在半导体模块(100)的制造方法中，通过绝缘树脂片材(40)将具有相互不同的热膨胀率的金属层(20)和冷却器(30)一体化，并且将半导体元件(10)经由焊料(15)载置在金属层(20)上的工件(1)移入回流炉(200)中。然后，在该状态下在回流炉(200)内加热，从而将半导体元件(10)安装在金属层(20)上。此时，为了使冷却器(30)的热膨胀量与金属层(20)的热膨胀量相等，以在金属层(20)和冷却器(30)之间设置温度差的方式对冷却器(30)进行加热。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及安装了半导体元件的电极层与冷却器夹着绝缘粘接层被组装在一起而成的半导体模块及其制造方法。本专利技术更详细地涉及降低该绝缘粘接层的剥离的半导体模块的制造方法以及制造装置。
技术介绍
在混合动力汽车或电动汽车等上载置的高耐压和大电流用的电源模块在半导体元件工作时自身发热量很大。由于该原因，车载用电源模块需要具备具有高散热性的冷却构造。作为具备冷却构造的电源模块，例如，已知在具有冷却介质流路的冷却器上层叠有绝缘树脂片材、作为电极发挥功能的金属层、半导体元件的电源模块。半导体元件通过焊料被固定在金属层上，金属层和冷却器通过绝缘树脂片材被粘接。在这样的电源模块中，从 半导体元件发出的热经由热传导性优良的金属层和薄层的绝缘树脂片材而被冷却器被高效地散热。另外，作为用于将电子部件焊接在电子电路基板上的装置，例如在专利文献I中公开了通过加热、熔化、冷却焊料而将电子部件安装在电子电路基板上的回流装置。在专利文献I中记载了 在该回流装置中，使具有多个开口部的热遮蔽部件介于远红外线加热器和被处理基板之间，从而局部地调整电子电路基板面内的加热温度。在先技术文献专利文献专利文献I :日本专利文献特开2003-332727号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题然而，在所述的以往的半导体模块中存在如下的问题。即，如果金属层和冷却器的热膨胀率(线膨胀系数)存在差异，则有可能由于该热膨胀率差而发生绝缘树脂片材的剥离。例如，在所述的以往的电源模块中，在金属层由铜制成而冷却器由铝制成的情况下，铜的线膨胀系数约为17X10_6/K，铝的线膨胀系数约为24X10_6/K，因此在进行焊接时的高温环境下热膨胀量会产生差异。因此，在绝缘树脂片材中产生剪切应力，其结果是，发生剥离。在如专利文献I中所示的回流装置那样局部地调节电子电路基板面内的加热温度的情况下，也有可能发生这种剥离。由这种剥离产生的间隙有可能使作为绝缘粘接层发挥功能的绝缘树脂片材与金属层(或者冷却器)的粘接面积减少从而使电源模块的散热能力下降。本专利技术是为了解决所述的以往的半导体模块具有问题点而作出的。即，本专利技术的技术问题是提供减少向绝缘粘接层的应力集中并抑制绝缘树脂层的剥离的半导体模块的制造方法。用于解决技术问题的技术手段一种以解决该技术问题为目的而作出的半导体模块的制造方法，所述半导体模块包括半导体元件；金属层，半导体元件被安装在所述金属层上；冷却器，所述冷却器由具有与金属层不同的热膨胀率的原料构成；以及绝缘粘接层，所述绝缘粘接层将金属层和冷却器粘接并且使金属层和冷却器电绝缘，所述半导体模块的制造方法的特征在于，包括安装工序，在所述安装工序中，对被加热体进行加热，使得金属层和冷却器中的热膨胀率较低的部件即低热膨胀部件的温度比金属层和冷却器中的热膨胀率较高的部件即高热膨胀部件的温度高，在被加热体中，金属层和冷却器通过绝缘粘接层被粘接在一起而一体化，并且半导体元件经由焊料被载置在金属层上。在上述的半导体模块的制造方法中，准备具有彼此不同的热膨胀率(线膨胀系数)的金属层和冷却器通过绝缘粘接层被粘接在一起并且半导体元件经由焊料被载置在 金属层上的被加热体(工件)。然后，对该被加热体进行加热使焊料熔化从而将半导体元件安装在金属层上。在该被加热体被加热时，在将金属层和冷却部中的热膨胀率较低的部件作为低热膨胀部件、将金属层和冷却部中的热膨胀率较高的部件作为高热膨胀部件的情况下，以使低热膨胀部件的温度比高热膨胀部件的温度高的方式，对被加热体进行加热。具体地，将金属层加热至焊料的熔融温度，并且以使冷却器的热膨胀量与金属层的热膨胀量大致相等的方式对冷却器进行加热。即，如果冷却器为高热膨胀部件，则对冷却器进行加热使冷却器的温度低于金属层的温度。另一方面，如果冷却器为低热膨胀部件，则对冷却器进行加热使冷却器的温度高于金属层的温度。即，在上述的半导体模块的制造方法中，为了使金属层和冷却器的热膨胀量一致，以在金属层和冷却器之间设置温度差的方式进行加热。如此，与像以往那样将金属层和冷却器加热到大致相等的温度的情况相比，在绝缘粘接层中产生的剪切应力减小，其结果是，能够期待绝缘粘接层的剥离得到抑制。并且，在上述的安装工序中，可以通过从被加热体的高度方向的上侧对被加热体进行加热的第一加热部件和从被加热体的高度方向的下侧对被加热体进行加热的第二加热部件从两侧对被加热部件进行加热，并且以使高热膨胀部件和低热膨胀部件的热膨胀量大致相等的方式对第一加热部件和第二加热部件中的至少一者进行控制。通过从被加热体的高度方向的两侧对被加热体进行加热并且对至少一者的加热部件进行温度控制，能够以高精度形成温度差。并且，在上述的安装工序中，可以通过辐射加热式加热单元从被加热体的高度方向的半导体元件侧对被加热体进行加热，并且可以在加热单元对被加热体进行加热的期间在冷却器的至少半导体元件侧的表面上配置遮蔽来自加热单元的辐射线的遮蔽部件。通过如该构成那样使用遮蔽部件覆盖冷却器的上侧表面(露出部分)来限制冷却器的加热，容易形成冷却器的金属层之间的温度差。并且，在上述的安装工序中，可以一边冷却高热膨胀部件一边加热被加热体。作为冷却单元，例如可使用吹气枪或冷却板。通过使用这样的冷却单元对高热膨胀部件进行冷却，更容易形成温度差。并且，作为其他的实施方式，本专利技术包括以下的半导体模块，所述半导体模块的特征在于，包括半导体元件；金属层，通过焊料将半导体元件安装在所述金属层上；冷却器，所述冷却器由具有比金属层高的热膨胀率的原料构成；绝缘粘接层，所述绝缘粘接层将金属层和冷却器粘接在一起，并且使金属层和冷却器电绝缘；以及遮蔽膜，所述遮蔽膜与金属层电气绝缘，覆盖冷却器的半导体元件侧的表面，并遮蔽辐射线。并且，作为其他的实施方式，本专利技术包括以下的半导体模块的制造装置，所述半导体模块包括半导体元件；金属层，半导体元件被安装在所述金属层上；冷却器，所述冷却器由具有与金属层不同的热膨胀率的原料构成；以及绝缘粘接层，所述绝缘粘接层将金属层和冷却器粘接在一起，并且使金属层和冷却器电绝缘，所述半导体模块的制造装置的特征在于，包括加热室，所述加热室容纳被加热体，在所述被加热体中，金属层和冷却器通过绝缘粘接层被粘接在一起而一体化，并且半导体元件经由焊料被载置在金属层上；以及加热单元，所述加热单元对被加热体进行加热，使得金属层和冷却器中的热膨胀率较低的部件即低热膨胀部件的温度比金属层和冷却器中的热膨胀率较高的部件即高热膨胀部件的温度高。 专利技术效果根据本专利技术，实现了减小向绝缘树脂层的热应力并且抑制绝缘树脂层的剥离的半导体模块的制造方法。附图说明图I是示出实施方式涉及的电源模块的构成的图；图2是示出实施方式涉及的回流炉的构成的图；图3是示出被加热体的温度与被加热体的热膨胀量的关系的图；图4是示出应用例涉及的电源模块的构成的图。具体实施例方式以下，参照附图对本专利技术涉及的装置具体化后的实施方式详细地进行说明。在以下的实施方式中，将本专利技术用作混合动力汽车用的智能电源模块。如图I所示，本实施方式的电源模块100包括作为发热体的半导体元件10 ;金属层20，半导体元件10被安装在金属层20上；在内部包括冷却介质流路的冷却器30 ;使金属层20和冷却器30绝缘并将两者接合的绝缘树本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：水野宏纪，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：
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