(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面型半導体素子の出力を取出すためのインターコネクタを、パラレルギャップ溶接で平面型半導体素子の外部出力電極に電気的に接続する平面型半導体装置の製造方法において、
前記パラレルギャップ溶接法で溶接する際に、溶接作業を連続して２回以上行なう場合に、予め前記溶接作業それぞれ毎に溶接パワーの設定を行ない、
２回目の溶接作業の溶接パワーの設定値が１回目の溶接作業の溶接パワーの設定値よりも低いことを特徴とする、平面型半導体装置の製造方法。
【請求項２】
平面型半導体素子の出力を取出すためのインターコネクタを、パラレルギャップ溶接で平面型半導体素子の外部出力電極に電気的に接続する平面型半導体装置の製造方法において、
溶接される平面型半導体素子を載せる溶接支持台をステンレスまたはセラミックスにより構成し、前記ステンレス製の溶接支持台または前記セラミックス製の溶接支持台を、溶接支持台温度制御機構を用いて温度制御し、かつ、溶接作業および溶接位置の少なくともいずれか一方ごとに溶接パワーを設定し、
前記インターコネクタの溶接位置がスリットを有する櫛形であることを特徴とする、平面型半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記インターコネクタの溶接位置がスリットを有する櫛形であることを特徴とする、請求項１に記載の平面型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面型半導体素子にインターコネクタを溶接する平面型半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の平面型半導体素子の出力を取出すためのインターコネクタを、パラレルギャップ溶接法で接続する平面型半導体装置の生産装置およびその製造方法の一例を、図１２および図１３を用いて説明する。溶接支持台１０６に平面型半導体素子１０５を載せて固定し、平面型半導体素子１０５の電極１０４上にインターコネクタ１０３を置き、溶接電極１０１，１０２を当てる。溶接電極１０１，１０２に荷重を加え、溶接電極１０１，１０２間に電流を流す。このとき発生する抵抗熱により溶接する。また、インターコネクタ１０３幅に合せ、溶接電極１０１，１０２を移動させて繰返し溶接する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術による生産装置は、平面型半導体素子１０５を載せる溶接支持台１０６の材質に、一般的にアルミニウムが使われている。これは、加工しやすく、安価であるためである。しかしながら、アルミニウムは、熱伝導率が非常に高い。そのため、溶接支持台１０６として使用すると、溶接させるために発生する熱が溶接支持台１０６を通して逃げてしまう。その結果、十分な溶接ができず溶接強度が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
また、従来技術による平面型半導体装置の生産装置は、１つのインターコネクタ１０３について溶接位置が複数箇所ある場合、繰返し溶接するため、溶接電極１０１，１０２、インターコネクタ１０３の溶接支持台１０６の温度が、溶接１回個所目から２箇所目、３箇所目と順に上がっていき安定しない。それに加えて、溶接位置により、溶接時の熱の逃げ方も違う。これらの温度の違いにより、部分的に十分な溶接ができず、溶接強度が下がってしまうという問題がある。同様に、溶接作業を連続して２回以上行なう場合においても、溶接電極１０１，１０２や溶接支持台１０６の温度が、溶接作業１回目から順に上がっていき安定しない。
【０００５】
さらに、従来技術による平面型半導体装置の生産装置においては、溶接電極１０１，１０２間に電流を流し、抵抗熱を発生させて溶接しているが、このとき、溶接電極１０１，１０２は、赤熱して高温になり、空気中の酸素と反応して酸化される。それを少しでも防ぐため、溶接電極１０１，１０２に窒素ガスをノズルでブローしている（図１２参照）。しかしながら、ブローだけでは十分な効果が得られない。酸化が進むと溶接電極１０１，１０２は、抵抗が高くなり寿命が来てしまい使えなくなる。この寿命を延ばすことがコスト上の課題となっている。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な溶接が行なえる平面型半導体装置の製造方法を提供することである。
【００１９】
本発明の平面型半導体装置の製造方法は、平面型半導体素子の出力を取出すためのインターコネクタを、パラレルギャップ溶接で平面型半導体素子の外部出力電極に電気的に接続する平面型半導体装置の製造方法において、パラレルギャップ溶接法で溶接する際に、溶接作業を連続して２回以上行なう場合に、予め溶接作業それぞれ毎に溶接パワーの設定を行ない、２回目の溶接作業の溶接パワーの設定値が１回目の溶接作業の溶接パワーの設定値よりも低いことを特徴とする。
【００２０】
このような一の局面の平面型半導体装置の製造方法によれば、予め溶接作業それぞれに溶接パワーを設定することにより、１回目は溶接電極や溶接支持台の温度が低いので溶接パワーを高めに設定し、２回目はそれよりも低くし、３回目以降についても溶接温度が安定するように、適切な設定ができるようになることにより、良好な溶接が可能となる。
また、一の局面の平面型半導体装置の製造方法は、インターコネクタの溶接位置がスリットを有する櫛形であってもよい。このように、インターコネクタの溶接位置をスリットを有する櫛形にすることにより、前述した良好な溶接を行なうことができるという効果をより顕著に発揮することができる。
【００２５】
本発明の他の局面の平面型半導体装置の製造方法は、平面型半導体素子の出力を取出すためのインターコネクタを、パラレルギャップ溶接で平面型半導体素子の外部出力電極に電気的に接続する平面型半導体装置の製造方法において、溶接される平面型半導体素子を載せる溶接支持台をステンレスまたはセラミックスにより構成し、ステンレス製の溶接支持台またはセラミックス製の溶接支持台を、溶接支持台温度制御機構を用いて温度制御し、かつ、溶接作業および溶接位置の少なくともいずれか一方ごとに溶接パワーを設定する。
【００２６】
このような他の局面の平面型半導体装置の製造方法によれば、溶接支持台が温度制御されて、溶接するために発生する熱が溶接支持台を通して逃げず、かつ、溶接位置および溶接作業のうち少なくともいずれか一方に合った適切な溶接パワーで溶接できるようになり、良好な溶接が可能となる。
また、他の局面の平面型半導体装置の製造方法は、インターコネクタの溶接位置がスリットを有する櫛形であることを特徴とする。このように、インターコネクタの溶接位置をスリットを有する櫛形にすることにより、前述した良好な溶接を行なうことができるという効果をより顕著に発揮することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１の平面型半導体装置の生産装置およびその生産装置を用いた平面型半導体装置の製造方法を、図１および図２を用いて説明する。本実施の形態のでは、図１および図２に示すように、ステンレス製またはセラミックス製の溶接支持台６に平面型半導体素子５が載せられて固定され、平面型半導体素子５の電極４上に出力を取出すためのインターコネクタ３が置かれている。そして、パラレルギャップ溶接法に用いる溶接機器の溶接電極１，２をインターコネクタ３に当てる。次に、溶接電極１，２に荷重を加え、溶接電極１，２間に電流を流すことにより、発生する抵抗熱を用いて溶接する。
【００３１】
本実施の形態では、溶接支持台６をステンレス製またはセラミックス製にすることにより、表１に示すように、アルミニウムの支持台に比較して、ステンレス製の溶接支持台６は１桁、セラミックス製の支持台６は２桁熱伝導率が低いため、溶接で発生した熱が溶接支持台６を通して逃げることが抑制され、インターコネクタ３を平面型半導体素子５に良好に溶接することができる。
【００３２】
【表１】
0003824893.tif 000002
【００３３】
表１から分かるように、熱伝導率は、アルミニウム、ステンレス、セラミックスの順に低くなり、溶接熱は、この順に支持台を通して逃げ難くなる。
【００３４】
なお、ステンレス製やセラミックス製にすることにより、アルミニウムに比べ加工コストの面で若干は劣る場合もあるが、製品の歩留りが大幅に向上し高信頼性となるので実質上の利益はある。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態２の平面型半導体装置の生産装置およびその生産装置を用いた平面型半導体装置の製造方法を、図３を用いて説明する。本実施の形態では、温度制御機能を有する温度制御装置７の付いた溶接支持台６に平面型半導体素子５が載せられて固定され、平面型半導体素子５の電極４上に出力を取出すためのインターコネクタ３が置かれている。そして、パラレルギャップ溶接法に用いる溶接機器の溶接電極１，２をインターコネクタ３に当てる。次に、溶接電極１，２に荷重を加え溶接電極１，２間に電流を流すことにより、発生する抵抗熱を用いて溶接する。このように、本実施の形態では、温度制御機能を有する温度制御装置７が設置された溶接支持台６にすることにより、予め溶接支持台６に熱を持たせておくことで、溶接させるために発生する熱が溶接支持台６にあまり奪われず、良好な溶接が可能となる。
【００３６】
また、溶接支持台６の温度は、平面型半導体素子５の特性に悪影響を及ぼさない温度、たとえば３００℃に設定する。それは、これ以上の温度をかけると、平面型半導体素子５の電極４が平面型半導体素子５の内部に深く入り込み、デバイスの特性に悪影響を与えるとともに、溶接電極１，２自身が酸化してしまうことがあるためである。
【００３７】
なお、溶接支持台６の温度を上げることにおいて手動搬送の場合は取扱いに注意することが必要となることが予想されるが、ピンセット等を使用することにより問題なく、自動搬送であれば耐熱性アームを使用すれば全く問題なく行なうことが可能となる。このような平面型半導体装置の生産装置およびその生産装置を用いた製造方法を使用することにより、コスト面で若干上がるが、製品の歩留りが大幅に向上し、高信頼性となるので実質上の利点がある。
【００３８】
（実施の形態３）
実施の形態３の平面型半導体装置の生産装置およびその生産装置を用いた平面型半導体装置の製造方法を、図４および図５を用いて説明する。本実施の形態の平面型半導体装置の生産装置の溶接支持台６は、図４に示すように、平面型半導体素子５の設置面と接触する面積が、平面型半導体素子５の大きさと同じか、または、平面型半導体素子５の被設置面の面積以下の大きさである。また、本実施の形態では、図５に示すように、ステンレス製またはセラミックス製の溶接支持台６を構造上できる限り薄くする。そして、図４または図５に示す溶接支持台６に平面型半導体素子５を載せて固定し、平面型半導体素子５の電極４上に出力を取出すためのインターコネクタ３を置き、パラレルギャップ溶接法の溶接電極１，２をインターコネクタ３に当てる。次に、溶接電極１，２に荷重を加え溶接電極１，２間に電流を流し、発生する抵抗熱により溶接する。
【００３９】
本実施の形態では、平面型半導体素子５の設置面と接触する面積が、平面型半導体素子５の大きさと同じ面積か、もしくは、平面型半導体素子５の被設置面の面積より小さい面積となるようにするか、あるいは、厚さ３ｍｍというように構造上できる限り薄くしたステンレス製またはセラミックス製の溶接支持台６を用いるか、または、その両方を兼ね備えた溶接支持台６にすることにより、熱容量が小さくなり溶接させるために発生させる熱のうち溶接支持台６に奪われる量が減り、良好な溶接が可能となる。溶接支持台６への室温の影響については溶接支持台６の扱う温度が３００℃と１桁違うので問題はない。
【００４０】
なお、厚さ３ｍｍのステンレス製の溶接支持台６の下に熱伝導率の低いセラミックスを挟み込み、アルミニウム板で補強した新たな溶接支持台を作成し、溶接したところ、従来の溶接強度のばらつきよりも、ばらつきの少ない安定した強度となり、良好な結果が得られた。厚さ２ｍｍとするとさらに効果があった。補強材にアルミニウム板を用いたため、溶接支持台の強度の低下も見られなかった。また、ステンレスに代えてアルミニウム、セラミックスでも同様の効果が得られ、溶接支持台の厚さは３ｍｍ以下にすると有効であることが確認できた。ただし、セラミックスの場合、セラミックスより熱伝導率が低いテフロン（Ｒ）を溶接支持台６の下に挟みアルミ板で補強した。
【００４１】
なお、上記表１から分かるように、熱容量は、同体積の場合、ステンレスが最も大きいため、ステンレスの溶接支持台が最も溶接熱を奪う。しかしながら、各材料の溶接支持台の厚さを薄くすれば、熱容量が小さくなり、溶接熱も奪われ難くなる。
【００４２】
また、従来の平面型半導体装置の生産装置の溶接支持台の厚さは、１０ｍｍ前後で作成されたものが多いが、それは、溶接装置の構造上の強度に起因している。しかしながら、本実施の形態においては、溶接装置の溶接支持台の下に補強材を固定するため、溶接支持台の構造強度を補うことができる。そのため、上記の良好な溶接を可能にする効果を発揮するために、実用上実現可能である厚さ３ｍｍ以下にするのが望ましい。
【００４３】
（実施の形態４）
実施の形態４の平面型半導体装置の生産装置およびその生産装置を用いた平面型半導体装置の製造方法を、図６および図７ならびに表２を用いて説明する。
【００４４】
【表２】
0003824893.tif 000003
【００４５】
図６に示すように、溶接支持台に平面型半導体素子を載せて固定し、平面型半導体素子の電極上に出力を取出すためのインターコネクタ３を置き、パラレルギャップ溶接法の溶接電極１，２を当てる。そして、溶接電極１，２に荷重を加え、溶接電極１，２間に電流を流すことにより、発生する抵抗熱を用いて溶接する。
【００４６】
また、図７に示すように、インターコネクタ３内で複数の溶接箇所があるため、溶接位置ごとに、表２の溶接順序で、それぞれの位置での溶接パワー（Ａ，Ｂ，Ｃ）の設定をしておき溶接する。溶接位置それぞれに溶接パワーの設定をすることにより、溶接位置で溶接強度の低かった溶接位置の溶接パワーを上げるとともに、過剰なパワーのかかっていた溶接位置の溶接パワーを下げることができるようになり良好な溶接が可能となる。
【００４７】
（実施の形態５）
実施の形態５の平面型半導体装置の生産装置およびその生産装置を用いた製造方法の例を溶接パワー設定に関する表３を用いて説明する。
【００４８】
【表３】
0003824893.tif 000004
【００４９】
本実施の形態においても、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、溶接支持台６に平面型半導体素子５が載せられて固定され、平面型半導体素子５の電極１，２上に出力を取出すためのインターコネクタ３が置かれ、パラレルギャップ溶接法の溶接電極１，２がインターコネクタ３に当てられる。そして、溶接電極１，２に荷重を加え、溶接電極１，２間に電流を流すことにより、発生する抵抗熱を用いて溶接する。溶接作業を連続して２回以上行なう場合、表３のように予め溶接作業それぞれに溶接パワー（Ａ，Ｂ，Ｃ）の設定をしておき溶接する。予め溶接作業それぞれに溶接パワーの設定をすることにより１回目は溶接電極１，２や溶接支持台６の温度が低いので溶接パワーを高めに設定し、２回目はそれよりも低くし、３回目以降については、溶接支持台６の温度が安定するので適切な温度設定ができるようになり良好な溶接が可能となる。
【００５０】
（実施の形態６）
実施の形態６の平面型半導体装置の生産装置およびその生産装置を用いた平面方半導体装置の製造方法を、図８および図９を用いて説明する。本実施の形態においても、溶接支持台６に平面型半導体素子５が載せられて固定され、半導体素子５の電極４上に出力を取出すためのインターコネクタ３が置かれる。そして、パラレルギャップ溶接法の溶接電極１，２をインターコネクタ３に当てる。次に、溶接電極１，２に荷重を加え、溶接電極１，２間に電流を流すことにより、発生する抵抗熱を用いて溶接する。溶接装置の少なくとも溶接電極１，２のまわりは、Ｎ2ノズル９を有する囲い込み８内で窒素ガス雰囲気にするか、または、排気口１１を有する真空チャンバ１０に入れ真空状態にする。窒素ガス雰囲気または真空状態にして溶接することにより、溶接時に溶接電極が赤熱し高温で酸化することが抑制され、溶接電極１，２の寿命を延ばすことができる。
【００５１】
従来の窒素ガスブローは、大気を巻き込む、つまり、大気中の酸素がかなりの割合で含まれ、溶接電極１，２が酸化してしまう。しかしながら、本実施の形態では酸素が全く関与しなくなるため、溶接電極１，２の酸化が抑制される。これにより、コスト面で若干上がるが、製品の歩留りが大幅に向上し高信頼性となるので実質上は有利となる。
【００５２】
（実施の形態７）
実施の形態７の平面型半導体装置の生産装置およびその生産装置を用いた平面方半導体装置の製造装置を、図１０および図１１ならびに表４を用いて説明する。
【００５３】
【表４】
0003824893.tif 000005
【００５４】
本実施の形態においては、温度制御機能を有する温度制御装置７を備えたステンレス製またはセラミックス製の溶接支持台６に平面型半導体素子５が載せられて固定され、平面型半導体素子５の電極４上に出力を取出すためのインターコネクタ３が置かれる。そして、パラレルギャップ溶接法の溶接電極１，２をインターコネクタ３に当てる。次に、溶接電極１，２に荷重を加え溶接電極１，２間に電流を流すことにより、発生する抵抗熱を用いて溶接される。図１１に示すように、インターコネクタ３内で複数の溶接箇所がある場合、溶接位置ごとに、表４の溶接順序で、それぞれの位置で溶接パワーの設定をしておき溶接する。また、溶接順序ごとに溶接パワーを設定してもよいし、溶接位置および溶接順序のそれぞれで溶接パワーを設定してもよい。このようにすることにより、溶接するために発生する熱が溶接支持台６を通して逃げず溶接位置および溶接順序のうち少なくともいずれか一方に合った適切な溶接パワーで溶接できるようになり良好な溶接が可能となる。
【００５５】
なお、前述した本実施の形態の平面型半導体装置の生産装置およびその生産装置を用いた平面方半導体装置の製造方法において、使用する電極をタングステン（Ｗ）電極１と銅（Ｃｕ）電極２とにすると、それらの作用がより顕著に現われる。タングステン電極１と銅電極２との組合せでパラレルギャップ溶接を行なった場合、タングステンの抵抗値が銅よりも高いためタングステン電極１が溶接時に発熱する。この発熱が主な溶接パワーとなる。
【００５６】
このようにすることにより、タングステン電極１の発熱を逃がさず、タングステン電極１の溶接パワーを制御でき、かつ、タングステン電極１の酸化を防ぐことになる。
【００５７】
（実施の形態８）
実施の形態８の平面型半導体装置の生産装置およびそれを用いた製造方法を、図１１を用いて説明する。本実施の形態においては、前述した実施の形態１〜実施の形態７の平面型半導体装置の生産装置およびその製造方法において、使用するインターコネクタ３をスリットを有する櫛形にする。それにより、上記実施の形態１〜実施の形態６のそれぞれの効果がより顕著に現われる。つまり、櫛形のインターコネクタ３を溶接に使用すると、溶接電極１，２からの熱の伝わり方がプレート状のものよりも面積が減ることにより敏感になり現象がはっきりと現われることになる。
【００５８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の平面型半導体装置の製造方法によれば、良好な溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図２】  実施の形態１の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図３】  実施の形態２の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図４】  実施の形態３の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図５】  実施の形態３の他の例の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図６】  実施の形態４の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図７】  実施の形態４の平面型半導体装置の生産装置による溶接個所を示す平面図である。
【図８】  実施の形態６の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図９】  実施の形態６の他の例の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図１０】  実施の形態７の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図１１】  実施の形態８の平面型半導体装置の生産装置によるインターコネクタを示す平面図である。
【図１２】  従来の平面型半導体装置の生産装置の断面の模式図である。
【図１３】  従来の平面型半導体装置の生産装置による溶接個所を示す平面図である。
【符号の説明】
１  Ｗ溶接電極、２  Ｃｕ溶接電極、３  インターコネクタ、４  電極、５  平面型半導体素子、６  溶接支持台、７  温度制御装置、８  囲い込み、９  Ｎ2ノズル、１０  真空チャンバー、１１  排気口。
【図１】
0003824893.tif 000006
【図２】
0003824893.tif 000007
【図３】
0003824893.tif 000008
【図４】
0003824893.tif 000009
【図５】
0003824893.tif 000010
【図６】
0003824893.tif 000011
【図７】
0003824893.tif 000012
【図８】
0003824893.tif 000013
【図９】
0003824893.tif 000014
【図１０】
0003824893.tif 000015
【図１１】
0003824893.tif 000016
【図１２】
0003824893.tif 000017
【図１３】
0003824893.tif 000018