特開 2024-8087 半導体モジュールの製造方法及び半導体モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024008087

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】半導体モジュールの製造方法及び半導体モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20240112BHJP

【ＦＩ】

H01L25/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022109643

(22)【出願日】2022-07-07

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002918

【氏名又は名称】弁理士法人扶桑国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】寺島 健史

(57)【要約】

【課題】ベース板固定治具に対する金属ベース板の上下逆入れを防止する。
【解決手段】金属ベース板１０は、第１の端部１０ｂに設けられたネジ固定用の第１の貫通孔１０ｄと、第１の端部１０ｂに対向する第２の端部１０ｃに設けられ、第１の貫通孔１０ｄとは形状の異なるネジ固定用の第２の貫通孔１０ｅとを有し、且つ、金属ベース板１０のおもて面の中心からずれた位置に、絶縁回路基板の搭載位置１０ａが設けられている。このような金属ベース板１０を、金属ベース板１０の外形、第１の貫通孔１０ｄ及び第２の貫通孔１０ｅの形状に対応して型取られた凹部（たとえば、凹部２０ａ１０）を有するベース板固定治具２０の凹部に嵌め込み、その凹部に嵌め込まれた金属ベース板１０の上に、半導体チップが搭載された絶縁回路基板をはんだ接合する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の端部に設けられたネジ固定用の第１の貫通孔と、前記第１の端部に対向する第２の端部に設けられ、前記第１の貫通孔とは形状の異なるネジ固定用の第２の貫通孔とを有し、且つ、おもて面の中心からずれた位置に絶縁回路基板の搭載位置が設けられた金属ベース板を、前記金属ベース板の外形、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔の形状に対応して型取られた凹部を有するベース板固定治具の前記凹部に嵌め込み、
前記凹部に嵌め込まれた前記金属ベース板の上に、半導体チップが搭載された前記絶縁回路基板をはんだ接合する、
半導体モジュールの製造方法。

【請求項2】

前記第１の貫通孔は、平面視で、周囲が閉じられた形状であり、前記第２の貫通孔は、平面視で、周囲の一部が開かれた形状である、請求項１に記載の半導体モジュールの製造方法。

【請求項3】

前記金属ベース板の裏面には、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を用いて、冷却器がネジ止めされる、請求項１に記載の半導体モジュールの製造方法。

【請求項4】

前記ベース板固定治具には、同一の向きで前記凹部が複数形成されている、請求項１に記載の半導体モジュールの製造方法。

【請求項5】

前記金属ベース板の外形は、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔の部分以外は点対称である、請求項１に記載の半導体モジュールの製造方法。

【請求項6】

第１の端部に設けられたネジ固定用の第１の貫通孔と、前記第１の端部に対向する第２の端部に設けられ、前記第１の貫通孔とは形状の異なるネジ固定用の第２の貫通孔とを有し、且つ、おもて面の中心からずれた位置に絶縁回路基板の搭載位置が設けられた金属ベース板と、
前記搭載位置にはんだ接合された前記絶縁回路基板と、
前記絶縁回路基板の上に搭載された半導体チップと、
を有する半導体モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体モジュールの製造方法及び半導体モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換用のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などのスイッチング素子を含む半導体モジュールがある。また、このようなスイッチング素子を含むチップと、スイッチング素子の駆動及び保護機能をもつ集積回路を１つのパッケージに集約したＩＰＭ（Intelligent Power Module）と呼ばれる半導体モジュールも知られている。

【0003】

半導体モジュールの製造工程には、放熱用の金属ベース板上に半導体チップが搭載された絶縁回路基板をはんだ接合する工程がある。この工程では、金属ベース板の形状に型取られたベース板固定治具に金属ベース板を嵌め込み、金属ベース板の上にはんだ材を用いて絶縁回路基板が接合される（たとえば、特許文献１参照）。

【0004】

なお、従来の半導体モジュールの金属ベース板は、平面視で外形が点対称であるものが用いられている（たとえば、特許文献２，３参照）。また、金属ベース板のおもて面の中心からずれた位置に絶縁回路基板が搭載される場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－１７０７３１号公報

【特許文献2】特開２００８－１５９８５７号公報

【特許文献3】特開２０２１－１３２２３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

金属ベース板の外形が点対称であると、ベース板固定治具に対して金属ベース板を正しい角度から１８０度回転させて設置する上下逆入れが可能となってしまう（以下、上下逆入れと記載）。そして、ベース板のおもて面の絶縁回路基板の搭載位置が中心からずれていると、絶縁回路基板の金属ベース板上の搭載位置がずれて組立不良が発生し、製造コストが増える可能性がある。

【0007】

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ベース板固定治具に対する金属ベース板の上下逆入れを防止可能な半導体モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一観点によれば、第１の端部に設けられたネジ固定用の第１の貫通孔と、前記第１の端部に対向する第２の端部に設けられ、前記第１の貫通孔とは形状の異なるネジ固定用の第２の貫通孔とを有し、且つ、おもて面の中心からずれた位置に絶縁回路基板の搭載位置が設けられた金属ベース板を、前記金属ベース板の外形、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔の形状に対応して型取られた凹部を有するベース板固定治具の前記凹部に嵌め込み、前記凹部に嵌め込まれた前記金属ベース板の上に、半導体チップが搭載された前記絶縁回路基板をはんだ接合する、半導体モジュールの製造方法が提供される。

【0009】

また、本発明の一観点によれば、第１の端部に設けられたネジ固定用の第１の貫通孔と、前記第１の端部に対向する第２の端部に設けられ、前記第１の貫通孔とは形状の異なるネジ固定用の第２の貫通孔とを有し、且つ、おもて面の中心からずれた位置に絶縁回路基板の搭載位置が設けられた金属ベース板と、前記搭載位置にはんだ接合された前記絶縁回路基板と、前記絶縁回路基板の上に搭載された半導体チップと、を有する半導体モジュールが提供される。

【発明の効果】

【0010】

開示の技術によれば、ベース板固定治具に対する金属ベース板の上下逆入れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施の形態の半導体モジュールの製造方法の一例を示す平面図である。

【図2】本実施の形態の半導体モジュールの製造方法の一例を示す斜視図である。

【図3】比較例の半導体モジュールの製造方法を示す平面図である。

【図4】絶縁回路基板の搭載例を示す平面図である。

【図5】半導体チップの搭載時に用いられる駒治具の例を示す平面図である。

【図6】半導体モジュールの製造工程全体の流れを示す図である。

【図7】金属ベース板の変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「おもて面」及び「上面」とは、図１の金属ベース板１０などにおいて、上側（＋Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「上」とは、図１の金属ベース板１０などにおいて、上側（＋Ｚ方向）の方向を表す。「裏面」及び「下面」とは、図１の金属ベース板１０などにおいて、下側（－Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「下」とは、図１の金属ベース板１０などにおいて、下側（－Ｚ方向）の方向を表す。必要に応じて他の図面でも同様の方向性を意味する。「おもて面」、「上面」、「上」、「裏面」、「下面」、「下」、「側面」は、相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。たとえば、「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。

【0013】

図１は、本実施の形態の半導体モジュールの製造方法の一例を示す平面図である。また、図２は、本実施の形態の半導体モジュールの製造方法の一例を示す斜視図である。図１、図２では、はんだ接合工程のために、ベース板固定治具２０に対して、金属ベース板１０を嵌め込み、金属ベース板１０を固定する工程の例が示されている。

【0014】

本実施の形態の半導体モジュールの製造方法では、図１に示すような金属ベース板１０と、ベース板固定治具２０が用いられる。

【0015】

金属ベース板１０は、半導体モジュールの放熱用に用いられるものであり、熱伝導性に優れた金属を主成分とする。このような金属として、たとえば、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの一種を含む合金などがある。金属ベース板１０の耐食性を向上させるために、めっき処理が行われていてもよい。この際、用いられるめっき材は、たとえば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金である。

【0016】

図１には、金属ベース板１０を、Ｘ－Ｙ面上で１８０度回転させた例が示されている。この例からわかるように、金属ベース板１０のおもて面の中心からずれた位置には、絶縁回路基板の搭載位置１０ａが設けられている。搭載位置１０ａは、たとえば、図１のように、４隅に設けられる突起部１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３，１０ａ４により規定されている。このような突起部１０ａ１～１０ａ４は、絶縁回路基板のはんだ接合時に、はんだの引けやボイドの発生を抑制し、はんだの濡れ拡がりを向上する機能を有する。

【0017】

突起部１０ａ１～１０ａ４の高さは、たとえば、０．０５ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下である。また、突起部１０ａ１～１０ａ４の直径は、たとえば、５０μｍ以上、５００μｍ以下である。また、突起部１０ａ１～１０ａ４は、図２に示したような棒状に限らず、たとえば、半球体状、半楕円球状、立方体状でもよい。または、突起部１０ａ１，１０ａ２の間が連なって絶縁回路基板の辺に沿った凸状の形状でもよい。突起部１０ａ２，１０ａ４、突起部１０ａ４，１０ａ３、突起部１０ａ３，１０ａ１でも同様に、それらの間が連なって絶縁回路基板の辺に沿った凸状の形状でもよい。

【0018】

また、金属ベース板１０の第１の端部１０ｂにはネジ固定用の第１の貫通孔１０ｄが設けられており、第１の端部１０ｂに対向する第２の端部１０ｃにもネジ固定用の第２の貫通孔１０ｅが設けられている。第１の貫通孔１０ｄ及び第２の貫通孔１０ｅは、金属ベース板１０の裏面に、たとえば、冷却器をネジ止めするために設けられている。冷却器として、フィン、または、複数のフィンから構成されるヒートシンク、水冷による冷却装置などを適用することができる。

【0019】

ここで、第１の貫通孔１０ｄと第２の貫通孔１０ｅとは形状が異なっている。図１の例では、第１の貫通孔１０ｄは、平面視で、周囲が閉じられた形状であり、第２の貫通孔１０ｅは、平面視で、周囲の一部が開かれた形状である。したがって、金属ベース板１０の外形は、第１の貫通孔１０ｄと第２の貫通孔１０ｅ以外の部分は点対称だが、第１の貫通孔１０ｄと第２の貫通孔１０ｅとの形状の差異によって、全体としては点対称とはなっていない。

【0020】

なお、金属ベース板１０の外形をこうした点対称に近い構造（略点対称）とするメリットとしては、反りを考慮した設計が容易であることが挙げられる。オフセットを気にせず、金属ベース板１０のセンター部分を中心に反りを考慮した設計を行えばよいからである。
他のメリットとしては、部材の共通化が容易であるということが挙げられる。外形が略点対称である場合、他の半導体モジュールの製造の際にも流用が可能であり、部材の共通化によるコストダウンが可能であるからである。たとえば、異なる半導体モジュールの間で、金属ベース板１０は共通として、絶縁回路基板や金属ベース板１０に接着する端子ケースの形状を変えることが考えられる。

【0021】

ベース板固定治具２０は、はんだ接合装置に含まれる部品の１つであり、金属ベース板１０を固定するための治具である。ベース板固定治具２０は、耐熱性に優れた材質により構成されている。このような材質は、たとえば、複合セラミック材料、カーボンである。ベース板固定治具２０のおもて面には、金属ベース板１０を嵌め込んで固定するための凹部２０ａ１～２０ａ１２が設けられている。凹部２０ａ１～２０ａ１２の深さは、たとえば、金属ベース板１０の厚み程度である。このように、複数の凹部２０ａ１～２０ａ１２を設けることで、複数の半導体モジュールのはんだ接合を同時に行える。なお、凹部２０ａ１～２０ａ１２の数は、１２個に限定されるものではない。

【0022】

凹部２０ａ１～２０ａ１２は、金属ベース板１０の外形、第１の貫通孔１０ｄ及び第２の貫通孔１０ｅの形状に対応して型取られている。

【0023】

このような金属ベース板１０と、ベース板固定治具２０を用いることで、たとえば、金属ベース板１０を１８０度回転させた場合、凸部２０ｂが邪魔をして金属ベース板１０が凹部２０ａ１０に嵌まらなくなる。図１中では、１８０度回転させた金属ベース板１０が凹部２０ａ１０に嵌まらなくなることが、“ＮＧ”と表記されている。以上のことから、ベース板固定治具２０に対する金属ベース板１０の上下逆入れを防止できる。

【0024】

また、凹部２０ａ１～２０ａ１２は、ベース板固定治具２０において、同一の向きで形成されている。図１の例では、凹部２０ａ１～２０ａ１２のそれぞれの中心に対して、金属ベース板１０の第１の貫通孔１０ｄに対応する部分が＋Ｘ方向、第２の貫通孔１０ｅに対応する部分が－Ｘ方向に位置するように凹部２０ａ１～２０ａ１２が形成されている。

【0025】

このように、ベース板固定治具２０において、凹部２０ａ１～２０ａ１２を同一の向きに形成することで、全ての凹部２０ａ１～２０ａ１２に対して、同じ向きで金属ベース板１０を嵌め込むことができる。これにより、凹部２０ａ１～２０ａ１２ごとに、金属ベース板１０を回転させるような手間をなくせる。

【0026】

（比較例）
図３は、比較例の半導体モジュールの製造方法を示す平面図である。
図３において、金属ベース板３０のおもて面には、図１に示した金属ベース板１０と同様に、４隅に設けられる突起部３０ａ１，３０ａ２，３０ａ３，３０ａ４により規定された、絶縁回路基板の搭載位置３０ａが中心からずれた位置に設けられている。しかし、図１に示した金属ベース板１０と異なり、金属ベース板３０の第１の端部３０ｂと第２の端部３０ｃに設けられたネジ固定用の貫通孔３０ｄ，３０ｅは形状が同じである。したがって、金属ベース板３０の外形は、点対称となっている。

【0027】

また、図３において、ベース板固定治具４０に設けられた凹部４０ａ１～４０ａ１２のそれぞれは、金属ベース板３０の外形に対応して型取られている。

【0028】

このような金属ベース板３０と、ベース板固定治具４０を用いた場合、金属ベース板３０を１８０度回転させた場合でも凹部４０ａ１０に嵌め込むことができる。このため、ベース板固定治具４０に対する金属ベース板１０の上下逆入れが発生する可能性がある。

【0029】

これに対して、図１、図２に示したような金属ベース板１０及びベース板固定治具２０を用いる場合、上記のように、金属ベース板１０を１８０度回転させると、凹部２０ａ１０に嵌まらなくなる。このため、ベース板固定治具２０に対する金属ベース板１０の上下逆入れを防止できる。

【0030】

（はんだ接合工程）
図１、図２に示した工程により、金属ベース板１０をベース板固定治具２０により固定した後、絶縁回路基板及び半導体チップの搭載工程が行われる。
図４は、絶縁回路基板の搭載例を示す平面図である。なお、図４では、図１、図２に示したような金属ベース板１０が、ベース板固定治具２０の凹部２０ａ１～２０ａ１２のそれぞれに、嵌め込まれた例が示されている。

【0031】

絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２は、絶縁板と絶縁板の裏面に設けられた金属板と絶縁板のおもて面に設けられた回路パターンとを含んでいる。絶縁板及び金属板は、平面視で矩形状である。また、角部がＲ形状や、Ｃ形状に面取りされていてもよい。金属板のサイズは、平面視で、絶縁板のサイズより小さく、絶縁板の内側に形成されている。絶縁板は、熱伝導性のよいセラミックスにより構成されている。このようなセラミックスは、たとえば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素である。金属板は、熱伝導性に優れた金属により構成されている。このような金属は、たとえば、アルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金である。

【0032】

絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２の裏面に設けられた金属板の表面に対して、耐食性を向上させるために、めっき処理を行ってもよい。この際、用いられるめっき材は、たとえば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金である。回路パターンは、導電性に優れた金属により構成されている。このような金属は、たとえば、銀、銅、ニッケル、または、少なくともこれらの一種を含む合金である。

【0033】

同様に、絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２のおもて面に設けられた回路パターンの表面に対して、耐食性を向上させるために、めっき処理を行ってもよい。この際、用いられるめっき材は、たとえば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金である。このような回路パターンは、絶縁板のおもて面に金属層を形成し、この金属層に対してエッチングなどの処理を行って得られる。または、予め金属層から切り出した回路パターンを絶縁板のおもて面に接合してもよい。このような部品により構成される絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２に、たとえば、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板、ＡＭＢ（Active Metal Brazed）基板を用いることができる。

【0034】

絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２の搭載の際には、金属ベース板１０の上における絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２の位置合わせのために、枠治具５１ａ１～５１ａ１２が用いられる。

【0035】

枠治具５１ａ１～５１ａ１２は、平面視で金属ベース板１０と同様のサイズであって、搭載位置１０ａに対応する領域に、搭載位置１０ａのサイズよりも一回り広い開口部５１ｂ１～５１ｂ１２が形成されている。また、枠治具５１ａ１～５１ａ１２は耐熱性に優れた材質により構成されている。このような材質は、たとえば、複合セラミック材料、カーボンである。枠治具５１ａ１～５１ａ１２のそれぞれは、金属ベース板１０またはベース板固定治具２０に対して、ネジ止めされていてもよい。

【0036】

金属ベース板１０にセットした枠治具５１ａ１～５１ａ１２の開口部５１ｂ１～５１ｂ１２によって露出する搭載位置１０ａの突起部１０ａ１～１０ａ４に支持されるように、板はんだ（後述の図６の板はんだ１１ｂ１に相当）がセットされる。そして、板はんだ上に絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２が配置される。

【0037】

図５は、半導体チップの搭載時に用いられる駒治具の例を示す平面図である。
駒治具５２ａ１～５２ａ１２は、絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２上に配置される。駒治具５２ａ１～５２ａ１２は、たとえば、枠治具５１ａ１～５１ａ１２の開口部５１ｂ１～５１ｂ１２に嵌め込めるような構成となっている。駒治具５２ａ１～５２ａ１２も枠治具５１ａ１～５１ａ１２と同様に、耐熱性に優れた材質により構成されている。このような材質は、たとえば、複合セラミック材料、カーボンである。

【0038】

駒治具５２ａ１～５２ａ１２のそれぞれには、絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２上において、半導体チップを搭載する位置を露出するための開口部が設けられている。たとえば、駒治具５２ａ１には、複数の開口部５２ｂ１～５２ｂ１２が設けられている。

【0039】

駒治具５２ａ１～５２ａ１２を絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２上に配置した状態で、開口部５１ｂ１～５１ｂ１２によって露出する絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２上に板はんだ群（後述の図６の板はんだ群１２ｂ１に相当）が配置され、板はんだ群上に半導体チップ群（図６の半導体チップ群１２ａ１に相当）が配置される。

【0040】

半導体チップは、スイッチング素子を含んでいる。スイッチング素子は、たとえば、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴである。半導体チップがＩＧＢＴである場合には、裏面に主電極としてコレクタ電極を、おもて面に、ゲート電極及び主電極としてエミッタ電極をそれぞれ備えている。半導体チップがパワーＭＯＳＦＥＴである場合には、裏面に主電極としてドレイン電極を、おもて面に、ゲート電極及び主電極としてソース電極をそれぞれ備えている。上記の半導体チップは、その裏面が絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２の回路パターン上にはんだ接合される。半導体チップのおもて面の主電極、ゲート電極に対しては、配線部材が電気的、機械的に適宜接続される。配線部材は、たとえば、ボンディングワイヤ、リードフレーム、ピン状またはリボン状の部材である。

【0041】

また、半導体チップは、ダイオードを含む。ダイオードは、たとえば、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）、ＰｉＮ（Ｐ-intrinsic-Ｎ）ダイオードなどをＦＷＤ（Free Wheeling Diode）としてスイッチング素子に対して逆並列に設けてもよい。このような半導体チップは、裏面に主電極として出力電極（カソード電極）を、おもて面に主電極として入力電極（アノード電極）をそれぞれ備えている。

【0042】

また、スイッチング素子の駆動及び保護機能をもつ集積回路である半導体チップが、絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２上に搭載されてもよい。

【0043】

半導体チップの配置後、加熱処理が行われる。これにより、金属ベース板１０と絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２との間の板はんだ及び、絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２と半導体チップとの間の板はんだが溶融される。そして、加熱処理を停止することで溶融はんだが固化され、金属ベース板１０と絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２がはんだ接合され、絶縁回路基板１１ａ１～１１ａ１２と半導体チップがはんだ接合される。

【0044】

なお、上記の板はんだとして、鉛フリーはんだが用いられる。鉛フリーはんだは、たとえば、錫－銀－銅からなる合金、錫－亜鉛－ビスマスからなる合金、錫－銅からなる合金、錫－銀－インジウム－ビスマスからなる合金のうち少なくともいずれかの合金を主成分とする。さらに、はんだには、添加物が含まれてもよい。添加物は、たとえば、ニッケル、ゲルマニウム、コバルトまたはシリコンである。はんだは、添加物が含まれることで、濡れ性、光沢、結合強度が向上し、信頼性の向上を図ることができる。

【0045】

（半導体モジュールの製造工程全体の流れと半導体モジュールの例）
図６は、半導体モジュールの製造工程全体の流れを示す図である。図６において、図１、図２、図４に示した要素と同じ要素については同一符号が付されている。

【0046】

まず、金属ベース板１０、板はんだ１１ｂ１、絶縁回路基板１１ａ１、複数の板はんだによる板はんだ群１２ｂ１、複数の半導体チップによる半導体チップ群１２ａ１、端子ケース１６、制御基板１７、蓋１８が用意される。

【0047】

板はんだ１１ｂ１は、金属ベース板１０と絶縁回路基板１１ａ１とをはんだ接合するために用いられるものであり、図１、図２に示したような突起部１０ａ１～１０ａ４上に配置される。板はんだ群１２ｂ１は、絶縁回路基板１１ａ１と半導体チップ群１２ａ１とをはんだ接合するために用いられるものであり、図５に示した駒治具５２ａ１の開口部５２ｂ１～５２ｂ１２に配置される。制御基板１７は、半導体モジュールの動作を制御するための制御回路を搭載した基板である。

【0048】

金属ベース板１０、板はんだ１１ｂ１、絶縁回路基板１１ａ１、板はんだ群１２ｂ１、半導体チップ群１２ａ１は、前述のはんだ接合工程によって一体化され、積層体１５が形成される。なお、図１などに示したベース板固定治具２０を用いることで、上記のような積層体１５を複数（図１の例では１２個）同時に作製できる。

【0049】

次に、積層体１５は、端子ケース１６に接着され、制御基板１７も端子ケース１６に配置される。そして、ワイヤボンディングなどにより各部の配線が行われた後、端子ケース１６内に図示しない絶縁樹脂材が注入され、絶縁樹脂材が硬化される。最後に、蓋１８が端子ケース１６の上面に接着されることで、半導体モジュール１９が完成する。

【0050】

なお、この後、図１に示したような金属ベース板１０の第１の貫通孔１０ｄ、第２の貫通孔１０ｅを用いて、金属ベース板１０の裏面に冷却器１９ａがネジ止めされる。冷却器１９ａのネジ穴１９ａ１，１９ａ２は、金属ベース板１０の第１の貫通孔１０ｄ、第２の貫通孔１０ｅの位置に対応する位置に設けられている。

【0051】

図１、図２に示したような金属ベース板１０と、ベース板固定治具２０を用いることで、上記のような半導体モジュール１９を製造する際の、組立不良の発生を防止でき、歩留まりの低下を抑制できる。また、このような組立工程の歩留まりの低下を抑制できるため、製造コストの増加を防げる。なお、このような効果を得るために、新たな製造装置や新たな製造工程の追加は不要である。

【0052】

（金属ベース板の変形例）
ところで金属ベース板は、図１、図３に示したような形状に限定されない。以下のような金属ベース板を用いることもできる。
図７は、金属ベース板の変形例を示す平面図である。
金属ベース板６０は略矩形の外形を有しており、角部がＲ形状に面取りされている。金属ベース板６０のおもて面の中心からずれた位置には、絶縁回路基板の搭載位置６０ａが設けられている。搭載位置６０ａは、図１に示した金属ベース板１０と同様に、４隅に設けられる突起部６０ａ１，６０ａ２，６０ａ３，６０ａ４により規定されている。

【0053】

また、金属ベース板６０の第１の端部６０ｂにはネジ固定用の第１の貫通孔として、２つの貫通孔６０ｄ１，６０ｄ２が設けられている。また、第１の端部６０ｂに対向する第２の端部６０ｃにもネジ固定用の第２の貫通孔として、２つの貫通孔６０ｅ１，６０ｅ２が設けられている。これらの貫通孔６０ｄ１，６０ｄ２，６０ｅ１，６０ｅ２は、金属ベース板６０の裏面に、たとえば冷却器をネジ止めするために設けられている。

【0054】

ここで、貫通孔６０ｄ１，６０ｄ２は互いに形状が同じであり、貫通孔６０ｅ１，６０ｅ２も互いに形状が同じであるが、貫通孔６０ｄ１，６０ｄ２と貫通孔６０ｅ１，６０ｅ２とは形状が異なっている。図７の例では、貫通孔６０ｄ１，６０ｄ２は、平面視で、周囲が閉じられた形状であり、貫通孔６０ｅ１，６０ｅ２は、平面視で、周囲の一部が開かれた形状である。したがって、金属ベース板６０の外形は、略点対称であるものの、貫通孔６０ｄ１，６０ｄ２と貫通孔６０ｅ１，６０ｅ２との形状の差異によって、完全な点対称とはなっていない。

【0055】

このような金属ベース板６０を用いる場合、ベース板固定治具の凹部も金属ベース板６０に対応した形状で形成される。すなわち、凹部は、金属ベース板６０の外形、貫通孔６０ｄ１，６０ｄ２と貫通孔６０ｅ１，６０ｅ２の形状に対応して型取られることになる。

【0056】

上記のような金属ベース板６０、ベース板固定治具を用いた場合も、金属ベース板１０、ベース板固定治具２０を用いた場合と同様の効果が得られる。

【0057】

以上、実施の形態に基づき、本発明の半導体モジュールの製造方法及び半導体モジュールの一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0058】

１０ 金属ベース板
１０ａ 搭載位置
１０ａ１～１０ａ４ 突起部
１０ｂ 第１の端部
１０ｃ 第２の端部
１０ｄ 第１の貫通孔
１０ｅ 第２の貫通孔
２０ ベース板固定治具
２０ａ１～２０ａ１２ 凹部
２０ｂ 凸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】