(57)【要約】【課題】ワイヤ接続によらず、小型のスイッチング素子の実装することのできる配線シート付き電極端子、配線構造体、半導体装置、およびその半導体装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】配線シート付き電極端子４５は、第１主面１１にソース電極１４とゲート電極１５とが形成されたスイッチング素子１０が配置される端子であって、次の構成を備える。配線シート付き電極端子４５は、ソース電極１４に接続される第１導電体３１と、ゲート電極１５に接続されるゲート端子６７および接続部６１Ａが設けられている配線シート６０と、接続部６１Ａが接続されている第３電極端子８１とを備える。そして、配線シート６０は第１電極端子４０に貼り付けられて、両者は一体にされている。【選択図】図１
2013073945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面に少なくとも第１電極および制御電極が形成されかつ第２主面に第２電極が形成されたスイッチング素子が少なくとも１つ配置される配線シート付き電極端子であって、
前記第１電極に接続される電極端子と、前記制御電極に接続される制御端子およびこの制御端子に配線を介して接続されている接続部が設けられている配線シートと、前記配線シートの前記接続部に接続されている制御電極端子とを備え、
前記電極端子において前記第１電極が接続される面に前記配線シートが貼り付けられて前記電極端子と前記配線シートとが一体にされている
ことを特徴とする配線シート付き電極端子。
【請求項２】
請求項１に記載の配線シート付き電極端子において、
前記電極端子には、当該電極端子と前記スイッチング素子の前記第１電極との間に介在し両者を互いに接続する導電体が配置されている
ことを特徴とする配線シート付き電極端子。
【請求項３】
第１主面に少なくとも第１電極および制御電極が形成されかつ第２主面に第２電極が形成されたスイッチング素子が少なくとも１つ配置される配線構造体であって、
前記第１電極に接続される導電体が取り付けられた第１電極端子と、前記第２電極に接続される第２電極端子と、前記制御電極に接続される制御端子およびこの制御端子に接続されている接続部が形成された配線シートと、前記配線シートの前記接続部に接続されている制御電極端子とを含む
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項４】
請求項３に記載の配線構造体において、
前記導電体と前記制御端子との配置関係が、前記スイッチング素子の前記第１主面における前記第１電極と前記制御電極との配置関係に対応するように、前記配線シートが前記第１電極端子に固定されている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項５】
請求項３または４に記載の配線構造体において、
前記配線シートには、前記第１電極に対応するところに貫通孔が形成され、
前記導電体が前記貫通孔を通じて前記第１電極端子に取り付けられている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の配線構造体において、
前記導電体は応力を緩和する緩衝材により形成されている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか一項に記載の配線構造体において、
前記第１電極に接続される前記導電体を第１導電体として、
前記第２電極端子には、前記第２電極に接続される第２導電体が設けられている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項８】
請求項７に記載の配線構造体において、
前記第１電極端子には、他の半導体素子に接続される第３導電体が設けられ、
前記第２電極端子には、他の半導体素子に接続される第４導電体が設けられている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項９】
請求項８に記載の配線構造体において、
前記第１導電体の熱膨張係数は、前記スイッチング素子の熱膨張係数よりも大きくかつ前記第１電極端子の熱膨張係数よりも小さいこと、
前記第２導電体の熱膨張係数は、前記スイッチング素子の熱膨張係数よりも大きくかつ前記第２電極端子の熱膨張係数よりも小さいこと、
前記第３導電体の熱膨張係数は、前記他の半導体素子の熱膨張係数よりも大きくかつ前記第１電極端子の熱膨張係数よりも小さいこと、および
前記第４導電体の熱膨張係数は、前記他の半導体素子の熱膨張係数よりも大きくかつ前記第２電極端子の熱膨張係数よりも小さいこと
を特徴とする配線構造体。
【請求項１０】
請求項３〜９のいずれか一項に記載の配線構造体において、
前記第１主面に前記第１電極と前記制御電極と少なくとも１つの他電極とが形成されかつ前記第２主面に前記第２電極が形成されたスイッチング素子が配置されるものであり、
他の電極端子をさらに備え、
前記配線シートには、前記他電極に対応する他端子が設けられ、前記他端子に対応する接続部が前記他の電極端子に接続されている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項１１】
請求項３〜１０のいずれか一項に記載の配線構造体において、
前記第１電極端子のうち前記スイッチング素子に対向する面と反対側の面に絶縁層が設けられ、
前記第２電極端子のうち前記スイッチング素子に対向する面と反対側の面に絶縁層が設けられている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項１２】
請求項１または２に記載の配線シート付き電極端子を含む半導体装置。
【請求項１３】
請求項３〜１１のいずれか一項に記載の配線構造体を含む半導体装置。
【請求項１４】
第１電極端子、第２電極端子、制御電極端子、制御端子および接続部を含む配線シート、第１導電体、ならびに第２導電体を備えた配線構造体と、この配線構造体に配置されるスイッチング素子とを含む半導体装置の製造方法であって、
前記第１電極端子と前記制御電極端子とを含むリードフレームに前記配線シートを配置する工程と、
前記配線シートの接続部と前記制御電極端子とを接続する工程と、
前記第１電極端子と前記第１導電体とを接続する工程と、
前記第２電極端子と前記第２導電体とを接続する工程と、
前記スイッチング素子の制御電極と前記配線シートの制御端子との接続、前記スイッチング素子の第１電極と前記第１導電体との接続、および前記スイッチング素子の第２電極と前記第２導電体との接続を行う工程と、
前記スイッチング素子および前記配線シートを封止する工程と、
前記リードフレームの不要部分を除去して前記第１電極端子と前記制御電極端子とを独立させる工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の半導体装置の製造方法において、
第１半田の融点が第２半田の融点よりも高いものとして、
前記第１電極端子と前記第１導電体との接続および前記第２電極端子と前記第２導電体との接続に前記第１半田を用いること、および
前記スイッチング素子の前記制御電極と前記配線シートの前記制御端子との接続、前記スイッチング素子の前記第１電極と前記第１導電体との接続、および前記スイッチング素子の前記第２電極と前記第２導電体との接続に前記第２半田を用いること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子が配置される配線シート付き電極端子、配線構造体、半導体装置、およびその半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力制御用の半導体装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子が配置される配線構造体と、スイッチング素子を封止する封止部とを備える。配線構造体は、スイッチング素子の第１電極に接続される配線体と、スイッチング素子の第２電極に接続される配線体と、スイッチング素子の制御電極に接続される配線体とを備えている。
【０００３】
高耐圧用のスイッチング素子としては、現状では、シリコン（Ｓｉ）系のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が主に用いられている。近年、Ｓｉに比べて高耐圧・低損失が可能なワイドバンドギャップ半導体材料、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等を用いて電界効果トランジスタ、ＳｉＣ系のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＧａＮ系のＭＥＳＦＥＴ等が開発されている。また、これら素子の開発にあわせて、これら素子を搭載する電力制御用の半導体装置の検討が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１の図１に記載されている技術では、スイッチング素子の主面に形成されたゲート電極（制御電極）と主電極（第１電極）とは、１つの絶縁基板に形成された２つの電極（配線体）にそれぞれ接続されている。
【０００５】
特許文献１の図１０に記載されている技術では、スイッチング素子の主面に形成されたゲート電極（制御電極）と主電極（第１電極）とは、別個の配線体に接続されている。すなわち、当該主電極は、この主電極に対向する電極（配線体）に接続されている。制御電極はワイヤによりリード電極に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１７４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、スイッチング素子の小型化により各電極の面積が小さくなる傾向にある。
例えば、ＳｉＣを用いたＭＯＳＦＥＴは、Ｓｉを用いたＩＧＢＴに比べて高耐圧であることから、Ｓｉを用いたＩＧＢＴよりもチップを小型にすることが可能である。このため、ソース電極の面積およびゲート電極の面積が従来構造のＳｉ系のスイッチング素子の電極よりも小さい。また、Ｓｉ系のスイッチング素子でも深溝トレンチ方式等により高耐圧化および小型化する傾向にあり、これに伴って各電極が小さくなっている。
【０００８】
電極面積が小さくなると次の問題がある。
スイッチング素子の小型化からソース電極とゲート電極（制御電極）との間の距離が短くなる。このため、ソース電極に接続される電極（配線体）とゲート電極に接続される電極（配線体）との間の距離を小さくする必要がある。
【０００９】
しかし、絶縁基板上に大電流のソース電極に接続される電極と小電流のゲート電極に接続される電極とを形成する配線構造体の場合、両電極間の距離を小さくすることは難しい。これは、大電流を流すため電極厚を大きくする必要があり、かつエッチング加工上、両電極間の距離を電極厚さによりも大幅に小さくすることが難しいことによる。
【００１０】
一方、特許文献１の図１０に記載の技術のように、スイッチング素子の各電極と配線構造体の各配線体との接続をワイヤボンディングにより接続することも考えられる。しかし、このような接続構造の場合、次の課題がある。すなわち、ワイヤボンディングに使用するワイヤは、アルミニウムを材料とし、最大径はワイヤボンディングに必要な柔軟性を得るため、５００μｍ径とされる。スイッチング素子の小型化に伴い、スイッチング素子の電流密度が高くなり、当然に、ワイヤボンディングのワイヤも高電流密度化する。その結果、該ワイヤが電流により溶断されるおそれがある。
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤ接続によらず、小型のスイッチング素子の実装することのできる配線シート付き電極端子、配線構造体、半導体装置、およびその半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）請求項１に記載の発明は、第１主面に少なくとも第１電極および制御電極が形成されかつ第２主面に第２電極が形成されたスイッチング素子が少なくとも１つ配置される配線シート付き電極端子であって、前記第１電極に接続される電極端子と、前記制御電極に接続される制御端子およびこの制御端子に配線を介して接続されている接続部が設けられている配線シートと、前記配線シートの前記接続部に接続されている制御電極端子とを備え、前記電極端子において前記第１電極が接続される面に前記配線シートが貼り付けられて前記電極端子と前記配線シートとが一体にされていることを要旨とする。
【００１３】
大電流が流れる電極と小電流が流れる制御電極とが同一面に存在するスイッチング素子の小型化にともなって、配線構造体には次の事項が要求されている。すなわち、大電流用の電極端子と小電流用の電極端子との間の絶縁を確保し、両者の間隔を小さくすることが要求される。しかし、従来の配線構造体にあっては配線構造の加工上の制限すなわち電極厚さによる両端子間隔距離の制限のため、上記要求を満たすことが困難である。
【００１４】
本発明では、大電流用の電極端子と、小電流用の電極端子とを別部材として構成する。そして、小電流用の電極端子を配線シート上に形成している。配線シートは薄くすることができ、かつ配線シートの端縁に電極端子を配置することが可能であるため、大電流用の電極端子と小電流用の電極端子との間の間隔を小さくすることができる。
【００１５】
また、配線シートを介して、スイッチング素子の制御電極と制御電極端子とを接続する。すなわち、ワイヤを用いることなく、スイッチング素子の制御電極と制御電極端子とを接続する構造としている。
【００１６】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の配線シート付き電極端子において、前記電極端子には、当該電極端子と前記スイッチング素子の前記第１電極との間に介在し両者を互いに接続する導電体が配置されていることを要旨とする。本発明では、電極端子とスイッチング素子の第１電極との間に導電体を介在させる構造とする。これにより、電極端子と異なる材料の導電体を選択することが可能となる。
【００１７】
（３）請求項３に記載の発明は、第１主面に少なくとも第１電極および制御電極が形成されかつ第２主面に第２電極が形成されたスイッチング素子が少なくとも１つ配置される配線構造体であって、前記第１電極に接続される導電体が取り付けられた第１電極端子と、前記第２電極に接続される第２電極端子と、前記制御電極に接続される制御端子およびこの制御端子に接続されている接続部が形成された配線シートと、前記配線シートの前記接続部に接続されている制御電極端子とを含むことを要旨とする。
【００１８】
電力制御用のスイッチング素子の第１電極および第２電極には大電流が流れるため、第１電極に接続される配線体および第２電極に接続される配線体が抵抗とならないように、導体の断面積が設定される。一方、制御電極に流れる電流量は小さいため、制御電極に接続される配線体の断面積は、第１電極および第２電極に接続される配線体よりも小さくてもよい。
【００１９】
従来の配線構造体では、第１電極に接続される第１配線体と、制御電極に接続される第２配線体とが絶縁基板に形成されている。この場合、両配線体が１つの絶縁基板に形成されていることから、第１配線体と第２配線体の配線体厚は大電流が流れる第１配線体の厚さに制限される。そして、エッチング加工の制限より、両配線体間の間隔を配線体厚さよりも小さくすることは難しい。このため、従来構造の配線構造体では、第１電極と第２電極との間隔が小さい小型のスイッチング素子に適合した配線構造体を形成することは難しい。
【００２０】
本発明では、第１電極に接続される導電体（配線体）と、制御電極に接続される制御端子（配線体）とを別部材として構成する。すなわち、導電体が前記第１配線体に対応する。配線シートの制御端子が前記第２配線体に対応する。導電体と配線シートとは別形態の部品であるため、両部材ともに他方の部材から加工上の制限を受けない。また、配線シートは薄くすることが可能であり、配線シートの制御端子（配線体）と導電体（配線体）との間の間隔を従来構造に比べて狭くすることができる。このため、従来の配線構造体では実装が困難となるほどの小型スイッチング素子を実装することができる。
【００２１】
また、配線シートの接続部が制御電極端子に接続されている。すなわち、スイッチング素子の制御電極と制御電極端子とが接続されている。このため、制御電極端子を外部端子とすることにより、半導体装置内に配線シートを収容することが可能である。配線シートを半導体装置内に収容する構造とする場合、封止樹脂と配線シートとの境界面が外部に露出しないため、耐圧が高くなる。
【００２２】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の配線構造体において、前記導電体と前記制御端子との配置関係が、前記スイッチング素子の前記第１主面における前記第１電極と前記制御電極との配置関係に対応するように、前記配線シートが前記第１電極端子に固定されていることを要旨とする。
【００２３】
この発明では、導電体と制御端子との配置関係をスイッチング素子の第１電極と制御電極との配置関係に合わせている。このため、スイッチング素子の第１電極と導電体、およびスイッチング素子の制御電極と制御端子とを精確に接続させることができる。
【００２４】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の配線構造体において、前記配線シートには、前記第１電極に対応するところに貫通孔が形成され、前記導電体が前記貫通孔を通じて前記第１電極端子に取り付けられていることを要旨とする。
【００２５】
この発明によれば、配線シートの貫通孔により導電体が位置決めされる。このため、導電体の位置決めを容易に行うことができる。また、貫通孔により、導電体の移動が規制されるため、導電体と制御端子との配置関係が大きくずれることはない。すなわち、スイッチング素子の第１電極と導電体との接続、およびスイッチング素子の制御電極と制御端子との接続において位置ずれが生じる頻度を抑制することができる。
【００２６】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の配線構造体において、前記導電体は応力を緩和する緩衝材により形成されていることを要旨とする。この発明によれば、導電体が緩衝材により形成されているため、第１電極端子とスイッチング素子との間またはこれら部材の内部に生じる応力を緩和することができる。
【００２７】
（７）請求項７に記載の発明は、請求項３〜６のいずれか一項に記載の配線構造体において、前記第１電極に接続される前記導電体を第１導電体として、前記第２電極端子には、前記第２電極に接続される第２導電体が設けられていることを要旨とする。
【００２８】
（８）請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の配線構造体において、前記第１電極端子には、他の半導体素子に接続される第３導電体が設けられ、前記第２電極端子には、他の半導体素子に接続される第４導電体が設けられていることを要旨とする。
【００２９】
（９）請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の配線構造体において、前記第１導電体の熱膨張係数は、前記スイッチング素子の熱膨張係数よりも大きくかつ前記第１電極端子の熱膨張係数よりも小さいこと、前記第２導電体の熱膨張係数は、前記スイッチング素子の熱膨張係数よりも大きくかつ前記第２電極端子の熱膨張係数よりも小さいこと、前記第３導電体の熱膨張係数は、前記他の半導体素子の熱膨張係数よりも大きくかつ前記第１電極端子の熱膨張係数よりも小さいこと、および前記第４導電体の熱膨張係数は、前記他の半導体素子の熱膨張係数よりも大きくかつ前記第２電極端子の熱膨張係数よりも小さいことを要旨とする。
【００３０】
２つの部材間の熱膨張係数との差が大きい場合、温度上昇により両者の膨張率の差により応力が発生する。応力は結晶構造欠陥を生じさせたり、両部材間の剥離を生じさせたりする。このため応力は小さい方が好ましい。
【００３１】
本発明では、スイッチング素子の熱膨張係数と第１電極端子の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する第１導電体、およびスイッチング素子の熱膨張係数と第２電極端子の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する第２導電体を用いる。また、他の半導体素子の熱膨張係数と第１電極端子の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する第３導電体、および他の半導体素子の熱膨張係数と第２電極端子の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する第４導電体を用いる。このため、互いに隣接する２つの部材間の熱膨張係数の差が小さくなる。これにより、各部材間に生じる応力を小さくすることができる。
【００３２】
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項３〜９のいずれか一項に記載の配線構造体において、前記第１主面に前記第１電極と前記制御電極と少なくとも１つの他電極とが形成されかつ前記第２主面に前記第２電極が形成されたスイッチング素子が配置されるものであり、他の電極端子をさらに備え、前記配線シートには、前記他電極に対応する他端子が設けられ、前記他端子に対応する接続部が前記他の電極端子に接続されていることを要旨とする。
【００３３】
本発明では、配線シートに制御端子のほかに他端子が設けられている。また、他端子は他の電極端子に接続されている。このため、第１電極と制御電極のほかに他電極を備えるスイッチング素子を配線シートに配置することができる。また、他の電極端子を通じて信号の入力または出力を行うことができる。
【００３４】
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の配線構造体において、前記第１電極端子のうち前記スイッチング素子に対向する面と反対側の面に絶縁層が設けられ、前記第２電極端子のうち前記スイッチング素子に対向する面と反対側の面に絶縁層が設けられていることを要旨とする。
【００３５】
本発明よれば、配線構造体を用いて半導体装置を形成する場合でスイッチング素子の配置側を封止樹脂で封止するとき、絶縁層が形成された面側を外部に出すことができる。このため、絶縁層が形成された部分に放熱装置を取り付けることが可能であり、封止樹脂を介さずに放熱装置に熱を伝達することができる。すなわち、放熱装置の直付け可能な配線構造体を提供することができる。
【００３６】
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１または２に記載の配線シート付き電極端子を含む半導体装置である。本発明では、半導体装置は上記構成の配線シート付き電極端子を含む。すなわち、従来よりも小型のスイッチング素子が実装可能であり、半導体装置を小型にすることができる。
【００３７】
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項３〜１１のいずれか一項に記載の配線構造体を含む半導体装置である。本発明では、半導体装置は上記構成の配線構造体を含む。すなわち、従来よりも小さいスイッチング素子が実装可能であり、半導体装置を小型にすることができる。
【００３８】
（１４）請求項１４に記載の発明は、第１電極端子、第２電極端子、制御電極端子、制御端子および接続部を含む配線シート、第１導電体、ならびに第２導電体を備えた配線構造体と、この配線構造体に配置されるスイッチング素子とを含む半導体装置の製造方法であって、前記第１電極端子と前記制御電極端子とを含むリードフレームに前記配線シートを配置する工程と、前記配線シートの接続部と前記制御電極端子とを接続する工程と、前記第１電極端子と前記第１導電体とを接続する工程と、前記第２電極端子と前記第２導電体とを接続する工程と、前記スイッチング素子の制御電極と前記配線シートの制御端子との接続、前記スイッチング素子の第１電極と前記第１導電体との接続、および前記スイッチング素子の第２電極と前記第２導電体との接続を行う工程と、前記スイッチング素子および前記配線シートを封止する工程と、前記リードフレームの不要部分を除去して前記第１電極端子と前記制御電極端子とを独立させる工程とを含むことを要旨とする。
【００３９】
製造工程にワイヤ接続が含まれるときは、スイッチング素子の実装個数の増大とともにワイヤの接続本数が増大するため、その分、工数が増大する。本発明の製造方法では、ワイヤ接続工程を含まない。このため、スイッチング素子の実装個数が多い場合でも、工数の大幅な増大はない。
【００４０】
（１５）請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の半導体装置の製造方法において、第１半田の融点が第２半田の融点よりも高いものとして、前記第１電極端子と前記第１導電体との接続および前記第２電極端子と前記第２導電体との接続に前記第１半田を用いること、および前記スイッチング素子の前記制御電極と前記配線シートの前記制御端子との接続、前記スイッチング素子の前記第１電極と前記第１導電体との接続、および前記スイッチング素子の前記第２電極と前記第２導電体との接続に前記第２半田を用いることを要旨とする。
【００４１】
本発明では、説明のため便宜上、第１電極端子と第１導電体とを接続する工程、および第２電極端子と第２導電体とを接続する工程をＡ工程する。スイッチング素子の制御電極と配線シートの制御端子との接続、スイッチング素子の第１電極と第１導電体との接続、およびスイッチング素子の第２電極と第２導電体との接続をＢ工程とする。
【００４２】
本発明では、Ａ工程において、Ｂ工程で用いる第２半田の融点よりも高い融点を有する第１半田を用いる。このため、Ｂ工程の加熱のとき、第２半田が溶融するが、第１半田の溶融は少ない。すなわち、各工程で用いる半田の種類を統一する場合と比べて、Ａ工程で接続した部材同士の位置ずれを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、ワイヤ接続によらず、小型のスイッチング素子の実装することのできる配線シート付き電極端子、配線構造体、半導体装置、およびその半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置について、その断面構造を示す断面図。
【図２】配線シート付き電極端子の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図４】半導体装置の製造方法を示す斜視図。
【図５】スイッチング素子の実装を示す拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１を参照して、本発明の半導体装置の一実施形態について説明する。
以下に説明する半導体装置１は、例えば、インバータ等のスイッチング回路に用いられる。
【００４６】
半導体装置１は、スイッチング素子１０と、フライホイールダイオード２０と、これら２つの素子が配置される配線構造体３０と、これら２つの素子を封止する封止部１００とを備える。
【００４７】
半導体装置１の回路構成は次の通り。
スイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０とは並列接続されている。
すなわち、スイッチング素子１０のソース電極１４とフライホイールダイオード２０のアノード電極とが接続され、かつスイッチング素子１０のドレイン電極１３とフライホイールダイオード２０のカソード電極とが接続されている。
【００４８】
スイッチング素子１０のゲート電極１５には信号配線（配線６１）が接続されている。なお、フライホイールダイオード２０はスイッチング素子１０の逆方向に発生する電力を逃すための素子である。これにより過電力がスイッチング素子１０に加わることを抑制する。
【００４９】
以下、半導体装置１の各構成要素について説明する。
スイッチング素子１０は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴにより形成されている。
スイッチング素子１０の第１主面１１には、ソース電極１４（第１電極）と、ゲート電極１５（制御電極）と、第１モニタ電極１６と、第２モニタ電極１７と、第３モニタ電極１８と、第４モニタ電極１９とが形成されている（図５参照）。スイッチング素子１０の第２主面１２には、ドレイン電極１３（第２電極）が形成されている。
【００５０】
第１モニタ電極１６は、温度モニタ用としてスイッチング素子１０内に形成された温度特性モニタ用ダイオードのアノードに接続されている。第２モニタ電極１７は、前記温度特性モニタ用ダイオードのカソードに接続されている。なお、第１モニタ電極１６と第２モニタ電極１７との間の電位差に基づいてスイッチング素子１０の温度が推定される。
【００５１】
第３モニタ電極１８は、スイッチング素子１０内のドレイン層に接続されている。すなわち、ドレイン電流の一部が出力される。例えば、ドレイン電流の１／１００００が分流される。
【００５２】
第４モニタ電極１９は、スイッチング素子１０内のソース層に接続されている。なお、スイッチング素子１０のゲート電極１５に入力される信号は、ソース層の電位すなわち第４モニタ電極１９の電位を基準にして形成される。
【００５３】
ソース電極１４は、ゲート電極１５および第１〜第４モニタ電極１６〜１９よりも大きい。ゲート電極１５および第１〜第４モニタ電極１６〜１９は、第１主面１１の端側に一列に配置されている。これら電極１５〜１９は、略同じ大きさに形成されている。
【００５４】
フライホイールダイオード２０はＳｉにより形成されている。
封止部１００は、スイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０とを封止する。封止樹脂としては、例えば、酸化ケイ素等のフィラ含有のエポキシ樹脂、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等が用いられる。
【００５５】
次に、配線構造体３０について詳述する。
配線構造体３０は、第１電極端子４０と、第２電極端子５０と、配線シート６０と、制御電極端子列８０と、４個の導電体（第１〜第４導電体３１〜３４）とを備えている。制御電極端子列８０は、５個の電極端子すなわち第３〜第７電極端子８１〜８５により構成されている。なお、以降の説明では、図１において配線構造体３０の下側の電極端子、すなわち第１電極端子４０、第３〜第７電極端子８１〜８５、配線シート６０、第１導電体３１、および第３導電体３３を備える構造体を配線シート付き電極端子４５（図２参照）という。
【００５６】
第１電極端子４０について説明する。
第１電極端子４０は半導体装置１の端子を構成する。
第１電極端子４０は数１００μｍ厚から数ｍｍまでの厚さを有する良導体により形成されている。スイッチング素子１０によっては数１０Ａ〜１００Ａの電流制御が可能なものもあるため、第１電極端子４０は上記厚さに設定される。
【００５７】
第１電極端子４０の第１面４１には、第１導電体３１と第３導電体３３とが設けられている。第１導電体３１は、スイッチング素子１０が配置されるところに配置されている。第１導電体３１の第１主面３１Ａは第１半田９１で第１電極端子４０に接続されている。第３導電体３３は、フライホイールダイオード２０が配置されるところに配置されている。第３導電体３３の第１主面３３Ａは第１半田９１で第１電極端子４０に接続されている。なお、第１半田９１としては鉛フリー半田が用いられる。第１半田９１は後述の第２半田９２の融点よりも高い。
【００５８】
第１電極端子４０の第２面４２および制御電極端子列８０の裏面８０Ｂには、絶縁シート４３が貼り付けられている。絶縁シート４３は、ポリイミド樹脂により形成されている。絶縁シート４３は３層構造となっている。すなわち、絶縁シート４３の中間層は非熱可塑性ポリイミド層であり、この非熱可塑性ポリイミド層の両面に熱可塑性ポリイミド層が形成されている。すなわち、絶縁シート４３のうち第２面４２と接着する面には、熱可塑性ポリイミド層が積層されている。非熱可塑性とは、明確なガラス転移温度が存在せず、高温での軟化が小さくかつ弾性率低下が小さい性質をいう。
【００５９】
絶縁シート４３には金属シート４４が貼り付けられている。金属シート４４の端縁４４Ａは絶縁シート４３の端縁４３Ａよりも内側に配置されている。すなわち、絶縁シート４３の面積は、金属シート４４の面積よりも大きい。金属シート４４は例えば銅箔により形成されている。
【００６０】
絶縁シート４３および金属シート４４が貼り付けられている部分は、配線構造体３０を樹脂で封止して半導体装置１を形成するときに露出させる。すなわち、第１電極端子４０の第１面４１側が封止樹脂により封止される一方、第１電極端子４０の第２面４２側が外部に露出する。
【００６１】
なお、絶縁シート４３（絶縁層）と金属シート４４（保護層）との積層体（以下、絶縁保護層）は、銅張ポリイミド積層シートにより形成される。銅張ポリイミド積層シートとしては、接着面が熱可塑性ポリイミド層であるシートが用いられる。銅張ポリイミド積層シートを第１電極端子４０に熱圧着により貼り付け可能とするためである。
【００６２】
第１電極端子４０の表面は、錆防止のため、無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理されている。
第１電極端子４０の材料としては、導電性および熱伝導性の観点から銅が用いられる。例えば、タフピッチ銅、無酸素銅等、純度の高い銅により形成される。なお、軽量化のために、アルミニウムが用いられることもある。
【００６３】
第２電極端子５０について説明する。
第２電極端子５０は半導体装置１の端子を構成する。
第２電極端子５０は第１電極端子４０と同様の材料により形成され、かつ同様の表面処理が施されている。
【００６４】
第２電極端子５０の第１面５１には、第２導電体３２と第４導電体３４とが設けられている。第２導電体３２は、スイッチング素子１０が配置されるところに配置されている。第２導電体３２の第１主面３２Ａは、第１半田９１で第２電極端子５０に接続されている。第４導電体３４は、フライホイールダイオード２０が配置されるところに配置されている。第４導電体３４の第１主面３４Ａは、第１半田９１で第２電極端子５０に接続されている。
【００６５】
第２電極端子５０の第２面５２、すなわちスイッチング素子１０に対向する面と反対側の面には、絶縁シート５３が貼り付けられている。また、絶縁シート５３には金属シート５４が貼り付けられている。絶縁シート５３と金属シート５４との積層体の構造は、第１電極端子４０の絶縁保護層の構造と同様である。なお、配線構造体３０を樹脂で封止して半導体装置１を形成するときは、第２電極端子５０の第１面５１側が封止される一方、第２電極端子５０の第２面５２側が外部に露出される。
【００６６】
第２電極端子５０の材料は、半導体装置１全体に加わる応力のバランスを鑑みて、第１電極端子４０と同じ材料が用いられる。なお、第１電極端子４０と第２電極端子５０とを異なる材料とすることも可能である。
【００６７】
制御電極端子列８０について説明する。
制御電極端子列８０の各電極端子８１〜８５の厚さは、第１電極端子４０の厚さと略同じである。また、第１電極端子４０の第１面４１と制御電極端子列８０の配線６１の接続面８０Ａとは同一平面を形成する。すなわち、制御電極端子列８０と第１電極端子４０とを一枚の銅材から形成することが可能である。制御電極端子列８０と第１電極端子４０との間隔（寸法）は、これら厚さの０．７倍以上とされている。制御電極端子列８０を構成する電極端子間の間隔（寸法）も同様である。
【００６８】
制御電極端子列８０の各電極端子８１〜８５は配線６１を介してスイッチング素子１０の各電極１５〜１９に接続されている。すなわち、第３電極端子８１（制御電極端子）は、配線６１を介してゲート電極１５に接続されている。第４電極端子８２は、配線６１を介して第１モニタ電極１６に接続されている。第５電極端子８３は、配線６１を介して第２モニタ電極１７に接続されている。第６電極端子８４は、配線６１を介して第３モニタ電極１８に接続されている。第７電極端子８５は、配線６１を介して第４モニタ電極１９に接続されている。
【００６９】
第１〜第４導電体３１〜３４について説明する。
第１〜第４導電体３１〜３４は略直方体に形成されている。
第１導電体３１の熱膨張係数は、スイッチング素子１０の熱膨張係数よりも大きく、かつ第１電極端子４０の熱膨張係数よりも小さい。第２導電体３２の熱膨張係数は、スイッチング素子１０の熱膨張係数よりも大きく、かつ第２電極端子５０の熱膨張係数よりも小さい。
【００７０】
すなわち、第１導電体３１および第２導電体３２は、導体としての機能と、スイッチング素子１０の熱膨張係数と第１電極端子４０または第２電極端子５０の熱膨張係数との差に起因して生じる応力を緩和する緩衝材としての機能を有する。
【００７１】
第３導電体３３の熱膨張係数は、フライホイールダイオード２０の熱膨張係数よりも大きく、かつ第１電極端子４０の熱膨張係数よりも小さい。第４導電体３４の熱膨張係数は、フライホイールダイオード２０の熱膨張係数よりも大きく、かつ第２電極端子５０の熱膨張係数よりも小さい。
【００７２】
すなわち、第３導電体３３および第４導電体３４は、導体としての機能と、フライホイールダイオード２０の熱膨張係数と第１電極端子４０または第２電極端子５０の熱膨張係数との差に起因して生じる応力を緩和する緩衝材としての機能を有する。
【００７３】
第１導電体３１の第１主面３１Ａおよび第２主面３１Ｂは、スイッチング素子１０のソース電極１４と略同じ大きさに形成されている。第１導電体３１の第２主面３１Ｂは第２半田９２でめっき処理されている。
【００７４】
第２導電体３２の第１主面３２Ａおよび第２主面３２Ｂは、スイッチング素子１０のドレイン電極１３と略同じ大きさに形成されている。第２導電体３２の第２主面３２Ｂは第２半田９２でめっき処理されている。
【００７５】
第３導電体３３の第１主面３３Ａおよび第２主面３３Ｂは、フライホイールダイオード２０の第１主面２１と略同じ大きさに形成されている。第３導電体３３の第２主面３３Ｂは第２半田９２でめっき処理されている。
【００７６】
第４導電体３４の第１主面３４Ａおよび第２主面３４Ｂは、フライホイールダイオード２０の第２主面２２と略同じ大きさに形成されている。第４導電体３４の第２主面３４Ｂは第２半田９２でめっき処理されている。
【００７７】
なお、第１〜第４導電体３１〜３４として、第１主面および第２主面が金めっき等されている導電体を用いることもできる。また、半田めっきが施されていない導電体を用いることもできる。これらの場合は、第１〜第４導電体３１〜３４と第１電極端子４０または第２電極端子５０との接続に半田プリフォームまたは半田ペーストが用いられる。
【００７８】
第１導電体３１、第２導電体３２、第３導電体３３、および第４導電体３４は、例えば、Ｃｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層板、Ｃｕ−Ｍｏ合金（Ｃｕ−Ｍｏ複合材）、Ｃｕ−Ｗ合金（Ｃｕ−Ｗ複合材）、Ａｌ−ＳｉＣ合金、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）等により形成されている。これらの材料は、上記熱膨張係数の条件を満たす。これらの材料のなかでも、Ｃｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層板、Ｃｕ−Ｍｏ合金（Ｃｕ−Ｍｏ複合材）、Ｃｕ−Ｗ合金（Ｃｕ−Ｗ複合材）は、他の材料に比べて熱伝導率が高いため、放熱性の観点から好ましい。Ｃｕ−Ｍｏ複合材は、銅（Ｃｕ）にモリブデン（Ｍｏ）を含浸させた材料、もしくはモリブデン（Ｍｏ）に銅（Ｃｕ）を含浸させた材料を示す。Ｃｕ−Ｗ複合材は、銅（Ｃｕ）にタングステン（Ｗ）を含浸させた材料、もしくはタングステン（Ｗ）に銅（Ｃｕ）を含浸させた材料を示す。
【００７９】
図２および図３を参照して、配線シート６０について説明する。
なお、図２は、配線シート付き電極端子４５の平面構造を示し、図３は、配線シート付き電極端子４５の断面構造を示している。
【００８０】
配線シート６０は、フレキシブルプリント基板により形成されている。具体的には次の構成を有する。
配線シート６０は、５本の配線６１と、補強板６２と、配線６１および補強板６２の一面を覆う第１ポリイミド層６３Ａと、配線６１および補強板６２の他面を覆う第２ポリイミド層６３Ｂとを備えている。第１ポリイミド層６３Ａは、第１電極端子４０と接触する絶縁層である。
【００８１】
第１ポリイミド層６３Ａは３層構造になっている。すなわち、第１ポリイミド層６３Ａの中間層は非熱可塑性ポリイミド層であり、この非熱可塑性ポリイミド層の両面に熱可塑性ポリイミド層が形成されている。
【００８２】
配線６１および補強板６２は、銅材により形成され、第１ポリイミド層６３Ａに形成されている。
第２ポリイミド層６３Ｂは、配線６１および補強板６２を覆う。第２ポリイミド層６３Ｂは、配線６１および補強板６２が形成された第１ポリイミド層６３Ａに対し、非熱可塑性樹脂を塗布することにより形成される。
【００８３】
以上のように、配線シート６０は、配線６１に接触する面と、補強板６２に接触する面と、第１電極端子４０に接触する面とが、熱可塑性ポリイミド樹脂により形成されている。熱可塑性ポリイミド樹脂は、第１ポリイミド層６３Ａと配線６１との高温密着性、第１ポリイミド層６３Ａと補強板６２との高温密着性、および第１ポリイミド層６３Ａと第１電極端子４０との高温密着性を向上させる。
【００８４】
配線シート６０は、第１電極端子４０に固定される固定部６０Ａと、配線６１を含むリード部６０Ｂとにより区分される。なお、図２に示すように、リード部６０Ｂの一部は第１電極端子４０に接触し、この接触部分で第１電極端子４０に固定されている。
【００８５】
固定部６０Ａはスイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０を囲む。固定部６０Ａには、第１貫通孔６４と第２貫通孔６５とが形成されている。第１貫通孔６４は、第１導電体３１よりも若干大きく形成されている。第２貫通孔６５は、第３導電体３３よりも若干大きく形成されている。第１貫通孔６４および第２貫通孔６５の周囲には補強板６２が設けられている。
【００８６】
リード部６０Ｂは、固定部６０Ａの第１貫通孔６４に隣接する部分から第３〜第７電極端子８１〜８５の先端部までの範囲を示す。リード部６０Ｂと第３〜第７電極端子８１〜８５の先端部とが重なるところは互いに熱圧着により接着されている。
【００８７】
リード部６０Ｂにおいて、各配線６１は第１貫通孔６４の付近から各第３〜第７電極端子８１〜８５に向けて形成されている。第３〜第７電極端子８１〜８５と重なる部分には、配線６１の端部と各第３〜第７電極端子８１〜８５とを接続させるための接続部６１Ａが形成されている。接続部６１Ａと各第３〜第７電極端子８１〜８５とは電解めっきにより接続されている。接続部６１Ａは、例えば、第１ポリイミド層６３Ａと第２ポリイミド層６３Ｂともに同径で貫通したスルーホール、または第１ポリイミド層６３Ａの径よりも第２ポリイミド層６３Ｂの径を大きくした貫通ビアにより形成される。
【００８８】
また、リード部６０Ｂにおいて、第１貫通孔６４近辺には第２ポリイミド層６３Ｂの一部が除去された開口部６６が形成されている。開口部６６には５個の端子６７〜７１が形成されている。各端子６７〜７１と各接続部６１Ａとは一対一で配線６１により接続されている。
【００８９】
５個の端子６７〜７１は、ゲート端子６７（制御端子）と４個のモニタ端子６８〜７１とにより構成されている。ゲート端子６７はゲート電極１５に接続される。第１モニタ端子６８は第１モニタ電極１６に接続される。第２モニタ端子６９は第２モニタ電極１７に接続される。第３モニタ端子７０は第３モニタ電極１８に接続される。第４モニタ端子７１は第４モニタ電極１９に接続される。
【００９０】
すなわち、配線シート６０は、小ピッチの電極１５〜１９と大ピッチの第３〜第７電極端子８１〜８５とを互いに接続する。この構造に関し、ＩＣ（Integrated Circuit）を搭載するリードフレームと対比して説明する。ＩＣ用のリードフレームは多数の電極端子を有し、電極端子の先端はＩＣチップに向けて先細りに形成され、かつＩＣチップの近くまで延ばされている。ＩＣチップの各電極と各電極端子とはワイヤ接続される。このような構造が可能である理由は、各電極端子に流れる電流が小さいためにリードフレーム厚を薄くすることが可能であることによる。これに対し、スイッチング素子１０の場合、第１電極端子４０に流れる電流が大きいためリードフレームを薄くすることができない。このため、第１電極端子４０以外の第３〜第７電極端子８１〜８５のピッチは大きくなり、かつ第３〜第７電極端子８１〜８５は第１電極端子４０から離れた位置に配置される。そこで、配線シート６０を用いて、スイッチング素子１０の電極１５〜１９と第３〜第７電極端子８１〜８５とを接続する。また、配線シート６０において、端子６７〜７１の裏面側を熱圧着で第１電極端子４０に固定し、かつ各電極端子８１〜８５に重なる部分を熱圧着で各電極端子８１〜８５に固定する。このように配線シート６０は、接続部分以外の部分でも固定されるため、仮に配線シート６０に力が加わったとしても接続部分に殆ど力が加わらない。
【００９１】
５個の端子６７〜７１と第１貫通孔６４との配置関係は次の通りである。
第１貫通孔６４はスイッチング素子１０のソース電極１４に対向する位置に設けられている。５個の端子６７〜７１のぞれぞれは、対応する電極１５〜１９に対して設けられている。すなわち、第１貫通孔６４と５個の端子６７〜７１との配置関係と、ソース電極１４と５個の電極１５〜１９との配置関係は一致する。
【００９２】
これら５個の端子６７〜７１には半田層が形成されている。半田層は第２半田９２により形成されている。５個の端子の表面の高さ（半田層の表面）は、第１導電体３１の第２主面３１Ｂ（半田めっきの表面）の高さと略一致する。すなわち、第１導電体３１の第２主面３１Ｂにスイッチング素子１０が配置されるとき、スイッチング素子１０が傾かないように構成されている。
【００９３】
次に、上記配線構造体３０の構造的特徴について説明する。
配線構造体３０は、スイッチング素子１０の各電極に対応する配線体および配線体を備える。本実施形態であれば、配線構造体３０は、ソース電極１４に対応して第１導電体３１（配線体）と、５個の電極１５〜１９に対応する５個の端子６７〜７１を含む配線シート６０（配線体）とを備える。
【００９４】
近年、スイッチング素子１０の小型化により、ソース電極１４と５個の電極１５〜１９との間隔が小さくなっている。このため、第１導電体３１と５個の端子６７〜７１との間隔を小さくする必要がある。しかし、従来の配線構造体の場合、端子間（電極間）を狭めることは難しい。エッチング加工上、端子間隔（電極間隔）を端子厚（電極厚）よりも大きくすることが困難なためである。
【００９５】
これに対して、実施形態では、ソース電極１４に接続される配線体と、５個の電極１５〜１９に接続される配線体とを別形態の部材としている。すなわち、ソース電極１４に接続される第１導電体３１を第１電極端子４０に接続する構成とし、ゲート電極１５に接続されるゲート端子６７を配線シート６０に形成した。配線シート６０は、第１導電体３１の関係なく加工されるものであって、端縁近くに端子を形成することができるため、端縁近くに形成した端子を第１導電体３１に近づけることが可能である。
【００９６】
また、次の特徴を有する。
配線シート６０の第１貫通孔６４により、５個の端子６７〜７１に対して第１導電体３１が位置決めされる。すなわち、第１貫通孔６４により第１導電体３１の移動が規制される。このため、第１導電体３１と端子６７〜７１との配置関係が大きくずれることはない。特に、第１導電体３１を半田で固定するとき半田の表面張力により第１導電体３１が所定位置からずれるおそれがあるが、第１貫通孔６４で第１導電体３１の移動が規制され、第１導電体３１と配線シート６０上の各端子６７〜７１との位置関係が所定位置関係に維持される。これにより、第１導電体３１とゲート端子６７との配置関係が、スイッチング素子１０のソース電極１４とゲート電極１５との配置関係に対応するように維持される。このため、スイッチング素子１０のソース電極１４および各電極１５〜１９と、第１導電体３１および各端子６７〜７１とが適切な状態で接続される。
【００９７】
さらに、次の特徴を有する。
スイッチング素子１０の各電極１５〜１９と各端子６７〜７１とを接続する配線６１がポリイミド層により保護されている。ワイヤ接続の場合には、封止樹脂の膨張および収縮による力がワイヤに直接加わる場合があるが、本構成の場合には当該封止樹脂等の膨張および収縮による力が配線６１に直接加わることがない。
【００９８】
また、配線シート６０は第１電極端子４０に熱圧着されて固定されているため、スイッチング素子１０の各電極１５〜１９と配線シート６０の各端子６７〜７１との間隔（以下、電極端子間隔）が維持される。これにより、周囲の封止樹脂の熱膨脹収縮に起因して生じる上記電極端子間隔の変動が抑制されるため、各電極１５〜１９と各端子６７〜７１と接続部分のクラックの発生を抑制することができる。
【００９９】
また、配線シート６０は第３〜第７電極端子８１〜８５に熱圧着されて固定されているため、第３〜第７電極端子８１〜８５と配線シート６０の各接続部６１Ａとが離れる方向に作用する力（以下、剥離力）が低減される。これにより、周囲の封止樹脂の熱膨脹収縮に起因して生じる上記剥離力が抑制されるため、第３〜第７電極端子８１〜８５と各接続部６１Ａとの接続部分のクラックの発生を抑制することができる。
【０１００】
＜半導体装置の製造方法＞
図４および図５を参照して半導体装置１の製造方法の一例を挙げる。
ここでは、６個のスイッチング素子１０および６個のフライホイールダイオード２０が並列接続されている半導体装置１について説明する。
【０１０１】
［各部材］
・第１電極端子４０と制御電極端子列８０とを含むリードフレーム２００を用いる。
２ｍｍ厚の銅板をエッチング処理またはスタンピングによりリードフレーム２００を形成する。
【０１０２】
・第２電極端子５０を含むリードフレーム２１０についても上記リードフレーム２００と同様に形成する。
・第１電極端子４０および制御電極端子列８０の絶縁保護層または第２電極端子５０の絶縁保護層を形成するための絶縁保護シートとして、次の銅張ポリイミド積層シート（以下、ポリイミドシート９０）を用いる。すなわち、銅箔とポリイミド層とを積層した２層材であって、２層の接着に接着材を用いず、かつポリイミド層の最表面が熱可塑性ポリイミド層になっているポリイミドシート９０を用いる。
【０１０３】
例えば、銅箔（金属シート４４、５４）は１８μｍの圧延銅箔であり、ポリイミド層（絶縁シート４３、５３）が２５μｍのポリイミドシート９０を用いる。また、ポリイミド層の端縁４３Ａ、５３Ａから５ｍｍセットバックした位置まで銅箔をエッチングする。すなわち、ポリイミド層の端縁４３Ａ、５３Ａと銅箔の端縁４４Ａ、５４Ａとの間の距離を５ｍｍ確保する。さらに、銅箔をＮｉ−Ｐめっき処理する。
【０１０４】
・第１導電体３１、第２導電体３２、第３導電体３３、第４導電体３４として、厚さ０．１５ｍｍのＣｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層板を用いる。Ｃｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層板の第１主面を第１半田９１でめっき処理する。また、Ｃｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層板の第２主面を第２半田９２でめっき処理する。なお、第１主面は、第１電極端子４０または第２電極端子５０に接続される面である。第２主面は、スイッチング素子１０またはフライホイールダイオード２０に接続される面である。
【０１０５】
・第１半田９１として、第２半田９２よりも融点の高い半田を用いる。各半田は次のような群から選択される。例えば、第１半田９１は、ＳｎＡｇＣｕ系またはＳｎＣｕ系の半田群から選択される。第２半田９２は、ＳｎＺｎ系またはＳｎＺｎＢｉ系の半田群から選択される。
【０１０６】
・スイッチング素子１０として、厚さ０．２ｍｍ、１３．６ｍｍ×１３．６ｍｍのＳｉ−ＭＯＳＦＥＴを用いる。
・フライホイールダイオード２０として、厚さ０．２ｍｍ、１３．６ｍｍ×１３．６ｍｍのＳｉ半導体素子を用いる。
【０１０７】
・配線シート６０として、第１ポリイミド層６３Ａが２５μｍ、第２ポリイミド層６３Ｂが３．５μｍ、銅箔厚が３５μｍのシートを用いる。
配線シート６０は次のように製造される。
【０１０８】
第１工程で、銅箔と３層構造のポリイミドシートとの積層材（接着材層のない２層材）を用意する。３層構造ポリイミドシートは上記第１ポリイミド層６３Ａに相当する。第２工程で、銅箔のエッチングにより、配線６１と補強板６２を形成する。第３工程で、２層材において、端子形成部以外に熱可塑ポリイミド樹脂またはその前駆体を塗布および乾燥し、第２ポリイミド層６３Ｂに相当する層を形成する。第４工程で、第１貫通孔６４、第２貫通孔６５、およびスルーホール（接続部６１Ａ）用の貫通孔を形成する。さらに、無電解めっきおよび電解めっきを行ってスルーホール６１Ｂを完成させる。第５工程で、各端子６７〜７１を第２半田９２でめっき処理またはディップ処理する。
【０１０９】
［組み立て］
第１工程では、リードフレーム２００に、ポリイミドシート９０（絶縁保護シート）および配線シート６０を貼り付ける。具体的には、ポリイミドシート９０とリードフレーム２００と配線シート６０とを順に積層し、互いに位置合わせする。そして、真空熱プレス装置を用いて、３００℃、３ＭＰａの条件でプレスする。
【０１１０】
次に、配線シート６０を接着したリードフレーム２００に対して３０μｍの銅めっきを施す。これにより、配線シート６０のスルーホール６１Ｂとリードフレーム２００の各電極端子８１〜８５とを互いに接続させる。そして、防錆および半田付け性改善のため、リードフレーム２００に対して厚さ５μｍの無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施す。
【０１１１】
第２工程では、リードフレーム２１０に、ポリイミドシート９０（絶縁保護シート）を貼り付ける。この貼り付け作業は、第１工程と同様の方法で行われる。
第３工程では、第１導電体３１および第３導電体３３を第１電極端子４０に固定する。具体的には、配線シート６０を上側にし、第１貫通孔６４に第１導電体３１を配置し、第２貫通孔６５に第３導電体３３を配置する。次に、オーブンにて半田溶融して、第１導電体３１および第３導電体３３を第１電極端子４０に固定する。オーブンの温度は第１半田９１が溶融する温度に設定する。
【０１１２】
第４工程では、第２導電体３２および第４導電体３４を第２電極端子５０に配置し、オーブンにて半田溶融して第２導電体３２および第４導電体３４を固定する。オーブンの温度は第３工程と同様である。
【０１１３】
第５工程では、第３工程で形成した第１アセンブリに、スイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０を配置する。具体的には、図５に示すように、スイッチング素子１０のソース電極１４と第１導電体３１の第２主面３１Ｂとを互いに対向させ、スイッチング素子１０の各電極１５〜１９と配線シート６０の各端子６７〜７１とを互いに対向させる。また、フライホイールダイオード２０と第３導電体３３とを互いに対向させる。さらに、これらの素子の上に、第４工程で形成した第２アセンブリを配置する。このとき、第２導電体３２とスイッチング素子１０のドレイン電極１３とを互いに対向させ、第４導電体３４とフライホイールダイオード２０とを互いに対向させる。そして、オーブンにて半田溶融し、各部材を固定する。オーブンの温度は、第２工程および第３工程の加熱温度よりも低く、かつ第２半田９２が溶融する温度とする。
【０１１４】
第６工程では、スイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０を封止樹脂で封止する。具体的には、モールド成形機にて、第１電極端子４０と第２電極端子５０の間に封止樹脂を充填し、半導体装置１を形成する。封止樹脂としては、例えば、酸化ケイ素フィラ含有のエポキシ樹脂が用いられる。さらに、リードフレーム２００およびリードフレーム２１０のタイバーカットを行う。
【０１１５】
なお、上記第５工程を次のように２段階の工程に分けることも出来る。
具体的には、第３工程の第１アセンブリにスイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０を配置する。そして半田Ｘを用いて、第１アセンブリにスイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０を固定する。この積層体を第３アセンブリとする。半田Ｘとしては、上記第１半田９１よりも融点の低いものを用いる。
【０１１６】
次に、第３アセンブリに第４工程の第２アセンブリを配置する。そして半田Ｙを用いて、第３アセンブリに第２アセンブリを固定する。半田Ｙとしては、半田Ｘよりも融点の低い半田を用いる。
【０１１７】
このような工程によれば、スイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０が移動可能な状態で、第１アッセンブリに半田固定される。このため、セルフアライメントによるスイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０の位置決めが可能となる。
【０１１８】
［モジュール］
モジュールは、上記半導体装置１、水冷ジャケット、制御回路、およびバスバーを備えたケースを含む。モジュールは次にようにして製造される。
【０１１９】
半導体装置１に水冷ジャケット（放熱装置）を取り付ける。
第１電極端子４０および制御電極端子列８０の外側面および第２電極端子５０の外側面のそれぞれに、水冷ジャケットを固定する。水冷ジャケットの固定には、フィラ含有シリコーン系サーマルグリスを用いる。
【０１２０】
次に、水冷ジャケット付きの半導体装置１をケースに配置し、第１電極端子４０および第２電極端子５０をそれぞれに対応するバスバーに溶接する。そして、第３〜第７電極端子８１〜８５を制御回路の対応端子に半田接続する。
【０１２１】
本実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）上記実施形態では、半導体装置１は配線シート付き電極端子４５と第２電極端子５０とを備えている。配線シート付き電極端子４５は、第１電極端子４０と配線シート６０と制御電極端子列８０とを備えている。そして、第１電極端子４０の第１面４１に配線シート６０が貼り付けられて第１電極端子４０と配線シート６０とが一体にされている。
【０１２２】
本発明では、配線構造体３０において、大電流が流れる第１電極端子４０と、小電流が流れる端子６７〜７１とを別部材とする。そして、小電流用の端子６７〜７１を配線シート６０上に形成する。配線シート６０は薄くすることができ、かつ配線シート６０の端縁に端子６７〜７１を配置することが可能であるため、第１電極端子４０と端子６７〜７１との間の間隔を小さくすることができる。これにより、小型のスイッチング素子１０が配置可能となる。
【０１２３】
また、配線シート６０を介して、スイッチング素子１０の各電極１５〜１９と第３〜第７電極端子８１〜８５（制御電極端子）とを接続する。すなわち、ワイヤを用いることなく、スイッチング素子１０の各電極１５〜１９と第３〜第７電極端子８１〜８５（制御電極端子）とを接続する。
【０１２４】
（２）第１電極端子４０とスイッチング素子１０のソース電極１４とは第１導電体３１を介して接続される。この構造により、第１電極端子４０とソース電極１４との間を第１電極端子４０と異なる材料により接続することが可能である。
【０１２５】
（３）配線構造体３０は次のように構成されている。
配線構造体３０は、第１導電体３１を介してソース電極１４に接続される第１電極端子４０と、ドレイン電極１３に接続される第２電極端子５０と、ゲート端子６７および接続部６１Ａを有する配線シート６０と、第３〜第７電極端子８１〜８５とを含む。すなわち、配線構造体３０は上記配線シート付き電極端子４５を含む。このため、（１）と同様の効果が得られる。
【０１２６】
また、スイッチング素子１０の電極１５〜１９と第３〜第７電極端子８１〜８５とが配線シート６０を介して接続されている。そして、配線シート６０を半導体装置１の内部に収容する構造としている。
【０１２７】
（４）上記実施形態では、第１導電体３１と各端子６７〜７１との配置関係と、スイッチング素子１０のソース電極１４と各電極１５〜１９との配置関係とが一致する。
この構成によれば、スイッチング素子１０のソース電極１４と第１導電体３１、およびスイッチング素子１０の各電極１５〜１９と各端子６７〜７１とを精確に接続させることができる。
【０１２８】
（５）上記実施形態では、配線シート６０には、ソース電極１４に対応するところに第１貫通孔６４が形成されている。第１導電体３１は、第１貫通孔６４を通じて第１電極端子４０に取り付けられている。
【０１２９】
この構成によれば、配線シート６０の第１貫通孔６４により第１導電体３１が位置決めされる。このため、スイッチング素子１０のソース電極１４と第１導電体３１との接続、およびスイッチング素子１０のゲート電極１５とゲート端子６７との接続において位置ずれが生じる頻度を抑制することができる。
【０１３０】
また、配線シート６０のゲート端子６７および第１貫通孔６４は、配線シート６０の一連の構造工程で形成されるため、設計寸法に対する両者の位置ずれは小さい。すなわち、ゲート端子６７と第１貫通孔６４との間隔は一定距離以上に精確に設定される。このため、第１導電体３１とゲート端子６７とが短絡するおそれが小さい。
【０１３１】
（６）上記実施形態では、第１〜第４導電体３１〜３４は応力を緩和する緩衝材により形成されている。この構成によれば、第１電極端子４０、第２電極端子５０、スイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０の間で生じる応力、またはこれら部材の内部に生じる応力を緩和することができる。
【０１３２】
（７）上記実施形態では、第１〜第４導電体３１〜３４として次の条件を満たす部材を用いる。すなわち、第１導電体３１の熱膨張係数が、スイッチング素子１０の熱膨張係数よりも大きくかつ第１電極端子４０の熱膨張係数よりも小さいこと。第２導電体３２の熱膨張係数が、スイッチング素子１０の熱膨張係数よりも大きくかつ第２電極端子５０の熱膨張係数よりも小さいこと。第３導電体３３の熱膨張係数が、フライホイールダイオード２０の熱膨張係数よりも大きくかつ第１電極端子４０の熱膨張係数よりも小さいこと。第４導電体３４の熱膨張係数が、フライホイールダイオード２０の熱膨張係数よりも大きくかつ第２電極端子５０の熱膨張係数よりも小さいこと。このような構成によれば、互いに隣接する２つの部材間の熱膨張係数の差が小さくなる。これにより、各部材間に生じる応力を小さくすることができる。
【０１３３】
（８）上記実施形態では、配線シート６０には、複数個のモニタ電極（他電極）１６〜１９に対応するモニタ端子（他端子）６８〜７１が設けられている。また、各モニタ端子６８〜７１に対応して第４〜第７電極端子（他の電極端子）８２〜８５が設けられている。このため、ソース電極１４とゲート電極１５のほかにモニタ電極を備えるスイッチング素子１０を実装することができる。
【０１３４】
（９）上記実施形態では、第１電極端子４０のうちスイッチング素子１０に対向する面と反対側の面（第２面４２）に絶縁シート４３（絶縁層）が設けられている。また、第２電極端子５０のうちスイッチング素子１０に対向する面と反対側の面（第２面５２）に絶縁シート５３（絶縁層）が設けられている。
【０１３５】
この構成によれば、配線構造体３０を用いて半導体装置１を形成する場合で、スイッチング素子１０が配置された面側を封止樹脂で封止するとき、絶縁シート４３、５３が形成された面側を外部に出すことができる。このため、絶縁シート４３、５３が形成された部分に放熱装置を取り付けることが可能であり、封止樹脂を介さずに放熱装置に熱を伝達することができる。すなわち、放熱装置の直付け可能な配線構造体３０を提供することができる。
【０１３６】
（１０）上記実施形態では、配線シート６０の各端子６７〜７１の表面の高さ（半田層の表面）と、第１導電体３１の第２主面３１Ｂ（半田めっきの表面）の高さとが略一致する。このため、スイッチング素子１０の実装時にスイッチング素子１０が傾くことが抑制される。これにより製造歩留を高くすることができる。
【０１３７】
（１１）上記実施形態の半導体装置１は、上記構成の配線構造体３０を含む。すなわち、半導体装置１は配線シート付き電極端子４５を含む。
この構成によれば、従来よりも小さいスイッチング素子１０が実装可能である。このため、ワイヤ接続を用いないパッケージにおいて従来よりも半導体装置１を小型にすることができる。
【０１３８】
（１２）上記実施形態の半導体装置１の製造方法は、ワイヤ接続工程を含まない。また、各部材の接続はリフロー等で行うことができる。このため、スイッチング素子１０の実装個数が多い場合でも、工数の大幅な増大はない。
【０１３９】
（１３）上記実施形態の半導体装置１の製造方法では、第１半田９１で接続するＡ工程を、第２半田９２で接続するＢ工程よりも先に実施する。Ａ工程には、第１導電体３１および第３導電体３３と第１電極端子４０との接続と、第２導電体３２および第４導電体３４と第２電極端子５０との接続とが含まれる。Ｂ工程には、第１導電体３１および第２導電体３２とスイッチング素子１０との接続と、第３導電体３３および第４導電体３４とフライホイールダイオード２０との接続とが含まれる。そして、第１半田９１として第２半田９２よりも融点が高い半田を用いる。
【０１４０】
このような製造方法によれば、Ａ工程では、Ｂ工程で用いる半田よりも、融点が高い半田を用いていることから、Ａ工程の後で行われるＢ工程で第２半田９２が溶融するが、第１半田９１の溶融は少ない。このため、Ａ工程で接続した部材同士の位置ずれが抑制される。
【０１４１】
（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記各実施例にて示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
【０１４２】
・上記実施形態では、第１導電体３１と第３導電体３３とが別個の部材として構成されているが、これを一個の部材として構成してもよい。この構成によれば、第１導電体３１と第３導電体３３を個別に第１電極端子４０に実装する必要がない。このため、第１導電体３１と第３導電体３３とを別部材として構成する場合と比べて、配線構造体３０の製造工程を簡略化することができる。
【０１４３】
また同様に、第２導電体３２と第４導電体３４とが別個の部材として構成されているが、これを一個の部材として構成してもよい。これによっても、配線構造体３０の製造工程を簡略化することができる。
【０１４４】
・上記実施形態では、第１導電体３１、第２導電体３２、第３導電体３３および第４導電体３４を、スイッチング素子１０の熱膨張係数と第１電極端子４０（または第２電極端子５０）の熱膨張係数との中間の値を有する材料により形成しているが、これに代えて、単なる金属板を用いることもできる。例えば、第１〜第４導電体３１〜３４のいずれかまたは全部を銅または銅合金により形成してもよい。
【０１４５】
・上記実施形態では、絶縁シート４３、５３として、ポリイミド樹脂により形成したシートを用いているが、絶縁シート４３、５３の材料はこれに限定されない。例えば、絶縁シート４３、５３の材料として、エポキシ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＰＥＥＫ樹脂（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー、これら樹脂に絶縁性フィラを含有した樹脂を用いることができる。また、セラミックス基板を用いてもよい。セラミックス基板としては、例えばＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２等を用いることができる。
【０１４６】
・上記実施形態では、融点の異なる２種類の半田を用いているが、この構成に代えて、半田の種類を統一してもよい。半田の種類を統一する場合は、各部材の半田接続を一括して行うことが好ましい。
【０１４７】
・上記実施形態では、半田めっきした部材を用いて各部材を半田接続しているが、半田接続はこの方法に限定されない。例えば、半田ペースト、半田プリフォーム等を用いることにより各部材を接続してもよい。この場合、第１導電体３１〜第４導電体３４に施された半田めっきを省略してもよい。
【０１４８】
・上記実施形態では、配線シート６０の接続部６１Ａと各電極端子８１〜８５とは電解めっきにより接続しているが、これを半田により接続することもできる。後工程で実施されるスイッチング素子１０の半田接続の工程を考慮すると、接続部６１Ａと各電極端子８１〜８５との半田接続を第１半田で行うことが好ましい。
【０１４９】
・上記実施形態では、スイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０とが並列接続する半導体装置１の配線構造体３０に本発明を適用しているが、スイッチング素子１０だけを含む半導体装置１の配線構造体３０に本発明を適用することもできる。
【０１５０】
・上記実施形態では、スイッチング素子１０としてＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴまたはＳｉ−ＭＯＳＦＥＴを用いているが、スイッチング素子１０の種類は限定されない。すなわち、本発明は、２個以上の電極を備えたスイッチング素子１０を含む半導体装置の配線構造体に適用可能である。スイッチング素子１０の他の例としては、例えば、ＧａＮ等のＩＩＩ族窒化物材料を用いたＭＯＳＦＥＴ、Ｓｉ−ＩＧＢＴ（ｎチャンネルＩＧＢＴ）、ＳｉＣ−ＩＧＢＴ等が挙げられる。
【０１５１】
・上記実施形態では、半導体素子の製造方法において、まず、リードフレーム２００に配線シート６０、第１導電体３１および第３導電体３３を固定して第１アセンブリを形成し、リードフレーム２１０に第２導電体３２および第４導電体３４を固定して第２アセンブリを形成する。次いで、第１アセンブリと第２アセンブリとスイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０とを固定する。
【０１５２】
このような組立順に代えて、次のような組立順とすることもできる。まず、上記と同様に第１アセンブリを形成する。次に、第１アセンブリにスイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０とを固定し、第３アセンブリを形成する。次に、第３アセンブリに第２導電体３２と第４導電体３４を固定して、第４アセンブリを形成する。次に、第４アセンブリにリードフレーム２１０を固定する。
【符号の説明】
【０１５３】
１…半導体装置、１０…スイッチング素子、１１…第１主面、１２…第２主面、１３…ドレイン電極、１４…ソース電極、１５…ゲート電極、１６…第１モニタ電極、１７…第２モニタ電極、１８…第３モニタ電極、１９…第４モニタ電極、２０…フライホイールダイオード、２１…第１主面、２２…第２主面、３０…配線構造体、３１…第１導電体、３１Ａ…第１主面、３１Ｂ…第２主面、３２…第２導電体、３２Ａ…第１主面、３２Ｂ…第２主面、３３…第３導電体、３３Ａ…第１主面、３３Ｂ…第２主面、３４…第４導電体、３４Ａ…第１主面、３４Ｂ…第２主面、４０…第１電極端子、４１…第１面、４２…第２面、４３…絶縁シート、４３Ａ…端縁、４４…金属シート、４４Ａ…端縁、４５…配線シート付き電極端子、５０…第２電極端子、５１…第１面、５２…第２面、５３…絶縁シート、５３Ａ…端縁、５４…金属シート、５４Ａ…端縁、６０…配線シート、６０Ａ…固定部、６０Ｂ…リード部、６１…配線、６１Ａ…接続部、６１Ｂ…スルーホール、６２…補強板、６３Ａ…第１ポリイミド層、６３Ｂ…第２ポリイミド層、６４…第１貫通孔、６５…第２貫通孔、６６…開口部、６７…ゲート端子、６８…第１モニタ端子、６９…第２モニタ端子、７０…第３モニタ端子、７１…第４モニタ端子、８０…制御電極端子列、８０Ａ…接続面、８０Ｂ…裏面、８１…第３電極端子、８２…第４電極端子、８３…第５電極端子、８４…第６電極端子、８５…第７電極端子、９０…ポリイミドシート、９１…第１半田、９２…第２半田、１００…封止部、２００…リードフレーム、２１０…リードフレーム。
【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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