(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】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が配置される配線シート付き電極端子４５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、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、ゲート電極１５に接続されるゲート端子６７が設けられた配線シート６０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
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【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が設けられた配線シートとを備え、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と、
前記第１電極に前記導電体を介して接続される第１電極端子と、
前記制御電極に接続される制御端子が設けられた配線シートと、
前記第２電極に接続される第２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電極端子の一面で前記導電体が配置される配置面が前記配線シートのシート配置面よりも低くされている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項８】
請求項３〜７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、および
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
を特徴とする配線構造体。
【請求項１０】
請求項８または９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、
前記第３導電体および前記第４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１１】
請求項１０に記載の配線構造体において、
前記第１導電体と前記第３導電体とが一体である
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の配線構造体において、
前記第２導電体と前記第４導電体とが一体である
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の配線構造体において、
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１４】
請求項３〜１３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、
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ている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項１５】
請求項３〜１４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１６】
請求項３〜１５のいずれか一項に記載の配線構造体において、
前記第１電極端子と前記第２電極端子とが絶縁基板に設けられ、
前記第２電極端子と前記スイッチング素子とを接続する架橋導電体を備えている
ことを特徴とする配線構造体。
【請求項１７】
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１８】
請求項３〜１６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１９】
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と、前記スイッチング素子の前記第１主面側に接続される第１電極端子および配線シートと、前記スイッチング素子の前記第２主面に接続される第２電極端子とを備える半導体装置の製造方法において、
前記第１電極端子に前記配線シートを固定して配線シート付き電極端子を形成する工程と、
前記配線シート付き電極端子に前記スイッチング素子を半田で固定する先接続工程と、
前記先接続工程のアセンブリに前記第２電極端子を半田で固定する後接続工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記後接続工程で用いる半田として前記先接続工程で用いる半田よりも融点の低い半田を用いる
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）等の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、これら素子を搭載する電力制御用の半導体装置についても開発および検討が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献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制御電極と第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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
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。
【０００７】
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）との間の間隔を小さくする必要がある。ところが、特許文献１の技術では、両電極（両配線体）の間隔を小さくすることは難しい。
【０００８】
これは次の理由による。すなわち、絶縁基板に、ソース電極に接続される電極（以下、第１電極）とゲート電極に接続される電極（以下、第２電極）とを形成している。これらの電極はエッチング加工により形成される。このため、両電極の間隔はこれらの電極の厚さによる。一方、ソース電極に大電流を印加する必要があるため両電極を厚くする必要があるが両電極の間隔を電極厚さよりも小さくすることが難しい。このような理由により、スイッチング素子の小型化にともなう電極間（配線体間）の要求距離を、特許文献１の技術で実現することは難しい。
【０００９】
一方、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。
【００１０】
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】
【００１１】
（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が設けられた配線シートとを備え、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。
【００１２】
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、従来のリードフレーム構造およびセラミックス基板上に配線パターンを形成する構造にあっては、配線構造の加工上の制限すなわち端子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。
【００１３】
本発明では、電極端子の第１電極が接続される面に配線シートが貼り付ける構造としているため、従来構造の配線構造に比べて、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。
【００１４】
（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。
【００１５】
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、導電体として、電極端子と異なる材料のものを選択することが可能となる。
【００１６】
（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と、前記第１電極に前記導電体を介して接続される第１電極端子と、前記制御電極に接続される制御端子が設けられた配線シートと、前記第２電極に接続される第２電極端子とを含むことを要旨とする。
【００１７】
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。
【００１８】
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ものを形成することが難しい。
【００１９】
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、導電体が第１配線体に対応する。配線シートの制御端子が第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。このため、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小さ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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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、導電体と制御端子とが配置されている部分にスイッチング素子を配置するとき、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。
【００２２】
（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。
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
（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電極端子の一面で前記導電体が配置される配置面が前記配線シートのシート配置面よりも低くされていることを要旨とする。この発明によれば、導電体が配置される配置面と配線シートのシート配置面とが同一平面を構成する場合と比べて、導電体の厚さを大きくすることができる。
【００２６】
（８）請求項８に記載の発明は、請求項３〜７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。
【００２７】
（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、および前記第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を要旨とする。
【００２８】
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。
【００２９】
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導電体を用いるとともに、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。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。
【００３０】
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項８または９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、前記第３導電体および前記第４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。
【００３１】
この発明によれば、他の半導体素子は、第３導電体を介して第１電極端子に接続され、かつ第４導電体を介して第２電極端子に接続される。そして、第３導電体および第４導電体は緩衝材により形成されている。このため、他の半導体素子と第１電極端子との間、他の半導体素子と第２電極端子との間、またはこれら部材の内部に生じる応力を小さくすることができる。
【００３２】
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の配線構造体において、前記第１導電体と前記第３導電体とが一体であることを要旨とする。この発明によれば、第１導電体と第３導電体を個別に第１電極端子に実装する必要がない。このため、第１導電体と第３導電体とを別部材として構成する場合と比べて、配線構造体の製造工程を簡略化することができる。
【００３３】
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の配線構造体において、前記第２導電体と前記第４導電体とが一体であることを要旨とする。
この発明によれば、第２導電体と第４導電体を個別に第２電極端子に実装する必要がないため、第２導電体と第４導電体とを別部材として構成する場合と比べて、配線構造体の製造工程を簡略化することができる。
【００３４】
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の配線構造体において、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。
【００３５】
本発明では、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導電体を用いるとともに、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。このため、各部材間に生じる応力を小さくすることができる。
【００３６】
（１４）請求項１４に記載の発明は、請求項３〜１３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、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ていることを要旨とする。
【００３７】
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。このため、第１電極と制御電極のほかに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。
【００３８】
（１５）請求項１５に記載の発明は、請求項３〜１４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。
【００３９】
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。
【００４０】
（１６）請求項１６に記載の発明は、請求項３〜１５のいずれか一項に記載の配線構造体において、前記第１電極端子と前記第２電極端子とが絶縁基板に設けられ、前記第２電極端子と前記スイッチング素子とを接続する架橋導電体を備えていることを要旨とする。
【００４１】
本発明では、絶縁基板に第１電極端子と第２電極端子とが設けられているため、この配線構造体を用いて半導体装置を構成することにより、半導体装置を薄型にすることができる。
【００４２】
（１７）請求項１７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、従来よりも小さいスイッチング素子が実装可能である。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を小型にすることができる。
【００４３】
（１８）請求項１８に記載の発明は、請求項３〜１６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を小型にすることができる。
【００４４】
（１９）請求項１９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と、前記スイッチング素子の前記第１主面側に接続される第１電極端子および配線シートと、前記スイッチング素子の前記第２主面に接続される第２電極端子とを備える半導体装置の製造方法において、前記第１電極端子に前記配線シートを固定して配線シート付き電極端子を形成する工程と、前記配線シート付き電極端子に前記スイッチング素子を半田で固定する先接続工程と、前記先接続工程のアセンブリに前記第２電極端子を半田で固定する後接続工程とを含むことを要旨とする。
【００４５】
この発明によれば、スイッチング素子が第２電極端子に固定される前に上記構造体にスイッチング素子を半田で固定する。すなわち、スイッチング素子が移動可能な状態で半田固定する。これにより、半田接続のとき、半田の表面張力によりスイッチング素子を適切な位置に移動させることができる。すなわちセルフアライメントによりスイッチング素子の位置決めが行われるため、第１電極と制御電極との短絡が抑制される。
【００４６】
（２０）請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の半導体装置の製造方法において、前記後接続工程で用いる半田として前記先接続工程で用いる半田よりも融点の低い半田を用いることを要旨とする。
【００４７】
この発明によれば、各工程で用いる半田を統一する場合に比べ、後工程の半田接続において先接続工程の半田接続部分の溶融が少なくなるため、後工程中にスイッチング素子の位置ずれが発生することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００４８】
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、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】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置について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】配線構造体の第１変形例の断面図。
【図５】配線構造体の第２変形例の断面図。
【図６】配線構造体の第３変形例の断面図。
【図７】配線構造体の第４変形例の断面図。
【図８】配線構造体の第５変形例の断面図。
【図９】配線構造体の第６変形例の断面図。
【図１０】半導体装置の製造方法を示す分解斜視図。
【図１１】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】
【００５０】
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。
【００５１】
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８０とを備える。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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１１参照）。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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。第１〜第４モニタ電極１６〜１９およびゲート電極１５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。
【００５９】
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。
配線構造体３０は半導体装置１の配線を構成する。
封止部８０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。
【００６０】
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、４個の導電体（第１〜第４導電体３１〜３４）とを備えている。なお、以降の説明では、４つの導電体を区別して説明するとき、第１導電体３１、第２導電体３２、第３導電体３３、第４導電体３４とする。また、第１電極端子４０と配線シート６０と第１導電体３１と第３導電体３３とを備える構造体を配線シート付き電極端子４５という。
【００６１】
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。
【００６２】
第１電極端子４０の第２面４２、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。なお、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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ものが用いられる。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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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もの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もの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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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、５本の配線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。
【００８７】
固定部６０Ａはフライホイールダイオード２０およびスイッチング素子１０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。
【００８８】
リード部６０Ｂは、固定部６０Ａから延長し、封止部８０の外側に引き出される。
リード部６０Ｂの一端部には、第２ポリイミド層６３Ｂの一部が除去された部分すなわち開口部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は、配線６１の先端部に形成されている。
【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】
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、各端子に対応する電極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。
【００９１】
これら５個の端子６７〜７１には半田層が設けられている。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。
【００９２】
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端子および導電体を備える。本実施形態であれば、ソース電極１４に対応して第１導電体３１が設けられ、５個の電極１５〜１９に対応して５個の端子６７〜７１が設けられている。
【００９３】
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、絶縁基板に導電体および端子を形成するためこれらの間隔を狭めることは難しい。その理由は、ソース電極１４に対応する導電体の厚さを確保する必要があること、絶縁基板に導電体および端子を形成する場合に間隔を導電体および端子の厚さよりも小さくすることはエッチング加工上困難であることによる。
【００９４】
これに対して、実施形態では、絶縁基板上に導電体および端子を形成せず、個別の部材とした。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に接続するものとし、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ため、配線シート６０の端子と第１導電体３１との間隔を狭くすることが可能である。
【００９５】
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とゲート端子６７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。
【００９６】
＜第１変形例＞
図４を参照して、配線構造体３０の第１変形例を説明する。
この変形例は、上記実施形態の配線構造体３０に対して次の変更を加えたものとなっている。すなわち、上記実施形態では、第２導電体３２と第４導電体３４とを別部材としているが、本変形例では第２導電体３２と第４導電体３４を一部材（以下、第５導電体１１０）としている。以下、この変更にともない生じる前記実施形態の配線構造体３０の構成からの変更について説明する。なお、前記配線構造体３０と共通する構成については同一の符合を付してその説明を省略する。
【００９７】
第５導電体１１０は略直方体に形成されている。
第５導電体１１０の第１主面１１０Ａは、第２電極端子５０に接続されている。
第５導電体１１０の第２主面１１０Ｂは、一方端にスイッチング素子１０の配置部分（以下、第１接続部１１１）が設けられ、他方端にフライホイールダイオード２０の配置部分（以下、第２接続部１１２）が設けられている。第１接続部１１１および第２接続部１１２は、第２半田９２でめっき処理されている。なお、第１接続部１１１および第２接続部１１２以外の部分は、ソルダレジストにより覆われていてもよい。
【００９８】
第５導電体１１０の熱膨張係数は、スイッチング素子１０の熱膨張係数および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。
【００９９】
＜第２変形例＞
図５を参照して、配線構造体３０の第２変形例を説明する。なお、図５には、配線構造体３０のうち配線シート付き電極端子４５側を示す。
【０１００】
この変形例は、上記実施形態の配線構造体３０に対して次の変更を加えたものとなっている。すなわち、上記実施形態では、配線シート６０を第１電極端子４０に直接貼り付けているが、本変形例では配線シート６０と第１電極端子４０との間にスペーサ１２０を介在させている。以下、この変更にともない生じる前記実施形態の配線シート付き電極端子４５の構成からの変更について説明する。なお、前記配線シート付き電極端子４５と共通する構成については同一の符合を付してその説明を省略する。
【０１０１】
スペーサ１２０には、配線シート６０の第１貫通孔６４に対応して第３貫通孔１２１が形成され、第２貫通孔６５に対応して第４貫通孔１２２が形成されている。第３貫通孔１２１は、第１貫通孔６４と略同じ形状である。第４貫通孔１２２は、第２貫通孔６５と略同じ形状である。
【０１０２】
５個の端子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の高さと、第３導電体３３の第２主面３３Ｂの高さとが略一致するようにスペーサ１２０の厚さが設定されている。なお、第１導電体３１および第３導電体３３の厚さは、放熱性および所定温度における応力の大きさ等が考慮されて設定されている。
【０１０３】
スペーサ１２０は、耐熱性かつ絶縁性を有する材料により形成される。例えば、熱可塑性ポリイミド樹脂、非熱可塑性ポリイミド樹脂の両面に熱可塑性ポリイミド層が形成された３層構造のポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂と金属箔との積層板、セラミックス基板等により形成される。
【０１０４】
＜第３変形例＞
図６を参照して、配線構造体３０の第３変形例を説明する。なお、図６には、配線構造体３０のうち配線シート付き電極端子４５側を示す。
【０１０５】
この変形例は、上記実施形態の配線構造体３０に対して次の変更を加えたものとなっている。すなわち、上記実施形態では、第１電極端子４０の第１面４１は平坦に形成されているが、本変形例では、スイッチング素子１０が配置される部分およびフライホイールダイオード２０が配置される部分が、シート配置面４１Ａよりも低く形成されている。なお、シート配置面４１Ａとは配線シート６０が接着されている部分である。
【０１０６】
以下、この変更にともない生じる前記実施形態の配線シート付き電極端子４５の構成からの変更について説明する。なお、前記配線シート付き電極端子４５と共通する構成については同一の符合を付してその説明を省略する。また、第１電極端子４０の各部の高さを比較するときは、第１電極端子４０の第２面４２を基準面とする。
【０１０７】
配線シート６０の第１貫通孔６４に対応する部分には、第１凹部１３１が形成されている。また、配線シート６０の第２貫通孔６５に対応する部分には第２凹部１３２が形成されている。
【０１０８】
第１凹部１３１の底面１３１Ａ（配置面）は、シート配置面４１Ａよりも低い。第１凹部１３１の平面形状は、第１貫通孔６４と同じ形状である。すなわち第１導電体３１が嵌りこむ構造となっている。
【０１０９】
第２凹部１３２の底面１３２Ａ（配置面）はシート配置面４１Ａよりも低い。第２凹部１３２の平面形状は、第２貫通孔６５と同じ形状である。すなわち第３導電体３３が嵌りこむ構造となっている。
【０１１０】
＜第４変形例＞
図７を参照して、配線構造体３０の第４変形例を説明する。なお、図７には、配線構造体３０のうち配線シート付き電極端子４５側を示す。
【０１１１】
この変形例は、上記実施形態の配線構造体３０に対して次の変更を加えたものとなっている。すなわち、上記実施形態では、第１電極端子４０と第１導電体３１と第３導電体３３とを別部材として構成しているが、本変形例では、第１電極端子４０と第１導電体３１と第３導電体３３とを一体形成している。以下、この変更にともない生じる前記実施形態の配線シート付き電極端子４５の構成からの変更について説明する。なお、前記配線シート付き電極端子４５と共通する構成については同一の符合を付してその説明を省略する。
【０１１２】
第１電極端子４０の第１面４１には、第１凸部１４１と第２凸部１４２とが形成されている。第１凸部１４１は、第１導電体３１に対応する。第２凸部１４２は、第３導電体３３に対応する。
【０１１３】
第１凸部１４１は、配線シート６０の第１貫通孔６４に挿通する。第１凸部１４１の上面は矩形であり、スイッチング素子１０のソース電極１４と略同じ形状に形成されている。第２凸部１４２は、配線シート６０の第２貫通孔６５に挿通する。第２凸部１４２の上面は矩形であり、フライホイールダイオード２０と略同じ形状に形成されている。
【０１１４】
第１電極端子４０とスイッチング素子１０との接続、および第１電極端子４０とフライホイールダイオード２０との接続には半田プリフォーム９３が用いられる。半田プリフォーム９３に代えて半田ペースト等を用いてもよい。
【０１１５】
なお、このような構造は、スイッチング素子１０と第１電極端子４０との間、およびフライホイールダイオード２０と第１電極端子４０との間に緩衝材を設ける必要性が低い場合に適用することが好ましい。例えば、第１電極端子４０がＣｕ−Ｍｏ合金（Ｃｕ−Ｍｏ複合材）により形成されている場合に本変形例が適用される。
【０１１６】
＜第５変形例＞
図８を参照して、配線構造体３０の第５変形例を説明する。
この変形例は、上記実施形態の配線構造体３０に対して次の変更を加えたものとなっている。すなわち、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とを配置するものとして配線構造体３０が構成されているが、本変形例では、これら部材のほか他の半導体素子を配置することが可能なものとしている。以下、この変更にともない生じる前記実施形態の第１電極端子４０の構成からの変更について説明する。なお、前記第１電極端子４０と共通する構成については同一の符合を付し、その説明を省略する。
【０１１７】
スイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０のほか、制御用半導体素子１５０を備える半導体装置１を示している。以下、この種の半導体装置１に用いられる配線構造体３０について説明する。制御用半導体素子１５０は、例えばゲート信号を処理する。
【０１１８】
第１電極端子４０には、第１配線シート１５１が貼り付けられている。
第１配線シート１５１は、実施形態の配線シート６０の構成要素に加え、ランド１５２を備えている。ランド１５２には、第６導電体１５３が第１半田９１で固定されている。第６導電体１５３には、制御用半導体素子１５０が搭載可能となっている。
【０１１９】
第２電極端子５０には、第２配線シート１５４が貼り付けられている。
第２配線シート１５４には、制御用半導体素子１５０の電極に接続するランド１５５が形成されている。
【０１２０】
＜第６変形例＞
図９を参照して、配線構造体３０の第６変形例を説明する。
この変形例は、上記実施形態の配線構造体３０に対して次の変更を加えたものとなっている。すなわち、上記実施形態では、第１電極端子４０と第２電極端子５０とはそれぞれ半導体装置１の端子となっている。そして、第１電極端子４０と第２電極端子５０とによりスイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０を挟み込む構造になっている。これに対して、本変形例では、第１電極端子４０に相当する部分が電極（以下、第１電極部１６１）と第１バスバーとにより構成され、かつ第２電極端子５０に相当する部分が電極（以下、第２電極部１６２）と第２バスバーとにより構成されている。そして、第１電極部１６１と第２電極部１６２とは一枚の絶縁基板１６０に配置されている。以下、この変更にともない生じる前記実施形態の配線構造体３０の構成からの変更について説明する。なお、前記配線構造体３０と共通する構成については同一の符合を付してその説明を省略する。
【０１２１】
絶縁基板１６０には第１電極部１６１と第２電極部１６２とが形成されている。
第１電極部１６１は、実施形態の第１電極端子４０の一部である。第１電極部１６１には、配線シート６０が配置されている。また、第１電極部１６１には、第１導電体３１および第３導電体３３が設けられている。
【０１２２】
第２電極部１６２は、実施形態の第２電極端子５０の一部である。第２電極部１６２は、架橋導電体１６３を介してスイッチング素子１０およびフライホイールダイオード２０に接続される。架橋導電体１６３は、例えば厚さ０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ銅板により形成される。なお、架橋導電体１６３とスイッチング素子１０との接続、架橋導電体１６３とフライホイールダイオード２０との接続、および架橋導電体１６３と第２電極部１６２との接続には半田プリフォーム９３が用いられる。また、半田プリフォーム９３に代えて半田ペースト等を用いてもよい。
【０１２３】
第１電極部１６１は第１バスバーに接続され、第２電極部１６２は第２バスバーに接続されている。これらバスバーが半導体装置１の端子に相当する。絶縁基板１６０は、例えば、ＤＢＡ（Direct Brazed Aluminum）基板、ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板、ＡＭＣ（Active Metal Brazed Copper）基板等のセラミックス基板により形成される。
【０１２４】
＜半導体装置の製造方法＞
図１０および図１１を参照して半導体装置１の製造方法の例を挙げる。
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。
【０１２５】
［各部材］
・第１電極端子４０として、厚さ２ｍｍのタフピッチ銅に無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理を施した導電部材を用いる。
【０１２６】
・第２電極端子５０として、第１電極端子４０と同じ材料を用いる。
・第１電極端子４０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、接着剤未使用の２層材であり、最表面が熱可塑性ポリイミド層である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。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（以下、セットバック距離）を５ｍｍ確保する。さらに、銅箔をＮｉ−Ｐめっき処理する。
【０１２７】
・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と接続する面である。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と接続する面である。
【０１２８】
・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。
【０１２９】
・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。
【０１３０】
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とを形成する。第３工程で、２層材において、端子形成部以外に非熱可塑性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を形成する。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。
【０１３１】
［組み立て］
組み立て方法としては３つの方法がある。
第１の組み立て方法は、第１電極端子４０から順に各部材を積層する方法である。第２の組み立て方法は、第２電極端子５０から順に各部材を積層する方法である。第３の組み立て方法は、配線構造体３０を形成し、次に、配線構造体３０と各素子（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）とを接続する方法である。以下、各組み立て方法について説明する。
【０１３２】
［第１の組み立て方法］
第１工程では、第１電極端子４０に、ポリイミドシート９０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と第１電極端子４０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。
【０１３３】
第２工程では、第２電極端子５０に、ポリイミドシート９０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工程のアセンブリの第１電極端子４０に第１導電体３１および第３導電体３３を配置し、半田Ａで固定する。具体的には、配線シート６０を上側に向け、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。オーブンの温度は半田Ａが溶融する温度に設定する。
【０１３４】
第４工程では、第３工程で形成したアセンブリに、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１１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のゲート電極１５と配線シート６０のゲート端子６７とを互いに対向させ、各モニタ電極１６〜１９と各モニタ端子６８〜７１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の第１主面２１と第３導電体３３の第２主面３３Ｂに対向させる。そして、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を半田Ｂで固定する。半田Ｂとしては半田Ａよりも融点の低い半田を用いる。
【０１３５】
第５工程では、第４工程で形成したアセンブリに、第２導電体３２と第４導電体３４とを配置する。すなわち、スイッチング素子１０の上に第２導電体３２を配置し、フライホイールダイオード２０の上に第４導電体３４を配置する。これら導電体３２，３４の接続に半田Ｃを用いる。半田Ｃとしては半田Ｂよりも融点の低い半田を用いる。
【０１３６】
第６工程では、第５工程で形成したアセンブリに、第２工程で形成したアセンブリを積層する。すなわち、第２導電体３２および第４導電体３４の上に第２電極端子５０が接触するように配置し、半田Ｄにより接続する。半田Ｄとしては半田Ｃよりも融点の低い半田を用いる。
【０１３７】
第７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。
【０１３８】
また、必要によって、半導体装置１に水冷ジャケット（放熱装置）を取り付ける。
具体的には、半導体装置１の第１電極端子４０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、フィラ含有シリコン系サーマルグリスを用いる。
【０１３９】
［第２の組み立て方法］
第１工程および第２工程では、第１の組み立て方法と同様である。すなわち、第１電極端子４０にポリイミドシート９０および配線シート６０を貼り付ける。第２電極端子５０にポリイミドシート９０を貼り付ける。
【０１４０】
第３工程では、第２工程のアセンブリの第２電極端子５０に第２導電体３２および第４導電体３４を配置し、半田Ａで固定する。具体的には、第２電極端子５０を上側に向け、第２導電体３２および第４導電体３４を配置する。
【０１４１】
第４工程では、第３工程で形成したアセンブリに、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、第２導電体３２の上にスイッチング素子１０を配置し、第４導電体３４にフライホイールダイオード２０を配置する。そして、半田Ｂにより固定する。半田Ｂとして半田Ａよりも融点の低い半田を用いる。
【０１４２】
第５工程では、第４工程で形成したアセンブリに、第１導電体３１と第３導電体３３とを配置する。すなわち、スイッチング素子１０のソース電極１４の上に第１導電体３１を配置し、フライホイールダイオード２０の上に第３導電体３３を配置する。これら導電体３１，３３の接続には、半田Ｃを用いる。半田Ｃとしては半田Ｂよりも融点の低い半田を用いる。
【０１４３】
第６工程では、第５工程で形成したアセンブリに、第１工程で形成したアセンブリを配置する。具体的には、配線シート６０の第１貫通孔６４と第１導電体３１とを互いに対向させ、かつスイッチング素子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。そして、半田Ｄを用いて第１工程のアセンブリを固定する。半田Ｄとして、半田Ｃよりも融点の低い半田を用いる。以降の工程は、第１の組み立て方法と同様である。
【０１４４】
［第３の組み立て方法］
第１工程および第２工程では、第１の組み立て方法と同様である。すなわち、第１電極端子４０にポリイミドシート９０および配線シート６０を貼り付ける。第２電極端子５０にポリイミドシート９０を貼り付ける。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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１１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のゲート電極１５と配線シート６０のゲート端子６７とを互いに対向させ、各モニタ電極１６〜１９と各モニタ端子６８〜７１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。
【０１４８】
第２半田９２として第１半田９１よりも融点の低いものを用いる。各半田は次のような群から選択される。すなわち、第１半田９１を、例えば、ＳｎＡｇＣｕ系またはＳｎＣｕ系の半田群から選択する。第２半田９２を、例えば、ＳｎＺｎ系またはＳｎＺｎＢｉ系の半田群から選択する。
【０１４９】
第３の組み立て方法の変形例として次の方法もある。
第３の組み立て方法の第５工程では、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を配置した積層体に第４工程の第２アセンブリを配置したものを一括して加熱し、各部材を半田接続しているが、この工程を２段階に分けてもよい。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
なお、組み付け品をオーブンに投入する前に、配線シート６０の端部（ゲート端子６７等が設けられた端部と反対側の端部）にコネクタを嵌め、コネクタの各端子と各配線６１との接続部分に半田を塗布する。これにより、組み立て品をオーブンに投入したとき、コネクタが半田で固定される。以降の工程は、第１の組み立て方法と同様である。
【０１５４】
＜実施例１＞
以下、半導体装置１の製造方法について、実施例を挙げる。
以下に示す項目以外の条件は、上記［各部材］で説明した内容と同様である。
・第１電極端子４０：厚さ３ｍｍの無酸素銅。表面を無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理。
・第２電極端子５０：厚さ３ｍｍの無酸素銅。表面を無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理。
・ポリイミドシート９０：銅箔が３５μｍの圧延銅箔、ポリイミド層が１５μｍ。セットバック距離は８ｍｍ。Ｎｉ−Ｐめっき処理。
・第１〜第４導電体３１〜３４：厚さ０．１ｍｍのＣｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層板。
・スイッチング素子１０：厚さ０．１５ｍｍ、５ｍｍ×５ｍｍのＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ。
・フライホイールダイオード２０：厚さ０．１５ｍｍ、１０ｍｍ×１０ｍｍＳｉ半導体素子。
・配線シート６０：第１ポリイミド層６３Ａの厚さが１２．５μｍ、第２ポリイミド層６３Ｂの厚が３．５μｍ、銅箔厚が３５μｍ。
【０１５５】
［製造条件］
・配線シート６０およびポリイミドシート９０の接着：真空熱プレス装置により３２０℃、４ＭＰａの条件でプレス接着。
・封止樹脂：酸化ケイ素フィラ含有のＰＰＳ樹脂。
・水冷ジャケットの接着材：フィラ含有シリコン系サーマルグリス。
【０１５６】
＜実施例２＞
以下に示す項目以外の条件は、上記［各部材］で説明した内容と同様である。
・第１電極端子４０：厚さ２．５ｍｍの無酸素銅。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を嵌め込むための深さ０．２４ｍｍの凹部２個（第１凹部１３１および第２凹部１３２）。無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理。
・第２電極端子５０：厚さ２．５ｍｍの無酸素銅。無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理。
・ポリイミドシート９０：銅箔が１２μｍの圧延銅箔、ポリイミド層が１２．５μｍ。セットバック距離は１０ｍｍ。Ｎｉ−Ｐめっき処理。
・第１〜第４導電体３１〜３４：厚さ０．３ｍｍのＣｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層板。
・スイッチング素子１０：厚さ０．４ｍｍ、４ｍｍ×４ｍｍのＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ。
・フライホイールダイオード２０：厚さ０．４ｍｍ、６．３ｍｍ×６．３ｍｍのＳｉ半導体素子。
・配線シート６０：第１ポリイミド層６３Ａの厚が２５μｍ、第２ポリイミド層６３Ｂの厚さが３．５μｍ、銅箔厚が３５μｍ。
【０１５７】
［製造条件］
・配線シート６０およびポリイミドシート９０の接着：真空熱プレス装置により２９０℃、２ＭＰａの条件でプレス接着を行う。
・封止樹脂：酸化ケイ素フィラ含有のＰＰＳ樹脂。
・水冷ジャケットの接着材：フィラ含有シリコン系サーマルグリス。
【０１５８】
＜実施例３＞
・第１電極端子４０：厚さ２．０ｍｍのタフピッチ銅。無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理。
・第２電極端子５０：厚さ２．０ｍｍのタフピッチ銅。無電解Ｎｉ−Ｐめっき処理。
・ポリイミドシート９０：銅箔が１８μｍの圧延銅箔、ポリイミド層が２５μｍ。セットバック距離は５ｍｍ。Ｎｉ−Ｐめっき処理。
・第１〜第４導電体３１〜３４：厚さ０．１５ｍｍのＣｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層板。
・スイッチング素子１０：厚さ０．２ｍｍ、１３．６ｍｍ×１３．６ｍｍＳｉ−ＭＯＳＦＥＴ。
・フライホイールダイオード２０：厚さ０．２ｍｍ、１３．６ｍｍ×１３．６ｍｍのＳｉ半導体素子。
・配線シート６０：第１ポリイミド層６３Ａの厚さが２５μｍ、第２ポリイミド層６３Ｂの厚さが３．５μｍ、銅箔厚が３５μｍ。
・スペーサ１２０：厚さ０．１４ｍｍのポリイミドシート。
【０１５９】
［製造条件］
・配線シート６０およびポリイミドシート９０の接着：真空熱プレス装置により３００℃、３ＭＰａの条件でプレス接着を行う。
・封止樹脂：酸化ケイ素のフィラ含有したエポキシ樹脂。
・水冷ジャケットの接着材：Ｓｎ−Ｂｉ−Ｚｎ系半田。
【０１６０】
なお、いずれの実施例においても、第１導電体３１の厚さを調整することにより、配線シート６０の各端子の表面の高さ（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）の高さとを略一致させている。
【０１６１】
以上、各実施例について上記第１〜第３のいずれの組み立て方法でも、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の位置ずれは許容範囲内であった。また、ソース電極１４と各電極１５〜１９との間での短絡がないこと、スイッチング素子１０が正常に動作することが確認された。
【０１６２】
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の配線構造体３０が配線シート付き電極端子４５と第２電極端子５０とにより構成される。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とにより構成される。配線シート６０が第１電極端子４０に貼り付けられ、両者が一体にされている。
【０１６３】
この構成によれば、従来配線構造体のように配線構造の加工上の制限が少ないため、大電流用の第１電極端子４０と小電流用のゲート端子６７との間の間隔を狭くすることができる。
【０１６４】
また、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構造とされている。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。
【０１６５】
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、少なくとも１つの導電体（第１導電体３１）と、この導電体（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を有する配線シート６０と、を備える。
【０１６６】
すなわち、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とを別部材として構成する。第１導電体３１と、ゲート端子６７を含む配線シート６０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。このため、配線シート６０は薄くすることが可能であり、配線シート６０のゲート端子６７と第１導電体３１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３０では実装が困難となるほどの小型のスイッチング素子１０を実装することができる。
【０１６７】
（２）上記実施形態では、第１導電体３１とゲート端子６７との配置関係と、スイッチング素子１０のソース電極１４とゲート電極１５との配置関係とが一致する。
この構成によれば、第１導電体３１とゲート端子６７とが配置されている部分にスイッチング素子１０を配置するとき、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のゲート電極１５とゲート端子６７とを精確に接続させることができる。すなわち、スイッチング素子１０の実装が容易である。
【０１６８】
（３）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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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となる。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。
【０１７１】
（４）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。
【０１７２】
（５）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。
【０１７３】
（６）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）に対応するモニタ端子（他端子）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。
【０１７４】
（７）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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
（８）上記実施形態では、第１電極端子４０の絶縁シート４３に金属シート４４が積層されている。同様に、第２電極端子５０の絶縁シート５３に金属シート５４が積層されている。この構成によれば、金属シート４４、５４により絶縁シート４３、５３が保護されるため、半導体装置１の製造工程中に、絶縁シート４３、５３に傷または欠損が生じることが抑制される。また、半導体装置１の第１電極端子４０または第２電極端子５０に放熱装置を接着するとき、接着剤として半田等の金属を用いることが可能となる。
【０１７７】
（９）上記実施形態では、配線シート６０の各端子の表面の高さ（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。
【０１７８】
（１０）上記実施形態では、配線シート６０に補強板６２が形成されている。このため、配線シート６０の熱膨張を小さくすることができる。これにより、配線シート６０と第１電極端子４０との間の熱膨張率の差による剥離が抑制される。
【０１７９】
（１１）上記実施形態では、エポキシ樹脂等の接着材を含まない配線シート６０を用いている。すなわち、第１ポリイミド層６３Ａと配線６１との間および第２ポリイミド層６３Ｂと配線６１との間に熱可塑性ポリイミド層を介在させ、両者を密着させている。これにより、配線シート６０の耐熱性を向上させている。
【０１８０】
また、配線シート６０の第１電極端子４０と接触する側に、熱可塑性ポリイミド層を形成している。そして、真空加熱圧着により、配線シート６０と第１電極端子４０とを密着させて、固定している。すなわち、熱可塑性ポリイミド層を介して、配線シート６０と第１電極端子４０とを接着させている。このような構成によれば、配線シート６０と第１電極端子４０との間に熱可塑性ポリイミド層を介在させない場合と比べて、高温での、配線シート６０と第１電極端子４０との間の接着力を高くすることができる。
【０１８１】
（１２）上記実施形態の第１変形例では、第２導電体３２と第４導電体３４とを一体とし、一部材により構成している。
この構成によれば、第２導電体３２と第４導電体３４を個別に第２電極端子５０に実装する必要がない。このため、個別の部材のときには、第２導電体３２の位置決め作業と第４導電体３４の位置決め作業と個別に行う必要があったが、このような位置決め作業が１回分少なくなる。すなわち、第２導電体３２と第４導電体３４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。
【０１８２】
（１３）上記実施形態の第２変形例では、配線シート６０と第１電極端子４０との間にスペーサ１２０を介在させている。
この構成によれば、スペーサ１２０を介在させない場合と比べて、第１導電体３１の厚さを大きくすることができる。これにより、スイッチング素子１０と第１電極端子４０との間またはこれら部材の内部に生じる応力を小さくすることができる。
【０１８３】
（１４）上記実施形態の第３変形例では、第１導電体３１が配置される配置面すなわち第１凹部１３１の底面が、配線シート６０のシート配置面４１Ａよりも低い。
この構成によれば、第１導電体３１が配置される配置面（第１凹部１３１の底面）と配線シート６０のシート配置面４１Ａとが同一平面を構成する場合と比べて、第１導電体３１の厚さを大きくすることができる。これにより、スイッチング素子１０と第１電極端子４０との間またはこれら部材の内部に生じる応力を小さくすることができる。
【０１８４】
（１５）上記実施形態の第４変形例では、第１導電体３１と第３導電体３３と第１電極端子４０とを一体とする。この構成によれば、第１導電体３１と第３導電体３３とを個別に配置する必要がない分、製造工程を簡略化することができる。
【０１８５】
（１６）上記実施形態の第５変形例では、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の他、他の半導体素子が実装可能な構造とされている。すなわち、第１配線シート１５１に、他の半導体素子を実装するためのランド１５２が形成されている。このため、半導体素子に対してスイッチング機能のほか付加機能を設けることができる。
【０１８６】
（１７）上記実施形態の第６変形例では、第１電極端子４０に相当する第１電極部１６１と第２電極端子５０に相当する第２電極部１６２とが絶縁基板１６０に設けられている。そして、第２電極部１６２とスイッチング素子１０とを接続する架橋導電体１６３を備えている。
【０１８７】
この構成では、絶縁基板１６０に第１電極部１６１と第２電極部１６２とが設けられ、両電極部が同一平面上に配置されるため、この配線構造体３０を用いて半導体装置１を構成することにより、半導体装置１を薄型にすることができる。
【０１８８】
（１８）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。
【０１８９】
（１９）上記実施形態の半導体装置１の製造方法（第１の組み立て方法）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。
【０１９０】
（２０）上記実施形態の半導体装置１の製造方法（第１の組み立て方法）では、第４工程（先接続工程）で第３工程のアセンブリに、スイッチング素子１０を半田Ｂで固定する。そして、この後の工程（後接続工程）、第２導電体３２、第４導電体３４、第２電極端子５０等を順に積層する。
【０１９１】
この構成によれば、スイッチング素子１０が第２電極端子５０等に固定されるよりも前に第１主面１１のソース電極１４と第１導電体３１および各電極１５〜１９と各端子６７〜７１を半田接続する。すなわち、スイッチング素子１０が移動可能な状態で半田固定する。これにより、半田の表面張力によりスイッチング素子１０を適切な位置に移動させることができる。所謂セルフアライメントによりスイッチング素子１０の位置決めが行われるため、ソース電極１４および各電極１５〜１９間の短絡が抑制される。
【０１９２】
（２１）上記実施形態の半導体装置１の製造方法（第１および第２の組み立て方法）では、半田接続に用いる半田について、後の工程で用いる半田ほど融点を低くする。これにより、後工程において、先接続工程で接続した半田接続部分の溶融を抑制することができる。これにより、スイッチング素子１０の位置ずれが発生することを抑制することができる。
【０１９３】
（２２）上記実施形態の半導体装置１の製造方法（第３の組み立て方法）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よりも融点が高いものを用いる。
【０１９４】
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。
【０１９５】
（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。
【０１９６】
・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。
【０１９７】
・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。
【０１９８】
・上記実施形態では、各素子１０，２０と各電極端子４０，５０との間に、第１導電体３１、第２導電体３２、第３導電体３３、第４導電体３４を介在させているがこれらを省略することもできる。なお、第１導電体３１を省略する構成の場合には、スイッチング素子のソース電極１４と第１電極端子４０の第１面４１との間のスペースは半田で埋められる。
【０１９９】
・上記実施形態では、第１電極端子４０および第２電極端子５０に貼り付けている絶縁シート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。
【０２００】
・上記実施形態では、スイッチング素子１０と第１導電体３１または第２導電体３２との接続およびフライホイールダイオード２０と第３導電体３３または第４導電体３４との接続に第２半田９２を用いている。また、第１電極端子４０と第１導電体３１または第３導電体３３との接続および第２電極端子５０と第２導電体３２または第４導電体３４との接続に第１半田９１を用いている。このように融点の異なる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。
【０２０１】
・上記実施形態では、第３の組み立て方法を採用した半導体装置１を示している。
すなわち、各部材は、融点の異なる２種類の半田によりそれぞれ固定されている。一方半導体装置１の組み立て方法として第１の組み立て方法または第２の組み立て方法を採用するときは、融点の異なる４種類の半田により各部材が固定される。
【０２０２】
・上記実施形態の第１の組み立て方法では、各工程の半田の融点を異ならせているが、これを次のように構成することができる。すなわち、一旦半田結合後、位置ずれが生じても短絡等が生じない半田接続部分について、半田の融点を同じものとする。上記第１の組み立て方法では、第５工程の半田Ｃと第６工程の半田Ｄとを同じ融点の半田とすることができる。
【０２０３】
・上記実施形態の第２の組み立て方法でも、各工程の半田の融点を異ならせているが、これを次のように構成することができる。すなわち、上記第２の組み立て方法では、第３工程の半田Ａと第４工程の半田Ｂとを同じ融点の半田とすることができる。
【０２０４】
・上記実施形態の第２の組み立て方法では、第６工程において、第５工程のアセンブリに第１工程のアセンブリ（第１電極端子４０を含むもの）を積層しているが、このとき次のように第２電極端子５０に対して第１電極端子４０を位置決めしてもよい。すなわち、半田接続のためにリフローを行うとき、支持治具により、第１電極端子４０と第２電極端子５０との間隔を所定距離に維持し、両電極の間に挟まる素子１０，２０に力が加わらないようにする。これにより、半田溶融時にスイッチング素子１０のセルフアライメントを生じさせ易くすることができる。
【０２０５】
・また、同様の理由により、上記実施形態の第３の組み立て方法においても、第５工程において、半田接続のためにリフローを行うとき、支持治具により、第１電極端子４０と第２電極端子５０との間隔を所定距離に維持し、両電極の間に挟まる素子１０，２０に力が加わらないようにすることもできる。
【０２０６】
・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。
【０２０７】
・上記実施形態では、配線シート６０としてフレキシブルプリント基板を用いているが、所謂フラットケーブルを用いることもできる。この構成の場合においても、少なくとも上記（１）と同様の効果が得られる。
【０２０８】
・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。
【０２０９】
・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。
【符号の説明】
【０２１０】
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、４１Ａ…シート配置面、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、５４…金属シート、６０…配線シート、６０Ａ…固定部、６０Ｂ…リード部、６１…配線、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…封止部、９０…ポリイミドシート、９１…第１半田、９２…第２半田、９３…半田プリフォーム、１１０…第５導電体、１１０Ａ…第１主面、１１０Ｂ…第２主面、１１１…第１接続部、１１２…第２接続部、１２０…スペーサ、１２１…第３貫通孔、１２２…第４貫通孔、１３１…第１凹部、１３１Ａ…底面、１３２…第２凹部、１３２Ａ…底面、１４１…第１凸部、１４２…第２凸部、１５０…制御用半導体素子、１５１…第１配線シート、１５２…ランド、１５３…第６導電体、１５４…第２配線シート、１５５…ランド、１６０…絶縁基板、１６１…第１電極部、１６２…第２電極部、１６３…架橋導電体。
【図１】
2013065620.tif 000003
【図２】
2013065620.tif 000004
【図３】
2013065620.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013065620.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013065620.tif 000009
【図８】
2013065620.tif 000010
【図９】
2013065620.tif 000011
【図１０】
2013065620.tif 000012
【図１１】
2013065620.tif 000013