JP6148171B2 - Semiconductor device manufacturing method and manufacturing jig - Google Patents
Semiconductor device manufacturing method and manufacturing jig Download PDFInfo
- Publication number
- JP6148171B2 JP6148171B2 JP2013271948A JP2013271948A JP6148171B2 JP 6148171 B2 JP6148171 B2 JP 6148171B2 JP 2013271948 A JP2013271948 A JP 2013271948A JP 2013271948 A JP2013271948 A JP 2013271948A JP 6148171 B2 JP6148171 B2 JP 6148171B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- jig
- semiconductor device
- substrate
- surrounding
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 132
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 37
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 71
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 16
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 22
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 11
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 7
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000000881 depressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
本発明は、半導体装置の製造方法および製造治具に関する。より詳細には、実装部品が搭載された状態の半導体装置にはんだリフローを実施する半導体装置の製造方法および製造治具に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a manufacturing jig. More specifically, the present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a manufacturing jig for performing solder reflow on a semiconductor device on which mounted components are mounted.
従来、リフロー工程にて半導体チップをはんだ付けする際に用いる治具が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。 Conventionally, a jig used when soldering a semiconductor chip in a reflow process is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1の治具は、上治具および下治具から構成され、半導体装置における基板、半導体チップ、はんだ材および実装部品などを挟み込んで位置決めする。この特許文献1の治具によれば、裏面側導電板の外面と表面側導電板の外面との距離を所定の値に設定し、両導電板の厚さがばらついても、ばらつきを抑制できるとされている。 The jig of Patent Document 1 includes an upper jig and a lower jig, and positions a substrate, a semiconductor chip, a solder material, a mounting component, and the like in a semiconductor device by sandwiching them. According to the jig of this patent document 1, even if the distance between the outer surface of the back-side conductive plate and the outer surface of the front-side conductive plate is set to a predetermined value and the thickness of both conductive plates varies, the variation can be suppressed. It is said that.
また、特許文献2の治具は、基板の貫通孔に導電パターンに固着した位置決め端子を貫通させるものであって、位置決め端子の孔径に変化を設けた構成である。この特許文献2の治具によれば、はんだ材の固化に伴い発生する半導体チップなどの位置ずれを吸収できるとされている。
Moreover, the jig | tool of
しかしながら、近年の半導体装置の大型化に伴い、リフロー工程にて半導体チップを押える治具とケースあるいはウォータジャケットとの熱膨張差によって部材間の伸縮が相違することが要因となり、はんだ付けが悪化する課題が生じる。例えば、半導体チップを押える治具とケースあるいはウォータジャケットとが干渉したり、半導体チップを押える治具とケースあるいはウォータジャケットとの当接部分にて応力が拡大して半導体チップのはんだ付けに不具合が発生したりする。 However, along with the recent increase in size of semiconductor devices, soldering deteriorates due to differences in expansion and contraction between members due to the difference in thermal expansion between the jig that holds the semiconductor chip and the case or water jacket in the reflow process. Challenges arise. For example, the jig that holds the semiconductor chip interferes with the case or the water jacket, or the stress increases at the contact portion between the jig holding the semiconductor chip and the case or the water jacket, causing problems in soldering the semiconductor chip. Occur.
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、リフロー工程にて部材間に相違する伸縮が生じても良好にはんだ付けする半導体装置の製造方法および製造治具を提供することにある。 The present invention is for solving the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing jig of a semiconductor device that can be soldered well even when different expansion and contraction occurs between members in a reflow process. It is in.
(1) 実装部品(例えば、実施形態における基板4、半導体チップ5、配線部材6)が搭載された状態の半導体装置(例えば、実施形態における半導体装置1)にはんだリフローを実施する半導体装置の製造方法であって、基板(例えば、実施形態における基板4)の周囲に、複数の円錐型の丸穴(例えば、実施形態における丸穴41b)が設けられると共に、当該基板よりも一回り大きい外周部が形成され、当該外周部の下方には前記基板の外周縁を固定する一対の爪(例えば、実施形態における一対の爪41c)が形成される囲繞治具(例えば、実施形態における囲繞治具40)を配置する工程(例えば、実施形態におけるステップS7)と、前記基板にはんだ材(例えば、実施形態における第2はんだ材8)を介在させて半導体チップ(例えば、実施形態における半導体チップ5)を配置する工程(例えば、実施形態におけるステップS9)と、前記半導体チップ上にはんだ材(例えば、実施形態における第3はんだ材9)を介在させて配線部材(例えば、実施形態における配線部材6)を配置する工程(例えば、実施形態におけるステップS11)と、前記配線部材上に錘治具(例えば、実施形態における錘治具50)を配置する工程(例えば、実施形態におけるステップS12)と、前記半導体装置を上治具(例えば、実施形態における上治具60)および下治具(例えば、実施形態における下治具20)によって上下に挟み込み、前記上治具から延出された先端が尖頭型に形成された位置決めピン(例えば、実施形態における位置決めピン61a)を前記囲繞治具の前記丸穴に挿通することで、前記囲繞治具を位置決めする工程(例えば、実施形態におけるステップS13)と、前記囲繞治具が位置決めされた前記半導体装置をリフロー炉内にて加熱しその後に冷却することで、はんだ材(例えば、実施形態における第2はんだ材8、第3はんだ材9)を溶融後固化してはんだ付けするリフロー工程(例えば、実施形態におけるステップS14)と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(1) Manufacture of a semiconductor device that performs solder reflow on a semiconductor device (for example, the semiconductor device 1 in the embodiment) on which mounted components (for example, the
(1)の発明によれば、はんだ材によってはんだ付けされる基板、半導体チップおよび配線部材が上治具から延出された位置決めピンに挿通された囲繞治具に位置決めされる。このため、基板、半導体チップおよび配線部材が下治具やケースなどの他部材から離間させて固定できる。よって、リフロー工程にて基板と下治具やケースなどの他部材との熱膨張差によってこれら部材間の伸縮が相違しても、囲繞治具に位置決めされた基板、半導体チップおよび配線部材は下治具やケースなどの他部材に干渉されず、水平方向の進退を自在とする。また、囲繞治具あるいは囲繞治具に位置決めされた基板、半導体チップおよび配線部材が下治具やケースなどの他部材と当接せず影響を受けないため、当接時に拡大する応力に起因する基板、半導体チップおよび配線部材のはんだ付けの不具合は発生しない。したがって、リフロー工程にて部材間に相違する伸縮が生じても半導体装置は良好にはんだ付けできる。 According to the invention of (1), the substrate, the semiconductor chip, and the wiring member to be soldered by the solder material are positioned on the surrounding jig inserted through the positioning pins extended from the upper jig. For this reason, a board | substrate, a semiconductor chip, and a wiring member can be spaced apart and fixed from other members, such as a lower jig and a case. Therefore, even if the expansion and contraction between these members differs due to the difference in thermal expansion between the substrate and other members such as the lower jig and case in the reflow process, the substrate, semiconductor chip and wiring member positioned on the surrounding jig are The horizontal movement is free without interference with other members such as jigs and cases. In addition, the surrounding jig, the substrate positioned on the surrounding jig, the semiconductor chip, and the wiring member do not come into contact with other members such as the lower jig and the case and are not affected. There is no problem in soldering the substrate, the semiconductor chip and the wiring member. Therefore, the semiconductor device can be soldered satisfactorily even when different expansion and contraction occurs between the members in the reflow process.
(2) 実装部品(例えば、実施形態における基板4、半導体チップ5、配線部材6)が搭載された状態の半導体装置(例えば、実施形態における半導体装置1)にはんだリフローを実施する半導体装置の製造治具(例えば、製造治具10)であって、前記実装部品が搭載される基板(例えば、実施形態における基板4)の周囲に配置され、複数の円錐型の丸穴(例えば、実施形態における丸穴41b)が設けられると共に、当該基板よりも一回り大きい外周部が形成され、当該外周部の下方には前記基板の外周縁を固定する一対の爪(例えば、実施形態における一対の爪41c)が形成される囲繞治具(例えば、実施形態における囲繞治具40)と、はんだ材(例えば、実施形態における第2はんだ材8、第3はんだ材9)を介在させた状態で積層された前記実装部品上に配置される錘治具(例えば、実施形態における錘治具50)と、前記半導体装置を上下に挟み込む上治具(例えば、実施形態における上治具60)および下治具(例えば、実施形態における下治具20)と、前記上治具から延出され、前記囲繞治具の前記丸穴に挿通されることで、前記囲繞治具を位置決めする先端が尖頭型に形成された位置決めピン(例えば、実施形態における位置決めピン61a)と、を備え、前記半導体装置とともにリフロー炉内に投入されることを特徴とする半導体装置の製造治具。
(2) Manufacture of a semiconductor device that performs solder reflow on a semiconductor device (for example, the semiconductor device 1 in the embodiment) on which mounted components (for example, the
(2)の発明によれば、(1)の発明と同様な作用・効果を奏する。 According to the invention of (2), there are the same operations and effects as the invention of (1).
本発明によれば、リフロー工程にて部材間に相違する伸縮が生じても良好にはんだ付けする半導体装置の製造方法および製造治具を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device manufacturing method and a manufacturing jig that can be soldered satisfactorily even if different stretching occurs between members in the reflow process.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
先ず、本実施形態に係る半導体装置1を説明する。
図1は、本実施形態に係る半導体装置1を示す図であり、図1(a)が分解斜視図であり、図1(b)が全体斜視図である。
図1に示すように、半導体装置1は、ウォータジャケット2と、ケース3と、基板4と、半導体チップ5と、配線部材6と、を備える。
半導体装置1は、半導体装置1の底部を構成するウォータジャケット2とウォータジャケット2の周縁部を囲ったケース3との内部に、複数の基板4上にそれぞれ半導体チップ5および配線部材6をこの順に積層して有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the semiconductor device 1 according to the present embodiment will be described.
1A and 1B are diagrams showing a semiconductor device 1 according to the present embodiment, in which FIG. 1A is an exploded perspective view and FIG. 1B is an overall perspective view.
As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 includes a
In the semiconductor device 1, a
ウォータジャケット2は、内部に冷却水を流通させることで、半導体チップ5の発熱が伝熱された基板4を冷却する。ウォータジャケット2は、矩形平板状であり、半導体装置1の底部を構成する。ウォータジャケット2は、内部中空であり、短手方向両端部それぞれに内部に流通させる冷却水の開口部が設けられた突出部2a,2bを有する。
ウォータジャケット2を流通する冷却水は、一方の突出部2aから流入し、ウォータジャケット2の内部を流通する際に基板4の熱を吸熱して基板4を冷却し、水温が高まった状態で他方の突出部2bから流出する。
The
The cooling water flowing through the
ケース3は、基板4、半導体チップ5および配線部材6を保護するようにウォータジャケット2の周縁部を囲う。
ケース3は、樹脂製であり、矩形平板状であるウォータジャケット2の周縁部の4辺に繋がって立設した外壁部3aと、外壁部3aの内部を、格納される複数の基板に合わせて仕切る仕切り部3bと、を有する。仕切り部3bは、半導体装置1の短手方向中央部において長手方向にわたって短手方向両端部に繋がる主仕切り部3b1と、主仕切り部3b1から半導体装置1の長手方向両端部それぞれに複数の基板4の間に延出される副仕切り部3b2と、から構成される。
The
The
基板4は、半導体チップ5から発する熱を放熱させる構造を有する。
基板4は、1個の半導体装置1内において複数分割され、半導体装置1のサイズに対して小型であり、ウォータジャケット2上に複数個搭載される。基板4は、例えばCuなどの金属板とこの金属板を挟み込んだ例えばセラミックなどの絶縁体とからなるサンドイッチ構造であり、ウォータジャケット2と半導体チップ5とを絶縁する。基板4は、ウォータジャケット2との当接面(下面)にてウォータジャケット2に伝熱可能にウォータジャケット2上にはんだ付けされる。
The
The
半導体チップ5は、車両制御などに用いられる例えばIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などの半導体スイッチング素子である。半導体チップ5は、1枚の基板4上に1〜3個配置される。
半導体チップ5は、基板4の金属板と伝熱可能に基板4上にはんだ付けされる。
The
The
配線部材6は、半導体チップ5あるいは基板4とケース3の導電部とを接続する。配線部材6は、導電性金属製であり、半導体チップ5上あるいは基板4上に配置される。配線部材6は、半導体チップ5上または基板4上にはんだ付けされる。
The
次に、本実施形態に係る半導体製造方法を説明する。
半導体製造方法は、先ず、複数の半導体チップ5それぞれの単体検査を行う。次に、複数個の半導体チップ5を搭載する大型の半導体装置1を一括ではんだリフローする。はんだリフローするリフロー工程は、ウォータジャケット2と基板4との間、基板4と半導体チップ5との間および半導体チップ5と配線部材6との間の3層のはんだ付けの接合工程を集約したものである。半導体装置1のリフロー工程の完了後に、半導体装置1に他のゲル接合工程を行い、半導体装置1に制御基板を組み付け、半導体装置1の機能検査を行う。
Next, the semiconductor manufacturing method according to the present embodiment will be described.
In the semiconductor manufacturing method, first, a single inspection of each of the plurality of
次に、本実施形態に係る半導体装置1のリフロー工程にて使用する製造治具10を説明する。
図2は、本実施形態に係る半導体装置1の製造治具10を示す分解斜視図である。図3は、本実施形態に係る半導体装置1の製造治具10の使用状態を示す断面図である。
製造治具10は、下治具20と、矯正治具30と、囲繞治具40と、錘治具50と、上治具60と、を備える。また、製造治具10は、第1固定ピン71と、第2固定ピン72と、を有する。
製造治具10は、半導体装置1を下治具20および矯正治具30に配置し、基板4を囲繞部材41にて囲繞し、錘治具50を囲繞治具40で位置決めしつつ半導体装置1に載置し、上治具60と下治具20とによって半導体装置1を上下に挟み込み、囲繞治具40を上治具60によって位置決めする。
Next, the
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the
The
In the
下治具20は、図示しない載置台上に載置される基礎部材である。
下治具20は、半導体装置1を載置する矩形平板状のベース部材21から構成される。ベース部材21は、4隅にクランプ22を有する。
The
The
矯正治具30は、下治具20であるベース部材21に載置された半導体装置1を抑えて半導体装置1の姿勢を矯正する。矯正治具30は、矯正部材31から構成される。
The
矯正部材31は、中央に矩形孔部31aを有する平板部31bと、平板部31bをベース部材21から持ち上げるように平板部31bの4隅に立設した脚部31cと、を有する。矯正部材31は、脚部31cをベース部材21上に載置して脚部31cをベース部材21のクランプ22によってクランプされて保持される。矯正部材31は、半導体装置1を矩形孔部31a内において複数箇所の並列した長手方向位置にて半導体装置1の中央の反りを抑える平板部31bの短手方向両端部に掛け渡された複数本の細棒部31dを有する。複数本の細棒部31dは、矯正部材31の平板部31bの短手方向両端部側にて下方に延出する両側の鉛直棒部と、両側の鉛直棒部の下端から短手方向中央部側に水平方向に延出する水平棒部と、から構成される。矯正部材31は、平板部31bの下面から下方に延出されて半導体装置1の外周部の反りを抑える複数本の抑棒部31eを有する。抑棒部31eは、平板部31bに対してスライド可能な軸と、この軸に介装されるスプリングと、から構成される。
The
矯正部材31は、下治具20であるベース部材21に対して平板部31bの長手方向中央部かつ短手方向一端部側の1箇所の第1固定ピン71で固定される(図2、図3参照)。
製造治具10に配置される半導体装置1のウォータジャケット2は、ベース部材21の上面において第1固定ピン71と同じ側にて同様にベース部材21の長手方向中央部かつ短手方向一端部側の1箇所の第2固定ピン72でケース3ごと固定される(図3参照)。
上治具60および下治具20が1箇所の第1固定ピン71によって固定され、ウォータジャケット2および下治具20が第1固定ピン71近傍の1箇所の第2固定ピン72によって固定されることで、上治具60、ウォータジャケット2および下治具20それぞれの熱膨張変化が許容される。この熱膨張変化は、第1固定ピン71および第2固定ピン72を起点として、上治具60、ウォータジャケット2および下治具20それぞれを放射状に変化させる。
The
The
The
囲繞治具40は、上治具60から延出された位置決めピン61aに挿通される。囲繞治具40は、複数の囲繞部材41から構成される。
The surrounding
囲繞部材41は、各基板4より一回り大きい形状である。囲繞部材41は、縦孔部41aと、位置決め部としての丸穴41bと、を有する、縦孔部41aは、錘部材51を配置可能な矩形の空間部であり、基板4上の半導体チップ5の数に合わせた数設けられる。丸穴41bは、2本の位置決めピン61aによって位置決めされるように囲繞部材41の厚肉部に2箇所設けられる。丸穴41bは、位置決めピン61aの先端を挿通時に差し込めるように円錐状である。囲繞部材41ごとの2箇所の丸穴41bは、少なくとも所定距離隔てて設けられる。囲繞部材41は、2箇所の丸穴41bが少なくとも所定距離隔てられることで、回動を禁止される。囲繞部材41は、2本の位置決めピン61aを丸穴41bに挿通することで2点支持され、上治具60と一体的に上治具60の熱膨張の伸縮に応じて回動せずに移動する。
The surrounding
図3に示すように、囲繞部材41の外周部には、囲繞部材41にて被覆される基板4の外周縁を固定するために下方に突出した少なくとも1対の爪41cを有する。少なくとも1対の爪41cは、基板4の外周縁の対向辺を引っ掛けて固定するように基板4の両側に1個ずつ設けられる。基板4は、小型であり熱膨張による伸縮が少ないため、リフロー時に少なくとも1対の爪41cに固定された状態で熱膨張による割れの発生が抑制される。
囲繞部材41とケース3との間の距離は、リフロー時に予想される上治具60の伸びの距離以上に設定され、囲繞部材41とケース3とが熱膨張時であっても接触しない。
As shown in FIG. 3, the outer peripheral portion of the surrounding
The distance between the surrounding
錘治具50は、はんだ材を介在させた状態で積層された配線部材6上に配置される。錘治具50は、囲繞部材41に囲繞される複数の錘部材51を有する。
The
錘部材51は、囲繞部材41の縦孔部41a内に配置される矩形柱状である。錘部材51は、1個の半導体チップ5ごとに配置される。このため、錘部材51は、例えば基板4上に3つの半導体チップ5が搭載される場合には、この3個の半導体チップ5上の配線部材6上にそれぞれ3個の錘部材51が配置される。錘部材51は、下部を囲繞部材41の縦孔部41a内に格納されることで、倒れ難くなる。
錘部材51は、カバー52を有する。カバー52は、半導体チップ5表面の例えば信号パッド部などのはんだ付着禁止領域を被覆し、リフロー時のはんだ付着を防止する。
The
The
錘部材51としては、スライド式カバー錘部材51aおよびモノブロックカバー錘部材51bの2種類が存在する。図3左側の錘部材51がスライド式カバー錘部材51aであり、図3右側の錘部材51がモノブロックカバー錘部材51bである。
There are two types of weight members 51: a sliding
スライド式カバー錘部材51aは、配線部材6に載置される直方体状の本体53と、本体53側方の半導体チップ5領域に設けられたスライド式カバー部54と、を有する。スライド式カバー部54は、本体53の側面に突出した軸受53aを通してスライド自在な軸部55と、軸部55の下端部に設けられたカバー52aと、軸部55の上端部に設けられた落下防止用のストッパ56と、を有する。スライド式カバー部54のカバー52aは、軸部55を本体53に対してスライドさせることで、本体53の載置された配線部材6よりも下方の半導体チップ5表面のはんだ付着禁止領域に押し付けられる。
The sliding
モノブロックカバー錘部材51bは、直方体状であり、カバー52bを本体53と一体化して有する。カバー52bは、配線部材6に載置された本体53の側方から本体53の下面が載置された配線部材6よりも下方の半導体チップ5表面に対面して下方に突出し、カバー52bの突出面とはんだ付着禁止領域との間がリフロー時にはんだ飛沫を入り込ませない所定隙間に設定される。
The monoblock cover
上治具60は、下治具20とともに半導体装置1を上下に挟み込む。上治具60は、下治具20と同一の線膨張率を有する材料で構成される。
上治具60は、矯正部材31の中央の矩形孔部31aに配置されるとともに囲繞部材41を位置決めする位置決めピン61aを有する連携部材61と、連携部材61の中央の矩形孔部61bに配置される遮熱部材62と、を有する。
The
The
連携部材61は、囲繞部材41を位置決めする。
連携部材61は、矯正部材31の矩形孔部31aの形状を有し、矯正部材31の矩形孔部31aの内壁下部において突出した段部31a1に引っ掛けられ、矩形孔部31aを塞ぐ。連携部材61は、各囲繞部材41の2箇所の丸穴41bそれぞれに挿通されるように位置決めピン61aを有する。位置決めピン61aは、丸棒状で先端を尖らせた尖頭型であり、位置決めピン61a挿通時の先端のずれを円錐型の丸穴41bの半径距離の範囲内において囲繞部材41を丸穴41bの中心に位置補正する。連携部材61は、中央に矩形孔部61bを有する。
The
The
遮熱部材62は、半導体装置1の上面がリフロー炉内の上側ヒータから過熱されることを防止する。
遮熱部材62は、連携部材61の矩形孔部61bの形状を有し、連携部材61の矩形孔部61bの内側面下部において突出した段部に引っ掛けられ、矩形孔部61bを塞ぐ。
The
The
次に、本実施形態に係る半導体装置1の製造方法におけるリフローの実施手順の詳細を説明する。
図4は、本実施形態に係る半導体装置1の製造方法におけるリフローの実施手順を示すフローチャートである。
Next, details of the reflow procedure in the method for manufacturing the semiconductor device 1 according to the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a reflow execution procedure in the method for manufacturing the semiconductor device 1 according to the present embodiment.
図4に示すように、ステップS1では、下治具20であるベース部材21を、載置台上に配置する。
As shown in FIG. 4, in step S1, the
ステップS2では、ウォータジャケット2を、ベース部材21上に配置する。ウォータジャケット2は、ベース部材21上の第2固定ピン72を、ウォータジャケット2の長手方向中央部かつ短手方向一端部側の1箇所の孔部2cに挿通されることで、ベース部材21上に位置決めされる。
In step S <b> 2, the
ステップS3では、ケース3を、ウォータジャケット2上に配置する。ケース3は、ウォータジャケット2に挿通されたベース部材21上の第2固定ピン72を、ケース3の外壁部3aにおける長手方向中央部かつ短手方向一端部側の1箇所の孔部3cに挿通されることで、ベース部材21上かつウォータジャケット2上に位置決めされる。
In step S <b> 3, the
ステップS4では、矯正部材31を、ケース3内に後から配置される基板4、半導体チップ5および配線部材6の実装部品がこの順に積層されたウォータジャケット2の周囲を囲繞できるように配置する。この際、矯正部材31の5本の細棒部31dが配線部材6よりも上側の空間に配置される。矯正部材31の配置後、矯正部材31の4本の脚部31cそれぞれを、ベース部材21上の各クランプ22によってクランプする。
In step S4, the
ステップS5では、第1はんだ材7を、ウォータジャケット2上に配置する。
In step S <b> 5, the
ステップS6では、第1はんだ材7を介して複数個の基板4を、ウォータジャケット2上であってケース3の仕切り部3b間のそれぞれの空間に配置する。
In step S <b> 6, the plurality of
ステップS7では、囲繞部材41を、配線部材6および半導体チップ5が縦孔部41a内に格納されるように基板4上を被覆し、囲繞部材41の少なくとも1対の爪41cを基板4の対向辺それぞれに引っ掛けて固定する。囲繞部材41は、位置決めピン61aに挿通される丸穴41bの移動によって位置補正されるため、基板4を移動させることなくラフに配置できる。囲繞部材41とケース3との間の距離は、リフロー時に予想される矯正部材31などの上治具60の伸びの距離以上の間隙になる。
In step S7, the surrounding
ステップS8は、第2はんだ材8を、複数個の基板4それぞれの上に配置する。
In step S <b> 8, the
ステップS9では、第2はんだ材8を介して複数の半導体チップ5それぞれを、複数個の基板4それぞれの対応位置に配置する。
In step S <b> 9, each of the plurality of
ステップS10では、第3はんだ材9を、複数の半導体チップ5それぞれの上に配置する。
In step S <b> 10, the
ステップS11では、第3はんだ材9を介して複数の配線部材6それぞれを、複数の半導体チップ5それぞれの上に配置する。
In step S <b> 11, each of the plurality of
ステップS12では、錘部材51を、囲繞部材41の縦孔部41a内かつ配線部材6上に配置する。
In step S <b> 12, the
ステップS13では、連携部材61を、矯正部材31の矩形孔部31aに配置する。連携部材61が矯正部材31の矩形孔部31aに配置されると、連携部材61の複数本の位置決めピン61aが複数個の囲繞部材41それぞれの2箇所の丸穴41bに挿通される。このとき、囲繞部材41は、丸穴41bに挿通される位置決めピン61aによって丸穴41bの半径距離の範囲内において丸穴41bの中心に位置補正される。
続いて、上治具60である遮熱部材62を、連携部材61の矩形孔部61bに配置する。
In step S <b> 13, the
Subsequently, the
ステップS14では、製造治具10に保持された半導体装置1を、リフロー炉内に投入し、上側および下側のヒータ81,82によって加熱しその後冷却することで、はんだ材7,8,9を溶融しその後固化する。これにより、ウォータジャケット2と基板4との間、基板4と半導体チップ5との間および半導体チップ5と配線部材6との間の3層のはんだ付けの接合工程を同時に行う。
ここで、上治具60、ウォータジャケット2および下治具20それぞれがヒータ81,82の加熱によって相違した熱膨張変化(伸縮)を行う。この場合、上治具60および下治具20が1箇所の第1固定ピン71によって固定され、ウォータジャケット2および下治具20が第1固定ピン71近傍の1箇所の第2固定ピン72によって固定されることで、上治具60、ウォータジャケット2および下治具20それぞれの熱膨張変化(伸縮)は許容される。ただし、上治具60および下治具20は、同一の線膨張率の材料によって構成されるため、熱膨張変化(伸縮)がほぼ等しくなる。矯正部材31を介して位置決めピン61aによって位置決めされた囲繞部材41は、上治具60の熱膨張に応じて水平方向に回動せずに移動する。囲繞部材41に固定された基板4は、半導体装置1のサイズに比して複数個に分割されて小型であり熱膨張変化が小さいため、少なくとも1対の爪41cによる固定や下面全体のウォータジャケット2との間のはんだ接合を原因として割れが発生しない。
また、リフロー炉内では、半導体チップ5表面においてはんだ材7,8,9の溶融したはんだ飛沫が発生する。しかし、半導体チップ5表面のはんだ付着禁止領域は、スライド式カバー錘部材51aまたはモノブロックカバー錘部材51bのカバー52a,52bによって被覆され、はんだ飛沫の付着を防止される。
In step S14, the semiconductor device 1 held by the
Here, the
In the reflow furnace, molten solder droplets of the
本実施形態に係る半導体装置1の製造方法によれば、以下の効果が奏される。
はんだ材7,8,9によってはんだ付けされる基板4、半導体チップ5および配線部材6が、上治具60から延出された位置決めピン61aに挿通された囲繞部材41に囲繞されて固定される。このため、基板4、半導体チップ5および配線部材6は、下治具20やケース3などの他部材から離間させて固定できる。よって、リフロー工程(ステップS14)にて基板4が配置されたウォータジャケット2と下治具20やケース3などの他部材との熱膨張差あるいは基板4が配置されたウォータジャケット2と上治具60との熱膨張差によってこれら部材間の伸縮が相違しても、囲繞部材41に固定された基板4、半導体チップ5および配線部材6は、下治具20やケース3などの他部材に干渉されず、水平方向の進退を自在とする。また、囲繞部材41に固定された基板4、半導体チップ5および配線部材6が下治具20やケース3などの他部材と当接せず影響を受けないため、当接時に拡大する応力に起因する半導体チップ5のはんだ付けの不具合は発生しない。したがって、リフロー工程(ステップS14)にて部材間に相違する伸縮が生じても半導体装置1は良好にはんだ付けできる。
According to the manufacturing method of the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the following effects are exhibited.
The
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
1個の囲繞部材を位置決めする位置決めピンは、2本だけでなく、2本以上であってもよい。
はんだ材は、高温鉛フリーはんだなどを用いることができ、はんだの代わりにろう材やナノAgなどの金属粒子を含む接合材であってもよい。
爪は、基板の対向辺に長い領域の間設けられてもよく、2対以上であってもよく、または、少なくとも1対の爪が対応する対向辺とは別の対向辺にも対応して設けられてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
The number of positioning pins for positioning one surrounding member is not limited to two, and may be two or more.
The solder material may be a high-temperature lead-free solder or the like, and may be a bonding material including a brazing material or metal particles such as nano Ag instead of the solder.
The claws may be provided between long regions on the opposite sides of the substrate, may be two or more pairs, or correspond to opposite sides different from the opposite sides to which at least one pair of claws correspond. It may be provided.
1…半導体装置
4…基板
5…半導体チップ
6…配線部材
8…第2はんだ材
9…第3はんだ材
10…製造治具
20…下治具
30…囲繞治具
50…錘治具
60…上治具
61a…位置決めピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (2)
基板の周囲に、複数の円錐型の丸穴が形成されると共に、当該基板よりも一回り大きい外周部が形成され、当該外周部の下方に前記基板の外周縁を固定する一対の爪が形成される囲繞治具を配置する工程と、
前記基板にはんだ材を介在させて半導体チップを配置する工程と、
前記半導体チップ上にはんだ材を介在させて配線部材を配置する工程と、
前記配線部材上に錘治具を配置する工程と、
前記半導体装置を上治具および下治具によって上下に挟み込み、前記上治具から延出された先端が尖頭型に形成された位置決めピンを前記囲繞治具の前記丸穴に挿通することで、前記囲繞治具を位置決めする工程と、
前記囲繞治具が位置決めされた前記半導体装置をリフロー炉内にて加熱しその後に冷却することで、はんだ材を溶融後固化してはんだ付けするリフロー工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device for performing solder reflow on a semiconductor device on which a mounting component is mounted,
A plurality of conical round holes are formed around the substrate, an outer peripheral portion that is slightly larger than the substrate is formed, and a pair of claws for fixing the outer peripheral edge of the substrate is formed below the outer peripheral portion. Placing a go jig to be performed ;
Placing a semiconductor chip with a solder material interposed in the substrate;
Arranging a wiring member with a solder material interposed on the semiconductor chip;
Placing a weight jig on the wiring member;
The semiconductor device is vertically sandwiched between an upper jig and a lower jig, and a positioning pin having a pointed tip formed extending from the upper jig is inserted into the round hole of the surrounding jig. , Positioning the go jig,
A reflow process in which the semiconductor device on which the surrounding jig is positioned is heated in a reflow furnace and then cooled, so that the solder material is melted and then solidified and soldered. Manufacturing method.
前記実装部品が搭載される基板の周囲に配置され、複数の円錐型の丸穴が形成されると共に、当該基板よりも一回り大きい外周部が形成され、当該外周部の下方に前記基板の外周縁を固定する一対の爪が形成される囲繞治具と、
はんだ材を介在させた状態で積層された前記実装部品上に配置される錘治具と、
前記半導体装置を上下に挟み込む上治具および下治具と、
前記上治具から延出され、前記囲繞治具の前記丸穴に挿通されることで、前記囲繞治具を位置決めする先端が尖頭型に形成された位置決めピンと、を備え、
前記半導体装置とともにリフロー炉内に投入されることを特徴とする半導体装置の製造治具。
A semiconductor device manufacturing jig for performing solder reflow on a semiconductor device on which mounted components are mounted,
A plurality of conical round holes are formed around the substrate on which the mounting component is mounted, and an outer peripheral portion that is slightly larger than the substrate is formed. A go jig in which a pair of claws for fixing the periphery is formed ;
A weight jig disposed on the mounting component laminated with a solder material interposed therebetween;
An upper jig and a lower jig for sandwiching the semiconductor device vertically;
A positioning pin that extends from the upper jig and is inserted into the round hole of the surrounding jig so that the tip for positioning the surrounding jig is formed into a pointed shape, and
A semiconductor device manufacturing jig, which is put into a reflow furnace together with the semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013271948A JP6148171B2 (en) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Semiconductor device manufacturing method and manufacturing jig |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013271948A JP6148171B2 (en) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Semiconductor device manufacturing method and manufacturing jig |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015126212A JP2015126212A (en) | 2015-07-06 |
JP6148171B2 true JP6148171B2 (en) | 2017-06-14 |
Family
ID=53536691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013271948A Expired - Fee Related JP6148171B2 (en) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Semiconductor device manufacturing method and manufacturing jig |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6148171B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7287085B2 (en) | 2019-04-18 | 2023-06-06 | 富士電機株式会社 | ASSEMBLY JIG SET AND SEMICONDUCTOR MODULE MANUFACTURING METHOD |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5831597A (en) * | 1981-08-19 | 1983-02-24 | 日本電気株式会社 | Automatic mounting device |
JP2007180457A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toyota Industries Corp | Soldering method, method of manufacturing semiconductor module, and soldering apparatus |
JP5233853B2 (en) * | 2009-06-11 | 2013-07-10 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
JP5589950B2 (en) * | 2011-05-06 | 2014-09-17 | 株式会社デンソー | Electronic equipment |
JP5575698B2 (en) * | 2011-05-10 | 2014-08-20 | 本田技研工業株式会社 | Parts joining jig |
JP6104518B2 (en) * | 2012-04-27 | 2017-03-29 | 日産自動車株式会社 | Semiconductor device manufacturing method, adiabatic load jig, and adiabatic load jig installation method |
-
2013
- 2013-12-27 JP JP2013271948A patent/JP6148171B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015126212A (en) | 2015-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9867275B2 (en) | Modular power supply and method for manufacturing the same | |
JP5853525B2 (en) | Semiconductor chip positioning jig and semiconductor device manufacturing method | |
JP7156025B2 (en) | semiconductor equipment | |
US8759158B2 (en) | Assembly jig for a semiconductor device and assembly method for a semiconductor device | |
CN105304578B (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP4985285B2 (en) | Semiconductor device manufacturing jig | |
JP6148171B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and manufacturing jig | |
JP6077436B2 (en) | Wiring board and method of mounting semiconductor element on wiring board | |
US9296056B2 (en) | Device for thermal management of surface mount devices during reflow soldering | |
US20090289100A1 (en) | Method and apparatus for rework soldering | |
KR101603621B1 (en) | Cooling Apparatus for PCB and Manufacturing Method Thereof | |
CN109935538B (en) | Component joining device and component joining method | |
JP5889160B2 (en) | Manufacturing method of electronic equipment | |
JP4765098B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP4985497B2 (en) | Soldering method | |
JP2009031111A (en) | Semiconductor integrated device socket module | |
KR101099052B1 (en) | Cooling plate and method for manufacturing thereof | |
JP2012019096A (en) | Bonding method for semiconductor chip, and bonding device for semiconductor chip | |
JP2018098255A (en) | Reflow jig, and manufacturing method of electronic device using reflow jig | |
JP5257530B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2014157880A (en) | Terminal positioning holding jig | |
JP6357874B2 (en) | Method for mounting semiconductor module and jig for soldering semiconductor module used in this method | |
JP2572888Y2 (en) | Jig with board solder | |
JP2018019000A (en) | Power semiconductor module | |
JP4046109B2 (en) | Component mounting apparatus and substrate mounting stage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151126 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161005 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161018 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161209 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170509 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170518 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6148171 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |