(57)【要約】【課題】半導体素子上に半田付け対象物を半田付けによって接合する際に、良好な半田付けを可能にすることができる半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】絶縁回路基板１１上の半導体素子１２にヒートマス１７を半田付けする際、半導体素子１２上に半田シートＨａ及びヒートマス１７を積層配置する。その後、半田溶融時における半田厚さを規制する規制部材４０を金属回路１３上に載置する。そして、半田シートＨａを溶融させてヒートマス１７を半導体素子１２に半田付けする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けする半田付け方法であって、
前記半導体素子上に半田及び半田付け対象物を積層載置した後、半田溶融時における半田厚さを規制する規制部材を回路基板上又は半導体素子上に載置し、その載置状態で前記半田を溶融させて半導体素子に半田付け対象物を半田付けすることを特徴とする半田付け方法。
【請求項２】
前記規制部材は少なくとも半田溶融時に前記半田付け対象物を保持する請求項１に記載の半田付け方法。
【請求項３】
前記半田付け対象物の上面と、該上面に対向する前記規制部材の下面との間に間隙を空けて前記規制部材を回路基板上又は半導体素子上に載置する請求項１に記載の半田付け方法。
【請求項４】
前記規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された態において、前記規制部材の下面と半導体素子の上面とは平行であるとともに半田付け対象物の上面と下面とは平行である請求項３に記載の半田付け方法。
【請求項５】
前記半田付け対象物は、下面に支持突部を備え、該支持突部を脚として自立可能である請求項３又は請求項４に記載の半田付け方法。
【請求項６】
前記半田付け対象物は、前記半導体素子に熱的に結合されるヒートマスである請求項
１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の半田付け方法。
【請求項７】
前記ヒートマスは複数のヒートマス脚部を備え、該ヒートマスは複数のヒートマス脚部によって複数箇所が半導体素子に半田付けされる請求項６に記載の半田付け方法。
【請求項８】
回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けするための半田付け装置であって、
前記回路基板上又は半導体素子上に載置され、前記半田付け対象物上に配置される規制部材を備え、
前記規制部材により、半田溶融時における半田厚さを規制して半田付けすることを特徴とする半田付け装置。
【請求項９】
前記規制部材は前記回路基板上又は半導体素子上に載置可能な複数の脚部と、前記脚部に支持されるとともに該規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された状態で、前記半田上に配置される規制部とを備え、隣り合う脚部の間には、規制部の下側を規制部材外へ臨ませる開放部が形成されている請求項８に記載の半田付け装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の半田付け方法を半田付け工程に使用する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上に半田付けされた半導体素子に半田付け対象物を半田付けする半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置として、ヒートシンクに積層接着された回路基板の回路パターン上に半導体素子が搭載されたものが知られている。そして、この半導体装置では半導体素子で発生した熱はその下面から回路基板を介してヒートシンクに伝導されて放熱（放散）される。また、このような半導体装置において、半導体素子の冷却を補助するための接合物を半導体素子に接合したものがある。
【０００３】
図１２に示すように、特許文献１に開示のインバータ装置（半導体装置）８０においては、液冷式冷却器（ヒートシンク）８１における冷却管８１ａが絶縁基板８２（回路基板）に近い線膨張係数を有する材料により形成され、該冷却管８１ａには絶縁基板８２の裏面が直接接合されている。絶縁基板８２には複数の半導体素子８３が接合されている。また、各半導体素子８３上には熱緩衝板８４を介して導体８５が接続されている。このため、特許文献１のインバータ装置８０においては、急激な温度上昇が発生すると、熱緩衝板８４が急激な温度上昇を吸収し得る過渡的な蓄熱材として機能し、半導体素子８３が過熱状態になることを抑制するようになっている。
【０００４】
また、図１３に示すように、特許文献２に開示の半導体モジュール８６は、金属基板８８上に絶縁基板８９を介して設けられた半導体素子９０と、半導体素子９０の直上及び近傍に設けられた蓄熱器９１とを有する。蓄熱器９１は、半導体素子９０の使用可能上限温度よりわずかに低い温度で固体から液体に相変化することで、半導体素子９０の熱を一時的に吸収して、その後、放熱する。そして、半導体素子９０で発生した熱は、通常は図示しない冷却器へ金属基板８８を介して伝導され、過負荷状態において、冷却器の冷却能力が対応できないときに、余分な熱が蓄熱器９１に一時的に蓄えられた後、冷却器へ伝導されるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−７８３５６号公報
【特許文献２】特開２００２ー２７０７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１において、半導体素子８３に対する熱緩衝板８４の接合状態が悪く、例えば、非接合箇所が存在すると熱緩衝板８４による蓄熱材としての機能が十分に発揮されなくなる。また、特許文献２においても、半導体素子９０に対する蓄熱器９１の接合状態が悪く、例えば、非接合箇所が存在すると蓄熱器９１による蓄熱材としての機能が十分に発揮されなくなる。そして、特許文献１においては、半導体素子８３に対する熱緩衝板８４の接合方法について何ら示唆されておらず、特許文献２においては、半導体素子９０に対する蓄熱器９１の接合方法について何ら示唆されていない。よって、特許文献１には半導体素子８３への熱緩衝板８４の接合を、特許文献２には半導体素子９０への蓄熱器９１の接合を良好にするための方策を示唆する思想はない。
【０００６】
本発明は、半導体素子上に半田付け対象物を半田付けによって接合する際に、良好な半田付けを可能にすることができる半田付け方法、半田付け装置、及び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】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けする半田付け方法であって、前記半導体素子上に半田及び半田付け対象物を積層載置した後、半田溶融時における半田厚さを規制する規制部材を回路基板上又は半導体素子上に載置し、その載置状態で前記半田を溶融させて半導体素子に半田付け対象物を半田付けする。
【０００８】
この発明によれば、半田付けの際、溶融した半田によって半田付け対象物が浮き上がろうとしたり、溶融した半田に半田付け対象物が自重によって沈み込もうとしても、規制部材を用いることで半田厚さが厚くなり過ぎたり、薄くなり過ぎたりすることを規制することができる。このため、半田付け対象物と半導体素子との間に良好な半田接合部を形成することができ、良好な半田付けを可能とすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半田付け方法において、前記規制部材は少なくとも半田溶融時に前記半田付け対象物を保持する。この発明によれば、規制部材によって半田付け対象物を保持することで、少なくとも半田溶融時において、半田上の半田付け対象物が自重により溶融半田に沈み込むことが防止される。したがって、半田付け対象物の沈み込みによって厚みが薄くなった半田接合部が形成されることを防止することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の半田付け方法において、前記半田付け対象物の上面と、該上面に対向する前記規制部材の下面との間に間隙を空けて前記規制部材を回路基板上又は半導体素子上に載置する。この発明によれば、溶融した半田により、間隙の分だけ半田付け対象物が浮き上がると該半田付け対象物の上面が規制部材の下面に当接し、それ以上の半田付け対象物の浮き上がりが規制される。このため、浮き上がった半田付け対象物は一定の高さに維持され、浮き上がった半田付け対象物と半導体素子との間隔を所定値にすることができる。このため、半田付け対象物と半導体素子とを所定の厚みを有する半田接合部によって接合することができ、半田付け対象物と半導体素子が接合されない箇所が存在したり、半田接合部の厚みがばらつく不具合が無くなり、良好な半田付けを可能とすることができる。また、半田溶融時に間隙の分だけ半田の逃げを許容させることができ、半田接合部にフィレットを良好に形成することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の半田付け方法において、前記規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された状態において、前記規制部材の下面と半導体素子の上面とは平行であるとともに半田付け対象物の上面と下面とは平行である。この発明によれば、溶融した半田によって半田付け対象物が浮き上がっても、その浮き上がった半田付け対象物と半導体素子の対向面同士を互いに平行にすることができる。よって、両対向面間に形成される半田接合部の厚みを一定とすることができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の半田付け方法において、前記半田付け対象物は、下面に支持突部を備え、該支持突部を脚として自立可能である。
この発明によれば、半田付け対象物を規制部材に当接させることで半田溶融時の半田付け対象物の浮き上がりを規制し、半田付け対象物と半導体素子との間に所定の厚みを有する半田接合部を形成することができる。さらに、半田溶融時において、支持突部により、半田付け対象物において支持突部に支持された箇所の溶融半田への沈み込みが防止されるとともに、支持突部によって半田付け対象物の重心側への傾きを防止することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の半田付け方法において、前記半田付け対象物は、前記半導体素子に熱的に結合されるヒートマスである。
【００１４】
この発明において、ヒートマスは、過負荷によって起こる半導体素子の急激な温度上昇が発生した際、その熱の一部を吸収して半導体素子が過熱状態になることを抑制するものである。そして、この半田付け方法によってヒートマスを半導体素子に半田付けすることにより、ヒートマスが所定の厚みを有する半田接合部を介して半導体素子に接合される。よって、半導体素子からヒートマスへの伝熱性を良好とし、ヒートマスによって熱を確実に吸収し、半導体素子が過熱状態になるのを抑制することができる。したがって、半導体素子にヒートマスを半田付けする際、本発明の半田付け方法を採用するのは特に有効である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の半田付け方法において、前記ヒートマスは複数のヒートマス脚部を備え、該ヒートマスは複数のヒートマス脚部によって複数箇所が半導体素子に半田付けされる。この発明によれば、ヒートマスの重心のずれや半田厚さのバラツキによって各ヒートマス脚部における半田接合部の厚みにバラツキが生じやすい。しかし、規制部材を用いることで複数のヒートマス脚部を所定の厚みを有する半田接合部を介して半導体素子に接合することができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けするための半田付け装置であって、前記回路基板上又は半導体素子上に載置され、前記半田付け対象物上に配置される規制部材を備え、前記規制部材により、半田溶融時における半田厚さを規制して半田付けする。
【００１７】
この発明によれば、半田付けの際、溶融した半田によって半田付け対象物が浮き上がろうとしたり、半田付け対象物が自重によって溶融した半田に半田付け対象物が沈み込もうとしても、規制部材を用いることで半田厚さが厚くなり過ぎたり、薄くなり過ぎたりすることを規制することができる。このため、半田付け対象物と半導体素子との間に所定の厚みを有する半田接合部を形成することができ、良好な半田付けを可能とすることができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の半田付け装置において、前記規制部材は前記回路基板上又は半導体素子上に載置可能な脚部と、前記脚部に支持されるとともに該規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された状態で、前記半田上に配置される規制部とを備え、隣り合う脚部の間には、規制部の下側を規制部材外へ臨ませる開放部が形成されている。
【００１９】
この発明によれば、開放部を介して半田付け対象物及び半田を規制部材外へ臨ませることができる。このため、例えば、規制部材に開放部が形成されず、半田付け対象物及び半田が規制部材に隠蔽された状態で半田の加熱及び冷却が行われる場合に比して、加熱時は半田を効率良く溶融させ、冷却時は溶融半田を効率良く冷却させることができ、半田付け作業の効率を向上させることができる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の半田付け方法を半田付け工程に使用する半導体装置の製造方法である。この発明では、半導体装置の製造方法において、対応する前記請求項に記載の発明の作用、効果を奏する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、半導体素子上に半田付け対象物を半田付けによって接合する際に、良好な半田付けを可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法を車両に搭載されて使用される半導体装置（半導体モジュール）における半田付け方法、該半田付け方法に用いられる半田付け装置、及び製造方法に具体化した第１の実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。なお、図１は半導体装置を、図２は半田付け装置の構成を概略的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くするために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。
【００２３】
図１に示すように、半導体装置１０は、回路基板としての絶縁回路基板１１を備え、絶縁回路基板１１上に半導体素子（半導体チップ）１２が半田層Ｈ１を介して接合されている。絶縁回路基板１１は、表面（上面）に金属回路１３を有するセラミック基板１４が冷却器としての金属製のヒートシンク１５と金属板１６を介して接合されて一体化されている。そして、半導体素子１２は、前記金属回路１３上に半田層Ｈ１を介して接合されている。この半田層Ｈ１における半導体素子１２の外縁の直下付近には滑らかな円弧状をなすフィレットＦが形成されている。ヒートシンク１５は、板状に形成されるとともに、冷却媒体が流れる冷媒流路１５ａを備えている。ヒートシンク１５の冷却能力は、半導体素子１２が定常発熱状態（通常状態）にある場合、半導体素子１２で発生した熱が絶縁回路基板１１を介してヒートシンク１５に伝導されて円滑に除去されるように設定されている。そして、ヒートシンク１５は、半導体素子１２で発生した熱が絶縁回路基板１１を介して伝導される強制冷却式の冷却器として機能する。
【００２４】
半導体素子１２としては、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｒａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオードが用いられる。金属回路１３は、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。また、半導体素子１２はその表裏両面が平滑面状に形成されている。セラミック基板１４は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成されている。ヒートシンク１５は、アルミニウム系金属や銅等で形成されている。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。金属板１６は、セラミック基板１４とヒートシンク１５とを接合する接合層として機能し、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。
【００２５】
ヒートシンク１５において、冷媒流路１５ａは、図示しない入口部及び出口部を備え、入口部及び出口部は、車両に装備された冷媒循環路に連結可能に形成されている。なお、絶縁回路基板１１及び半導体素子１２はヒートシンク１５に複数搭載されているが、図示の都合上、１個のみ示している。
【００２６】
半導体素子１２上には該半導体素子１２で発生した熱を一時的に吸収して、その後、放出するヒートマス１７が、所定の厚みを有する半田接合部としての半田層Ｈ２を介して接合されている。なお、半田層Ｈ２における所定の厚みとは、半田層Ｈ２が厚過ぎず、薄過ぎず、また、熱を伝導可能であるとともに、ヒートマス１７が半導体素子１２に対して所用の強度で接合可能とする厚みのことである。そして、半田層Ｈ２におけるヒートマス１７の外縁の直下付近に滑らかな円弧状をなすフィレットＦが形成されている。すなわち、半導体装置１０は、半導体素子１２に熱的に結合されたヒートマス１７を備えている。ヒートマス１７は半導体素子１２の電極を兼ねている。半導体素子１２がＩＧＢＴの場合、上面側がエミッタになってヒートマス１７はエミッタ電極になり、半導体素子１２がＭＯＳＦＥＴの場合、上面側がソースになってヒートマス１７はソース電極になり、半導体素子１２がダイオードの場合、上面側がアノードになってヒートマス１７はアノード電極になる。ヒートマス１７は、平面形状が半導体素子１２より小さな本体１７ａと、該本体１７ａから延設された複数のヒートマス脚部１７ｂとから構成されている。この実施形態では、ヒートマス脚部１７ｂは８つ設けられている。各ヒートマス脚部１７ｂはその軸方向に直交する断面視が四角形状に形成されている。また、ヒートマス１７において、本体１７ａの最上部たる上面１７ｃと、ヒートマス脚部１７ｂの最下部の下面たる下端面１７ｄとは互いに平行をなす面となっている。そして、ヒートマス１７は、複数のヒートマス脚部１７ｂのそれぞれが半田層Ｈ２を介して半導体素子１２に接合されており、ヒートマス１７の半導体素子１２への半田接合部は複数に分割されている。
【００２７】
ヒートマス１７の熱容量は、過負荷等によって半導体素子１２から定常発熱状態より大きな熱が発生して、ヒートシンク１５による冷却機能が足りなくなった際、半導体素子１２で発生した熱の一部を一時的に吸収して半導体素子１２が過熱状態になることを抑制するのに必要な値に設定されている。例えば、半導体装置１０がハイブリッド車の走行用モータの制御に使用されるインバータの場合、定常運転状態から急な加速あるいは急停止の場合、１秒未満の短時間で半導体素子１２からの発熱で定格の３〜５倍もの損失熱量が発生する。この実施形態においては、その際に、半導体素子１２の温度が動作温度の上限を超えないように設定される。なお、急停止の場合に過大な損失熱量が発生するのは、回生動作が行われるために大きな電流が流れるからである。ヒートマス１７の材質としては、半導体素子１２とヒートマス１７とを接合する半田層Ｈ２より高融点の金属が好ましく、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。
【００２８】
次に、半田付けに用いる半田付け装置としてのリフロー装置ＨＫについて説明する。図２に示すように、リフロー装置ＨＫは、絶縁回路基板１１に半導体素子１２を半田付けするとともに、半導体素子１２にヒートマス１７を半田付けするための装置として構成されている。
【００２９】
リフロー装置ＨＫは、リフロー室２０を備えている。リフロー室２０は、半田溶融前の半田付け物を受け入れ、当該半田付け物を加熱し、半田（半田シートＨａ，Ｈｂ）を溶融する部位として機能する。また、本実施形態においてリフロー室２０は、半田溶融後の半田付け物を冷却し、溶融半田を凝固させる部位としても機能する。本実施形態において、リフロー室２０に受け入れられる半田付け物は、絶縁回路基板１１とヒートシンク１５を接合した接合物に半田シートＨｂ及び半導体素子１２を積層し、さらに、半導体素子１２に半田シートＨａを積層し、該半田シートＨａ上にヒートマス１７を載置してなるものである（図３参照）。図２中、半田付け物は網掛けで図示している。
【００３０】
リフロー室２０には、該リフロー室２０に隣接する投入室（図示せず）から投入された半田付け物を搬送するコンベア２７が配設されている。リフロー室２０は、１回の半田付けで投入する個数の半田付け物を収容可能な大きさで形成されている。１回の半田付けで投入する半田付け物の個数は、１個でも良いし、複数個でも良い。また、リフロー室２０には、半田付け物を加熱し、半田を溶融するための加熱手段としての加熱装置（例えば、ヒータなど）２８が配設されている。
【００３１】
リフロー室２０には、室内に還元性ガス（本実施形態では水素（Ｈ２））を供給する還元性ガス供給部３０が接続されている。還元性ガス供給部３０は、配管３０ａと、当該配管３０ａの開閉バルブ３０ｂと、減圧弁３０ｃと、還元性ガス供給源（例えば、水素を充填した水素タンク）３０ｄとを備えている。減圧弁３０ｃは、開閉バルブ３０ｂを介して導入した還元性ガス供給源３０ｄからの水素ガスの圧力を一定圧にし、リフロー室２０内に供給するようになっている。また、リフロー室２０には、室内に不活性ガス（本実施形態では窒素（Ｎ２））を供給する不活性ガス供給部３１が接続されている。不活性ガス供給部３１は、配管３１ａと、当該配管３１ａの開閉バルブ３１ｂと、減圧弁３１ｃと、不活性ガス供給源（例えば、窒素を充填した窒素タンク）３１ｄとを備えている。減圧弁３１ｃは、開閉バルブ３１ｂを介して導入した不活性ガス供給源３１ｄからの窒素ガスの圧力を一定圧にし、リフロー室２０内に供給するようになっている。
【００３２】
また、リフロー室２０には、室内を真空引きするための真空部３２が接続されている。真空部３２は、配管３２ａと、当該配管３２ａの開閉バルブ３２ｂと、真空ポンプ３２ｃとを備えている。また、リフロー室２０には、室内に導入した還元性ガス及び不活性ガスを室外に排出するガス排出部３３が接続されている。ガス排出部３３は、配管３３ａと、当該配管３３ａの開閉バルブ３３ｂと、絞り弁（圧力調整手段）３３ｃとを備えている。リフロー室２０内のガスは、絞り弁３３ｃにて排出量が調整され、外部に排出される。また、リフロー室２０には、図示しないが室内の温度を計測する温度センサ（例えば、熱電対など）が設置されている。
【００３３】
リフロー室２０は、還元性ガス供給部３０、不活性ガス供給部３１、真空部３２及びガス排出部３３が接続されることにより、リフロー室２０内の雰囲気ガスの圧力（以下、「雰囲気圧力」とも示す）を調整可能な構成とされており、圧力調整によって加圧されたり、減圧されたりする。そして、還元性ガス供給部３０、不活性ガス供給部３１、真空部３２及びガス排出部３３による圧力調整により、半田付け物周囲の雰囲気ガスの圧力が制御される。
【００３４】
また、リフロー室２０では、還元性ガス供給部３０の減圧弁３０ｃとガス排出部３３の絞り弁３３ｃの作用、及び不活性ガス供給部３１の減圧弁３１ｃとガス排出部３３の絞り弁３３ｃの作用により、雰囲気圧力を一定値に保ちつつ、ガスを室内と室外で流通させるようになっている。そして、本実施形態においてリフロー室２０では、半田付け物の半田の溶融から凝固まで行うようになっている。
【００３５】
図３に示すように、上記構成のリフロー装置ＨＫは、ヒートマス１７を半導体素子１２上に半田付けする際、絶縁回路基板１１の金属回路１３上に載置して用いられる規制部材４０を備えている。規制部材４０は、平面視矩形状であるとともに、半田シートＨａが溶融した時に生じる表面張力よりも大きい重力が作用する重量を有している。この実施形態では、規制部材４０は、合成樹脂材料（例えば、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）樹脂）からなっている。
【００３６】
また、規制部材４０は、上下方向に延びる四本の脚部４１と、四本の脚部４１に跨るように形成された規制部４２とを備えている。四本の脚部４１は規制部４２の四隅から延設されている。また、規制部材４０の平面形状は半導体素子１２の平面形状より大きく形成されるとともに、ヒートマス１７の平面形状より大きく形成されている。そして、規制部材４０において、隣り合う脚部４１の間には、規制部材４０の内側を規制部材４０外へ臨ませることを可能とする開放部４３が形成されている。
【００３７】
また、図４に示すように、四本の脚部４１は、規制部材４０を絶縁回路基板１１（金属回路１３）に対して自立可能に構成する。脚部４１は、その下面がそれぞれ金属回路１３に当接する接地面４１ａとして構成されるとともに、互いの長さが同じとなるように形成されている。脚部４１の長さ、すなわち、脚部４１の軸方向に沿った接地面４１ａから規制部４２の下面までの長さは、半導体素子１２上に半田シートＨａ及びヒートマス１７が積層載置されている状態で、金属回路１３上に載置された規制部材４０における規制部４２にヒートマス１７が接触しない長さに設定されている。よって、脚部４１の長さは、金属回路１３の上面からヒートマス１７の最上部（上面１７ｃ）までの距離Ｔ１より長く設定されている。したがって、金属回路１３上に規制部材４０が載置された状態では、ヒートマス１７の上面たる本体１７ａの上面１７ｃと規制部４２の下面たる当接面４２ａとの間には、所定の間隙Ｔ２が空くようになっている。
【００３８】
なお、この間隙Ｔ２は、半田シートＨａが溶融した時の浮き上がりによりヒートマス１７が間隙Ｔ２分だけ浮き上がり、該ヒートマス１７の上面１７ｃが規制部４２の当接面４２ａに当接したとき、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと、該下端面１７ｄに対向する半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔が空くような値に設定されている。そして、前記所定の間隔とは、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとを良好に接合するために必要な半田層Ｈ２の厚み（所定の厚み）と等しくなっている。すなわち、間隙Ｔ２が広すぎると、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄに対向する半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔が広くなり過ぎ、下端面１７ｄが半田シートＨａに接触しない箇所が発生する虞があるため好ましくない。一方、間隙Ｔ２が狭すぎると、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄに対向する半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔が狭くなりすぎて溶融した半田の逃げが許容されず、半田層Ｈ２にフィレットＦが形成されず好ましくない。
【００３９】
規制部４２は、平板状に形成されるとともに、その下面たる当接面４２ａが半田溶融時に浮き上がったヒートマス１７の上面１７ｃと当接可能になっている。当接面４２ａは、平滑面であるとともに、規制部材４０が金属回路１３上に載置された状態において半導体素子１２の上面１２ｂと平行となる面に形成されている。そして、当接面４２ａは、ヒートマス１７が浮き上がった場合にヒートマス１７の上面１７ｃ全体を押さえることができるように、その面積がヒートマス１７の上面１７ｃより大きく形成されている。上記構成の規制部材４０は、半田付け後は、金属回路１３上から取り除かれる。
【００４０】
次に前記のように構成されたリフロー装置ＨＫを用いて半導体装置１０の製造方法の一工程である半導体素子１２の半田付け方法を説明する。なお、リフロー装置ＨＫを用いて半田付けを行うのに先立って、金属回路１３上に、半田シートＨｂ、半導体素子１２を順番に積層載置する。このとき、半田シートＨｂと、半導体素子１２とを、各自の中央位置がセラミック基板１４の中央位置と一致するように配置する。次に、半導体素子１２上に半田シートＨａを載置し、各半田シートＨａ上にヒートマス脚部１７ｂを載置する。すなわち、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２との間に半田シートＨａを介在させる。これにより、半導体素子１２上に半田シートＨａとヒートマス１７が積層配置され、上述した半田付け物が形成される。
【００４１】
次に、ヒートマス１７を覆うようにして金属回路１３上に規制部材４０を載置する。規制部材４０が金属回路１３上で自立している状態では、規制部４２はヒートマス１７の上方に配置されるとともに、当接面４２ａとヒートマス１７の上面１７ｃとの間に所定の間隙Ｔ２を空けた状態に保持される。
【００４２】
半田付けを行う場合には、半田付け物をリフロー室２０に投入し、リフロー室２０を密閉する。次に、リフロー室２０内のガス置換を行う。まず、真空部３２を操作してリフロー室２０内を真空引きし、還元性ガス供給部３０からリフロー室２０内へ還元性ガスを供給し、密閉空間とされたリフロー室２０内を還元性ガス雰囲気に置換する。リフロー室２０は、還元性ガス供給部３０からの還元性ガスの供給とガス排出部３３からのガスの排出により、室内でガスを流通させながら一定圧に保持される。そして、この状態で半田付けを開始する。
【００４３】
次に、リフロー室２０では、加熱装置２８を作動させることにより、該リフロー室２０に投入した半田溶融前の半田付け物を加熱する。半導体素子１２上に載置された半田シートＨａには、ヒートマス１７を介して熱が伝わり加熱される。また、半田シートＨａ及びヒートマス１７は規制部材４０の開放部４３から規制部材４０外へ臨み、加熱装置２８によっても直接加熱される。そして、半田シートＨａは溶融温度以上の温度になることにより溶融する。また、金属回路１３上に載置された半田シートＨｂには、ヒートマス１７、及び半導体素子１２を介して熱が伝わり、また、加熱装置２８によって直接加熱され、溶融温度以上になることにより溶融する。
【００４４】
半田シートＨａ，Ｈｂが溶融すると、溶融半田は表面積が小さくなる様に流動し、溶融した半田シートＨａによって、各ヒートマス脚部１７ｂを持ち上げるように作用する。そして、溶融半田によってヒートマス１７が上方に持ち上げられる。このとき、図４に示すように、ヒートマス１７の上方には規制部４２が配置され、ヒートマス１７の上面１７ｃと規制部４２の当接面４２ａとの間には間隙Ｔ２が空けられている。このため、図５に示すように、ヒートマス１７は間隙Ｔ２分だけ浮き上がった後、上面１７ｃが当接面４２ａに当接してその浮き上がりが規制される。そして、間隙Ｔ２分だけ溶融半田の逃げが許容されるとともに、半田溶融時において、ヒートマス１７が当接面４２ａに当接している間、ヒートマス１７は一定の高さに維持される。
【００４５】
ここで、半導体素子１２の上面１２ｂと当接面４２ａとは平行となる面に形成されている。また、ヒートマス１７における本体１７ａの上面１７ｃとヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄとは互いに平行となる面に形成されている。このため、当接面４２ａに上面１７ｃが当接した状態では、該上面１７ｃに平行をなす下端面１７ｄと、該下端面１７ｄに対向する半導体素子１２の上面１２ｂは、互いに平行となる。よって、ヒートマス１７の浮き上がりが規制された状態では、両対向面（ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂ）の間に介在する半田は半田厚さが一定となる。すなわち、溶融した半田によってヒートマス１７が浮き上がったとしても、ヒートマス１７を規制部材４０に当接させることにより、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔が広くなり過ぎることを規制することができる。よって、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に介在する半田の半田厚さを所定の厚さにすることができる。
【００４６】
そして、半田付けの開始後、リフロー室２０内は、温度センサにより計測される半田の温度変化に合わせて、時間の経過とともに圧力が制御される。そして、リフロー室２０は、不活性ガス供給部３１からの不活性ガスの供給とガス排出部３３からのガスの排出により、室内でガスを流通させながら雰囲気圧力が所定圧に保持される。
【００４７】
その後、半田シートＨａ，Ｈｂが完全に溶融したならば、加熱装置２８を停止させ、溶融半田が凝固する迄の間、冷却する。本実施形態のリフロー装置ＨＫでは、溶融半田を自然冷却させる。溶融した半田シートＨａ，Ｈｂは、半田温度が溶融温度未満に冷却されることによって凝固し、金属回路１３と半導体素子１２、及び半導体素子１２とヒートマス１７を接合する。このとき、規制部材４０には開放部４３が形成され、半田付け物は、規制部材４０外へ臨むようになっている。このため、溶融した半田シートＨａはリフロー装置ＨＫ内の雰囲気に直接曝された状態で自然冷却される。そして、リフロー室２０内で半田シートＨａ，Ｈｂが溶融凝固したならば、リフロー室２０内へのガスの供給を停止するとともにリフロー室２０内のガスをガス排出部３３により大気開放し、その後、半田溶融凝固後の半田付け物を取り出し、規制部材４０を取外す。
【００４８】
その結果、金属回路１３と半導体素子１２とが半田層Ｈ１を介して接合されるとともに、該半田層Ｈ１における半導体素子１２の外縁の直下付近にフィレットＦが形成される。また、半導体素子１２とヒートマス１７とが半田層Ｈ２を介して接合されるとともに、該半田層Ｈ２における各ヒートマス脚部１７ｂの外縁の直下付近にフィレットＦが形成される。半田付けの際、規制部材４０によってヒートマス１７の浮き上がりを規制し、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に介在する溶融半田の半田厚さを規制して所定の厚みとなるようにした。このため、溶融半田が冷却されてなる半田層Ｈ２は、所定の厚みを有し、かつヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄ全面が半田層Ｈ２に接合されている。
【００４９】
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）半導体素子１２にヒートマス１７を半田付けする半田付け方法において、半田溶融時のヒートマス１７の浮き上がりを規制する規制部材４０を半導体素子１２の上方に配置した。そして、半田溶融時のヒートマス１７の浮き上がりを、ヒートマス１７（上面１７ｃ）を規制部材４０（当接面４２ａ）に当接させることで規制するようにした。したがって、半田シートＨａの厚みにバラツキがあったり、ヒートマス１７の重心のズレ等によってヒートマス１７が半導体素子１２に対し傾いて載置されたりしていても、半田溶融時におけるヒートマス１７の高さを一定に維持し、ヒートマス１７と半導体素子１２との間隔を所定値にすることができる。よって、ヒートマス１７（ヒートマス脚部１７ｂ）と半導体素子１２との間に所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができ、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に接合されない箇所が存在したり、半田層Ｈ２の厚みがばらつく不具合の発生を防止し、半導体装置１０の信頼性（品質）の低下を防止することができる。そして、溶融半田が凝固して半田付けが終了した後、ヒートマス１７は、フィレットＦが形成された半田層Ｈ２を介して半導体素子１２に接合されるため、ヒートマス１７の半導体素子１２に対する接合強度が高められる。
【００５０】
（２）規制部材４０は、半田付け時に金属回路１３上に載置可能な四本の脚部４１と、脚部４１に支持される規制部４２とを備える。また、規制部材４０は、溶融半田の表面張力に打ち勝つことが可能な重量を有する。したがって、規制部材４０を金属回路１３上に自立させ、かつ、半田溶融時の浮き上がりによって規制部材４０も浮き上がってしまうことが防止される。
【００５１】
（３）規制部材４０を金属回路１３上に載置した状態では、ヒートマス１７の上面１７ｃと規制部材４０（規制部４２）の当接面４２ａ（下面）との間に間隙Ｔ２が空けられる。このため、半田溶融時に間隙Ｔ２の分だけ半田の逃げを許容させることができ、形成された半田層Ｈ２に均一なフィレットＦを良好に形成することができる。よって、フィレットＦによって、ヒートマス１７と半導体素子１２の間の半田接合部における応力緩和を行うことができる。
【００５２】
（４）半導体素子１２上にヒートマス１７を半田付けする際に、規制部材４０を用いてヒートマス１７の浮き上がりを規制するようにした。ヒートマス１７は、過負荷によって起こる半導体素子１２の急激な温度上昇が発生した際、その熱の一部を吸収してヒートシンク１５による冷却能力の不足を補い半導体素子１２が過熱状態になることを抑制するものである。そして、所定の厚みを有し、かつフィレットＦが形成された半田層Ｈ２を介してヒートマス１７が半導体素子１２に接合されている。よって、本実施形態の半田付け方法によって得られる半導体装置１０によれば、半田層Ｈ２を介した半導体素子１２からヒートマス１７への伝熱性を良好とし、ヒートマス１７による熱吸収機能を確実に発揮させることができる。その結果として、半導体装置１０において、半導体素子１２が過熱状態になるのを抑制することができるとともに、フィレットＦによる半田層Ｈ２における応力緩和を行うことができる。
【００５３】
（５）ヒートマス１７は複数のヒートマス脚部１７ｂを備え、各ヒートマス脚部１７ｂが半導体素子１２に半田付けされている。このため、ヒートマス１７の重心のずれや半田シートＨａの厚みのバラツキにより、半田付けされた各ヒートマス脚部１７ｂに対応する半田層Ｈ２の厚みにバラツキが生じやすい。しかし、規制部材４０を用いてヒートマス１７の浮き上がりを規制することで、ヒートマス脚部１７ｂと半導体素子１２との間隔を所定値にすることができるため、複数のヒートマス脚部１７ｂを所定の厚みを有する半田層Ｈ２を介して接合することができる。よって、規制部材４０を用いてヒートマス１７の浮き上がりを規制しながら半田付けを行う方法は、半導体素子１２に対して複数の半田接合部を有する半田付け対象物を半田付けする際に採用するのに特に有効である。
【００５４】
（６）リフロー装置ＨＫは規制部材４０を備え、該規制部材４０を用いることで半田溶融時のヒートマス１７の浮き上がりを規制することができる。したがって、規制部材４０を備えたリフロー装置ＨＫを用い、半導体装置１０の製造方法における半田付け工程を行うことで、半田溶融時における半田厚さを規制し、所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができる。よって、ヒートマス１７と半導体素子１２が接合されない箇所が存在したり、半田層Ｈ２の厚みがばらつく不具合が無くなり、半導体装置１０の信頼性（品質）の低下を防止することができる。
【００５５】
（７）規制部材４０は規制部４２の四隅に脚部４１を備え、隣り合う脚部４１の間には開放部４３が形成されている。このため、半田付け時に、半田シートＨａを加熱装置２８によって直接加熱することができる。また、溶融半田の冷却時においても、開放部４３を介して溶融半田がリフロー装置ＨＫ内の雰囲気に直接曝される。このため、例えば、規制部材４０に開放部４３が形成されず、半田シートＨａが規制部材４０に隠蔽された状態で半田シートＨａの加熱及び溶融半田の冷却が行われる場合に比して、加熱時は半田シートＨａを効率良く溶融させ、冷却時は溶融半田を効率良く冷却させることができ、半田付け作業の効率を向上させることができる。
【００５６】
（８）ヒートマス１７が電極を兼ねているため、半導体素子１２の上面にヒートマス１７が接合されても、ワイヤあるいはリードを半導体素子１２の電極に電気的に接合する作業が面倒にならない。
【００５７】
（９）規制部材４０は合成樹脂材料により形成されている。したがって、規制部材４０によって該規制部材４０が載置される金属回路１３の表面を傷つける虞を少なくすることができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態を図６にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、ヒートマス１７と規制部材４０とが一体化され、その他の構成は第１の実施形態と基本的に同様であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００５９】
図６に示すように、規制部材４０における規制部４２の中央部には、該規制部４２を厚み方向に貫通するように平面視四角形状の貫通孔４２ｂが形成されている。そして、規制部４２の貫通孔４２ｂ内をヒートマス１７の本体１７ａが貫通しているとともに規制部材４０とヒートマス１７とが一体化されている。また、規制部材４０にヒートマス１７が一体化された状態において、規制部材４０を金属回路１３上に載置すると、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと、半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔（図示せず）が空くようになっている。なお、所定の間隔とは、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとを良好に接合するために必要な半田層Ｈ２の厚みと等しくなっている。また、ヒートマス１７は、規制部材４０の成形時にインサートされることで規制部材４０に一体化されている。なお、規制部材４０は絶縁性の合成樹脂材料で形成されている。
【００６０】
さて、第２の実施形態の規制部材４０を用いて絶縁回路基板１１に対する半導体素子１２の半田付けを行うには、まず、金属回路１３上にヒートマス１７が一体化された規制部材４０を載置する。規制部材４０が金属回路１３上で自立している状態では、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に半田シートＨａが介装されるとともに、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔を空けた状態に保持される。
【００６１】
そして、半田付けの際には、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融すると、溶融半田は表面積が小さくなる様に流動する。このとき、ヒートマス１７は、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔が空くように規制部材４０に保持されている。このため、全てのヒートマス脚部１７ｂにおける下端面１７ｄと、対向する上面１２ｂの間に介在する溶融半田は所定の厚みを有するよう（厚くなりすぎないように）に半田厚さが規制される。また、ヒートマス１７が規制部材４０に保持されているため、半田シートＨａが溶融したとしても、ヒートマス１７が自重によって溶融半田に沈み込むことが防止され、溶融半田が薄くなり過ぎないように半田厚さが規制される。
【００６２】
そして、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融、冷却後に半導体装置１０が製造される。この半導体装置１０においては、ヒートマス１７が半導体素子１２に接合されることにより、該ヒートマス１７に一体化された規制部材４０も半導体装置１０に一体化されている。そして、ヒートマス１７は、規制部材４０を貫通して規制部材４０外に露出しているため、ヒートマス１７はそのまま電極として使用可能となっている。
【００６３】
したがって、この実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１０）半導体素子１２にヒートマス１７を半田付けする半田付け方法において、規制部材４０によってヒートマス１７を保持するようにした。したがって、半田溶融時における各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと対向する半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔を所定値に維持することができるとともに、溶融半田へのヒートマス１７の沈み込みを防止することができる。よって、ヒートマス１７（ヒートマス脚部１７ｂ）と半導体素子１２（上面１２ｂ）との間に所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができ、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に接合されない箇所が存在したり、半田層Ｈ２の厚みがばらつく不具合の発生を防止し、半導体装置１０の信頼性（品質）の低下を防止することができる。
【００６４】
（１１）規制部材４０には貫通孔４２ｂが形成され、該貫通孔４２ｂにヒートマス１７の本体１７ａを貫通させるとともに保持させることで規制部材４０にヒートマス１７が一体化されている。このため、規制部材４０を用いてヒートマス１７を半導体素子１２に接合した状態では、ヒートマス１７は規制部材４０を貫通している。また、規制部材４０は絶縁性の材料で形成されている。よって、規制部材４０を金属回路１３上から取り外さなくてもヒートマス１７を電極として使用することができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化した第３の実施形態を図７及び図８にしたがって説明する。なお、第３の実施形態は、規制部材４０にヒートマス１７を保持可能とした実施形態であり、その他の構成は第１の実施形態と基本的に同様であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００６６】
図７及び図８に示すように、規制部材４０の下面には平面視四角形状をなす凹部４２ｃが形成され、該凹部４２ｃの上面に当接面４２ａが設けられている。また、凹部４２ｃにおいて、対向する一対の内面にはそれぞれボールプランジャ４６が設けられている。ボールプランジャ４６は、筒状をなすケース４７と該ケース４７内に収容されたバネ部材４８と、該バネ部材４８によってケース４７内から飛び出る方向へ付勢されたボール４９とからなる。そして、一対のボールプランジャ４６の間にヒートマス１７の本体１７ａが配設されると、バネ部材４８によって付勢されたボール４９が本体１７ａを押圧し、該押圧によって本体１７ａがボールプランジャ４６の間に保持されるようになっている。
【００６７】
さて、第３の実施形態の規制部材４０を用いて絶縁回路基板１１に対する半導体素子１２の半田付けを行うには、まず、ヒートマス１７の本体１７ａを規制部４２の凹部４２ｃ内に配置するとともに、一対のボールプランジャ４６によって本体１７ａを保持させる。このとき、本体１７ａの上面１７ｃは、規制部４２の当接面４２ａに当接している。次に、ヒートマス１７を保持した規制部材４０を金属回路１３上に載置させる。このとき、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に半田シートＨａが介装されるとともに、下端面１７ｄと上面１２ｂとの間に所定の間隔（図示せず）が空けられる。なお、所定の間隔とは、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとを良好に接合するために必要な半田層Ｈ２の厚み（所定の厚み）と等しくなっている。
【００６８】
そして、半田付けの際には、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融すると、溶融半田は表面積が小さくなる様に流動する。このとき、ヒートマス１７は、一対のボールプランジャ４６により、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔が空くように規制部材４０に保持されている。このため、全てのヒートマス脚部１７ｂにおける下端面１７ｄと、対向する上面１２ｂの間に介在する溶融半田はその半田厚さが厚くなり過ぎることが規制され、所定の厚みとなる。また、ヒートマス１７が規制部材４０に保持されているため、半田シートＨａが溶融したとしても、ヒートマス１７が自重によって溶融半田に沈み込むことが防止され、半田厚さが薄くなり過ぎることが規制される。
【００６９】
そして、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融、冷却後に半導体装置１０が製造される。その後、ボールプランジャ４６による本体１７ａの保持状態を解除することにより、規制部材４０がヒートマス１７から取り外される。
【００７０】
したがって、この実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１２）規制部材４０にボールプランジャ４６を設け、該ボールプランジャ４６を用いてヒートマス１７を保持可能とした。このため、ヒートマス１７の保持位置を微調整することができ、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔を正確に調整して、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができる。
【００７１】
（第４の実施形態）
次に、本発明を具体化した第４の実施形態を図９にしたがって説明する。なお、第４の実施形態は、ヒートマス１７が規制部材４０に保持可能とした実施形態であり、その他の構成は第１の実施形態と基本的に同様であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００７２】
図９（ａ）に示すように、ヒートマス１７は、直方体状をなす本体１７ａと該本体１７ａの下面１７ｇにおける四隅に形成された支持突部１７ｅとから形成されており、ヒートマス脚部１７ｂは削除されている。なお、支持突部１７ｅの本体１７ａからの突設長さ、すなわち、支持突部１７ｅの下端面１７ｆから本体１７ａの下面１７ｇまでの長さは、所定の長さとなっている。このため、支持突部１７ｅが半導体素子１２の上面１２ｂに載置された状態では、ヒートマス１７の下面１７ｇと半導体素子１２の上面１２ｂとの間には所定の間隔が空くようになっている。なお、所定の間隔とは、ヒートマス１７の下面１７ｇと半導体素子１２の上面１２ｂとを良好に接合するために必要な半田層Ｈ２の厚みと等しくなっている。
【００７３】
また、図９（ｂ）に示すように、支持突部１７ｅは、本体１７ａの下面１７ｇにおいて、ヒートマス１７の重心が、四つの支持突部１７ｅの内側に位置するように配置されている。そして、ヒートマス１７は、半導体素子１２の上面１２ｂ上の半田シートＨａを跨ぐようにして支持突部１７ｅが半導体素子１２の上面１２ｂに載置される。
【００７４】
さて、第４の実施形態のヒートマス１７を用いて絶縁回路基板１１に対する半導体素子１２の半田付けを行うには、まず、図９（ａ）に示すように、本体１７ａが半導体素子１２上の半田シートＨａを跨ぐようにしてヒートマス１７の支持突部１７ｅを半導体素子１２上に載置する。このとき、本体１７ａの上面１７ｃと規制部材４０の当接面４２ａとは当接している。
【００７５】
そして、半田付けの際には、溶融した半田シートＨａによってヒートマス１７を持ち上げるように作用する。しかし、ヒートマス１７は、上面１７ｃが当接面４２ａに当接し、ヒートマス１７の浮き上がりが規制されている。このため、ヒートマス１７の下面１７ｇと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に介在する溶融半田はその半田厚さが厚くなり過ぎることが規制され、所定の厚みとなる。また、半田シートＨａが溶融したとしても、支持突部１７ｅが半導体素子１２の上面１２ｂに当接することによって本体１７ａが溶融半田に沈み込むことが防止され、溶融半田はその半田厚さが薄くなり過ぎることが規制される。そして、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融、冷却後に半導体装置１０が製造される。
【００７６】
したがって、この実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１３）規制部材４０によってヒートマス１７の浮き上がりを規制するとともにヒートマス１７の支持突部１７ｅによってヒートマス１７の溶融半田への沈み込みを防止するようにした。このため、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができる。また、ヒートマス１７の重心が内側に位置する多角形（四角形）の頂点位置に支持突部１７ｅが配置されている。このため、ヒートマス１７の重心側にヒートマス１７が傾くことが防止できる。
【００７７】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図１０に示すように、規制部材４０は半導体素子１２上に載置して使用してもよい。又は、図示しないが、規制部材４０は絶縁回路基板１１におけるセラミック基板１４上に載置して使用してもよい。
【００７８】
○  図１１に示すように、絶縁回路基板１１（金属回路１３）上に複数（例えば、２個）の半導体素子１２が接合され、各半導体素子１２それぞれにヒートマス１７を１個ずつ半田付けする場合、各半導体素子１２に跨るようにヒートマス１７を一体化する。そして、この一体化されたヒートマス１７の浮き上がりを規制可能とするように規制部材４０における規制部４２のサイズを拡大してもよい。
【００７９】
○  図１１に示すように、表面に電極を備えない半導体素子１２に、半田付け対象物としての電極４５を半田付けする際に規制部材４０によって電極４５の浮き上がりを規制して半田付けしてもよい。この規制部材４０においては、規制部４２から電極４５に向けて突部４０ｃが延設され、該突部４０ｃが電極４５の浮き上がりを規制する。また、規制部材４０が半導体素子１２上に載置された状態では、電極４５と突部４０ｃとの間には所定の間隙Ｔ２が空けられる。突部４０ｃにおいて、電極４５に対向する下端面が当接面を形成している。
【００８０】
○  規制部材４０は金属回路１３又は半導体素子１２上に載置された状態において、ヒートマス１７及び半導体素子１２全体を覆うように下方が開口する箱状に形成されていてもよい。この場合、規制部材４０は開放部４３を備えておらず、また、規制部材４０の側壁全体が脚部であり、天板部が規制部４２となる。
【００８１】
○  半田付け対象物をヒートマス１７とした場合、ヒートマス１７は複数に分割されたヒートマス脚部１７ｂではなく一つのヒートマス脚部１７ｂを備えたタイプであってもよい。
【００８２】
○  第３の実施形態において、ボールプランジャ４６を絶縁性を有するように形成した場合においては、規制部材４０を絶縁材料によって形成しなくてもよい。
○  第４の実施形態において、ヒートマス１７には３以上の支持突部１７ｅが形成され、ヒートマス１７の重心が内側に位置する多角形の頂点位置に３以上の支持突部１７ｅを配置してもよい。そして、支持突部１７ｅの数、形状、配置位置は任意に変更してもよい。
【００８３】
○  第３の実施形態において、半田が溶融され、冷却した後は、ボールプランジャ４６による本体１７ａの保持を解除してもよい。
○  金属回路１３上又は半導体素子１２上に規制部材４０が載置された状態において、ヒートマス１７の上面１７ｃと規制部材４０の当接面４２ａ（下面）との間に間隙Ｔ２を空けず、ヒートマス１７の上面１７ｃと規制部材４０の当接面４２ａとを接触させて半田付けを行ってもよい。
【００８４】
○  一つの半導体素子１２に複数のヒートマス１７を接合してもよい。この場合、ヒートマス１７を分割することにより熱応力が緩和される。
○  半導体素子１２の絶縁回路基板１１への半田付けと、ヒートマス１７の半導体素子１２への半田付けとを高周波誘導加熱により一度の工程で行うようにしてもよい。この場合、半導体素子１２の絶縁回路基板１１への半田付け工程及びヒートマス１７の半導体素子１２への半田付け工程で要する合計時間を短縮することができる。
【００８５】
○  半導体素子１２の絶縁回路基板１１への半田付けと、ヒートマス１７の半導体素子１２への半田付けとを高周波誘導加熱により一度の工程で行う場合、半導体素子１２と絶縁回路基板１１とを接合する半田（半田シートＨｂ）の溶融温度が、ヒートマス１７と半導体素子１２とを接合する半田（半田シートＨａ）の溶融温度より低いものを使用してもよい。半導体素子１２の半田付け及びヒートマス１７の半田付けを一度の工程で行う場合、ヒートマス１７の加熱により、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に介在する半田及び半導体素子１２と絶縁回路基板１１との間に介在する半田の両者を溶融させる必要があるため、ヒートマス１７の熱が伝導され易い前者の半田の溶融温度が高い方が好ましい。
【００８６】
○  銅製あるいはアルミニウム製のヒートマス１７の中に強磁性体の部分を含むようにしてもよい。例えば、鉄製あるいはニッケル製の板やバーを設ける。この場合、誘導加熱によりヒートマス１７が加熱され易くなる。
【００８７】
○  絶縁回路基板１１上に金属回路１３が１個形成される構成に限らず、金属回路１３が複数形成されるとともに、各金属回路１３上に半導体素子１２がそれぞれ接合された構成としてもよい。
【００８８】
○  半田付けに使用する半田は半田シートＨａに限らず、半田ペーストを使用してもよい。そして、半導体素子１２の上面に塗布された半田ペーストの上にヒートマス１７を載置した状態で半田付けを行うようにしてもよい。
【００８９】
○  溶融した半田の表面張力に対して規制部材４０の重量が不足する場合、規制部材４０の上にさらに錘を載置して半田付けを行なってもよい。
○  半導体装置１０は、車載用に限らず他の用途に使用するものに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第１の実施形態における半導体装置を概略的に示す断面図。
【図２】半田付け装置を概略的に示す平面図。
【図３】金属回路上に規制部材を載置した状態を示す斜視図。
【図４】金属回路上に規制部材を載置した状態を示す正面図。
【図５】規制部材によってヒートマスの浮き上がりを規制した状態を示す正面図。
【図６】第２の実施形態において規制部材を貫通したヒートマスを示す斜視図。
【図７】第３の実施形態においてヒートマスを規制部材により保持した状態の正面図。
【図８】第３の実施形態におけるヒートマスの保持状態を示す部分拡大断面図。
【図９】（ａ）は第４の実施形態において半導体素子上にヒートマスを載置した状態を示す正面図、（ｂ）はヒートマスを示す斜視図。
【図１０】半導体素子上に規制部材を載置した状態を示す斜視図。
【図１１】ヒートマス及び規制部材の別例を示す正面図。
【図１２】特許文献１に開示の背景技術を示す断面図。
【図１３】特許文献２に開示の背景技術を示す斜視図。
【符号の説明】
【００９１】
Ｈａ…半田としての半田シート、ＨＫ…半田付け装置としてのリフロー装置、Ｔ２…間隙、１０…半導体装置、１１…回路基板としての絶縁回路基板、１２…半導体素子、１２ｂ…上面、１７…半田付け対象物としてのヒートマス、１７ｂ…ヒートマス脚部、１７ｃ…上面、１７ｄ…下面としての下端面、１７ｅ…支持突部、１７ｇ…下面、４０…規制部材、４１…脚部、４２…規制部、４２ａ…規制部材の下面としての当接面、４３…開放部、４５…半田付け対象物としての電極。
【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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