(57)【要約】【課題】半導体モジュールの構成部材である、半導体素子を内装するための筐体と、半導体素子を実装した基板を接合した放熱板とを、筐体と放熱板との間に介装した熱硬化性接着剤により接合する方法であって、接着剤層厚を略均一とすることのできるものを提案する。【解決手段】筐体１１と放熱板１２との間に熱硬化性接着剤１９を介装し、筐体１１と放熱板１２とを接合する方向へ加圧した状態で、放熱板１１の基板１３を接合しない面を加熱装置１８で加熱した。該加熱装置１８による放熱板１２の加熱範囲は複数の小加熱範囲に分割し、各小加熱範囲で加熱のＯＮ／ＯＦＦを制御可能とし、さらに、前記加熱装置１８に、放熱板１２と筐体１１との略密着状態を検出する検出手段２４を備え、放熱板１２と筐体１１との略密着状態が検出された小加熱範囲より順次加熱をＯＮとする。【選択図】      図１
2004281675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体モジュールの構成部材である、半導体素子を内装するための筐体と、半導体素子を実装した基板を接合した放熱板とを、筐体と放熱板との間に介装した熱硬化性接着剤により接合する方法において、
筐体と放熱板との間に熱硬化性接着剤を介装し、筐体と放熱板とを接合する方向へ加圧した状態で、放熱板の基板を接合しない面を加熱装置で加熱し、該加熱装置による放熱板の加熱範囲を複数の小加熱範囲に分割し、該小加熱範囲毎に加熱温度を制御可能とすることを特徴とする放熱板と筐体との接合方法。
【請求項２】
前記加熱温度の制御は、小加熱範囲毎に加熱装置のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより行う、請求項１に記載の放熱板と筐体との接合方法。
【請求項３】
前記加熱装置に、放熱板と筐体との略密着状態を検出する検出手段を備え、放熱板と筐体との略密着状態が検出された小加熱範囲の加熱装置をＯＮとする、請求項２に記載の放熱板と筐体との接合方法。
【請求項４】
前記加熱装置に、放熱板と筐体との略密着状態を検出する検出手段を備え、予め全小加熱範囲を低温加熱し、放熱板と筐体との略密着状態が検出された小加熱範囲を高温加熱に切り替える、請求項１又は請求項２に記載の放熱板と筐体との接合方法。
【請求項５】
前記加熱装置に、時間計測手段及び温度検出手段を備え、小加熱範囲の加熱をＯＮとしたのち、小加熱範囲が所定の加熱温度に達してから、所定の加熱時間後には、当該小加熱範囲の加熱をＯＦＦとする、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の放熱板と筐体との接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体モジュールの製造方法、特に、半導体素子、基板を放熱板に実装後、この放熱板を筐体に接合させるための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１に記載されているように、半導体モジュールでは、一開放面が放熱板により閉塞された略箱状の筐体の内部に、半導体素子が収納されており、該半導体素子は、放熱板にはんだ接合された基板上にはんだ接合されている。
そして、半導体素子で発生した熱は基板やはんだ層等を介して、グリス層を介装して冷却体に接触している放熱板へ伝導されることによって、半導体モジュールが冷却される。
【０００３】
上述の如く構成される半導体モジュールの製造工程において、半導体素子を実装した絶縁基板を放熱板の一側面にはんだ接合する場合、放熱板ははんだが溶融する温度まで加熱されることとなり、加熱温度に応じて熱膨張する。はんだ接合後に放熱板を冷却すると、熱膨張した放熱板の絶縁基板接合側面ははんだが凝固した後は収縮が制限されるが、反対側面は自由に収縮可能である。そして、はんだの凝固温度は常温より遙かに高いため、常温に戻った放熱板の絶縁基板接合側面とその反対側面との収縮量が大きく異なることとなり、基板の接合された側に凸となるように湾曲して反った状態となってしまう。
【０００４】
放熱板と冷却体との間の熱抵抗は小さい方が、冷却効率が高まり、好ましい。従って、グリス層内に気泡が混入しないようにする必要があり、グリス層の厚さそのものもできるだけ薄いことが好ましい。しかし、放熱板の反りに影響されて、放熱板の冷却体への接触面積を有効に確保することが困難となり、冷却効率を低下させてしまうという不具合が生じている。
そこで、特許文献１や特許文献２に記載のように、放熱板の反りに関わらず、或いは、放熱板の反りを利用して、放熱板の冷却体との接合面が高温時に筐体外側に凸状（或いは、略平面状）となるようにして、放熱板と冷却体との熱伝導を確実に行うことができるようにするための技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−５５４２０号公報
【特許文献２】
特開平１１−１７７００２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の如く構成される半導体モジュールの製造工程において、前記放熱板と筐体とは、熱硬化性接着剤により接合される。この接合の一般的な工程として、まず、常温において、筐体と放熱板とを接着剤を介装した状態で所定の相対位置関係となるように配置し、接着方向に圧を掛けた状態で高温槽や高温炉の中で昇温することにより、熱硬化性接着剤を硬化させて筐体と放熱板とを接着固定したのち、冷却する。
しかし、上述の方法では、筐体と放熱板と接着剤の全体を加熱するために、接着剤が硬化するまでに時間がかかるという不具合がある。また、筐体と放熱板とを組み合わせた状態で、加熱し接着剤を硬化させる必要があるため、組み合わせた状態で固定するための治具が必要となり、これらを一体として高温槽や高温炉に入れることになるため、高温槽や高温炉に大きな容積が必要となる。これらの理由により、結果として加工費用が嵩んでしまう。
【０００７】
そこで、熱硬化性接着剤の硬化時間を短縮させるために、ヒータ等の加熱装置を用いて熱硬化性接着剤及びその近傍のみを加熱する方法を提案する。
【０００８】
しかし、前述の如く、熱硬化性接着剤を硬化させて筐体と放熱板とを接着固定するに際して、放熱板が反った状態であるため、筐体と放熱板の接合面の密着性にばらつきが生じることとなる。これにより、接着層が必要以上の厚みとなる要因となったり、必要以上に接着加工時間を増大させたりすることが想定される。
例えば、放熱板が筐体内側に凸状であるときには、放熱板の中央部から先に筐体との密着性が高くなるが、いずれの部分にある熱硬化性接着剤も同様に熱されるために、筐体と放熱板の接合面の密着性が確保できていない周辺部の熱硬化性接着剤も硬化反応を開始するため、中央部に比較して周辺部の接着層の厚みが大きくなってしまう。
また、ヒータ等の加熱装置を採用して部分的に加熱しようとする際には、一方に対して他方の温度上昇が不十分となり、熱膨張に差が生じる事態が想定される。
【０００９】
そこで、本発明では、放熱板を加熱することにより、放熱板から放熱板と密接した状態にある筐体への熱伝導を利用して筐体、及び、放熱板と筐体との間に介装された熱硬化性接着剤を加熱する方法を採用し、さらに、放熱板の加熱範囲を分割して段階的に加熱することにより、放熱板と筐体との良好な接合状態を現出するための方法を提案する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、半導体モジュールの構成部材である、半導体素子を内装するための筐体と、半導体素子を実装した基板を接合した放熱板とを、筐体と放熱板との間に介装した熱硬化性接着剤により接合する方法において、筐体と放熱板との間に熱硬化性接着剤を介装し、筐体と放熱板とを接合する方向へ加圧した状態で、放熱板の基板を接合しない面を加熱装置で加熱し、該加熱装置による放熱板の加熱範囲を複数の小加熱範囲に分割し、該小加熱範囲毎に加熱温度を制御可能とするものである。
【００１２】
請求項２においては、前記加熱温度の制御は、小加熱範囲毎に加熱装置のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより行うものである。
【００１３】
請求項３においては、前記加熱装置に、放熱板と筐体との略密着状態を検出する検出手段を備え、放熱板と筐体との略密着状態が検出された小加熱範囲の加熱装置をＯＮとするものである。
【００１４】
請求項４においては、前記加熱装置に、放熱板と筐体との略密着状態を検出する検出手段を備え、予め全小加熱範囲を低温加熱し、放熱板と筐体との略密着状態が検出された小加熱範囲を高温加熱に切り替えるものである。
【００１５】
請求項５においては、前記加熱装置に、時間計測手段及び温度検出手段を備え、小加熱範囲の加熱をＯＮとしたのち、小加熱範囲が所定の加熱温度に達してから、所定の加熱時間後には、当該小加熱範囲の加熱をＯＦＦとするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る接合方法による接合加工状態を示す側断面図、図２は加熱制御を示す流れ図、図３は接合加工状態を示す側断面図、図４は接合加工状態を示す側断面図である。図５は筐体に接合された放熱板を冷却体に固定している図である。
図６は（ａ）本発明の実施例に係る放熱板を示す平面図、（ｂ）同じく筐体を示す平面図、図７は（ａ）図６における放熱板のＸ方向矢視図、（ｂ）同じくＹ方向矢視図、図８は接合工程における加熱エリアを説明する平面図、図９は（ａ）筐体と放熱板とを接合した状態の半導体装置の図６におけるＸ方向矢視断面図、（ｂ）同じくＹ方向矢視断面図である。
図１０は別実施例における筐体の側断面図、図１１は（ａ）別実施例における筐体を採用したときの筐体と放熱板とを接合した状態の半導体装置の図６におけるＸ方向矢視断面図、（ｂ）同じくＹ方向矢視断面図である。
【００１７】
本発明は、半導体モジュール１０の製造工程において、放熱板１２と筐体１１とを、熱硬化性接着剤１９を用いて接着するための接合方法に関する。
但し、本発明は、本実施例における半導体素子１４や基板１３、放熱板１２、筐体１１の形状や種類、或いは、接着剤１９の種類に限定されるものではない。
【００１８】
図１に示す如く、放熱板１２の一側面（以降、基板側面１２ａとし、該基板側面１２ａを放熱板１２の上面、他側面を放熱板１２の下面１２ｂとする）には、基板１３がはんだ層１７を介して固着されており、該基板１３には半導体素子１４がはんだ層１６を介して固着されている。すなわち、半導体素子１４と基板１３、基板１３と放熱板１２はいずれもはんだ接合されている。
基板１３と放熱板１２の接合工程において、放熱板１２の上面にはんだ箔を介して基板１３を載置し、この状態で、炉内ではんだが溶融するまで昇温保持し、冷却する。
このとき、はんだの凝固温度となると、はんだは固化し形状が固定されるが、はんだの凝固温度より低い温度でも放熱板１２はまだ収縮を続ける。このため、放熱板１２のはんだ接合部が該放熱板１２のその他の部分と比較して先に固化して収縮量が減少し、常温では放熱板１２は基板１３が接合された上面側に凸となるように湾曲して反った状態となっている。
【００１９】
一方、筐体１１は略直方体であって、放熱板１２上の半導体素子１４の接合された基板１３の配置に合わせて開口部１１ａ・１１ａ・・・が形成されている。そして、該筐体１１の一側面（底面１１ｂ）を閉塞するように放熱板１２を接合するが、放熱板１２が接合される面には、放熱板１２の形状に合わせた溝が形成されている。この溝に放熱板１２が嵌合可能とされて、溝の底面が放熱板１２の基板側面１２ａとの当接面１１ｃとなり、該当接面１１ｃはすべて同一平面上に形成されている。
【００２０】
放熱板１２と筐体１１の接合に際して、加熱装置１８よって放熱板１２の下面が加熱されることにより、放熱板１２上に載置された筐体１１、及び、放熱板１２上と筐体１１との間に介装された熱硬化性接着剤１９が、熱伝導により昇温・加熱される。そして、接着剤１９が熱により硬化することにより、放熱板１２と筐体１１とが接合される。
【００２１】
前記加熱装置１８は、加熱範囲が複数個の小加熱範囲（加熱エリア）に分割されており、加熱エリアＡ１・Ａ２・・・毎に加熱の入切（ＯＮ／ＯＦＦ）の切り替えが可能とされている。小加熱範囲（加熱エリア）とは、基板１３と放熱板１２の接合工程において加熱される放熱板１２の全範囲を加熱範囲としたときに、それを複数のエリアに区分けした各エリアを指すものとする。
各加熱エリアＡ１・Ａ２・・・には制御装置２１に接続された電熱線１８ａ・１８ａ・・・が埋設されており、該電熱線１８ａ・１８ａ・・・へ送られる電流は制御装置２１により制御されて、加熱エリアＡ１・Ａ２・・・ごとにヒートＯＮとヒートＯＦＦの切り替えが行われる。
また、制御装置２１は、放熱板１２の基板側面１２ａと筐体１１の当接面１１ｃとが密着したことを検出する密着検出手段２４が電気的に接続されており、密着検出手段２４の信号を受けて制御装置２１は電熱線へ送る電流の入切を制御する。
このように、加熱エリア毎に加熱装置１８の入切を制御して加熱温度の制御を行うことにより、加熱温度制御を簡単かつ安価な構成で行うことが可能となっている。
なお、加熱装置１８には温度検出手段２５が備えられており、ヒートＯＮとされた加熱エリアＡｘでは、所定の温度（接着剤１９が硬化するために十分な温度）となるように保持される。
【００２２】
前記密着検出手段２４は、放熱板１２と筐体１１の相対的な位置を検出し、放熱板１２と筐体１１の相対位置がある一定範囲内となれば、放熱板１２の基板側面１２ａと筐体１１の当接面１１ｃとが密着したと判断するものであり、各加熱エリアＡ１・Ａ２・・・においてそれぞれ放熱板１２の基板側面１２ａと筐体１１の当接面１１ｃとの密着が検出される。
但し、密着とは、放熱板１２の基板側面１２ａと筐体１１の当接面１１ｃとの相対位置がある一定距離内となった状態とし、完全に密接している状態に限定されない。
また、前記密着検出手段２４は、放熱板１２に加わる荷重を検出するものとしても良い。この場合、放熱板１２に加わる荷重を各加熱エリアＡ１・Ａ２・・・においてそれぞれ検出し、ある一定範囲以上の荷重が検出されれば、放熱板１２の基板側面１２ａと筐体１１の当接面１１ｃとが密着したと判断するものである。
【００２３】
ここで、制御装置２１による制御装置２１の各加熱エリアＡ１・Ａ２・・・の加熱制御について、図２に示す流れ図を用いて説明する。
まず、放熱板１２と筐体１１とが加熱装置１８にセットされると各加熱エリアＡ１・Ａ２・・・の加熱制御が開始される。
続いて、条件分岐Ｓ１１において、密着検出手段２４からの情報に基づいて、放熱板１２の基板側面１２ａと筐体１１の当接面１１ｃとが当接しているか否か判断される。放熱板１２の基板側面１２ａと筐体１１の当接面１１ｃとが当接した状態であることが検出されれば、当該加熱エリアＡｘに設けられた電熱線１８ａに電流が送流され、ヒートＯＮとされる（Ｓ１２）。
【００２４】
そして、条件分岐Ｓ１３において、温度検出手段２５により所定の加熱温度に達したことが検出されれば、制御装置２１に具備されたタイマが作動して、加熱時間の計測が開始される（Ｓ１４）。
加熱時間は予め設定可能であり、加熱温度と、接着剤１９の種類や量、筐体１１の材料、放熱板１２の材料等に基づいて決定される。加熱時間だけ加熱エリアＡｘを加熱すれば、該加熱エリアＡｘに存在する放熱板１２、筐体１１及び接着剤１９がいずれも接着剤１９が硬化するために十分に加熱された状態となる。
【００２５】
さらに、条件分岐Ｓ１５において、加熱時間が経過したことが検出されれば、電熱線１８ａへの電流の送流が停止され、ヒートＯＦＦとされる（Ｓ１６）。
加熱装置１８は、放熱板１２側から熱するために、放熱板１２と比較して筐体１１の温度が低くなる状態が発生することが想定される。この場合、筐体１１よりも放熱板１２が大きく膨脹した状態で、筐体１１と放熱板１２とが接着剤１９により固定され、放熱板１２を常温まで冷却する際に、筐体１１よりも放熱板１２の方が多く縮むために放熱板１２が上側に凸状となりやすい状況となるという不具合が生じる。そこで、前述の如く、各加熱エリアＡ１・Ａ２・・・を、所定の加熱時間だけ加熱するように制御することで、必要以上の放熱板１２の膨脹を抑制し、上述の不具合の解消を図っている。
【００２６】
続いて、放熱板１２と筐体１１の熱硬化性接着剤１９を用いた接合方法を、接合工程に沿って説明する。
図３に示す如く、放熱板１２と筐体１１の接合工程では、加熱装置１８に放熱板１２の下面１２ｂが接触するようにセットされ、該放熱板１２の基板側面１２ａには、熱硬化性接着剤１９が筐体１１と接触する適宜位置に載置される。そして、筐体１１の溝に放熱板１２が嵌合するように位置が決定されたうえ、放熱板１２の上方から筐体１１が被せられる。筐体１１は、放熱板１２側へ加圧されている。
【００２７】
放熱板１２は基板側面１２ａに凸状に湾曲しており、筐体１１の当接面１１ｃは略平面状であるため、まず、放熱板１２の中央部から筐体１１の当接面１１ｃに当接することとなる。このとき、放熱板１２の上面と筐体１１の当接面１１ｃとの密着が検出されて、加熱装置１８では略中央部の加熱エリアＡｃがヒートＯＮされ、周縁部の加熱エリアＡｄ・ＡｄはヒートＯＦＦが保持される。
加熱装置１８により、放熱板１２の中央部が加熱されて接着剤１９が硬化し始め、放熱板１２の略中央部と筐体１１とが接着される。また、放熱板１２の中央部は熱されて熱膨脹するとともに、加圧されている筐体１１に押圧されて、上方に凸状に湾曲していた放熱板１２はより略平面状に近い状態になる。
【００２８】
放熱板１２が略平面状に近い状態となると、放熱板１２の周縁部も筐体１１の当接面１１ｃに当接することとなる。このとき、図４に示す如く、放熱板１２の周縁部においても放熱板１２の上面と筐体１１の当接面１１ｃとの密着が検出されて、加熱装置１８では周縁部の加熱エリアＡｄ・ＡｄもヒートＯＮされる。放熱板１２の周縁部が加熱されると、放熱板１２の周縁部に配置された接着剤１９が硬化し始め、放熱板１２の略周縁部と筐体１１とが接着される。
なお、加熱時間が設定されているため、初期にヒートＯＮされた加熱エリアＡｘから、順次、ヒートＯＦＦされる。従って、中央部の加熱エリアＡｃが周縁部の加熱エリアＡｄ・Ａｄよりも先にヒートＯＦＦされることとなる。
【００２９】
上述の如く、放熱板１２と筐体１１は略中央部から周縁部へ向かって順に接着され、この間に放熱板１２の反りが矯正される。
また、放熱板１２の基板側面１２ａと筐体１１の当接面１１ｃとが密着したことが検出されてから、接着剤１９が加熱され硬化するので、従来のように、密着する前に接着剤１９が硬化してしまい、接着剤１９の層が必要以上に厚くなることを防止することができ、接着剤１９の層厚を薄く且つ略均一とすることができ、略平面状の筐体１１の当接面１１ｃに略均一な層厚の接着剤１９層を介して放熱板１２を固定できるため、放熱板１２を略平面状に矯正することができる。また、接着後の放熱板１２の形状を安定させることができる
これにより、図５に示す如く、グリス層２３を介して冷却体２２の上面に放熱板１２を設置した時に、冷却体２２と放熱板１２との接触面積を有効に確保することができ、半導体モジュール１０の冷却効率の向上に寄与している。
【００３０】
また、加熱装置１８は、ヒートＯＮとヒートＯＦＦの切り替えだけでなく、ヒートＯＮにおいて高温加熱と低温加熱とを制御できるようにすることもできる。なお、高温とは、接着剤１９が硬化するために十分な温度であり、低温とは、高温より低い温度であって接着剤１９は硬化しないが放熱板１２を軟化させることのできる温度とする。
高温加熱と低温加熱との切り替えは、電熱線１８ａ・１８ａ・・・へ送る電流値を、制御装置２１により制御することで行う。
【００３１】
この場合、放熱板１２が加熱装置１８にセットされると、全加熱エリアＡ１・Ａ２・・・がヒートＯＮとされて低温加熱され、放熱板１２の上面と筐体１１の当接面１１ｃとが密着したことが検出された加熱エリアＡｘは、順次、高温加熱に切り替えられる。
このようにして、非密着部の予備加熱を行うようにして、放熱板１２の反り矯正時のひずみを低減させるとともに、接着剤１９の硬化時間を短縮させることができる。
【００３２】
次に、上述の放熱板１２と筐体１１との接合方法を採用した実施例について説明する。
図６（ａ）（ｂ）に示す如く、本実施例では、半導体素子１４・１４を接合した基板１３を複数実装した放熱板１２・１２・１２三枚を、一つの筐体１１と接合する。接合前の放熱板１２は、図７（ａ）（ｂ）に示す如く、基板１３側に凸状に湾曲している。
筐体１１には、半導体素子１４及び基板１３が顔を出すための開口部１１ａ・１１ａ・・・が形成され、また、筐体１１と放熱板１２との位置合わせのための位置合わせ孔１１ｄ・１１ｄ・・・が複数穿設されている。
そして、放熱板１２上の、基板１３の周囲であって筐体１１の接合面との当接部分には、熱硬化性接着剤１９が配置されている。
【００３３】
前記放熱板１２と筐体１１とを加熱装置１８にセットして、前述の接合方法を採用した接合工程が行なわれ、放熱板１２と筐体１１とが接合された半導体モジュール１０は、図９（ａ）（ｂ）に示す如くとなる。
この接合工程において、加熱装置１８の加熱面積は、図８に示す如く、九の範囲に分割され、九の加熱エリアＡ１・Ａ２・・・Ａ９が設けられている。ここでは、説明のために、図８の紙面上左上から順に第一エリアＡ１、第二エリアＡ２・・・第九エリアＡ９とする。
この場合、図７（ｂ）に示す、放熱板１２の反りに対して加熱が制御されることとなる。まず、放熱板１２の中央部に位置する、第四エリアＡ４、第五エリアＡ５、第六エリアＡ６の各加熱エリアＡ４・Ａ５・Ａ６がヒートＯＮとされ、続いて、第一エリアＡ１、第二エリアＡ２、第三エリアＡ３の各加熱エリアＡ１・Ａ２・Ａ３がヒートＯＮとされ、さらに、第七エリアＡ７、第八エリアＡ８、第九エリアＡ９の各加熱エリアＡ７・Ａ８・Ａ９がヒートＯＮされる。
なお、第一エリアＡ１、第二エリアＡ２、第三エリアＡ３、第七エリアＡ７、第八エリアＡ８、第九エリアＡ９の各加熱エリアＡ１・Ａ２・・・がヒートＯＮとされる順序に関しては、各加熱エリアＡ１・Ａ２・・・における放熱板１２の基板側面１２ａと筐体１１の接合面とが密着した状態が検出された順序となり、順序の前後は状況より変化する。
【００３４】
なお、半導体モジュール１０の下面、すなわち、放熱板１２の下面１２ｂは、下側に凸状に湾曲している方が、冷却体２２に半導体モジュール１０を組み付けるときに、半導体モジュール１０の下面を冷却体２２の上面に当接させたうえ周縁部を押圧する状態でボルト等の締結部材で締結することが、好ましい。これは、組み付けの安定性を向上させるためや、高温時に半導体モジュール１０の構成部材が熱膨張した際に、冷却体２２と放熱板１２との接触面積を有効に機能させるためである。
そこで、図１０に示す如く、周縁部に対して中央部が下方に凸状に湾曲した底面１１ｂ及び放熱板１２との当接面１１ｃを有する筐体１１’を形成し、該筐体１１’に放熱板１２を上述の接合方法を用いて接合する。これにより、図１１（ａ）（ｂ）に示す如く、筐体１１’と放熱板１２とが接合された状態の半導体モジュール１０’では、半導体モジュール１０’全体の下面が下側に凸状に湾曲した状態とすることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００３６】
即ち、請求項１に示す如く、半導体モジュールの構成部材である、半導体素子を内装するための筐体と、半導体素子を実装した基板を接合した放熱板とを、筐体と放熱板との間に介装した熱硬化性接着剤により接合する方法において、筐体と放熱板との間に熱硬化性接着剤を介装し、筐体と放熱板とを接合する方向へ加圧した状態で、放熱板の基板を接合しない面を加熱装置で加熱し、該加熱装置による放熱板の加熱範囲を複数の小加熱範囲に分割し、該小加熱範囲毎に加熱温度を制御可能とするので、
接着剤の加熱温度を部分的に制御することで、放熱板の反りを矯正しながら筐体と接合することが可能となり、放熱板の反りを抑制し、安定した接着状態を得ることができる。
【００３７】
請求項２に示す如く、前記加熱温度の制御は、小加熱範囲毎に加熱装置のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより行うので、
加熱装置による小加熱範囲毎の加熱温度制御を簡単かつ安価な構成で行うことができる。
【００３８】
請求項３に示す如く、前記加熱装置に、放熱板と筐体との略密着状態を検出する検出手段を備え、放熱板と筐体との略密着状態が検出された小加熱範囲の加熱装置をＯＮとするので、
略密着状態にない範囲の接着剤が硬化することなく、接着剤層厚を略均一とすることができる。また、これにより冷却後の放熱板と筐体との安定した接着状態を得ることができる。
【００３９】
請求項４に示す如く、前記加熱装置に、放熱板と筐体との略密着状態を検出する検出手段を備え、予め全小加熱範囲を低温加熱し、放熱板と筐体との略密着状態が検出された小加熱範囲を高温加熱に切り替えるので、
略密着状態にない範囲の接着剤が硬化することなく、接着剤層厚を略均一とすることができる。また、予め全小加熱範囲を低温加熱することにより、接着剤の硬化時間を短縮することができる。
【００４０】
請求項５に示す如く、前記加熱装置に、時間計測手段及び温度検出手段を備え、小加熱範囲の加熱をＯＮとしたのち、小加熱範囲が所定の加熱温度に達してから、所定の加熱時間後には、当該小加熱範囲の加熱をＯＦＦとするので、
放熱板の必要以上の加熱を抑制することで、放熱板の必要以上の熱膨張を抑制し、冷却後の半導体装置の形状を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接合方法による接合加工状態を示す側断面図。
【図２】加熱制御を示す流れ図。
【図３】接合加工状態を示す側断面図。
【図４】接合加工状態を示す側断面図。
【図５】筐体に接合された放熱板を冷却体に固定している図。
【図６】（ａ）本発明の実施例に係る放熱板を示す平面図、（ｂ）同じく筐体を示す平面図。
【図７】（ａ）図６における放熱板のＸ方向矢視図、（ｂ）同じくＹ方向矢視図。
【図８】接合工程における加熱エリアを説明する平面図。
【図９】（ａ）筐体と放熱板とを接合した状態の半導体装置の図６におけるＸ方向矢視断面図、（ｂ）同じくＹ方向矢視断面図。
【図１０】別実施例における筐体の側断面図。
【図１１】（ａ）別実施例における筐体を採用したときの筐体と放熱板とを接合した状態の半導体装置の図６におけるＸ方向矢視断面図、（ｂ）同じくＹ方向矢視断面図。
【符号の説明】
１０  半導体モジュール
１１  筐体
１１ａ  当接面
１２  放熱板
１２ａ  基板側面
１３  基板
１４  半導体素子
１８  加熱装置
１８ａ  電熱線
１９  熱硬化性接着剤
２１  制御装置
２４  密着検出手段
２５  温度検出手段
【図１】
2004281675.tif 000003
【図２】
2004281675.tif 000004
【図３】
2004281675.tif 000005
【図４】
2004281675.tif 000006
【図５】
2004281675.tif 000007
【図６】
2004281675.tif 000008
【図７】
2004281675.tif 000009
【図８】
2004281675.tif 000010
【図９】
2004281675.tif 000011
【図１０】
2004281675.tif 000012
【図１１】
2004281675.tif 000013