[发明专利]焊接方法和半导体模块的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在电路基板上焊接(soldering)多个半导体元件的焊接方法和半导体模块的制造方法。

背景技术

在将半导体元件或电子部件安装到电路基板上的情况下，通常是经由焊料(solder)接合电路基板和半导体元件等的方法。在将半导体元件等焊接到电路基板上的情况下，在介于半导体元件等和电路基板之间的焊料熔融时，有时会发生半导体元件等的位置由于熔融的焊料的表面张力而偏移，或者焊料没有扩展到半导体元件等的整个接合面上而被了接合的情况。作为抑制这种不良情况的方法，例如提出了专利文献1、2、3、4所公开的方法。在专利文献1、2中，提出了在使半导体元件的焊料凸起(bump)回流(reflow)而在基板上焊接半导体元件时，通过在半导体元件上载置的压块(weight)向半导体元件加压的方法。

另外，在专利文献3中公开了使用三层焊料的方法。三层焊料包括：由高熔点材料形成的第一焊料层、以及在该第一焊料层的两面配设的第二焊料层，第二焊料层由熔点比第一焊料层低的材料形成。三层焊料配设在半导体元件和载置它们的支撑体之间，通过压块对三层焊料施加压力。然后，通过仅使上述第二焊料层经过加热和热处理而熔融，从而进行半导体元件和支撑体之间的接合。

另外，在专利文献4中提出了使部件A和部件B以正确的位置关系稳定地进行焊接的方法。该焊接方法包括：通过在搬运夹具基座上固定的部件保持构件，将部件A定位和保持在搬运夹具上的工序；通过在搬运夹具基座上固定的上夹具定位构件，对上夹具进行定位和保持的工序；使部件B在压块上保持的工序，该压块在上述上夹具上被可上下移动地定位和保持；在使上述部件A和上述部件B经由焊料相向配置的状态下通过加热进行焊接的工序。

在专利文献1、2、3、4公开的方法中，在焊接时，在半导体元件即被焊接的部件上载置压块，从而有助于焊料的扩展。在如专利文献1和专利文献2那样使用焊料凸起的方法中，由于1个半导体元件在多个位置与熔融状态的焊料接触，因此被载置在半导体元件上的压块，能够以稳定的状态将半导体元件向基板按压(加压)。

但是，如专利文献3所述，在使与半导体元件的整个接合面对应的焊料熔融来进行焊接的情况下，存在以下不良发生的情况。即，根据焊料的种类，由于熔融状态的焊料的表面张力，焊料的与半导体元件相向的面成为凸状。因此，在半导体元件上载置的压块会倾斜，导致存在于半导体元件和支撑体之间的焊料的厚度不再均匀。

另外，有时作为电路基板使用将陶瓷基板和金属制的散热器(heatsink)一体化而成的冷却电路基板，在该情况下，如果在多个半导体元件和电路基板之间的接合部上，焊料的厚度存在偏差，则该偏差会导致热电阻的偏差。另一方面，焊料发挥应力缓和效果，即吸收经由该焊料接合的半导体元件和电路基板上的布线层之间的线膨胀率的差。但是，当在多个接合部上存在热电阻的偏差时，则焊料的应力缓和效果会在多个接合部上产生偏差。这会使多个接合部上的疲劳寿命产生偏差。

因此，需要如专利文献4那样使用导向部(定位构件)以用于避免压块倾斜。但是，在将多个半导体元件焊接到电路基板上而构成的半导体模块中，如果对在多个半导体元件的每一个上载置的压块分别设置导向部，则导致结构复杂，并且增加焊接工时。

专利文献1：日本专利申请公开平11-260859号公报

专利文献2：日本专利申请公开2000-332052号公报

专利文献3：日本专利申请公开平6-163612号公报

专利文献4：日本专利申请公开2001-121259号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在将多个半导体元件焊接到电路基板上时，能够抑制多个接合部上的焊料厚度偏差的焊接方法和半导体模块的制造方法。

为了实现上述目的，在本发明的一个方案中，提供一种在电路基板上的多处设置的接合部上分别焊接半导体元件的焊接方法。上述焊接方法具备：在上述电路基板上的至少三处，以不在一条直线上的配置来设置上述接合部；将上述半导体元件经由焊料载置到上述接合部上；在不在一条直线上的至少三个半导体元件上，以跨这些半导体元件的状态载置压块；以及通过上述压块向上述半导体元件加压并同时使上述焊料熔融，由此将半导体元件焊接到上述接合部上。