(57)【要約】【課題】半導体素子に形成されたパッドと信号線とをワイヤボンディングによらず電気的に接続できる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】半導体装置１は、板状の半導体素子３と、半導体素子３の上面３１に形成されたパッド３６と、パッド３６とはんだによって接続された信号ピン４と、を備える。信号ピン４は、半導体素子３と略平行に延びる棒状の信号線４１と、信号線４１の先端側に設けられかつ半導体素子３に対し略垂直に延びる台座部４３と、を備える。台座部４３の底面４３１は、パッド３６と略平行でありかつその面積は信号線４１の長手方向に対し略垂直な断面積よりも大きい。また信号ピン４は、その底面４３１においてパッド３６と第４はんだ層２８によって接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の半導体素子と、
前記半導体素子の表面に形成されたパッドと、
前記パッドと導電性接合材によって接続された信号ピンと、を備える半導体装置であって、
前記信号ピンは、前記半導体素子と略平行に延びる棒状の信号線と、前記信号線の先端側に設けられかつ前記半導体素子に対し略垂直に延びる台座部と、を備え、
前記台座部の底面は、前記パッドと略平行でありかつその面積は前記信号線の長手方向に対し略垂直な断面積よりも大きく、
前記信号ピンは、前記底面において前記パッドと導電性接合材によって接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記台座部と前記信号線は、導電性の一の板材を曲げることによって一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記導電性接合材は、はんだであり、
前記半導体素子の表面には、互いに絶縁された前記パッドが複数列状に形成され、
前記複数のパッドには、それぞれ１つずつ前記信号ピンがはんだによって接続され、
前記各信号ピンの前記台座部には、前記底面から当該底面と反対側の頂面に至る貫通孔が形成され、
前記各信号ピンの前記貫通孔にははんだが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法であって、
導電性の板材を切り抜くことにより、棒状の線部と当該線部の先端側に設けられかつ前記線部より幅が広い平面部とを備える平面視で旗状の旗部材を形成するトリム工程と、
前記平面部を前記線部に対し略垂直に曲げるとともに前記平面部を曲げることにより前記線部に対し略垂直な孔を備える筒状に成形し、前記線部を前記信号線とし、筒状に成形された前記平面部を前記台座部とし、前記孔を前記貫通孔とする曲げ工程と、
前記台座部を前記半導体素子の前記パッドに載置する載置工程と、
前記貫通孔にはんだを挿入するはんだ挿入工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記台座部、前記旗部材のうち前記曲げ工程を経て前記台座部となる部分、又は前記板材のうち前記トリム工程及び前記曲げ工程を経て前記台座部となる部分の表面に樹脂を設ける樹脂コーティング工程をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記載置工程では、前記樹脂コーティング工程によって前記台座部に設けられた樹脂を前記パッド上で硬化させることにより、前記台座部を前記パッドに仮固定することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
板状の第１半導体素子と、
前記第１半導体素子の下面側に形成された第１下面電極と電気的に接続された板状の第１電極板と、
板状の第２半導体素子と、
前記第２半導体素子の上面側に形成された第２上面電極と電気的に接続された板状の第２電極板と、
前記第１半導体素子の上面側に形成された第１上面電極と電気的に接続された板状の第１導電板部、前記第２半導体素子の下面側に形成された第２下面電極に電気的に接続された板状の第２導電板部、及び前記第１導電板部と前記第２導電板部とを接続する接続部を備える電極構造体と、
前記第１半導体素子の上面側に形成された第１パッドに電気的に接続された第１信号ピンと、
前記第２半導体素子の上面側に形成された第２パッドに電気的に接続された第２信号ピンと、を備える半導体装置であって、
前記接続部は、前記第１電極板及び前記第２導電板部、前記第２電極板及び前記第１導電板部、並びに前記第１半導体素子及び前記第２半導体素子が、それぞれ略平行かつ略等しい高さになるように前記第１導電板部及び前記第２導電板部に対し傾斜しており、
前記電極構造体は、導電性の一の板材を曲げることによって形成され、
前記第１信号ピンは、前記第１半導体素子と略平行に延びる棒状の第１信号線と、前記第１信号線の先端側に設けられかつ前記第１半導体素子に対し略垂直に延びる第１台座部と、を備え、
前記第１台座部は、前記第１半導体素子と前記第１導電板部との間に設けられかつその底面は前記第１パッドに電気的に接続され、
前記第２信号ピンは、前記第２半導体素子と略平行に延びる棒状の第２信号線と、前記第２信号線の先端側に設けられかつ前記第２半導体素子に対し略垂直に延びる第２台座部と、を備え、
前記第２台座部は、前記第２半導体素子と前記第１導電板部との間に設けられかつその底面は前記第２パッドに電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、及び電気自動車等、モータを用いて走行する自動車の普及が進んでいる。このようなモータで走行する自動車には、モータを駆動するインバータが搭載される。インバータは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ダイオード、逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ−ＩＧＢＴ）等のパワー半導体を組み合わせて構成される半導体装置を備える。また自動車用のインバータに用いられる半導体装置は、例えば特許文献１，２に示すように板状にモジュール化したものが用いられる場合が多い。
【０００３】
特許文献１，２に示す半導体装置は、パワー半導体が作りこまれた板状の半導体素子の両面の電極に、比較的大きな電流が流れる板状のバスバーをはんだで接続することによって構成される。また半導体素子の両面のうち何れか一方の面には、バスバーに接続される電極の他、パワー半導体を駆動するための信号を外部のゲートドライバから入力したり半導体素子に作りこまれた温度センサからの信号を外部のコントローラへ出力したりするための複数のパッドが形成されている。またこれら外部のゲートドライバやコントローラに接続される信号線は、これらパッドと、ワイヤボンディングによって導電性のワイヤで電気的に接続する場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１５７０６９号
【特許文献２】特開２０１２−２３５０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら信号線とパッドとの間をワイヤで接続すると、その分抵抗が増加するおそれがある。また信号線とパッドとの間をワイヤボンディングによって接続するには、ワイヤの両端をそれぞれ信号線及びパッドに接続せねばならないので、その分工程数が増加するおそれがある。
【０００６】
本発明は、半導体素子に形成されたパッドと信号線とをワイヤボンディングによらず電気的に接続できる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の半導体装置（例えば、後述の半導体装置１）は、板状の半導体素子（例えば、後述の半導体素子３）と、前記半導体素子の表面に形成されたパッド（例えば、後述のパッド３６）と、前記パッドと導電性接合材によって接続された信号ピン（例えば、後述の信号ピン４，４Ａ，４Ｂ）と、を備え、前記信号ピンは、前記半導体素子と略平行に延びる棒状の信号線（例えば、後述の信号線４１）と、前記信号線の先端側に設けられかつ前記半導体素子に対し略垂直に延びる台座部（例えば、後述の台座部４３，４３Ａ，４３Ｂ）と、を備え、前記台座部の底面（例えば、後述の底面４３１，４３１Ａ，４３１Ｂ）は、前記パッドと略平行でありかつその面積は前記信号線の長手方向に対し略垂直な断面積よりも大きく、前記信号ピンは、前記底面において前記パッドと導電性接合材（例えば、後述の第４はんだ層２８）によって接続されていることを特徴とする。
【０００８】
（２）この場合、前記台座部と前記信号線は、導電性の一の板材（例えば、後述の板材Ｗ）を曲げることによって形成されることが好ましい。
【０００９】
（３）この場合、前記導電性接合材は、はんだであり、前記半導体素子の表面には、互いに絶縁された前記パッドが複数列状に形成され、前記複数のパッドには、それぞれ１つずつ前記信号ピンがはんだによって接続され、前記各信号ピンの前記台座部には、前記底面から当該底面と反対側の頂面（例えば、後述の頂面４３２，４３２Ａ，４３２Ｂ）に至る貫通孔（例えば、後述の貫通孔４７，４７Ａ，４７Ｂ）が形成され、前記各信号ピンの前記貫通孔にははんだが設けられていることが好ましい。
【００１０】
（４）本発明の製造方法は、（３）の半導体装置の製造方法であって、導電性の板材を切り抜くことにより、棒状の線部と当該線部の先端側に設けられかつ前記線部より幅が広い平面部とを備える平面視で旗状の旗部材を形成するトリム工程と、前記平面部を前記線部に対し略垂直に曲げるとともに前記平面部を曲げることにより前記線部に対し略垂直な孔を備える筒状に成形し、前記線部を前記信号線とし、筒状に成形された前記平面部を前記台座部とし、前記孔を前記貫通孔とする曲げ工程と、前記台座部を前記半導体素子の前記パッドに載置する載置工程と、前記貫通孔にはんだを挿入するはんだ挿入工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
（５）この場合、前記台座部、前記旗部材のうち前記曲げ工程を経て前記台座部となる部分、又は前記板材のうち前記トリム工程及び前記曲げ工程を経て前記台座部となる部分の表面に樹脂を設ける樹脂コーティング工程をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
（６）この場合、前記載置工程では、前記樹脂コーティング工程によって前記台座部に設けられた樹脂を前記パッド上で硬化させることにより、前記台座部を前記パッドに仮固定することが好ましい。
【００１３】
（７）本発明の半導体装置（例えば、後述の半導体装置１Ａ）は、板状の第１半導体素子（例えば、後述のハイ側半導体素子３Ｈ）と、前記第１半導体素子の下面（例えば、後述の下面３２Ｈ）側に形成された第１下面電極（例えば、後述のハイ側下面電極３４Ｈ）と電気的に接続された板状の第１電極板（例えば、後述の正極バス６Ｈ）と、板状の第２半導体素子（例えば、後述のロー側半導体素子３Ｌ）と、前記第２半導体素子の上面（例えば、後述の上面３１Ｌ）側に形成された第２上面電極（例えば、後述のロー側上面電極３３Ｌ）と電気的に接続された板状の第２電極板（例えば、後述の負極バス６Ｌ）と、前記第１半導体素子の上面（例えば、後述の上面３１Ｈ）側に形成された第１上面電極（例えば、後述のハイ側上面電極３３Ｈ）と電気的に接続された板状の第１導電板部（例えば、後述のハイ側導電板部７１）、前記第２半導体素子の下面（例えば、後述の下面３２Ｌ）側に形成された第２下面電極（例えば、後述のロー側下面電極３４Ｌ）に電気的に接続された板状の第２導電板部（例えば、後述のロー側導電板部７２）、及び前記第１導電板部と前記第２導電板部とを接続する接続部（例えば、後述の接続部７３）を備える電極構造体（例えば、後述の出力バス７）と、前記第１半導体素子の上面側に形成された第１パッド（例えば、後述のパッド３６Ｈ）に電気的に接続された第１信号ピン（例えば、後述のハイ側信号ピン８Ｈ）と、前記第２半導体素子の上面側に形成された第２パッド（例えば、後述のパッド３６Ｌ）に電気的に接続された第２信号ピン（例えば、後述のロー側信号ピン８Ｌ）と、を備える。前記接続部は、前記第１電極板及び前記第２導電板部、前記第２電極板及び前記第１導電板部、並びに前記第１半導体素子及び前記第２半導体素子が、それぞれ略平行かつ略等しい高さになるように前記第１導電板部及び前記第２導電板部に対し傾斜しており、前記電極構造体は、導電性の一の板材を曲げることによって形成され、前記第１信号ピンは前記第１半導体素子と前記第１導電板部との間に設けられ、前記第２信号ピンは前記第２半導体素子と前記第２導電板部との間に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
（１）本発明の半導体装置では、半導体素子の表面に形成されたパッドには、信号線と台座部とが一体になった信号ピンが導電性接合材によって接続される。これにより、信号線とパッドとをワイヤボンディングによらず電気的に接続することができる。またこのような棒状の信号ピンを用いると、信号ピンとパッドとを導電性接合材で接続する際には、信号ピンをパッドの上の規定の位置に安定して置くことが困難になる場合がある。これに対し本発明の半導体装置では、台座部の底面はパッドと略平行とし、さらにその面積は信号線の長手方向に対し略垂直な断面積よりも大きくする。これにより、信号ピンを接続する際には、他の部分と比較して大きな面積を有する台座部の底面をパッドの上に安定して置くことができる。
【００１５】
（２）本発明の半導体装置では、台座部と信号線とは、導電性の一の板材を曲げることによって一体に形成する。これにより、信号ピンの製造を容易にできかつその剛性を向上することもできる。
【００１６】
（３）本発明の半導体装置では、半導体素子の表面には複数のパッドが列状に形成され、さらにこれら複数のパッドには、それぞれ１つずつ信号ピンがはんだによって接続される。また各信号ピンの台座部には、パッドに接続される底面からその反対側の頂面に至る貫通孔が形成され、各信号ピンの貫通孔にははんだが設けられている。本発明の半導体装置では、各々の貫通孔に設けられたはんだによって各信号ピンを各パッドに接続することにより、余分なはんだが、台座部の周囲に漏れないように貫通孔の内部に留めておくことができる。またこのようなはんだの漏れを防ぐことにより、漏れたはんだによって隣接する信号ピンが導通する不具合を防止できる。
【００１７】
（４）本発明の半導体装置の製造方法では、導電性の板材からトリム工程と曲げ工程を経て上述のような信号線、台座部、及び貫通孔を備えた信号ピンを製造する。より具体的には、トリム工程では、導電性の板材を切り抜くことによって平面視で旗状の旗部材を形成する。また、その後の曲げ工程では、旗部材の平面部を線部に対し略垂直に曲げるとともにこの平面部をさらに曲げることによって線部に対し略垂直な孔を備える筒状に成形し、これを上述のような信号ピンとする。これにより、信号ピンを容易に製造できる。また本発明の半導体装置の製造方法では、成形した台座部を半導体素子に形成されたパッドに載置し（載置工程）、さらに台座部に形成された貫通孔にはんだを挿入する（はんだ挿入工程）。これにより、信号ピンの台座部をパッドの上に安定して載置できるとともに、信号ピンとパッドとを接続するための適切な量のはんだを、適切な位置に容易に供給することができるので、半導体装置を容易に製造できる。
【００１８】
（５）本発明の半導体装置の製造方法では、樹脂コーティング工程を行い、台座部又は最終的に台座部となる部分の表面に樹脂を設ける。これにより、半導体素子に複数の信号ピンを設ける場合、各信号ピンの台座部同士が接触し導通するのを防止することができる。
【００１９】
（６）本発明の半導体装置の製造方法の載置工程では、上述の樹脂コーティング工程によって台座部に設けられた樹脂をパッド上で硬化させることにより、台座部をパッドに仮固定する。これにより、信号ピンをパッドに接続する際の信号ピンの位置を安定させることができるとともに、最終的に得られる完成品では、隣接する信号ピンの間の絶縁性を確保することもできる。
【００２０】
（７）本発明の半導体装置では、第１半導体素子の下面側には第１電極板が接続され、第２半導体素子の上面側には第２電極板が接続される。また第１半導体素子の上面側には電極構造体の第１導電板部が電気的に接続され、第２半導体素子の下面側には同じ電極構造体の第２導電板部が電気的に接続され、これら第１導電板部と第２導電板部とは接続部によって接続される。ここで本発明では、第１電極板及び第２導電板部、第２電極板及び第１導電板部、並びに第１及び第２半導体素子が、それぞれ略平行かつ略等しい高さになるように、すなわち電極構造体の第１導電板部と第２導電板部とが高さ違いになるように、これらを接続する接続部を第１導電板部及び第２導電板部に対し傾斜させる。さらに本発明では、このような第１導電板部と第２導電板部と接続部とを備える電極構造体を、導電性の一の板材を曲げることによって形成する。これにより、第１導電板部及び第２導電板部に相当する部品を別々の部品としていた従来の半導体装置（例えば、特許文献２参照）と比較して、部品点数を削減することができる。またこのような従来の半導体装置では、第１導電板部に相当する部品と第２導電板部に相当する部品とを接続する工程が必要になるが、本発明ではこのような工程が不要となるので、半導体装置の製造にかかる工程数を削減することもできる。
【００２１】
また本発明の半導体装置では、第１信号ピンを、棒状の第１信号線と第１台座部とで構成し、この第１台座部を第１半導体素子と第１導電板部との間に設け、さらに第１台座部の底面を第１パッドに接続する。また第２信号ピンを、棒状の第２信号線と第２台座部とで構成し、この第２台座部を第２半導体素子と第２導電板部との間に設け、さらに第２台座部の底面を第２パッドに接続する。ここで、第１及び第２信号線を、それぞれ第１及び第２パッドへ、上述の特許文献２に示すようにワイヤボンディングによって接続する場合を想定する。この場合、先ず第１信号線と第１パッドとをワイヤボンディングによって接続する際には、ワイヤボンディングを行う工具を第１半導体素子の上で自由に移動させる空間を確保する必要があるため、第１信号線と第１パッドとの接続は、第１半導体素子の上面側と第１導電板部とを接続する前に行う必要がある。また板状の電極同士のはんだ付けは、これら電極間にはんだを設けてリフロー炉内で加熱することにより、複数の部分を一括して行うことができるが、ワイヤボンディングはこれら電極間のはんだ付けと同時に行うことはできない。これに対し本発明では、上述のような台座部が設けられた信号ピンを用いることにより、これをはんだで接続する際には、特殊な工具を用いる必要がないので、ワイヤボンディングを用いる従来の半導体装置に比べて制約が少ない。また信号ピンを用いることにより、信号ピンとパッドとの間のはんだ付けを他の電極間のはんだ付けと併せて一括してリフロー炉で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２】上記実施形態に係る半導体素子の上面の平面図である。
【図３】上記実施形態に係る信号ピンの斜視図である。
【図４】上記実施形態に係る信号ピンの平面図である。
【図５】上記実施形態に係る半導体素子に形成された複数のパッドに複数の信号ピンが設けられた状態を示す斜視図である。
【図６Ａ】上記実施形態に係る信号ピンを製造する手順を説明するための図である（トリム工程）。
【図６Ｂ】上記実施形態に係る信号ピンを製造する手順を説明するための図である（曲げ工程）。
【図７】変形例１の信号ピンの斜視図である。
【図８】変形例２の信号ピンの斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１０Ａ】半導体装置のうち正極側の部品を組み立てる手順を模式的に示す図である。
【図１０Ｂ】半導体装置のうち負極側の部品を組み立てる手順を模式的に示す図である。
【図１０Ｃ】正極側の部品と負極側の部品を接続する手順を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体装置１の断面図である。半導体装置１は、第１電極板２１と、半導体素子３と、スペーサ２２と、第２電極板２３と、信号ピン４と、導電性接合材としての第１、第２、第３及び第４はんだ層２５，２６，２７，２８と、封止樹脂部２９と、を組み合わせて構成される。
【００２４】
図２は、半導体素子３の上面３１側の平面図である。図２に示すように、半導体素子３は、パワー半導体であるＩＧＢＴ３５ａとＦＷＤ（Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）３５ｂとを組み合わせて構成されるＲＣ−ＩＧＢＴ３５が合計４組と、図示しないダイオード温度センサと、が作りこまれた板状である。この半導体素子３の上面３１には、上記４組のＲＣ−ＩＧＢＴ３５と電気的に接続されており平面視で略矩形状の上面電極３３が形成されている。また半導体素子３のうち上面３１と反対側の下面３２には、上記４組のＲＣ−ＩＧＢＴ３５と電気的に接続されており平面視で略矩形状の下面電極３４が形成されている（図１参照）。
【００２５】
また図２に示すように、半導体素子３の上面３１には、平面視で略矩形状のパッド３６が計５つ形成されている。これら５つのパッド３６は、上面３１のうち上面電極３３から所定距離離間した位置において、上面電極３３の一辺に沿って列状に形成されている。またこれら５つのパッド３６は、互いに絶縁されている。これら５つのパッド３６のうち２つは、半導体素子３の温度を測定するために設けられたものであり、それぞれダイオード温度センサのアノード極及びカソード極に接続されている。５つのパッド３６のうち１つは、４組のＲＣ−ＩＧＢＴ３５を駆動するために設けられたものであり、４組のＲＣ−ＩＧＢＴのゲートに接続されている。また５つのパッド３６のうち残りの２つは、電流を検出するためにもう置けられたものであり、４組のＲＣ−ＩＧＢＴ３５のエミッタに接続されている。
【００２６】
なお図１では、図示を明確にするため、半導体素子３に形成された上面電極３３、下面電極３４、及びパッド３６の厚みを誇張して図示する。実際には、上面電極３３及びパッド３６の厚みは殆ど無いため、その表面は上面３１と面一になっている。また下面電極３４の厚みも殆ど無いため、その表面は下面３２と面一になっている。
【００２７】
図１に戻り、第１電極板２１は、導電性の材料で形成された板状であり、半導体素子３の下面３２側に設けられている。第１電極板２１は、半導体素子３の下面電極３４と第１はんだ層２５によって電気的に接続されている。
【００２８】
第２電極板２３は、導電性の材料で形成された板状であり、半導体素子３の上面３１側に設けられている。第２電極板２３は、柱状のスペーサ２２を介して半導体素子３の上面電極３３と電気的に接続されている。より具体的には、スペーサ２２の下面側は、半導体素子３の上面電極３３と第２はんだ層２６によって電気的に接続されている。またスペーサ２２の上面側は、第２電極板２３と第３はんだ層２７によって電気的に接続されている。
【００２９】
信号ピン４は、導電性の材料で形成された棒状であり、半導体素子３の上面３１側に設けられている。より具体的には、信号ピン４は、半導体素子３と第２電極板２３との間であって上述のようにスペーサ２２を設けることによって形成された空間に設けられている。信号ピン４は、第４はんだ層２８によって半導体素子３に形成されたパッド３６と電気的に接続されている。
【００３０】
図３は、信号ピン４の斜視図であり、図４は、信号ピン４の平面図である。図５は、半導体素子３に形成された５つのパッド３６に５つの信号ピン４が設けられた状態を示す斜視図である。
【００３１】
信号ピン４は、半導体素子３と略平行に延びる棒状の信号線４１と、信号線４１の先端側４２１に設けられかつ半導体素子３に対し略垂直に延びる略円筒状の台座部４３と、を備える。なお、後に図６等を参照して説明するように、信号ピン４の信号線４１及び台座部４３は、導電性の一の板材を曲げることによって一体に形成されるが、本発明はこれに限らない。例えば、それぞれ別の材料を用いて形成した信号線と台座部とを接合することによって、信号ピンを形成してもよい。
【００３２】
台座部４３の底面４３１は、パッド３６と略平行であり、かつその面積は信号線４１の長手方向に対し略垂直な断面積よりも大きい。台座部４３は、信号線４１の先端部４１１から信号線４１の長手方向に対し略垂直に延びる棒状の支持部４５と、この支持部４５の図３中右側の側部から信号線４１の基端側４２２へ反時計周りで延出する略円筒状の円筒部４６と、を備える。円筒部４６の中心は、図４に示すように信号線４１に対し図３中右側でありかつ信号線４１の先端部４１１よりも基端側４２２である。また円筒部４６の中心には、パッド３６に接続される底面４３１からこの底面４３１と反対側の頂面４３２に至る貫通孔４７が形成されている。また信号ピン４は、上述のように一の板材を曲げることによって形成されることから、円筒部４６のうち元の板材の端部に相当する部分には、貫通孔４７の内部と外部とを連通する僅かな隙間４８が形成される。以上のような信号ピン４は、計５本、半導体素子３の上面３１に形成された５つのパッド３６に対し、それぞれ１つずつはんだによって接続されている（図５参照）。また、図５に示すように複数の信号ピン４の台座部４３をパッド３６に接続すると、各信号ピン４の台座部４３は互いに近接する。このため、各信号ピン４間の絶縁を十分に確保するため、信号ピン４の台座部４３の外周面には、絶縁性の樹脂がコーティングされている。
【００３３】
図１に戻り、各信号ピン４は、各々の台座部４３の底面４３１において各パッド３６と第４はんだ層２８によって電気的に接続されている。この第４はんだ層２８は、後に説明するように、台座部４３に形成された貫通孔４７内に挿入したはんだを溶融させることによって形成されたものである。このため第４はんだ層２８は、台座部４３の底面４３１とパッド３６との間と、貫通孔４７の内部とに存在する。
【００３４】
封止樹脂部２９は、半導体素子３及びスペーサ２２の全部と、第１電極板２１の半導体素子３側の面と、第２電極板２２の半導体素子３側の面と、信号ピン４のうち台座部４３の全部及び信号線４１の台座部４３側の一部と、を封止するように設けられている。
【００３５】
以上のような信号ピン４は、例えば以下の手順によって製造される。
始めに、図６Ａに示すような平板状の板材Ｗを準備し、この板材Ｗを切断線５１で切り落とすことにより、棒状の線部５２と、この線部５２の先端側にもうけられかつ線部５２より幅が広い平面部５３とを備え、平面視で旗状の旗部材５４を形成する（トリム工程）。
【００３６】
次に、上記トリム工程で得られた旗部材５４において、図６Ｂに示すように、平面部５３を線部５１に対し略垂直に折り曲げ、さらにこの平面部５３のうち線部５１から離れた端部５５を中心として線部５１側へ向けて平面部５３を巻き曲げることにより、平面部５３を線部５１に対し略垂直な孔を備える筒状に成形する（曲げ工程）。この曲げ工程を経た旗部材５４のうち線部５１であった部分は信号線４１となり、平面部５３であった部分は台座部４３となる。次に、曲げ工程を経て製造された台座部４３の外周面に絶縁性の樹脂をコーティングする（樹脂コーティング工程）。これにより、信号ピン４が製造される。
【００３７】
なおこの樹脂コーティング工程は、どのタイミングで行ってもよい。すなわち、トリム工程を経て得られた旗部材５４の平面部５３のうち、最終的に台座部４３の外周面となる面にのみ樹脂をコーティングしてもよいし、トリム工程を行う前の板材Ｗのうち、最終的に台座部４３の外周面となる面にのみ樹脂をコーティングしてもよい。
【００３８】
また以上のような半導体装置１は、以上のように製造した信号ピン４を用いて、例えば以下の手順によって製造される。
始めに、図示しないリフローパレットの上に第１電極板２１を設置し、この第１電極板２１の定められた位置に第１はんだを載置する。次にこの第１はんだと半導体素子３の下面電極３４が接するように、第１はんだの上に半導体素子３を載置する。
【００３９】
次に、以上のようにして予め製造しておいた信号ピン４の台座部４３を半導体素子３に形成されたパッド３６の上に載置する（信号ピン載置工程）。なおこの信号ピン載置工程では、台座部４３の半導体素子３の上での位置や姿勢を安定させるため、台座部４３の表面にコーティングした樹脂をパッド３６の上で硬化させることにより、台座部４３をパッド３６の上で仮固定してもよい。次に、半導体素子３に載置された信号ピン４に対し、その台座部４３に形成された貫通孔４７の中に、棒状の第４はんだを挿入する（はんだ挿入工程）。
【００４０】
次に、半導体素子３の上面電極３３の上に第２はんだを載置し、さらにこの第２はんだの上にスペーサ２２を載置する。次に、このスペーサ２２の上に第３はんだを載置し、さらにこの第３はんだの上に第２電極板２３を載置する。
【００４１】
次に、以上のようにリフローパレットの上に第１電極板２１と、半導体素子３と、スペーサ２２と、第２電極板２３と、信号ピン４とを重ねることによって構成された積層体を、リフロー炉内に送り、加熱する。リフロー炉内では、第１〜第４はんだが溶融し、図１に示すようにそれぞれ第１〜第４はんだ層２５〜２８となる。特に台座部４３の貫通孔４７の中に設けられた棒状の第４はんだは、加熱されることによって溶融し、底面４３１とパッド３６との間に流れ込み、これによって台座部４３とパッド３６とが電気的に接続される。なお上述のように信号ピン４を一の板材から形成すると、貫通孔４７の内部と外部とを連通する僅かな隙間４８が形成される。しかしながら、僅かな隙間であれば、貫通孔４７内に設けられた第４はんだがこの隙間から漏れ出ることは無い。以上により、第１電極板２１と、半導体素子３と、スペーサ２２と、第２電極板２３と、信号ピン４とは、はんだによって電気的に接続される。
【００４２】
次に、以上のように製造された積層体を、所定の成形型内に設置し、この成形型内に樹脂を充填することによって、半導体素子３の周囲に封止樹脂部２９を形成する。以上の手順により、半導体装置１が製造される。
【００４３】
なお、上述の半導体装置１に用いられる信号ピン４には、様々な変形例が考えられる。以下、信号ピンの変形例について説明する。
【００４４】
＜変形例１＞
図７は、変形例１の信号ピン４Ａの斜視図である。変形例１の信号ピン４Ａは、図３に示す第１実施形態の信号ピン４と、台座部４３Ａの形状が異なる。以下の信号ピン４Ａの説明では、図３の信号ピン４と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
信号ピン４Ａは、信号線４１と、台座部４３Ａと、を備える。台座部４３Ａの底面４３１Ａは、パッドと略平行であり、かつその面積は信号線４１の長手方向に対し略垂直な断面積よりも大きい。台座部４３Ａは、信号線４１の先端部４１１から信号線４１の長手方向に対し略垂直に延びる棒状の支持部４５Ａと、この支持部４５Ａの図７中左側の側部から信号線４１の先端側４２１へ反時計周りで延出する略円筒状の円筒部４６Ａと、を備える。円筒部４６Ａの中心は、図３の信号ピン４と異なり、信号線４１に対し図７中左側でありかつ信号線４１の先端部４１１よりも先端側４２１である。また円筒部４６Ａの中心には、パッドに接続される底面４３１Ａからこの底面４３１Ａと反対側の頂面４３２Ａに至る貫通孔４７Ａが形成されている。以上のような信号ピン４Ａの信号線４１及び台座部４３Ａは、図３の信号ピン４と同様、導電性の一の板材を曲げることによって一体に形成することができる。また円筒部４６Ａのうち元の板材の端部に相当する部分には、貫通孔４７Ａの内部と外部とを連通する僅かな隙間４８Ａが形成される。また信号ピン４Ａは、図３の信号ピン４と同様の手順によって半導体素子に接続することができる。
【００４６】
＜変形例２＞
図８は、変形例２の信号ピン４Ｂの斜視図である。変形例２の信号ピン４Ｂは、図３に示す第１実施形態の信号ピン４と、台座部４３Ｂの形状が異なる。以下の信号ピン４Ｂの説明では、図３の信号ピン４と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
信号ピン４Ｂは、信号線４１と、台座部４３Ｂと、を備える。台座部４３Ｂの底面４３１Ｂは、パッドと略平行であり、かつその面積は信号線４１の長手方向に対し略垂直な断面積よりも大きい。台座部４３Ｂは、信号線４１の先端部４１１から信号線４１の長手方向に対し略垂直に延びる棒状の支持部４５Ｂと、この支持部４５Ｂの図８中手前側の側部から信号線４１の先端側４２１へ反時計周りで延出する略円筒状の円筒部４６Ｂと、を備える。円筒部４６Ｂの中心は、図３の信号ピン４と異なり、信号線４１に対し図８中右側でありかつ信号線４１の先端部４１１よりも先端側４２１である。また円筒部４６Ｂの中心には、パッドに接続される底面４３１Ｂからこの底面４３１Ｂと反対側の頂面４３２Ｂに至る貫通孔４７Ｂが形成されている。以上のような信号ピン４Ｂの信号線４１及び台座部４３Ｂは、図３の信号ピン４と同様、導電性の一の板材を曲げることによって一体に形成することができる。また円筒部４６Ｂのうち元の板材の端部に相当する部分には、貫通孔４７Ｂの内部と外部とを連通する僅かな隙間４８Ｂが形成される。また信号ピン４Ｂは、図３の信号ピン４と同様の手順によって半導体素子に接続することができる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図９は、本実施形態に係る半導体装置１Ａの断面図である。半導体装置１Ａは、ハイ側半導体素子３Ｈと、ロー側半導体素子３Ｌと、正極バス６Ｈと、負極バス６Ｌと、出力バス７と、第１スペーサ６１と、第２スペーサ６２と、ハイ側信号ピン８Ｈと、ロー側信号ピン８Ｌと、導電性接合材としての第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８はんだ層９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９８と、封止樹脂部９９と、を組み合わせて構成される。
【００４９】
ハイ側半導体素子３Ｈ及びロー側半導体素子３Ｌは、それぞれ、第１実施形態において説明した半導体素子３と同様の構成を備える。すなわち、ハイ側半導体素子３Ｈ及びロー側半導体素子３Ｌは、それぞれ、パワー半導体であるＲＣ−ＩＧＢＴやダイオード温度センサ等が作りこまれた板状である。ハイ側半導体素子３Ｈの上面３１Ｈにはハイ側上面電極３３Ｈと複数のパッド３６Ｈとが形成され、上面３１Ｈと反対の下面３２Ｈにはハイ側下面電極３４Ｈが形成されている。またロー側半導体素子３Ｌの上面３１Ｌにはロー側上面電極３３Ｌと複数のパッド３６Ｌとが形成され、上面３１Ｌと反対の下面３２Ｌにはロー側下面電極３４Ｌが形成されている。
【００５０】
なお図９及び後述の図１０では、図示を明確にするため、ハイ側半導体素子３Ｈに形成されたハイ側上面電極３３Ｈ、ハイ側下面電極３４Ｈ、及びパッド３６Ｈの厚みを誇張して図示する。実際には、ハイ側上面電極３３Ｈ及びパッド３６Ｈの厚みは殆ど無いため、その表面は上面３１Ｈと面一になっており、ハイ側下面電極３４Ｈの厚みも殆ど無いため、その表面は下面３２Ｈと面一になっている。またロー側半導体素子３Ｌに形成されたロー側上面電極３３Ｌ、ロー側下面電極３４Ｌ、及びパッド３６Ｌの厚みを誇張して図示する。実際には、ロー側上面電極３３Ｌ及びパッド３６Ｌの厚みは殆ど無いため、その表面は上面３１Ｌと面一になっており、ロー側下面電極３４Ｌの厚みも殆ど無いため、その表面は下面３２Ｌと面一になっている。
【００５１】
正極バス６Ｈは、導電性の材料で形成された板状であり、ハイ側半導体素子３Ｈの下面３２Ｈ側に設けられている。正極バス６Ｈは、ハイ側半導体素子３Ｈのハイ側下面電極３４Ｈと第１はんだ層６１によって電気的に接続されている。
【００５２】
負極バス６Ｌは、導電性の材料で形成された板状であり、ロー側半導体素子３Ｌの上面３１Ｌ側に設けられている。負極バス６Ｌは、柱状の第２スペーサ６２を介してロー側半導体素子３Ｌのロー側上面電極３３Ｌと電気的に接続されている。より具体的には、第２スペーサ６２の下面側は、ロー側半導体素子３Ｌのロー側上面電極３３Ｌと第５はんだ層９５によって電気的に接続されている。また第２スペーサ６２の上面側は、負極バス６Ｌと第６はんだ層９６によって電気的に接続されている。
【００５３】
出力バス７は、ハイ側半導体素子３Ｈの上面３１Ｈ側に設けられた板状のハイ側導電板部７１と、ロー側半導体素子３Ｌの下面３２Ｌ側に設けられた板状のロー側導電板部７２と、これらハイ側導電板部７１とロー側導電板部７２とを接続する板状の接続部７３と、を備える。
【００５４】
ハイ側導電板部７１は、ハイ側半導体素子３Ｈのハイ側上面電極３３Ｈと柱状の第１スペーサ６１を介して電気的に接続されている。より具体的には、第１スペーサ６１の下面側は、ハイ側半導体素子３Ｈのハイ側上面電極３３Ｈと第２はんだ層９２によって電気的に接続されている。また第１スペーサ６１の上面側は、出力バス７のハイ側導電板部７１と第３はんだ層９３によって電気的に接続されている。
【００５５】
ロー側導電板部７２は、ロー側半導体素子３Ｌのロー側下面電極３４Ｌと第４はんだ層９４によって電気的に接続されている。
【００５６】
接続部７３は、図９に示すように、正極バス６Ｈ及びロー側導電板部７２、負極バス６Ｌ及びハイ側導電板部７１、並びにハイ側半導体素子３Ｈ及びロー側半導体素子３Ｌが、それぞれ略平行かつ略等しい高さになるように、ハイ側導電板部７１及びロー側導電板部７２に対し傾斜している。以上のようなハイ側導電板部７１とロー側導電板部７２と接続部７３とを備える出力バス７は、導電性の一の板材を曲げることによって形成される。
【００５７】
ハイ側信号ピン８Ｈ及びロー側信号ピン８Ｌには、例えば、第１実施形態において説明した信号ピン４、又はその変形例の信号ピン４Ａ，４Ｂが用いられる。
【００５８】
ハイ側信号ピン８Ｈの台座部８３Ｈは、ハイ側半導体素子３Ｈとハイ側導電板部７１との間であって、第１スペーサ６１を介装することによって形成された空間に設けられている。また台座部８３Ｈの底面８３１Ｈは、ハイ側半導体素子３Ｈの上面３１Ｈに形成されたパッド３６Ｈに第７はんだ層９７によって電気的に接続されている。また第１実施形態の第４はんだ層２８（図１参照）と同様、この第７はんだ層９７は、台座部８３Ｈに形成された貫通孔８７Ｈ内に挿入したはんだを溶融させることによって形成されたものである。このため第７はんだ層９７は、台座部８３Ｈの底面８３１Ｈとパッド３６Ｈとの間と、貫通孔８７Ｈの内部とに存在する。
【００５９】
ロー側信号ピン８Ｌの台座部８３Ｌは、ロー側半導体素子３Ｌと負極バス６Ｌとの間であって、第２スペーサ６２を介装することによって形成された空間に設けられている。また台座部８３Ｌの底面８３１Ｌは、ロー側半導体素子３Ｌの上面３１Ｌに形成されたパッド３６Ｌに第８はんだ層９８によって電気的に接続されている。また第１実施形態の第４はんだ層２８（図１参照）と同様、この第８はんだ層９８は、台座部８３Ｌに形成された貫通孔８７Ｌ内に挿入したはんだを溶融させることによって形成されたものである。このため第８はんだ層９８は、台座部８３Ｌの底面８３１Ｌとパッド３６Ｌとの間と、貫通孔８７Ｌの内部とに存在する。
【００６０】
次に、以上のような半導体装置１Ａの製造方法について説明する。
図１０は、半導体装置１Ａの製造手順を模式的に示す図である。図１０Ａは、半導体装置１Ａのうち正極側の部品を組み立てる手順を模式的に示す図であり、図１０Ｂは、半導体装置１Ａのうち負極側の部品を組み立てる手順を模式的に示す図であり、図１０Ｃは、これら正極側の部品と負極側の部品を接続する手順を模式的に示す図である。
【００６１】
先ず、正極側の部品１Ｈは、以下の手順によって組み立てられる。始めに、図１０Ａに示すように、図示しないリフローパレットの上に正極バス６Ｈを設置し、この正極バス６Ｈの定められた位置に第１はんだ９１ａを載置する。次にこの第１はんだ９１ａとハイ側半導体素子３Ｈのハイ側下面電極３４Ｈが接するように、第１はんだ９１ａの上にハイ側半導体素子３Ｈを載置する。次に、ハイ側信号ピン８Ｈの台座部８３Ｈをハイ側半導体素子３Ｈに形成されたパッド３６Ｈの上に載置する。この際、第１実施形態の半導体装置１の製造方法と同様に、台座部８３Ｈの表面にコーティングした樹脂をパッド３６Ｈの上で硬化させることにより、台座部８３Ｈをパッド３６Ｈの上で仮固定してもよい。次に、台座部８３Ｈに形成された貫通孔８７Ｈの中に棒状の第７はんだ９７ａを挿入する。次に、ハイ側半導体素子３Ｈのハイ側上面電極３３Ｈの上に第２はんだ９２ａを載置し、さらにこの第２はんだ９２ａの上に第１スペーサ６１を載置する。次に、以上のようにリフローパレットの上に正極バス６Ｈと、ハイ側半導体素子３Ｈと、ハイ側信号ピン８Ｈと、第１スペーサ６１とを重ねることによって構成された積層体を、リフロー炉内に送り加熱する。リフロー炉内では、第１、第２、及び第７はんだ９１ａ，９２ａ，９７ａが溶融し、それぞれ図９における第１、第２、及び第７はんだ層９１，９２，９７となり、これらが接続される。
【００６２】
次に、負極側の部品１Ｌは、以下の手順によって組み立てられる。始めに、図１０Ｂに示すように、図示しないリフローパレットの上に出力バス７を設置し、この出力バス７のロー側導電板部７２の定められた位置に第４はんだ９４ａを載置する。次にこの第４はんだ９４ａとロー側半導体素子３Ｌのロー側下面電極３４Ｌが接するように、第４はんだ９４ａの上にロー側半導体素子３Ｌを載置する。次に、ロー側信号ピン８Ｌの台座部８３Ｌをロー側半導体素子３Ｌに形成されたパッド３６Ｌの上に載置する。この際、第１実施形態の半導体装置１の製造方法と同様に、台座部８３Ｌの表面にコーティングした樹脂をパッド３６Ｌの上で硬化させることにより、台座部８３Ｌをパッド３６Ｌの上で仮固定してもよい。次に、台座部８３Ｌに形成された貫通孔８７Ｌの中に棒状の第８はんだ９８ａを挿入する。次に、ロー側半導体素子３Ｌのロー側上面電極３３Ｌの上に第５はんだ９５ａを載置し、さらにこの第５はんだ９５ａの上に第２スペーサ６２を載置する。次に、この第２スペーサ６２の上に第６はんだ９６ａを載置し、さらにこの第６はんだ９６ａの上に負極バス６Ｌを載置する。次に、以上のようにリフローパレットの上に出力バス７と、ロー側半導体素子３Ｌと、第２スペーサ６２と、負極バス６Ｌと、ロー側信号ピン８Ｌとを重ねることによって構成された積層体を、リフロー炉内に送り加熱する。リフロー炉内では、第４、第５、第６、及び第８はんだ９４ａ，９５ａ，９６ａ，９８ａが溶融し、それぞれ図９における第４、第５、第６、及び第８はんだ層９４，９５，９６，９８となり、これらが接続される。
【００６３】
次に、以上のように別々の工程で組み立てられた正極側の部品１Ｈ及び負極側の部品１Ｌは、以下の手順によって接続される。始めに、図１０Ｃに示すように、図示しないリフローパレットの上に、正極バス６Ｈを最下面として正極側の部品１Ｈを設置する。次に、正極側の部品１Ｈのうち第１スペーサ６１の上に第３はんだ９３ａを載置する。次に、この第３はんだ９３ａの上に負極側の部品１Ｌのうち出力バス７のロー側導電板７２が乗るように、この負極側の部品１Ｌを正極側の部品１Ｈの横に載置する。次に、以上のようにリフローパレットの上に正極側の部品１Ｈと、負極側の部品１Ｌとを重ねることによって構成された積層体を、リフロー炉内に送り加熱する。リフロー炉内では、第３はんだ９３ａが溶融し、図９における第３はんだ層９３となり、これらが接続される。
【００６４】
次に、以上のように製造された積層体を、所定の成形型内に設置し、この成形型内に樹脂を充填することによって、ハイ側半導体素子３Ｈやロー側半導体素子３Ｌの周囲に封止樹脂部９９を形成する。以上の手順により、半導体装置１Ａが製造される。
【００６５】
以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明したが、本発明はこれらに限らない。例えば、上記実施形態では、導電性接合材としてはんだを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。導電性接合材としては、例えば、銀の焼結材等の導電性を有する材料を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１，１Ａ…半導体装置
２８…第４はんだ層（導電性接合材）
３…半導体素子
３Ｈ…ハイ側半導体素子（第１半導体素子）
３Ｌ…ロー側半導体素子（第２半導体素子）
３１Ｈ，３１Ｌ…上面
３２Ｈ，３２Ｌ…下面
３３Ｈ…ハイ側上面電極（第１上面電極）
３３Ｌ…第２上面電極（ロー側上面電極）
３４Ｈ…ハイ側下面電極（第１下面電極）
３４Ｌ…ロー側下面電極３（第２下面電極）
３６…パッド
３６Ｈ…パッド（第１パッド）
３６Ｌ…パッド（第２パッド）
４，４Ａ，４Ｂ…信号ピン
４１…信号線
４３，４３Ａ，４３Ｂ…台座部
４３１，４３１Ａ，４３１Ｂ…底面
４３２，４３２Ａ，４３２Ｂ…頂面
４７，４７Ａ，４７Ｂ…貫通孔
６Ｈ…正極バス（第１電極板）
６Ｌ…負極バス（第２電極板）
７…出力バス（電極構造体）
７１…ハイ側導電板部（第１導電板部）
７２…ロー側導電板部（第２導電板部）
７３…接続部
８Ｈ…ハイ側信号ピン（第１信号ピン）
８Ｌ…ロー側信号ピン（第２信号ピン）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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