Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6484100B2 - Method for manufacturing power conversion device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6484100B2 - Method for manufacturing power conversion device - Google Patents

Method for manufacturing power conversion device Download PDF

Info

Publication number
JP6484100B2
JP6484100B2 JP2015090486A JP2015090486A JP6484100B2 JP 6484100 B2 JP6484100 B2 JP 6484100B2 JP 2015090486 A JP2015090486 A JP 2015090486A JP 2015090486 A JP2015090486 A JP 2015090486A JP 6484100 B2 JP6484100 B2 JP 6484100B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
temperature
manufacturing
formic acid
power conversion
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
Application number
JP2015090486A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016203228A (en
Inventor
孝幸 小山
孝幸 小山
善信 泉
善信 泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Astemo Ltd
Original Assignee
Keihin Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Keihin Corp filed Critical Keihin Corp
Priority to JP2015090486A priority Critical patent/JP6484100B2/en
Publication of JP2016203228A publication Critical patent/JP2016203228A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6484100B2 publication Critical patent/JP6484100B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/073Connecting or disconnecting of die-attach connectors
    • H10W72/07351Connecting or disconnecting of die-attach connectors characterised by changes in properties of the die-attach connectors during connecting
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/30Die-attach connectors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/30Die-attach connectors
    • H10W72/381Auxiliary members

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、電力変換装置の製造方法及びその製造装置に関し、特に、ハイブリッド自動車である車両に対して好適に適用され得る電力変換装置の製造方法及びその製造装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a power conversion device and a device for manufacturing the same, and more particularly to a method for manufacturing a power conversion device and a device for manufacturing the same that can be suitably applied to a vehicle that is a hybrid vehicle.

近年、四輪自動車等の車両においては、駆動システムに内燃機関であるエンジンと電動モータとを協働して用いるハイブリッド自動車が普及してきている。かかるハイブリッド自動車においては、エンジンと電動モータとを協働した状態で稼働させる電子制御装置の一つとして、電力変換装置を内蔵した電力制御装置が用いられている。   In recent years, in vehicles such as four-wheeled vehicles, hybrid vehicles using an engine that is an internal combustion engine and an electric motor in cooperation with a drive system have become widespread. In such a hybrid vehicle, a power control device incorporating a power conversion device is used as one of electronic control devices that operate an engine and an electric motor in cooperation.

かかる電力変換装置は、半田によって所定の配置位置に接合された半導体素子等の構成部品と、これら構成部品を収容する樹脂ケースと、を備えている。そして、例えば、各構成部品は、所定の配置位置で半田付け処理が施されることにより、半田によって所定の配置位置に接合されるものである。   Such a power conversion device includes a component such as a semiconductor element joined to a predetermined arrangement position by solder, and a resin case that accommodates these components. For example, each component is joined to a predetermined arrangement position by soldering by performing a soldering process at a predetermined arrangement position.

かかる状況下で、特許文献1及び特許文献2には、還元性ガスである水素ガスを供給することによってリフロー半田材が酸化することを抑制しながら、回路基板に構成部品を半田付けする水素リフロー半田付け処理が開示されている。   Under such circumstances, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe hydrogen reflow in which component parts are soldered to a circuit board while suppressing reflow solder material from being oxidized by supplying hydrogen gas that is a reducing gas. A soldering process is disclosed.

また、特許文献3には、還元性ガスである蟻酸ガスを供給することによってリフロー半田材が酸化することを抑制しながら、回路基板同士を半田付けする蟻酸リフロー半田付け処理が開示されている。   Patent Document 3 discloses a formic acid reflow soldering process in which circuit boards are soldered to each other while suppressing the reflow solder material from being oxidized by supplying a formic acid gas which is a reducing gas.

特開2009−253157号公報JP 2009-253157 A 特開2010−000513号公報JP 2010-000513 A 特開2011−003765号公報JP 2011-003765 A

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1から特許文献3は、いずれも、種々の構成部品から成る電力変換装置の製造用に適合し得るリフロー半田付け処理を開示や示唆するものではない。   However, according to the study of the present inventor, Patent Documents 1 to 3 do not disclose or suggest a reflow soldering process that can be adapted for manufacturing a power conversion device composed of various components. Absent.

つまり、特許文献1及び特許文献2が開示する水素リフロー半田付け処理では、水素の還元開始温度が相対的に高温であり、水素リフロー半田付け処理によって電力変換装置を製造する場合には、加熱に伴う電力変換装置の樹脂ケース等の温度上昇を抑制するためのカバー治具が必要となるために、多くの処理コスト及び処理労力が必要になると考えられる。   That is, in the hydrogen reflow soldering process disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the hydrogen reduction start temperature is relatively high, and when the power conversion device is manufactured by the hydrogen reflow soldering process, heating is performed. Since a cover jig for suppressing a temperature rise of a resin case or the like of the accompanying power converter is necessary, it is considered that a lot of processing costs and processing labor are required.

また、特許文献3が開示する蟻酸リフロー半田付け処理では、蟻酸の還元開始温度は相対的に低温ではあるが、回路基板同士を半田付けする処理条件を開示するのみであって、電力変換装置の種々の構成部品を時間効率的で自由度高く半田付けする処理条件を考慮したものではないものと考えられる。   Moreover, in the formic acid reflow soldering process disclosed in Patent Document 3, although the formic acid reduction start temperature is relatively low, only the processing conditions for soldering the circuit boards are disclosed. It is considered that the processing conditions for soldering various components in a time efficient manner with a high degree of freedom are not considered.

よって、現状では、種々の構成部品から成る電力変換装置の製造する際に、半田付けの処理コスト及び処理労力を低減することができ、かつ時間効率及び処理自由度が高い半田付け処理を実現することができる新規な構成のリフロー半田付け処理を実現した電力変換装置の製造方法及びその製造装置が待望された状況にある。   Therefore, at present, when manufacturing a power conversion device composed of various components, it is possible to reduce soldering processing costs and processing labor, and realize soldering processing with high time efficiency and high processing freedom. There is a long-awaited situation for a method of manufacturing a power conversion device that realizes a reflow soldering process having a novel configuration that can be performed, and the manufacturing device thereof.

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、種々の構成部品から成る電力変換装置の製造する際に、半田付けの処理コスト及び処理労力を低減することができ、かつ時間効率及び処理自由度が高いリフロー半田付け処理を実現した電力変換装置の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made through the above-described studies, and when manufacturing a power conversion device composed of various components, it is possible to reduce soldering processing costs and processing labor, and to improve time efficiency and processing. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a power conversion device that realizes a reflow soldering process with a high degree of freedom and a manufacturing device therefor.

以上の目的を達成するべく、本発明の第1の局面では、第1の接続端子及び第2の接続端子を有する半導体素子と、前記第1の接続端子に接続する第1の接続部材と、前記第1の接続部材に接続する第2の接続部材と、前記半導体素子を実装する回路基板と、前記半導体素子、前記第1の接続部材、前記第2の接続部材及び前記回路基板を収容する樹脂ケースと、を備えると共に、前記半導体素子のスイッチング動作により電力変換機能を呈する電力変換装置の製造方法において、前記第1の接続端子及び前記第1の接続部材の間、前記第1の接続部材及び前記第2の接続部材の間、並びに前記第2の接続端子及び前記回路基板の間に、各々、半田を配した態様で、前記半導体素子、前記第1の接続部材、前記第2の接続部材及び前記回路基板が前記樹脂ケースに収容された予備構成体を、昇圧して大気圧以上の圧力とした蟻酸ガス雰囲気中に置いて前記圧力を維持する第1の工程と、前記第1の工程の実行と共に、前記半田の温度がその溶融温度未満及び前記樹脂ケースの温度がその樹脂の耐熱下限温度未満になるように前記予備構成体を加熱して昇温し、かつ前記蟻酸ガス雰囲気の温度がその蟻酸の還元開始温度以上となるように前記蟻酸ガス雰囲気を昇温する第2の工程と、前記第1の工程及び前記第2の工程に引き続き、蟻酸ガス雰囲気を大気圧以上の圧力とした不活性ガス雰囲気とする第3の工程と、前記第3の工程に引き続き、前記半田が前記溶融状態となり、かつ前記樹脂ケースの温度がその樹脂の前記耐熱下限温度未満であるように前記予備構成体を更に加熱して昇温した後、前記半田の温度及び前記樹脂ケースの温度を維持する第4の工程と、前記第4の工程の実行中に、前記不活性ガス雰囲気を真空引きして排出し前記予備構成体の雰囲気を真空状態まで減圧した真空雰囲気とする第5の工程と、前記第4の工程及び前記第5の工程に引き続き、前記溶融状態の前記半田を降温して凝固することにより、前記第1の接続端子及び前記第1の接続部材、前記第1の接続部材及び前記第2の接続部材、並びに前記第2の接続端子及び前記回路基板を凝固された前記半田で各々接合する第6の工程と、を備える電力変換装置の製造方法である。   In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, a semiconductor element having a first connection terminal and a second connection terminal, a first connection member connected to the first connection terminal, A second connection member connected to the first connection member; a circuit board on which the semiconductor element is mounted; and the semiconductor element, the first connection member, the second connection member, and the circuit board. In the manufacturing method of the power converter which comprises a resin case and exhibits a power conversion function by the switching operation of the semiconductor element, between the first connection terminal and the first connection member, the first connection member And the second connection member, and between the second connection terminal and the circuit board, the semiconductor element, the first connection member, and the second connection in a form in which solder is disposed. Member and circuit base A first step of maintaining the pressure by placing the preliminary structure housed in the resin case in a formic acid gas atmosphere whose pressure is increased to a pressure equal to or higher than atmospheric pressure, and execution of the first step, The preliminary structure is heated to raise the temperature so that the temperature of the solder is less than its melting temperature and the temperature of the resin case is less than the lower temperature limit of the resin, and the temperature of the formic acid gas atmosphere is that of the formic acid. Following the second step of raising the temperature of the formic acid gas so as to be equal to or higher than the reduction start temperature, and the first step and the second step, an inert gas having the formic acid gas atmosphere at a pressure higher than atmospheric pressure. Subsequent to the third step of setting the atmosphere and the third step, the preliminary structure is further arranged so that the solder is in the molten state and the temperature of the resin case is lower than the lower limit temperature of the resin. Heat After the heating, a fourth step of maintaining the temperature of the solder and the temperature of the resin case, and during the execution of the fourth step, the inert gas atmosphere is evacuated and discharged to discharge the preliminary structure. Subsequent to the fifth step in which the atmosphere is reduced to a vacuum state and a vacuum atmosphere, and the fourth step and the fifth step, the molten solder is cooled and solidified. A sixth step of joining each of the connection terminal and the first connection member, the first connection member and the second connection member, and the second connection terminal and the circuit board with the solidified solder; , A method for manufacturing a power conversion device.

また、本発明は、第1の局面に加えて、前記第1の工程の前に、前記予備構成体の前記回路基板側をパレットに載置すると共に前記予備構成体の前記半導体素子、前記第1の接続部材及び前記第2の接続部材上に治具を載置することにより治具組み付け体を構成し、前記第2の工程で、前記治具組み付け体の前記治具側の加熱量の印加度合いを前記治具組み付け体の前記パレット側の加熱量の印加度合いよりも早期に増大させることを第2の局面とする。   In addition to the first aspect, the present invention places the circuit board side of the preliminary structure on a pallet before the first step, and the semiconductor element of the preliminary structure, the first A jig assembly is configured by placing a jig on one connection member and the second connection member, and in the second step, the amount of heating on the jig side of the jig assembly is determined. The second aspect is to increase the application degree earlier than the application degree of the heating amount on the pallet side of the jig assembly.

また、本発明は、第1又は第2の局面に加えて、前記第2の工程で、前記半田を前記半田の溶融温度未満まで予備昇温して維持した後、更に前記半田を前記溶融温度以上に昇温することを第3の局面とする。   In addition to the first or second aspect of the present invention, in the second step, the solder is preliminarily heated to a temperature lower than the melting temperature of the solder, and further maintained at the melting temperature. The third aspect is to raise the temperature as described above.

また、本発明は、第1から第3のいずれかの局面に加えて、前記第1の工程で、前記蟻酸ガス雰囲気を真空引きして排出し前記予備構成体の雰囲気を真空状態まで減圧した真空雰囲気とした後、前記真空雰囲気を大気圧以上の圧力とした蟻酸ガス雰囲気とすることを第4の局面とする。   In addition to any one of the first to third aspects, the present invention provides the first step, wherein the formic acid gas atmosphere is evacuated and discharged to reduce the atmosphere of the preliminary structure to a vacuum state. After the vacuum atmosphere is set, a formic acid gas atmosphere in which the vacuum atmosphere is set to a pressure equal to or higher than the atmospheric pressure is a fourth aspect.

また、本発明は、第1から第4のいずれかの局面に加えて、前記第5の工程で、前記真空雰囲気を維持することを第5の局面とする。   Moreover, this invention makes it 5th aspect to maintain the said vacuum atmosphere at the said 5th process in addition to any 1st to 4th aspect.

また、本発明は、第1から第5のいずれかの局面に加えて、前記第1の工程の前に、前記予備構成体をパレットに載置すると共に前記予備構成体上にに治を載置した治具組み付け体とし、前記治具組み付け体の雰囲気を真空状態とした後に不活性ガスで満たした不活性ガス雰囲気とし、更に前記不活性ガス雰囲気を真空状態とすることを第6の局面とする。   Further, in addition to any one of the first to fifth aspects, the present invention places the preliminary structure on the pallet and mounts the jig on the preliminary structure before the first step. A sixth aspect of the present invention is to place a jig assembly on which the jig assembly is placed, to set the atmosphere of the jig assembly to a vacuum state and then to an inert gas atmosphere filled with an inert gas, and to further set the inert gas atmosphere to a vacuum state. And

また、本発明は、第1から第6のいずれかの局面に加えて、前記第6の工程で、前記第5の工程に引き続き前記真空雰囲気を不活性ガス雰囲気とした後、前記溶融状態の前記半田を降温して凝固することを第7の局面とする。   In addition to any one of the first to sixth aspects, the present invention provides the sixth step, wherein the vacuum atmosphere is changed to an inert gas atmosphere following the fifth step, and then the molten state is added. The seventh aspect is that the solder is cooled and solidified.

また、本発明は、第7の局面に加えて、前記第6の工程で、前記不活性ガス雰囲気を大気圧以上に維持することを第8の局面とする。   In addition to the seventh aspect, the present invention has an eighth aspect in which the inert gas atmosphere is maintained at atmospheric pressure or higher in the sixth step.

また、本発明は、第1から第8のいずれかの局面に加えて、前記電力変換装置は、更に、前記半導体素子を冷却する冷却器を備え、前記予備構成体では、前記第1の接続端子及び前記第1の接続端子に接続するリードフレームの各々の接続対象面の間、前記リードフレーム及び前記リードフレームに接続するバスバーの各々の接続対象面の間、前記第2の接続端子及び前記第2の接続端子に接続する前記回路基板の各々の接続対象面の間、並びに前記回路基板及び前記冷却器の各々の接続対象面の間に、前記半田を対応して配されることを第9の局面とする。   In addition to any one of the first to eighth aspects of the present invention, the power conversion device further includes a cooler that cools the semiconductor element, and the preliminary structure includes the first connection. Between the connection target surfaces of the lead frame connected to the terminal and the first connection terminal, between the connection target surfaces of the lead frame and the bus bar connected to the lead frame, the second connection terminal and the The solder is arranged correspondingly between the connection target surfaces of the circuit board connected to the second connection terminal and between the connection target surfaces of the circuit board and the cooler. Nine aspects.

以上の本発明の第1の局面にかかる電力変換装置の製造方法によれば、第1の接続端子及び第2の接続端子を有する半導体素子と、第1の接続端子に接続する第1の接続部材と、第1の接続部材に接続する第2の接続部材と、半導体素子を実装する回路基板と、半導体素子、第1の接続部材、第2の接続部材及び回路基板を収容する樹脂ケースと、を備えると共に、半導体素子のスイッチング動作により電力変換機能を呈する電力変換装置の製造方法において、第1の接続端子及び第1の接続部材の間、第1の接続部材及び第2の接続部材の間、並びに第2の接続端子及び回路基板の間に、各々、半田を配した態様で、半導体素子、第1の接続部材、第2の接続部材及び回路基板が樹脂ケースに収容された予備構成体を、昇圧して大気圧以上の圧力とした蟻酸ガス雰囲気中に置いて圧力を維持する第1の工程と、第1の工程の実行と共に、半田の温度がその溶融温度未満及び樹脂ケースの温度がその樹脂の耐熱下限温度未満になるように予備構成体を加熱して昇温し、かつ蟻酸ガス雰囲気の温度がその蟻酸の還元開始温度以上となるように蟻酸ガス雰囲気を昇温する第2の工程と、第1の工程及び第2の工程に引き続き、蟻酸ガス雰囲気を大気圧以上の圧力とした不活性ガス雰囲気とする第3の工程と、第3の工程に引き続き、半田が溶融状態となり、かつ樹脂ケースの温度がその樹脂の耐熱下限温度未満であるように予備構成体を更に加熱して昇温した後、半田の温度及び樹脂ケースの温度を維持する第4の工程と、第4の工程の実行中に、不活性ガス雰囲気を真空引きして排出し予備構成体の雰囲気を真空状態まで減圧した真空雰囲気とする第5の工程と、第4の工程及び第5の工程に引き続き、溶融状態の半田を降温して凝固することにより、第1の接続端子及び第1の接続部材、第1の接続部材及び第2の接続部材、並びに第2の接続端子及び回路基板を凝固された半田で各々接合する第6の工程と、を備えるものであるため、種々の構成部品から成る電力変換装置を製造する際に、リフロー半田付けの処理コスト及び処理労力を低減することができ、かつ時間効率及び処理自由度が高いリフロー半田付け処理を実現することができる。特に、第1の工程及び第2の工程により、蟻酸による不要な再酸化を抑制しながら、各部に配置されて溶融状態とした半田に蟻酸ガスを確実に接触させることができ、かかる半田に蟻酸の還元作用を確実に及ぼしてそれらの酸化を確実に抑制することができる。また、この際に、各部に配置された半田が溶融する温度条件、蟻酸がかかる半田に還元作用を開始する温度条件、及び樹脂ケースの樹脂材が溶融しない温度条件を全て充足することができる。併せて、第3の工程から第5の工程により、各部に配置されて溶融状態とした半田を、不要なボイドの発生を抑制した態様で凝固することができる。   According to the method for manufacturing the power conversion device according to the first aspect of the present invention described above, the semiconductor element having the first connection terminal and the second connection terminal, and the first connection connected to the first connection terminal. A member, a second connection member connected to the first connection member, a circuit board on which the semiconductor element is mounted, and a resin case that houses the semiconductor element, the first connection member, the second connection member, and the circuit board And a method for manufacturing a power conversion device that exhibits a power conversion function by a switching operation of a semiconductor element, between the first connection terminal and the first connection member, between the first connection member and the second connection member. A spare configuration in which the semiconductor element, the first connection member, the second connection member, and the circuit board are accommodated in a resin case in a manner in which solder is disposed between the second connection terminal and the circuit board. Boost your body above atmospheric pressure The first step of maintaining the pressure in a formic acid gas atmosphere, and the execution of the first step, the solder temperature is less than its melting temperature and the resin case temperature is less than the heat resistant lower limit temperature of the resin. A second step of raising the temperature of the formic acid gas so that the temperature of the formic acid gas becomes equal to or higher than the reduction start temperature of the formic acid, and the first step; Subsequent to the second step, a third step in which the formic acid gas atmosphere is an inert gas atmosphere having a pressure higher than atmospheric pressure, and following the third step, the solder is in a molten state and the temperature of the resin case is After the preliminary structure is further heated and heated so that the temperature is lower than the heat resistant lower limit temperature of the resin, the fourth step of maintaining the temperature of the solder and the temperature of the resin case, and during the execution of the fourth step, The active gas atmosphere is evacuated and discharged Following the fifth step, in which the atmosphere of the preliminary structure is reduced to a vacuum state, and the fourth step and the fifth step, the molten solder is cooled and solidified, whereby the first connection And a sixth step of joining each of the terminal and the first connecting member, the first connecting member and the second connecting member, and the second connecting terminal and the circuit board with the solidified solder. When manufacturing a power conversion device composed of various components, it is possible to reduce reflow soldering processing cost and processing labor, and to realize reflow soldering processing with high time efficiency and high processing freedom. it can. In particular, the formic acid gas can be reliably brought into contact with the solder placed in each part and in a molten state while suppressing unnecessary reoxidation due to formic acid by the first step and the second step. It is possible to reliably suppress the oxidation by exerting the reducing action of the. At this time, all of the temperature conditions for melting the solder disposed in each part, the temperature conditions for starting the reducing action on the solder subjected to formic acid, and the temperature conditions for not melting the resin material of the resin case can be satisfied. In addition, the solder placed in each part and in a molten state can be solidified in a manner in which generation of unnecessary voids is suppressed by the third to fifth steps.

また、本発明の第2の局面にかかる電力変換装置の製造方法によれば、第1の工程の前に、予備構成体の回路基板側をパレットに載置すると共に予備構成体の半導体素子、第1の接続部材及び第2の接続部材上に治具を載置することにより治具組み付け体を構成し、第2の工程で、治具組み付け体の治具側の加熱量の印加度合いを治具組み付け体のパレット側の加熱量の印加度合いよりも早期に増大させるものであるため、リフロー半田付け処理において、治具組み付け体中の治具を2次熱源として機能させながら、その予備構成体における治具側の半田接合箇所により迅速に熱量を与えて、各部に配置された半田を適切に溶融することができる。   Moreover, according to the method for manufacturing the power conversion device according to the second aspect of the present invention, before the first step, the circuit board side of the preliminary structure is placed on the pallet and the semiconductor element of the preliminary structure, A jig assembly is configured by placing a jig on the first connection member and the second connection member, and in the second step, the degree of application of the heating amount on the jig side of the jig assembly is determined. Since the heating amount is increased earlier than the degree of application of the heating amount on the pallet side of the jig assembly, the preliminary configuration is made while the jig in the jig assembly functions as a secondary heat source in the reflow soldering process. A quantity of heat can be quickly applied to the solder joint location on the jig side of the body, and the solder disposed in each part can be appropriately melted.

また、本発明の第3の局面にかかる電力変換装置の製造方法によれば、第2の工程で、半田を半田の溶融温度未満まで予備昇温して維持した後、更に半田を溶融温度以上に昇温するものであるため、リフロー半田付け処理において、各部に配置された半田の温度を適切に昇温させて、それらの均質な溶融状態を得ることができる。   Further, according to the method of manufacturing the power conversion device according to the third aspect of the present invention, in the second step, after the solder is preliminarily heated to below the melting temperature of the solder and maintained, the solder is further heated to the melting temperature or higher. Therefore, in the reflow soldering process, it is possible to appropriately raise the temperature of the solder disposed in each part and obtain a homogeneous molten state thereof.

また、本発明の第4の局面にかかる電力変換装置の製造方法によれば、第1の工程で、蟻酸ガス雰囲気を真空引きして排出し予備構成体の雰囲気を真空状態まで減圧した真空雰囲気とした後、真空雰囲気を大気圧以上の圧力とした蟻酸ガス雰囲気とするものであるため、リフロー半田付け処理において、各部に配置された半田に対して、蟻酸の純度の高い蟻酸ガスを接触させて適切な還元機能を発揮させることができる。   Further, according to the method for manufacturing the power converter according to the fourth aspect of the present invention, in the first step, the vacuum atmosphere in which the formic acid gas atmosphere is evacuated and discharged to reduce the atmosphere of the preliminary structure to a vacuum state. After that, the formic acid gas atmosphere in which the vacuum atmosphere is set to a pressure higher than the atmospheric pressure is used. Therefore, in the reflow soldering process, the formic acid gas having a high purity of formic acid is brought into contact with the solder disposed in each part. Can exhibit an appropriate reduction function.

また、本発明の第5の局面にかかる電力変換装置の製造方法によれば、第5の工程で、真空雰囲気を維持するものであるため、リフロー半田付け処理において、各部に配置されて溶融状態とした半田を、不要なボイドの発生をより抑制した態様で凝固することができる。   Further, according to the method for manufacturing the power conversion device according to the fifth aspect of the present invention, in the fifth step, the vacuum atmosphere is maintained, so in the reflow soldering process, the molten state is arranged in each part. This solder can be solidified in a manner in which generation of unnecessary voids is further suppressed.

また、本発明の第6の局面にかかる電力変換装置の製造方法によれば、第1の工程の前に、予備構成体をパレットに載置すると共に予備構成体上に治具を載置した治具組み付け体とし、治具組み付け体の雰囲気を真空状態とした後に不活性ガスで満たした不活性ガス雰囲気とし、更に不活性ガス雰囲気を真空状態とするものであるため、各部に配置された半田の雰囲気からリフロー半田付け処理で不要な成分を排除することができる。   Moreover, according to the method for manufacturing the power conversion device according to the sixth aspect of the present invention, the preliminary structure is placed on the pallet and the jig is placed on the preliminary structure before the first step. The jig assembly is an inert gas atmosphere filled with an inert gas after the atmosphere of the jig assembly is vacuumed, and the inert gas atmosphere is vacuumed. Unnecessary components can be eliminated from the solder atmosphere by reflow soldering.

また、本発明の第7の局面にかかる電力変換装置の製造方法によれば、第6の工程で、第5の工程に引き続き真空雰囲気を不活性ガス雰囲気とした後、溶融状態の半田を降温して凝固するものであるため、リフロー半田付け処理において、各部に配置されて溶融状態とした半田を、不要なボイドの発生をより抑制した態様で凝固することができる。   Further, according to the method for manufacturing the power conversion device according to the seventh aspect of the present invention, in the sixth step, the vacuum atmosphere is changed to the inert gas atmosphere following the fifth step, and then the molten solder is cooled. Therefore, in the reflow soldering process, the solder disposed in each part and in a molten state can be solidified in a manner in which generation of unnecessary voids is further suppressed.

また、本発明の第8の局面にかかる電力変換装置の製造方法によれば、第6の工程で、不活性ガス雰囲気を大気圧以上に維持するものであるため、リフロー半田付け処理で凝固中の半田の雰囲気からそれらに不要な混入し得る不純物を低減することができる。   Further, according to the method for manufacturing the power conversion device according to the eighth aspect of the present invention, in the sixth step, the inert gas atmosphere is maintained at atmospheric pressure or higher, so that it is solidified by the reflow soldering process. Impurities that can be mixed into the solder atmosphere can be reduced.

また、本発明の第9の局面にかかる電力変換装置の製造方法によれば、電力変換装置は、更に、半導体素子を冷却する冷却器を備え、予備構成体では、第1の接続端子及び第1の接続端子に接続するリードフレームの各々の接続対象面の間、リードフレーム及びリードフレームに接続するバスバーの各々の接続対象面の間、第2の接続端子及び第2の接続端子に接続する回路基板の各々の接続対象面の間、並びに回路基板及び冷却器の各々の接続対象面の間に、半田を対応して配されるものであるため、電力変換装置における各部のリフロー半田付け処理を一度に行うことができる。   Moreover, according to the manufacturing method of the power converter device concerning the 9th aspect of this invention, a power converter device is further equipped with the cooler which cools a semiconductor element, and a 1st connection terminal and 1st in a preliminary | backup structure. Connect between the connection target surfaces of each lead frame connected to one connection terminal, between the connection target surfaces of each lead frame and the bus bar connected to the lead frame, and connect to the second connection terminal and the second connection terminal. Reflow soldering processing of each part in the power conversion device because solder is arranged correspondingly between the connection target surfaces of the circuit board and between the connection target surfaces of the circuit board and the cooler. Can be done at once.

図1は、本発明の実施形態における電力変換装置の製造装置及び製造方法によって製造される電力変換装置の構成を示す模式的要部断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a configuration of a power conversion device manufactured by a power conversion device manufacturing apparatus and a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. 図2(a)は、本実施形態における電力変換装置の製造装置の構成を示す模式図であり、また、図2(b)は、図2(a)に示す電力変換装置の製造装置のチャンバの内部構成を示す模式図である。FIG. 2A is a schematic diagram showing a configuration of a power conversion device manufacturing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2B is a chamber of the power conversion device manufacturing apparatus shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the internal structure. 図3(a)は、本発明の実施形態における電力変換装置の製造装置及び製造方法によって製造される電力変換装置の予備構成体に治具及びパレットをセットした治具組み付け体の模式的要部断面図であり、図3(b)は、本実施形態における電力変換装置の製造装置及び製造方法による製造時の温度特性、真空度特性、及びチャンバ内雰囲気の種類を示す図である。FIG. 3A is a schematic main part of a jig assembly in which a jig and a pallet are set on a preliminary structure of the power conversion apparatus manufactured by the power conversion apparatus manufacturing apparatus and manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing the temperature characteristics, the vacuum characteristics, and the types of atmospheres in the chamber at the time of manufacturing by the power conversion apparatus manufacturing apparatus and manufacturing method according to the present embodiment. 図4(a)は、本実施形態における電力変換装置の製造装置及び製造方法による製造時の上下ヒータの加熱特性を示す図であり、図4(b)は、本実施形態における電力変換装置の製造装置及び製造方法による電力変換装置の製造時の温度特性、真空度特性、及びチャンバ内雰囲気の種類の変形例を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing the heating characteristics of the upper and lower heaters during manufacturing by the power conversion device manufacturing apparatus and manufacturing method according to the present embodiment, and FIG. 4B is a diagram of the power conversion device according to the present embodiment. It is a figure which shows the modification of the temperature characteristic at the time of manufacture of the power converter device by a manufacturing apparatus and a manufacturing method, a vacuum degree characteristic, and the kind of atmosphere in a chamber.

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における電力変換装置の製造装置及び製造方法につき、詳細に説明する。なお、図中、x軸及びz軸は、2軸直交座標系を成し、x軸の方向は、水平方向に相当し、z軸の方向は、上下方向に相当するものとする。   Hereinafter, a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a power conversion device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the figure, the x-axis and the z-axis form a biaxial orthogonal coordinate system, the x-axis direction corresponds to the horizontal direction, and the z-axis direction corresponds to the up-down direction.

〔電力変換装置の構成〕
まず、図1を参照して、本実施形態における電力変換装置の製造装置及び製造方法によって製造される電力変換装置の構成につき、詳細に説明する。
[Configuration of power converter]
First, with reference to FIG. 1, it demonstrates in detail about the structure of the power converter device manufactured by the manufacturing apparatus and manufacturing method of the power converter device in this embodiment.

図1は、本実施形態における電力変換装置の製造装置及び製造方法によって製造される電力変換装置の構成を示す模式的要部断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a configuration of a power conversion device manufactured by a power conversion device manufacturing apparatus and a manufacturing method according to the present embodiment.

図1に示すように、電力変換装置1は、典型的には、図示を省略する車両に搭載された水冷式電力変換装置であり、電力変換装置1の内部の構成要素を冷却する冷却器2と、冷却器2の上に固設された樹脂ケース3と、樹脂ケース3の内部に収容されると共に冷却器2上に半田接合部4によって接合された回路基板5と、樹脂ケース3の内部に収容されると共に回路基板5上に半田接合部6によって接合されて回路基板5に電気的に接続された複数の半導体素子7と、樹脂ケース3の内部に収容されると共に複数の半導体素子7に半田接合部8によって対応して接合されて電気的に接続される複数のリードフレーム91と、樹脂ケース3の内部に収容されると共に複数のリードフレーム91に半田接合部10によって対応して接合されて電気的に接続される複数のバスバー9と、を備えている。半田接合部4、6、8、10は、各々、それらのリフロー半田材が溶融された後に凝固されて形成されたものである。なお、複数のバスバー9の端部は、樹脂ケース3を貫通してその外部に至り、端子部を構成していてもよい。   As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 is typically a water-cooled power conversion device mounted on a vehicle (not shown), and a cooler 2 that cools components inside the power conversion device 1. A resin case 3 fixed on the cooler 2, a circuit board 5 accommodated in the resin case 3 and joined to the cooler 2 by the solder joint 4, and the interior of the resin case 3 And a plurality of semiconductor elements 7 joined to the circuit board 5 by the solder joints 6 and electrically connected to the circuit board 5, and housed in the resin case 3 and a plurality of semiconductor elements 7. A plurality of lead frames 91 that are correspondingly joined and electrically connected to each other by the solder joints 8, and accommodated inside the resin case 3 and correspondingly joined to the plurality of lead frames 91 by the solder joints 10. Being electric It includes a plurality of bus bars 9, a to be connected to. The solder joints 4, 6, 8, 10 are each formed by solidifying after the reflow solder material is melted. Note that the end portions of the plurality of bus bars 9 may penetrate the resin case 3 and reach the outside thereof to constitute terminal portions.

かかる電力変換装置1は、典型的には、車両に搭載され図示を省略するバッテリからの直流電力を3相電流の電力に変換して駆動電動モータに供給するDC(Direct Current)/AC(Alternate Current)変換機能、及び回生機構からの3相電流の電力を直流電力に変換してバッテリに供給するAC/DC変換機能の双方を有する。なお、電力変換装置1は、必要に応じDC/AC変換機能及びAC/DC変換機能の一方を有していてもよい。   Such a power conversion device 1 is typically mounted on a vehicle and converts DC power from a battery (not shown) into three-phase current power and supplies it to a drive electric motor DC (Direct Current) / AC (Alternate). Current) conversion function and an AC / DC conversion function for converting the power of the three-phase current from the regeneration mechanism into DC power and supplying it to the battery. The power conversion device 1 may have one of a DC / AC conversion function and an AC / DC conversion function as necessary.

冷却器2は、典型的には、アルミ材等の金属製の鋳物成形品である。冷却器2は、クーラント流路21内を流れるクーラントにより、半田接合部4、回路基板5、及び半田接合部6を介して複数の半導体素子7を冷却する。   The cooler 2 is typically a cast metal product such as an aluminum material. The cooler 2 cools the plurality of semiconductor elements 7 via the solder joint 4, the circuit board 5, and the solder joint 6 by the coolant flowing in the coolant channel 21.

樹脂ケース3は、典型的には、平面視で矩形状の枠体であって、非導電性の樹脂(合成樹脂)製の成形品であり、回路基板5、半導体素子7、リードフレーム91、及びバスバー9を収容する。樹脂ケース3の樹脂材の耐熱下限温度は、半田接合部4、6、8、10のリフロー半田材の溶融温度よりも高く設定されている。   The resin case 3 is typically a rectangular frame in plan view, and is a molded product made of non-conductive resin (synthetic resin). The circuit board 5, the semiconductor element 7, the lead frame 91, And the bus bar 9 is accommodated. The heat resistant lower limit temperature of the resin material of the resin case 3 is set higher than the melting temperature of the reflow solder material of the solder joints 4, 6, 8, and 10.

回路基板5は、典型的には、水平面に平行に配設されると共に、平板状のDCB(Direct Copper Bond)基板であり、アルミナセラミックス基板である絶縁基板51上に銅回路板52を接合した回路基板である。絶縁基板51の下面は、半田接合部4を介してクーラント流路21が形成された冷却器2の上面に接合される。銅回路板52の上面の所定部位には半田接合部6が接合される。回路基板5の耐熱下限温度は、半田接合部4、6、8、10のリフロー半田材の溶融温度よりも高く設定されている。   The circuit board 5 is typically a flat DCB (Direct Copper Bond) board disposed in parallel to a horizontal plane, and a copper circuit board 52 is bonded on an insulating board 51 which is an alumina ceramic board. Circuit board. The lower surface of the insulating substrate 51 is bonded to the upper surface of the cooler 2 in which the coolant channel 21 is formed via the solder bonding portion 4. A solder joint 6 is joined to a predetermined portion of the upper surface of the copper circuit board 52. The heat resistant lower limit temperature of the circuit board 5 is set higher than the melting temperature of the reflow solder material of the solder joints 4, 6, 8, 10.

複数の半導体素子7は、典型的には、パワー半導体素子であり、コレクタ端子71とエミッタ端子72とを有するIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。複数の半導体素子7は、半田接合部6を介して回路基板5の銅回路板52上に接合されると共に、半田接合部8を介してリードフレーム91に接合される。つまり、複数の半導体素子7において、各々、コレクタ端子71は、半田接合部6を介して回路基板5の銅回路板52に対応して接合されて電気的に接続され、エミッタ端子72は、半田接合部8を介してリードフレーム91に対応して接合されて電気的に接続される。複数の半導体素子7の耐熱下限温度は、半田接合部4、6、8、10のリフロー半田材の溶融温度よりも高く設定されている。なお、複数の半導体素子7の各々におけるコレクタ端子71とエミッタ端子72との相対位置は、仕様等に応じてそれらの天地を反対にしてもよい。   The plurality of semiconductor elements 7 are typically power semiconductor elements and are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) having a collector terminal 71 and an emitter terminal 72. The plurality of semiconductor elements 7 are bonded onto the copper circuit board 52 of the circuit board 5 via the solder bonding portion 6 and are bonded to the lead frame 91 via the solder bonding portion 8. That is, in each of the plurality of semiconductor elements 7, the collector terminal 71 is joined and electrically connected to the copper circuit board 52 of the circuit board 5 via the solder joint portion 6, and the emitter terminal 72 is soldered. They are joined and electrically connected to the lead frame 91 via the joint 8. The minimum heat-resistant temperature of the plurality of semiconductor elements 7 is set higher than the melting temperature of the reflow solder material of the solder joints 4, 6, 8, 10. Note that the relative positions of the collector terminal 71 and the emitter terminal 72 in each of the plurality of semiconductor elements 7 may be reversed depending on the specifications and the like.

リードフレーム91は、典型的には、鋼材等の金属製の板部材であり、半田接合部8を介して対応する半導体素子7のエミッタ端子72に接合されて電気的に接続されると共に、半田接合部10を介して対応するバスバー9に接合されて電気的に接続される。   The lead frame 91 is typically a metal plate member such as a steel material, and is joined and electrically connected to the emitter terminal 72 of the corresponding semiconductor element 7 via the solder joint portion 8, and solder. It is joined and electrically connected to the corresponding bus bar 9 via the joint 10.

バスバー9は、典型的には、鋼材等の金属製の板部材であり、樹脂ケース3内で複数の半導体素子7間の空間を延在しながらx軸の正負両側でその両端部が樹脂ケース3外に延出している。バスバー9は、半田接合部10を介して対応するリードフレーム91に接合されて電気的に接続される。   The bus bar 9 is typically a metal plate member such as steel, and the both ends of the x-axis on both the positive and negative sides of the x-axis while extending the space between the plurality of semiconductor elements 7 in the resin case 3 are resin cases. 3 extends outside. The bus bar 9 is joined and electrically connected to the corresponding lead frame 91 via the solder joint 10.

〔電力変換装置の製造装置の構成〕
次に、図2を参照して、本実施形態における電力変換装置1の製造装置の構成につき、詳細に説明する。
[Configuration of power converter manufacturing equipment]
Next, with reference to FIG. 2, it demonstrates in detail about the structure of the manufacturing apparatus of the power converter device 1 in this embodiment.

図2(a)は、本実施形態における電力変換装置1の製造装置の構成を示す模式図であり、また、図2(b)は、図2(a)に示す電力変換装置1の製造装置のチャンバの内部構成を示す模式図である。   Fig.2 (a) is a schematic diagram which shows the structure of the manufacturing apparatus of the power converter device 1 in this embodiment, and FIG.2 (b) is the manufacturing apparatus of the power converter device 1 shown to Fig.2 (a). It is a schematic diagram which shows the internal structure of this chamber.

図2(a)に示すように、本実施形態における電力変換装置1の製造装置100は、コンベア101と、チャンバ102と、真空ポンプ104と、窒素ガス配管105と、蟻酸発生装置106と、を備えている。製造装置100の各種構成要素の動作は、図示を省略するコントローラによって自動制御してもよいし、作業者の手動によってもよい。   As shown in FIG. 2 (a), the manufacturing apparatus 100 of the power conversion apparatus 1 in this embodiment includes a conveyor 101, a chamber 102, a vacuum pump 104, a nitrogen gas pipe 105, and a formic acid generator 106. I have. Operations of various components of the manufacturing apparatus 100 may be automatically controlled by a controller (not shown) or may be manually performed by an operator.

コンベア101は、チャンバ102内を貫通して移動自在であり、リフロー半田付け処理を行うべき電力変換装置1に関する治具組み付け体110(予備構成体に治具及びパレットをセットしたもので詳細は後述する)を載置して搬送する装置である。   The conveyor 101 is movable through the chamber 102, and a jig assembly 110 (a jig and a pallet are set on a preliminary construction body with respect to the power conversion apparatus 1 to be subjected to reflow soldering processing. Details will be described later. Is a device for carrying and transporting.

チャンバ102は、コンベア101によって搬送されてきた治具組み付け体110を加熱する加熱機能を有する装置である。図2(b)に示すように、チャンバ102は、治具組み付け体110をその上面側から加熱する複数の上ヒータ102aと、治具組み付け体110をその下面側から加熱する複数の下ヒータ102bと、チャンバ102内を排気する複数の排気口102cと、チャンバ102内に窒素ガスを導入する複数の窒素ガス導入口102dと、チャンバ102内に蟻酸ガスを導入する複数の蟻酸ガス導入口102eと、を備えている。複数の上ヒータ102a及び複数の下ヒータ102bは、各々、典型的には加熱光源から構成される。なお、図2(b)中では、チャンバ102内に複数の治具組み付け体110が導入された態様が例示されているが、チャンバ102内には1個の治具組み付け体110が導入されるものであってもよい。また、チャンバ102の個数は、特に限定されるものではなく、任意に設定可能である。   The chamber 102 is a device having a heating function for heating the jig assembly 110 conveyed by the conveyor 101. As shown in FIG. 2B, the chamber 102 includes a plurality of upper heaters 102a for heating the jig assembly 110 from its upper surface side, and a plurality of lower heaters 102b for heating the jig assembly 110 from its lower surface side. A plurality of exhaust ports 102c for exhausting the inside of the chamber 102, a plurality of nitrogen gas introduction ports 102d for introducing nitrogen gas into the chamber 102, and a plurality of formic acid gas introduction ports 102e for introducing formic acid gas into the chamber 102, It is equipped with. Each of the plurality of upper heaters 102a and the plurality of lower heaters 102b is typically composed of a heating light source. In FIG. 2B, a mode in which a plurality of jig assembly bodies 110 are introduced into the chamber 102 is illustrated, but one jig assembly body 110 is introduced into the chamber 102. It may be a thing. The number of chambers 102 is not particularly limited and can be set arbitrarily.

真空ポンプ104は、排気管104aを介してチャンバ102の排気口102cに接続されている。真空ポンプ104は、排気管104aを介してチャンバ102内を排気することによって、チャンバ102内を真空状態にする装置である。   The vacuum pump 104 is connected to the exhaust port 102c of the chamber 102 through the exhaust pipe 104a. The vacuum pump 104 is a device that evacuates the chamber 102 via the exhaust pipe 104a to bring the chamber 102 into a vacuum state.

窒素ガス配管105は、図示を省略する窒素ガス源からチャンバ102の窒素ガス導入口102d、及び蟻酸発生装置106に対応して接続され、チャンバ102、及び蟻酸発生装置106に窒素ガス源から窒素ガスを供給する配管である。なお、ここで、窒素ガス以外の不活性ガスが、適用されてもかまわない。   The nitrogen gas pipe 105 is connected from a nitrogen gas source (not shown) corresponding to the nitrogen gas inlet 102d of the chamber 102 and the formic acid generator 106. The nitrogen gas pipe 105 is connected to the chamber 102 and the formic acid generator 106 from the nitrogen gas source. It is a piping which supplies. Here, an inert gas other than nitrogen gas may be applied.

蟻酸発生装置106は、蟻酸ガス配管106aを介してチャンバ102の蟻酸ガス導入口102eに接続されている。蟻酸発生装置106は、所定濃度の蟻酸ガスを生成し、蟻酸ガス配管106aを介して生成した蟻酸ガスをチャンバ102内に供給する装置である。蟻酸ガスの還元機能を発現する実用的な還元開始温度は、典型的には、半田接合部4、6、8、10のリフロー半田材の溶融温度よりも低いものである。また、蟻酸ガスの所定濃度は、典型的には、窒素ガス源から窒素ガス配管105を介して蟻酸発生装置106に供給される窒素ガスと蟻酸発生装置106が発生する蟻酸ガスとを混合して得られる。   The formic acid generator 106 is connected to the formic acid gas inlet 102e of the chamber 102 through the formic acid gas pipe 106a. The formic acid generator 106 is a device that generates a formic acid gas having a predetermined concentration and supplies the formic acid gas generated through the formic acid gas pipe 106 a into the chamber 102. The practical reduction start temperature that exhibits the formic acid gas reduction function is typically lower than the melting temperature of the reflow solder material of the solder joints 4, 6, 8, and 10. The predetermined concentration of formic acid gas is typically a mixture of nitrogen gas supplied from a nitrogen gas source to the formic acid generator 106 via the nitrogen gas pipe 105 and formic acid gas generated by the formic acid generator 106. can get.

〔電力変換装置の製造方法〕
次に、図3及び図4を参照して、本実施形態における製造装置100を用いた電力変換装置1の製造方法につき、詳細に説明する。
[Manufacturing method of power converter]
Next, with reference to FIG.3 and FIG.4, it demonstrates in detail about the manufacturing method of the power converter device 1 using the manufacturing apparatus 100 in this embodiment.

図3(a)は、本発明の実施形態における製造装置100及び製造方法によって製造される電力変換装置1の予備構成体に治具及びパレットをセットした治具組み付け体110の模式的要部断面図であり、図3(b)は、本実施形態における製造装置100及び製造方法による製造時の温度特性、真空度特性、及びチャンバ内雰囲気の種類を示す図である。また、図4(a)は、本実施形態における製造装置100及び製造方法による製造時の上下ヒータ102a、102bの加熱特性を示す図である。なお、図3(b)では、上段に温度特性、中断に真空度特性、及び下段にチャンバ内雰囲気の種類を各々示している。   FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of a main part of a jig assembly 110 in which a jig and a pallet are set on a preliminary structure of the power conversion apparatus 1 manufactured by the manufacturing apparatus 100 and the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing temperature characteristics, vacuum characteristics, and types of atmospheres in the chamber during manufacturing by the manufacturing apparatus 100 and the manufacturing method according to the present embodiment. FIG. 4A is a diagram illustrating the heating characteristics of the upper and lower heaters 102a and 102b during manufacturing by the manufacturing apparatus 100 and the manufacturing method according to the present embodiment. In FIG. 3B, the upper stage shows the temperature characteristics, the interruption shows the vacuum degree characteristics, and the lower stage shows the type of atmosphere in the chamber.

図1に示す電力変換装置1を製造する際には、まず、図3(a)に示すように、電力変換装置1の予備構成体11にパレット111及び治具112を組み付けた治具組み付け体110を用意する。   When the power converter 1 shown in FIG. 1 is manufactured, first, as shown in FIG. 3A, a jig assembly in which the pallet 111 and the jig 112 are assembled to the preliminary structure 11 of the power converter 1. 110 is prepared.

具体的には、まず、冷却器2上における回路基板5の対応する配置位置にリフロー半田材4aを配置すると共に、リフロー半田材4a上に回路基板5を載置して、冷却器2の接続対象面及び回路基板5の接続対象面間にリフロー半田材4aを配置する。次に、回路基板5上における半導体素子7のコレクタ端子71の対応する接続位置にリフロー半田材6aを配置すと共に、リフロー半田材6a上にコレクタ端子71を載置して、回路基板5の接続対象面及びコレクタ端子71の接続対象面間にリフロー半田材6aを配置する。次に、半導体素子7のエミッタ端子72上におけるリードフレーム91の接続位置にリフロー半田材8aを配置すると共に、リフロー半田材8a上にリードフレーム91を載置して、エミッタ端子72の接続対象面及びリードフレーム91の接続対象面間にリフロー半田材8aを配置する。次に、リードフレーム91の接続対象面と樹脂ケース3を貫通させたバスバー9の接続対象面間にリフロー半田材10aを配置する。そして、樹脂ケース3を冷却器2に装着することにより、電力変換装置1の予備構成体11を構成する。なお、かかるリフロー半田材4a、6a、8a、10aは、典型的に鉛フリーリフロー半田材であり、それらを配置する順番は、必要に応じて変更してもかまわない。また、必要に応じて、リフロー半田材4a、6a、8a、10aを一度に適用しなくてもよく、例えば、熱容量の大きい冷却器2上に配置されるリフロー半田材4aを、リフロー半田材6a、8a、10aのリフロー半田付け処理とは別のリフロー半田付け処理において適用してもよい。   Specifically, first, the reflow solder material 4a is arranged at a corresponding arrangement position of the circuit board 5 on the cooler 2, and the circuit board 5 is placed on the reflow solder material 4a to connect the cooler 2. The reflow solder material 4 a is disposed between the target surface and the connection target surface of the circuit board 5. Next, the reflow solder material 6a is disposed at a corresponding connection position of the collector terminal 71 of the semiconductor element 7 on the circuit board 5, and the collector terminal 71 is placed on the reflow solder material 6a to connect the circuit board 5. The reflow solder material 6 a is disposed between the target surface and the connection target surface of the collector terminal 71. Next, the reflow solder material 8 a is disposed at the connection position of the lead frame 91 on the emitter terminal 72 of the semiconductor element 7, and the lead frame 91 is placed on the reflow solder material 8 a to connect the connection surface of the emitter terminal 72. The reflow solder material 8 a is disposed between the connection target surfaces of the lead frame 91. Next, the reflow solder material 10 a is disposed between the connection target surface of the lead frame 91 and the connection target surface of the bus bar 9 that penetrates the resin case 3. And the preliminary | backup structure 11 of the power converter device 1 is comprised by attaching the resin case 3 to the cooler 2. FIG. The reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a are typically lead-free reflow solder materials, and the order in which they are arranged may be changed as necessary. Moreover, it is not necessary to apply the reflow solder materials 4a, 6a, 8a and 10a at a time if necessary. For example, the reflow solder material 4a disposed on the cooler 2 having a large heat capacity is replaced with the reflow solder material 6a. , 8a and 10a may be applied in a reflow soldering process different from the reflow soldering process.

ここで、かかる予備構成体11の下部は、カーボン等の高熱伝導性材料製のパレット111に一部収容されて載置されると共に、かかる予備構成体11の上部には、カーボン等の高熱伝導性材料製の治具112が載置される。実用的には、予備構成体11を構成する際に、パレット111上に冷却器2を載置して、その冷却器2上における回路基板5の対応する配置位置にリフロー半田材4aを配置し、その後、順次、リフロー半田材6a、8a、10aを配置して予備構成体11を構成して、かかる予備構成体11の各構成要素を固定して保持するために、半導体素子7、リードフレーム91及びバスバー9の各々の上部等に治具112を嵌め合わせて載置することにより、治具組み付け体110が構成される。ここで、特に、治具112は、リードフレーム91及びバスバー9の各々に直接的に接触しているか、又はできるだけ近接していることが好ましい。というのは、リードフレーム91及びバスバー9の一部が樹脂ケース3等に接触する場合や、バスバー9の一部が樹脂ケース3の貫通孔の孔壁に接触しながら延出する場合には、リードフレーム91及びバスバー9の実効的な熱伝導性が低下することを考慮して、治具112を2次的な熱源としながら、治具112側のリードフレーム91及びバスバー9を迅速に昇温して、治具112側の半田接合箇所により迅速に熱量を与え、それらのリフロー半田材を適切に溶融するためである。なお、リフロー半田付け処理中のパレット111側の冷却器2内にはクーラントが充填されていないため、パレット111側の冷却器2の熱伝導性は、低下していない。   Here, the lower part of the preliminary structure 11 is partly accommodated and placed on a pallet 111 made of a high thermal conductivity material such as carbon, and the high thermal conductivity of carbon or the like is placed on the upper part of the preliminary structure 11. A jig 112 made of a functional material is placed. Practically, when the preliminary structure 11 is configured, the cooler 2 is placed on the pallet 111, and the reflow solder material 4a is placed at the corresponding placement position of the circuit board 5 on the cooler 2. Then, in order to arrange the reflow solder materials 6a, 8a and 10a in order to form the preliminary structure 11, and to fix and hold each component of the preliminary structure 11, the semiconductor element 7 and the lead frame The jig assembly 110 is configured by fitting and placing the jig 112 on the upper part of each of 91 and the bus bar 9. Here, in particular, the jig 112 is preferably in direct contact with each of the lead frame 91 and the bus bar 9 or as close as possible. This is because when the lead frame 91 and a part of the bus bar 9 are in contact with the resin case 3 or the like, or when a part of the bus bar 9 is extended while being in contact with the hole wall of the through hole of the resin case 3, Considering that the effective thermal conductivity of the lead frame 91 and the bus bar 9 is lowered, the lead frame 91 and the bus bar 9 on the jig 112 side are quickly heated while the jig 112 is used as a secondary heat source. Then, the amount of heat is quickly given to the solder joint portion on the jig 112 side, and those reflow solder materials are appropriately melted. In addition, since the coolant is not filled in the cooler 2 on the pallet 111 side during the reflow soldering process, the thermal conductivity of the cooler 2 on the pallet 111 side is not lowered.

次に、このようにして得られた治具組み付け体110をコンベア101上に載置し、コンベア101を移動して治具組み付け体110をチャンバ102に搬送しながら、リフロー半田材4a、6a、8a、10aを溶融した後凝固して半田接合部4、6、8、10を形成した電力変換装置1を製造する。   Next, the jig assembly 110 obtained in this way is placed on the conveyor 101, and the reflow solder materials 4a, 6a, The power conversion device 1 in which the solder joints 4, 6, 8, and 10 are formed is manufactured by melting and solidifying 8a and 10a.

具体的には、まず、図3(b)に示す時刻t=0で、コンベア101を移動して治具組み付け体110をチャンバ102内に導入し、上ヒータ102a及び下ヒータ102bを用いて治具組み付け体110の加熱を開始し、以降、治具組み付け体110中における予備構成体11の温度特性、端的にはリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度特性は、図3(b)の上段に示す線形昇温、一定温及び線形降温を組み合わせた特性を呈することが好ましい。ここで、図4(a)に示すように、始めは典型的には加熱光源である上ヒータ102aのみによって治具組み付け体110を加熱し(特性線L1)、上ヒータ102aの出力が所定出力PDに達する時刻t=td1で、典型的には加熱光源である下ヒータ102bによる治具組み付け体110の加熱を開始する(特性線L2)と共に、上ヒータ102aの出力を出力PDに維持する(特性線L1)。そして、下ヒータ102bの出力が所定出力PDに達する時刻t=td2以降は、その出力PDを維持する(特性線L2)。このように上ヒータ102aのみによる治具組み付け体110の加熱を先行し、その後に所定の遅延時間をもって下ヒータ102bによる治具組み付け体110の加熱を開始するのは、治具組み付け体110において、前述したように、治具112側の熱伝導性が、パレット111側の熱伝導性よりも低下する傾向にあることを考慮して、治具組み付け体110中の予備構成体11における治具112側の半田接合箇所により迅速に熱量を与えて、それらのリフロー半田材を適切に溶融するためである。   Specifically, first, at time t = 0 shown in FIG. 3B, the conveyor 101 is moved to introduce the jig assembly 110 into the chamber 102, and the upper heater 102a and the lower heater 102b are used to cure. The heating of the tool assembly 110 is started, and thereafter, the temperature characteristics of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110, that is, the temperature characteristics of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a are shown in FIG. It is preferable to exhibit characteristics combining the linear temperature rise, the constant temperature, and the linear temperature drop shown in the upper stage. Here, as shown in FIG. 4A, initially, the jig assembly 110 is typically heated only by the upper heater 102a which is a heating light source (characteristic line L1), and the output of the upper heater 102a is a predetermined output. At time t = td1 when reaching the PD, heating of the jig assembly 110 is typically started by the lower heater 102b, which is a heating light source (characteristic line L2), and the output of the upper heater 102a is maintained at the output PD ( Characteristic line L1). Then, after time t = td2 when the output of the lower heater 102b reaches the predetermined output PD, the output PD is maintained (characteristic line L2). The heating of the jig assembly 110 by only the upper heater 102a precedes the heating of the jig assembly 110 by the lower heater 102b after a predetermined delay time. As described above, in consideration of the fact that the thermal conductivity on the jig 112 side tends to be lower than the thermal conductivity on the pallet 111 side, the jig 112 in the preliminary structure 11 in the jig assembly 110. This is because the reflow solder material is appropriately melted by quickly applying a heat quantity to the solder joint portion on the side.

また、図3(b)に示す時刻t=0で、治具組み付け体110の加熱の開始に伴い、真空ポンプ104を駆動することによってチャンバ102内を中真空レベルの圧力P1に向かう減圧を開始する。   In addition, at time t = 0 shown in FIG. 3B, as the jig assembly 110 starts to be heated, the vacuum pump 104 is driven to start depressurization in the chamber 102 toward the medium vacuum level pressure P1. To do.

次に、図3(b)に示す時刻t=t1で、チャンバ102内が真空ポンプ104によって中真空レベルの圧力P1まで減圧されると、真空ポンプ104の駆動を停止し、大気圧以上の圧力P2に向かうように窒素ガス配管105からチャンバ102内に窒素ガスの導入を開始する。なお、時刻t=0で開始する治具組み付け体110の加熱は、加熱による電力消費を低減するために、時刻t=1で開始してもよい。   Next, at time t = t1 shown in FIG. 3 (b), when the inside of the chamber 102 is depressurized by the vacuum pump 104 to a medium vacuum level pressure P1, the driving of the vacuum pump 104 is stopped, and the pressure equal to or higher than the atmospheric pressure. Nitrogen gas introduction is started from the nitrogen gas pipe 105 into the chamber 102 toward P2. The heating of the jig assembly 110 starting at time t = 0 may be started at time t = 1 in order to reduce power consumption due to heating.

次に、図3(b)に示す時刻t=t2で、チャンバ102内の窒素ガス雰囲気の圧力が大気圧以上の圧力P2に達すると、真空ポンプ104を駆動することによってチャンバ102内を中真空レベルの圧力P1まで減圧する。このようにチャンバ102内の雰囲気を窒素ガス雰囲気とすることにより、チャンバ102内の雰囲気からリフロー半田付け処理で不要な成分を排除する。また、チャンバ102内を窒素ガス雰囲気の圧力が大気圧を超える加圧雰囲気にすると、大気圧雰囲気に比較してチャンバ102内からリフロー半田付け処理で不要な成分をより確実に排除し得るので好ましい。   Next, at time t = t2 shown in FIG. 3B, when the pressure of the nitrogen gas atmosphere in the chamber 102 reaches a pressure P2 that is equal to or higher than the atmospheric pressure, the inside of the chamber 102 is evacuated by driving the vacuum pump 104. Reduce pressure to level pressure P1. Thus, by setting the atmosphere in the chamber 102 to a nitrogen gas atmosphere, unnecessary components are eliminated from the atmosphere in the chamber 102 by the reflow soldering process. Further, it is preferable that the pressure in the nitrogen gas atmosphere exceeds the atmospheric pressure in the chamber 102 because unnecessary components can be more reliably removed from the chamber 102 by reflow soldering than in the atmospheric pressure atmosphere. .

次に、図3(b)に示す時刻t=t3で、チャンバ102内が中真空レベルの圧力P1まで減圧されると真空ポンプ104の駆動を停止し、チャンバ102内の圧力が大気圧以上の圧力P2に向かうように蟻酸発生装置106からチャンバ102内に蟻酸ガスの導入を開始する。その後、チャンバ102内の圧力が圧力P2に達すると、蟻酸発生装置106の駆動を停止してチャンバ102内への蟻酸ガスの供給を停止し、チャンバ102内の圧力を圧力P2に維持する。ここで、この際の治具組み付け体110中における予備構成体11の温度、端的にはリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度T1は、室温等の初期温度よりも上昇しているがリフロー半田材4a、6a、8a、10aの溶融温度よりも低いものである。また、チャンバ102内を蟻酸ガス雰囲気の圧力が大気圧を超える加圧雰囲気にすると、大気圧雰囲気に比較してリフロー半田材4a、6a、8a、10aに蟻酸ガスをより確実に接触させ得るため好ましい。   Next, at time t = t3 shown in FIG. 3B, when the inside of the chamber 102 is depressurized to the pressure P1 of the medium vacuum level, the driving of the vacuum pump 104 is stopped, and the pressure in the chamber 102 is over atmospheric pressure. Formic acid gas starts to be introduced into the chamber 102 from the formic acid generator 106 so as to reach the pressure P2. Thereafter, when the pressure in the chamber 102 reaches the pressure P2, the driving of the formic acid generator 106 is stopped, the supply of the formic acid gas into the chamber 102 is stopped, and the pressure in the chamber 102 is maintained at the pressure P2. Here, the temperature of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110 at this time, that is, the temperature T1 of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a is higher than the initial temperature such as room temperature. It is lower than the melting temperature of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a and 10a. Further, if the pressure of the formic acid gas atmosphere exceeds the atmospheric pressure in the chamber 102, the formic acid gas can be brought into contact with the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a more reliably than in the atmospheric pressure atmosphere. preferable.

次に、チャンバ102内の圧力が圧力P2に維持された状態で、かつ治具組み付け体110中における予備構成体11の温度、端的にはリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度がそれらの溶融温度以上の温度T2に達する以前のタイミングである図3(b)に示す時刻t=t3aで、真空ポンプ104を駆動することによってチャンバ102内の蟻酸ガスを排出しながら、窒素ガス配管105からチャンバ102内に窒素ガスの導入を行い、チャンバ102内の蟻酸ガス雰囲気を窒素ガス雰囲気に置換する。これにより、蟻酸をチャンバ102外に早期に引き上げて、蟻酸による不要な酸化を抑制する。ここで、図3(b)に示す時刻t=t3からt3aの間で、チャンバ102内の蟻酸ガス雰囲気の温度は、蟻酸の還元開始温度を超えている。   Next, in a state where the pressure in the chamber 102 is maintained at the pressure P2, and the temperature of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110, that is, the temperatures of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a, At the time t = t3a shown in FIG. 3B, which is the timing before reaching the temperature T2 equal to or higher than the melting temperature, the nitrogen gas pipe 105 is discharged while the formic acid gas in the chamber 102 is discharged by driving the vacuum pump 104. Then, nitrogen gas is introduced into the chamber 102 to replace the formic acid gas atmosphere in the chamber 102 with a nitrogen gas atmosphere. Thereby, formic acid is pulled out of the chamber 102 at an early stage, and unnecessary oxidation due to formic acid is suppressed. Here, during the time t = t3 to t3a shown in FIG. 3B, the temperature of the formic acid gas atmosphere in the chamber 102 exceeds the formic acid reduction start temperature.

次に、図3(b)に示す時刻t=t4で、治具組み付け体110中における予備構成体11の温度、端的にはリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度がそれらの溶融温度以上の温度T2に達すると、図4(a)に示す時刻t=td2以降に示すように、上ヒータ102a及び下ヒータ102bの各々の出力をPDに維持するように制御することによってリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度をそれらの溶融温度以上の温度T2に維持する。ここで、かかる温度T2は、半導体素子7を収容する樹脂ケース3の樹脂材の耐熱下限温度T3よりも低い温度である。また、時刻t=t3からt4の間で、チャンバ102内の圧力が圧力P2に達してそれを維持されている。   Next, at the time t = t4 shown in FIG. 3B, the temperature of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110, that is, the temperatures of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a are their melting temperatures. When the above temperature T2 is reached, the reflow solder material is controlled by maintaining the output of each of the upper heater 102a and the lower heater 102b in the PD as shown after time t = td2 shown in FIG. The temperatures of 4a, 6a, 8a, and 10a are maintained at a temperature T2 that is equal to or higher than their melting temperature. Here, the temperature T <b> 2 is a temperature lower than the heat resistant lower limit temperature T <b> 3 of the resin material of the resin case 3 that houses the semiconductor element 7. In addition, between time t = t3 and t4, the pressure in the chamber 102 reaches the pressure P2 and is maintained.

次に、図3(b)に示す時刻t=t5で、かかる温度T2を維持している間に、真空ポンプ104を駆動することによってチャンバ102内の窒素ガスを真空引きして、チャンバ102内を中真空レベルの圧力P1’に向かって減圧する。これにより、治具組み付け体110中における予備構成体11のリフロー半田材4a、6a、8a、10aに、不要なボイドが発生することを抑制する。また、この際の中真空レベルの圧力P1’は、図3(b)に示す時刻t=t1及びt3における中真空レベルの圧力P1と同程度の中真空レベルの圧力とすることが好ましく、リフロー半田材4a、6a、8a、10aにおける不要なボイドの発生を確実に抑制する観点からは、かかる圧力P1’は、圧力P1と等しい値に設定することが好ましい。   Next, at time t = t5 shown in FIG. 3B, while maintaining the temperature T2, the vacuum pump 104 is driven to evacuate the nitrogen gas in the chamber 102, and the chamber 102 Is reduced to a pressure P1 ′ at a medium vacuum level. This suppresses generation of unnecessary voids in the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110. At this time, the medium vacuum level pressure P1 ′ is preferably set to a medium vacuum level pressure similar to the medium vacuum level pressure P1 at times t = t1 and t3 shown in FIG. From the viewpoint of reliably suppressing the generation of unnecessary voids in the solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a, it is preferable to set the pressure P1 ′ to a value equal to the pressure P1.

次に、図3(b)に示す時刻t=t6で、チャンバ102内の圧力がかかる圧力P1’に達すると、真空ポンプ104の駆動を停止すると共に、かかる圧力P1’を所定時間ΔTI1維持する。   Next, when the pressure in the chamber 102 reaches the pressure P1 ′ at time t = t6 shown in FIG. 3B, the driving of the vacuum pump 104 is stopped and the pressure P1 ′ is maintained for a predetermined time ΔTI1. .

次に、図3(b)に示す時刻t=t6’で、チャンバ102内の圧力をかかる圧力P1’に所定時間ΔTI1維持した後、チャンバ102内の圧力が大気圧以上の圧力P2に向かうように窒素ガス配管105からチャンバ102内に窒素ガスの導入を開始する。ここで、チャンバ102内の圧力を圧力P1’に所定時間ΔTI1維持することは、治具組み付け体110中における予備構成体11のリフロー半田材4a、6a、8a、10aに、不要なボイドが発生することをより確実に抑制する観点から好ましい。なお、一連の工程を簡素化して迅速化する観点からは、チャンバ102内の圧力を圧力P1’に所定時間ΔTI1維持することなく、チャンバ102内の圧力が圧力P1’に達したタイミングで、チャンバ102内の圧力が大気圧以上の圧力P2に向かうように窒素ガス配管105からチャンバ102内に窒素ガスの導入を開始してもよい。   Next, at time t = t6 ′ shown in FIG. 3B, the pressure in the chamber 102 is maintained at the applied pressure P1 ′ for a predetermined time ΔTI1, and then the pressure in the chamber 102 moves toward the pressure P2 that is equal to or higher than atmospheric pressure. Then, introduction of nitrogen gas from the nitrogen gas pipe 105 into the chamber 102 is started. Here, maintaining the pressure in the chamber 102 at the pressure P1 ′ for a predetermined time ΔTI1 generates unnecessary voids in the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110. This is preferable from the viewpoint of more reliably suppressing the operation. From the viewpoint of simplifying and speeding up a series of processes, the pressure in the chamber 102 is maintained at the pressure P1 ′ at the timing when the pressure in the chamber 102 reaches the pressure P1 ′ without maintaining the pressure P1 ′ for a predetermined time ΔTI1. The introduction of nitrogen gas from the nitrogen gas pipe 105 into the chamber 102 may be started so that the pressure in the gas 102 is directed to a pressure P2 that is equal to or higher than atmospheric pressure.

次に、図3(b)に示す時刻t=t7で、チャンバ102内の圧力が大気圧以上の圧力P2に達すると、上ヒータ102a及び下ヒータ102bによる治具組み付け体110の加熱を終了すると共に、大気圧以上の圧力P2の窒素ガス雰囲気で治具組み付け体110の降温が開始される。この際、治具組み付け体110中における予備構成体11のリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度を温度T2に維持している維持時間は所定時間ΔTI2に達している。また、このようにチャンバ102内の雰囲気を窒素ガス雰囲気とすることにより、チャンバ102内の雰囲気からリフロー半田付け処理で凝固中のリフロー半田材4a、6a、8a、10aに不要な混入し得る不純物を低減する。併せて、このようにチャンバ102内の雰囲気を大気圧以上の圧力P2の窒素ガス雰囲気とすることにより、治具組み付け体110中における予備構成体11で凝固するリフロー半田材4a、6a、8a、10aの各々の凝固品質が向上する。また、チャンバ102内を窒素ガス雰囲気の圧力が大気圧を超える加圧雰囲気にすると、大気圧雰囲気に比較してリフロー半田材4a、6a、8a、10aの各々の凝固品質がより向上し得るので好ましい。なお、かかる降温は、自然冷却によるものでもよいし、強制冷却によるものでもよい。   Next, when the pressure in the chamber 102 reaches a pressure P2 that is equal to or higher than the atmospheric pressure at time t = t7 shown in FIG. 3B, the heating of the jig assembly 110 by the upper heater 102a and the lower heater 102b is finished. At the same time, the temperature of the jig assembly 110 starts to be lowered in a nitrogen gas atmosphere having a pressure P2 equal to or higher than atmospheric pressure. At this time, the maintenance time during which the temperature of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110 is maintained at the temperature T2 reaches a predetermined time ΔTI2. Further, by making the atmosphere in the chamber 102 a nitrogen gas atmosphere in this way, impurities that can be mixed into the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a that are solidified from the atmosphere in the chamber 102 by reflow soldering processing. Reduce. At the same time, by setting the atmosphere in the chamber 102 to a nitrogen gas atmosphere having a pressure P2 equal to or higher than the atmospheric pressure in this way, the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, which solidify in the preliminary structure 11 in the jig assembly 110, The solidification quality of each of 10a is improved. Further, if the pressure in the nitrogen gas atmosphere exceeds the atmospheric pressure in the chamber 102, the solidification quality of each of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a can be further improved as compared with the atmospheric pressure atmosphere. preferable. The temperature drop may be due to natural cooling or forced cooling.

次に、図3(b)に示す時刻t=t8で、治具組み付け体110中における予備構成体11のリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度が所定温度まで低下すると、治具組み付け体110中における予備構成体11のリフロー半田材4a、6a、8a、10aは凝固して半田接合部4、6、8、10となり、予備構成体11の対応する構成部品間は半田によって接合される。併せて、この際、窒素ガスの供給を停止し、真空ポンプ104を駆動することによってチャンバ102内の窒素ガスの排出を開始する。   Next, when the temperature of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a and 10a of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110 decreases to a predetermined temperature at time t = t8 shown in FIG. The reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a of the preliminary structure 11 in the body 110 are solidified to become solder joints 4, 6, 8, and 10, and the corresponding components of the preliminary structure 11 are bonded by solder. The At the same time, the supply of nitrogen gas is stopped and the vacuum pump 104 is driven to start discharging the nitrogen gas in the chamber 102.

次に、図3(b)に示す時刻t=t9で、チャンバ102内の圧力が減圧圧力P1’’に達すると、真空ポンプ104の駆動を停止し、チャンバ102を開放する。   Next, when the pressure in the chamber 102 reaches the reduced pressure P1 ″ at time t = t9 shown in FIG. 3B, the driving of the vacuum pump 104 is stopped and the chamber 102 is opened.

そして最後に、図3(b)に示す時刻t=t10以降で、コンベア101を移動して、室温となった治具組み付け体110をチャンバ102から排出して、リフロー半田材4a、6a、8a、10aが凝固して半田接合部4、6、8、10となった予備構成体11を含む治具組み付け体110からパレット111及び治具112を取り外すことにより、電力変換装置1が得られる。   Finally, after time t = t10 shown in FIG. 3B, the conveyor 101 is moved, and the jig assembly 110 that has reached room temperature is discharged from the chamber 102, and the reflow solder materials 4a, 6a, 8a are discharged. The power conversion apparatus 1 is obtained by removing the pallet 111 and the jig 112 from the jig assembly 110 including the preliminary structure 11 in which the solder joints 4, 6, 8, and 10 are solidified.

さて、本実施形態における製造装置100を用いた電力変換装置1の製造方法については、種々の変形例が考えられるため、以下、図4(b)を参照して、かかる製造方法の変形例につき、詳細に説明する。また、本変形例における構成は、以下に突起するもの以外は、本実施形態におけるものと同じである。   Now, since various modifications can be considered for the method of manufacturing the power conversion apparatus 1 using the manufacturing apparatus 100 in the present embodiment, hereinafter, with reference to FIG. This will be described in detail. Further, the configuration in the present modification is the same as that in the present embodiment except for the following projection.

図4(b)は、本実施形態における電力変換装置の製造装置及び製造方法による電力変換装置の製造時の温度特性、真空度特性、及びチャンバ内雰囲気の種類の変形例を示す図である。なお、図4(b)では、上段に温度特性、中断に真空度特性、及び下段にチャンバ内雰囲気の種類を各々示している。また、図4(b)では、時刻t=1で、治具組み付け体110の加熱を開始し、時刻t=t5で、チャンバ102内の蟻酸ガスを真空引きしてチャンバ102内を中真空レベルの圧力まで減圧するその圧力は、圧力P1とし、かつ、チャンバ102内の圧力が圧力P1に達したタイミングで、チャンバ102内の圧力が大気圧以上の圧力P2に向かうように窒素ガス配管105からチャンバ102内に窒素ガスの導入を開始している例を示す。   FIG. 4B is a diagram illustrating a modification of the temperature characteristics, the vacuum characteristics, and the type of atmosphere in the chamber when the power converter according to the present embodiment is manufactured. In FIG. 4B, the upper stage shows temperature characteristics, the interruption shows vacuum characteristics, and the lower stage shows types of chamber atmospheres. Further, in FIG. 4B, heating of the jig assembly 110 is started at time t = 1, and formic acid gas in the chamber 102 is evacuated at time t = t5, so that the inside of the chamber 102 is at a medium vacuum level. The pressure to be reduced to the pressure of the pressure is set to the pressure P1, and at the timing when the pressure in the chamber 102 reaches the pressure P1, the pressure in the chamber 102 is directed from the nitrogen gas pipe 105 so as to go to the pressure P2 that is equal to or higher than atmospheric pressure. An example is shown in which introduction of nitrogen gas into the chamber 102 is started.

本変形例では、図4(b)に示すように、時刻t=t3からt4の間で、治具組み付け体110中における予備構成体11のリフロー半田材4a、6a、8a、10aの溶融温度以上の温度T2になるまでリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度を直線的に昇温させるのではなく、時刻t=t3の後の時刻t=t3’で、それまで直線的に昇温させてきたリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度がそれらの溶融温度未満の温度T1’に達すると、時刻t=t3’’まで所定時間ΔTI3維持し、その後引き続いてリフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度を直線的に昇温させてリフロー半田材4a、6a、8a、10aの溶融温度T2以上の温度にする段階的な昇温を行っている。かかる段階的な昇温を実行することにより、リフロー半田材4a、6a、8a、10aの温度を適切に昇温させて、リフロー半田材4a、6a、8a、10aの均質な溶融状態を得る。なお、チャンバ102内の蟻酸ガス雰囲気を窒素ガス雰囲気に置換するタイミング時刻t=t3aは、典型的には、時刻t=t3からt4の間に設定される。   In this modification, as shown in FIG. 4B, the melting temperature of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110 between time t = t3 and t4. The temperature of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a is not increased linearly until reaching the above temperature T2, but increases linearly until then at time t = t3 ′ after time t = t3. When the temperature of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a that have been heated reaches a temperature T1 ′ that is lower than their melting temperature, the temperature is maintained for a predetermined time ΔTI3 until time t = t3 ″, and then the reflow solder material 4a. , 6a, 8a, and 10a are linearly increased to raise the temperature stepwise to a temperature equal to or higher than the melting temperature T2 of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a. By executing such stepwise temperature increase, the temperature of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a is appropriately increased to obtain a homogeneous molten state of the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a. The timing time t = t3a for replacing the formic acid gas atmosphere in the chamber 102 with a nitrogen gas atmosphere is typically set between the times t = t3 and t4.

また、本変形例では、図4(b)に示す時刻t=t3で、チャンバ102内の圧力が大気圧以上の圧力P2に向かうように蟻酸発生装置106からチャンバ102内に蟻酸ガスの導入を開始して、その後、チャンバ102内の圧力が圧力P2に達すると、図4(b)に示す真空度特性において一点鎖線LLで付加して示すように、蟻酸発生装置106の駆動を停止してチャンバ102内への蟻酸ガスの供給を停止することに引き続き、真空ポンプ104を駆動することによってチャンバ102内の蟻酸ガスを真空引きして、チャンバ102内を中真空レベルの圧力P1まで減圧し、その後に再度、チャンバ102内の圧力が圧力P2に向かうように蟻酸発生装置106からチャンバ102内に蟻酸ガスの導入を開始し、チャンバ102内の圧力を圧力P2として、チャンバ102内の圧力を圧力P2に維持してもよい。このように蟻酸ガスを再導入することにより、治具組み付け体110中における予備構成体11のリフロー半田材4a、6a、8a、10aに対して、蟻酸の純度の高い蟻酸ガスを接触させて適切な還元機能を発揮させる。なお、かかる蟻酸ガスの再導入は、図3(b)で示す本実施形態の真空度特性に適用してもよい。   Further, in this modification, formic acid gas is introduced into the chamber 102 from the formic acid generator 106 so that the pressure in the chamber 102 is directed to a pressure P2 that is equal to or higher than atmospheric pressure at time t = t3 shown in FIG. After that, when the pressure in the chamber 102 reaches the pressure P2, the driving of the formic acid generator 106 is stopped as indicated by the alternate long and short dash line LL in the vacuum characteristic shown in FIG. Subsequent to stopping the supply of formic acid gas into the chamber 102, the formic acid gas in the chamber 102 is evacuated by driving the vacuum pump 104, and the inside of the chamber 102 is depressurized to a pressure P1 at a medium vacuum level, Thereafter, introduction of formic acid gas into the chamber 102 from the formic acid generator 106 is started again so that the pressure in the chamber 102 is directed toward the pressure P2, and the pressure in the chamber 102 is increased. As pressure P2, it may be maintained the pressure in the chamber 102 to the pressure P2. By reintroducing the formic acid gas in this manner, the formic acid gas having a high purity of formic acid is brought into contact with the reflow solder materials 4a, 6a, 8a, and 10a of the preliminary structure 11 in the jig assembly 110 so as to be appropriate. To show a good reduction function. Note that the reintroduction of the formic acid gas may be applied to the degree of vacuum characteristics of the present embodiment shown in FIG.

以上の説明から明らかなように、本実施形態における電力変換装置1の製造方法においては、第1の接続端子72及び第2の接続端子71を有する半導体素子7と、第1の接続端子72に接続する第1の接続部材91と、第1の接続部材91に接続する第2の接続部材9と、半導体素子7を実装する回路基板5と、半導体素子7、第1の接続部材91、第2の接続部材9及び回路基板5を収容する樹脂ケース3と、を備えると共に、半導体素子7のスイッチング動作により電力変換機能を呈する電力変換装置1の製造方法であって、第1の接続端子72及び第1の接続部材91の間、第1の接続部材91及び第2の接続部材9の間、並びに第2の接続端子71及び回路基板5の間に、各々、半田6a、8a、10aを配した態様で、半導体素子7、第1の接続部材91、第2の接続部材9及び回路基板5が樹脂ケース3に収容された予備構成体11を、昇圧して大気圧以上の圧力とした蟻酸ガス雰囲気中に置いて圧力を維持する第1の工程と、第1の工程の実行と共に、半田6a、8a、10aの温度がその溶融温度未満及び樹脂ケース3の温度がその樹脂の耐熱下限温度未満になるように予備構成体11を加熱して昇温し、かつ蟻酸ガス雰囲気の温度がその蟻酸の還元開始温度以上となるように蟻酸ガス雰囲気を昇温する第2の工程と、第1の工程及び第2の工程に引き続き、蟻酸ガス雰囲気を大気圧以上の圧力とした不活性ガス雰囲気とする第3の工程と、第3の工程に引き続き、半田6a、8a、10aが溶融状態となり、かつ樹脂ケース3の温度がその樹脂の耐熱下限温度未満であるように予備構成体11を更に加熱して昇温した後、半田6a、8a、10aの温度及び樹脂ケース3の温度を維持する第4の工程と、第4の工程の実行中に、不活性ガス雰囲気を真空引きして排出し予備構成体11の雰囲気を真空状態まで減圧した真空雰囲気とする第5の工程と、第4の工程及び第5の工程に引き続き、溶融状態の半田6a、8a、10aを降温して凝固することにより、第1の接続端子72及び第1の接続部材91、第1の接続部材91及び第2の接続部材9、並びに第2の接続端子71及び回路基板5を凝固された半田6、8、10で各々接合する第6の工程と、を備えるものであるため、種々の構成部品から成る電力変換装置1を製造する際に、リフロー半田付けの処理コスト及び処理労力を低減することができ、かつ時間効率及び処理自由度が高いリフロー半田付け処理を実現することができる。特に、第1の工程及び第2の工程により、蟻酸による不要な再酸化を抑制しながら、各部に配置されて溶融状態とした半田6a、8a、10aに蟻酸ガスを確実に接触させることができ、かかる半田6a、8a、10aに蟻酸の還元作用を確実に及ぼしてそれらの酸化を確実に抑制することができる。また、この際に、各部に配置された半田6a、8a、10aが溶融する温度条件、蟻酸がかかる半田6a、8a、10aに還元作用を開始する温度条件、及び樹脂ケース3の樹脂材が溶融しない温度条件を全て充足することができる。併せて、第3の工程から第5の工程により、各部に配置されて溶融状態とした半田6a、8a、10aを、不要なボイドの発生を抑制した態様で凝固することができる。   As apparent from the above description, in the method for manufacturing the power conversion device 1 in the present embodiment, the semiconductor element 7 having the first connection terminal 72 and the second connection terminal 71, and the first connection terminal 72 The first connection member 91 to be connected, the second connection member 9 to be connected to the first connection member 91, the circuit board 5 on which the semiconductor element 7 is mounted, the semiconductor element 7, the first connection member 91, the first And a resin case 3 that accommodates the connection member 9 and the circuit board 5, and a method for manufacturing the power conversion device 1 that exhibits a power conversion function by the switching operation of the semiconductor element 7, and includes a first connection terminal 72. And solder 6a, 8a, 10a between the first connecting member 91, between the first connecting member 91 and the second connecting member 9, and between the second connecting terminal 71 and the circuit board 5, respectively. The semiconductor element 7. The preliminary structure 11 in which the first connection member 91, the second connection member 9, and the circuit board 5 are accommodated in the resin case 3 is placed in a formic acid gas atmosphere that is pressurized to a pressure equal to or higher than atmospheric pressure. Along with the execution of the first step for maintaining the pressure and the first step, the preliminary operation is performed so that the temperature of the solder 6a, 8a, 10a is lower than the melting temperature and the temperature of the resin case 3 is lower than the heat resistant lower limit temperature of the resin. A second step of heating the component 11 to raise the temperature, and raising the temperature of the formic acid gas so that the temperature of the formic acid gas is equal to or higher than the reduction start temperature of the formic acid; the first step and the second step Subsequent to the step, the third step in which the formic acid gas atmosphere is an inert gas atmosphere having a pressure equal to or higher than the atmospheric pressure, and the third step, the solders 6a, 8a, 10a are in a molten state, and the resin case 3 Temperature is the lower temperature limit of the resin After the preliminary structure 11 is further heated and heated so that it is full, the fourth step of maintaining the temperatures of the solders 6a, 8a and 10a and the temperature of the resin case 3 and during the execution of the fourth step Next, a fifth step of changing the atmosphere of the preliminary structure 11 to a vacuum atmosphere in which the inert gas atmosphere is evacuated and discharged to a vacuum state, and the molten solder following the fourth step and the fifth step. The first connection terminal 72 and the first connection member 91, the first connection member 91 and the second connection member 9, and the second connection terminal 71 and And a sixth step of joining the circuit board 5 with the solidified solders 6, 8, and 10, respectively. Therefore, when the power conversion device 1 composed of various components is manufactured, reflow soldering is performed. Reduce processing costs and processing effort It is possible to realize a reflow soldering process that is time efficient and has a high degree of processing freedom. In particular, the formic acid gas can be reliably brought into contact with the solder 6a, 8a, 10a disposed in each part and in a molten state while suppressing unnecessary reoxidation due to formic acid by the first step and the second step. The solder 6a, 8a, 10a can be reliably reduced by formic acid and the oxidation thereof can be reliably suppressed. At this time, the temperature conditions for melting the solders 6a, 8a, 10a arranged in the respective parts, the temperature conditions for starting the reducing action on the solders 6a, 8a, 10a to which formic acid is applied, and the resin material of the resin case 3 are melted. It is possible to satisfy all the temperature conditions that are not performed. At the same time, the solders 6a, 8a, and 10a disposed in the respective portions and in a molten state can be solidified in a manner in which generation of unnecessary voids is suppressed by the third to fifth steps.

また、本実施形態における電力変換装置1の製造方法においては、第1の工程の前に、予備構成体11の回路基板5側をパレット111に載置すると共に予備構成体11の半導体素子7、第1の接続部材91及び第2の接続部材9上に治具112を載置することにより治具組み付け体110を構成し、第2の工程で、治具組み付け体110の治具112側の加熱量の印加度合いを治具組み付け体110のパレット111側の加熱量の印加度合いよりも早期に増大させるものであるため、リフロー半田付け処理において、治具組み付け体110中の治具112を2次熱源として機能させながら、その予備構成体11における治具112側の半田接合箇所により迅速に熱量を与えて、各部に配置された半田6a、8a、10aを適切に溶融することができる。   Moreover, in the manufacturing method of the power converter 1 in this embodiment, before the 1st process, the circuit board 5 side of the preliminary | backup structure 11 is mounted on the pallet 111, and the semiconductor element 7 of the backup | preliminary structure 11, The jig assembly 110 is configured by placing the jig 112 on the first connection member 91 and the second connection member 9, and in the second step, the jig assembly 110 is arranged on the jig 112 side. Since the application degree of the heating amount is increased earlier than the application degree of the heating amount on the pallet 111 side of the jig assembly 110, two jigs 112 in the jig assembly 110 are added in the reflow soldering process. While functioning as a secondary heat source, heat is quickly applied to the solder joint portion on the jig 112 side of the preliminary structure 11 to appropriately melt the solder 6a, 8a, 10a disposed in each part. Can.

また、本実施形態における電力変換装置1の製造方法においては、第2の工程で、半田6a、8a、10aを半田6a、8a、10aの溶融温度未満まで予備昇温して維持した後、更に半田6a、8a、10aを溶融温度以上に昇温するものであるため、リフロー半田付け処理において、各部に配置された半田6a、8a、10aの温度を適切に昇温させて、それらの均質な溶融状態を得ることができる。   Moreover, in the manufacturing method of the power converter device 1 in the present embodiment, after the solder 6a, 8a, and 10a are preliminarily heated to below the melting temperature of the solder 6a, 8a, and 10a and maintained in the second step, Since the solder 6a, 8a, 10a is heated to a melting temperature or higher, in the reflow soldering process, the temperature of the solder 6a, 8a, 10a disposed in each part is appropriately raised, and their homogeneous A molten state can be obtained.

また、本実施形態における電力変換装置1の製造方法においては、第1の工程で、蟻酸ガス雰囲気を真空引きして排出し予備構成体11の雰囲気を真空状態まで減圧した真空雰囲気とした後、真空雰囲気を大気圧以上の圧力P2とした蟻酸ガス雰囲気とするものであるため、リフロー半田付け処理において、各部に配置された半田6a、8a、10aに対して、蟻酸の純度の高い蟻酸ガスを接触させて適切な還元機能を発揮させることができる。   Moreover, in the manufacturing method of the power conversion device 1 in the present embodiment, after the formic acid gas atmosphere is evacuated and discharged in the first step, and the atmosphere of the preliminary structure 11 is reduced to a vacuum state, Since the vacuum atmosphere is a formic acid gas atmosphere having a pressure P2 equal to or higher than atmospheric pressure, formic acid gas having a high purity of formic acid is applied to the solders 6a, 8a, and 10a arranged in each part in the reflow soldering process. An appropriate reduction function can be exhibited by contact.

また、本実施形態における電力変換装置1の製造方法においては、第5の工程で、真空雰囲気を維持するものであるため、リフロー半田付け処理において、各部に配置されて溶融状態とした半田6a、8a、10aを、不要なボイドの発生をより抑制した態様で凝固することができる。   Moreover, in the manufacturing method of the power conversion device 1 in the present embodiment, since the vacuum atmosphere is maintained in the fifth step, the solder 6a disposed in each part and brought into a molten state in the reflow soldering process, 8a and 10a can be solidified in such a manner that generation of unnecessary voids is further suppressed.

また、本実施形態における電力変換装置1の製造方法においては、第1の工程の前に、予備構成体11をパレット111に載置すると共に予備構成体11上に治具112を載置した治具組み付け体110とし、治具組み付け体110の雰囲気を真空状態とした後に不活性ガスで満たした不活性ガス雰囲気とし、更に不活性ガス雰囲気を真空状態とするものであるため、各部に配置された半田6a、8a、10aの雰囲気からリフロー半田付け処理で不要な成分を排除することができる。   Further, in the method for manufacturing the power conversion device 1 according to the present embodiment, before the first step, the spare structure 11 is placed on the pallet 111 and the jig 112 is placed on the spare structure 11. Since the tool assembly 110 is an inert gas atmosphere filled with an inert gas after the atmosphere of the jig assembly 110 is set to a vacuum state, and the inert gas atmosphere is set to a vacuum state, the jig assembly body 110 is disposed in each part. Unnecessary components can be eliminated by reflow soldering from the atmosphere of the solder 6a, 8a, 10a.

また、本実施形態における電力変換装置1の製造方法においては、第6の工程で、第5の工程に引き続き真空雰囲気を不活性ガス雰囲気とした後、溶融状態の半田6a、8a、10aを降温して凝固するものであるため、リフロー半田付け処理において、各部に配置されて溶融状態とした半田6a、8a、10aを、不要なボイドの発生をより抑制した態様で凝固することができる。   Moreover, in the manufacturing method of the power converter device 1 in the present embodiment, in the sixth step, the vacuum atmosphere is changed to the inert gas atmosphere following the fifth step, and then the molten solders 6a, 8a, and 10a are cooled. Therefore, in the reflow soldering process, the solders 6a, 8a, and 10a that are disposed in the respective portions and are in a molten state can be solidified in a manner in which generation of unnecessary voids is further suppressed.

また、本実施形態における電力変換装置1の製造方法においては、第6の工程で、不活性ガス雰囲気を大気圧以上に維持するものであるため、リフロー半田付け処理で凝固中の半田6a、8a、10aの雰囲気からそれらに不要な混入し得る不純物を低減することができる。   Moreover, in the manufacturing method of the power converter device 1 in this embodiment, since the inert gas atmosphere is maintained at atmospheric pressure or higher in the sixth step, the solders 6a and 8a being solidified by the reflow soldering process. Impurities that can be mixed into the 10a atmosphere can be reduced.

また、本実施形態における電力変換装置1の製造方法においては、電力変換装置1は、更に、半導体素子7を冷却する冷却器2を備え、予備構成体では、第1の接続端子72及び第1の接続端子72に接続するリードフレーム91の各々の接続対象面の間、リードフレーム91及びリードフレーム91に接続するバスバー9の各々の接続対象面の間、第2の接続端子71及び第2の接続端子71に接続する回路基板5の各々の接続対象面の間、並びに回路基板5及び冷却器2の各々の接続対象面の間に、半田4a、6a、8a、10aを対応して配されるものであるため、電力変化装置1における各部のリフロー半田付け処理を一度に行うことができる。   Moreover, in the manufacturing method of the power converter device 1 in this embodiment, the power converter device 1 is further provided with the cooler 2 which cools the semiconductor element 7, and in the preliminary structure, the first connection terminal 72 and the first Between the connection target surfaces of the lead frame 91 connected to the connection terminal 72, between the connection target surfaces of the lead frame 91 and the bus bar 9 connected to the lead frame 91, the second connection terminal 71 and the second connection terminal 72. Solders 4a, 6a, 8a, and 10a are arranged correspondingly between the connection target surfaces of the circuit board 5 connected to the connection terminal 71 and between the connection target surfaces of the circuit board 5 and the cooler 2. Therefore, the reflow soldering process of each part in the power change device 1 can be performed at a time.

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。   In the present invention, the type, shape, arrangement, number, and the like of the members are not limited to the above-described embodiment, and the gist of the invention is appropriately replaced such that the constituent elements are appropriately replaced with those having the same operational effects. Of course, it can be changed as appropriate without departing from the scope.

以上のように、本発明は、種々の構成部品から成る電力変換装置の製造する際に、半田付けの処理コスト及び処理労力を低減することができ、かつ時間効率的に自由度高い半田付け処理を実現することができるリフロー半田付け処理を実現した電力変換装置の製造方法及びその製造装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格からハイブリッド自動車等の車両に用いられる電力変換装置に広く適用され得るものと期待される。   As described above, according to the present invention, when manufacturing a power conversion device composed of various components, it is possible to reduce soldering processing cost and processing labor, and to perform time-efficient and highly flexible soldering processing. A power conversion device manufacturing method that realizes reflow soldering processing and a manufacturing device therefor can be provided, and power conversion used for a vehicle such as a hybrid vehicle due to its universal character It is expected to be widely applicable to devices.

1…電力変換装置
2…冷却器
3…樹脂ケース
4、6、8、10…半田接合部
4a、6a、8a、10a…リフロー半田材
5…回路基板
7…半導体素子
9…バスバー
11…予備構成体
21…クーラント流路
51…絶縁基板
52…銅回路板
71…コレクタ端子
72…エミッタ端子
91…リードフレーム
100…製造装置
101…コンベア
102…チャンバ
102a…上ヒータ
102b…下ヒータ
102c…排気口
102d…窒素ガス導入口
102e…蟻酸ガス導入口
104…真空ポンプ
104a…排気管
105…窒素ガス配管
106…蟻酸発生装置
106a…蟻酸ガス配管
110…治具組み付け体
111…パレット
112…治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power converter 2 ... Cooler 3 ... Resin case 4, 6, 8, 10 ... Solder junction part 4a, 6a, 8a, 10a ... Reflow solder material 5 ... Circuit board 7 ... Semiconductor element 9 ... Bus bar 11 ... Preliminary structure Body 21 ... Coolant passage 51 ... Insulating substrate 52 ... Copper circuit board 71 ... Collector terminal 72 ... Emitter terminal 91 ... Lead frame 100 ... Manufacturing apparatus 101 ... Conveyor 102 ... Chamber 102a ... Upper heater 102b ... Lower heater 102c ... Exhaust port 102d ... Nitrogen gas inlet 102e ... Formic acid gas inlet 104 ... Vacuum pump 104a ... Exhaust pipe 105 ... Nitrogen gas pipe 106 ... Formic acid generator 106a ... Formic acid gas pipe 110 ... Jig assembly 111 ... Pallet 112 ... Jig

Claims (9)

第1の接続端子及び第2の接続端子を有する半導体素子と、
前記第1の接続端子に接続する第1の接続部材と、
前記第1の接続部材に接続する第2の接続部材と、
前記半導体素子を実装する回路基板と、
前記半導体素子、前記第1の接続部材、前記第2の接続部材及び前記回路基板を収容する樹脂ケースと、
を備えると共に、前記半導体素子のスイッチング動作により電力変換機能を呈する電力変換装置の製造方法において、
前記第1の接続端子及び前記第1の接続部材の間、前記第1の接続部材及び前記第2の接続部材の間、並びに前記第2の接続端子及び前記回路基板の間に、各々、半田を配した態様で、前記半導体素子、前記第1の接続部材、前記第2の接続部材及び前記回路基板が前記樹脂ケースに収容された予備構成体を、昇圧して大気圧以上の圧力とした蟻酸ガス雰囲気中に置いて前記圧力を維持する第1の工程と、
前記第1の工程の実行と共に、前記半田の温度がその溶融温度未満及び前記樹脂ケースの温度がその樹脂の耐熱下限温度未満になるように前記予備構成体を加熱して昇温し、かつ前記蟻酸ガス雰囲気の温度がその蟻酸の還元開始温度以上となるように前記蟻酸ガス雰囲気を昇温する第2の工程と、
前記第1の工程及び前記第2の工程に引き続き、蟻酸ガス雰囲気を大気圧以上の圧力とした不活性ガス雰囲気とする第3の工程と、
前記第3の工程に引き続き、前記半田が前記溶融状態となり、かつ前記樹脂ケースの温度がその樹脂の前記耐熱下限温度未満であるように前記予備構成体を更に加熱して昇温した後、前記半田の温度及び前記樹脂ケースの温度を維持する第4の工程と、
前記第4の工程の実行中に、前記不活性ガス雰囲気を真空引きして排出し前記予備構成体の雰囲気を真空状態まで減圧した真空雰囲気とする第5の工程と、
前記第4の工程及び前記第5の工程に引き続き、前記溶融状態の前記半田を降温して凝固することにより、前記第1の接続端子及び前記第1の接続部材、前記第1の接続部材及び前記第2の接続部材、並びに前記第2の接続端子及び前記回路基板を凝固された前記半田で各々接合する第6の工程と、
を備えることを特徴とする電力変換装置の製造方法。
A semiconductor element having a first connection terminal and a second connection terminal;
A first connection member connected to the first connection terminal;
A second connecting member connected to the first connecting member;
A circuit board on which the semiconductor element is mounted;
A resin case for housing the semiconductor element, the first connecting member, the second connecting member, and the circuit board;
And a method for manufacturing a power conversion device that exhibits a power conversion function by a switching operation of the semiconductor element,
Solder between the first connection terminal and the first connection member, between the first connection member and the second connection member, and between the second connection terminal and the circuit board, respectively. In a mode in which the semiconductor element, the first connection member, the second connection member, and the circuit board are accommodated in the resin case, the preliminary structure is increased to a pressure equal to or higher than the atmospheric pressure. A first step of maintaining the pressure in a formic acid gas atmosphere;
With the execution of the first step, the preliminary structure is heated to raise the temperature so that the temperature of the solder is less than its melting temperature and the temperature of the resin case is less than the heat resistant lower limit temperature of the resin, and A second step of heating the formic acid gas atmosphere so that the temperature of the formic acid gas atmosphere is equal to or higher than the reduction start temperature of the formic acid;
Subsequent to the first step and the second step, a third step of setting the formic acid gas atmosphere to an inert gas atmosphere having a pressure of atmospheric pressure or higher,
Subsequent to the third step, after the preliminary structure is further heated to raise the temperature so that the solder is in the molten state and the temperature of the resin case is lower than the heat resistant lower limit temperature of the resin, A fourth step of maintaining the temperature of the solder and the temperature of the resin case;
During the execution of the fourth step, a fifth step of evacuating and discharging the inert gas atmosphere and reducing the atmosphere of the preliminary structure to a vacuum state,
Subsequent to the fourth step and the fifth step, the solder in the molten state is cooled and solidified, whereby the first connection terminal, the first connection member, the first connection member, and A sixth step of joining each of the second connection member, the second connection terminal, and the circuit board with the solidified solder;
The manufacturing method of the power converter device characterized by the above-mentioned.
前記第1の工程の前に、前記予備構成体の前記回路基板側をパレットに載置すると共に前記予備構成体の前記半導体素子、前記第1の接続部材及び前記第2の接続部材上に治具を載置することにより治具組み付け体を構成し、
前記第2の工程で、前記治具組み付け体の前記治具側の加熱量の印加度合いを前記治具組み付け体の前記パレット側の加熱量の印加度合いよりも早期に増大させることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置の製造方法。
Prior to the first step, the circuit board side of the preliminary structure is placed on a pallet and cured on the semiconductor element, the first connection member, and the second connection member of the preliminary structure. Configure the jig assembly by placing the tool,
In the second step, an application degree of the heating amount on the jig side of the jig assembly is increased earlier than an application degree of the heating amount on the pallet side of the jig assembly. The manufacturing method of the power converter device of Claim 1.
前記第2の工程で、前記半田を前記半田の溶融温度未満まで予備昇温して維持した後、更に前記半田を前記溶融温度以上に昇温することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置の製造方法。   3. The solder according to claim 1, wherein in the second step, the solder is preliminarily heated to a temperature lower than the melting temperature of the solder and maintained, and then the solder is further heated to the melting temperature or higher. Method of manufacturing the power converter of the present invention. 前記第1の工程で、前記蟻酸ガス雰囲気を真空引きして排出し前記予備構成体の雰囲気を真空状態まで減圧した真空雰囲気とした後、前記真空雰囲気を大気圧以上の圧力とした蟻酸ガス雰囲気とすることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電力変換装置の製造方法。   In the first step, after the formic acid gas atmosphere is evacuated and discharged, and the atmosphere of the preliminary structure is reduced to a vacuum state, the formic acid gas atmosphere is set to a pressure higher than atmospheric pressure. The method for manufacturing a power conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記第5の工程で、前記真空雰囲気を維持することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電力変換装置の製造方法。   5. The method for manufacturing a power conversion device according to claim 1, wherein the vacuum atmosphere is maintained in the fifth step. 前記第1の工程の前に、前記予備構成体をパレットに載置すると共に前記予備構成体上に治具を載置した治具組み付け体とし、前記治具組み付け体の雰囲気を真空状態とした後に不活性ガスで満たした不活性ガス雰囲気とし、更に前記不活性ガス雰囲気を真空状態とすることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電力変換装置の製造方法。   Before the first step, the preliminary structure is placed on a pallet and a jig is mounted on the preliminary structure, and the atmosphere of the jig assembly is in a vacuum state. 6. The method for manufacturing a power conversion device according to claim 1, wherein an inert gas atmosphere filled with an inert gas is used later, and the inert gas atmosphere is evacuated. 前記第6の工程で、前記第5の工程に引き続き前記真空雰囲気を不活性ガス雰囲気とした後、前記溶融状態の前記半田を降温して凝固することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の電力変換装置の製造方法。   7. The method according to claim 1, wherein in the sixth step, after the vacuum atmosphere is changed to an inert gas atmosphere after the fifth step, the molten solder is cooled and solidified. A method for manufacturing the power conversion device according to claim 1. 前記第6の工程で、前記不活性ガス雰囲気を大気圧以上に維持することを特徴とする請求項7に記載の電力変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a power converter according to claim 7, wherein the inert gas atmosphere is maintained at atmospheric pressure or higher in the sixth step. 前記電力変換装置は、更に、前記半導体素子を冷却する冷却器を備え、
前記予備構成体では、前記第1の接続端子及び前記第1の接続端子に接続するリードフレームの各々の接続対象面の間、前記リードフレーム及び前記リードフレームに接続するバスバーの各々の接続対象面の間、前記第2の接続端子及び前記第2の接続端子に接続する前記回路基板の各々の接続対象面の間、並びに前記回路基板及び前記冷却器の各々の接続対象面の間に、前記半田を対応して配されることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の電力変換装置の製造方法。
The power conversion device further includes a cooler that cools the semiconductor element,
In the preliminary structure, between the connection target surfaces of the first connection terminal and the lead frame connected to the first connection terminal, connection target surfaces of the lead frame and the bus bar connected to the lead frame. Between the connection target surfaces of the circuit board connected to the second connection terminal and the second connection terminal, and between the connection target surfaces of the circuit board and the cooler, 9. The method for manufacturing a power conversion device according to claim 1, wherein solder is disposed correspondingly.
JP2015090486A 2015-04-27 2015-04-27 Method for manufacturing power conversion device Expired - Fee Related JP6484100B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015090486A JP6484100B2 (en) 2015-04-27 2015-04-27 Method for manufacturing power conversion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015090486A JP6484100B2 (en) 2015-04-27 2015-04-27 Method for manufacturing power conversion device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016203228A JP2016203228A (en) 2016-12-08
JP6484100B2 true JP6484100B2 (en) 2019-03-13

Family

ID=57488441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015090486A Expired - Fee Related JP6484100B2 (en) 2015-04-27 2015-04-27 Method for manufacturing power conversion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6484100B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106825825B (en) * 2017-03-26 2018-11-13 中国电子科技集团公司第十六研究所 A kind of high penetration rate welding method for the assembling of microwave and millimeter wave device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008182120A (en) * 2007-01-25 2008-08-07 Toyota Industries Corp Soldering method, soldering apparatus, and semiconductor device manufacturing method
JP2009253157A (en) * 2008-04-09 2009-10-29 Toyota Industries Corp Soldering method and method of manufacturing semiconductor device
JP5378078B2 (en) * 2009-06-19 2013-12-25 株式会社東芝 Manufacturing method of semiconductor device
JP6129605B2 (en) * 2013-03-25 2017-05-17 本田技研工業株式会社 Power converter manufacturing method and jig used therefor
JP6124255B2 (en) * 2013-07-08 2017-05-10 三菱電機株式会社 Reflow device
JP2015082630A (en) * 2013-10-24 2015-04-27 有限会社ヨコタテクニカ Soldering method using powder solder and fluxless continuous reflow furnace

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016203228A (en) 2016-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103229604A (en) Reflow soldering apparatus and reflow soldering method
JP6415381B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
CN111883523A (en) Semiconductor component, motor vehicle and method for producing a semiconductor component
CN101352110A (en) Soldering method, semiconductor module manufacturing method, and soldering device
JP2014515887A (en) Vacuum pallet reflow
JP6517577B2 (en) Power converter manufacturing method
WO2024108886A1 (en) Motor controller and electric drive system thereof
JP6484100B2 (en) Method for manufacturing power conversion device
CN102326251A (en) Bonding method of high thermal conductivity insulating resin
JP7070373B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device, semiconductor device, power conversion device
CN103996631A (en) Method of manufacturing a semiconductor device
CN110085543B (en) Automatic crystal bonding machine for power semiconductor and crystal bonding process thereof
JP2011228604A (en) Manufacturing method of circuit board and circuit board
JP5521879B2 (en) Soldering equipment and magazine
CN219026234U (en) Junction box tin welding machine
JP3454154B2 (en) Thermocompression device and thermocompression method for work
JP2012257416A (en) Power conversion device and method of manufacturing the same
JP3753524B2 (en) Manufacturing method of electronic parts
JP2010114197A (en) Method for manufacturing semiconductor component
JP6675622B1 (en) Electronic component sintering apparatus and method
JP5029279B2 (en) Soldering apparatus, soldering method, and electronic device manufacturing method
CN112053973B (en) A fixture system for power device packaging
CN112309897B (en) Sintering equipment for electronic components
CN209785891U (en) Automatic die bonder for power semiconductor
JP5753991B2 (en) Method for producing metal-ceramic bonding member

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180406

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190125

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: 20190206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190215

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6484100

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees