実施形態におけるステップＳ１４）と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０００９】
（１）の発明によれば、はんだ材によってはんだ付けされる基板、半導体チップおよび配線部材が上治具から延出された位置決めピンに挿通された囲繞治具に位置決めされる。このため、基板、半導体チップおよび配線部材が下治具やケースなどの他部材から離間させて固定できる。よって、リフロー工程にて基板と下治具やケースなどの他部材との熱膨張差によってこれら部材間の伸縮が相違しても、囲繞治具に位置決めされた基板、半導体チップおよび配線部材は下治具やケースなどの他部材に干渉されず、水平方向の進退を自在とする。また、囲繞治具あるいは囲繞治具に位置決めされた基板、半導体チップおよび配線部材が下治具やケースなどの他部材と当接せず影響を受けないため、当接時に拡大する応力に起因する基板、半導体チップおよび配線部材のはんだ付けの不具合は発生しない。したがって、リフロー工程にて部材間に相違する伸縮が生じても半導体装置は良好にはんだ付けできる。
【００１０】
（２）  実装部品（例えば、実施形態における基板４、半導体チップ５、配線部材６）が搭載された状態の半導体装置（例えば、実施形態における半導体装置１）にはんだリフローを実施する半導体装置の製造治具（例えば、製造治具１０）であって、前記実装部品が搭載される基板（例えば、実施形態における基板４）の周囲に配置される囲繞治具（例えば、実施形態における囲繞治具４０）と、はんだ材（例えば、実施形態における第２はんだ材８、第３はんだ材９）を介在させた状態で積層された前記実装部品上に配置される錘治具（例えば、実施形態における錘治具５０）と、前記半導体装置を上下に挟み込む上治具（例えば、実施形態における上治具６０）および下治具（例えば、実施形態における下治具２０）と、前記上治具から延出され、前記囲繞治具に挿通されることで、前記囲繞治具を位置決めする位置決めピン（例えば、実施形態における位置決めピン６１ａ）と、を備え、前記半導体装置とともにリフロー炉内に投入されることを特徴とする半導体装置の製造治具。
【００１１】
（２）の発明によれば、（１）の発明と同様な作用・効果を奏する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リフロー工程にて部材間に相違する伸縮が生じても良好にはんだ付けする半導体装置の製造方法および製造治具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置を示す図であり、図１（ａ）が分解斜視図であり、図１（ｂ）が全体斜視図である。
【図２】上記実施形態に係る半導体装置の製造治具を示す分解斜視図である。
【図３】上記実施形態に係る半導体装置の製造治具の使用状態を示す断面図である。
【図４】上記実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるリフローの実施手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
先ず、本実施形態に係る半導体装置１を説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体装置１を示す図であり、図１（ａ）が分解斜視図であり、図１（ｂ）が全体斜視図である。
図１に示すように、半導体装置１は、ウォータジャケット２と、ケース３と、基板４と、半導体チップ５と、配線部材６と、を備える。
半導体装置１は、半導体装置１の底部を構成するウォータジャケット２とウォータジャケット２の周縁部を囲ったケース３との内部に、複数の基板４上にそれぞれ半導体チップ５および配線部材６をこの順に積層して有する。
【００１５】
ウォータジャケット２は、内部に冷却水を流通させることで、半導体チップ５の発熱が伝熱された基板４を冷却する。ウォータジャケット２は、矩形平板状であり、半導体装置１の底部を構成する。ウォータジャケット２は、内部中空であり、短手方向両端部それぞれに内部に流通させる冷却水の開口部が設けられた突出部２ａ，２ｂを有する。
ウォータジャケット２を流通する冷却水は、一方の突出部２ａから流入し、ウォータジャケット２の内部を流通する際に基板４の熱を吸熱して基板４を冷却し、水温が高まった状態で他方の突出部２ｂから流出する。
【００１６】
ケース３は、基板４、半導体チップ５および配線部材６を保護するようにウォータジャケット２の周縁部を囲う。
ケース３は、樹脂製であり、矩形平板状であるウォータジャケット２の周縁部の４辺に繋がって立設した外壁部３ａと、外壁部３ａの内部を、格納される複数の基板に合わせて仕切る仕切り部３ｂと、を有する。仕切り部３ｂは、半導体装置１の短手方向中央部において長手方向にわたって短手方向両端部に繋がる主仕切り部３ｂ１と、主仕切り部３ｂ１から半導体装置１の長手方向両端部それぞれに複数の基板４の間に延出される副仕切り部３ｂ２と、から構成される。
【００１７】
基板４は、半導体チップ５から発する熱を放熱させる構造を有する。
基板４は、１個の半導体装置１内において複数分割され、半導体装置１のサイズに対して小型であり、ウォータジャケット２上に複数個搭載される。基板４は、例えばＣｕなどの金属板とこの金属板を挟み込んだ例えばセラミックなどの絶縁体とからなるサンドイッチ構造であり、ウォータジャケット２と半導体チップ５とを絶縁する。基板４は、ウォータジャケット２との当接面（下面）にてウォータジャケット２に伝熱可能にウォータジャケット２上にはんだ付けされる。
【００１８】
半導体チップ５は、車両制御などに用いられる例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などの半導体スイッチング素子である。半導体チップ５は、１枚の基板４上に１〜３個配置される。
半導体チップ５は、基板４の金属板と伝熱可能に基板４上にはんだ付けされる。
【００１９】
配線部材６は、半導体チップ５あるいは基板４とケース３の導電部とを接続する。配線部材６は、導電性金属製であり、半導体チップ５上あるいは基板４上に配置される。配線部材６は、半導体チップ５上または基板４上にはんだ付けされる。
【００２０】
次に、本実施形態に係る半導体製造方法を説明する。
半導体製造方法は、先ず、複数の半導体チップ５それぞれの単体検査を行う。次に、複数個の半導体チップ５を搭載する大型の半導体装置１を一括ではんだリフローする。はんだリフローするリフロー工程は、ウォータジャケット２と基板４との間、基板４と半導体チップ５との間および半導体チップ５と配線部材６との間の３層のはんだ付けの接合工程を集約したものである。半導体装置１のリフロー工程の完了後に、半導体装置１に他のゲル接合工程を行い、半導体装置１に制御基板を組み付け、半導体装置１の機能検査を行う。
【００２１】
次に、本実施形態に係る半導体装置１のリフロー工程にて使用する製造治具１０を説明する。
図２は、本実施形態に係る半導体装置１の製造治具１０を示す分解斜視図である。図３は、本実施形態に係る半導体装置１の製造治具１０の使用状態を示す断面図である。
製造治具１０は、下治具２０と、矯正治具３０と、囲繞治具４０と、錘治具５０と、上治具６０と、を備える。また、製造治具１０は、第１固定ピン７１と、第２固定ピン７２と、を有する。
製造治具１０は、半導体装置１を下治具２０および矯正治具３０に配置し、基板４を囲繞部材４１にて囲繞し、錘治具５０を囲繞治具４０で位置決めしつつ半導体装置１に載置し、上治具６０と下治具２０とによって半導体装置１を上下に挟み込み、囲繞治具４０を上治具６０によって位置決めする。
【００２２】
下治具２０は、図示しない載置台上に載置される基礎部材である。
下治具２０は、半導体装置１を載置する矩形平板状のベース部材２１から構成される。ベース部材２１は、４隅にクランプ２２を有する。
【００２３】
矯正治具３０は、下治具２０であるベース部材２１に載置された半導体装置１を抑えて半導体装置１の姿勢を矯正する。矯正治具３０は、矯正部材３１から構成される。
【００２４】
矯正部材３１は、中央に矩形孔部３１ａを有する平板部３１ｂと、平板部３１ｂをベース部材２１から持ち上げるように平板部３１ｂの４隅に立設した脚部３１ｃと、を有する。矯正部材３１は、脚部３１ｃをベース部材２１上に載置して脚部３１ｃをベース部材２１のクランプ２２によってクランプされて保持される。矯正部材３１は、半導体装置１を矩形孔部３１ａ内において複数箇所の並列した長手方向位置にて半導体装置１の中央の反りを抑える平板部３１ｂの短手方向両端部に掛け渡された複数本の細棒部３１ｄを有する。複数本の細棒部３１ｄは、矯正部材３１の平板部３１ｂの短手方向両端部側にて下方に延出する両側の鉛直棒部と、両側の鉛直棒部の下端から短手方向中央部側に水平方向に延出する水平棒部と、から構成される。矯正部材３１は、平板部３１ｂの下面から下方に延出されて半導体装置１の外周部の反りを抑える複数本の抑棒部３１ｅを有する。抑棒部３１ｅは、平板部３１ｂに対してスライド可能な軸と、この軸に介装されるスプリングと、から構成される。
【００２５】
矯正部材３１は、下治具２０であるベース部材２１に対して平板部３１ｂの長手方向中央部かつ短手方向一端部側の１箇所の第１固定ピン７１で固定される（図２、図３参照）。
製造治具１０に配置される半導体装置１のウォータジャケット２は、ベース部材２１の上面において第１固定ピン７１と同じ側にて同様にベース部材２１の長手方向中央部かつ短手方向一端部側の１箇所の第２固定ピン７２でケース３ごと固定される（図３参照）。
上治具６０および下治具２０が１箇所の第１固定ピン７１によって固定され、ウォータジャケット２および下治具２０が第１固定ピン７１近傍の１箇所の第２固定ピン７２によって固定されることで、上治具６０、ウォータジャケット２および下治具２０それぞれの熱膨張変化が許容される。この熱膨張変化は、第１固定ピン７１および第２固定ピン７２を起点として、上治具６０、ウォータジャケット２および下治具２０それぞれを放射状に変化させる。
【００２６】
囲繞治具４０は、上治具６０から延出された位置決めピン６１ａに挿通される。囲繞治具４０は、複数の囲繞部材４１から構成される。
【００２７】
囲繞部材４１は、各基板４より一回り大きい形状である。囲繞部材４１は、縦孔部４１ａと、位置決め部としての丸穴４１ｂと、を有する、縦孔部４１ａは、錘部材５１を配置可能な矩形の空間部であり、基板４上の半導体チップ５の数に合わせた数設けられる。丸穴４１ｂは、２本の位置決めピン６１ａによって位置決めされるように囲繞部材４１の厚肉部に２箇所設けられる。丸穴４１ｂは、位置決めピン６１ａの先端を挿通時に差し込めるように円錐状である。囲繞部材４１ごとの２箇所の丸穴４１ｂは、少なくとも所定距離隔てて設けられる。囲繞部材４１は、２箇所の丸穴４１ｂが少なくとも所定距離隔てられることで、回動を禁止される。囲繞部材４１は、２本の位置決めピン６１ａを丸穴４１ｂに挿通することで２点支持され、上治具６０と一体的に上治具６０の熱膨張の伸縮に応じて回動せずに移動する。
【００２８】
図３に示すように、囲繞部材４１の外周部には、囲繞部材４１にて被覆される基板４の外周縁を固定するために下方に突出した少なくとも１対の爪４１ｃを有する。少なくとも１対の爪４１ｃは、基板４の外周縁の対向辺を引っ掛けて固定するように基板４の両側に１個ずつ設けられる。基板４は、小型であり熱膨張による伸縮が少ないため、リフロー時に少なくとも１対の爪４１ｃに固定された状態で熱膨張による割れの発生が抑制される。
囲繞部材４１とケース３との間の距離は、リフロー時に予想される上治具６０の伸びの距離以上に設定され、囲繞部材４１とケース３とが熱膨張時であっても接触しない。
【００２９】
錘治具５０は、はんだ材を介在させた状態で積層された配線部材６上に配置される。錘治具５０は、囲繞部材４１に囲繞される複数の錘部材５１を有する。
【００３０】
錘部材５１は、囲繞部材４１の縦孔部４１ａ内に配置される矩形柱状である。錘部材５１は、１個の半導体チップ５ごとに配置される。このため、錘部材５１は、例えば基板４上に３つの半導体チップ５が搭載される場合には、この３個の半導体チップ５上の配線部材６上にそれぞれ３個の錘部材５１が配置される。錘部材５１は、下部を囲繞部材４１の縦孔部４１ａ内に格納されることで、倒れ難くなる。
錘部材５１は、カバー５２を有する。カバー５２は、半導体チップ５表面の例えば信号パッド部などのはんだ付着禁止領域を被覆し、リフロー時のはんだ付着を防止する。
【００３１】
錘部材５１としては、スライド式カバー錘部材５１ａおよびモノブロックカバー錘部材５１ｂの２種類が存在する。図３左側の錘部材５１がスライド式カバー錘部材５１ａであり、図３右側の錘部材５１がモノブロックカバー錘部材５１ｂである。
【００３２】
スライド式カバー錘部材５１ａは、配線部材６に載置される直方体状の本体５３と、本体５３側方の半導体チップ５領域に設けられたスライド式カバー部５４と、を有する。スライド式カバー部５４は、本体５３の側面に突出した軸受５３ａを通してスライド自在な軸部５５と、軸部５５の下端部に設けられたカバー５２ａと、軸部５５の上端部に設けられた落下防止用のストッパ５６と、を有する。スライド式カバー部５４のカバー５２ａは、軸部５５を本体５３に対してスライドさせることで、本体５３の載置された配線部材６よりも下方の半導体チップ５表面のはんだ付着禁止領域に押し付けられる。
【００３３】
モノブロックカバー錘部材５１ｂは、直方体状であり、カバー５２ｂを本体５３と一体化して有する。カバー５２ｂは、配線部材６に載置された本体５３の側方から本体５３の下面が載置された配線部材６よりも下方の半導体チップ５表面に対面して下方に突出し、カバー５２ｂの突出面とはんだ付着禁止領域との間がリフロー時にはんだ飛沫を入り込ませない所定隙間に設定される。
【００３４】
上治具６０は、下治具２０とともに半導体装置１を上下に挟み込む。上治具６０は、下治具２０と同一の線膨張率を有する材料で構成される。
上治具６０は、矯正部材３１の中央の矩形孔部３１ａに配置されるとともに囲繞部材４１を位置決めする位置決めピン６１ａを有する連携部材６１と、連携部材６１の中央の矩形孔部６１ｂに配置される遮熱部材６２と、を有する。
【００３５】
連携部材６１は、囲繞部材４１を位置決めする。
連携部材６１は、矯正部材３１の矩形孔部３１ａの形状を有し、矯正部材３１の矩形孔部３１ａの内壁下部において突出した段部３１ａ１に引っ掛けられ、矩形孔部３１ａを塞ぐ。連携部材６１は、各囲繞部材４１の２箇所の丸穴４１ｂそれぞれに挿通されるように位置決めピン６１ａを有する。位置決めピン６１ａは、丸棒状で先端を尖らせた尖頭型であり、位置決めピン６１ａ挿通時の先端のずれを円錐型の丸穴４１ｂの半径距離の範囲内において囲繞部材４１を丸穴４１ｂの中心に位置補正する。連携部材６１は、中央に矩形孔部６１ｂを有する。
【００３６】
遮熱部材６２は、半導体装置１の上面がリフロー炉内の上側ヒータから過熱されることを防止する。
遮熱部材６２は、連携部材６１の矩形孔部６１ｂの形状を有し、連携部材６１の矩形孔部６１ｂの内側面下部において突出した段部に引っ掛けられ、矩形孔部６１ｂを塞ぐ。
【００３７】
次に、本実施形態に係る半導体装置１の製造方法におけるリフローの実施手順の詳細を説明する。
図４は、本実施形態に係る半導体装置１の製造方法におけるリフローの実施手順を示すフローチャートである。
【００３８】
図４に示すように、ステップＳ１では、下治具２０であるベース部材２１を、載置台上に配置する。
【００３９】
ステップＳ２では、ウォータジャケット２を、ベース部材２１上に配置する。ウォータジャケット２は、ベース部材２１上の第２固定ピン７２を、ウォータジャケット２の長手方向中央部かつ短手方向一端部側の１箇所の孔部２ｃに挿通されることで、ベース部材２１上に位置決めされる。
【００４０】
ステップＳ３では、ケース３を、ウォータジャケット２上に配置する。ケース３は、ウォータジャケット２に挿通されたベース部材２１上の第２固定ピン７２を、ケース３の外壁部３ａにおける長手方向中央部かつ短手方向一端部側の１箇所の孔部３ｃに挿通されることで、ベース部材２１上かつウォータジャケット２上に位置決めされる。
【００４１】
ステップＳ４では、矯正部材３１を、ケース３内に後から配置される基板４、半導体チップ５および配線部材６の実装部品がこの順に積層されたウォータジャケット２の周囲を囲繞できるように配置する。この際、矯正部材３１の５本の細棒部３１ｄが配線部材６よりも上側の空間に配置される。矯正部材３１の配置後、矯正部材３１の４本の脚部３１ｃそれぞれを、ベース部材２１上の各クランプ２２によってクランプする。
【００４２】
ステップＳ５では、第１はんだ材７を、ウォータジャケット２上に配置する。
【００４３】
ステップＳ６では、第１はんだ材７を介して複数個の基板４を、ウォータジャケット２上であってケース３の仕切り部３ｂ間のそれぞれの空間に配置する。
【００４４】
ステップＳ７では、囲繞部材４１を、配線部材６および半導体チップ５が縦孔部４１ａ内に格納されるように基板４上を被覆し、囲繞部材４１の少なくとも１対の爪４１ｃを基板４の対向辺それぞれに引っ掛けて固定する。囲繞部材４１は、位置決めピン６１ａに挿通される丸穴４１ｂの移動によって位置補正されるため、基板４を移動させることなくラフに配置できる。囲繞部材４１とケース３との間の距離は、リフロー時に予想される矯正部材３１などの上治具６０の伸びの距離以上の間隙になる。
【００４５】
ステップＳ８は、第２はんだ材８を、複数個の基板４それぞれの上に配置する。
【００４６】
ステップＳ９では、第２はんだ材８を介して複数の半導体チップ５それぞれを、複数個の基板４それぞれの対応位置に配置する。
【００４７】
ステップＳ１０では、第３はんだ材９を、複数の半導体チップ５それぞれの上に配置する。
【００４８】
ステップＳ１１では、第３はんだ材９を介して複数の配線部材６それぞれを、複数の半導体チップ５それぞれの上に配置する。
【００４９】
ステップＳ１２では、錘部材５１を、囲繞部材４１の縦孔部４１ａ内かつ配線部材６上に配置する。
【００５０】
ステップＳ１３では、連携部材６１を、矯正部材３１の矩形孔部３１ａに配置する。連携部材６１が矯正部材３１の矩形孔部３１ａに配置されると、連携部材６１の複数本の位置決めピン６１ａが複数個の囲繞部材４１それぞれの２箇所の丸穴４１ｂに挿通される。このとき、囲繞部材４１は、丸穴４１ｂに挿通される位置決めピン６１ａによって丸穴４１ｂの半径距離の範囲内において丸穴４１ｂの中心に位置補正される。
続いて、上治具６０である遮熱部材６２を、連携部材６１の矩形孔部６１ｂに配置する。
【００５１】
ステップＳ１４では、製造治具１０に保持された半導体装置１を、リフロー炉内に投入し、上側および下側のヒータ８１，８２によって加熱しその後冷却することで、はんだ材７，８，９を溶融しその後固化する。これにより、ウォータジャケット２と基板４との間、基板４と半導体チップ５との間および半導体チップ５と配線部材６との間の３層のはんだ付けの接合工程を同時に行う。
ここで、上治具６０、ウォータジャケット２および下治具２０それぞれがヒータ８１，８２の加熱によって相違した熱膨張変化（伸縮）を行う。この場合、上治具６０および下治具２０が１箇所の第１固定ピン７１によって固定され、ウォータジャケット２および下治具２０が第１固定ピン７１近傍の１箇所の第２固定ピン７２によって固定されることで、上治具６０、ウォータジャケット２および下治具２０それぞれの熱膨張変化（伸縮）は許容される。ただし、上治具６０および下治具２０は、同一の線膨張率の材料によって構成されるため、熱膨張変化（伸縮）がほぼ等しくなる。矯正部材３１を介して位置決めピン６１ａによって位置決めされた囲繞部材４１は、上治具６０の熱膨張に応じて水平方向に回動せずに移動する。囲繞部材４１に固定された基板４は、半導体装置１のサイズに比して複数個に分割されて小型であり熱膨張変化が小さいため、少なくとも１対の爪４１ｃによる固定や下面全体のウォータジャケット２との間のはんだ接合を原因として割れが発生しない。
また、リフロー炉内では、半導体チップ５表面においてはんだ材７，８，９の溶融したはんだ飛沫が発生する。しかし、半導体チップ５表面のはんだ付着禁止領域は、スライド式カバー錘部材５１ａまたはモノブロックカバー錘部材５１ｂのカバー５２ａ，５２ｂによって被覆され、はんだ飛沫の付着を防止される。
【００５２】
本実施形態に係る半導体装置１の製造方法によれば、以下の効果が奏される。
はんだ材７，８，９によってはんだ付けされる基板４、半導体チップ５および配線部材６が、上治具６０から延出された位置決めピン６１ａに挿通された囲繞部材４１に囲繞されて固定される。このため、基板４、半導体チップ５および配線部材６は、下治具２０やケース３などの他部材から離間させて固定できる。よって、リフロー工程（ステップＳ１４）にて基板４が配置されたウォータジャケット２と下治具２０やケース３などの他部材との熱膨張差あるいは基板４が配置されたウォータジャケット２と上治具６０との熱膨張差によってこれら部材間の伸縮が相違しても、囲繞部材４１に固定された基板４、半導体チップ５および配線部材６は、下治具２０やケース３などの他部材に干渉されず、水平方向の進退を自在とする。また、囲繞部材４１に固定された基板４、半導体チップ５および配線部材６が下治具２０やケース３などの他部材と当接せず影響を受けないため、当接時に拡大する応力に起因する半導体チップ５のはんだ付けの不具合は発生しない。したがって、リフロー工程（ステップＳ１４）にて部材間に相違する伸縮が生じても半導体装置１は良好にはんだ付けできる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
１個の囲繞部材を位置決めする位置決めピンは、２本だけでなく、２本以上であってもよい。
はんだ材は、高温鉛フリーはんだなどを用いることができ、はんだの代わりにろう材やナノＡｇなどの金属粒子を含む接合材であってもよい。
爪は、基板の対向辺に長い領域の間設けられてもよく、２対以上であってもよく、または、少なくとも１対の爪が対応する対向辺とは別の対向辺にも対応して設けられてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…半導体装置
４…基板
５…半導体チップ
６…配線部材
８…第２はんだ材
９…第３はんだ材
１０…製造治具
２０…下治具
３０…囲繞治具
５０…錘治具
６０…上治具
６１ａ…位置決めピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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