配線シート付き配線体、半導体装置、およびその半導体装置の製造方法
【課題】製造工程を簡略化することのできる配線シート付き配線体、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。
【解決手段】第１主面１１にソース電極１４およびゲート電極１５が形成されかつ第２主面１２にドレイン電極１３が形成されたスイッチング素子１０と、ドレイン電極１３に接続された導電層積層基板８０とを備える半導体装置１に対して、配線シート付き配線体３０は、上側配線構造体として適用される。配線シート付き配線体３０は、ソース電極１４に接続される第１配線体４０と、ゲート電極１５に接続されるゲート端子が設けられた配線シート６０とを備える。第１配線体４０においてソース電極１４が接続される面に配線シート６０が取り付けられている。
【解決手段】第１主面１１にソース電極１４およびゲート電極１５が形成されかつ第２主面１２にドレイン電極１３が形成されたスイッチング素子１０と、ドレイン電極１３に接続された導電層積層基板８０とを備える半導体装置１に対して、配線シート付き配線体３０は、上側配線構造体として適用される。配線シート付き配線体３０は、ソース電極１４に接続される第１配線体４０と、ゲート電極１５に接続されるゲート端子が設けられた配線シート６０とを備える。第１配線体４０においてソース電極１４が接続される面に配線シート６０が取り付けられている。
【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配線体、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の一種として片側冷却構造の半導体装置が知られている。この種の半導体装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子が配置される導電層積層基板と、配線構造体とを備える。配線構造体は、スイッチング素子の第１主面の第１電極に接続される配線体と、制御電極に接続される配線体とを備えている。
【０００３】
電力制御用のスイッチング素子としては、シリコン（Ｓｉ）系のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が主に用いられている。
また、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）等により形成された電界効果トランジスタ、ＳｉＣ系のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＧａＮ系のＭＥＳＦＥＴも用いられている。
【０００４】
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第１電極（エミッタ電極）に接続される配線体としてリードフレームを用いている。リードフレームと第１電極との間はワイヤで接続されている。一方、スイッチング素子の制御電極（ゲート電極）に接続される配線体としてフレキシブル基板を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３２５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体装置の製造工程の効率化の要求から配線構造体の構造検討が行われている。
特許文献１の技術の場合、スイッチング素子とリードフレームとの間の接続は複数のワイヤを用いている。このような構造の場合、半導体装置内に実装するスイッチング素子の個数が多いときワイヤ数も多くなり、接続工程時間が長くなる。
【０００７】
また、スイッチング素子とリードフレーム間の接続とスイッチング素子とフレキシブル基板間の接続とは接続方法が異なるため、各接続は別々の工程で行われる。接続工程が複数に分かれているとき製造管理が複雑になり、その分手間も要する。このような実情から製造工程を簡略化することのできる半導体装置の構造が要求されている。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、製造工程を簡略化することのできる配線シート付き配線体、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】
【０００９】
（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と、前記第２電極に接続された導電層積層基板と、前記第１電極および前記制御電極に接続された配線構造体とを備える半導体装置について、前記半導体装置の前記配線構造体として用いられる配線シート付き配線体であって、前記第１電極に接続される配線体と、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、前記配線体において前記第１電極が接続される面に前記配線シートが取り付けられていることを要旨とする。
【００１０】
この発明によれば、従来構造のワイヤ接続に代えて、配線体を第１電極に接続する。これにより、従来構造のように多数のワイヤ接続作業を行う必要がないため、接続作業を簡略化することができる。また、配線体に配線シートが固定されているため、配線体と配線シートとを一括してスイッチング素子に接続することができる。このため、配線体および配線シートを個々に取り付ける必要がない。すなわち、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００１１】
（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配線体において、前記配線体の主面で前記第１電極に接続する接続部と前記配線シートの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配線体に固定されていることを要旨とする。
【００１２】
この発明では、配線体の接続部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電極と接続部、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することができる。
【００１３】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の配線シート付き配線体において、前記接続部が前記配線シートの延長部分で囲われていることを要旨とする。
この発明では、接続部が配線シートの延長部で囲われている。このため、配線体とスイッチング素子の第１電極とを接続するときに用いられる接続材料が接続部以外のところに拡散することを抑制することができる。接続材料が拡散する場合、スイッチング素子が移動して、スイッチング素子が所定の位置で固定されないおそれがあるが、この構成によれば、スイッチング素子の移動を抑制することができる。
【００１４】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、前記配線体を第１配線体として、前記導電層積層基板の導電層に接続される第２配線体をさらに備え、前記第２配線体が前記第１配線体に絶縁スペーサを介して固定されていることを要旨とする。
【００１５】
この発明によれば、第１配線体と配線シートと第２配線体とが一体にされている。このため、これら部材を個別に接続する必要がないため、半導体装置の製造工程をさらに簡略化することができる。
【００１６】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、前記配線体には前記導電層積層基板に接触する接触部が設けられていることを要旨とする。
【００１７】
導電層積層基板の裏面側、すなわちスイッチング素子が配置される面と反対側の面には、冷却装置の実装が可能である。すなわち、導電層積層基板を介してスイッチング素子が冷却される。本発明では、配線体を導電層積層基板に接触させる。すなわち、導電層積層基板を通じて配線体を冷却する。これにより、スイッチング素子を両面側から効率的に放熱させることが可能となる。これにより、スイッチング素子の過熱を抑制することができる。
【００１８】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、スイッチング素子および他の半導体素子を含む半導体装置の前記配線構造体として用いられるものであり、前記配線体で前記第１電極に接続される接続部を第１接続部として、前記配線体には、前記他の半導体素子の電極に接続される第２接続部が設けられていることを要旨とする。この発明によれば、配線体と配線シートとが一体にされている。このため、スイッチング素子および他の半導体素子を含む半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００１９】
（７）請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体を備えた半導体装置である。
この発明によれば、上記構成の配線シート付き配線体を備えるため半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２０】
（８）請求項８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、前記第２電極に接続されている導電層積層基板と、前記第１電極に接続されている配線体と、前記制御電極に接続されている配線シートとを備える半導体装置において、前記配線体に前記配線シートが取り付けられて一体にされていることを要旨とする。
【００２１】
この発明によれば、配線体に配線シートが固定され一体にされているため、両部材を一括してスイッチング素子に接続することができる。このため、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２２】
（９）請求項９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、フライホイールダイオードと、前記スイッチング素子の第２電極および前記フライホイールダイオードの一電極に接続されている導電層積層基板と、前記スイッチング素子の第１電極および前記フライホイールダイオードの他電極に接続されている配線体と、前記制御電極に接続されている配線シートとを備える半導体装置において、前記配線体に前記配線シートが取り付けられて一体にされていることを要旨とする。
【００２３】
この発明によれば、スイッチング素子とフライホイールダイオードとを含む半導体装置において、配線体と配線シートとが一体にされていることから、これら部材を個別に接続する必要がないため、この半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２４】
（１０）請求項１０に記載の発明は、第１主面に少なくとも第１上段電極および上段制御電極が形成されかつ第２主面に第２上段電極が形成された上段スイッチング素子と、第１主面に少なくとも第１下段電極および下段制御電極が形成されかつ第２主面に第２下段電極が形成された下段スイッチング素子と、一電極および他電極が形成された上段フライホイールダイオードと、一電極および他電極が形成された下段フライホイールダイオードと、第１導電層および第２導電層が形成され、かつ前記第１導電層を介して前記上段スイッチング素子の第２上段電極および上段フライホイールダイオードの他電極とに接続され、かつ前記第２導電層を介して前記下段スイッチング素子の第２下段電極および下段フライホイールダイオードの他電極とに接続されている導電層積層基板と、前記上段スイッチング素子の前記第１上段電極および前記上段フライホイールダイオードの一電極に接続され、かつ前記第２導電層に接続されている第１配線体と、絶縁スペーサを介して前記第１配線体に固定されかつ前記第１導電層に接続されている第２配線体と、前記下段スイッチング素子の前記第１下段電極および前記下段フライホイールダイオードの一電極に接続されている第３配線体と、前記第１配線体に固定され、かつ前記上段スイッチング素子の前記上段制御電極に接続されている第１配線シートと、前記第３配線体に固定され、かつ前記下段スイッチング素子の前記下段制御電極に接続されている第２配線シートとを備えていることを要旨とする。
【００２５】
この発明によれば、上段スイッチング素子と下段スイッチング素子とが直列接続され、かつ各スイッチング素子に対して並列にフライホイールダイオードが逆方向に接続された半導体装置において、第１配線体と第２配線体と第３配線体と配線シートとが一体とされている。これら部材を個別に接続する必要がない。このため、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２６】
（１１）請求項１１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、前記第２電極に接続されている導電層積層基板と、前記第１電極に接続されている配線体と、前記制御電極に接続されている配線シートとを含む半導体装置の製造方法であって、前記配線体と前記配線シートとを一体にして配線シート付き配線体を形成する工程と、前記配線シート付き配線体と前記スイッチング素子とを接続する工程とを含むことを要旨とする。
【００２７】
この発明によれば、まず、配線体と配線シートとを一体にすることにより、配線シート付き配線体を形成する。次に、配線シート付き配線体とスイッチング素子とを接続する。すなわち、配線体と配線シートとを一体にすることにより、スイッチング素子に対してこれら部材を一括して取り付けることができるため、製造工程を簡略化することができる。
【００２８】
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法において、前記配線シート付き配線体に前記スイッチング素子を半田で接続する第１半田接続工程と、前記第１半田接続工程のアセンブリに前記導電層積層基板を半田で接続する第２半田接続工程とを含むことを要旨とする。
【００２９】
この発明によれば、導電層積層基板にスイッチング素子を固定する前に上記配線シート付き配線体にスイッチング素子を半田で接続する。すなわち、スイッチング素子が移動可能な状態で半田接続する。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電極と制御電極で短絡が生じることを抑制することができる。
【００３０】
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、前記第２半田接続工程では前記第１半田接続工程の半田よりも融点の低い半田を用いることを要旨とする。
【００３１】
この発明は、第２半田接続工程において第１半田接続工程で用いる半田よりも融点の低い半田を用いる。このため、第２半田接続工程で、この工程よりも前に半田接続した部品同士の位置ずれを抑制することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、製造工程を簡略化することのできる配線シート付き配線体、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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態の半導体装置について平面構造を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】配線シート付き配線体の平面図。
【図４】半導体装置の組み立て方法を示す断面図。
【図５】スイッチング素子の実装を示す拡大図。
【図６】他の実施形態の半導体装置について平面構造を示す平面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図８】他の実施形態の半導体装置について回路構成を示すブロック図。
【図９】図８の半導体装置の平面構造を示す平面図。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図１１】他の実施形態の半導体装置について平面構造を示す平面図。
【図１２】図１１のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【図１３】図１１のＥ−Ｅ線に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［第１実施形態］
図１および図２を参照して、本発明の半導体装置の第１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。
【００３５】
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、配線シート付き配線体３０（配線構造体）と、導電層積層基板８０と、ケース９０と、封止樹脂１００とを備える。
【００３６】
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互いに接続されている。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互いに接続されている。
【００３７】
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。
【００３８】
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。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
フライホイールダイオード２０はシリコン（Ｓｉ）により形成されている。
フライホイールダイオード２０の第１主面２１にはアノード電極（一電極）が形成されている。フライホイールダイオード２０の第２主面２２にはカソード電極（他電極）が形成されている。
【００４４】
ケース９０について説明する。
ケース９０は、スイッチング素子１０、フライホイールダイオード２０、および配線シート付き配線体３０の一部を収容する。ケース９０の内側には、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を封止する封止樹脂１００が充填されている。封止樹脂１００としては、シリコーンゲルまたはエポキシ樹脂等が用いられる。
【００４５】
図２に示すように、ケース９０は、半導体装置１の底壁を構成するヒートシンク板９３と、側壁を構成する枠体９４とを備えている。枠体９４はヒートシンク板９３の周囲を囲う。枠体９４は耐熱性樹脂により形成されている。枠体９４には、第１外部端子９１と、第２外部端子９２とが取り付けられている。ケース９０の底面には導電層積層基板８０が取り付けられている。すなわち、ヒートシンク板９３の上に導電層積層基板８０が配置され、両者は半田接続されている。
【００４６】
導電層積層基板８０は、絶縁基板８１と、絶縁基板８１の一面に形成された導電層８２と、絶縁基板８１の他面に形成された金属層８３とを備えている。
絶縁基板８１は、窒化アルミニウム等のセラミックスにより形成されている。
【００４７】
導電層８２は、銅、アルミニウム等の導電性の高い金属により形成されている。
金属層８３は、絶縁基板８１の反り抑制のために設けられている。金属層８３は、導電層８２と同等の膨張係数を有する材料により形成されている。例えば、金属層８３は、銅、アルミニウム等により形成される。
【００４８】
この種の導電層積層基板８０として、ＤＢＡ（DBA：Direct Brazed Aluminum）、ＤＢＣ（Direct Bonding Copper）、ＡＭＣ（Active Metal Brazed Copper）等が用いられる。また、窒化珪素基板（Ｓｉ３Ｎ４）に活性金属法により銅板を接合した基板を用いることもできる。
【００４９】
図２および図３を参照して、配線シート付き配線体３０について説明する。
配線シート付き配線体３０は、第１配線体４０（配線体）と、第２配線体５０と、配線シート６０とを備えている。
【００５０】
第１配線体４０について説明する。
第１配線体４０は、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のアノード電極とに接続される。第１配線体４０の一端は、第１外部端子９１に接続されている。
【００５１】
第１配線体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配線体４０は上記厚さに設定される。
【００５２】
第１配線体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配線体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。
【００５３】
第２配線体５０について説明する。
第２配線体５０は第２外部端子９２に接続されている。第２配線体５０は第１配線体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。
【００５４】
第２配線体５０は、一端に設けられた第１接続部５１と、他端に設けられた第２接続部５２と、第１接続部５１と第２接続部５２との間部分に対応する中間部５３とを備えている。第１接続部５１は、第２外部端子９２に接続されている。第２接続部５２は、導電層８２に接続されている。
【００５５】
第１接続部５１は、第２接続部５２よりも高い位置にある。すなわち、第２接続部５２の底面に対して垂直方向において、第１接続部５１と第２接続部５２とは高さの異なる位置に配置されている。なお、第１接続部５１と第２接続部５２との高さの比較は、第２接続部５２の底面（導電層に接する部分）を基準面としている。
【００５６】
第２配線体５０は、絶縁スペーサ５４を介して第１配線体４０に取り付けられている。絶縁スペーサ５４は、第２配線体５０の中間部５３と第１配線体４０の間に配置され、第１配線体４０と第２配線体５０との間を絶縁する。
【００５７】
絶縁スペーサ５４は、両面が熱可塑性層であるポリイミドシート、エポキシ樹脂もしくはポリフェニレンサルファイド樹脂等の樹脂シート、ＳｉＮ、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＡｌＮ板等のセラミック板、ＤＢＡ，ＤＢＣ、ＡＭＣ等の基板により形成されている。ポリイミドシートの場合は、第１配線体４０と第２配線体５０とは熱圧着により固定される。ＤＢＡ、ＤＢＣ、ＡＭＣ等の場合は半田接続により第１配線体４０と第２配線体５０とが固定される。
【００５８】
配線シート６０について説明する。
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。
【００５９】
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。
【００６０】
第１ポリイミド層６３Ａは、第１配線体４０と接触する絶縁層である。
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。すなわち、配線６１に接触する面と、補強板６２に接触する面と、第１配線体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。これにより、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配線体４０との高温密着性が向上する。
【００６１】
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。
なお、配線６１および補強板６２は銅材により形成されている。
【００６２】
配線シート６０は、第１配線体４０の主面４０Ａ側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３に示すように、リード部６０Ｂの一部は第１配線体４０に接触し、この接触部分で第１配線体４０に固定されている。
【００６３】
固定部６０Ａは、スイッチング素子１０と半田接続する部分（以下、第１半田接続部４１）およびフライホイールダイオード２０と半田接続する部分（以下、第２半田接続部４２）を囲む。すなわち、第１半田接続部４１を囲むように第１貫通孔６４が形成されている。また、第２半田接続部４２を囲むように第２貫通孔６５が形成されている。
【００６４】
第１貫通孔６４で囲まれた部分（第１半田接続部４１）には、第１半田１０１を材料とする第１半田層１０１Ａが形成されている。
第１貫通孔６４は、スイッチング素子１０のソース電極１４に対応するところに形成されている。第１貫通孔６４の大きさは、ソース電極１４の大きさと略同じである。
【００６５】
第２貫通孔６５で囲まれた部分（第２半田接続部４２）には、第１半田１０１を材料とする第２半田層１０１Ｂが形成されている。
第２貫通孔６５は、フライホイールダイオード２０に対応するところに形成されている。第２貫通孔６５の大きさは、フライホイールダイオード２０の大きさと略同じである。
【００６６】
配線６１は第１貫通孔６４近辺から延びている。
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。この開口部６６に、５個の端子６７〜７１が形成されている。５個の端子６７〜７１は各配線６１の先端部に設けられている。
【００６７】
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に接続されている。第１モニタ端子６８は第１モニタ電極１６に接続されている。第２モニタ端子６９は第２モニタ電極１７に接続されている。第３モニタ端子７０は第３モニタ電極１８に接続されている。第４モニタ端子７１は第４モニタ電極１９に接続されている。
【００６８】
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、電極１５〜１９に対応して設けられている。すなわち、第１貫通孔６４（すなわち第１半田接続部４１）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。
【００６９】
これら５個の端子６７〜７１には半田層１０１Ｃが形成されている。半田層１０１Ｃは第１半田１０１により形成されている。５個の端子６７〜７１の表面の高さ（半田層の表面）は、第１半田接続部４１の第１半田層１０１Ａの高さと略一致する。すなわち、第１半田層１０１Ａの上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。
【００７０】
半導体装置１の各構成要素の接続関係について説明する。
図２に示すように、スイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０は、導電層積層基板８０の導電層８２の上に配置され、第２半田１０２で半田接続されている。すなわち、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の第２主面２２とは、導電層８２に接続されている。この導電層８２は、第２配線体５０を介して第２外部端子９２に接続されている。
【００７１】
一方、スイッチング素子１０の第１主面１１と、フライホイールダイオード２０の第１主面２１とは、配線シート付き配線体３０に接続されている。具体的には、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の第１主面２１と、第１外部端子９１とが第１配線体４０を介して互いに接続されている。また、配線シート６０の各端子６７〜７１とスイッチング素子１０の各電極１５〜１９とが互いに接続されている。これらの接続は第１半田１０１で接続されている。
【００７２】
上記配線シート付き配線体３０の構造的特徴について説明する。
配線シート付き配線体３０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が並列接続される半導体装置１の上側配線構造体（配線構造体）を構成する。配線シート付き配線体３０は、２つの構成すなわち第１構成部と第２構成部とを備えている。第１構成部は、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の第１主面２１と第１外部端子９１とを互いに接続させる。第２構成部は、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とを互いに接続させる。
【００７３】
従来構造では、第１構成部はワイヤ接続により実現されている。スイッチング素子１０のソース電極１４には大電流が流れるため、ソース電極１４とフライホイールダイオード２０の第１主面２１との接続、およびフライホイールダイオード２０の第１主面２１と第１外部端子９１との接続のそれぞれにおいて、複数のワイヤが用いられる。一方、第２構成部はフレキシブル基板で実現されている。
【００７４】
これに対し、本実施形態では、配線シート付き配線体３０が第１構成部と第２構成部との機能を有する。すなわち、第１構成部は、第１配線体４０により実現され、第２構成部を配線シート６０により実現されている。そして、第１配線体４０の所定位置に配線シート６０に取り付けられ一体にされている。このため、半導体装置１の製造工程においては、第１配線体４０と配線シート６０とを一括してスイッチング素子１０に取り付けることができる。
【００７５】
［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の製造方法を説明する。
製造方法としては３つの方法がある。
【００７６】
第１の製造方法は、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を配線シート付き配線体３０に接続してアッセンブリを形成し、この後、このアセンブリと導電層積層基板８０とを半田接続する方法である。
【００７７】
第２の製造方法は、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を導電層積層基板８０に接続してアセンブリを形成し、この後、このアセンブリと配線シート付き配線体３０とを半田接続する方法である。
【００７８】
第３の製造方法は、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を導電層積層基板８０に配置し、さらに、これら素子の上に配線シート付き配線体３０を配置して積層体を組み立てた後、全体を一括して半田接続する方法である。
【００７９】
以下、各組み立て方法について説明する。
［第１の製造方法］
第１工程では、第１配線体４０に、配線シート６０を貼り付ける。具体的には、第１配線体４０と配線シート６０を積層し、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。
【００８０】
第２工程では、第２配線体５０を第１配線体４０に絶縁スペーサ５４を介して取り付ける。絶縁スペーサ５４として上記３層構造のポリイミドシートを用いる。この場合は、熱圧着により両者を接続する。
【００８１】
第３工程では、ケース９０のヒートシンク板９３の上に導電層積層基板８０を配置して、両者を半田（以下、第３半田）で接続する。なお、この半田接続に代えて金属フィラ含有のロウ材により両者を接続してもよい。
【００８２】
第４工程では、第２工程で形成したアセンブリ（配線シート付き配線体３０）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半田接続部４１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２半田接続部４２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を第１半田１０１で固定する（第１半田接続工程）。第１半田１０１としては、上記第３半田と同じ融点の半田もしくはこれよりも低融点の半田が用いられる。
【００８３】
第５工程では、ケース９０の導電層積層基板８０の上に第４工程で形成したアセンブリを配置し、第２半田１０２で両者を接続する（第２半田接続工程）。第２半田１０２としては、第１半田１０１および第３半田のいずれの半田よりも低融点の半田を用いる。
【００８４】
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１００で封止する。具体的には、ポッティング機にて封止樹脂１００をケース９０内に充填し、所定温度で加熱して封止樹脂１００を硬化させる。
【００８５】
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配線体４０の外側面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。
【００８６】
上記半導体装置１の製造方法の作用について説明する。
上記半導体装置１の製造方法では、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を導電層積層基板８０に配置して半田固定する前に、配線シート付き配線体３０に配置して半田接続する。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、半田接続のとき、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。すなわちセルフアライメントにより、スイッチング素子１０の位置決めが可能である。
【００８７】
［第２の製造方法］
第２の製造方法について説明する。
第１工程〜第３工程までは、第１の組み立て方法と同様である。第４工程では、ケース９０の導電層積層基板８０の上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、半田Ｘで両者を接続する。半田Ｘとしては、例えば、ケース９０のヒートシンク板９３と導電層積層基板８０との間の接続に用いられる半田Ｚよりも低融点の半田が用いられる。
【００８８】
第５工程では、第４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（配線シート付き配線体３０）を配置し、半田Ｙで両者を固定する。半田Ｙとしては、半田Ｘよりも低融点の半田を用いる。これ以降の工程は、第１の組み立て方法と同様である。
【００８９】
なお、この第２の製造方法の場合、第３工程および第４工程の工程を逆にして行うことも可能である。すなわち、導電層積層基板８０の上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を配置した後、このアッセンブリを、ケース９０のヒートシンク板９３の上に配置する。この後、第５工程で上記と同様の処理を行う。
【００９０】
上記半導体装置１の製造方法の作用について説明する。
上記半導体装置１の製造方法では、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を導電層積層基板８０に配置して半田固定した後、配線シート付き配線体３０に配置して半田接続する。配線シート付き配線体３０は、第２配線体５０により支持されるため、支持構造の場合と比べて、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に加えられる第１配線体４０の荷重は小さい。このため、スイッチング素子１０が移動可能な状態となっている。このため、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１０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１０の位置決めが可能である。
【００９１】
［第３の製造方法］
第３の製造方法について説明する。
第１工程〜第３工程までは、第１の組み立て方法と同様である。第４工程では、ケース９０の導電層積層基板８０の上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、さらにこの積層体に、配線シート付き配線体３０を配置し、半田Ｚで各部材を固定する。この製造方法の場合、一種類の半田で各部材を半田接続する。このため、生産管理において部材管理が行いやすい。また、各部材を一括して半田接続するため、半田接続工程の作業時間が短くなる。
【００９２】
［第２実施形態］
図６および図７を参照して、第２実施形態について説明する。
この実施形態では、第１実施形態の半導体装置１に対して次の変更を加えたものとなっている。
【００９３】
すなわち、第１実施形態では、第１配線体４０を直接第１外部端子９１に接続しているが、本実施形態では、導電層積層基板８０に、スイッチング素子１０のドレイン電極１３に接続される導電層とは別の導電層とを形成し、この別の導電層を介して第１配線体４０と第１外部端子９１とを接続する。
【００９４】
以下、この変更にともない生じる第１実施形態の半導体装置１の構成からの変更について説明する。なお、第１実施形態の半導体装置１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。
【００９５】
半導体装置２０１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、配線シート付き配線体２３０と、導電層積層基板２８０と、ケース２９０と、封止樹脂１００とを備える。
【００９６】
ケース２９０は、半導体装置２０１の底壁を構成するヒートシンク板２９３と、側壁を構成する枠体２９４とを備えている。ケース２９０のヒートシンク板２９３には導電層積層基板２８０が取り付けられている。
【００９７】
導電層積層基板２８０は、絶縁基板２８１と、絶縁基板２８１の一面に形成された第１導電層２８２Ａと、第２導電層２８２Ｂと、絶縁基板２８１の他面に形成された金属層２８３とを備えている。第１導電層２８２Ａと第２導電層２８２Ｂとは電気的に独立して形成されている。
【００９８】
配線シート付き配線体２３０は、第１配線体２４０と、配線シート２６０とを備えている。配線シート２６０と第１配線体２４０との配置関係は第１実施形態と同様である。すなわち、配線シート２６０と第１配線体２４０とは、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の配置関係にあわせて互いに固定されている。第１配線体２４０には、第２導電層２８２Ｂに半田接続される接続部２４１が形成されている。接続部２４１の先端部分（以下、「接触部２４１Ａ」）は平坦にされている。接触部２４１Ａは第２導電層２８２Ｂに接触する。
【００９９】
半導体装置２０１の配線構造を説明する。
第１導電層２８２Ａには、スイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０とが配置される。第１導電層２８２Ａは、第２接続配線体２９２Ａを介して第２外部端子２９２に接続されている。すなわち、第１導電層２８２Ａは第１実施形態の導電層８２に相当する。
【０１００】
第２導電層２８２Ｂは、接続部２４１を介して第１配線体２４０に接続されている。
また、第２導電層２８２Ｂは、第１接続配線体２９１Ａを介して第１外部端子２９１に接続されている。
【０１０１】
すなわち、第２導電層２８２Ｂは、第１配線体２４０と第１接続配線体２９１Ａ間を接続する導体である。また、第２導電層２８２Ｂは、導電層積層基板２８０の一体に形成された導電層であり、第１配線体２４０の熱を外部に放出するヒートシンクとしても機能する。
【０１０２】
半導体装置２０１の冷却作用について説明する。
半導体装置２０１はヒートシンク板２９３から放熱される。
すなわち、ヒートシンク板２９３は、導電層積層基板８０を介して発熱体であるスイッチング素子１０に接続されているため、スイッチング素子１０の裏面すなわち第２主面１２から熱が拡散する。
【０１０３】
一方、スイッチング素子１０の第１主面１１には第１配線体２４０が接続されている。第１配線体２４０は第２導電層２８２Ｂに接続されている。このため、スイッチング素子１０の第１主面１１から第１配線体２４０および第２導電層２８２Ｂを通じて熱が拡散する。これにより、スイッチング素子１０の熱が、第１主面１１および第２主面１２から拡散する。
【０１０４】
［第３実施形態］
図８〜図１０を参照して、第３実施形態について説明する。
この実施形態では、第１実施形態の半導体装置１に対して次の変更を加えたものとなっている。すなわち、第１実施形態の半導体装置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とを１つずつ備える。本実施形態の半導体装置３０１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６個ずつ備える３相インバータ回路を構成する。
【０１０５】
以下、この変更にともない生じる第１実施形態の半導体装置１の構成からの変更について説明する。なお、第１実施形態の半導体装置１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。
【０１０６】
図８を参照して、半導体装置３０１の回路構成を説明する。
正電圧側の電源配線Ｐと低電圧側の電源配線Ｎとの間に、３個の回路要素ＣＵ，ＣＶ，ＣＷが並列して接続されている。
【０１０７】
回路要素ＣＵについて説明する。
回路要素ＣＵは、上段スイッチング素子１０Ａと、下段スイッチング素子１０Ｂと、上段フライホイールダイオード（以下、上段ＦＷＤ２０Ａ）と、下段フライホイールダイオード（以下、下段ＦＷＤ２０Ｂ）とを含む。
【０１０８】
上段スイッチング素子１０Ａと下段スイッチング素子１０Ｂとは直列に接続されている。また、上段スイッチング素子１０Ａと下段スイッチング素子１０Ｂとの接続部分から入出力配線Ｕが引き出されている。
【０１０９】
上段スイッチング素子１０Ａに対して逆方向かつ並列に上段ＦＷＤ２０Ａが接続されている。下段スイッチング素子１０Ｂに対して逆方向かつ並列に下段ＦＷＤ２０Ｂが接続されている。回路要素ＣＶおよび回路要素ＣＷの回路構成は回路要素ＣＵと同様である。
【０１１０】
図９および図１０を参照して、半導体装置３０１の構成を説明する。
なお、本実施形態では、第１〜第３外部端子３９１〜３９３の並びの方向を縦方向とし、縦方向に対して垂直な方向を横方向とする。
【０１１１】
半導体装置３０１は、３個の上段スイッチング素子１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅと、３個の下段スイッチング素子１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｆと、３個の上段ＦＷＤ２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｅと、３個の下段ＦＷＤ２０Ｂ，２０Ｄ，２０Ｆと、配線シート付き配線体３３０Ａ〜３３０Ｃと、導電層積層基板３８０と、ケース３９０とを備えている。ケース３９０には封止樹脂１００が充填されている。
【０１１２】
ケース３９０には、電源配線Ｐに対応する電源端子３９４Ｐと電源配線Ｎに対応する電源端子３９４Ｎと、入出力配線Ｕに対応する第１外部端子３９１と、入出力配線Ｖに対応する第２外部端子３９２と、入出力配線Ｗに対応する第３外部端子３９３とが取り付けられている。各第１〜第３外部端子３９１，３９２，３９３は縦方向に配列され、かつ各第１〜第３外部端子３９１，３９２，３９３は横方向に延ばされている。
【０１１３】
ケース３９０の導電層積層基板３８０には、６個の導電層、すなわち第１〜第６導電層３８２Ａ〜３８２Ｆが形成されている。各第１〜第６導電層３８２Ａ〜３８２Ｆは、縦方向に３列、横方向に２列に配列されている。
【０１１４】
図９を参照して、回路要素ＣＵに対応する部分ＣＵｘの構成について説明する。
回路要素ＣＵに対応する部分ＣＵｘは、上段スイッチング素子１０Ａと、下段スイッチング素子１０Ｂと、上段ＦＷＤ２０Ａと、下段ＦＷＤ２０Ｂと、配線シート付き配線体３３０Ａとを含む。
【０１１５】
上段スイッチング素子１０Ａおよび上段ＦＷＤ２０Ａは、第１導電層３８２Ａに配置されている。すなわち、上段スイッチング素子１０Ａのドレイン電極（第２上段電極）が第１導電層３８２Ａに接続されている。上段ＦＷＤ２０Ａのカソード電極（他電極）が第１導電層３８２Ａに接続されている。
【０１１６】
下段スイッチング素子１０Ｂおよび下段ＦＷＤ２０Ｂは、第２導電層３８２Ｂに配置されている。すなわち、下段スイッチング素子１０Ｂのドレイン電極（第２下段電極）が第２導電層３８２Ｂに接続されている。下段ＦＷＤ２０Ｂのカソード電極（他電極）が第２導電層３８２Ｂに接続されている。
【０１１７】
また、上段スイッチング素子１０Ａと、下段スイッチング素子１０Ｂと、上段ＦＷＤ２０Ａと、下段ＦＷＤ２０Ｂとは、横方向に１列に配列されている。そして、上段スイッチング素子１０Ａと下段スイッチング素子１０Ｂとは、上段ＦＷＤ２０Ａと下段ＦＷＤ２０Ｂとの間に挟まれるように配置されている。
【０１１８】
配線シート付き配線体３３０Ａは、第１配線体３４０Ａと、第２配線体３５０Ａと、第３配線体３７０Ａと、配線シート３６０Ａとを備えている。第１配線体３４０Ａは、上段スイッチング素子１０Ａのソース電極（第１上段電極）および上段ＦＷＤ２０Ａのアノード電極（一電極）に接続され、かつ第１外部端子３９１に接続され、かつ第２導電層３８２Ｂに接続されている。
【０１１９】
第１配線体３４０Ａと第２導電層３８２Ｂとの接続構造を次に示す。
第１配線体３４０Ａには、第２導電層３８２Ｂに接続する接続部３４２が形成されている。接続部３４２は、第１配線体３４０Ａのうち上段スイッチング素子１０Ａおよび上段ＦＷＤ２０Ａに接続される部分（以下、「平坦部３４１」）に対して突出するように設けられている。第２導電層３８２Ｂにおいて、接続部３４２が接触する部分は、上段スイッチング素子１０Ａと下段スイッチング素子１０Ｂとの間の領域にある。すなわち、接続部３４２は、横方向においてケース３９０の略中間部分で第２導電層３８２Ｂに接触する。
【０１２０】
第２配線体３５０Ａは、第１導電層３８２Ａと電源端子３９４Ｐとを互いに接続する。
なお、第２配線体３５０Ａは、絶縁スペーサ３５４を介して第１配線体３４０Ａに取り付けられている。
【０１２１】
第３配線体３７０Ａは、下段スイッチング素子１０Ｂのソース電極（第１下段電極）および下段ＦＷＤ２０Ｂのアノード電極（一電極）に接続され、かつ電源端子３９４Ｎに接続されている。
【０１２２】
配線シート３６０Ａは、先端部分で、第１配線部３６１（第１配線シート）と第２配線部３６２（第２配線シート）とに分岐する。第１配線部３６１の先端部には、ゲート端子（制御端子）およびモニタ端子が設けられている。同様に、第２配線部３６２の先端部にもゲート端子（制御端子）およびモニタ端子が設けられている。
【０１２３】
第１配線部３６１の各端子は、上段スイッチング素子１０Ａの各モニタ電極およびゲート電極（上段制御電極）に接続されている。第２配線部３６２の各端子は、下段スイッチング素子１０Ｂの各モニタ電極およびゲート電極（下段制御電極）に接続されている。配線シート３６０Ａは、熱圧着により第１配線体３４０Ａに固定されている。
【０１２４】
なお、回路要素ＣＶに対応する部分の各構成要素の接続構造、および回路要素ＣＷに対応する部分の各構成要素の接続構造は、回路要素ＣＵに対応する部分の各構成要素の接続構造と同様である。
【０１２５】
半導体装置３０１の構造的特徴について説明する。
上記したように、配線シート付き配線体３３０Ａは、第１配線体３４０Ａと、第２配線体３５０Ａと、第３配線体３７０Ａと、配線シート３６０Ａとを備えている。
【０１２６】
第１配線体３４０Ａには、第２配線体３５０Ａおよび配線シート３６０Ａが取り付けられている。一方、配線シート３６０Ａは、第３配線体３７０Ａにも取り付けられている。すなわち、第１配線体３４０Ａと、第２配線体３５０Ａと、第３配線体３７０Ａと、配線シート３６０Ａとは一体にされている。
【０１２７】
これらの部材が一体にされていない場合、半導体装置３０１の製造工程は次のようになる。すなわち、スイッチング素子１０Ａ，１０Ｂおよびフライホイールダイオード２０Ａ，２０Ｂが配置されたアッセンブリ（以下、「素子実装アセンブリ」）に、まず、配線シート３６０Ａを半田接続し、次に第２配線体３５０Ａを半田接続する。さらに、第３配線体３７０Ａを半田接続し、最後に第１配線体３４０Ａを半田接続する。このように、配線シート付き配線体３３０Ａに対応する部分の接続だけで、４回の半田接続工程が必要となる。
【０１２８】
一方、上記構成の配線シート付き配線体３３０Ａは、上記のように一体構成となっているため、素子実装アセンブリに対して、各部材を一括して取付け可能である。このため半田接続工程も一回で行うことができる。
【０１２９】
また、配線シート付き配線体３３０Ａは、第１配線体３４０Ａから延長する接続部３４２および第２配線体３５０Ａにより、下側から支持されている。このため、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂに加わる配線シート付き配線体３３０Ａの荷重が小さい。
【０１３０】
また、これらの部材が一体にされていない場合、次の問題もある。
素子実装アセンブリに対して配線シート付き配線体３３０Ａを配置して半田接続するとき、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂに荷重が加わり、半田溶融時の各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂの移動が阻害される。すなわち、半田溶融時の半田張力による素子のセルフアライメントの作用が生じにくくなり、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂが適切な位置に配置されない場合がある。
【０１３１】
これに対して、上記構成の配線シート付き配線体３３０Ａは、下側から接続部３４２により支持され、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂに荷重が加わりにくい構造となっている。このため、半田溶融時、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂのセルフアライメントの作用が生じる。
【０１３２】
［第４実施形態］
図１１〜図１３を参照して、第４実施形態について説明する。
この実施形態では、第３実施形態の変形例を示す。すなわち、第３実施形態では、各回路要素ＣＵ、ＣＶ、ＣＷに対応する各構成を縦方向に配列し、かつ各構成の素子を横方向１列に配列する。すなわち、素子の配列構成は３行４列である。本実施形態では、各回路要素ＣＵ、ＣＶ、ＣＷに対応する各構成を縦方向に配列し、かつ各構成の素子を２列に配列する。すなわち、各素子の配列構成は６行２列である。
【０１３３】
以下、この変更にともない生じる第３実施形態の半導体装置３０１の構成からの変更について説明する。なお、第３実施形態の半導体装置３０１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。以下の説明では、第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆの並びの方向を縦方向とし、縦方向に垂直な方向を横方向とする。また、ケース４９０において第１〜第３外部端子４９１〜４９３が配置されている側壁を第１側壁４９５とし、反対側の側壁を第２側壁４９６とする。
【０１３４】
本実施形態の半導体装置４０１について説明する。
なお、半導体装置４０１の回路構成は第３実施形態の半導体装置３０１と同様である。
半導体装置４０１は、６個のスイッチング素子１０Ａ〜１０Ｆと、６個のフライホイールダイオード２０Ａ〜２０Ｆと、３個の配線シート付き配線体４３０Ａ〜４３０Ｃと、導電層積層基板４８０と、ケース４９０と、封止樹脂１００とを備えている。
【０１３５】
ケース４９０には、電源配線Ｐに対応する電源端子４９４Ｐと電源配線Ｎに対応する電源端子４９４Ｎと、入出力配線Ｕに対応する第１外部端子４９１と、入出力配線Ｖに対応する第２外部端子４９２と、入出力配線Ｗに対応する第３外部端子４９３とが取り付けられている。
【０１３６】
電源端子４９４Ｐと、電源端子４９４Ｎと、各第１〜第３外部端子４９１，４９２，４９３は、ケース４９０の第１側壁４９５側に配置されている。電源端子４９４Ｐは、ケース４９０の第１側壁４９５側に設けられた第１バスバー４９７に接続されている。電源端子４９４Ｎは、ケース４９０の第１側壁４９５側に設けられた第２バスバー４９８に接続されている。
【０１３７】
第１バスバー４９７および第２バスバー４９８は、後述の第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆの面よりも高い位置に設けられ、各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆから所定距離離れたところに形成されている。
【０１３８】
ケース４９０の導電層積層基板４８０には、６個の導電層、すなわち第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆが形成されている。各第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆは、縦方向に一列に配列されている。
【０１３９】
各第１導電層４８２Ａには、スイッチング素子１０Ａと上段ＦＷＤ２０Ａとが配置されている。上段スイッチング素子１０Ａは第２側壁４９６側に配置され、上段ＦＷＤ２０Ａは第１側壁４９５側に配置されている。第２〜第６導電層４８２Ｂ〜４８２Ｆにも同様態様で各素子が配置されている。
【０１４０】
図１１を参照して、回路要素ＣＵに対応する部分について説明する。
配線シート付き配線体４３０Ａは、第１配線体４４０Ａと、第２配線体４５０Ａと、第３配線体４７０Ａと、配線シート４６０Ａとを備えている。
【０１４１】
第１配線体４４０Ａは、平坦部４４１と、平坦部４４１から突出して設けられた接続部４４２とを備えている。平坦部４４１は、上段スイッチング素子１０Ａのソース電極と上段ＦＷＤ２０Ａのアノード電極に接続されている。接続部４４２は第２導電層４８２Ｂに接続されている。また、第１配線体４４０Ａは、第１側壁４９５側に延長して第１外部端子４９１に接続されている。
【０１４２】
第２配線体４５０Ａは、絶縁スペーサ４５４を介して第１配線体４４０Ａに固定されている。また、第２配線体４５０Ａの一端は、第１バスバー４９７に接続されている。第２配線体４５０Ａの他端は、第１導電層４８２Ａに接続されている。
【０１４３】
第３配線体４７０Ａは、第１側壁４９５側に延長して第２バスバー４９８に接続されている。また、第３配線体４７０Ａの平坦部で、下段スイッチング素子１０Ｂのソース電極と下段ＦＷＤ２０Ｂのアノード電極に接続されている。
【０１４４】
配線シート４６０Ａは、上段スイッチング素子１０Ａに接続する第１配線部４６１と下段スイッチング素子１０Ｂに接続する第２配線部４６２とを備えている。第１配線部４６１と第２配線部４６２は、ケース４９０の第２側壁４９６側に引き出されている。
【０１４５】
以上のように、第１配線体４４０Ａ、第２配線体４５０Ａおよび第３配線体４７０Ａは、第１側壁４９５側に引き出されている。これに対し、配線シート４６０Ａの第１配線部４６１と第２配線部４６２は、第２側壁４９６側に引き出されている。なお、回路要素ＣＶおよび回路要素ＣＷの構成は、回路要素ＣＶの構成と同様である。
【０１４６】
なお、回路要素ＣＶに対応する部分の各構成要素の接続構造、および回路要素ＣＷに対応する部分の各構成要素の接続構造は、回路要素ＣＵに対応する部分の各構成要素の接続構造と同様である。
【０１４７】
半導体装置４０１の構造的特徴について説明する。
インバータ回路の正電圧側の電源配線Ｐと低電圧側の電源配線Ｎとには大電流が流れる。このため、電源配線Ｐおよび電源配線Ｎの周囲には強い磁界が発生する。磁束変動が生じるとき周囲の配線にノイズが形成される。すなわち、電源配線Ｐまたは電源配線Ｎの電界変動により、配線６１にノイズが発生するおそれがある。
【０１４８】
本実施形態では、電源配線Ｐおよび電源配線Ｎと、信号配線である配線シート４６０Ａとをケースを間に挟んで互いに対向する位置に配置する。すなわち、電源配線Ｐおよび電源配線Ｎと、配線シート４６０Ａとの間の距離を大きくするとともに、両者を直交させている。これにより、配線シート４６０Ａの鎖交磁束を小さくすることができるため、配線６１内に生じるノイズの発生を抑制することができる。
【０１４９】
また、上記配線構造とすることにより、第３実施形態の半導体装置３０１に比べて、各外部端子４９１〜４９３から各下段スイッチング素子１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｆまでの配線長を短くすることができる。これにより、配線のインダクタンスが低減し、サージ電圧が低下する。
【０１５０】
また、次の構造的特徴を有する。
インバータ回路の構成上、第１導電層４８２Ａと第３導電層４８２Ｃと第５導電層４８２Ｅとは互いに接続される。また、同様に第２導電層４８２Ｂと第４導電層４８２Ｄと第６導電層４８２Ｆとは互いに接続される。従来構造では、導電層積層基板４８０上において、配線パターンにより第１導電層４８２Ａと第３導電層４８２Ｃと第５導電層４８２Ｅとを互いに接続する。また同様に、導電層積層基板４８０上において配線パターンにより第２導電層４８２Ｂと第４導電層４８２Ｄと第６導電層４８２Ｆとを互いに接続する。このような構成の場合、半導体装置の底面積は、第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆと、配線パターンと、両者の間隔を確保するためのスペースとを足し合わせた大きさになる。
【０１５１】
一方、本実施形態では、導電層積層基板４８０上には配線パターンを形成せず、第１導電層４８２Ａと第３導電層４８２Ｃと第５導電層４８２Ｅとを第１バスバー４９７により互いに接続する。同様に、第２導電層４８２Ｂと第４導電層４８２Ｄと第６導電層４８２Ｆとを第２バスバー４９８により互いに接続する。
【０１５２】
第１バスバー４９７および第２バスバー４９８は、ケース４９０の第１側壁４９５付近に設けられ、かつ各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆよりも高い位置に配置されている。すなわち、高さにより絶縁距離が確保されている。このため、各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆとバスバーとの間の間隔は、半導体装置４０１の底面にバスバーを投射した距離において、従来構造の各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆと配線パターンとの間の間隔よりも小さい。すなわち、本実施形態の半導体装置４０１は、底面積で比較して、従来構造の半導体装置よりも小さい。
【０１５３】
以下、各実施形態の効果を説明する。
（１）第１実施形態では、半導体装置の上側配線構造体（配線構造体）として配線シート付き配線体３０を用いる。配線シート付き配線体３０は、第１配線体４０と、配線シート６０とを備える。第１配線体４０の主面４０Ａに配線シート６０が取り付けられて、第１配線体４０と配線シート６０とは一体にされている。
【０１５４】
すなわち、従来構造のワイヤ接続に代えて、第１配線体４０をソース電極１４に接続する。これにより、従来構造のように多数のワイヤ接続作業を行う必要がないため、接続作業を簡略化することができる。また、第１配線体４０には配線シート６０が固定されているため、第１配線体４０と配線シート６０とを一括してスイッチング素子１０に接続することができる。このため、第１配線体４０および配線シート６０を個々に取り付ける必要がない。すなわち、半導体装置１の製造工程を簡略化することができる。
【０１５５】
（２）第１実施形態では、第１配線体４０の第１半田接続部４１（接続部）と配線シート６０の各端子６７〜７１との配置関係が、スイッチング素子１０のソース電極１４と各電極１５〜１９との配置関係に対応するように、配線シート６０が第１配線体４０に固定されている。
【０１５６】
この構成では、スイッチング素子１０のソース電極１４と第１半田接続部４１、およびスイッチング素子１０の各電極１５〜１９と配線シート６０の各端子６７〜７１とを精確に接続させることができる。
【０１５７】
（３）第１実施形態では、配線シート付き配線体３０において、第１半田接続部４１が配線シート６０の延長部分で囲われている。すなわち、第１半田接続部４１は、第１貫通孔６４内に設けられている。
【０１５８】
この構成によれば、第１配線体４０とスイッチング素子１０のソース電極１４とを接続するときに用いられる半田が第１半田接続部４１以外のところに拡散することが抑制される。半田が拡散する場合、スイッチング素子１０が移動して、スイッチング素子１０が所定の位置で固定されないおそれがあるが、この構成によれば、スイッチング素子１０の移動を抑制されるため、大きな位置ずれが発生しにくい。
【０１５９】
（４）第１実施形態では、第２配線体５０が第１配線体４０に絶縁スペーサ５４を介して固定されている。すなわち、第１配線体４０と配線シート６０と第２配線体５０とが一体にされている。このため、これら部材を個別に接続する必要がないため、半導体装置１の製造工程をさらに簡略化することができる。
【０１６０】
（５）第１実施形態では、第１配線体４０にはスイッチング素子１０（他の半導体素子）に接続される第１半田接続部４１と、フライホイールダイオード２０に接続される第２半田接続部４２とが設けられている。また、第１配線体４０に、さらに別の素子を接続するための接続部を設けることも可能である。すなわち、上記配線シート付き配線体３０の構成は、複数の素子を備える半導体装置の上側配線構造体（配線構造体）にも適用することができる。
【０１６１】
（６）第１実施形態の半導体装置１は、上記構成の配線シート付き配線体３０を備えている。配線シート付き配線体３０を用いることにより、複数の部材を一括実装することができるため、半導体装置１の製造工程を簡略化することができる。
【０１６２】
（７）第１実施形態の半導体装置１の製造方法（第１〜第３の製造方法）では、配線シート付き配線体３０を形成し、次に、配線シート付き配線体３０とスイッチング素子１０等とを接続する。すなわち、第１配線体４０と配線シート６０とを一体にすることにより、スイッチング素子１０等に対してこれら部材を一括して取り付けることができるため、製造工程を簡略化することができる。
【０１６３】
（８）第１実施形態の半導体装置１の製造方法（第１の製造方法）では、配線シート付き配線体３０にスイッチング素子１０等を半田で接続する（第１半田接続工程）。次に、第１半田接続工程のアセンブリに導電層積層基板８０を半田で接続する（第２半田接続工程）。
【０１６４】
この製造方法によれば、導電層積層基板８０にスイッチング素子１０を固定する前に、上記配線シート付き配線体３０にスイッチング素子１０を半田で接続する。すなわち、スイッチング素子１０が移動可能な状態で半田接続する。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１０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１０の位置決めが行われるため、ソース電極１４と各電極１５〜１９との短絡が抑制される。
【０１６５】
（９）第１実施形態の半導体装置１の製造方法（第１の製造方法）は、第２半田接続工程では、第１半田接続工程の半田よりも融点の低い半田を用いる。すなわち、後に行われる第２主面１２側の半田接続（第２半田接続工程）に用いられる半田は、先に行われる第１主面１１側の半田接続（第１半田接続工程）に用いられる半田よりも融点が低い。
【０１６６】
この構成によれば、第２半田接続工程では、先に形成された半田分の溶融を少なくすることができるため、この工程前に半田接続した部品同士の位置ずれを抑制することができる。
【０１６７】
なお、上記（１）〜（９）の構成は、他の実施形態の半導体装置２０１，３０１，４０１に備わっている。このため、これら各実施形態においても上記（１）〜（９）の効果が得られる。
【０１６８】
（１０）第２実施形態では、導電層積層基板２８０に接触する接触部２４１Ａが第１配線体２４０に設けられている。この構成では、第１配線体２４０を導電層積層基板２８０に接触させる。すなわち、導電層積層基板２８０を通じて第１配線体２４０を冷却する。これにより、スイッチング素子１０は、ドレイン電極１３側から冷却されるとともに、ソース電極１４側から冷却される。このため、スイッチング素子１０の過熱が抑制される。
【０１６９】
（１１）第３実施形態では、上段スイッチング素子１０Ａと下段ＦＷＤ素子１０Ｂとが直列接続され、かつ各スイッチング素子１０Ａ，１０Ｂに対して並列にＦＷＤ２０Ａ，２０Ｂが逆方向に接続された半導体装置３０１において、配線シート付き配線体３３０Ａ〜３３０Ｃは次の構成を備えている。配線シート付き配線体３３０Ａは、第１配線体３４０Ａと、第２配線体３５０Ａと、第３配線体３７０Ａと、第１配線部３６１（第１配線シート）および第２配線部３６２（第２配線シート）を含む配線シート３６０Ａとを備え、これらの部材は互いに接続されて一体にされている。
【０１７０】
このような構成によれば、半導体装置３０１の製造工程において、これら部材を個別に接続する必要がない。すなわち、各部材を個別に半田接続する必要があったため、全体の組み立て作業に長時間を要していたが、半田接続を一括して行うことができるため、半田接続工程の時間を短縮することができる。
【０１７１】
（１２）第４実施形態では、各回路要素の上段スイッチング素子１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅの各ドレイン電極は、各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆおよび各第２配線体４５０Ａ，４５０Ｂ，４５０Ｃを介して第１バスバー４９７に接続されている。各回路要素の下段スイッチング素子１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｆの各ソース電極は、各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆおよび各第３配線体４７０Ａ，４７０Ｂ，４７０Ｃを介して第２バスバー４９８に接続されている。そして、第１バスバー４９７と第２バスバー４９８は、第１側壁４９５側に配置され、第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆよりも高い位置に設けている。
【０１７２】
このような構成によれば、従来構造すなわち第１導電層４８２Ａと第３導電層４８２Ｃと第５導電層４８２Ｅとを配線パターンで接続し、かつ第２導電層４８２Ｂと第４導電層４８２Ｄと第６導電層４８２Ｆとを配線パターンで接続する構造の半導体装置よりも、底面積において小さくすることができる。
【０１７３】
（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記各実施形態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。
【０１７４】
・第１実施形態では、スイッチング素子１０のドレイン電極１３側およびフライホイールダイオード２０のカソード電極側に配置される配線構造体（以下、「下側配線構造体」）として、ＤＢＡ等の導電層積層基板８０を用いているが、下側配線構造体は、ＤＢＡ等のセラミックス基板に限定されない。下側配線構造体としては、導電層を備えること、熱伝導率が高いこと、絶縁層があること、が要件とされる。すなわち、これら要件を満たす基材は下側配線構造体として採用することができる。
【０１７５】
例えば、ＤＢＡに代えて、銅基板とポリイミドシートとの積層板、またはこの積層板にヒートシンク板を積層した積層板等を用いることもできる。また、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）等の緩衝基材を導電層として採用することもできる。
【０１７６】
・第１実施形態では、ケース９０の一部としてヒートシンク板９３を備えているが、これを省略することもできる。また、ヒートシンク板９３に代えて、膨張係数の小さい緩衝機材を張り付ける構造としてもよい。
【０１７７】
・上記第２実施形態では、導電層積層基板２８０に第２導電層２８２Ｂを形成し、第２導電層２８２Ｂを介して第１配線体２４０と第１外部端子２９１とを接続する。これにより、スイッチング素子１０の第１主面１１からの熱拡散を増大させる。すなわち、第１配線体２４０を第２導電層２８２Ｂに接続するとともに、第１接続配線体２９１Ａを介して第２導電層２８２Ｂを第１外部端子２９１に接続する。
【０１７８】
これに対して、次の構成によっても、スイッチング素子１０の第１主面１１からの熱拡散を増大させることができる。すなわち、導電層積層基板２８０に第２導電層２８２Ｂを形成せず、第１配線体２４０を導電層積層基板２８０に接触させる構成とする。例えば、第１配線体２４０を湾曲させて、第１配線体２４０と第１外部端子２９１とを接続する。そして、第１配線体２４０の湾曲部で導電層積層基板２８０に接触させる。この接触部にサーマルグリスを塗布してもよい。すなわち、第１配線体２４０の一部を導電層積層基板２８０に接触させることにより、スイッチング素子１０の第１主面１１からの熱拡散を増大させることができる。
【０１７９】
また、第１配線体２４０を曲げて第１配線体２４０と導電層積層基板２８０とを接触させる構成に代えて、導電層積層基板２８０から伝熱体を引き出して、伝熱体と第１配線体２４０とを接続する構成としてもよい。
【０１８０】
・上記各実施形態では、半田で各部材を半田接続しているが、半田接続形態は限定されない。すなわち、上記半田接続には、半田めっき、半田ペースト、半田プリフォーム等各種の半田接続方法を用いることができる。
【０１８１】
・上記各実施形態では、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。
【０１８２】
・上記各実施形態では、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の配線構造体に本発明を適用することもできる。
【０１８３】
・上記各実施形態では、スイッチング素子１０としてｎ型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、ＳｉＣ−ＩＧＢＴ等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１８４】
１…半導体装置、１０…スイッチング素子、１０Ａ…上段スイッチング素子、１０Ｂ…下段スイッチング素子、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、２０Ａ…上段ＦＷＤ、２０Ｂ…下段ＦＷＤ、２１…第１主面、２２…第２主面、３０…配線シート付き配線体、４０…第１配線体、４０Ａ…主面、４１…第１半田接続部、４２…第２半田接続部、５０…第２配線体、５１…第１接続部、５２…第２接続部、５３…中間部、５４…絶縁スペーサ、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…導電層積層基板、８１…絶縁基板、８２…導電層、８３…金属層、９０…ケース、９１…第１外部端子、９２…第２外部端子、９３…ヒートシンク板、９４…枠体、９５…第１側壁、９６…第２側壁、１００…封止樹脂、１０１…第１半田、１０１Ａ…第１半田層、１０１Ｂ…第２半田層、１０１Ｃ…半田層、１０２…第２半田、２０１，３０１，４０１…半導体装置、２３０…配線シート付き配線体、２４０…第１配線体、２４１…接続部、２４１Ａ…接触部、２６０…配線シート、２８０…導電層積層基板、２８１…絶縁基板、２８２Ａ…第１導電層、２８２Ｂ…第２導電層、２８３…金属層、２９０…ケース、２９１…第１外部端子、２９２…第２外部端子、２９１Ａ…第１接続配線体、２９２Ａ…第２接続配線体、２９３…ヒートシンク板、２９４…枠体、３３０Ａ…配線シート付き配線体、３４０Ａ…第１配線体、３４１…平坦部、３４２…接続部、３５０Ａ…第２配線体、３５４…絶縁スペーサ、３６０Ａ…配線シート、３６１…第１配線部、３６２…第２配線部、３７０Ａ…第３配線体、３８０，４８０…導電層積層基板、３８２Ａ，４８２Ａ…第１導電層、３８２Ｂ，４８２Ｂ…第２導電層、３９０，４９０…ケース、３９１，４９１…第１外部端子、３９２，４９２…第２外部端子、３９３，４９３…第３外部端子、３９４Ｐ，４９４Ｐ…電源端子、３９４Ｎ，４９４Ｎ…電源端子、４３０Ａ…配線シート付き配線体、４４０Ａ…第１配線体、４４１…平坦部、４４２…接続部、４５０Ａ…第２配線体、４５４…絶縁スペーサ、４６０Ａ…配線シート、４６１…第１配線部、４６２…第２配線部、４７０Ａ…第３配線体、４９５…第１側壁、４９６…第２側壁、４９７…第１バスバー、４９８…第２バスバー。
【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配線体、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の一種として片側冷却構造の半導体装置が知られている。この種の半導体装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子が配置される導電層積層基板と、配線構造体とを備える。配線構造体は、スイッチング素子の第１主面の第１電極に接続される配線体と、制御電極に接続される配線体とを備えている。
【０００３】
電力制御用のスイッチング素子としては、シリコン（Ｓｉ）系のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が主に用いられている。
また、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）等により形成された電界効果トランジスタ、ＳｉＣ系のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＧａＮ系のＭＥＳＦＥＴも用いられている。
【０００４】
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第１電極（エミッタ電極）に接続される配線体としてリードフレームを用いている。リードフレームと第１電極との間はワイヤで接続されている。一方、スイッチング素子の制御電極（ゲート電極）に接続される配線体としてフレキシブル基板を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３２５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体装置の製造工程の効率化の要求から配線構造体の構造検討が行われている。
特許文献１の技術の場合、スイッチング素子とリードフレームとの間の接続は複数のワイヤを用いている。このような構造の場合、半導体装置内に実装するスイッチング素子の個数が多いときワイヤ数も多くなり、接続工程時間が長くなる。
【０００７】
また、スイッチング素子とリードフレーム間の接続とスイッチング素子とフレキシブル基板間の接続とは接続方法が異なるため、各接続は別々の工程で行われる。接続工程が複数に分かれているとき製造管理が複雑になり、その分手間も要する。このような実情から製造工程を簡略化することのできる半導体装置の構造が要求されている。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、製造工程を簡略化することのできる配線シート付き配線体、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】
【０００９】
（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と、前記第２電極に接続された導電層積層基板と、前記第１電極および前記制御電極に接続された配線構造体とを備える半導体装置について、前記半導体装置の前記配線構造体として用いられる配線シート付き配線体であって、前記第１電極に接続される配線体と、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、前記配線体において前記第１電極が接続される面に前記配線シートが取り付けられていることを要旨とする。
【００１０】
この発明によれば、従来構造のワイヤ接続に代えて、配線体を第１電極に接続する。これにより、従来構造のように多数のワイヤ接続作業を行う必要がないため、接続作業を簡略化することができる。また、配線体に配線シートが固定されているため、配線体と配線シートとを一括してスイッチング素子に接続することができる。このため、配線体および配線シートを個々に取り付ける必要がない。すなわち、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００１１】
（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配線体において、前記配線体の主面で前記第１電極に接続する接続部と前記配線シートの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配線体に固定されていることを要旨とする。
【００１２】
この発明では、配線体の接続部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電極と接続部、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することができる。
【００１３】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の配線シート付き配線体において、前記接続部が前記配線シートの延長部分で囲われていることを要旨とする。
この発明では、接続部が配線シートの延長部で囲われている。このため、配線体とスイッチング素子の第１電極とを接続するときに用いられる接続材料が接続部以外のところに拡散することを抑制することができる。接続材料が拡散する場合、スイッチング素子が移動して、スイッチング素子が所定の位置で固定されないおそれがあるが、この構成によれば、スイッチング素子の移動を抑制することができる。
【００１４】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、前記配線体を第１配線体として、前記導電層積層基板の導電層に接続される第２配線体をさらに備え、前記第２配線体が前記第１配線体に絶縁スペーサを介して固定されていることを要旨とする。
【００１５】
この発明によれば、第１配線体と配線シートと第２配線体とが一体にされている。このため、これら部材を個別に接続する必要がないため、半導体装置の製造工程をさらに簡略化することができる。
【００１６】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、前記配線体には前記導電層積層基板に接触する接触部が設けられていることを要旨とする。
【００１７】
導電層積層基板の裏面側、すなわちスイッチング素子が配置される面と反対側の面には、冷却装置の実装が可能である。すなわち、導電層積層基板を介してスイッチング素子が冷却される。本発明では、配線体を導電層積層基板に接触させる。すなわち、導電層積層基板を通じて配線体を冷却する。これにより、スイッチング素子を両面側から効率的に放熱させることが可能となる。これにより、スイッチング素子の過熱を抑制することができる。
【００１８】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、スイッチング素子および他の半導体素子を含む半導体装置の前記配線構造体として用いられるものであり、前記配線体で前記第１電極に接続される接続部を第１接続部として、前記配線体には、前記他の半導体素子の電極に接続される第２接続部が設けられていることを要旨とする。この発明によれば、配線体と配線シートとが一体にされている。このため、スイッチング素子および他の半導体素子を含む半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００１９】
（７）請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体を備えた半導体装置である。
この発明によれば、上記構成の配線シート付き配線体を備えるため半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２０】
（８）請求項８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、前記第２電極に接続されている導電層積層基板と、前記第１電極に接続されている配線体と、前記制御電極に接続されている配線シートとを備える半導体装置において、前記配線体に前記配線シートが取り付けられて一体にされていることを要旨とする。
【００２１】
この発明によれば、配線体に配線シートが固定され一体にされているため、両部材を一括してスイッチング素子に接続することができる。このため、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２２】
（９）請求項９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、フライホイールダイオードと、前記スイッチング素子の第２電極および前記フライホイールダイオードの一電極に接続されている導電層積層基板と、前記スイッチング素子の第１電極および前記フライホイールダイオードの他電極に接続されている配線体と、前記制御電極に接続されている配線シートとを備える半導体装置において、前記配線体に前記配線シートが取り付けられて一体にされていることを要旨とする。
【００２３】
この発明によれば、スイッチング素子とフライホイールダイオードとを含む半導体装置において、配線体と配線シートとが一体にされていることから、これら部材を個別に接続する必要がないため、この半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２４】
（１０）請求項１０に記載の発明は、第１主面に少なくとも第１上段電極および上段制御電極が形成されかつ第２主面に第２上段電極が形成された上段スイッチング素子と、第１主面に少なくとも第１下段電極および下段制御電極が形成されかつ第２主面に第２下段電極が形成された下段スイッチング素子と、一電極および他電極が形成された上段フライホイールダイオードと、一電極および他電極が形成された下段フライホイールダイオードと、第１導電層および第２導電層が形成され、かつ前記第１導電層を介して前記上段スイッチング素子の第２上段電極および上段フライホイールダイオードの他電極とに接続され、かつ前記第２導電層を介して前記下段スイッチング素子の第２下段電極および下段フライホイールダイオードの他電極とに接続されている導電層積層基板と、前記上段スイッチング素子の前記第１上段電極および前記上段フライホイールダイオードの一電極に接続され、かつ前記第２導電層に接続されている第１配線体と、絶縁スペーサを介して前記第１配線体に固定されかつ前記第１導電層に接続されている第２配線体と、前記下段スイッチング素子の前記第１下段電極および前記下段フライホイールダイオードの一電極に接続されている第３配線体と、前記第１配線体に固定され、かつ前記上段スイッチング素子の前記上段制御電極に接続されている第１配線シートと、前記第３配線体に固定され、かつ前記下段スイッチング素子の前記下段制御電極に接続されている第２配線シートとを備えていることを要旨とする。
【００２５】
この発明によれば、上段スイッチング素子と下段スイッチング素子とが直列接続され、かつ各スイッチング素子に対して並列にフライホイールダイオードが逆方向に接続された半導体装置において、第１配線体と第２配線体と第３配線体と配線シートとが一体とされている。これら部材を個別に接続する必要がない。このため、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２６】
（１１）請求項１１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、前記第２電極に接続されている導電層積層基板と、前記第１電極に接続されている配線体と、前記制御電極に接続されている配線シートとを含む半導体装置の製造方法であって、前記配線体と前記配線シートとを一体にして配線シート付き配線体を形成する工程と、前記配線シート付き配線体と前記スイッチング素子とを接続する工程とを含むことを要旨とする。
【００２７】
この発明によれば、まず、配線体と配線シートとを一体にすることにより、配線シート付き配線体を形成する。次に、配線シート付き配線体とスイッチング素子とを接続する。すなわち、配線体と配線シートとを一体にすることにより、スイッチング素子に対してこれら部材を一括して取り付けることができるため、製造工程を簡略化することができる。
【００２８】
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法において、前記配線シート付き配線体に前記スイッチング素子を半田で接続する第１半田接続工程と、前記第１半田接続工程のアセンブリに前記導電層積層基板を半田で接続する第２半田接続工程とを含むことを要旨とする。
【００２９】
この発明によれば、導電層積層基板にスイッチング素子を固定する前に上記配線シート付き配線体にスイッチング素子を半田で接続する。すなわち、スイッチング素子が移動可能な状態で半田接続する。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電極と制御電極で短絡が生じることを抑制することができる。
【００３０】
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、前記第２半田接続工程では前記第１半田接続工程の半田よりも融点の低い半田を用いることを要旨とする。
【００３１】
この発明は、第２半田接続工程において第１半田接続工程で用いる半田よりも融点の低い半田を用いる。このため、第２半田接続工程で、この工程よりも前に半田接続した部品同士の位置ずれを抑制することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、製造工程を簡略化することのできる配線シート付き配線体、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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態の半導体装置について平面構造を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】配線シート付き配線体の平面図。
【図４】半導体装置の組み立て方法を示す断面図。
【図５】スイッチング素子の実装を示す拡大図。
【図６】他の実施形態の半導体装置について平面構造を示す平面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図８】他の実施形態の半導体装置について回路構成を示すブロック図。
【図９】図８の半導体装置の平面構造を示す平面図。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図１１】他の実施形態の半導体装置について平面構造を示す平面図。
【図１２】図１１のＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【図１３】図１１のＥ−Ｅ線に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［第１実施形態］
図１および図２を参照して、本発明の半導体装置の第１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。
【００３５】
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、配線シート付き配線体３０（配線構造体）と、導電層積層基板８０と、ケース９０と、封止樹脂１００とを備える。
【００３６】
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互いに接続されている。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互いに接続されている。
【００３７】
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。
【００３８】
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。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
フライホイールダイオード２０はシリコン（Ｓｉ）により形成されている。
フライホイールダイオード２０の第１主面２１にはアノード電極（一電極）が形成されている。フライホイールダイオード２０の第２主面２２にはカソード電極（他電極）が形成されている。
【００４４】
ケース９０について説明する。
ケース９０は、スイッチング素子１０、フライホイールダイオード２０、および配線シート付き配線体３０の一部を収容する。ケース９０の内側には、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を封止する封止樹脂１００が充填されている。封止樹脂１００としては、シリコーンゲルまたはエポキシ樹脂等が用いられる。
【００４５】
図２に示すように、ケース９０は、半導体装置１の底壁を構成するヒートシンク板９３と、側壁を構成する枠体９４とを備えている。枠体９４はヒートシンク板９３の周囲を囲う。枠体９４は耐熱性樹脂により形成されている。枠体９４には、第１外部端子９１と、第２外部端子９２とが取り付けられている。ケース９０の底面には導電層積層基板８０が取り付けられている。すなわち、ヒートシンク板９３の上に導電層積層基板８０が配置され、両者は半田接続されている。
【００４６】
導電層積層基板８０は、絶縁基板８１と、絶縁基板８１の一面に形成された導電層８２と、絶縁基板８１の他面に形成された金属層８３とを備えている。
絶縁基板８１は、窒化アルミニウム等のセラミックスにより形成されている。
【００４７】
導電層８２は、銅、アルミニウム等の導電性の高い金属により形成されている。
金属層８３は、絶縁基板８１の反り抑制のために設けられている。金属層８３は、導電層８２と同等の膨張係数を有する材料により形成されている。例えば、金属層８３は、銅、アルミニウム等により形成される。
【００４８】
この種の導電層積層基板８０として、ＤＢＡ（DBA：Direct Brazed Aluminum）、ＤＢＣ（Direct Bonding Copper）、ＡＭＣ（Active Metal Brazed Copper）等が用いられる。また、窒化珪素基板（Ｓｉ３Ｎ４）に活性金属法により銅板を接合した基板を用いることもできる。
【００４９】
図２および図３を参照して、配線シート付き配線体３０について説明する。
配線シート付き配線体３０は、第１配線体４０（配線体）と、第２配線体５０と、配線シート６０とを備えている。
【００５０】
第１配線体４０について説明する。
第１配線体４０は、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のアノード電極とに接続される。第１配線体４０の一端は、第１外部端子９１に接続されている。
【００５１】
第１配線体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配線体４０は上記厚さに設定される。
【００５２】
第１配線体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配線体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。
【００５３】
第２配線体５０について説明する。
第２配線体５０は第２外部端子９２に接続されている。第２配線体５０は第１配線体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。
【００５４】
第２配線体５０は、一端に設けられた第１接続部５１と、他端に設けられた第２接続部５２と、第１接続部５１と第２接続部５２との間部分に対応する中間部５３とを備えている。第１接続部５１は、第２外部端子９２に接続されている。第２接続部５２は、導電層８２に接続されている。
【００５５】
第１接続部５１は、第２接続部５２よりも高い位置にある。すなわち、第２接続部５２の底面に対して垂直方向において、第１接続部５１と第２接続部５２とは高さの異なる位置に配置されている。なお、第１接続部５１と第２接続部５２との高さの比較は、第２接続部５２の底面（導電層に接する部分）を基準面としている。
【００５６】
第２配線体５０は、絶縁スペーサ５４を介して第１配線体４０に取り付けられている。絶縁スペーサ５４は、第２配線体５０の中間部５３と第１配線体４０の間に配置され、第１配線体４０と第２配線体５０との間を絶縁する。
【００５７】
絶縁スペーサ５４は、両面が熱可塑性層であるポリイミドシート、エポキシ樹脂もしくはポリフェニレンサルファイド樹脂等の樹脂シート、ＳｉＮ、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＡｌＮ板等のセラミック板、ＤＢＡ，ＤＢＣ、ＡＭＣ等の基板により形成されている。ポリイミドシートの場合は、第１配線体４０と第２配線体５０とは熱圧着により固定される。ＤＢＡ、ＤＢＣ、ＡＭＣ等の場合は半田接続により第１配線体４０と第２配線体５０とが固定される。
【００５８】
配線シート６０について説明する。
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。
【００５９】
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。
【００６０】
第１ポリイミド層６３Ａは、第１配線体４０と接触する絶縁層である。
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。すなわち、配線６１に接触する面と、補強板６２に接触する面と、第１配線体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。これにより、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配線体４０との高温密着性が向上する。
【００６１】
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。
なお、配線６１および補強板６２は銅材により形成されている。
【００６２】
配線シート６０は、第１配線体４０の主面４０Ａ側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３に示すように、リード部６０Ｂの一部は第１配線体４０に接触し、この接触部分で第１配線体４０に固定されている。
【００６３】
固定部６０Ａは、スイッチング素子１０と半田接続する部分（以下、第１半田接続部４１）およびフライホイールダイオード２０と半田接続する部分（以下、第２半田接続部４２）を囲む。すなわち、第１半田接続部４１を囲むように第１貫通孔６４が形成されている。また、第２半田接続部４２を囲むように第２貫通孔６５が形成されている。
【００６４】
第１貫通孔６４で囲まれた部分（第１半田接続部４１）には、第１半田１０１を材料とする第１半田層１０１Ａが形成されている。
第１貫通孔６４は、スイッチング素子１０のソース電極１４に対応するところに形成されている。第１貫通孔６４の大きさは、ソース電極１４の大きさと略同じである。
【００６５】
第２貫通孔６５で囲まれた部分（第２半田接続部４２）には、第１半田１０１を材料とする第２半田層１０１Ｂが形成されている。
第２貫通孔６５は、フライホイールダイオード２０に対応するところに形成されている。第２貫通孔６５の大きさは、フライホイールダイオード２０の大きさと略同じである。
【００６６】
配線６１は第１貫通孔６４近辺から延びている。
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。この開口部６６に、５個の端子６７〜７１が形成されている。５個の端子６７〜７１は各配線６１の先端部に設けられている。
【００６７】
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に接続されている。第１モニタ端子６８は第１モニタ電極１６に接続されている。第２モニタ端子６９は第２モニタ電極１７に接続されている。第３モニタ端子７０は第３モニタ電極１８に接続されている。第４モニタ端子７１は第４モニタ電極１９に接続されている。
【００６８】
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、電極１５〜１９に対応して設けられている。すなわち、第１貫通孔６４（すなわち第１半田接続部４１）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。
【００６９】
これら５個の端子６７〜７１には半田層１０１Ｃが形成されている。半田層１０１Ｃは第１半田１０１により形成されている。５個の端子６７〜７１の表面の高さ（半田層の表面）は、第１半田接続部４１の第１半田層１０１Ａの高さと略一致する。すなわち、第１半田層１０１Ａの上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。
【００７０】
半導体装置１の各構成要素の接続関係について説明する。
図２に示すように、スイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０は、導電層積層基板８０の導電層８２の上に配置され、第２半田１０２で半田接続されている。すなわち、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の第２主面２２とは、導電層８２に接続されている。この導電層８２は、第２配線体５０を介して第２外部端子９２に接続されている。
【００７１】
一方、スイッチング素子１０の第１主面１１と、フライホイールダイオード２０の第１主面２１とは、配線シート付き配線体３０に接続されている。具体的には、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の第１主面２１と、第１外部端子９１とが第１配線体４０を介して互いに接続されている。また、配線シート６０の各端子６７〜７１とスイッチング素子１０の各電極１５〜１９とが互いに接続されている。これらの接続は第１半田１０１で接続されている。
【００７２】
上記配線シート付き配線体３０の構造的特徴について説明する。
配線シート付き配線体３０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が並列接続される半導体装置１の上側配線構造体（配線構造体）を構成する。配線シート付き配線体３０は、２つの構成すなわち第１構成部と第２構成部とを備えている。第１構成部は、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の第１主面２１と第１外部端子９１とを互いに接続させる。第２構成部は、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とを互いに接続させる。
【００７３】
従来構造では、第１構成部はワイヤ接続により実現されている。スイッチング素子１０のソース電極１４には大電流が流れるため、ソース電極１４とフライホイールダイオード２０の第１主面２１との接続、およびフライホイールダイオード２０の第１主面２１と第１外部端子９１との接続のそれぞれにおいて、複数のワイヤが用いられる。一方、第２構成部はフレキシブル基板で実現されている。
【００７４】
これに対し、本実施形態では、配線シート付き配線体３０が第１構成部と第２構成部との機能を有する。すなわち、第１構成部は、第１配線体４０により実現され、第２構成部を配線シート６０により実現されている。そして、第１配線体４０の所定位置に配線シート６０に取り付けられ一体にされている。このため、半導体装置１の製造工程においては、第１配線体４０と配線シート６０とを一括してスイッチング素子１０に取り付けることができる。
【００７５】
［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の製造方法を説明する。
製造方法としては３つの方法がある。
【００７６】
第１の製造方法は、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を配線シート付き配線体３０に接続してアッセンブリを形成し、この後、このアセンブリと導電層積層基板８０とを半田接続する方法である。
【００７７】
第２の製造方法は、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を導電層積層基板８０に接続してアセンブリを形成し、この後、このアセンブリと配線シート付き配線体３０とを半田接続する方法である。
【００７８】
第３の製造方法は、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を導電層積層基板８０に配置し、さらに、これら素子の上に配線シート付き配線体３０を配置して積層体を組み立てた後、全体を一括して半田接続する方法である。
【００７９】
以下、各組み立て方法について説明する。
［第１の製造方法］
第１工程では、第１配線体４０に、配線シート６０を貼り付ける。具体的には、第１配線体４０と配線シート６０を積層し、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。
【００８０】
第２工程では、第２配線体５０を第１配線体４０に絶縁スペーサ５４を介して取り付ける。絶縁スペーサ５４として上記３層構造のポリイミドシートを用いる。この場合は、熱圧着により両者を接続する。
【００８１】
第３工程では、ケース９０のヒートシンク板９３の上に導電層積層基板８０を配置して、両者を半田（以下、第３半田）で接続する。なお、この半田接続に代えて金属フィラ含有のロウ材により両者を接続してもよい。
【００８２】
第４工程では、第２工程で形成したアセンブリ（配線シート付き配線体３０）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半田接続部４１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２半田接続部４２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を第１半田１０１で固定する（第１半田接続工程）。第１半田１０１としては、上記第３半田と同じ融点の半田もしくはこれよりも低融点の半田が用いられる。
【００８３】
第５工程では、ケース９０の導電層積層基板８０の上に第４工程で形成したアセンブリを配置し、第２半田１０２で両者を接続する（第２半田接続工程）。第２半田１０２としては、第１半田１０１および第３半田のいずれの半田よりも低融点の半田を用いる。
【００８４】
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１００で封止する。具体的には、ポッティング機にて封止樹脂１００をケース９０内に充填し、所定温度で加熱して封止樹脂１００を硬化させる。
【００８５】
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配線体４０の外側面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。
【００８６】
上記半導体装置１の製造方法の作用について説明する。
上記半導体装置１の製造方法では、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を導電層積層基板８０に配置して半田固定する前に、配線シート付き配線体３０に配置して半田接続する。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、半田接続のとき、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。すなわちセルフアライメントにより、スイッチング素子１０の位置決めが可能である。
【００８７】
［第２の製造方法］
第２の製造方法について説明する。
第１工程〜第３工程までは、第１の組み立て方法と同様である。第４工程では、ケース９０の導電層積層基板８０の上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、半田Ｘで両者を接続する。半田Ｘとしては、例えば、ケース９０のヒートシンク板９３と導電層積層基板８０との間の接続に用いられる半田Ｚよりも低融点の半田が用いられる。
【００８８】
第５工程では、第４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（配線シート付き配線体３０）を配置し、半田Ｙで両者を固定する。半田Ｙとしては、半田Ｘよりも低融点の半田を用いる。これ以降の工程は、第１の組み立て方法と同様である。
【００８９】
なお、この第２の製造方法の場合、第３工程および第４工程の工程を逆にして行うことも可能である。すなわち、導電層積層基板８０の上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を配置した後、このアッセンブリを、ケース９０のヒートシンク板９３の上に配置する。この後、第５工程で上記と同様の処理を行う。
【００９０】
上記半導体装置１の製造方法の作用について説明する。
上記半導体装置１の製造方法では、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を導電層積層基板８０に配置して半田固定した後、配線シート付き配線体３０に配置して半田接続する。配線シート付き配線体３０は、第２配線体５０により支持されるため、支持構造の場合と比べて、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に加えられる第１配線体４０の荷重は小さい。このため、スイッチング素子１０が移動可能な状態となっている。このため、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１０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１０の位置決めが可能である。
【００９１】
［第３の製造方法］
第３の製造方法について説明する。
第１工程〜第３工程までは、第１の組み立て方法と同様である。第４工程では、ケース９０の導電層積層基板８０の上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、さらにこの積層体に、配線シート付き配線体３０を配置し、半田Ｚで各部材を固定する。この製造方法の場合、一種類の半田で各部材を半田接続する。このため、生産管理において部材管理が行いやすい。また、各部材を一括して半田接続するため、半田接続工程の作業時間が短くなる。
【００９２】
［第２実施形態］
図６および図７を参照して、第２実施形態について説明する。
この実施形態では、第１実施形態の半導体装置１に対して次の変更を加えたものとなっている。
【００９３】
すなわち、第１実施形態では、第１配線体４０を直接第１外部端子９１に接続しているが、本実施形態では、導電層積層基板８０に、スイッチング素子１０のドレイン電極１３に接続される導電層とは別の導電層とを形成し、この別の導電層を介して第１配線体４０と第１外部端子９１とを接続する。
【００９４】
以下、この変更にともない生じる第１実施形態の半導体装置１の構成からの変更について説明する。なお、第１実施形態の半導体装置１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。
【００９５】
半導体装置２０１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、配線シート付き配線体２３０と、導電層積層基板２８０と、ケース２９０と、封止樹脂１００とを備える。
【００９６】
ケース２９０は、半導体装置２０１の底壁を構成するヒートシンク板２９３と、側壁を構成する枠体２９４とを備えている。ケース２９０のヒートシンク板２９３には導電層積層基板２８０が取り付けられている。
【００９７】
導電層積層基板２８０は、絶縁基板２８１と、絶縁基板２８１の一面に形成された第１導電層２８２Ａと、第２導電層２８２Ｂと、絶縁基板２８１の他面に形成された金属層２８３とを備えている。第１導電層２８２Ａと第２導電層２８２Ｂとは電気的に独立して形成されている。
【００９８】
配線シート付き配線体２３０は、第１配線体２４０と、配線シート２６０とを備えている。配線シート２６０と第１配線体２４０との配置関係は第１実施形態と同様である。すなわち、配線シート２６０と第１配線体２４０とは、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の配置関係にあわせて互いに固定されている。第１配線体２４０には、第２導電層２８２Ｂに半田接続される接続部２４１が形成されている。接続部２４１の先端部分（以下、「接触部２４１Ａ」）は平坦にされている。接触部２４１Ａは第２導電層２８２Ｂに接触する。
【００９９】
半導体装置２０１の配線構造を説明する。
第１導電層２８２Ａには、スイッチング素子１０とフライホイールダイオード２０とが配置される。第１導電層２８２Ａは、第２接続配線体２９２Ａを介して第２外部端子２９２に接続されている。すなわち、第１導電層２８２Ａは第１実施形態の導電層８２に相当する。
【０１００】
第２導電層２８２Ｂは、接続部２４１を介して第１配線体２４０に接続されている。
また、第２導電層２８２Ｂは、第１接続配線体２９１Ａを介して第１外部端子２９１に接続されている。
【０１０１】
すなわち、第２導電層２８２Ｂは、第１配線体２４０と第１接続配線体２９１Ａ間を接続する導体である。また、第２導電層２８２Ｂは、導電層積層基板２８０の一体に形成された導電層であり、第１配線体２４０の熱を外部に放出するヒートシンクとしても機能する。
【０１０２】
半導体装置２０１の冷却作用について説明する。
半導体装置２０１はヒートシンク板２９３から放熱される。
すなわち、ヒートシンク板２９３は、導電層積層基板８０を介して発熱体であるスイッチング素子１０に接続されているため、スイッチング素子１０の裏面すなわち第２主面１２から熱が拡散する。
【０１０３】
一方、スイッチング素子１０の第１主面１１には第１配線体２４０が接続されている。第１配線体２４０は第２導電層２８２Ｂに接続されている。このため、スイッチング素子１０の第１主面１１から第１配線体２４０および第２導電層２８２Ｂを通じて熱が拡散する。これにより、スイッチング素子１０の熱が、第１主面１１および第２主面１２から拡散する。
【０１０４】
［第３実施形態］
図８〜図１０を参照して、第３実施形態について説明する。
この実施形態では、第１実施形態の半導体装置１に対して次の変更を加えたものとなっている。すなわち、第１実施形態の半導体装置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とを１つずつ備える。本実施形態の半導体装置３０１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６個ずつ備える３相インバータ回路を構成する。
【０１０５】
以下、この変更にともない生じる第１実施形態の半導体装置１の構成からの変更について説明する。なお、第１実施形態の半導体装置１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。
【０１０６】
図８を参照して、半導体装置３０１の回路構成を説明する。
正電圧側の電源配線Ｐと低電圧側の電源配線Ｎとの間に、３個の回路要素ＣＵ，ＣＶ，ＣＷが並列して接続されている。
【０１０７】
回路要素ＣＵについて説明する。
回路要素ＣＵは、上段スイッチング素子１０Ａと、下段スイッチング素子１０Ｂと、上段フライホイールダイオード（以下、上段ＦＷＤ２０Ａ）と、下段フライホイールダイオード（以下、下段ＦＷＤ２０Ｂ）とを含む。
【０１０８】
上段スイッチング素子１０Ａと下段スイッチング素子１０Ｂとは直列に接続されている。また、上段スイッチング素子１０Ａと下段スイッチング素子１０Ｂとの接続部分から入出力配線Ｕが引き出されている。
【０１０９】
上段スイッチング素子１０Ａに対して逆方向かつ並列に上段ＦＷＤ２０Ａが接続されている。下段スイッチング素子１０Ｂに対して逆方向かつ並列に下段ＦＷＤ２０Ｂが接続されている。回路要素ＣＶおよび回路要素ＣＷの回路構成は回路要素ＣＵと同様である。
【０１１０】
図９および図１０を参照して、半導体装置３０１の構成を説明する。
なお、本実施形態では、第１〜第３外部端子３９１〜３９３の並びの方向を縦方向とし、縦方向に対して垂直な方向を横方向とする。
【０１１１】
半導体装置３０１は、３個の上段スイッチング素子１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅと、３個の下段スイッチング素子１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｆと、３個の上段ＦＷＤ２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｅと、３個の下段ＦＷＤ２０Ｂ，２０Ｄ，２０Ｆと、配線シート付き配線体３３０Ａ〜３３０Ｃと、導電層積層基板３８０と、ケース３９０とを備えている。ケース３９０には封止樹脂１００が充填されている。
【０１１２】
ケース３９０には、電源配線Ｐに対応する電源端子３９４Ｐと電源配線Ｎに対応する電源端子３９４Ｎと、入出力配線Ｕに対応する第１外部端子３９１と、入出力配線Ｖに対応する第２外部端子３９２と、入出力配線Ｗに対応する第３外部端子３９３とが取り付けられている。各第１〜第３外部端子３９１，３９２，３９３は縦方向に配列され、かつ各第１〜第３外部端子３９１，３９２，３９３は横方向に延ばされている。
【０１１３】
ケース３９０の導電層積層基板３８０には、６個の導電層、すなわち第１〜第６導電層３８２Ａ〜３８２Ｆが形成されている。各第１〜第６導電層３８２Ａ〜３８２Ｆは、縦方向に３列、横方向に２列に配列されている。
【０１１４】
図９を参照して、回路要素ＣＵに対応する部分ＣＵｘの構成について説明する。
回路要素ＣＵに対応する部分ＣＵｘは、上段スイッチング素子１０Ａと、下段スイッチング素子１０Ｂと、上段ＦＷＤ２０Ａと、下段ＦＷＤ２０Ｂと、配線シート付き配線体３３０Ａとを含む。
【０１１５】
上段スイッチング素子１０Ａおよび上段ＦＷＤ２０Ａは、第１導電層３８２Ａに配置されている。すなわち、上段スイッチング素子１０Ａのドレイン電極（第２上段電極）が第１導電層３８２Ａに接続されている。上段ＦＷＤ２０Ａのカソード電極（他電極）が第１導電層３８２Ａに接続されている。
【０１１６】
下段スイッチング素子１０Ｂおよび下段ＦＷＤ２０Ｂは、第２導電層３８２Ｂに配置されている。すなわち、下段スイッチング素子１０Ｂのドレイン電極（第２下段電極）が第２導電層３８２Ｂに接続されている。下段ＦＷＤ２０Ｂのカソード電極（他電極）が第２導電層３８２Ｂに接続されている。
【０１１７】
また、上段スイッチング素子１０Ａと、下段スイッチング素子１０Ｂと、上段ＦＷＤ２０Ａと、下段ＦＷＤ２０Ｂとは、横方向に１列に配列されている。そして、上段スイッチング素子１０Ａと下段スイッチング素子１０Ｂとは、上段ＦＷＤ２０Ａと下段ＦＷＤ２０Ｂとの間に挟まれるように配置されている。
【０１１８】
配線シート付き配線体３３０Ａは、第１配線体３４０Ａと、第２配線体３５０Ａと、第３配線体３７０Ａと、配線シート３６０Ａとを備えている。第１配線体３４０Ａは、上段スイッチング素子１０Ａのソース電極（第１上段電極）および上段ＦＷＤ２０Ａのアノード電極（一電極）に接続され、かつ第１外部端子３９１に接続され、かつ第２導電層３８２Ｂに接続されている。
【０１１９】
第１配線体３４０Ａと第２導電層３８２Ｂとの接続構造を次に示す。
第１配線体３４０Ａには、第２導電層３８２Ｂに接続する接続部３４２が形成されている。接続部３４２は、第１配線体３４０Ａのうち上段スイッチング素子１０Ａおよび上段ＦＷＤ２０Ａに接続される部分（以下、「平坦部３４１」）に対して突出するように設けられている。第２導電層３８２Ｂにおいて、接続部３４２が接触する部分は、上段スイッチング素子１０Ａと下段スイッチング素子１０Ｂとの間の領域にある。すなわち、接続部３４２は、横方向においてケース３９０の略中間部分で第２導電層３８２Ｂに接触する。
【０１２０】
第２配線体３５０Ａは、第１導電層３８２Ａと電源端子３９４Ｐとを互いに接続する。
なお、第２配線体３５０Ａは、絶縁スペーサ３５４を介して第１配線体３４０Ａに取り付けられている。
【０１２１】
第３配線体３７０Ａは、下段スイッチング素子１０Ｂのソース電極（第１下段電極）および下段ＦＷＤ２０Ｂのアノード電極（一電極）に接続され、かつ電源端子３９４Ｎに接続されている。
【０１２２】
配線シート３６０Ａは、先端部分で、第１配線部３６１（第１配線シート）と第２配線部３６２（第２配線シート）とに分岐する。第１配線部３６１の先端部には、ゲート端子（制御端子）およびモニタ端子が設けられている。同様に、第２配線部３６２の先端部にもゲート端子（制御端子）およびモニタ端子が設けられている。
【０１２３】
第１配線部３６１の各端子は、上段スイッチング素子１０Ａの各モニタ電極およびゲート電極（上段制御電極）に接続されている。第２配線部３６２の各端子は、下段スイッチング素子１０Ｂの各モニタ電極およびゲート電極（下段制御電極）に接続されている。配線シート３６０Ａは、熱圧着により第１配線体３４０Ａに固定されている。
【０１２４】
なお、回路要素ＣＶに対応する部分の各構成要素の接続構造、および回路要素ＣＷに対応する部分の各構成要素の接続構造は、回路要素ＣＵに対応する部分の各構成要素の接続構造と同様である。
【０１２５】
半導体装置３０１の構造的特徴について説明する。
上記したように、配線シート付き配線体３３０Ａは、第１配線体３４０Ａと、第２配線体３５０Ａと、第３配線体３７０Ａと、配線シート３６０Ａとを備えている。
【０１２６】
第１配線体３４０Ａには、第２配線体３５０Ａおよび配線シート３６０Ａが取り付けられている。一方、配線シート３６０Ａは、第３配線体３７０Ａにも取り付けられている。すなわち、第１配線体３４０Ａと、第２配線体３５０Ａと、第３配線体３７０Ａと、配線シート３６０Ａとは一体にされている。
【０１２７】
これらの部材が一体にされていない場合、半導体装置３０１の製造工程は次のようになる。すなわち、スイッチング素子１０Ａ，１０Ｂおよびフライホイールダイオード２０Ａ，２０Ｂが配置されたアッセンブリ（以下、「素子実装アセンブリ」）に、まず、配線シート３６０Ａを半田接続し、次に第２配線体３５０Ａを半田接続する。さらに、第３配線体３７０Ａを半田接続し、最後に第１配線体３４０Ａを半田接続する。このように、配線シート付き配線体３３０Ａに対応する部分の接続だけで、４回の半田接続工程が必要となる。
【０１２８】
一方、上記構成の配線シート付き配線体３３０Ａは、上記のように一体構成となっているため、素子実装アセンブリに対して、各部材を一括して取付け可能である。このため半田接続工程も一回で行うことができる。
【０１２９】
また、配線シート付き配線体３３０Ａは、第１配線体３４０Ａから延長する接続部３４２および第２配線体３５０Ａにより、下側から支持されている。このため、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂに加わる配線シート付き配線体３３０Ａの荷重が小さい。
【０１３０】
また、これらの部材が一体にされていない場合、次の問題もある。
素子実装アセンブリに対して配線シート付き配線体３３０Ａを配置して半田接続するとき、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂに荷重が加わり、半田溶融時の各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂの移動が阻害される。すなわち、半田溶融時の半田張力による素子のセルフアライメントの作用が生じにくくなり、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂが適切な位置に配置されない場合がある。
【０１３１】
これに対して、上記構成の配線シート付き配線体３３０Ａは、下側から接続部３４２により支持され、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂに荷重が加わりにくい構造となっている。このため、半田溶融時、各素子１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂのセルフアライメントの作用が生じる。
【０１３２】
［第４実施形態］
図１１〜図１３を参照して、第４実施形態について説明する。
この実施形態では、第３実施形態の変形例を示す。すなわち、第３実施形態では、各回路要素ＣＵ、ＣＶ、ＣＷに対応する各構成を縦方向に配列し、かつ各構成の素子を横方向１列に配列する。すなわち、素子の配列構成は３行４列である。本実施形態では、各回路要素ＣＵ、ＣＶ、ＣＷに対応する各構成を縦方向に配列し、かつ各構成の素子を２列に配列する。すなわち、各素子の配列構成は６行２列である。
【０１３３】
以下、この変更にともない生じる第３実施形態の半導体装置３０１の構成からの変更について説明する。なお、第３実施形態の半導体装置３０１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。以下の説明では、第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆの並びの方向を縦方向とし、縦方向に垂直な方向を横方向とする。また、ケース４９０において第１〜第３外部端子４９１〜４９３が配置されている側壁を第１側壁４９５とし、反対側の側壁を第２側壁４９６とする。
【０１３４】
本実施形態の半導体装置４０１について説明する。
なお、半導体装置４０１の回路構成は第３実施形態の半導体装置３０１と同様である。
半導体装置４０１は、６個のスイッチング素子１０Ａ〜１０Ｆと、６個のフライホイールダイオード２０Ａ〜２０Ｆと、３個の配線シート付き配線体４３０Ａ〜４３０Ｃと、導電層積層基板４８０と、ケース４９０と、封止樹脂１００とを備えている。
【０１３５】
ケース４９０には、電源配線Ｐに対応する電源端子４９４Ｐと電源配線Ｎに対応する電源端子４９４Ｎと、入出力配線Ｕに対応する第１外部端子４９１と、入出力配線Ｖに対応する第２外部端子４９２と、入出力配線Ｗに対応する第３外部端子４９３とが取り付けられている。
【０１３６】
電源端子４９４Ｐと、電源端子４９４Ｎと、各第１〜第３外部端子４９１，４９２，４９３は、ケース４９０の第１側壁４９５側に配置されている。電源端子４９４Ｐは、ケース４９０の第１側壁４９５側に設けられた第１バスバー４９７に接続されている。電源端子４９４Ｎは、ケース４９０の第１側壁４９５側に設けられた第２バスバー４９８に接続されている。
【０１３７】
第１バスバー４９７および第２バスバー４９８は、後述の第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆの面よりも高い位置に設けられ、各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆから所定距離離れたところに形成されている。
【０１３８】
ケース４９０の導電層積層基板４８０には、６個の導電層、すなわち第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆが形成されている。各第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆは、縦方向に一列に配列されている。
【０１３９】
各第１導電層４８２Ａには、スイッチング素子１０Ａと上段ＦＷＤ２０Ａとが配置されている。上段スイッチング素子１０Ａは第２側壁４９６側に配置され、上段ＦＷＤ２０Ａは第１側壁４９５側に配置されている。第２〜第６導電層４８２Ｂ〜４８２Ｆにも同様態様で各素子が配置されている。
【０１４０】
図１１を参照して、回路要素ＣＵに対応する部分について説明する。
配線シート付き配線体４３０Ａは、第１配線体４４０Ａと、第２配線体４５０Ａと、第３配線体４７０Ａと、配線シート４６０Ａとを備えている。
【０１４１】
第１配線体４４０Ａは、平坦部４４１と、平坦部４４１から突出して設けられた接続部４４２とを備えている。平坦部４４１は、上段スイッチング素子１０Ａのソース電極と上段ＦＷＤ２０Ａのアノード電極に接続されている。接続部４４２は第２導電層４８２Ｂに接続されている。また、第１配線体４４０Ａは、第１側壁４９５側に延長して第１外部端子４９１に接続されている。
【０１４２】
第２配線体４５０Ａは、絶縁スペーサ４５４を介して第１配線体４４０Ａに固定されている。また、第２配線体４５０Ａの一端は、第１バスバー４９７に接続されている。第２配線体４５０Ａの他端は、第１導電層４８２Ａに接続されている。
【０１４３】
第３配線体４７０Ａは、第１側壁４９５側に延長して第２バスバー４９８に接続されている。また、第３配線体４７０Ａの平坦部で、下段スイッチング素子１０Ｂのソース電極と下段ＦＷＤ２０Ｂのアノード電極に接続されている。
【０１４４】
配線シート４６０Ａは、上段スイッチング素子１０Ａに接続する第１配線部４６１と下段スイッチング素子１０Ｂに接続する第２配線部４６２とを備えている。第１配線部４６１と第２配線部４６２は、ケース４９０の第２側壁４９６側に引き出されている。
【０１４５】
以上のように、第１配線体４４０Ａ、第２配線体４５０Ａおよび第３配線体４７０Ａは、第１側壁４９５側に引き出されている。これに対し、配線シート４６０Ａの第１配線部４６１と第２配線部４６２は、第２側壁４９６側に引き出されている。なお、回路要素ＣＶおよび回路要素ＣＷの構成は、回路要素ＣＶの構成と同様である。
【０１４６】
なお、回路要素ＣＶに対応する部分の各構成要素の接続構造、および回路要素ＣＷに対応する部分の各構成要素の接続構造は、回路要素ＣＵに対応する部分の各構成要素の接続構造と同様である。
【０１４７】
半導体装置４０１の構造的特徴について説明する。
インバータ回路の正電圧側の電源配線Ｐと低電圧側の電源配線Ｎとには大電流が流れる。このため、電源配線Ｐおよび電源配線Ｎの周囲には強い磁界が発生する。磁束変動が生じるとき周囲の配線にノイズが形成される。すなわち、電源配線Ｐまたは電源配線Ｎの電界変動により、配線６１にノイズが発生するおそれがある。
【０１４８】
本実施形態では、電源配線Ｐおよび電源配線Ｎと、信号配線である配線シート４６０Ａとをケースを間に挟んで互いに対向する位置に配置する。すなわち、電源配線Ｐおよび電源配線Ｎと、配線シート４６０Ａとの間の距離を大きくするとともに、両者を直交させている。これにより、配線シート４６０Ａの鎖交磁束を小さくすることができるため、配線６１内に生じるノイズの発生を抑制することができる。
【０１４９】
また、上記配線構造とすることにより、第３実施形態の半導体装置３０１に比べて、各外部端子４９１〜４９３から各下段スイッチング素子１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｆまでの配線長を短くすることができる。これにより、配線のインダクタンスが低減し、サージ電圧が低下する。
【０１５０】
また、次の構造的特徴を有する。
インバータ回路の構成上、第１導電層４８２Ａと第３導電層４８２Ｃと第５導電層４８２Ｅとは互いに接続される。また、同様に第２導電層４８２Ｂと第４導電層４８２Ｄと第６導電層４８２Ｆとは互いに接続される。従来構造では、導電層積層基板４８０上において、配線パターンにより第１導電層４８２Ａと第３導電層４８２Ｃと第５導電層４８２Ｅとを互いに接続する。また同様に、導電層積層基板４８０上において配線パターンにより第２導電層４８２Ｂと第４導電層４８２Ｄと第６導電層４８２Ｆとを互いに接続する。このような構成の場合、半導体装置の底面積は、第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆと、配線パターンと、両者の間隔を確保するためのスペースとを足し合わせた大きさになる。
【０１５１】
一方、本実施形態では、導電層積層基板４８０上には配線パターンを形成せず、第１導電層４８２Ａと第３導電層４８２Ｃと第５導電層４８２Ｅとを第１バスバー４９７により互いに接続する。同様に、第２導電層４８２Ｂと第４導電層４８２Ｄと第６導電層４８２Ｆとを第２バスバー４９８により互いに接続する。
【０１５２】
第１バスバー４９７および第２バスバー４９８は、ケース４９０の第１側壁４９５付近に設けられ、かつ各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆよりも高い位置に配置されている。すなわち、高さにより絶縁距離が確保されている。このため、各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆとバスバーとの間の間隔は、半導体装置４０１の底面にバスバーを投射した距離において、従来構造の各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆと配線パターンとの間の間隔よりも小さい。すなわち、本実施形態の半導体装置４０１は、底面積で比較して、従来構造の半導体装置よりも小さい。
【０１５３】
以下、各実施形態の効果を説明する。
（１）第１実施形態では、半導体装置の上側配線構造体（配線構造体）として配線シート付き配線体３０を用いる。配線シート付き配線体３０は、第１配線体４０と、配線シート６０とを備える。第１配線体４０の主面４０Ａに配線シート６０が取り付けられて、第１配線体４０と配線シート６０とは一体にされている。
【０１５４】
すなわち、従来構造のワイヤ接続に代えて、第１配線体４０をソース電極１４に接続する。これにより、従来構造のように多数のワイヤ接続作業を行う必要がないため、接続作業を簡略化することができる。また、第１配線体４０には配線シート６０が固定されているため、第１配線体４０と配線シート６０とを一括してスイッチング素子１０に接続することができる。このため、第１配線体４０および配線シート６０を個々に取り付ける必要がない。すなわち、半導体装置１の製造工程を簡略化することができる。
【０１５５】
（２）第１実施形態では、第１配線体４０の第１半田接続部４１（接続部）と配線シート６０の各端子６７〜７１との配置関係が、スイッチング素子１０のソース電極１４と各電極１５〜１９との配置関係に対応するように、配線シート６０が第１配線体４０に固定されている。
【０１５６】
この構成では、スイッチング素子１０のソース電極１４と第１半田接続部４１、およびスイッチング素子１０の各電極１５〜１９と配線シート６０の各端子６７〜７１とを精確に接続させることができる。
【０１５７】
（３）第１実施形態では、配線シート付き配線体３０において、第１半田接続部４１が配線シート６０の延長部分で囲われている。すなわち、第１半田接続部４１は、第１貫通孔６４内に設けられている。
【０１５８】
この構成によれば、第１配線体４０とスイッチング素子１０のソース電極１４とを接続するときに用いられる半田が第１半田接続部４１以外のところに拡散することが抑制される。半田が拡散する場合、スイッチング素子１０が移動して、スイッチング素子１０が所定の位置で固定されないおそれがあるが、この構成によれば、スイッチング素子１０の移動を抑制されるため、大きな位置ずれが発生しにくい。
【０１５９】
（４）第１実施形態では、第２配線体５０が第１配線体４０に絶縁スペーサ５４を介して固定されている。すなわち、第１配線体４０と配線シート６０と第２配線体５０とが一体にされている。このため、これら部材を個別に接続する必要がないため、半導体装置１の製造工程をさらに簡略化することができる。
【０１６０】
（５）第１実施形態では、第１配線体４０にはスイッチング素子１０（他の半導体素子）に接続される第１半田接続部４１と、フライホイールダイオード２０に接続される第２半田接続部４２とが設けられている。また、第１配線体４０に、さらに別の素子を接続するための接続部を設けることも可能である。すなわち、上記配線シート付き配線体３０の構成は、複数の素子を備える半導体装置の上側配線構造体（配線構造体）にも適用することができる。
【０１６１】
（６）第１実施形態の半導体装置１は、上記構成の配線シート付き配線体３０を備えている。配線シート付き配線体３０を用いることにより、複数の部材を一括実装することができるため、半導体装置１の製造工程を簡略化することができる。
【０１６２】
（７）第１実施形態の半導体装置１の製造方法（第１〜第３の製造方法）では、配線シート付き配線体３０を形成し、次に、配線シート付き配線体３０とスイッチング素子１０等とを接続する。すなわち、第１配線体４０と配線シート６０とを一体にすることにより、スイッチング素子１０等に対してこれら部材を一括して取り付けることができるため、製造工程を簡略化することができる。
【０１６３】
（８）第１実施形態の半導体装置１の製造方法（第１の製造方法）では、配線シート付き配線体３０にスイッチング素子１０等を半田で接続する（第１半田接続工程）。次に、第１半田接続工程のアセンブリに導電層積層基板８０を半田で接続する（第２半田接続工程）。
【０１６４】
この製造方法によれば、導電層積層基板８０にスイッチング素子１０を固定する前に、上記配線シート付き配線体３０にスイッチング素子１０を半田で接続する。すなわち、スイッチング素子１０が移動可能な状態で半田接続する。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１０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１０の位置決めが行われるため、ソース電極１４と各電極１５〜１９との短絡が抑制される。
【０１６５】
（９）第１実施形態の半導体装置１の製造方法（第１の製造方法）は、第２半田接続工程では、第１半田接続工程の半田よりも融点の低い半田を用いる。すなわち、後に行われる第２主面１２側の半田接続（第２半田接続工程）に用いられる半田は、先に行われる第１主面１１側の半田接続（第１半田接続工程）に用いられる半田よりも融点が低い。
【０１６６】
この構成によれば、第２半田接続工程では、先に形成された半田分の溶融を少なくすることができるため、この工程前に半田接続した部品同士の位置ずれを抑制することができる。
【０１６７】
なお、上記（１）〜（９）の構成は、他の実施形態の半導体装置２０１，３０１，４０１に備わっている。このため、これら各実施形態においても上記（１）〜（９）の効果が得られる。
【０１６８】
（１０）第２実施形態では、導電層積層基板２８０に接触する接触部２４１Ａが第１配線体２４０に設けられている。この構成では、第１配線体２４０を導電層積層基板２８０に接触させる。すなわち、導電層積層基板２８０を通じて第１配線体２４０を冷却する。これにより、スイッチング素子１０は、ドレイン電極１３側から冷却されるとともに、ソース電極１４側から冷却される。このため、スイッチング素子１０の過熱が抑制される。
【０１６９】
（１１）第３実施形態では、上段スイッチング素子１０Ａと下段ＦＷＤ素子１０Ｂとが直列接続され、かつ各スイッチング素子１０Ａ，１０Ｂに対して並列にＦＷＤ２０Ａ，２０Ｂが逆方向に接続された半導体装置３０１において、配線シート付き配線体３３０Ａ〜３３０Ｃは次の構成を備えている。配線シート付き配線体３３０Ａは、第１配線体３４０Ａと、第２配線体３５０Ａと、第３配線体３７０Ａと、第１配線部３６１（第１配線シート）および第２配線部３６２（第２配線シート）を含む配線シート３６０Ａとを備え、これらの部材は互いに接続されて一体にされている。
【０１７０】
このような構成によれば、半導体装置３０１の製造工程において、これら部材を個別に接続する必要がない。すなわち、各部材を個別に半田接続する必要があったため、全体の組み立て作業に長時間を要していたが、半田接続を一括して行うことができるため、半田接続工程の時間を短縮することができる。
【０１７１】
（１２）第４実施形態では、各回路要素の上段スイッチング素子１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅの各ドレイン電極は、各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆおよび各第２配線体４５０Ａ，４５０Ｂ，４５０Ｃを介して第１バスバー４９７に接続されている。各回路要素の下段スイッチング素子１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｆの各ソース電極は、各導電層４８２Ａ〜４８２Ｆおよび各第３配線体４７０Ａ，４７０Ｂ，４７０Ｃを介して第２バスバー４９８に接続されている。そして、第１バスバー４９７と第２バスバー４９８は、第１側壁４９５側に配置され、第１〜第６導電層４８２Ａ〜４８２Ｆよりも高い位置に設けている。
【０１７２】
このような構成によれば、従来構造すなわち第１導電層４８２Ａと第３導電層４８２Ｃと第５導電層４８２Ｅとを配線パターンで接続し、かつ第２導電層４８２Ｂと第４導電層４８２Ｄと第６導電層４８２Ｆとを配線パターンで接続する構造の半導体装置よりも、底面積において小さくすることができる。
【０１７３】
（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記各実施形態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。
【０１７４】
・第１実施形態では、スイッチング素子１０のドレイン電極１３側およびフライホイールダイオード２０のカソード電極側に配置される配線構造体（以下、「下側配線構造体」）として、ＤＢＡ等の導電層積層基板８０を用いているが、下側配線構造体は、ＤＢＡ等のセラミックス基板に限定されない。下側配線構造体としては、導電層を備えること、熱伝導率が高いこと、絶縁層があること、が要件とされる。すなわち、これら要件を満たす基材は下側配線構造体として採用することができる。
【０１７５】
例えば、ＤＢＡに代えて、銅基板とポリイミドシートとの積層板、またはこの積層板にヒートシンク板を積層した積層板等を用いることもできる。また、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）等の緩衝基材を導電層として採用することもできる。
【０１７６】
・第１実施形態では、ケース９０の一部としてヒートシンク板９３を備えているが、これを省略することもできる。また、ヒートシンク板９３に代えて、膨張係数の小さい緩衝機材を張り付ける構造としてもよい。
【０１７７】
・上記第２実施形態では、導電層積層基板２８０に第２導電層２８２Ｂを形成し、第２導電層２８２Ｂを介して第１配線体２４０と第１外部端子２９１とを接続する。これにより、スイッチング素子１０の第１主面１１からの熱拡散を増大させる。すなわち、第１配線体２４０を第２導電層２８２Ｂに接続するとともに、第１接続配線体２９１Ａを介して第２導電層２８２Ｂを第１外部端子２９１に接続する。
【０１７８】
これに対して、次の構成によっても、スイッチング素子１０の第１主面１１からの熱拡散を増大させることができる。すなわち、導電層積層基板２８０に第２導電層２８２Ｂを形成せず、第１配線体２４０を導電層積層基板２８０に接触させる構成とする。例えば、第１配線体２４０を湾曲させて、第１配線体２４０と第１外部端子２９１とを接続する。そして、第１配線体２４０の湾曲部で導電層積層基板２８０に接触させる。この接触部にサーマルグリスを塗布してもよい。すなわち、第１配線体２４０の一部を導電層積層基板２８０に接触させることにより、スイッチング素子１０の第１主面１１からの熱拡散を増大させることができる。
【０１７９】
また、第１配線体２４０を曲げて第１配線体２４０と導電層積層基板２８０とを接触させる構成に代えて、導電層積層基板２８０から伝熱体を引き出して、伝熱体と第１配線体２４０とを接続する構成としてもよい。
【０１８０】
・上記各実施形態では、半田で各部材を半田接続しているが、半田接続形態は限定されない。すなわち、上記半田接続には、半田めっき、半田ペースト、半田プリフォーム等各種の半田接続方法を用いることができる。
【０１８１】
・上記各実施形態では、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。
【０１８２】
・上記各実施形態では、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の配線構造体に本発明を適用することもできる。
【０１８３】
・上記各実施形態では、スイッチング素子１０としてｎ型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、ＳｉＣ−ＩＧＢＴ等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１８４】
１…半導体装置、１０…スイッチング素子、１０Ａ…上段スイッチング素子、１０Ｂ…下段スイッチング素子、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、２０Ａ…上段ＦＷＤ、２０Ｂ…下段ＦＷＤ、２１…第１主面、２２…第２主面、３０…配線シート付き配線体、４０…第１配線体、４０Ａ…主面、４１…第１半田接続部、４２…第２半田接続部、５０…第２配線体、５１…第１接続部、５２…第２接続部、５３…中間部、５４…絶縁スペーサ、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…導電層積層基板、８１…絶縁基板、８２…導電層、８３…金属層、９０…ケース、９１…第１外部端子、９２…第２外部端子、９３…ヒートシンク板、９４…枠体、９５…第１側壁、９６…第２側壁、１００…封止樹脂、１０１…第１半田、１０１Ａ…第１半田層、１０１Ｂ…第２半田層、１０１Ｃ…半田層、１０２…第２半田、２０１，３０１，４０１…半導体装置、２３０…配線シート付き配線体、２４０…第１配線体、２４１…接続部、２４１Ａ…接触部、２６０…配線シート、２８０…導電層積層基板、２８１…絶縁基板、２８２Ａ…第１導電層、２８２Ｂ…第２導電層、２８３…金属層、２９０…ケース、２９１…第１外部端子、２９２…第２外部端子、２９１Ａ…第１接続配線体、２９２Ａ…第２接続配線体、２９３…ヒートシンク板、２９４…枠体、３３０Ａ…配線シート付き配線体、３４０Ａ…第１配線体、３４１…平坦部、３４２…接続部、３５０Ａ…第２配線体、３５４…絶縁スペーサ、３６０Ａ…配線シート、３６１…第１配線部、３６２…第２配線部、３７０Ａ…第３配線体、３８０，４８０…導電層積層基板、３８２Ａ，４８２Ａ…第１導電層、３８２Ｂ，４８２Ｂ…第２導電層、３９０，４９０…ケース、３９１，４９１…第１外部端子、３９２，４９２…第２外部端子、３９３，４９３…第３外部端子、３９４Ｐ，４９４Ｐ…電源端子、３９４Ｎ，４９４Ｎ…電源端子、４３０Ａ…配線シート付き配線体、４４０Ａ…第１配線体、４４１…平坦部、４４２…接続部、４５０Ａ…第２配線体、４５４…絶縁スペーサ、４６０Ａ…配線シート、４６１…第１配線部、４６２…第２配線部、４７０Ａ…第３配線体、４９５…第１側壁、４９６…第２側壁、４９７…第１バスバー、４９８…第２バスバー。
【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と、前記第２電極に接続された導電層積層基板と、前記第１電極および前記制御電極に接続された配線構造体とを備える半導体装置について、前記半導体装置の前記配線構造体として用いられる配線シート付き配線体であって、
前記第１電極に接続される配線体と、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、前記配線体において前記第１電極が接続される面に前記配線シートが取り付けられている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項２】
請求項１に記載の配線シート付き配線体において、
前記配線体の主面で前記第１電極に接続する接続部と前記配線シートの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配線体に固定されている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項３】
請求項２に記載の配線シート付き配線体において、
前記接続部が前記配線シートの延長部分で囲われている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、
前記配線体を第１配線体として、
前記導電層積層基板の導電層に接続される第２配線体をさらに備え、前記第２配線体が前記第１配線体に絶縁スペーサを介して固定されている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、
前記配線体には前記導電層積層基板に接触する接触部が設けられている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、
スイッチング素子および他の半導体素子を含む半導体装置の前記配線構造体として用いられるものであり、
前記配線体で前記第１電極に接続される接続部を第１接続部として、
前記配線体には、前記他の半導体素子の電極に接続される第２接続部が設けられている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体を備えた半導体装置。
【請求項８】
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、
前記第２電極に接続されている導電層積層基板と、
前記第１電極に接続されている配線体と、
前記制御電極に接続されている配線シートとを備える半導体装置において、
前記配線体に前記配線シートが取り付けられて一体にされている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
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、
フライホイールダイオードと、
前記スイッチング素子の第２電極および前記フライホイールダイオードの一電極に接続されている導電層積層基板と、
前記スイッチング素子の第１電極および前記フライホイールダイオードの他電極に接続されている配線体と、
前記制御電極に接続されている配線シートとを備える半導体装置において、
前記配線体に前記配線シートが取り付けられて一体にされている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
第１主面に少なくとも第１上段電極および上段制御電極が形成されかつ第２主面に第２上段電極が形成された上段スイッチング素子と、
第１主面に少なくとも第１下段電極および下段制御電極が形成されかつ第２主面に第２下段電極が形成された下段スイッチング素子と、
一電極および他電極が形成された上段フライホイールダイオードと、
一電極および他電極が形成された下段フライホイールダイオードと、
第１導電層および第２導電層が形成され、かつ前記第１導電層を介して前記上段スイッチング素子の第２上段電極および上段フライホイールダイオードの他電極とに接続され、かつ前記第２導電層を介して前記下段スイッチング素子の第２下段電極および下段フライホイールダイオードの他電極とに接続されている導電層積層基板と、
前記上段スイッチング素子の前記第１上段電極および前記上段フライホイールダイオードの一電極に接続され、かつ前記第２導電層に接続されている第１配線体と、
絶縁スペーサを介して前記第１配線体に固定されかつ前記第１導電層に接続されている第２配線体と、
前記下段スイッチング素子の前記第１下段電極および前記下段フライホイールダイオードの一電極に接続されている第３配線体と、
前記第１配線体に固定され、かつ前記上段スイッチング素子の前記上段制御電極に接続されている第１配線シートと、
前記第３配線体に固定され、かつ前記下段スイッチング素子の前記下段制御電極に接続されている第２配線シートとを備えている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
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、前記第２電極に接続されている導電層積層基板と、前記第１電極に接続されている配線体と、前記制御電極に接続されている配線シートとを含む半導体装置の製造方法であって、
前記配線体と前記配線シートとを一体にして配線シート付き配線体を形成する工程と、前記配線シート付き配線体と前記スイッチング素子とを接続する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記配線シート付き配線体に前記スイッチング素子を半田で接続する第１半田接続工程と、
前記第１半田接続工程のアセンブリに前記導電層積層基板を半田で接続する第２半田接続工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２半田接続工程では前記第１半田接続工程の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。
【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と、前記第２電極に接続された導電層積層基板と、前記第１電極および前記制御電極に接続された配線構造体とを備える半導体装置について、前記半導体装置の前記配線構造体として用いられる配線シート付き配線体であって、
前記第１電極に接続される配線体と、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、前記配線体において前記第１電極が接続される面に前記配線シートが取り付けられている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項２】
請求項１に記載の配線シート付き配線体において、
前記配線体の主面で前記第１電極に接続する接続部と前記配線シートの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配線体に固定されている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項３】
請求項２に記載の配線シート付き配線体において、
前記接続部が前記配線シートの延長部分で囲われている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、
前記配線体を第１配線体として、
前記導電層積層基板の導電層に接続される第２配線体をさらに備え、前記第２配線体が前記第１配線体に絶縁スペーサを介して固定されている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、
前記配線体には前記導電層積層基板に接触する接触部が設けられている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体において、
スイッチング素子および他の半導体素子を含む半導体装置の前記配線構造体として用いられるものであり、
前記配線体で前記第１電極に接続される接続部を第１接続部として、
前記配線体には、前記他の半導体素子の電極に接続される第２接続部が設けられている
ことを特徴とする配線シート付き配線体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の配線シート付き配線体を備えた半導体装置。
【請求項８】
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、
前記第２電極に接続されている導電層積層基板と、
前記第１電極に接続されている配線体と、
前記制御電極に接続されている配線シートとを備える半導体装置において、
前記配線体に前記配線シートが取り付けられて一体にされている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
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、
フライホイールダイオードと、
前記スイッチング素子の第２電極および前記フライホイールダイオードの一電極に接続されている導電層積層基板と、
前記スイッチング素子の第１電極および前記フライホイールダイオードの他電極に接続されている配線体と、
前記制御電極に接続されている配線シートとを備える半導体装置において、
前記配線体に前記配線シートが取り付けられて一体にされている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
第１主面に少なくとも第１上段電極および上段制御電極が形成されかつ第２主面に第２上段電極が形成された上段スイッチング素子と、
第１主面に少なくとも第１下段電極および下段制御電極が形成されかつ第２主面に第２下段電極が形成された下段スイッチング素子と、
一電極および他電極が形成された上段フライホイールダイオードと、
一電極および他電極が形成された下段フライホイールダイオードと、
第１導電層および第２導電層が形成され、かつ前記第１導電層を介して前記上段スイッチング素子の第２上段電極および上段フライホイールダイオードの他電極とに接続され、かつ前記第２導電層を介して前記下段スイッチング素子の第２下段電極および下段フライホイールダイオードの他電極とに接続されている導電層積層基板と、
前記上段スイッチング素子の前記第１上段電極および前記上段フライホイールダイオードの一電極に接続され、かつ前記第２導電層に接続されている第１配線体と、
絶縁スペーサを介して前記第１配線体に固定されかつ前記第１導電層に接続されている第２配線体と、
前記下段スイッチング素子の前記第１下段電極および前記下段フライホイールダイオードの一電極に接続されている第３配線体と、
前記第１配線体に固定され、かつ前記上段スイッチング素子の前記上段制御電極に接続されている第１配線シートと、
前記第３配線体に固定され、かつ前記下段スイッチング素子の前記下段制御電極に接続されている第２配線シートとを備えている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
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、前記第２電極に接続されている導電層積層基板と、前記第１電極に接続されている配線体と、前記制御電極に接続されている配線シートとを含む半導体装置の製造方法であって、
前記配線体と前記配線シートとを一体にして配線シート付き配線体を形成する工程と、前記配線シート付き配線体と前記スイッチング素子とを接続する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記配線シート付き配線体に前記スイッチング素子を半田で接続する第１半田接続工程と、
前記第１半田接続工程のアセンブリに前記導電層積層基板を半田で接続する第２半田接続工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２半田接続工程では前記第１半田接続工程の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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−８４８０９（Ｐ２０１３−８４８０９Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４２４７（Ｐ２０１１−２２４２４７）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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