(57)【要約】【課題】  構成の小型化、簡素化を図り、製造の容易性、コスト削減、ならびに信頼性の向上を課題とする。【解決手段】  ゲートと、ゲートと同じ面にあるエミッタと、ゲート及びエミッタと異なる面にあるコレクタを有するＩＧＢＴ素子１を用いた半導体装置において、ＩＧＢＴ素子１のゲートと直接または接合層を介して接続されるゲート配線３２と、ＩＧＢＴ素子１のエミッタと直接または接合層を介して接続されるエミッタ電極板３１が、高融点ガラス３３を介して一体形成されたゲート配線付きバスバー３を備えて構成される。【選択図】  図１
2005150153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御電極と、前記制御電極と同じ面にある第一の主電極と、前記制御電極及び前記第一の主電極と異なる面にある第二の主電極を有する半導体素子を用いた半導体装置において、
前記半導体素子の制御電極と直接または接合層を介して接続される制御配線と、前記半導体素子の第一の主電極と直接または接合層を介して接続される第一の主電極板が、第一の絶縁材を介して一体形成された制御配線付き電極板を備えている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
制御電極と、前記制御電極と同じ面にある第一の主電極と、前記制御電極及び前記第一の主電極と異なる面にある第二の主電極を有する半導体素子を用いた半導体装置において、
前記半導体素子の制御電極と直接または接合層を介して接続される制御配線と、前記半導体素子の第一の主電極と直接または接合層を介して接続される第一の主電極板が、第一の絶縁材を介して一体形成され、
前記第一の主電極板から構成される第一の制御配線付き回路基板は、前記半導体素子の第二の主電極と直接または接合層を介して接続される第二の主電極板から構成される第二の回路基板が相互固定されている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記第一の制御配線付き回路基板は前記第二の回路基板と、第二の絶縁材を介して相互固定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記制御配線付き電極板または前記第一の制御配線付き回路基板において、前記制御配線に代えて、内部が空洞で筒状の配線用筒を用い、前記配線用筒の内部に制御配線を通し、前記制御配線が前記半導体素子の制御電極と直接または接合層を介して接続されている
ことを特徴とする請求項１，２及び３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記制御配線付き電極板または前記第一の制御配線付き回路基板において、前記制御配線、前記配線用筒または前記第一の絶縁材の少なくとも一つ以上は、前記第一の主電極板が前記半導体素子の第一の主電極と接続される接続面を面方向とした時、この面方向に対して円形に形成され、前記接続面の垂直方向に伸びる円筒形状に形成されている
ことを特徴とする請求項１，２，３及び４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記制御配線付き電極板または前記第一の制御配線付き回路基板の前記第一の絶縁材、または前記第一の絶縁材と前記配線用筒は、前記第一の主電極板が前記半導体素子の第一の主電極と接続される接続面において、前記半導体素子に向けて凹形状に陥没している
ことを特徴とする請求項１，２，３，４及び５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記制御配線付き電極板または前記第一の制御配線付き回路基板の前記半導体素子の制御電極と接続される前記制御配線の先端部は、前記第一の主電極板が前記半導体素子の第一の主電極と接続される接続面において、前記半導体素子に向けて凸形状に突出していることを特徴とする請求項１，２，３，４，５及び６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記制御配線付き電極板または前記第一の制御配線付き回路基板の前記半導体素子の制御電極と接続される前記制御配線は、一部または全体に弾性機能を有するカーブ形状、または円筒バネ形状に形成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記制御配線付き電極板または前記第一の制御配線付き回路基板の前記第一の主電極板は、前記半導体素子を構成する材料に近い低熱膨張係数を有する金属もしくは金属複合材で構成された熱緩衝板からなる
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７及び８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記制御配線付き電極板または前記第一の制御配線付き回路基板の前記第一の絶縁材は、前記第一の主電極板と前記制御配線または前記配線用筒のそれぞれの熱膨張係数の中間の熱膨張係数を有する材料で構成されている
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８及び９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記制御配線付き電極板の前記第一の絶縁材は、前記制御配線または前記配線用筒に用いる材料と前記第一の主電極板に用いる材料のそれぞれの融点より低い材料を用いている
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９及び１０いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記制御配線付き電極板または前記第一の制御配線付き回路基板の前記第一の主電極板は、前記第一の主電極板が前記半導体素子の第一の主電極と接続される接続面のみが凸形状となるように突出している
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０及び１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第二の回路基板に対して前記半導体素子と前記制御配線付き電極板と前記半導体素子と接続される面とは異なる面で接続される第一の回路基板の凸部のいずれか一つ以上、または前記第二の回路基板に対して前記半導体素子と前記第一の制御配線付き回路基板の凸部のいずれか一つ以上を、位置決めするための、耐熱性と絶縁性を併せ持つ樹脂もしくはセラミックスから構成される位置決めガイドを備えている
いることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１及び１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記制御配線付き電極板において、前記第一の回路基板、または前記第一の制御配線付き回路基板は、前記制御配線付き電極板の第一の主電極板、または前記第一の制御配線付き回路基板の前記第一の主電極板が、前記半導体素子の第一の主電極と接続される接続面の外周において、その金属材料による部分的な座屈と弾性を利用して前記半導体装置の内部部品を固定するとともに、電気的に接続するために、板厚を薄くしかつ反らせた形状に形成されている
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２及び１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記第一の回路基板と前記制御配線付き電極板と前記半導体素子と前記第二の回路基板とを重ね合わせ、または前記第一の制御配線付き回路基板と前記半導体素子と前記第二の回路基板とを重ね合わせ、一対の前記回路基板同士が、相互固定され、一対の前記回路基板同士で前記半導体装置の内部部品を固定するととともに、電気的に接続するために、一対の前記回路基板の外側より荷重を加える
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３及び１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記第一の回路基板または前記第一の制御配線付き回路基板は、塑性変形しにくく高い降伏応力を有する材料から構成されている
ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記第一の制御配線付き回路基板の前記第一の絶縁材は、前記制御配線または前記配線用筒に用いる材料と前記第一の主電極板に用いる材料のそれぞれの融点より低く、前記第二の絶縁材より高い融点を有する材料を用いている
ことを特徴とする請求項４，５，６，７，８，９及び１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御電極と、この制御電極と同じ面にある第一の主電極と、制御電極及び第一の主電極と異なる面にある第二の主電極を有する半導体素子を用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の加圧接触型の半導体装置としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１、特許文献２参照）。加圧接触型の従来の半導体装置は、これらの文献に記載されているように、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の絶縁ゲート型半導体素子（トランジスタ）と、このＩＧＢＴの主電極（コレクタ電極、エミッタ電極）と接触するモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）からなる熱緩衝板と、この熱緩衝板と接触し且つこれらの要素を互いに加圧接触させる一対の金属基板と、ＩＧＢＴの制御電極（ゲート電極）と接触する圧接ピンと、この圧接ピンと接触する制御基板（ゲート基板）から構成されている。
【０００３】
このような半導体装置では、一対の外部からの圧接力により、主電極との熱緩衝板、ならびに熱緩衝板と金属基板とが接触した状態になっている。この場合に、ＩＧＢＴとモリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）で構成された熱緩衝板の接触界面、ならびに熱緩衝板と金属基板との接触界面においては、それぞれ異種金属間の熱膨張係数の違いにより熱応力が発生する。その熱応力は、熱膨張係数がＩＧＢＴと金属基板の中間の値をとる熱緩衝板を配置したことによってかなり低減させることが可能になる。これにより、熱応力によってＩＧＢＴにクラックが生じることを防ぐことができる。
【０００４】
さらに、ＩＧＢＴのゲート電極においても、一対の外部からの圧接力により、ＩＧＢＴのゲート電極と圧接ピン、ならびに圧接ピンとゲート基板とが接触した状態になっている。この場合に、圧接ピンはバネ機構を有しているので、ＩＧＢＴ側とゲート基板側で容易に且つ確実に電気的な接続を確保することができる。
【特許文献１】特開平１１−９７４６２号公報
【特許文献２】特開２００１−３６００２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の半導体装置では、熱緩衝板と圧接ピンが全くの別部品であるため、それらを絶縁する構造や部品が必要となり、全体での部品点数が増えるばかりでなく、それぞれの配置を考慮しなければならないため、熱緩衝板や金属基板、ならびに位置決めガイド等が複雑な形状となる。
【０００６】
従って、半導体装置としての部品増加による部品材料費と工数の増加、ならびに複雑な形状をした部品を作成するための加工費の増加によるコストアップが発生するという問題があった。
【０００７】
また、外部からの圧接力によってＩＧＢＴの主電極（コレクタ電極、エミッタ電極）と金属基板の接続と併せ、ＩＧＢＴのゲート電極とゲート基板も同時に接続ができる反面、圧接ピンには独立した部品としての機能も必要とされる。例えば、エミッタ電位との絶縁機能を有する絶縁ケースや、外周部品と固定するための位置決め機能を有する溝形状や、ＩＧＢＴ側とゲート基板側及び外部電極側とを共に確実に接続させるための弾性機能を有するバネ形状等が必要となる。
【０００８】
従って、ゲート配線の一部として、圧接ピン自体にあらゆる機能を付加した部品として成立させるために、多くの部品材料と工数の増加、加工費等が発生してしまうという問題があった。さらに、それぞれの機能に対する信頼性と一つの独立部品としての信頼性を同時に確保するという課題も残っている。
【０００９】
一方、他の従来技術として、ゲート電極と制御基板とをアルミワイヤーでボンディングする方法も一般的ではあるが、上記文献にも記載されているとおり、次のような問題があった。すなわち、コレクタ電位とゲート電位との間で耐圧が保てなかったり、ワイヤーのインダクタンス成分による不安定なスイッチング動作を引起したり、また振動によって長期信頼性が保てなかったりする問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構成の小型化、簡素化を図り、製造の容易性、コスト削減、ならびに信頼性の向上を達成し得る半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、制御電極と、前記制御電極と同じ面にある第一の主電極と、前記制御電極及び前記第一の主電極と異なる面にある第二の主電極を有する半導体素子を用いた半導体装置において、前記半導体素子の制御電極と直接または接合層を介して接続される制御配線と、前記半導体素子の第一の主電極と直接または接合層を介して接続される第一の主電極板が、第一の絶縁材を介して一体形成された制御配線付き電極板を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御配線が一体化された電極板で構成するようにしたので、電極板が半導体素子の主電極とコンタクトを取るとともに、制御配線も半導体素子の制御電極とコンタクトを取ることができので、制御配線用の部品を減らすことが可能であるととともに、組立工数も削減することが可能となる。これにより、半導体装置全体でのコストダウンが可能となる。また、半導体装置全体の構造の簡素化が図られ、部品加工の削減、ならびに装置としての信頼性向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１ならびに図２は本発明の実施例１に係る半導体装置の構成を示す図であり、同図（ａ）は半導体装置の一構成要素となるゲート配線付きバスバーの構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すゲート配線付きバスバーが取り付けられる半導体素子が実装される基板の構成を示す断面図であり、図２は図１（ａ）に示すゲート配線付きバスバーを図１（ｂ）に示す半導体素子に取り付けた半導体装置の構成を示す断面図である。
【００１５】
図１ならびに図２において、この実施例１の半導体装置は、ゲート配線付きバスバー（第一の制御配線付き回路基板）を用いたものであり、ＩＧＢＴ素子（半導体素子）１、エミッタ電位となるゲート配線付きバスバー（第一の制御配線付き回路基板）３、位置決めガイド４、低融点ガラス（第二の絶縁材）５、コレクタ電位となるＤＢＣ（ＤｉｒｅｃｔＢｏｎｄｉｎｇＣｏｐｐｅｒ）基板（第二の回路基板）６、ゲート配線に信号を送る制御基板７を備えて構成されている。
【００１６】
図２において、図１（ａ）に示すゲート配線付きバスバー３と同図（ｂ）に示すＩＧＢＴ素子１とが低融点ガラス５によって相互に固定される。なお、図１（ａ）に示す制御基板７は、ゲート配線付きバスバー３とＤＢＣ基板６とが相互に固定された後に、ゲート配線と接続されるように設置しても構わない。
【００１７】
ゲート配線付きバスバー３は、エミッタ電極板（第一の主電極板）３１、ゲート配線（制御配線）３２、ゲート配線３２に備えられたバネ機能を有する弾性機構部の凸部３２ａ、高融点ガラス（第一の絶縁材）３３を備えて構成されている。高融点ガラス３３によって、エミッタ電極板３１とゲート配線３２とが絶縁且つ一体化されている。さらに、ゲート配線付きバスバー３は、低融点ガラス５を介してＤＢＣ基板６と相互に固定されている。
【００１８】
ＩＧＢＴ素子１は、ゲート（制御電極）（図示せず）と、ゲート（制御電極）と同じ面にあるエミッタ（第一の主電極）（図示せず）と、ゲート及びエミッタと異なるもう一方の面にあるコレクタ（第二の主電極）（図示せず）を有するトランジスタである。ＩＧＢＴ素子１のゲートとゲート配線付きバスバー３のゲート配線３２、ＩＧＢＴ素子１のエミッタとゲート配線付きバスバー３のエミッタ電極板３１、ならびにＩＧＢＴ素子１のコレクタとＤＢＣ基板６とは、それぞれ直接またはろう材等の接合層を介して電気的、熱的に接続されている。
【００１９】
このような構造においては、エミッタ電極板３１がＩＧＢＴ素子１のエミッタと接続を取ることができると共に、ゲート配線３２もＩＧＢＴ素子１のゲートと接続を取ることができる。これにより、ゲート配線用の圧接ピンなどの部品を使うことなく、また組立工数も削減できるため、半導体装置全体でのコストダウンが可能となる。また、半導体装置全体の構造の簡素化につながり、部品加工の削減、ならびに装置としての信頼性向上に寄与することができる（請求項２に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００２０】
次に、ゲート配線付きバスバー３のＩＧＢＴ素子１との接合部周辺について説明する。
【００２１】
ゲート配線付きバスバー３は、圧延により加工硬化させたアルミニウムからなるエミッタ電極板３１に穴を開け、そこにエミッタ電極板３１とは絶縁される位置となる穴の中央にエミッタ電極板３１と同様な材料からなるゲート配線３２を設置し、高融点ガラス３３を流し込むことで形成される。
【００２２】
その際、後述するように、ゲート配線３２に代えてゲート配線用筒を用いても構わない。この場合には、ＩＧＢＴ素子１のゲートと外部電極との接続を、装置を組み上げた後に実施することが可能となる。すなわち、装置を組み上げた後に、配線用筒にゲート配線を通すことで、容易にゲート配線もＩＧＢＴ素子１のゲート電極と接続することができ、エミッタ電極板３１のコンタクトにろう付け等の他の接合方法も適用することが容易になる（請求項４に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００２３】
エミッタ電極板３１に開ける穴は、ＩＧＢＴ素子１のエミッタと接する面を面方向としたときに、面方向における断面形状は円形をしている。これにより、ゲート配線付きバスバー３に熱が加わった際、エミッタ電極板３１と高融点ガラス３３との接合面に発生する熱膨張差による応力を最大限緩和させることが可能となる。従って、その接合面に発生しやすいクラックや剥がれを防止でき、装置としての信頼性を向上させることが可能である
（請求項５に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００２４】
ゲート配線付きバスバー３における高融点ガラス３３は、エミッタ電極板３１がＩＧＢＴ素子１のエミッタと接続される接続面に対して、ＩＧＢＴ素子１に向けて凹形状に陥没している。これにより、ＩＧＢＴ素子１のエミッタと接続される接続面の平坦度が正確に確保でき、ＩＧＢＴ素子１のエミッタと、ゲート配線付きバスバー３のエミッタ電極板３１とを、確実に接続させることができる（請求項６に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００２５】
また、高融点ガラス３３は、エミッタ電極板３１とゲート配線３２とほぼ同じ熱膨張係数、もしくはその中間の熱膨張係数を有する材料からなる。これにより、ゲート配線付きバスバー３に熱が加わった際、エミッタ電極板３１と高融点ガラス３３との接合面に発生する熱膨張差による応力を最大限緩和させることが可能となる。従って、その接合面に発生しやすいクラックや剥がれを防止でき、装置としての信頼性を向上させることが可能である（請求項１０に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００２６】
さらに、高融点ガラス３３は、エミッタ電極板３１やゲート配線３２より融点が低く、かつ低融点ガラス５より融点が高い絶縁材料からなる。これにより、ゲート配線付きバスバー３を形成する際、ならびにその後ＤＢＣ基板６と接合して装置を組立てる際、高融点ガラス３３が溶融せず、容易に製造可能となる（請求項１１又は請求項１７に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００２７】
また、ゲート配線付きバスバー３は、低融点ガラス５を介してＤＢＣ基板６と相互固定されているので、ゲート配線付きバスバー３とＤＢＣ基板６が絶縁されると同時に固定される（請求項３に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００２８】
なお、本実施例１のように、第一の絶縁材ならびに第二の絶縁材はガラスに限定されるものではなく、例えばセラミックスや樹脂など、上述した内容と同様な効果が得られる絶縁材料に関しては、全て本発明の適用範囲とする。
【００２９】
また、本実施例１では、ゲート配線付きバスバー３のエミッタ電位とＤＢＣ基板６のコレクタ電位との電気的導通を防ぐために第二の絶縁材を用いた（請求項３に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）が、ＤＢＣ基板６においてゲート配線付きバスバー３と接続される部分が既にコレクタ電位と絶縁されている場合は、第二の絶縁材を必要とはせず、この接続部においては圧接やネジ止めであっても、ろう材等の非絶縁材料を用いた接合であっても構わない。
【００３０】
ゲート配線付きバスバー３におけるゲート配線３２は、エミッタ電極板３１がＩＧＢＴ素子１のエミッタと接続される接続面に対して、ＩＧＢＴ素子１に向けて凸形状に突出している。これにより、ＩＧＢＴ素子１のゲートと、ゲート配線付きバスバー３のゲート配線３２とを、確実に接続させることができる（請求項７に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００３１】
その際、ゲート配線付きバスバー３からＩＧＢＴ素子１に向かう方向を下方向とすると、下方向に荷重が加わることで、エミッタ電極板３１とＩＧＢＴ素子１のエミッタとが接続される時に、ゲート配線３２の先端部となる凸部３２ａは、変形して確実にＩＧＢＴ素子１のゲートと接続されるように、カーブを付けた弾性機能を有した形状になっている。これにより、ＩＧＢＴ素子１のゲートと、ゲート配線付きバスバー３のゲート配線３２とを、より一層確実に接続させることができると共に、荷重によるＩＧＢＴ素子１のゲート部の破壊を防止することが可能となる（請求項８に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００３２】
なお、上述したゲート配線３２の弾性機能は、ゲート配線３２の先端部、すなわち凸部３２ａにあると限定されるものではなく、例えばゲート配線３２の一部がコイル状に巻かれることで下方向の荷重に対して弾性機能を有する場合も含め、弾性効果が得られる構造に関しては、全て本発明の適用範囲とする（請求項８に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００３３】
次に、ゲート配線付きバスバー３の全体及び周辺部との構成について説明する。
【００３４】
ゲート配線付きバスバー３において、エミッタ電極板３１がＩＧＢＴ素子１のエミッタと接続される接続部は、ＩＧＢＴ素子１に向かって凸形状となるエミッタ電極板凸部３１ａを有している。これにより、ＩＧＢＴ素子１のパシベーションを踏んだりガードリング部を破壊したりすることによる絶縁破壊を防止し、装置としての信頼性を向上させることが可能である（請求項１２に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００３５】
上述したと同様な効果をもたらす方法として、位置決めガイドを設置することも可能である。これは、例えばＤＢＣ基板６の金属回路の形状に合わせ、位置決めガイドを基点にＩＧＢＴ素子１とゲート配線付きバスバー３のエミッタ電極板凸部３１ａを位置決めすることが可能であり、より一層の信頼性向上につながる（請求項１３に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００３６】
図１（ａ）に示すように、ゲート配線付きバスバー３は、面方向に対しエミッタ電極板３１がＩＧＢＴ素子１のエミッタと接続される接続部、すなわちエミッタ電極板凸部３１ａの外周周囲は、薄肉に形成され、且つゲート配線付きバスバー３の断面は上方向に凸となるよう反らせた形状をしている。このような形状により、ゲート配線付きバスバー３は、ＤＢＣ基板６と低融点ガラス５を介して接合された後、下方向に向けて多少の力を加えることで容易に座屈変形し、その金属材料の持つ弾性によって、装置内部の構成部品であるＩＧＢＴ素子１を押さえつけることが可能となる。これにより、容易に圧接型の半導体装置を製造することが可能となる（請求項１４に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００３７】
その上、ゲート配線付きバスバー３とＤＢＣ基板６の外側より荷重を加えることで、全ての接続面でより一層確実な接続が可能となる（請求項１５に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００３８】
また、ゲート配線付きバスバー３には、比較的電気抵抗が小さく、塑性変形を起しにくい圧延材、例えばアルミニウムや銅等を圧延して硬度を増した金属材料を用いることを推奨する。これによって、上述したように一度座屈変形した形状が初期の形状に戻りにくくなり、長期にわたり確実なコンタクトを保証することが可能となり、装置としての信頼性を確保することが可能となる（請求項１６に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【実施例２】
【００３９】
図３は本発明の実施例２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。図３において、この実施例２の半導体装置は、制御配線付き電極板を用いたものであり、その特徴とするところは、実施例１に示すゲート配線付きバスバー３に代えて、ゲート配線付き熱緩衝板（制御配線付き電極板）２、ならびにエミッタバスバー（第一の回路基板）８を使用して構成したことにある。すなわちこの実施例２は、その構造や特徴も先に説明した実施例１とほとんど同様であるが、実施例１と異なる点は、ゲート配線付きバスバー３のエミッタ電極板凸部３１ａの代わりにゲート配線付き熱緩衝板２が収まり、ゲート配線付きバスバー３の代わりにエミッタバスバー８が設置されている構造になっている。
【００４０】
図４（ａ）は図３に示すゲート配線付き熱緩衝板２を側面から見た断面図であり、図４（ｂ）は図３に示すゲート配線付き熱緩衝板２を上面から見た図である。図４において、ゲート配線付き熱緩衝板２は、エミッタ電極板（第一の主電極板）２１、ゲート配線（制御配線）２２、ゲート配線２２に備えられたバネ機能を有する弾性機構部の凸部２２ａ、高融点ガラス（第一の絶縁材）２３を備えて構成され、高融点ガラス２３によってエミッタ電極板２１とゲート配線２２とが絶縁且つ一体化されている。
【００４１】
ＩＧＢＴ素子１は、ゲート（制御電極）（図示せず）と、ゲート（制御電極）と同じ面にあるエミッタ（第一の主電極）（図示せず）と、ゲート及びエミッタと異なるもう一方の面にあるコレクタ（第二の主電極）（図示せず）を有するトランジスタである。ＩＧＢＴ素子１のゲートとゲート配線付き熱緩衝板２のゲート配線２２、ＩＧＢＴ素子１のエミッタとゲート配線付き熱緩衝板２のエミッタ電極板２１、ゲート配線付き熱緩衝板２のエミッタ電極板２１とエミッタバスバー８、ならびにＩＧＢＴ素子１のコレクタとＤＢＣ基板６とは、それぞれ直接またはろう材等の接合層を介して電気的、熱的に接続されている。
【００４２】
この構造によって、エミッタ電極板２１がＩＧＢＴ素子１のエミッタと接続を取ると同時に、ゲート配線２２もＩＧＢＴ素子１のゲートと接続を取ることができる。これにより、ゲート配線用の圧接ピンなどの部品を使うことなく、また組立工数も削減できるため、半導体装置全体でのコストダウンが可能となる。また、半導体装置全体の構造の簡素化につながり、部品加工の削減、ならびに装置としての信頼性向上に寄与することができる（請求項１に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００４３】
次に、ゲート配線付き熱緩衝板２のＩＧＢＴ素子１との接合部周辺について説明する。
【００４４】
ゲート配線付き熱緩衝板２は、ＩＧＢＴ素子１を形成する材料であるＳｉに近い熱膨張係数を有するモリブテン（Ｍｏ）、またはタングステン（Ｗ）からなるエミッタ電極板２１に穴を開け、エミッタ電極板２１とは絶縁される位置となる穴の中央にエミッタ電極板２１と同様な材料からなるゲート配線２２を設置し、高融点ガラス２３を流し込むことで形成される。これにより、エミッタ電極板２１とＩＧＢＴ素子１のエミッタとの接合部に発生する熱膨張差による応力や磨耗を小さくすることができる。その結果、ゲートとエミッタの電極を同時に取り出すことができる上に、応力による接合部の破壊や、磨耗による接触面の抵抗増大を防止することも可能となる。すなわち、信頼性の高い半導体装置を簡易に製造し提供することができる（請求項９に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００４５】
図５（ａ）は配線用筒付き熱緩衝板２ｂを側面から見た断面図であり、同図（ｂ）は配線用筒付き熱緩衝板２ｂを上面から見た図である。図５において、配線用筒付き熱緩衝板２ｂは、ゲート配線２２に代えて配線用筒２２ｂを使用したものである。配線用筒２２ｂを用いることで、ＩＧＢＴ素子１のゲートとゲート配線２２との接続を、装置を組み上げた後に配線用筒２２ｂにゲート配線２２を挿入ことで実施することが可能となる（請求項４に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００４６】
エミッタ電極板２１又は２１ｂに開ける穴の面方向における断面形状、ならびに配線用筒２２ｂの面方向における断面形状は円形に形成される。これにより、配線用筒付き熱緩衝板２ｂに熱が加わった際、配線用筒２２ｂと高融点ガラス２３ｂとエミッタ電極板２１ｂとのそれぞれの接合面に発生する熱膨張差による応力を最大限緩和させることが可能となる。従って、その接合面に発生しやすいクラックや剥がれを防止でき、装置としての信頼性を向上させることが可能である（請求項４又は請求項５に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００４７】
ゲート配線付き熱緩衝板２又は配線用筒付き熱緩衝板２ｂにおける高融点ガラス２３ｂと配線用筒２２ｂは、エミッタ電極板２１ｂがＩＧＢＴ素子１のエミッタと接続される接続面に対して、ＩＧＢＴ素子１に向けて凹形状に陥没している。これにより、ＩＧＢＴ素子１のエミッタと接続される接続面の平坦度が正確に確保でき、ＩＧＢＴ素子１のエミッタと配線用筒付き熱緩衝板２ｂのエミッタ電極板２１ｂとを確実に接続させることができる（請求項４又は請求項６に記載された技術内容によって達成される効果に相当する）。
【００４８】
なお、本実施例１，２では、ＩＧＢＴ素子１はＳｉによって形成されるトランジスタを用いたが、本発明はこれらの素子に限定されるものではなく、むしろ高温対応を踏まえた構造であるため、高温対応型の素子として活用されるＳｉＣやＧａＡｓ等によって形成されるＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタにおいて、より一層の効果を引き出すことが可能であり、あらゆる半導体素子に対しても本発明の適用範囲とする。
【００４９】
また、本実施例１，２では、それぞれの接合部において、圧接やろう材又はガラス等の接合層を介した接合をあげたが、本発明はこれらの接合方法に限定するものではなく、あらゆる接合方法に対しても本発明の適用範囲とする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図４】制御配線付き熱緩衝板の構成を示す図である。
【図５】配線用筒付き熱緩衝板の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…ＩＧＢＴ素子
２，２ｂ…熱緩衝板
３…ゲート配線付きバスバー
４…位置決めガイド
５…低融点ガラス
６…ＤＢＣ基板
７…制御基板
８…エミッタバスバー
２１，２１ｂ…エミッタ電極板
２２，３２…ゲート配線
２２ａ、３２ａ…凸部
２２ｂ…配線用筒
２３、２３ｂ，３３…高融点ガラス
３１…エミッタ電極板
３１ａ…エミッタ電極板凸部
【図１】
2005150153.tif 000003
【図２】
2005150153.tif 000004
【図３】
2005150153.tif 000005
【図４】
2005150153.tif 000006
【図５】
2005150153.tif 000007