半导体装置的制造装置及半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体装置的制造装置及半导体装置。
【背景技术】
[0002]半导体装置的一例包括:基座板、接合在基座板上的绝缘基板、接合在绝缘基板上的半导体元件、及接合在绝缘基板上的外部端子。绝缘基板是通过在绝缘板的一个面上层叠金属板并在绝缘板的另一个面上层叠电路板而制成的。半导体元件和外部端子接合在绝缘基板的电路板上。
[0003]用于将外部端子与绝缘基板的电路板之间电接合且机械性地接合起来的接合方法多采用软钎焊。近年来，正在推进对利用超声波接合的接合方法的研究开发，来代替软钎焊。超声波接合是指:通过施加超声波振动并将外部端子按向绝缘基板的电路板，从而无需借助软钎料等接合材料而直接将外部端子与电路板接合起来。超声波接合具有以下这样的优点:能够在常温下进行接合，而且，外部端子与绝缘基板之间的接合可靠性高。
[0004]对于以往的超声波接合装置及接合方法而言，有一种这样的超声波安装方法:对半导体芯片施加超声波振动并将半导体芯片以倒装芯片的方式连接在设有电极端子的电路基板上(专利文献1)。专利文献1的方法采用了利用基板按压治具进行按压的手法。但是，这并不是用于将构成功率半导体模块的构件接合起来的技术，而且，单纯通过按压基板并不能够将基板完全固定，可能导致接合状态不稳定。
[0005]而且，有一种这样的超声波接合方法及装置:利用施加构件和弹性构件将接合构件的两个侧面夹持起来再施加超声波振动(专利文献2)。但是，利用弹性构件夹持构件无法将构件完全固定，可能导致接合状态不稳定。
[0006]而且，在欲通过超声波接合将连接带与半导体芯片的电极或端子之间连接起来时，有一种能吸附连接带的超声波接合治具(专利文献3)。但是，单纯通过吸附构件并不能够将构件完全固定，可能导致接合状态不稳定。
[0007]而且，在使用粘结剂安装零件的过程中需要对零件进行定位时，有一种这样的定位方法:将零件吸附在呈大致四坡屋顶形状的凹部中，并使零件在水平方向上微振动(专利文献4)。但是，在对构成功率半导体模块的构件进行超声波接合时，难以直接应用该定位方法。
[0008]而且，在对多块板状构件进行定位时，有一种用于使弹簧销贯穿多个贯通孔的治具(专利文献5)。但是，当应用于超声波接合时，因贯穿贯通孔会产生间隙，该间隙会导致在接合时产生晃动，因此，无法将构件完全固定，可能导致接合状态不稳定。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2006 - 128486号公报
[0012]专利文献2:日本特开2007 - 123937号公报
[0013]专利文献3:国际公开第2005/117095号
[0014]专利文献4:日本特开平10 - 296985号公报
[0015]专利文献5:日本特开2013 — 158858号公报
【发明内容】
_6] 发明要解决的问题
[0017]因此，本发明即是为了有效解决上述问题而做成的，其目的在于，提供一种半导体装置的制造装置，采用该半导体装置的制造装置，在对以功率半导体模块为例的半导体装置的构成构件进行超声波接合时，能够可靠地将构件固定起来，因而能够获得稳定的接合状态。
_8] 用于解决问题的方案
[0019]本发明的一技术方案是一种半导体装置的制造装置，该半导体装置包括板状构件和接合构件，其中，该半导体装置的制造装置包括:板状治具，其用于载置该板状构件；第1固定治具和第2固定治具，它们具有能抵接在该板状构件的宽度方向端部上缘的斜面，并且构成为靠近该板状构件的宽度方向端部地固定于该板状治具；及超声变幅器，其能一边将接合构件向该板状构件按压，一边在板状构件的宽度方向上施加超声波振动。
[0020]本发明的另一技术方案是一种半导体装置，该半导体装置包括:基座板；绝缘基板，其接合在该基座板上；半导体元件，其搭载于该绝缘基板；及外部端子，其借助超声波接合被接合在该绝缘基板上。在该基座板的宽度方向端部的上缘形成有压痕，该压痕是在上述半导体装置的制造装置的第1固定治具和第2固定治具中的至少一者的作用下形成的。
[0021]发明的效果
[0022]采用本发明的半导体装置的制造装置，在对半导体装置的构成构件进行超声波接合时，能够可靠地将构件固定起来，因而能够获得稳定的接合状态，进而能够实现可靠性高的接合。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的半导体装置的制造装置的一实施方式的示意性的剖视图。
[0024]图2是第2固定治具附近的局部放大图。
[0025]图3是表示第2固定治具的斜面的锥角θA与超声波接合后的外部端子的拉伸强度之间的关系的曲线图。
[0026]图4是第2固定治具附近的局部放大图。
[0027]图5是表示第2固定治具的斜面的锥角θB与超声波接合后的外部端子的拉伸强度之间的关系的曲线图。
[0028]图6是第2固定治具附近的局部放大图。
[0029]图7是第2固定治具的变形例的剖视图。
[0030]图8是第2固定治具的变形例的剖视图。
[0031]图9是半导体装置的制造装置的一实施方式的俯视图。
[0032]图10是经过超声波接合工序之后得到的半导体装置的俯视图。
[0033]图11是另一实施方式的半导体装置的制造装置的剖视图。
[0034]图12是比较例的半导体装置的制造装置的剖视图。
[0035]图13是比较例的半导体装置的制造装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0036]下面，参照附图具体地对本发明的半导体装置的制造装置及使用该制造装置制成的半导体装置的实施方式进行说明。此外，在下面的说明中，上、下是指附图中所示的上、下位置关系。
[0037]实施方式1
[0038]图1是本发明的半导体装置的制造装置的一实施方式的示意性的剖视图。图1所示的半导体装置的制造装置1包括:板状治具11、第1固定治具12、第2固定治具13及超声变幅器14。该制造装置1是用于在制造半导体装置的过程中固定半导体装置的板状构件、并对接合构件进行超声波接合的装置。
[0039]就更具体的例子而言，半导体装置为功率半导体模块，板状构件为基座板21，接合构件为外部端子23。功率半导体模块包括:基座板21 ;绝缘基板22，其借助软钎料等接合材料固定在基座板21的表面；及外部端子23，其接合在绝缘基板22上。绝缘基板22包括:绝缘板22a、电路板22b及金属板22c。作为一实施方式，本实施方式的半导体装置的制造装置1为通过超声波接合将电路板22b与外部端子23之间直接接合起来的装置。
[0040]利用本实施方式的制造装置1经过超声波接合工序后最终获得的功率半导体模块除了包括图1所示的基座板21、绝缘基板22及外部端子23之外，还包括:半导体芯片，其作为半导体元件，借助软钎料等接合材料接合在电路板22b上；布线构件，其用于将半导体芯片的电极与电路板22b电连接起来；以及壳体等，该壳体用于收纳绝缘基板22、半导体芯片及布线构件等。在图1及下面的说明所使用的附图中，为了便于对本发明的结构的理解而省略了对半导体芯片、布线构件等的图示。
[0041]本实施方式的制造装置1的板状治具11具有平坦的表面11a，在该表面11a上载置基座板21。第1固定治具12和第2固定治具13靠近基座板21的宽度方向端部地固定于板状治具11。利用该第1固定治具12和第2固定治具13以夹持基座板21的方式固定基座板21。
[0042]第1固定治具12的截面形状呈大致梯形，其在与基座板21相对的一侧具有斜面12a，斜面12a能抵接在基座板21的宽度方向端部的上缘。第1固定治具12例如被未图示的螺栓或螺钉等固定在板状治具11的表面11a。
[0043]图2是表示第2固定治具13附近的局部放大图。第2固定治具13在与基座板21相对的一侧具有斜面13a，斜面13a能抵接在基座板21的宽度方向端部的上缘。而且，第2固定治具13形成为如下这样的多边形的截面形状，