(57)【要約】【課題】放熱板とハウジングの接着後に半導体素子搭載モジュールに生じる残存応力を低減し、半導体素子搭載モジュールの変形を抑制できる半導体素子搭載モジュールの製造方法を提供すること。【解決手段】放熱板１１１と、この放熱板１１１に接着剤１４３を介して接合されたハウジング１２１とを備え、半導体素子１０４，１０５が搭載された半導体素子搭載モジュール１０１の製造方法は、放熱板１１１及びハウジング１２１の少なくともいずれか一方に接着剤１４３を付ける接着剤付け工程と、放熱板１１１及びハウジング１２１のうち、線膨張係数が小さい方を線膨張係数が大きい方よりも高い温度に調整しながら、両者を加熱接着する接着工程とを備える。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板と、この放熱板に接着剤を介して接合されたハウジングであって、上記放熱板と線膨張係数が異なるハウジングと、を備え、半導体素子が搭載された半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、
上記放熱板及び上記ハウジングの少なくともいずれか一方に上記接着剤を付ける接着剤付け工程と、
上記放熱板及び上記ハウジングのうち、上記線膨張係数が小さい方を上記線膨張係数が大きい方よりも高い温度に調整しながら、上記放熱板と上記ハウジングとを加熱接着する接着工程と、
を備えることを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法。
【請求項２】
放熱板と、この放熱板に接着剤を介して接合されたハウジングであって、上記放熱板と線膨張係数が異なるハウジングと、を備え、半導体素子が搭載された半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、
上記放熱板及び上記ハウジングの少なくともいずれか一方に上記接着剤を付ける接着剤付け工程と、
上記放熱板と上記ハウジングの線膨張が同一となるように、上記放熱板の温度と上記ハウジングの温度をそれぞれ調整しながら、上記放熱板と上記ハウジングとを加熱接着する接着工程と、
を備えることを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、
上記接着剤付け工程では、上記放熱板にのみ上記接着剤を付け、
上記接着工程では、先に上記ハウジングを加熱し、遅れて上記接着剤を付けた上記放熱板を加熱して、上記放熱板と上記ハウジングとを加熱接着する
ことを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、
上記半導体素子搭載モジュールは、車載用パワーモジュールである
ことを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、
上記接着工程よりも前に、上記放熱板に絶縁基板が接合され、この絶縁基板上に上記半導体素子がハンダ付けされている
ことを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、
上記半導体素子搭載モジュールは、上記放熱板と上記ハウジングにより凹部が構成され、この凹部内にゲルが充填されている
ことを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子が搭載された半導体素子搭載モジュールに関し、特に、放熱板と、この放熱板に接着剤を介して接合されたハウジングとを備える半導体素子搭載モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子が搭載され、放熱板とこれに接着剤を介して接合されたハウジングとを備える半導体素子搭載モジュールが知られている。また、このような半導体素子搭載用モジュールとは異なるが、比較的関連が深いものとして、絶縁基板と、この絶縁基板に接着され、かつ、その表面に半導体素子が接着された放熱板とを備える半導体素子収納用パッケージが知られている。この半導体素子収納用パッケージでは、放熱板と絶縁基板の熱膨張係数（線膨張係数）の差により、半導体素子の駆動時において、あるいは、駆動、停止に伴う加熱、冷却の繰り返し時において、高応力が発生し、放熱板が絶縁基板から剥離したり、絶縁基板側にクラックが発生することがあった。また、この応力でパッケージが反ることにより、パッケージと外部回路基板との接続端子に負荷が掛かり、接続端子が破壊することもあった。
そこで、特許文献１に開示された半導体素子収納用パッケージでは、放熱板と絶縁基板を、−４０℃〜５０℃の温度範囲でのヤング率が０．０１ＧＰａ〜１０ＧＰａの接着剤によって固着している。こうすることで、放熱板と絶縁基板との熱膨張係数差によって発生する応力が接着剤に吸収されるため、上記の問題点を解決できるようである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４４３９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べた放熱板とハウジングが接着されてなる半導体素子搭載モジュールにおいても、放熱板とハウジングの接着後に、半導体素子搭載モジュールに残留応力が発生したり、半導体素子搭載モジュールが反るなど変形するという問題があった。従って、このような半導体素子搭載モジュールについても、上記特許文献１で開示された方法を応用し、放熱板とハウジングを、−４０℃〜５０℃の温度範囲でのヤング率が０．０１ＧＰａ〜１０ＧＰａの接着剤によって固着することで、問題を解決する方策が考えられる。しかし、この方法では、利用できる接着剤が限定されることになり、必ずしも好ましくない。
【０００５】
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであって、放熱板とハウジングの接着後に半導体素子搭載モジュールに生じる残留応力を低減し、半導体素子搭載モジュールの変形を抑制できる半導体素子搭載モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その解決手段は、放熱板と、この放熱板に接着剤を介して接合されたハウジングであって、上記放熱板と線膨張係数が異なるハウジングと、を備え、半導体素子が搭載された半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、上記放熱板及び上記ハウジングの少なくともいずれか一方に上記接着剤を付ける接着剤付け工程と、上記放熱板及び上記ハウジングのうち、上記線膨張係数が小さい方を上記線膨張係数が大きい方よりも高い温度に調整しながら、上記放熱板と上記ハウジングとを加熱接着する接着工程と、を備えることを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法である。
【０００７】
本発明によれば、放熱板とハウジングとを接着するにあたり、放熱板及びハウジングの少なくともいずれか一方に接着剤を付け（接着剤付け工程）、放熱板及びハウジングのうち、線膨張係数が小さい方を線膨張係数が大きい方よりも高い温度に調整しながら、両者を加熱接着する（接着工程）。このように、線膨張係数が小さい方を線膨張係数が大きい方よりも高い温度に調整しながら放熱板とハウジングとを加熱接着すれば、従来のように両者を等しい温度に加熱して接着するのに比して、接着時における両者の線膨張差を小さくできる。従って、接着後、モジュールを常温まで戻したときの放熱板とハウジングの収縮差を従来よりも小さくできる。その結果、放熱板とハウジングの接着後に半導体素子搭載モジュールに生じる残留応力を低減し、または、なくすことができ、また、接着後に半導体素子搭載モジュールが変形する（反るなど）のを抑制し、または、防止できる。
【０００８】
ここで、放熱板は、放熱性等を考慮して適宜変更すればよく、その形態や材質は特に問われない。材質としては、例えば、Ｃｕ、ＣｕＭｏ、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｕクラッド材などが挙げられる。
ハウジングは、接着対象である放熱板と線膨張係数が異なるものであれば本発明を適用でき、その形態や材質は特に問われない。材質としては、例えば、ＰＰＳ、ＰＢＴなどが挙げられる。
接着剤は、熱硬化させることにより放熱板とハウジングとを接着できるものであればよく、利用する放熱板の材質やハウジングの材質などを考慮して適宜変更できる。例えば、エポキシ系樹脂やシリコン系樹脂などからなる接着剤が挙げられる。また、接着剤は、液状のものを利用してもシート状のものを利用してもよい。
半導体素子は、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、スイッチング素子、パワーＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ダイオード、ＣＰＵなどが挙げられる。
【０００９】
接着剤付け工程では、放熱板及びハウジングの少なくともいずれか一方に接着剤を付ければよいので、放熱板にのみ接着剤を付けてもよいし、ハウジングにのみ接着剤を付けてもよいし、これら両者に接着剤を付けてもよい。なお、接着剤を付ける方法は特に問われないが、例えば、液状の接着剤を利用する場合には、ディスペンサなどを利用して塗布すればよく、シート状の接着剤を利用する場合には、そのまま貼り付けたり、加熱して仮接着させればよい。
なお、半導体素子は、放熱板とハウジングの接着前に搭載してもよいし、これらの接着後に搭載してもよい。
【００１０】
また、その解決手段は、放熱板と、この放熱板に接着剤を介して接合されたハウジングであって、上記放熱板と線膨張係数が異なるハウジングと、を備え、半導体素子が搭載された半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、上記放熱板及び上記ハウジングの少なくともいずれか一方に上記接着剤を付ける接着剤付け工程と、上記放熱板と上記ハウジングの線膨張が同一となるように、上記放熱板の温度と上記ハウジングの温度をそれぞれ調整しながら、上記放熱板と上記ハウジングとを加熱接着する接着工程と、を備えることを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法である。
【００１１】
本発明によれば、放熱板とハウジングとを接着するにあたり、放熱板及びハウジングの少なくともいずれか一方に接着剤を付け（接着剤付け工程）、放熱板とハウジングの線膨張が同一となるように、両者の温度をそれぞれ調整しながら、両者を加熱接着する（接着工程）。このようにして放熱板とハウジングを加熱接着すれば、接着時における両者の線膨張差をなくすことができる。従って、接着後、半導体素子搭載モジュールを常温まで戻したときの放熱板とハウジングの収縮差もなくなる。その結果、放熱板とハウジングの接着後に半導体素子搭載モジュールに生じる残留応力を低減し、または、なくすことができ、また、接着後に半導体素子搭載モジュールが変形する（反るなど）のを抑制し、または、防止できる。
【００１２】
さらに、上記のいずれかに記載の半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、上記接着剤付け工程では、上記放熱板にのみ上記接着剤を付け、上記接着工程では、先に上記ハウジングを加熱し、遅れて上記接着剤を付けた上記放熱板を加熱して、上記放熱板と上記ハウジングとを加熱接着することを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法とすると良い。
【００１３】
一般に、放熱板は、ハウジングよりも加熱されやすく、昇温時間が短くて済む。従って、放熱板とハウジングの加熱を同時に始めると、放熱板が先にその目標温度に達し、遅れてハウジングがその目標温度に達すことになる。このため、両者を同時に加熱すると、放熱板を長時間にわたり目標温度に維持することとなり、加熱維持のために消費される電力等が無駄になる。一方、接着剤は、高温加熱により硬化し始めるので、放熱板とハウジングの接着前に長時間高温で加熱すると、接着前に接着剤が硬化してしまい、放熱板とハウジングを十分に接着できないことも起こり得る。
これに対し、本発明では、接着剤付け工程において、放熱板にのみ接着剤を付ける。そして、接着工程において、先にハウジングを加熱し、遅れて接着剤を付けた放熱板を加熱して、両者を加熱接着する。このような方法を採れば、加熱されにくいハウジングを先に加熱し、加熱されやすい放熱板を後で加熱するので、消費電力等の無駄をなくし、効率よく、両者をそれぞれの目標温度に到達させることができる。また、接着剤を付けた放熱板は、後から加熱され、しかも、その目標温度までの加熱時間が短いので、接着剤が高温加熱される時間を十分に短くし、接着剤の硬化を抑制できる。その結果、放熱板とハウジングを確実に接着できる。
【００１４】
さらに、上記のいずれかに記載の半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、上記半導体素子搭載モジュールは、車載用パワーモジュールであることを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法とすると良い。
【００１５】
本発明によれば、半導体素子搭載モジュールは、車載用パワーモジュールである。従って、後述する実施形態で例示するように、その大きさが例えばパーソナルコンピュータや携帯電話に搭載されるモジュール部品などに比べ、比較的大きい。このため、加熱接着時における放熱板とハウジングの線膨張も大きくなるので、従来の接着方法では、接着後に車載用パワーモジュールに大きな残留応力が発生したり、車載用パワーモジュールが大きく変形しやすい。よって、車載用パワーモジュールに上述した発明を適用すれば、より効果的に、接着後に生じる残留応力を低減し、または、なくすことができ、また、接着後の変形（反りなど）を抑制し、または、防止できる。
【００１６】
さらに、上記のいずれかに記載の半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、上記接着工程よりも前に、上記放熱板に絶縁基板が接合され、この絶縁基板上に上記半導体素子がハンダ付けされていることを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法とすると良い。
【００１７】
本発明によれば、接着工程よりも前に、放熱板に絶縁基板が接合され、この絶縁基板上に半導体素子がハンダ付けされている。このように放熱板とハウジングの接着前に、予め半導体素子が搭載され、しかも、ハンダ付けにより搭載されている場合には、放熱板とハウジングの接着後に半導体素子搭載モジュールに残留応力が発生したり、半導体素子搭載モジュールが変形すると、半導体素子のハンダ部分にも応力が掛かり、ハンダクラックが生じる恐れがあるなど、製品寿命や品質への影響が懸念される。また、半導体素子自体に応力が掛かることにより、半導体素子の特性が変化する恐れもある。従って、このような場合に上述した発明を適用すれば、より効果的に、半導体素子のハンダ部分に応力が生じるのを低減し、または、なくして、製品寿命や品質を向上でき、また、半導体素子の特性変化を防止できる。
【００１８】
なお、放熱板に接合される絶縁基板の形態や材質は特に問われない。その形態としては、例えば、一枚の絶縁板からなる絶縁基板の他、複数の絶縁層が積層された多層絶縁基板などが挙げられる。勿論、絶縁基板の表面や内部に配線等の導体層が形成されていてもよい。絶縁基板の材質は、その絶縁性、耐湿性、耐熱性その他を考慮して適宜選択すればよく、絶縁基板としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂を主成分とする樹脂製のものや、アルミナなどのセラミックを主成分とするセラミック製のもの、セラミック層と樹脂層からなるものなどが挙げられる。
【００１９】
さらに、上記のいずれかに記載の半導体素子搭載モジュールの製造方法であって、上記半導体素子搭載モジュールは、上記放熱板と上記ハウジングにより凹部が構成され、この凹部内にゲルが充填されていることを特徴とする半導体素子搭載モジュールの製造方法とすると良い。
【００２０】
本発明によれば、半導体素子搭載モジュールは、放熱板とハウジングにより凹部が構成されている。そして、この凹部内にゲルが充填されている。このような半導体搭載モジュールにおいて、従来の方法により放熱板とハウジングを接着すると、残留応力が発生し、放熱板とモジュールとの間で密着不良を起こすことがあり、その隙間からゲルが漏れ出す恐れがある。従って、このような半導体搭載モジュールに上述した発明を適用すれば、放熱板とハウジングとを確実に接着できるので、放熱板とモジュールの接着部分からゲルが漏れ出すのを防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る半導体素子搭載モジュール１０１の平面図を図１に、側面図を図２に示す。この半導体素子搭載モジュール１０１は、ＩＧＢＴ素子１０４が搭載された車載用ＩＧＢＴモジュール１０１である。その大きさは、縦２７２ｍｍ×横１９０ｍｍ×高さ３１ｍｍ（外部端子１２５を含む）である。車載用ＩＧＢＴモジュール１０１は、後述する半導体素子１０４，１０５が搭載された絶縁基板１０３と、この絶縁基板１０３が接合された放熱板１１１と、この放熱板１１１に接合されたハウジング１２１とを備える。
【００２２】
このうち、絶縁基板１０３は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなり、その表面に所定パターンの導体層が形成されている。絶縁基板１０３の大きさは、縦２１．４ｍｍ×横３１．５ｍｍ×高さ１．５ｍｍである。絶縁基板１０３の表面には、半導体素子として、２つのＩＧＢＴ素子１０４と２つのダイオード１０５がハンダ付けにより接続され搭載されている。ＩＧＢＴ素子１０４の端子とダイオード１０５の端子とは、複数のアルミワイヤー１０７によりワイヤーボンディングされている。
放熱板１１１は、ＣｕＭｏからなり、線膨張係数は９．２ｐｐｍ／℃である。放熱板１１１の大きさは、縦８１ｍｍ×横１８６ｍｍ×高さ３ｍｍである。放熱板１１１の４個所の角部には、この車載用ＩＧＢＴモジュール１０１を他の機器に接続するために利用される開口１１１Ｋがそれぞれ形成されている。
ハウジング１２１は、ＰＢＴからなり、線膨張係数は２０ｐｐｍ／℃である。ハウジング１２１の外形は、縦２７２ｍｍ×横１９０ｍｍ×高さ２８ｍｍ（外部端子１２５を含む）である。ハウジング１２１は、平面視口字状の枠形状をなし、中央には、階段状の開口１２１Ｋが形成されている。そして、階段部１２１Ｓには、複数のバスバー１２３と複数のターミナル１２４が形成されている。バスバー１２３やターミナル１２４は、絶縁基板１０３に搭載されたＩＧＢＴ素子１０４やダイオード１０５、あるいは、絶縁基板１０３の表面に形成された導体層に、複数のアルミワイヤー１０７によりワイヤーボンディングされている。ハウジング１２１の図１中上方の枠部１２１Ｗには、外部の機器と接続される２つの外部端子１２５が間隔をあけて突出して形成され、また、図１中下方の枠部１２１Ｗにも、外部の機器と接続される３つの外部端子１２５が間隔をあけて突出して形成されている。
また、この車載用ＩＧＢＴモジュール１０１は、放熱板１１１とハウジング１２１により構成された凹部内に、シリコンゲル１０９が充填されている。
【００２３】
次いで、上記車載用ＩＧＢＴモジュール１０１の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
まず、図３に示すように、絶縁基板１０３にＩＧＢＴ素子１０４とダイオード１０５を実装し、基板サブアッシー１３１を作製する。具体的には、絶縁基板１０３とＩＧＢＴ素子１０４とダイオード１０５をそれぞれ用意する。絶縁基板１０３は、公知の基板の製造方法に基づいて製造すればよい。そして、図示しない治具上の所定の位置に絶縁基板１０３を載置し、さらに、絶縁基板１０３上の所定の位置にハンダ箔を載置し、さらに、その上にＩＧＢＴ素子１０４及びダイオード１０５を載置する。本実施形態では、上述したように、１つの絶縁基板１０３に２つのＩＧＢＴ素子１０４と２つのダイオード１０５を搭載する。その後、これを水素還元リフロー炉に入れ、絶縁基板１０３にＩＧＢＴ素子１０４とダイオード１０５をハンダ付け接合する。その後は、Ｘ線を利用して、ＩＧＢＴ素子１０４及びダイオード１０５下のハンダ中に存在するボイド（気泡）を検査する。
【００２４】
次に、図４に示すように、放熱板１１１に基板サブアッシー１３１を実装し、放熱板サブアッシー１４１を作製する。具体的には、図示しない治具上の所定の位置に放熱板１１１を載置し、さらに、放熱板１１１上に所定の位置にハンダ箔を載置し、さらに、その上に基板サブアッシー１３１を載置する。本実施形態では、１枚の放熱板１１１に３つの基板サブアッシー１３１を実装する。その後、これを水素還元リフロー炉に入れ、放熱板１１１に基板サブアッシー１３１をハンダ付け接合する。その後は、Ｘ線を利用して、基板サブアッシー１３１下のハンダ中に存在するボイド（気泡）を検査する。
【００２５】
次に、図５に示すように、放熱板サブアッシー１４１にハウジング１２１を固定するための接着剤１４３を塗布する（接着剤付け工程）。具体的には、放熱板サブアッシー１４１とハウジング１２１とを加熱接着するための加熱接着装置１７１（図６参照）のうち、放熱板サブアッシー１４１を加熱するための放熱板加熱部１７３上の所定の位置に放熱板サブアッシー１４１を載置し、さらに、放熱板１１１の所定の位置にディスペンサー等を用いて熱硬化性のシリコン接着剤からなる接着剤１４３を塗布する。本実施形態では、放熱板１１１上に実装した３つの絶縁基板アッシー１３１を取り囲むように、平面視口字状に接着剤１４３を塗布する。
【００２６】
次に、図６〜図８に示すように、放熱板サブアッシー１４１にハウジング１２１を接着する（接着工程）。図６は、放熱板サブアッシー１４１とハウジング１２１を加熱接着装置１７１にセットした状態を模式的に示す図であり、図７は、放熱板１１１とハウジング１２１の温度を調整しながら両者を接着する様子を模式的に示す図である。また、図８は、放熱板サブアッシー１４１とハウジング１２１を接着した様子を示す説明図である。具体的には、加熱接着装置１７１のうち、ハウジング１２１を加熱するためのハウジング加熱部１７５の所定の位置にハウジング１２１をセットする。また、放熱板加熱部１７３にセットされた放熱板サブアッシー１４１に、放熱板１１１の温度を計測するための放熱板温度計測部１７７をセットする。また、ハウジング加熱部１７５にセットされたハウジング１２１に、ハウジング１２１の温度を計測するためのハウジング温度計測部１７９をセットする。これら放熱板温度計測部１７７とハウジング温度計測部１７９は、制御部１８１に接続されている。この制御部１８１は、放熱板温度計測部１７７で測定された放熱板１１１の温度に基づいて、放熱板加熱部１７３の加熱をフィードバック制御できるので、放熱板１１１を所定の温度に加熱しその温度を維持できる。また、制御部１８１は、ハウジング温度計測部１７９で測定されたハウジング１２１の温度に基づいて、ハウジング加熱部１７５の加熱をフィードバック制御できるので、ハウジング１２１を所定の温度に加熱しその温度を維持できる。
【００２７】
次に、ハウジング加熱部１７５を加熱することにより、ハウジング１２１を所定温度（本実施形態では、約９１．７℃）まで加熱する。ハウジング１２１の線膨張係数は、前述したように２０ｐｐｍ／℃であるので、９１．７℃まで加熱すると、外気温度を２５℃とした場合、線膨張の割合は、（９１．７−２５）×２０＝１３３４ｐｐｍとなる。
その後、ハウジング１２１が所定温度まで加熱されたところで、加熱接着装置１７１の加圧部１８３の動作により、ハウジング１２１を放熱板サブアッシー１４１に押し付ける（図７参照）。このとき、放熱板１１１及びハウジング１２１に設けた位置決め孔１１１Ｋ等に、放熱板加熱部１７３に立設された位置決めピン部１８５をそれぞれ挿入し位置合わせすることで、放熱板サブアッシー１４１とハウジング１２１の必要な位置精度を確保できる。なお、加圧部１８３による加圧力は２０ｋｇである。
【００２８】
続いて、放熱板加熱部１７３を加熱することにより、放熱板１１１を所定温度（本実施形態では、約１７０℃）まで加熱する。放熱板１１１の線膨張係数は、前述したように９．２ｐｐｍ／℃であるので、１７０℃まで加熱すると、外気温度を２５℃とした場合、線膨張の割合は、（１７０−２５）×９．２＝１３３４ｐｐｍとなる。従って、放熱板１１１とハウジング１２１をそれぞれの上記所定温度まで加熱すれば、放熱板１１１とハウジング１２１の線膨張の割合は同一となる。
そして、ハウジング１２１を放熱板サブアッシー１４１に押し付けた状態で、所定時間（本実施形態では３分間）にわたり、放熱板１１１とハウジング１２１をそれぞれの所定温度に保持し続け、接着剤１４３を硬化させる。
その後は、加圧を終了し、接着した状態の放熱板サブアッシー１４１及びハウジング１２１（図８参照）を加熱接着装置１７１から取り外し、常温まで徐冷する。
【００２９】
次に、図９に示すように、ワイヤーボンディング接続を行う。具体的には、ＩＧＢＴ素子１０４、ダイオード１０５、ハウジング１２１に形成されたバスバー１２３、ハウジング１２１に形成されたターミナル１２４を、アルミワイヤー１０７にて接続する。その後、耐電圧検査を行い、製品の機能を確認する。
次に、放熱板サブアッシー１４１とハウジング１２１により構成された凹部内に、シリコンゲル１０９を注入し、硬化させる。シリコンゲル１０９は、耐蝕性、絶縁性を確保するために充填されるものである。
このようにして、本実施形態の車載用ＩＢＧＴモジュール１０１が完成する。
【００３０】
以上で説明したように、本実施形態の製造方法では、放熱板１１１とハウジング１２１を接着するにあたり、放熱板１１１に接着剤１４３を付け（接着剤付け工程）、線膨張係数が小さい放熱板１１１を、線膨張係数が大きいハウジング１２１よりも高い温度に調整しながら、両者を加熱接着する（接着工程）。このようにして放熱板１１１とハウジング１２１を加熱接着すれば、従来のように両者を等しい温度に加熱して接着するのに比して、接着時における両者の線膨張差を小さくできる。従って、接着後に常温まで戻したときの両者の収縮差を従来よりも小さくできる。特に、本実施形態では、放熱板１１１とハウジング１２１の線膨張が同一となるように両者の温度をそれぞれ調整しながら、両者を加熱接着する（接着工程）。従って、接着時における両者の線膨張差をなくすことができるので、接着後に常温まで戻したときの両者の収縮差もなくなる。その結果、放熱板１１１とハウジング１２１の接着後に車載用ＩＧＢＴモジュール１０１に生じる残留応力を低減し、または、なくすことができ、また、接着後に車載用ＩＧＢＴモジュール１０１が変形する（反るなど）のを抑制し、または、防止できる。
【００３１】
また、本実施形態では、接着剤付け工程において、放熱板１１１にのみ接着剤１４３を付ける。そして、接着工程において、先にハウジング１２１を加熱し、その後に接着剤１４３を付けた放熱板１１１を加熱して、両者を加熱接着する。このような方法を採れば、加熱されにくいハウジング１２１を先に加熱し、加熱されやすい放熱板１１１を後で加熱するので、消費電力等の無駄をなくし、効率よく、両者をそれぞれ所定温度に到達させることができる。また、接着剤１４３を付けた放熱板１１１は、後から加熱され、しかも、その所定温度までの加熱時間が短いので、接着剤１４３が高温加熱される時間を十分に短くし、接着剤１４３の硬化を抑制できる。その結果、放熱板１１１とハウジング１２１を確実に接着できる。
【００３２】
また、本実施形態に係る半導体素子搭載モジュール１０１は、車載用パワーモジュール１０１である。従って、その大きさが比較的大きく、加熱接着時における放熱板１１１とハウジング１２１の線膨張も大きくなるので、従来の接着方法では、接着後に車載用ＩＧＢＴモジュール１０１に大きな残留応力が発生したり、車載用ＩＧＢＴモジュール１０１が大きく変形しやすい。しかし、本実施形態では、上記のように放熱板１１１とハウジング１２１の温度を調製しながら両者を接着しているので、より効果的に、接着後に生じる残留応力を低減し、または、なくすことができ、また、接着後の変形（反りなど）を抑制し、または、防止できる。
【００３３】
また、本実施形態では、接着工程前に、放熱板１１１に絶縁基板１０３が接合され、この絶縁基板１０３上に半導体素子１０４，１０５がハンダ付けされているので、従来の製造方法では、放熱板１１１とハウジング１２１の接着後に車載用ＩＢＧＴモジュール１０１に残留応力が発生したり、車載用ＩＢＧＴモジュール１０１が変形すると、半導体素子１０４，１０５のハンダ部分にも応力が掛かり、ハンダクラックなどが生じる恐れもある。また、半導体素子１０４，１０５の特性が変化する恐れもある。しかし、本実施形態では、上記のように放熱板１１１とハウジング１２１の温度を調製しながら両者を接着しているので、半導体素子１０４，１０５のハンダ部分や半導体素子１０４，１０５自身に応力が生じるのを低減し、または、なくし、品質の向上を図ることができる。
【００３４】
また、本実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュール１０１は、放熱板１１１とハウジング１２１とにより凹部が構成され、この凹部内にシリコンゲル１０９が充填されている。このようなものでは、従来の製造方法により放熱板１１１とハウジング１２１を接着すると、車載用ＩＧＢＴモジュール１０１に残留応力が発生し、放熱板１１１とハウジング１２１との間で密着不良を起こすことがあり、その隙間からシリコンゲル１０９が漏れ出す恐れがある。しかし、本実施形態では、上記のように放熱板１１１とハウジング１２１の温度を調製しながら両者を接着しているので、放熱板１１１とハウジング１２１とを確実に接着でき、両者の接着部分からシリコンゲル１０９が漏れ出すのを防止できる。
【００３５】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、放熱板とハウジングの接着後、半導体素子搭載モジュールに生じる残留応力を低減し、半導体素子搭載モジュールの変形を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュールを示す平面図である。
【図２】実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュールを示す側面図である。
【図３】実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュールの製造方法に関し、絶縁基板にＩＧＢＴとダイオードを搭載した様子を示す説明図である。
【図４】実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュールの製造方法に関し、放熱板に絶縁基板を接合した様子を示す説明図である。
【図５】実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュールの製造方法に関し、放熱板に接着剤を塗布した様子を示す説明図である。
【図６】実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュールの製造方法に関し、放熱板とハウジングを加熱接着装置にセットした様子を示す説明図である。
【図７】実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュールの製造方法に関し、加熱接着装置により放熱板とハウジングの温度を調整しながら両者を接着する様子を示す説明図である。
【図８】実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュールの製造方法に関し、放熱板とハウジングを接着した様子を示す説明図である。
【図９】実施形態に係る車載用ＩＧＢＴモジュールの製造方法に関し、ＩＧＢＴやダイオードなどをワイヤーボンディングにより接続した様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１      車載用ＩＧＢＴモジュール（半導体素子搭載モジュール）
１０３      絶縁基板
１０４      ＩＧＢＴ素子（半導体素子）
１０５      ダイオード（半導体素子）
１０９      シリコンゲル（ゲル）
１１１      放熱板
１２１      ハウジング
１４３      接着剤
【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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