(57)【要約】【課題】製造コストの増大や装置の大型化を抑制しつつ製造作業の容易化を図ることができるとともに、装置の長期信頼性の向上も図ることができる半導体装置を実現する。【解決手段】半導体素子２０と制御基板３０とを電気的に接続する接続部材５０を備え、制御基板３０には、当該制御基板３０を高さ方向Ｈに貫通すると共に、当該制御基板３０の外縁部に開口する切欠部４０が形成され、接続部材５０は、半導体基板１０側に固定された基部５１から、高さ方向Ｈに対して傾斜した延在方向Ｅに延び、切欠部４０内を高さ方向Ｈに貫通した状態で鑞材６０により制御基板３０に接合されており、高さ方向Ｈに沿った平面視で、切欠部４０の開口方向Ｏが、延在方向Ｅと同じ方向とされている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子配置面に半導体素子が配置された半導体基板と、前記半導体素子を制御するとともに前記素子配置面に直交する高さ方向に前記半導体基板から離間して配置された制御基板と、を備えた半導体装置であって、
前記半導体素子と前記制御基板とを電気的に接続する接続部材を備え、
前記制御基板には、当該制御基板を前記高さ方向に貫通すると共に、当該制御基板の外縁部に開口する切欠部が形成され、
前記接続部材は、前記半導体基板側に固定された基部から、前記高さ方向に対して傾斜した延在方向に延び、前記切欠部内を前記高さ方向に貫通した状態で鑞材により前記制御基板に接合されており、
前記高さ方向に沿った平面視で、前記切欠部の開口方向が、前記延在方向と同じ方向とされている半導体装置。
【請求項２】
前記接続部材は、前記切欠部の前記開口方向とは反対側における前記制御基板との境界縁部である底部に当接した状態で前記制御基板に接合されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記接続部材は、前記切欠部の前記底部により前記開口方向に押圧されて弾性変形した状態で前記底部に当接している請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記切欠部は、前記平面視で、前記開口方向に向かうに従って、当該開口方向に直交する方向の幅が広くなるように形成されている請求項１から３のいずれか一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、素子配置面に半導体素子が配置された半導体基板と、半導体素子を制御するとともに素子配置面に直交する高さ方向に半導体基板から離間して配置された制御基板と、を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような半導体装置として、例えば下記の特許文献１に記載された装置が既に知られている。以下、この背景技術の説明では、特許文献１の符号又は名称を適宜（）内に記載して引用する。この特許文献１に記載の装置では、当該文献の図１に示されているように、半導体素子（３）と制御基板（６）とを電気的に接続する接続部材（中継端子５）が備えられ、この接続部材を介して半導体素子を制御するための制御信号が伝達される。
【０００３】
ところで、半導体基板と制御基板とは高さ方向に離間して配置されるため、接続部材は高さ方向に延びる部分を有して構成される。特許文献１に記載の構成では、接続部材は、半導体基板側に固定された基部から高さ方向と平行な方向に延び、制御基板に設けられた孔部（スルーホール６ａ）を貫通するように設けられる。接続部材は、孔部におけるはんだ接合により制御基板に対して固定される。そして、特許文献１に記載の構成では、接続部材の孔部への挿入時に当該接続部材の先端部を案内するための案内部材（ガイド部材７）を制御基板の下面に備えている。これにより、半導体装置の製造時において接続部材の孔部への挿入が容易になり、組み立てが容易な半導体装置が得られるとされている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、半導体装置の製造時の作業の容易化を図ることができるものの、案内部材を別途備える必要があるため、部品点数の増加により製造コストが増大したり、案内部材を配置するためのスペースにより装置が大型化するおそれがある。また、接続部材と制御基板とが、全周において制御基板により区画された孔部において接合されるため、接合部における欠陥の有無を外観検査により発見するのは容易ではない。そのため、装置の長期信頼性が低下するおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８７６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、製造コストの増大や装置の大型化を抑制しつつ製造作業の容易化を図ることができるとともに、装置の長期信頼性の向上も図ることができる半導体装置の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る素子配置面に半導体素子が配置された半導体基板と、前記半導体素子を制御するとともに前記素子配置面に直交する高さ方向に前記半導体基板から離間して配置された制御基板と、を備えた半導体装置の特徴構成は、前記半導体素子と前記制御基板とを電気的に接続する接続部材を備え、前記制御基板には、当該制御基板を前記高さ方向に貫通すると共に、当該制御基板の外縁部に開口する切欠部が形成され、前記接続部材は、前記半導体基板側に固定された基部から、前記高さ方向に対して傾斜した延在方向に延び、前記切欠部内を前記高さ方向に貫通した状態で鑞材により前記制御基板に接合されており、前記高さ方向に沿った平面視で、前記切欠部の開口方向が、前記延在方向と同じ方向とされている点にある。
【０００８】
本願では、２つの方向に関して「同じ方向」とは、当該２つの方向が完全に同じ向きである場合だけでなく、製造上の誤差に応じたずれを含む概念として用いている。製造上の誤差は、例えば、寸法や取付位置の公差の範囲内のずれにより生じる。
【０００９】
上記の特徴構成によれば、半導体装置の製造時に、接続部材を比較的容易に切欠部内に挿入することができる。すなわち、半導体装置の製造時に、接続部材に対して制御基板を高さ方向に近づけることで、平面視で切欠部の開口方向と同じ方向に延在する接続部材が、開口方向側に位置する部分から順次切欠部内に挿入されることになる。よって、接続部材の寸法や取付位置、或いは延在方向の誤差を吸収することが容易となる。また、半導体装置の製造時に、接続部材に対して制御基板を高さ方向に交差する方向に近づけ、接続部材を切欠部に対して開口部側から挿入する場合にも、同様に、接続部材の寸法や取付位置、或いは延在方向の誤差を吸収することが容易となる。よって、接続部材を切欠部内に比較的容易に挿入することができる。
以上のように、上記の特徴構成によれば、案内部材のような特別な部材を別途備えることなく、半導体装置の製造時に接続部材を比較的容易に切欠部内に挿入することができる。すなわち、製造コストの増大や装置の大型化が抑制される形態で製造作業の容易化が図られた半導体装置を提供することができる。
また、上記の特徴構成によれば、接続部材と制御基板との鑞材による接合部が、全周を制御基板により区画された孔部ではなく、制御基板の外縁部に開口する切欠部に形成される。このため、制御基板により遮られない方向（すなわち、開口部側）から接合部の外観検査を行うことができる。よって、鑞材の不濡れ等の接合部における欠陥を発見するのが比較的容易になり、装置の長期信頼性の向上を図ることができる。
【００１０】
ここで、前記接続部材は、前記切欠部の前記開口方向とは反対側における前記制御基板との境界縁部である底部に当接した状態で前記制御基板に接合されていると好適である。
【００１１】
この構成によれば、接合の対象となる２つの部材である接続部材と制御基板とが、接合部において当接した状態で鑞材による接合作業を行うことができるため、接合作業が容易になるとともに、信頼性の高い接合を行うことが可能となる。
【００１２】
上記のように、前記接続部材が前記底部に当接した状態で前記制御基板に接合されている構成において、前記接続部材は、前記切欠部の前記底部により前記開口方向に押圧されて弾性変形した状態で前記底部に当接していると好適である。
【００１３】
この構成によれば、接続部材と切欠部の底部とが当接した状態を容易に維持することができるため、上述した接合作業の容易化や接合の信頼性の向上をより確実に図ることができる。
【００１４】
上記の各構成の半導体装置において、前記切欠部は、前記平面視で、前記開口方向に向かうに従って、当該開口方向に直交する方向の幅が広くなるように形成されていると好適である。
【００１５】
接続部材に対して制御基板を高さ方向に近づけることで接続部材を切欠部内に挿入する場合、及び、接続部材に対して制御基板を高さ方向に交差する方向に近づけ、接続部材を切欠部に対して開口部側から挿入する場合の双方において、接続部材は、切欠部内を開口部側から底部側に向かって移動する。
この点に鑑み、上記の構成によれば、切欠部における接続部材が最初に入る部分の幅を広くして接続部材が容易に切欠部内に導入されるように構成することができる。そして、接続部材の一部が切欠部内に入ると、その後は切欠部の内面を接続部材のガイドとして機能させて、接続部材を切欠部内の所定位置まで移動させることができる。すなわち、上記の構成によれば、高さ方向及び開口方向の双方に直交する方向（開口幅方向）における接続部材の寸法や取付位置の誤差、或いは延在方向の誤差を吸収することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の上面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る接続部材と制御基板との接合部近傍の拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る接続部材挿入工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る半導体装置の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る半導体装置を、半導体素子としてスイッチング素子２０を備えた半導体装置１００に適用した場合を例として説明する。図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１００は、素子配置面１１にスイッチング素子２０が配置された半導体基板１０と、スイッチング素子２０を制御する制御基板３０と、スイッチング素子２０と制御基板３０とを電気的に接続する接続部材５０を備えている。
【００１８】
このような構成において、本実施形態に係る半導体装置１００では、制御基板３０に当該制御基板３０の外縁部３１に開口する切欠部４０が形成されているとともに、接続部材５０が、基部５１から高さ方向Ｈに対して傾斜した延在方向Ｅに延び、切欠部４０内を高さ方向Ｈに貫通した状態ではんだ６０により制御基板３０に接合されている（図３）。そして、高さ方向Ｈに沿った平面視で、切欠部４０の開口方向Ｏが、延在方向Ｅと同じ方向とされている（図２）。これにより、半導体装置１００の製造時に接続部材５０を比較的容易に切欠部４０内に挿入することが可能となり、製造作業の容易化を図ることが可能となっている。以下、本実施形態に係る半導体装置１００の構成について、「半導体装置の構成」、「切欠部の構成」、「半導体装置の製造方法」の順に説明する。
【００１９】
なお、以下の説明では、「上」は、素子配置面１１に直交する高さ方向Ｈに沿って半導体基板１０から制御基板３０側へ向かう方向（図１における上方）を指し、「下」は、高さ方向Ｈに沿って制御基板３０から半導体基板１０側へ向かう方向（図１における下方）を指す。なお、高さ方向Ｈは、素子配置面１１が水平面と平行に配置された構成では、鉛直方向となる。また、以下の説明では、特に断らない限り、半導体装置１００を構成する各部材についての方向は、これらが半導体装置１００に組み付けられた状態での方向を表す。なお、各部材についての方向や、２つの部材間の配置方向の関係（例えば、「平行」や「直交」等）は、製造上の誤差に応じたずれを含む概念として用いている。このような製造上の誤差は、例えば、寸法や取り付け位置の公差の範囲内のずれにより生じる。
【００２０】
１．半導体装置の構成
図１から図３に示すように、半導体装置１００は、ケース１と、ケース１の下側に固定されたベース板２と、ケース１の上側に固定された制御基板３０とを備えている。ケース１は、図１に示すように、高さ方向Ｈに延びる壁部を有する枠状に形成されている。また、ケース１が備える壁部の一部は上面部が切り欠かれており、ケース１は、制御基板３０の下面部に当接する第一上面部１ａと、第一上面部１ａに対して下側に位置する第二上面部１ｂとを有する。なお、図１では、発明の理解を容易にすべく、ケース１の一部を切り欠いて表している。
【００２１】
上記のようにケース１を構成することで、ケース１の上側に制御基板３０が固定された状態で、図３に示すように、第二上面部１ｂと制御基板３０との間には隙間Ｇが形成される。そして、この隙間Ｇを形成することで、後述するように、接続部材５０と制御基板３０との接合部の外観検査が容易となっている。なお、ケース１は、本例では、絶縁性の材料（例えば樹脂等）により形成されている。
【００２２】
ベース板２は、半導体基板１０を配置するためのベースとなる板状の部材であり、ケース１の下部に固定されている。ベース板２は、熱伝導性を備える材料（例えば、銅やアルミニウム等の金属材料や樹脂材料）で形成され、下面には放熱フィン４が形成されている。ベース板２は、締結ボルトや接着部材等によりケース１の下面部に固定される。なお、ベース板２がケース１と一体的に形成された構成とすることもできる。
【００２３】
制御基板３０は、スイッチング素子２０を制御するための制御回路を備え、半導体基板１０から高さ方向Ｈに離間して配置されている。制御基板３０には挿通孔９５が形成されており、挿通孔９５に上側から挿入された締結ボルト９６（図２参照）がケース１の上面部（第一上面部１ａ）に形成された締結孔９４に固定されることで、制御基板３０がケース１に対して上下方向に締結固定される。
【００２４】
本例ではケース１、ベース板２、及び制御基板３０は、高さ方向Ｈに沿った平面視（以下、単に「平面視」という。）における外縁部が、互いに同じ大きさの矩形状となるように形成されている。また、ベース板２、ケース１、及び制御基板３０は、記載の順に、高さ方向Ｈに沿って互いに平行な状態で積み重なるように配置され、これらのケース１、ベース板２、及び制御基板３０により囲まれた直方体状の空間に、図１及び図３に示すように、半導体基板１０が収容されている。本例では、複数（例えば、６個や１２個）の半導体基板１０が当該直方体状の空間内に配置されている。
【００２５】
半導体基板１０は、上面がスイッチング素子２０を配置するための素子配置面１１とされている。本例では、半導体基板１０は、導電性の材料（例えば、銅やアルミニウム等の金属材料）で形成されており、樹脂等で形成された絶縁部材３を介してベース板２の上面に配置されている。図３に示すように、半導体基板１０は、絶縁部材３に対して平行に配置されており、これにより、本例では、ベース板２、制御基板３０、及び半導体基板１０が、互いに平行に配置される。本実施形態では、スイッチング素子２０が本発明における「半導体素子」に相当する。スイッチング素子２０は、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等を用いることができる。
【００２６】
本実施形態では、半導体基板１０が備える素子配置面１１には、スイッチング素子２０が配置されるとともに、スイッチング素子２０に隣接してダイオード素子２１が配置されている。また、図示は省略するが、スイッチング素子２０やダイオード素子２１の上面、及び半導体基板１０の上面には接続端子が配置され、当該接続端子に、直流電源や回転電機（共に図示せず）との間の電流経路を構成するバスバーが接続される。そして、制御基板３０にて生成されたスイッチング信号（本例では、ゲート駆動信号）に従ってスイッチング素子２０がオンオフ動作（スイッチング動作）することで、直流電源からの直流電圧が交流電圧に変換されて回転電機に供給される。すなわち、本例では、スイッチング素子２０とダイオード素子２１とにより回転電機を制御するためのインバータ回路が形成されており、半導体装置１００は、回転電機を駆動制御するためのインバータ装置とされている。
【００２７】
図１に示すように、スイッチング素子２０には、電極２０ａ（例えばゲート電極）が５つ設けられており、スイッチング素子２０に設けられた電極２０ａと制御基板３０との間を電気的に接続するように、接続部材５０が配置されている。接続部材５０は、図１及び図３に示すように、半導体基板１０側に固定された基部５１から、高さ方向Ｈに対して傾斜した延在方向Ｅに延び、切欠部４０内を高さ方向Ｈに貫通するように配置されている。なお、切欠部４０の構成については、後の「２．切欠部の構成」の項で詳細に説明する。接続部材５０は、導電性の材料（例えば、銅やアルミニウム等の金属材料）で形成されている。また、接続部材５０は、延在方向（通電方向に同じ）に直交する断面の形状が延在方向に沿って一様に形成されており、本例では、接続部材５０の断面形状は矩形状とされている。
【００２８】
本実施形態では、図３に示すように、接続部材５０は、一部がケース１内に収容されるとともに高さ方向Ｈに直交する方向に延びる第一部分と、第一部分の端部から高さ方向Ｈに対して交差する方向に延びるとともに一部がケース１内に収容された第二部分との、延在方向が互いに異なる２つの部分を連結してなる。そして、接続部材５０の上記第一部分が基部５１を構成し、上記第二部分が本体部を構成している。また、接続部材５０の第二部分（本体部）の第一部分（基部５１）とは反対側の端部が、接続部材５０の先端部５２を構成している。本実施形態では、「第二部分（本体部）の延在方向」をＥとしている。なお、この延在方向Ｅは、高さ方向Ｈに対して交差する方向であり、高さ方向Ｈから所定角度だけ傾斜した方向とされている。所定角度は、例えば、５度未満の角度や１０度未満の角度、或いは、１５度未満の角度や２０度未満の角度から選択した角度とすることができる。
【００２９】
図１及び図３に示すように、接続部材５０の基部５１とスイッチング素子２０に設けられた電極２０ａとは、導電性のワイヤ（ボンディングワイヤ）９１と、絶縁部材３の上面に形成された電極パッド９０とを介して電気的に接続されている。また、接続部材５０の先端部５２側の部分は、切欠部４０内を高さ方向Ｈに貫通した状態で、はんだ６０により制御基板３０に接合されている。本実施形態では、はんだ６０が本発明における「鑞材」に相当する。なお、本発明では、主成分として含まれる金属の種類（例えば、錫等）によらず種々のはんだを採用することができる。
【００３０】
また、図示は省略するが、本実施形態では、ケース１とベース板２とにより形成される凹状の空間には、素子の保護や短絡の防止等のための絶縁樹脂が充填されている。絶縁樹脂は、例えばエポキシ樹脂やウレタン樹脂等の電気的絶縁性を有する硬質の樹脂とされ、少なくとも、スイッチング素子２０、ダイオード素子２１、ワイヤ９１を覆う高さまで設けられている。なお、このような絶縁樹脂が設けられない構成とすることも可能である。
【００３１】
２．切欠部の構成
次に、制御基板３０に形成されている切欠部４０の構成について説明する。切欠部４０は、図１から図３に示すように、制御基板３０を高さ方向Ｈに貫通すると共に、当該制御基板３０の外縁部３１に開口するように形成されている。すなわち、切欠部４０は、制御基板３０を厚さ方向（高さ方向Ｈ）の全域に亘って外縁部３１から内側に切り欠いて形成されている。そして、本例では、切欠部４０は、高さ方向Ｈに直交する断面の形状（図５）が、高さ方向Ｈに一様に形成されている。
【００３２】
切欠部４０は、図２に示すように、平面視で開口方向Ｏが対象となる接続部材５０の延在方向Ｅと同じ方向となるように形成されている。なお、図２における「Ｏ（Ｅ）」は、延在方向Ｅを高さ方向Ｈに直交する面に投影した方向が開口方向Ｏと等しくなることを表す。これにより、切欠部４０を高さ方向Ｈに貫通した状態ではんだ６０により制御基板３０に固定されている接続部材５０は、図２に示すように、平面視で切欠部４０と重複する（切欠部４０内に位置する）部分を有するように配置される。
【００３３】
具体的には、接続部材５０における制御基板３０との接合部から先端部５２までの間の接合部側の少なくとも一部（本例では全部）が、平面視で切欠部４０と重複する（切欠部４０内に位置する）ように配置される。なお、接合部から先端部５２までの間の接合部側の一部のみが平面視で切欠部４０と重複するように配置される構成では、当該一部と先端部５２側の残りの一部との境界部は、平面視で開口部４２を跨ぐように配置される。
【００３４】
なお、本例では、複数の接続部材５０が備えられており、複数の接続部材５０のそれぞれに対応して接続部材５０と同数の切欠部４０が制御基板３０に形成されている。なお、図１には、矩形状に形成された制御基板３０の一辺にのみ切欠部４０が形成されているが、他辺（例えば、上記一辺とは反対側の辺）にも切欠部４０が設けられた構成とすることできる。
【００３５】
上記のように、平面視で、切欠部４０の開口方向Ｏが延在方向Ｅと同じ方向となるように配置することで、半導体装置１００の製造時に、接続部材５０の寸法や取付位置、或いは延在方向Ｅの誤差を吸収することが容易となり、接続部材５０を比較的容易に切欠部４０内に挿入することが可能となっている。
【００３６】
補足説明すると、半導体装置１００の製造時に、接続部材５０に対して制御基板３０を高さ方向Ｈに近づける場合には、平面視で切欠部４０の開口方向Ｏと同じ方向に延在する接続部材５０が、開口方向Ｏ側に位置する部分から順次切欠部４０内に挿入される。より正確には、接続部材５０における、平面視で切欠部４０内に位置する部分の中で最も上方に位置する部分（本例では、先端部５２）から順次、切欠部４０内に挿入される。
【００３７】
また、半導体装置１００の製造時に、接続部材５０に対して制御基板３０を高さ方向Ｈに交差する方向（例えば、高さ方向Ｈに直交或いは略直交する方向）に近づける場合には、接続部材５０が、切欠部４０に対して開口部４２側から挿入される。よって、いずれの場合でも、接続部材５０の寸法や取付位置、或いは延在方向Ｅの誤差を吸収することが容易な構成となっており、接続部材５０を切欠部４０内に比較的容易に挿入することができる。
【００３８】
更に、本実施形態では、図５に示すように、切欠部４０は、平面視で、開口方向Ｏに向かうに従って、当該開口方向Ｏに直交する方向（本例では、開口方向Ｏ及び高さ方向Ｈの双方に直交する開口幅方向）の幅Ｗが広くなるように形成されている。これにより、半導体装置１００の製造時に、開口幅方向における接続部材５０の寸法や取付位置の誤差、或いは延在方向Ｅの誤差を吸収することが容易となり、接続部材５０を切欠部４０内に更に容易に挿入することが可能となっている。
【００３９】
補足説明すると、接続部材５０に対して制御基板３０を高さ方向Ｈに近づけることで接続部材５０を切欠部４０内に挿入する場合、及び、接続部材５０に対して制御基板３０を高さ方向Ｈに交差する方向に近づけることで接続部材５０を切欠部４０内に挿入する場合の双方において、接続部材５０は、切欠部４０内を開口部４２側から底部４１側に向かって移動する。ここで、切欠部４０の「底部４１」とは、図５に示すように、切欠部４０の開口方向Ｏとは反対側における制御基板３０との境界縁部である。なお、本例では、図５に示すように、切欠部４０の底部４１は、平面視で円弧状に形成された部分であり、制御基板３０の曲面壁部により構成されている。
【００４０】
よって、上記のように、切欠部４０の開口幅方向の幅Ｗが、開口方向Ｏに向かうに従って広くなるようにすることで、切欠部４０における接続部材５０が最初に入る部分の幅Ｗが広くなり、接続部材５０を容易に切欠部４０内に導入することができる。なお、接続部材５０の一部が切欠部４０内に入ると、その後は切欠部４０の内面（切欠部４０を区画する制御基板３０の外面）をガイドとして機能させて、接続部材５０を切欠部４０内の所定位置（本例では底部４１）まで移動させることができるため、開口幅方向における上記誤差の吸収が容易となる。
【００４１】
本実施形態では、図３及び図５に示すように、接続部材５０は、切欠部４０の底部４１に当接した状態で制御基板３０に接合されている。なお、図５では、はんだ６０は省略して示している。さらに、接続部材５０は、切欠部４０の底部４１により開口方向Ｏに押圧されて弾性変形した状態で底部４１に当接している（図６参照）。これにより、半導体装置１００を製造する際の接続部材５０と制御基板３０との接合作業時に、接続部材５０と制御基板３０とが当接するとともに、弾性変形による復元力を利用して当該当接した状態を容易に維持することができる。その結果、接続部材５０と制御基板３０とのはんだ６０による接合作業を容易に行うことが可能になるとともに、接合の信頼性を向上させることも可能になる。
【００４２】
接合の信頼性に関しては、さらに以下の点からも接合の信頼性の向上を図ることが可能となっている。すなわち、接続部材５０と制御基板３０とのはんだ６０による接合部は、全周を制御基板３０により区画された孔部（スルーホール等）ではなく、制御基板３０の外縁部３１に開口する切欠部４０に形成される。これにより、切欠部４０の開口部４２側から接合部の外観検査を行う場合に、図４に示すように、制御基板３０の上部に形成されるフィレットに加えて、切欠部４０内におけるはんだ６０を観察することができる。さらに、本実施形態では、上述したように、ケース１の第二上面部１ｂと制御基板３０との間には隙間Ｇが形成されており（図３参照）、更に、制御基板３０の下部に形成されるフィレットも観察することができる。これにより、はんだ６０の不濡れ等の接合部における欠陥を発見するのが容易になり、接続部材５０と制御基板３０との接合部の長期信頼性の向上を図ることが可能となっている。
【００４３】
なお、このような切欠部４０は、打ち抜き加工やルーター加工等により形成することができる。例えば、制御基板３０に貫通孔を形成した後に当該貫通孔にめっき処理を施し、その後、当該貫通孔に対して外縁部３１側に隣接する制御基板３０の部分（端部）を打ち抜くことで、制御基板３０の外縁部３１に開口する切欠部４０を形成することができる。
【００４４】
また、本例では、半導体装置１００の製造時における搬送装置による搬送のための専用のスペース（デッドスペース）が制御基板３０に設けられており、切欠部４０はこのスペースに形成されている。このようなスペースを利用して切欠部４０を形成することで、制御基板３０の面積を大型化させることなく切欠部４０を設けることが可能となっている。
【００４５】
ところで、図５に示すように、切欠部４０の開口方向Ｏは、底部４１から開口部４２に向かう方向とされる。そして、開口部４２は、所定の面積を持つ開口面により形成され、底部４１は、所定の面積を持つ制御基板３０の外面により形成される。よって、開口方向Ｏは切欠部４０に対して一意には定まらず、所定の範囲内に含まれる任意の方向となる。すなわち、底部４１における任意の一点から開口面における任意の一点へ向かう方向の全てが開口方向Ｏとなる。よって、平面視で切欠部４０の開口方向Ｏと接続部材５０の延在方向Ｅとが同じ方向となる配置は、開口方向Ｏの不確定さ（設定の自由度）に応じた程度の自由度を有する。
【００４６】
すなわち、平面視で接続部材５０の先端部５２が切欠部４０内に位置する場合（図２参照）には、先端部５２を更に延在方向Ｅに沿って切欠部４０の外側まで延ばした形状を想定し、当該形状が平面視で切欠部４０の開口部４２のみを通って切欠部４０の外側に延びるような配置であれば、切欠部４０の開口方向Ｏと接続部材５０の延在方向Ｅとは、平面視で同じ方向といえる。また、平面視で接続部材５０の先端部５２が切欠部４０の外側に位置する場合（図示は省略）には、接続部材５０における制御基板３０との接合部から先端部５２までの部分が、平面視で切欠部４０の開口部４２のみを跨ぐような配置であれば、切欠部４０の開口方向Ｏと接続部材５０の延在方向Ｅとは、平面視で同じ方向といえる。
【００４７】
なお、図５に示すように、切欠部４０の全体形状が、制御基板３０の外縁部３１から当該外縁部３１に対して直交する方向に切り欠かれた形状である場合等には、開口部４２を構成する開口面に直交する方向を開口方向Ｏとして設計すると好適である。また、切欠部４０の全体形状が、制御基板３０の外縁部３１から当該外縁部３１に対して直交する方向に交差する方向に切り欠かれた形状である場合には、底部４１における中心点から開口面における中心点に向かう方向を開口方向Ｏとして設計すると好適である。このような構成とすれば、接続部材５０の寸法や取付位置の誤差を、開口方向Ｏ及び高さ方向Ｈの双方に直交する開口幅方向の両側で同程度に吸収することが可能となる。
【００４８】
なお、開口面における上記中心点は、開口面が平面である場合には、開口面における重心とすることができる。また、開口面における上記中心点は、開口面が曲面である場合には、法線方向が開口面の各部の法線方向の平均値と一致する点とすることができる。一方、底部４１における上記中心点は、底部４１が平面により構成されている場合には、当該平面における重心とすることができる。また、底部４１における上記中心点は、底部４１が曲面により構成されている場合には、法線方向が当該曲面の各部の法線方向の平均値と一致する点とすることができ、或いは、外縁部３１から当該外縁部３１に直交する方向に最も離間する点とすることもできる。
【００４９】
３．半導体装置の製造方法
次に、本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法について説明する。以下に述べるように、本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法は、位置決め工程、接続部材挿入工程、及び接合工程を含んでいる。そして、これらの位置決め工程、接続部材挿入工程、及び接合工程は、記載の順に実行されるが、位置決め工程の実行前の状態では、図１から制御基板３０を除いた状態まで各部品が組み付けられているとする。すなわち、ベース板２の上面に、接続部材５０が固定されたケース１と、絶縁部材３を介して半導体基板１０とが配置されているとともに、接続部材５０とスイッチング素子２０との間を電気的に接続するためのワイヤ９１の接続作業が終了しているとする。さらに、本例では、ケース１とベース板２とにより形成される凹状の空間に、少なくとも、スイッチング素子２０、ダイオード素子２１、ワイヤ９１を覆う高さまで絶縁樹脂が充填されているとする。
【００５０】
位置決め工程は、接続部材５０が取り付けられた部材（本例ではベース板２と一体のケース１）に対して制御基板３０を位置決めする工程である。言い換えれば、位置決め工程は、接続部材５０の接続対象のスイッチング素子２０（半導体基板１０）に対して制御基板３０を位置決めする工程である。本実施形態では、位置決め工程では、制御基板３０を接続部材５０に対して上方に配置するとともに、制御基板３０に形成された切欠部４０の開口方向Ｏが接続部材５０の延在方向Ｅと同じ方向となり、更に、制御基板３０に形成された挿通孔９５とケース１に形成された締結孔９４とが平面視で重複するように、制御基板３０を配置する。なお、接続部材５０の位置及び向きは、上記のように制御基板３０を配置した場合に、先端部５２側の少なくとも一部が平面視で切欠部４０と重複する（切欠部４０内に位置する）ように設計されている。なお、先端部５２側の一部のみが平面視で切欠部４０と重複するように配置される構成では、当該一部と先端部５２側の残りの一部との境界部は、平面視で開口部４２を跨ぐように設計される。
【００５１】
接続部材挿入工程は、上記位置決め工程を実行した後に行われる工程であり、接続部材５０に対して制御基板３０を近づけ、接続部材５０を切欠部４０内に挿入する工程である。本例では、接続部材挿入工程は、図６（ａ）に示すように、接続部材５０に対して制御基板３０を高さ方向Ｈに近づけるように移動させ、図６（ｂ）に示すように、制御基板３０の下面をケース１の上面（第一上面部１ａ、図１参照）に当接させる工程である。これにより、接続部材５０は、切欠部４０に対して下側から挿入される。具体的には、本例では、制御基板３０の高さ方向Ｈにおける接続部材５０側（半導体基板１０側）への移動に伴い、接続部材５０の先端部５２が最初に切欠部４０内に挿入され、その後、接続部材５０の基部５１側に位置する部分が、切欠部４０内における底部４１側にずれた位置に順次挿入される。
【００５２】
なお、本実施形態では、接続部材５０は、図６に示すように、接続部材挿入工程の実行後（図６（ｂ））における接続部材５０の延在方向Ｅの高さ方向Ｈからの傾斜角が、接続部材挿入工程の実行前（図６（ａ））に比べて大きくなるように設定されている。すなわち、接続部材挿入工程の実行により、接続部材５０は切欠部４０の底部４１により開口方向Ｏに押圧されて弾性変形するように構成されている。これにより、上述したように、以下に述べる接合工程の作業性及び接合の信頼性の向上が可能となっている。
【００５３】
接合工程は、上記接続部材挿入工程を実行した後に行われる工程であり、接続部材５０における切欠部４０を高さ方向Ｈに貫通する部分と制御基板３０とをはんだ６０により接合する工程である。接合工程では、例えば、フローはんだ付けや、ロボットによるコテはんだ付けにより接合を行う構成とすることができる。
【００５４】
４．その他の実施形態
最後に、本発明に係るその他の実施形態を説明する。なお、以下の各々の実施形態で開示される特徴は、その実施形態でのみ利用できるものではなく、矛盾が生じない限り、別の実施形態にも適用可能である。
【００５５】
（１）上記の実施形態では、切欠部４０が、平面視で、開口方向Ｏに向かうに従って、当該開口方向Ｏに直交する方向の幅Ｗが広くなるように形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、切欠部４０の幅Ｗを、開口方向Ｏの位置によらず一定に形成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、切欠部４０の幅Ｗを、開口方向Ｏに向かうに従って狭くなるように形成することも可能である。
【００５６】
（２）上記の実施形態では、接続部材５０が、切欠部４０の底部４１により開口方向Ｏに押圧されて弾性変形した状態で底部４１に当接している構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、接続部材５０が、切欠部４０の底部４１により押圧されることなく底部４１に当接している構成とすることもできる。
【００５７】
（３）上記の実施形態では、接続部材５０が、切欠部４０の底部４１に当接した状態で制御基板３０に接合されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、接続部材５０が、切欠部４０における開口部４２と底部４１との間の中間位置において、制御基板３０と当接した状態或いは当接していない状態で、はんだ６０により制御基板３０に接合された構成とすることもできる。
【００５８】
（４）上記の実施形態では、接続部材挿入工程が、接続部材５０に対して制御基板３０を高さ方向Ｈに近づけるように移動させ、接続部材５０を切欠部４０に対して下側から挿入する工程である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、接続部材挿入工程を、接続部材５０に対して制御基板３０を高さ方向Ｈに交差する方向（例えば、高さ方向Ｈに直交或いは略直交する方向）に近づけるように移動させ、接続部材５０を切欠部４０に対して開口部４２側から挿入する工程とすることもできる。
【００５９】
（５）上記の実施形態では、接続部材５０として断面形状が矩形状のものを用いた構成を例として示したが、矩形状以外（例えば、円形状や多角形状等）の断面形状をもつ接続部材を用いることもできる。
【００６０】
（６）上記の実施形態では、本発明における鑞材がはんだである場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、接続部材５０や切欠部４０を区画する材料（制御基板３０の切欠部４０を囲む部分）より低い融点を持つものであれば、はんだに代えて種々の鑞材（例えば、金、銀、銅等を含むもの。硬鑞であるか軟鑞であるかを問わない。）を採用することが可能である。さらに、鑞材は、合金からなる材料に限られるものではなく、加熱により液化し冷却（自然冷却を含む）により固化して接続端子と接合対象面とを接合可能なあらゆる導電性材料を鑞材として採用することが可能である。
【００６１】
（７）上記の実施形態では、半導体装置１００がインバータ装置である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、半導体素子が配置された半導体基板と、半導体素子を制御する制御基板とを備えるあらゆる半導体装置に本発明を適用することができる。
【００６２】
（８）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載された構成及びこれと均等な構成を備えている限り、特許請求の範囲に記載されていない構成の一部を適宜改変した構成も、当然に本発明の技術的範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、素子配置面に半導体素子が配置された半導体基板と、半導体素子を制御するとともに素子配置面に直交する高さ方向に半導体基板から離間して配置された制御基板と、を備えた半導体装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０：半導体基板
１１：素子配置面
２０：スイッチング素子（半導体素子）
３０：制御基板
３１：外縁部
４０：切欠部
４１：底部
５０：接続部材
５１：基部
６０：はんだ（鑞材）
１００：半導体装置
Ｈ：高さ方向
Ｅ：延在方向
Ｏ：開口方向
Ｗ：幅
【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６】
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