(57)【要約】      （修正有）【課題】半田付けでボイドの量を低減できる低コストの半導体装置の半田付け方法および半田付け治具を提供する。【解決手段】湾曲した押圧部材４で内コマ６を介して導電パターン付絶縁基板２３に加圧力Ｐ１を加えて、導電パターン付絶縁基板２３と銅ベース２１を半田付けすることで、半田内に残留するボイドの量を低減することができる。【選択図】図３
2013157377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田付け治具を用いて、放熱ベースと導電パターン付絶縁基板および半導体チップを半田付けする半導体装置の半田付け方法において、
前記半田付け治具が少なくとも支持台、位置決め用部材および押圧部材を備え、半導体チップの位置決めをする前記位置決め用部材の中央部を前記押圧部材の前記位置決め用部材に向かって突出した部分により加圧し、この状態で該位置決め用部材を介して該位置決め用部材に接する前記導電パターン付絶縁基板を加圧し、半田付けすることを特徴とする半導体装置の半田付け方法。
【請求項２】
前記押圧部材が、湾曲した板状部材もしくは平坦な板状部材の中央部に突起を形成したものであり、該突起を前記位置決め用部材の中央部に接触させることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の半田付け方法。
【請求項３】
前記押圧部材が、湾曲した板状部材または湾曲した面を備える錘であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の半田付け方法。
【請求項４】
前記位置決め用部材の材質が、カーボンであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の半田付け方法。
【請求項５】
前記位置決め用部材が、前記放熱ベース上に載置される外枠によって位置決めされる内コマと称する部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の半田付け方法。
【請求項６】
放熱ベースと導電パターン付絶縁基板および半導体チップの半田付けで用いる半田付け治具において、
放熱ベースを載置する支持台と、導電パターン付絶縁基板を位置決めする第１の位置決め用部材と、該第１の位置決め用部材で位置決めされ、半導体チップを位置決めする第２の位置決め用部材と、該第２の位置決め用部材に接して導電パターン付絶縁基板に加圧力を与える押圧部材と、該押圧部材に加圧力を与える加圧機構部と、前記支持台に固定され前記加圧機構部を固定する支柱を備え、
前記押圧部材が前記支持台側に中央部が凸となるように湾曲した部材、もしくは前記中央部に突起が付いた平坦な部材であることを特徴とする半導体装置の半田付け治具。
【請求項７】
前記の湾曲した押圧部材の中央部に突起部を設けることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の半田付け治具。
【請求項８】
放熱ベースと導電パターン付絶縁基板および半導体チップの半田付けで用いる半導体装置の半田付け治具において、
放熱ベースを載置する支持台と、導電パターン付絶縁基板を位置決めする第１の位置決め用部材と、該第１の位置決め部材で位置決めされ、半導体チップを位置決めする第２の位置決め用部材と、該第２の位置決め用部材の中央部に接して導電パターン付絶縁基板に加圧力を与える底部が湾曲している錘と、を備えることを特徴とする半導体装置の半田付け治具。
【請求項９】
前記錘の底部に突起を設けることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の半田付け治具。
【請求項１０】
前記第１の位置決め用部材および第２の位置決め用部材の材質がカーボンであることを特徴とする請求項６または８に記載の半導体装置の半田付け治具。
【請求項１１】
前記第１の位置決め用部材が外枠と称し、前記第２の位置決め用部材が内コマと称することを特徴とする請求項６または８に記載の半導体装置の半田付け治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体モジュールなどの半導体装置の半田付け方法および半田付け治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体モジュールなどの半導体装置では、銅ベースと導電パターン付絶縁基板および導電パターン付絶縁基板と半導体チップを半田などの接合材を用いて接合することが多い。つぎに、従来の半導体装置の半田付け方法についてその一例を説明する。
【０００３】
図１１は、従来の半導体装置の半田付け方法を示し、同図（ａ）〜同図（ｅ）は工程順に示した要部工程断面図である。
まず、図１１（ａ）において、銅ベース５１上にレジストを塗布してレジストパターン５２を形成する。このレジストパターン５２の代わりに、半田を弾く鉛筆やレーザーマーキングなどで罫書きすることもある。このレジストパターン５２や罫書きは半田流れを防止するためのものである。
【０００４】
つぎに、図１１（ｂ）において、銅ベース５１上にペースト半田５３を塗布し、導電パターン付絶縁基板５４上にフラックス入りのペースト半田５５を塗布する。
つぎに、図１１（ｃ）において、銅ベース５１上に塗布されたペースト半田５３上に導電パターン付絶縁基板５４を載置し、導電パターン付絶縁基板５４上に塗布されたペースト半田５５上に半導体チップ５６を載置する。
【０００５】
つぎに、図１１（ｄ）において、減圧・窒素ガス炉５７に入れ、前記のペースト半田５３，５５を溶融させ、その後、冷却して銅ベース５１と導電パターン付絶縁基板５４、導電パターン付絶縁基板５４と半導体チップ５６を半田付けする。
【０００６】
つぎに、図１１（ｅ）において、半田付け品５８を減圧・窒素ガス炉５７から取り出す。
この方法では、銅ベース５１のレジストパターン５２や罫書きで溶融した半田が半田流れを起こさずに半田の位置が定まるので、溶融した半田上の導電パターン付絶縁基板５４の位置ずれが防止される。また、半導体チップ５６の位置決めは、ペースト半田５５を塗布した導電パターン付絶縁基板５４のおもて面（導電パターン）と半田との良好な濡れ性や半田の表面張力などを利用して、半導体チップ５６が必要以上に動かないようにすることで行なっている。
【０００７】
前記の半田付けでは、導電パターン付絶縁基板５４は、平ら、正反りもしくは負反りがある。ここでは、ボイドが残留しやすい負反りの例であり、銅ベース５１は正反りである。この正反りとは銅ベース側に向かって凸状に湾曲した反りのことをいい負反りはその反対である。尚、半田付け工程では導電パターン付絶縁基板５４には加圧力が加えられていない。
【０００８】
また、特許文献１では、絶縁回路基板の表面側には、位置決め用のカーボン治具（内コマ）と、その開口部に半田板（板半田）および半導体チップが配置され、その後、加熱炉に挿入される。加熱炉内では、全体が３００℃程度まで加熱され、板半田板が溶融されることによって、絶縁回路基板上へ半導体チップが実装される。このとき、絶縁回路基板が加熱されると、一時的に裏面側に凸形状となるように湾曲する「正反り」状態になるが、カーボン治具の本体裏面形状として、その開口部から離れる方向で薄くなるように、段差部が形成されているので、カーボン治具と絶縁回路基板との密着度を高めることができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−４０８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１２は、半田付け時の導電パターン付絶縁基板５４の曲がりを示しており、同図（ａ）はペースト半田５３を載置した状態の図、同図（ｂ）はペースト半田５３が溶融したときの図、同図（ｃ）は溶融半田５３ａが固化した半田５３ｂになった状態の図および同図（ｄ）は同図（ｃ）のＢ部にできたミミズボイド６２ｂの平面図である。
【００１１】
導電パターン付絶縁基板５４のおもて面の導電パターン５４ａの体積は、パターンが形成されていない裏面導電膜５４ｂの体積より小さい。そのため、加熱される前では絶縁パターン付絶縁基板５４は負反り状態になっている。これに熱を加えると裏面導電膜５４ｂが導電パターン５４ａより伸び率が大きいため、正反り状態になる。これを冷却すると負反り状態に戻る。
【００１２】
同図（ａ）に示すように、ペースト半田５３を載置した状態では、銅ベース５１は正反り、導電パターン付絶縁基板５４は負反りの状態である。この状態では、導電パターン付絶縁基板５４とペースト半田５３の間に気体層６０がある。これは板半田の場合も同じである。
【００１３】
同図（ｂ）に示すように、ペースト半田５３が溶融して溶融半田５３ａになっている状態では、導電パターン付絶縁基板５４は正反り、銅ベース５１は弱い正反りの状態である。
【００１４】
同図（ｃ）に示すように、溶融半田５３ａが固化した半田５３ｂの状態になる場合は、導電パターン付絶縁基板５４は再び負反り、銅ベース５１はさらに弱い正反りの状態になる。
【００１５】
同図（ｂ）の状態で、溶融半田５３ａ内に多数の気泡６１が発生する。この気泡６１の元になるものはペースト半田５３に含有されているフラックスや溶融時に巻き込んだ雰囲気ガスなどである。この気泡６１を抜くため、減圧雰囲気で半田を溶融させる。しかし、溶融半田５３ａの粘度が高く、溶融半田５３ａ内で発生した気泡６１は外部に抜け切れず溶融半田５３ａ内に残留する。
【００１６】
また、同図（ｃ）に移行して溶融半田５３ａが固化するときに、残留した気泡６１はそのままの状態で固化した半田５３ｂに残留してボイド６２になる。また溶融半田５３ａが固化するときに、導電パターン付絶縁基板５４が負反り状態に加え、半田自身の収縮（体積）により、図示しない半田ヒゲや同図（ｄ）に示すようなミミズボイド６２ａになり、良好な形状のフィレットができなくなる。
【００１７】
このように、固化した半田５３ｂにボイド６２やこのボイド６２の一種であるミミズボイド６２ａが形成され、良好な形状のフィレットができなくなる。そうすると、半田接合部での熱抵抗が増大し、また半田接合部に外周部から進展するクラックが、ボイド６２部分で一気に加速し急激に半田接合部の接合強度が低下する。そうすると、耐ヒートサイクル性や温度サイクル性が低下し信頼性寿命が低下する。そのためボイド６２などの発生を防止するために、半田量を増やすと製造コストが増大する。
【００１８】
また、特許文献１では、内コマを湾曲した押圧部材や突起のある押圧部材で加圧し、導電パターン付絶縁基板を加圧した状態で銅ベースに半田付けすることについては記載されてない。
【００１９】
この発明の目的は、前記の課題を解決して、半田付けでボイドの量を低減できる低コストの半導体装置の半田付け方法および半田付け治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、半田付け治具を用いて、放熱ベースと導電パターン付絶縁基板および半導体チップを半田付けする半導体装置の半田付け方法において、前記半田付け治具が少なくとも支持台、位置決め用部材および押圧部材を備え、半導体チップの位置決めをする前記位置決め用部材の中央部を前記押圧部材の前記位置決め用部材に向かって突出した部分により加圧し、この状態で該位置決め用部材を介して該位置決め用部材に接する前記導電パターン付絶縁基板を加圧し、半田付けする構成とする。
【００２１】
また、特許請求の範囲の請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記押圧部材が、湾曲した板状部材もしくは平坦な板状部材の中央部に突起を形成したものであり、該突起を前記位置決め用部材の中央部に接触させるとよい。
【００２２】
また、特許請求の範囲の請求項３記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、前記押圧部材が、湾曲した板状部材または湾曲した面を備える錘であるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明において、前記位置決め用部材の材質が、カーボンであるとよい。
【００２３】
また、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明において、前記位置決め用部材が、前記放熱ベース上に載置される外枠によって位置決めされる内コマと称する部材であるとよい。
【００２４】
また、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、放熱ベースと導電パターン付絶縁基板および半導体チップの半田付けで用いる半田付け治具において、放熱ベースを載置する支持台と、導電パターン付絶縁基板を位置決めする第１の位置決め用部材と、該第１の位置決め用部材で位置決めされ、半導体チップを位置決めする第２の位置決め用部材と、該第２の位置決め用部材に接して導電パターン付絶縁基板に加圧力を与える押圧部材と、該押圧部材に加圧力を与える加圧機構部と、前記支持台に固定され前記加圧機構部を固定する支柱と、を備え、前記押圧部材が前記支持台側に中央部が凸となるように湾曲した部材、もしくは前記中央部に突起が付いた平坦な部材である構成とする。
【００２５】
また、特許請求の範囲の請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明において、前記の湾曲した押圧部材の中央部に突起部を設けるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項８に記載の発明によれば、放熱ベースと導電パターン付絶縁基板および半導体チップの半田付けで用いる半導体装置の半田付け治具において、
放熱ベースを載置する支持台と、導電パターン付絶縁基板を位置決めする第１の位置決め用部材と、該第１の位置決め部材で位置決めされ、半導体チップを位置決めする第２の位置決め用部材と、該第２の位置決め用部材の中央部に接して導電パターン付絶縁基板に加圧力を与える底部が湾曲している錘と、を備える構成とする。
【００２６】
また、特許請求の範囲の請求項９に記載の発明によれば、請求項８に記載の発明において、前記錘の底部に突起を設けるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項１０に記載の発明によれば、請求項６または８に記載の発明において、前記第１の位置決め用部材および第２の位置決め用部材の材質がカーボンであるとよい。
【００２７】
また、特許請求の範囲の請求項１１に記載の発明によれば、請求項６または８に記載の発明において、前記第１の位置決め用部材が外枠と称し、前記第２の位置決め用部材が内コマと称するとよい。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、湾曲した面を有する押圧部材もしくは突起を有する押圧部材を介して導電パターン付絶縁基板に加圧力を与えて、放熱ベースに導電パターン付絶縁基板を半田付けすることで、低コストでボイドの量を低減できる半導体装置の半田付け方法および半導体装置の半田付け治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の第１実施例の半導体装置の半田付け方法を示す要部製造工程断面図である。
【図２】図１に続く、この発明の第１実施例の半導体装置の半田付け方法を示す要部製造工程断面図である。
【図３】図２に続く、この発明の第１実施例の半導体装置の半田付け方法を示す要部製造工程断面図である。
【図４】半田付け時の導電パターン付絶縁基板の曲がりと半田の状態を示しており、（ａ）は板半田が溶融する前の図、（ｂ）は溶融中の図、（ｃ）は固化中の図である。
【図５】この発明の第２実施例の半導体装置の半田付け治具１００の構成図であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は外枠５と内コマ６の要部平面図である。
【図６】押圧部材４に加圧力Ｐを与える方法を説明する図であり、（ａ）は支柱２にスプリング７を設置した場合の図、（ｂ）は、板バネ８を設置した場合の図、（ｃ）は、支柱１１にトグルクランプ９を設置した場合の図、（ｄ）は、錘１０を設置し直接内コマ６に加圧力Ｐを伝達する図である。
【図７】この発明の第３実施例の半導体装置の半田付け治具２００の要部断面図である。
【図８】この発明の第４実施例の半導体装置の半田付け治具３００の要部断面図である。
【図９】この発明の第５実施例の半導体装置の半田付け方法を示す要部製造工程断面図である。
【図１０】図９に続く、この発明の第５実施例の半導体装置の半田付け方法を示す要部製造工程断面図である。
【図１１】従来の半導体装置の半田付け方法を示し、（ａ）〜（ｅ）は工程順に示した要部工程断面図である。
【００３０】
【図１２】半田付け時の導電パターン付絶縁基板５４の曲がりを示しており、（ａ）はペースト半田５３を載置した状態の図、（ｂ）はペースト半田５３が溶融したときの図、（ｃ）は溶融半田５３ａが固化した半田５３ｂになった状態の図、（ｄ）は（ｃ）のＢ部にできたミミズボイド６２ｂの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
実施の形態を以下の実施例で説明する。
＜実施例１＞
図１〜図３は、この発明の第１実施例の半導体装置の半田付け方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。
【００３２】
まず、図１（ａ）において、支持台１上に銅ベース２１を載置する。支持台１には図示しないピンが形成され、銅ベース２１には図示しない穴が形成され、この穴にピンを嵌合することで銅ベース２１が支持台１に位置決めされる。支持台１には支柱２を固定するための雌ネジ１ａが形成されている。この雌ネジの代わりに支柱２の下部を嵌合する凹部が形成されてる場合もある。
【００３３】
つぎに、図１（ｂ）において、銅ベース２１に外枠５を載置する。この外枠５の底部には図示しないガイドが付いており、このガイドで銅ベース２１に位置決めされる。この銅ベース２１は、図示しない冷却フィンに取り付けられ、半導体チップ２５で発生した熱を冷却フィンに逃がす役割と、導電パターン付絶縁基板２３の支持台の役割をする放熱体（放熱ベース）である。
【００３４】
つぎに、図１（ｃ）において、銅ベース２１上の外枠５内に板半田２２を載置し、その上に導電パターン付絶縁基板２３を載置する。導電パターン付絶縁基板２３のおもて面には導電パターン２３ａは裏面には裏面導電膜２３ｂが形成されている。
【００３５】
つぎに、図２（ｄ）において、導電パターン付絶縁基板２３上に外枠５の開口部５ａをガイドとして内コマ６を載置する。この外枠５は第１の位置決め用部材であり、前記の内コマ６は第２の位置決め用部材である。
【００３６】
つぎに、図２（ｅ）において、内コマ６の開口部６ａをガイドに板半田２４を導電パターン付絶縁基板２３上に載置し、その上に開口部６ａをガイドに半導体チップ２５を板半田２４上に載置する。
【００３７】
つぎに、図２（ｆ）において、正反りのある湾曲した板状部材からなる押圧部材４（押え板）の中心部４ａ（湾曲の頂点）を内コマ６の中心部６ｂに接するように載置する。押圧部材４には支柱２とネジ部３が取り付いており、支持台１の雌ネジ１ａに雄ネジ２ａが形成されている支柱２を回転させて差し込んで支持台１に支柱２を固定する。支持台１に凹部が形成されている場合には支柱の下部を凹部に嵌合して支持台１に支柱２を固定する。尚、正反りとは前記したように銅ベース側に向かって凸状に湾曲した反りをいう。
【００３８】
つぎに、図３（ｇ）において、支持台１に固定された支柱２に設けられたネジ部３で押圧部材４の両端を締めて、湾曲した押圧部材４の曲率半径が大きくなるように（平坦になるように）変形させる。そうすると、押圧部材４と内コマ６が接している箇所（４ａと６ｂの箇所）から押圧部材４のバネ作用で内コマ６に加圧力Ｐを与える。この加圧力Ｐは内コマ６を通して導電パターン付絶縁基板２３に与えられる。内コマ６の中心部６ｂに与えれれた加圧力Ｐは、導電パターン付絶縁基板２３と接する内コマ６の底面では均等な加圧力Ｐ１（単位面積あたりの加圧力）となり導電パターン付絶縁基板２３に伝達される。加圧力Ｐ１は、例えば、半田溶融時で加圧力Ｐ１は４ｇ〜８ｇ／ｃｍ２（４×９８Ｐａ〜８×９８Ｐａ）になるようにするとよい。加圧力Ｐ１が４ｇ／ｃｍ２未満では加圧力が小さく溶融半田２２ａから気泡が抜け行かず、固化した半田２２ｂ内に大きなボイドも含めて多数のボイドが残留することになる。一方、加圧力Ｐ１が８ｇ／ｃｍ２を超えると加圧力Ｐ１が大きすぎて、溶融半田２３ａが必要以上に外部へ流失して、固化した半田２３ｂの厚さが薄くなり過ぎて接合強度を低下させてしまう。尚、Ｐ＝Ｐ１×内コマと導電パターン付絶縁基板の接触面積となる。
【００３９】
つぎに、図３（ｈ）において、減圧・水素ガス炉２６に入れ、前記の導電パターン付絶縁基板２３を加圧しながら板半田２２，２４を溶融させ、その後、冷却して銅ベース２１と導電パターン付絶縁基２３、導電パターン付絶縁基板２３と半導体チップ２５を半田付けする。このとき、加圧力Ｐ（Ｐ１）が印加されるのは板半田２２であり、板半田２４は印加されない。
【００４０】
つぎに、図３（ｉ）において、半田付け品２７を減圧・水素ガス炉２６から取り出し半田付けは終了する。
図４は、半田付け時の導電パターン付絶縁基板の曲がりと半田の状態を示しており、同図（ａ）は板半田が溶融する前の図、同図（ｂ）は溶融中の図、同図（ｃ）は固化中の図である。銅ベース１は予め正反り状態に加工されている。銅ベース１を正反り状態にするのは図示しない冷却フィンに銅ベース１を取り付けるときの冷却フィンの上面と銅ベース１の底面の密着性を上げるためである。また、前記したように、導電パターン付絶縁基板２３のおもて面の導電パターン２３ａの体積は裏面導電膜２３ｂの体積より小さい。そのため、絶縁パターン付絶縁基板２３は負反り状態になっている。これに熱を加えると裏面導電膜２３ａが導電パターン２３ａより伸び率が大きいため、正反り状態になる。これを冷却すると負反り状態に戻る。
【００４１】
同図（ａ）に示すように、板半田２２を載置した状態では銅ベース１は正反り、導電パターン付絶縁基板２３は負反りの状態にある。この状態では、導電パターン付絶縁基板２３と板半田２２の間に雰囲気ガスの気体層２８が存在する。導電パターン付絶縁基板４が加圧力Ｐ１で加圧されているが、この加圧力Ｐ１は小さいので、正反りの曲がりには変化がなく、気体層２８は加圧されない従来の気体層６０と同じである。
【００４２】
同図（ｂ）に示すように、板半田２２が溶融して溶融半田２２ａになっている状態では、導電パターン付絶縁基板２３は熱変形応力により正反りとなる。そのため、半田２２ａが加圧状態となり、導電パターン付絶縁基板２３と銅ベース１に挟まれた溶融半田２２ａの厚みは小さくなろうとする力が働く。そうすると、板半田２２に含まれる気泡２９ａは移動しやすくなり、外部へ放出され、溶融半田２２ａ中に残留する気泡２９ａはボイド２９として残留する。しかし、外部に気泡２９ａが放出されるのでボイド２９の量は少なくなり、また、大きい気泡２９ａは外部に放出されるので残留する気泡２９の大きさは小さい。
【００４３】
また、高真空引きを繰り返すことで、気泡２９ａは外へ出ようとして移動し、この移動で周囲のボイド２９ａと合体して大きくなり外部へ出やくなる。そのため、移動しない気泡２９ａは小さいまま内部に残留する。
【００４４】
同図（ｃ）に示すように、半田溶融時にボイド半田凝縮時には、半田自身の体積が収縮し、それに伴って部材である導電パターン付絶縁基板２３や銅ベース２１が変形する。導電パターン付絶縁基板２３に加圧力Ｐ１が加わっているので、溶融半田２２ａが固化するときに、雰囲気ガスを取り込むことが防止され、図１２に示すミミズボイド６２ａや図示しない半田ヒゲの発生が防止される。その結果、固化された半田２２ｂには良好な形状のフィレット２２ｃが形成される。
【００４５】
このように、導電パターン付絶縁基板２３に加圧力Ｐ１を加えることで、導電パターン付絶縁基板２３と銅ベース２１の半田付けにおいて、半田量を減少してもボイド２９を低減でき、また残留するボイド２９の大きさを小さくできる。そのため製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、押圧部材４を正反りに湾曲させ、その凸部の頂点（中央部４ａ）で内コマ６の中央部６ｂを押すと、その加圧力Ｐは内コマ６内で広がり導電パターン付絶縁基板２３との接触面では均一化された加圧力Ｐ１となる。そのため、均一化された加圧力Ｐ１で導電パターン付絶縁基板２３は加圧されることになる。また、湾曲した押圧部材４の中央部４ａは内コマ６の中央部６ｂで支えられ、両端部４ｂはネジ部３で支えられる。そのため押圧部材４にはバネ作用が発生し、内コマ６に加圧力Ｐが効果的に伝達される。さらに、平坦な押圧部材で内コマ６を面で押す場合に発生しやすい片押し（内コマ６の片方の端部が平坦な押圧部材で押されること）が、湾曲した押圧部材４の中央部４ａで内コマ６を押すことで防止することができる。
【００４７】
尚、半田付け中の雰囲気ガスとして水素ガスの例を示したが、蟻酸ガスを用いる場合もある。
＜実施例２＞
図５は、この発明の第２実施例の半導体装置の半田付け治具１００の構成図であり、同図（ａ）は要部断面図、同図（ｂ）は外枠５と内コマ６の要部平面図である。同図（ａ）の外枠５と内コマ６の断面図は同図（ｂ）のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。この半田付け治具１００は図１の半田付け方法で用いた治具である。また、図５には点線で、銅ベース２１、導電パターン付絶縁基板２３、板半田２２，２４や半導体チップ２５も示した。
【００４８】
この半田付け治具１００は、銅ベース１を載置する支持台１と、支持台１に着脱する支柱２と、支柱２の上部に設けられるネジ部３と、内コマ６を押える正反りに湾曲した押圧部材４とを備える。また、導電パターン付絶縁基板２３および内コマ６を位置決めする外枠５と、半導体チップ５を位置決めする内コマ６とを備える。外枠５および内コマ６の材質は、例えば、カーボンである。正反りに湾曲した押圧部材４はバネ作用があり、その中央部４ａは内コマ６に接する。支持台１には雌ネジ１ａが形成されており、支柱２に形成された雄ネジ２ａを回転させて差し込んで支持台１に支柱２が固定される。支柱２を逆回転させることで支持台１から外すことができる。外枠５の開口部５ａに内コマ６が挿入されて位置決めされる。内コマ６の開口部６ａに板半田２４と半導体チップ２５が挿入されて位置決めされる。また前記のネジ部３は支柱に形成された雄ネジとナットの組み合わせである。
【００４９】
この支柱２には押圧部材４が取り付けられ、ネジ部３を締め付けることで押圧部材４の端部が下方へ変形して、バネ作用で内コマ６に加圧力Ｐが伝達される。この加圧力Ｐは加圧力Ｐ１となって導電パターン付絶縁基板２３へ伝達される。
【００５０】
この押圧部材４に加圧力Ｐを伝達する方法としては、図５に示すネジ部３で行なう他につぎのような方法がある。図６（ａ）〜図６（ｃ）の押圧部材４に加圧力Ｐを与える構成は図５の左側Ａを示した。図示しない右側も同様の構成となっている。
【００５１】
図６は、押圧部材４に加圧力Ｐを与える方法を説明する図であり、同図（ａ）は支柱２にスプリング７を設置した場合の図、同図（ｂ）は、板バネ８を設置した場合の図、同図（ｃ）は、支柱１１にトグルクランプ９を設置した場合の図、同図（ｄ）は、錘１０を設置し直接内コマ６に加圧力Ｐを伝達する図である。
【００５２】
同図（ａ）において、スプリング７を縮めることで押圧部材４に加圧力Ｐが伝達される。
同図（ｂ）において、板バネ８の一端は支柱１１にネジ１２で固定され、ネジ１２を締め付けることで、板バネ８の他端が押圧部材４を押し付けて、押圧部材４に加圧力Ｐが伝達される。
【００５３】
同図（ｃ）において、支柱１１に固定されたトグルクランプ９の先端部９ａから加圧力Ｐが押圧部材４に伝達される。
同図（ｄ）において、錘１０の底部１０ａを凸状に湾曲させ、外枠１３を長く形成してガイドにする。このガイドに沿って錘１０は上下に可動する。この錘１０の中央部１０ｂから内コマ６の中央部６ａに加圧力Ｐが伝達される。
【００５４】
前記したスプリング７、板バネ８、トグルクランプ９および錘１０は押圧部材４に加圧力を与える加圧機構を構成する。
前記したように押圧部材４に伝達された加圧力Ｐは内コマ６を通して導電パターン付絶縁基板２３に均一な加圧力Ｐ１となって伝達される。
【００５５】
尚、半田にペースト半田を用いる場合には雰囲気ガスとしては窒素ガス、腐食性ガスおよび窒素ガスと水素ガスの混合ガスを用いる。またペースト半田にはフラックスが含有されているので、内コマ６にはカーボンの代わりにステンレスなどの金属やカーボンにＳｉＣなどガラス系のコーティング処理を施したものを用いるとよい。
＜実施例３＞
図７は、この発明の第３実施例の半導体装置の半田付け治具２００の要部断面図である。
【００５６】
実施例２の半田付け治具１００との違いは、押圧部材４の中央部４ａに突起３１を設けている点である。
この場合は、正反りの湾曲した板状部材からなる押圧部材４の中央部４ａに突起３１（高さが例えば１ｍｍ〜２ｍｍ程度、断面の大きさは例えば０．６ｍｍ程度〜１ｍｍ程度）を設けることで、突起３１が内コマ６の中央部６ａに確実に突起３１が接して、加圧力Ｐの伝達位置がより正確に定まる。
＜実施例４＞
図８は、この発明の第４実施例の半導体装置の半田付け治具３００の要部断面図である。
【００５７】
実施例２の半田付け治具１００との違いは、押圧部材３２が平坦な板状部材であり、その押圧部材３２の中央部に突起３３を設けている点である。
この場合も、押圧部材３２の中央部に突起３３を設けることで、突起３３が内コマ６の中央部６ａに確実に接して、加圧力Ｐの伝達位置がより正確に決めることができる。
【００５８】
また、この実施例の変形例として、平坦な板状部材の所定の位置に突起を設けた押圧部材を備える半田付け治具がある。この治具によれば、一つの銅ベース上に複数の導電パターン付絶縁基板を半田付けする場合に、導電パターン付絶縁基板それぞれに載置する内コマを押圧部材に形成された突起により均等に加圧することができる。
＜実施例５＞
図９および図１０は、この発明の第５実施例の半導体装置の半田付け方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。
【００５９】
まず、図９（ａ）において、支持台１上に銅ベース２１を載置し、銅ベース２１上にレジスト塗布してレジストパターン３５を形成する。レジストパターン３５代わりに、ペースト半田を弾く鉛筆やレーザーマーキングなどで罫書きしてもよい。このレジストパターンや罫書きは溶融半田の流れを防止するためのものである。
【００６０】
つぎに、図９（ｂ）において、銅ベース２１上にペースト半田３６を塗布し、導電パターン付絶縁基板２３上にペースト半田３７を塗布する。
つぎに、図９（ｃ）において、銅ベース１上に塗布されたペースト半田３６上に導電パターン付絶縁基板２３を載置し、導電パターン付絶縁基板２３上に塗布されたペースト半田３７上に半導体チップ２５を搭載する。
【００６１】
つぎに、図９（ｄ）において、中心部に突起３９が付いている平坦な押圧部材３８を半導体チップ２５上に配置し、突起３９を導電パターン付絶縁基板２３に接するようにする。押圧部材３７には支柱２とネジ部３が取り付けられており、その状態で押圧部材３８を半導体チップ２５上へ載置し、支持台１の雌ネジ１ａに支柱２に形成された雄ネジ２ａを回転して差し込んで支柱２を支持台１に固定する。
【００６２】
つぎに、図１０（ｅ）において、支柱２に配置されたネジ部３で押圧部材３８の両側を締めて、押圧部材３８に加圧力Ｐを与える。この加圧力Ｐは突起３９を通して導電パターン付絶縁基板２３の中央部２３ａに与えられる。この加圧力Ｐは導電パターン付絶縁基板２３内で広がりペースト半田３６に加圧力Ｐ２となって伝達される。この加圧力Ｐ２は４ｇ〜８ｇ／ｃｍ２（４×９８Ｐａ〜８×９８Ｐａ）がよい。但し、加圧力Ｐ１に比べると加圧力Ｐ２は面内での均一性はよくない。しかし、従来のように加圧しないで半田付けする方法よりは半田付けは良好である。
【００６３】
つぎに、図１０（ｆ）において、減圧・窒素ガス炉４０に入れ、前記の導電パターン付絶縁基板２３を加圧しながらペースト半田３６、３７を溶融させ、その後、冷却して銅ベース２１と導電パターン付絶縁基板２３、導電パターン付絶縁基板２３と半導体チップ２５を半田付けする。
【００６４】
つぎに、図１０（ｇ）において、半田付け品４１を減圧・窒素ガス炉４０から取り出す。
押圧部材３８としては、図７の突起３１が形成された湾曲した押圧部材４も用いてもよい。実施例５の場合も実施例１とほぼ同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６５】
１    支持台
１ａ  雌ネジ
２，１１支柱
２ａ  雄ネジ
３    ネジ部
４    押圧部材
４ａ，６ｂ，１０ｂ  中央部
５，１３    外枠
５ａ，６ａ  開口部
６    内コマ
７    スプリング
８    板バネ
９    トグルクランプ
１０    錘
１０ａ  底部
１２    ネジ
２１    銅ベース
２２    板半田
２４    板半田
２２ａ  溶融半田
２２ｂ  固化した半田
２２ｃ  フィレット
２３    導電パターン付絶縁基板
２３ａ  導電パターン
２３ｂ  裏面導電膜
２５    半導体チップ
２６    減圧・水素ガス炉
２７，４１    半田付け品
２９    ボイド
２９ａ  気泡
３１、３３，３９    突起
３２    平坦な押圧部材
３５    レジストパターン
３６，３７  ペースト半田
３８    平坦な押圧部材
４０    減圧・窒素ガス炉
１００，２００，３００  半田付け治具
Ｐ    加圧力
Ｐ１、Ｐ２  単位面積当たりの加圧力
【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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