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JP5381926B2 - 半導体装置 - Google Patents

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JP5381926B2 JP2010168473A JP2010168473A JP5381926B2 JP 5381926 B2 JP5381926 B2 JP 5381926B2 JP 2010168473 A JP2010168473 A JP 2010168473A JP 2010168473 A JP2010168473 A JP 2010168473A JP 5381926 B2 JP5381926 B2 JP 5381926B2
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Description

本発明は、両面に電極が設けられた半導体チップと、各電極に電気的に接続された大電流用の配線とを備える半導体装置に関するものである。
従来、両面に電極が設けられた半導体チップと、各電極に電気的に接続された大電流用の配線とを備える半導体装置の一例として、特許文献１に開示された半導体装置があった。
この半導体装置は、主表面側に複数個のセルブロックを有する半導体チップと、半導体チップの両主表面に、それぞれ第１〜第３の導電性接合部材を介して接合された第１〜第３の金属体（大電流用配線部）とを備え、これらが樹脂でモールドされてなるものである。
特開２００５−１６７０７５号公報
ところが、上記半導体装置においては、半導体チップの両主表面に、第１，第２の金属体が設けられ、半導体チップと第１〜第３の金属体とが樹脂でモールドされている。このように半導体チップの両主表面には第１，第２の金属体が設けられているため、温度センサの電極や半導体チップの信号電極（例えばゲート電極であり、小電流用電極）に信号用配線（小電流用配線部）を介して接続されたパッドを半導体チップの外周部（端部）に設ける必要があった。また、半導体チップと第１〜第３の金属体とが樹脂でモールドされているため、信号用配線部は、半導体チップ内で引き回して、半導体チップの外周部に設けられたパッドに導通する必要があった。さらに、このパッドは、第１〜第３の金属体を避けながら半導体装置の信号端子とワイヤーボンディングする必要があった。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、両面に電極が設けられた半導体チップと、各電極に電気的に接続された大電流用の配線とを備える半導体装置において、小電流用配線部の引き回し自由度を向上することと、半導体チップ上の配線を省略することで半導体チップ上の無効領域を低減することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項１に記載の半導体装置は、
絶縁基材と、
絶縁基材に設けられ、積層配置された導体層と、ビアホールに形成された層間接続部とを含む配線部と、
素子が形成され、絶縁基材に封止された半導体チップと、
を備え、
半導体チップは、
素子としてのパワートランジスタと、
導体層の積層方向に直交する両表面のそれぞれに設けられ、パワートランジスタにおける大電流が流れる大電流用電極と、
両表面のうちの少なくとも一方の表面に設けられ、大電流用電極よりも小さな電流が流れる小電流用電極と、が設けられ、
小電流用電極と同一表面に設けられた大電流用電極は、小電流用電極を囲うように設けられ、
配線部は、大電流用電極に電気的に接続され、大電流用電極に対向した導体層を含む大電流用配線部と、小電流用電極と電気的に接続され、絶縁基材によって大電流用配線部と絶縁された導体層及び層間接続部とを含む小電流用配線部と、
を備えることを特徴とするものである。
このように、小電流用電極を囲うように大電流用電極を設けるとともに、小電流用電極に電気的に接続された小電流用配線部として、積層配置された導体層と層間接続部とを含むことによって、導体層の積層方向、及び積層方向に直交する方向に小電流用配線部を引き回すことができる。よって、大電流用電極に対向した導体層を含む大電流用配線部を設けた場合であっても、半導体チップ内で小電流用配線部を引き回すよりも、引き回し自由度を向上することができる。さらに、半導体チップ上の配線（つまり、半導体チップにおける積層方向に直交する表面における配線）を省略することができるので、半導体チップ上の無効領域を低減することができる。
また、請求項２に示すように、半導体チップの温度に応じた信号を出力するものであり、半導体チップの表面の中央部に配置された温度センサを備え、小電流用電極は、温度センサのセンサ用電極を含むようにしてもよい。
このようにすることによって、センサ用電極に電気的に接続された小電流用配線部（導体層と層間接続部）は、導体層の積層方向、及び積層方向に直交する方向に引き回すことができる。よって、温度センサを半導体チップの表面の中央部に配置しやすくなる。このように、温度センサを半導体チップの表面の中央部に配置することによって、半導体チップにおける最も温度が高くなる部位の温度を計測することができる。よって、半導体チップの温度を精度良く計測できるので好ましい。
また、請求項３に示すように、パワートランジスタは、複数のトランジスタ構造部を含むものであり、小電流用電極は、複数のトランジスタ構造部における各ゲートに電気的に接続され、半導体チップの表面の中央部に配置されたゲート電極を含むようにしてもよい。
このようにすることによって、ゲート電極に電気的に接続された小電流用配線部（導体層と層間接続部）は、導体層の積層方向、及び積層方向に直交する方向に引き回すことができる。よって、ゲート電極を半導体チップの表面の中央部に配置しやすくなる。このように、ゲート電極を半導体チップの表面の中央部に配置することによって、ゲート電極と各トランジスタ構造部のゲートとの距離の差を最小にすることができる。従って、各トランジスタ構造部に対するゲート信号の伝達時間のバラツキを抑制することができ、各トランジスタ構造部を均一に動作しやすくすることができるので好ましい。
また、請求項４に示すように、小電流用配線部は、導体層と層間接続部とを含んで、積層方向に沿って延びる柱状部を有し、小電流用電極が設けられた側の大電流用配線部は、積層方向に貫通して、柱状部を囲うように設けられるようにしてもよい。
このようにすることによって、小電流用配線部（導体層と層間接続部）は、大電流用配線部の貫通した部位を通って導体層の積層方向に引き回すことができるので、小電流用配線部の引き回し自由度をより一層向上することができる。
また、請求項５に示すように、大電流用電極に対向した導体層は、その他の導体層よりも積層方向に沿う厚みが厚くなるようにしてもよい。
このようにすることによって、大電流用配線部の配線抵抗を低減することができる。また、電流容量を大きくできるので、ジュール熱による断線を抑制しつつ、半導体装置の大型化を抑制できる。
また、請求項６に示すように、大電流用電極に対向した導体層は、その他の導体層よりも積層方向に直交する方向に沿う幅が広くなるようにしてもよい。
このようにすることによって、大電流用配線部の配線抵抗を低減することができる。
また、請求項７に示すように、大電流用配線部は、導体層に加えて、層間接続部を含むようにしてもよい。
また、小電流用配線部及び大電流用配線部を絶縁基材の外部に取り出す場合、請求項８に示すように、小電流用配線部及び大電流用配線部は金属片を含むものであり、金属片は、一部が絶縁基材内に配置され、その他の部位が絶縁基材の外部に突出して設けられるようにしてもよい。又は、請求項９に示すように、小電流用配線部及び大電流用配線部は、絶縁基材の外部に露出した露出部を備えるようにしてもよい。また、小電流用配線部及び大電流用配線部は、導体層と層間接続部とを含むことによって、絶縁基材のどの方向からも（つまり、絶縁基材における積層方向に直交する両表面、積層方向に沿う側面のどの方向からも）外部に取り出すことができる。
また、請求項１０に示すように、絶縁基材は、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂フィルムが少なくとも一層おきに位置するとともに、半導体チップに隣り合うように位置しつつ、熱可塑性樹脂フィルムを含む複数枚の基材フィルムが積層され、基材フィルムが相互に接着してなるようにしてもよい。
このようにすることによって、半導体チップを封止しつつ、半導体装置を加圧・加熱により一括で形成することができ、製造工程を簡素化することができる。
本発明の実施の形態における半導体装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態における半導体チップの概略構成を示す平面図であり、（ａ）はエミッタ電極側の平面図であり、（ｂ）はコレクタ電極側の平面図である。 図１のIII−III線に沿う断面図である。 図１のIV−IV線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の概略構成を示す分解断面図である。 本発明の実施の形態における端子の概略構成を示す平面図であり、（ａ）はエミッタ用端子の平面図であり、（ｂ）はコレクタ用端子の平面図である。 （ａ），（ｂ）は、変形例１における半導体装置の概略構成を示す断面図である。 変形例２における半導体装置の概略構成を示す断面図である（エミッタ端子側）。 変形例２における半導体装置の概略構成を示す断面図である（コレクタ端子側）。 変形例３における半導体装置の概略構成を示す断面図である（エミッタ端子側）。 変形例３における半導体装置の概略構成を示す断面図である（コレクタ端子側）。 変形例４における半導体装置の概略構成を示す断面図である。 変形例５における半導体装置の概略構成を示す断面図である。 変形例６における半導体装置の概略構成を示す平面図である。 図１４のXV−XV線に沿う断面図である。 変形例６における金属片の概略構成を示す平面図であり、（ａ）はコレクタ用端子の平面図であり、（ｂ）は中点用接続部の平面図であり、（ｃ）は中点用端子の平面図であり、（ｄ）はエミッタ用端子の平面図である。 変形例７における半導体装置の概略構成を示す断面図である。 変形例８における半導体装置の概略構成を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。また、絶縁基材２０の厚み方向（換言すれば、複数枚の樹脂フィルムの積層方向）を単に積層方向と称し、この積層方向に直交する方向を単に直交方向と称する。
図１，３，４などに示すように、本実施の形態における半導体装置１０は、半導体チップ３０を内蔵する基本的な構成要素として、絶縁基材２０、絶縁基材２０の内部に埋設、すなわち内蔵された半導体チップ３０、絶縁基材２０に設けられた導体パターン５０・層間接続部６０、及び複数の端子４１〜４５を備える。つまり、半導体装置１０は、絶縁基材２０と、絶縁基材２０に設けられ、積層配置された導体層（導体パターン５０、端子４１〜４５）及びビアホールに形成された層間接続部６０を含む配線部と、素子（図示を省略する複数のトランジスタ構造部）が形成され、絶縁基材２０に封止された半導体チップ３０と、を備える。なお、端子４１は、半導体チップ３０のエミッタ電極に電気的に接続されたエミッタ用端子である。端子４２は、半導体チップ３０のコレクタ電極に電気的に接続されたコレクタ用端子である。端子４３，４４は、半導体チップ３０の表面の中央部に配置された温度センサ３５のセンサ用電極３６１，３６２に電気的に接続されたセンサ用端子である。端子４５は、半導体チップ３０の表面の中央部に配置されたゲート電極３４に電気的に接続されたゲート用端子である。なお、半導体チップ３０に関しては、後ほど詳しく説明する。
先ず、絶縁基材２０について説明する。絶縁基材２０は、電気絶縁材料からなり、該絶縁基材２０以外の構成要素、図１，３，４に示す例では、半導体チップ３０、導体パターン５０、層間接続部６０、及び端子４１〜４５を所定位置に保持する基材としての機能を果たすとともに、半導体チップ３０をその内部に保持して保護する機能を果たすものである。
この絶縁基材２０は、主として樹脂を含むとともに、該樹脂として少なくとも熱可塑性樹脂を含むものであり、熱可塑性樹脂フィルムを含む複数枚の樹脂フィルムが積層され、加圧・加熱により接着・一体化されてなる。熱可塑性樹脂を含む理由は、後述する加圧・加熱工程にて一括で絶縁基材２０を形成する際に、高温に耐え、軟化した熱可塑性樹脂を接着材及び封止材として利用するためである。
このため、複数枚の樹脂フィルムとしては、積層状態で、少なくとも１枚おきに位置するとともに、半導体チップ３０に隣り合うように熱可塑性樹脂フィルムを含めば良い。例えば熱可塑性樹脂フィルムのみを含む構成としても良いし、熱可塑性樹脂フィルムとともに熱硬化性樹脂フィルムを含む構成としても良い。
熱可塑性樹脂フィルムとしては、熱可塑性樹脂とともに、ガラス繊維、アラミド繊維などの無機材料を含むフィルム、及び、無機材料を含まない熱可塑性樹脂からなるフィルムの少なくとも一方を採用することができる。同様に、熱硬化性樹脂フィルムとしては、熱硬化性樹脂とともに、上記無機材料を含むフィルム、及び、無機材料を含まない熱硬化性樹脂からなるフィルムの少なくとも一方を採用することができる。
本実施形態に係る絶縁基材２０は、図３，４に示すように、積層方向において、一面側から、熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１の順に計１１枚の樹脂フィルムが積層されてなる。なお、後ほど説明するエミッタ用端子４１の開口部４１３内には、熱可塑性樹脂フィルム２０ａ（ここでは２層）を備える。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１，２０ａとして、ガラス繊維などの無機材料や線膨張係数などを調整するための無機フィラーを含まない、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）３０重量％とポリエーテルイミド（ＰＥＩ）７０重量％からなる樹脂フィルムを採用している。なお、熱可塑性樹脂フィルムの構成材料は、上記例に限定されない。例えば、ＰＥＥＫ／ＰＥＩからなるものであっても、上記例とは比率の異なるものを採用しても良い。また、ＰＥＥＫ／ＰＥＩ以外の構成材料、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）などを採用しても良い。
また、図５に示すように、絶縁基材２０を構成する樹脂フィルムには、端子４１〜４５における絶縁基材２０の内部に配置されている部分の外形に応じて型抜き（部分的に切断（除去））された端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１を備えるものを含む。さらに、絶縁基材２０を構成する樹脂フィルムには、半導体チップ３０の外形に応じて型抜き（部分的に切断（除去））された貫通孔２０７１を備えるものを含む。
この端子配置部を形成する樹脂フィルムの枚数は、端子４１〜４５における絶縁基材２０の内部に配置された部分の厚み（積層方向における厚み）に応じて決定されるものである。本実施の形態においては、図５に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２０２，２０４、２０５、２０９，２１０に端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１が形成されている。同様に、貫通孔を形成する樹脂フィルムの枚数は、半導体チップ３０の厚み（積層方向における厚み）に応じて決定されるものである。本実施の形態においては、図５に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２０７に貫通孔２０７１が形成されている。
次に、半導体チップ３０について説明する。半導体チップ３０は、シリコンなどからなる直方体の半導体基板３１に複数のトランジスタ構造部が形成されている。つまり、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなど、例えばモータ等の負荷の電力制御に用いられるパワートランジスタ素子が構成されたＩＣチップ（ベアチップ）である。また、図２（ａ）に示すように、この半導体チップ３０の一方の表面（絶縁基材２０中に配置された状態で積層方向に直交する表面）の中央部には、半導体チップ３０の温度に応じた信号を出力する温度センサ３５が設けられている。この半導体チップ３０は、上記した絶縁基材２０（該絶縁基材２０を構成する熱可塑性樹脂）によって封止されている。
なお、本実施の形態においては、このパワートランジスタ素子としてＩＧＢＴを採用する。また、半導体チップ３０は、このパワートランジスタ素子を除く素子、例えばダイオード、抵抗、コンデンサ、ＣＭＯＳ、バイポーラトランジスタなどの素子が集積されてなる信号処理回路部（大規模集積回路）が設けられているものを採用することもできる。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、この半導体チップ３０の両表面（絶縁基材２０中に配置された状態で積層方向に直交する両表面）のそれぞれには、外部との接続用にＮｉ系材料からなる電極が形成されている。この電極としては、両表面のそれぞれに設けられ、ＩＧＢＴにおける大電流が流れる大電流用電極（エミッタ電極３２、コレクタ電極３３）と、両表面のうちの少なくとも一方の表面に設けられ、大電流用電極よりも小さな電流が流れる小電流用電極（ゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２）と、が設けられている。
上述のように、ＩＧＢＴは、複数のトランジスタ構造部を含むものである。そして、半導体チップ３０の表面（絶縁基材２０中に配置された状態で積層方向に直交する表面）の中央部には、複数のトランジスタ構造部における各ゲートに電気的に接続された小電流用電極としてのゲート電極３４が配置される。また、上述のように、半導体チップ３０の一方の表面（絶縁基材２０中に配置された状態で積層方向に直交する表面）の中央部には、温度センサ３５も配置されている。これによって、半導体チップ３０の表面の中央部には、この温度センサ３５のセンサ用電極３６１，３６２が小電流用電極として配置される。つまり、半導体チップ３０の表面（絶縁基材２０中に配置された状態で積層方向に直交する表面）の中央部には、ゲート電極３４とセンサ用電極３６１，３６２とが隣り合って設けられる。
また、図２（ａ）に示すように、小電流用電極（ゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２）と同一表面に設けられた大電流用電極（エミッタ電極３２）は、小電流用電極（ゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２）を囲うように設けられる。つまり、エミッタ電極３２は、環状に設けられる。換言すると、小電流用電極（ゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２）は、エミッタ電極３２の中央部に設けられた開口部３２１内に配置されている。
また、エミッタ電極３２は、小電流用電極と同一表面に設けられた大電流用電極に相当するものである。図２（ａ）に示すように、半導体基板３１の一方の表面（絶縁基材２０中に配置された状態で積層方向に直交する表面）において、開口部３２１と縁部を除く広い範囲に設けられている。コレクタ電極３３は、図２（ｂ）に示すように、半導体基板３１の他方の表面（絶縁基材２０中に配置された状態で積層方向に直交する表面）において、縁部を除く広い範囲に設けられている。
これらの電極３２〜３４，３６１，３６２には、後ほど説明する層間接続部６０がそれぞれ接続される。そして、Ｎｉ系材料からなる電極３２〜３４，３６１，３６２と、後述するようにＡｇ−Ｓｎ合金からなる層間接続部６０との界面には、ＳｎとＮｉとが相互に拡散してなる金属拡散層（Ｎｉ−Ｓｎ合金層）が形成される。これにより、電極３２〜３４，３６１，３６２と層間接続部６０との接続信頼性が向上されている。
次いで、配線部を構成する各要素について説明する。配線部は、導体パターン５０（導体層）、層間接続部６０（層間接続部）、端子４１〜４５（導体層）を含んで構成される。また、大電流用電極（エミッタ電極３２、コレクタ電極３３）に電気的に接続された層間接続部６０、及び大電流用電極に対向した部位を有し、層間接続部６０を介して大電流用電極に接続された端子４１，４２を含む大電流用配線部と、小電流用電極（ゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２）と電気的に接続され、絶縁基材２０によって大電流用配線部と絶縁された導体パターン５０、層間接続部６０、及び端子４３〜４５とを含む小電流用配線部とを含む。
導体パターン５０は、導体箔をパターニングしてなるものであり、半導体チップ３０と外部とを電気的に接続する配線部として用いられるものである。層間接続部６０は、樹脂フィルムにおいて、厚み方向（積層方向）に沿って設けられたビアホール（貫通孔）に導電性ペーストが充填され、この導電性ペースト中の導電性粒子を加圧・加熱により焼結してなるものである。層間接続部６０も、導体パターン５０とともに、半導体チップ３０と外部とを電気的に接続する配線部として用いられるものである。
端子４１〜４５は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又は、これら金属の少なくとも１種類を含む合金からなる平板上の金属片（金属プレート）である。ここでは、端子４１〜４５として、Ｃｕからなる金属片を採用する。端子４１，４２は、半導体チップ３０と外部とを電気的に接続する配線部のうち、半導体チップ３０の大電流用電極（エミッタ電極３２、コレクタ電極３３）と外部とを電気的に接続する大電流用配線部の一部として用いられるものである。なお、端子４１がエミッタ電極３２と電気的に接続されたエミッタ用端子であり、端子４２がコレクタ電極３３と電気的に接続されたコレクタ用端子である。また、エミッタ用端子４１及びコレクタ用端子４２は、放熱板としても機能するものである。
また、図６（ａ）に示すように、エミッタ用端子４１は、小電流用電極が設けられた側の大電流用配線部に含まれるものである。このエミッタ用端子４１は、層間接続部６０を介して半導体チップ３０のエミッタ電極３２と電気的に接続する部位であり絶縁基材２０内に配置される接続部４１２と、一部が絶縁基材２０の側壁（積層方向に沿う面）から外部に突出して半導体装置１０の外部の装置と電気的に接続する部位である端子部４１１とを含むものである。また、エミッタ用端子４１の接続部４１２は、絶縁基材２０中に配置された状態において、エミッタ電極３２に対向して配置される。さらに、エミッタ用端子４１の接続部４１２は、絶縁基材２０中に配置された状態において、積層方向に貫通した開口部４１３が設けられている。この開口部４１３中には、絶縁基材２０中に配置された状態において、後ほど説明する柱状部５０６０が設けられる。つまり、エミッタ用端子４１は、絶縁基材２０中に配置された状態において、後ほど説明する柱状部５０６０を囲うように設けられる。また、接続部４１２は、直交方向に沿う幅が端子部４１１よりも広くなっている。
なお、接続部４１２とエミッタ電極３２とは、直交方向に沿う平面の形状が同様であり、平面の面積も略同じである。また、接続部４１２とエミッタ電極３２とを電気的に接続する層間接続部６０と、エミッタ電極３２とは、直交方向に沿う平面の形状が同様であり、平面の面積も同じである。また、エミッタ用端子４１の接続部４１２は、大電流用電極に対向した導体層に相当するものである。
一方、図６（ｂ）に示すように、コレクタ用端子４２は、層間接続部６０を介して半導体チップ３０のコレクタ電極３３と電気的に接続する部位であり絶縁基材２０内に配置される接続部４２２と、一部が絶縁基材２０の側壁（積層方向に沿う面）から外部に突出して半導体装置１０の外部の装置と電気的に接続する部位である端子部４２１とを含むものである。また、コレクタ用端子４２の接続部４２２は、絶縁基材２０中に配置された状態において、コレクタ電極３３に対向して配置される。また、接続部４２２は、直交方向に沿う幅が端子部４２１よりも広くなっている。
なお、接続部４２２とコレクタ電極３３とは、直交方向に沿う平面の形状が同様であり、平面の面積も略同じである。また、接続部４２２とコレクタ電極３３とを電気的に接続する層間接続部６０と、コレクタ電極３３とは、直交方向に沿う平面の形状が同様であり、平面の面積も同じである。
このように、大電流用電極は、エミッタ電極３２、コレクタ電極３３を含むものである。大電流用配線部は、エミッタ用端子４１、エミッタ用端子４１と半導体チップ３０のエミッタ電極３２とを電気的に接続する層間接続部６０、コレクタ用端子４２、コレクタ用端子４２と半導体チップ３０のコレクタ電極３３とを電気的に接続する層間接続部６０を含むものである。
エミッタ用端子４１及びコレクタ用端子４２は、直交方向に電流を流すものである。一方、エミッタ用端子４１と半導体チップ３０のエミッタ電極３２とを電気的に接続する層間接続部６０、及びコレクタ用端子４２と半導体チップ３０のコレクタ電極３３とを電気的に接続する層間接続部６０は、積層方向に電流を流すものである。よって、換言すると、エミッタ用端子４１及びコレクタ用端子４２は、大電流用配線部における横方向配線部（直交方向配線部）である。一方、エミッタ用端子４１と半導体チップ３０のエミッタ電極３２とを電気的に接続する層間接続部６０、及びコレクタ用端子４２と半導体チップ３０のコレクタ電極３３とを電気的に接続する層間接続部６０は、大電流用配線部における縦方向配線部（積層方向配線部）である。
端子４３，４４は、半導体チップ３０と外部とを電気的に接続する配線部のうち、小電流用電極（センサ用電極３６１，３６２）と外部とを電気的に接続する小電流用配線部の一部として用いられるものである。また、端子４３，４４は、一部が絶縁基材２０内に配置され、その他の部位が絶縁基材２０の側壁（積層方向に沿う面）から外部に突出して設けられる。この端子４３，４４は、センサ用電極３６１，３６２に電気的に接続されたセンサ用端子である。
また、図３に示すように、小電流用配線部は、このセンサ用端子４３に加えて、導体パターン５０と層間接続部６０とを含んで、積層方向に沿って延びる柱状部５０６０を有する。そして、センサ用端子４３とセンサ用電極３６１とは、この柱状部５０６０を介して電気的に接続される。この柱状部５０６０は、センサ用電極３６１の直上に設けられる。なお、本実施の形態における柱状部５０６０は、３層の導体パターン５０、センサ用電極３６１と導体パターン５０とを接続する層間接続部６０、導体パターン５０間を接続する２つの層間接続部６０、及び導体パターン５０とセンサ用端子４３とを接続する層間接続部６０を含むものである。ただし、この柱状部５０６０を構成する導体パターン５０及び層間接続部６０の数は、これに限定されるものではない。
なお、センサ用端子４４とセンサ用電極３６２に関しても同様に、柱状部５０６０を介して電気的に接続されるものである。本実施の形態においては、センサ用端子４４とセンサ用電極３６２とが柱状部５０６０を介して電気的に接続されていることを示す断面図、及び詳しい説明は省略する。
また、端子４５は、半導体チップ３０と外部とを電気的に接続する配線部のうち、半導体チップ３０の小電流用電極（ゲート電極３４）と外部とを電気的に接続する小電流用配線部の一部として用いられるものである。また、端子４５は、一部が絶縁基材２０内に配置され、その他の部位が絶縁基材２０の側壁（積層方向に沿う面）から外部に突出して設けられる。この端子４５は、ゲート電極３４に電気的に接続されたゲート用端子である。
また、図４に示すように、小電流用配線部は、このゲート用端子４５に加えて、導体パターン５０と層間接続部６０とを含んで、積層方向に沿って延びる柱状部５０６０を有する。そして、ゲート用端子４５とゲート電極３４とは、この柱状部５０６０を介して電気的に接続される。この柱状部５０６０は、ゲート電極３４の直上に設けられる。なお、本実施の形態における柱状部５０６０は、３層の導体パターン５０、ゲート電極３４と導体パターン５０とを接続する層間接続部６０、導体パターン５０間を接続する２つの層間接続部６０、及び導体パターン５０とゲート用端子４５とを接続する層間接続部６０を含むものである。ただし、この柱状部５０６０を構成する導体パターン５０及び層間接続部６０の数は、これに限定されるものではない。
このように、小電流用電極は、ゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２を含むものである。小電流用配線部は、センサ用端子４３、センサ用端子４３とセンサ用電極３６１とを電気的に接続する柱状部５０６０、センサ用端子４４、センサ用端子４４とセンサ用電極３６２とを電気的に接続する柱状部５０６０、ゲート用端子４５、ゲート用端子４５とゲート電極３４とを電気的に接続する柱状部５０６０を含むものである。
センサ用端子４３，４４及びゲート用端子４５は、直交方向に電流を流すものである。一方、センサ用端子４３とセンサ用電極３６１とを電気的に接続する柱状部５０６０、センサ用端子４４とセンサ用電極３６２とを電気的に接続する柱状部５０６０、ゲート用端子４５とゲート電極３４とを電気的に接続する柱状部５０６０は、積層方向に電流を流すものである。よって、換言すると、センサ用端子４３，４４及びゲート用端子４５は、小電流用配線部における横方向配線部（直交方向配線部）である。一方、センサ用端子４３とセンサ用電極３６１とを電気的に接続する柱状部５０６０、センサ用端子４４とセンサ用電極３６２とを電気的に接続する柱状部５０６０、ゲート用端子４５とゲート電極３４とを電気的に接続する柱状部５０６０は、小電流用配線部における縦方向配線部（積層方向配線部）である。
なお、本実施形態では、導体パターン５０が、銅（Ｃｕ）箔をパターニングして構成されている。層間接続部６０は、Ａｇ−Ｓｎ合金からなる。
端子４１〜４５は、Ｃｕからなる平板状の部材である。また、端子４１〜４５は、積層方向に沿う厚みが全体的に均一に設けられている。そして、エミッタ電極３２に対向した導体層であるエミッタ用端子４１、コレクタ電極３３に対向した導体層であるコレクタ用端子４２は、その他の導体層である導体パターン５０、小電流用端子（センサ用端子４３，４４、ゲート用端子４５）よりも積層方向に沿う厚みが厚くなっている。このようにすることによって、大電流用配線部の配線抵抗を低減することができる。また、電流容量を大きくできるので、ジュール熱による断線を抑制しつつ、半導体装置１０の大型化を抑制できる。
しかしながら、エミッタ電極３２に対向した導体層であるエミッタ用端子４１、コレクタ電極３３に対向した導体層であるコレクタ用端子４２は、導体パターンで構成して、その他の導体層である導体パターン５０、小電流用端子（センサ用端子４３，４４、ゲート用端子４５）よりも積層方向に直交する方向に沿う幅が広くなるようにしてもよい。このようにすることによって、大電流用配線部の配線抵抗を低減することができる。
なお、本実施形態では、エミッタ用端子４１、コレクタ用端子４２の大電流用端子は、熱可塑性樹脂フィルム２枚分とほぼ同じ厚さとなっている。一方、ゲート用端子３４、センサ用端子３６１，３６２の小電流用端子は、熱可塑性樹脂フィルム一枚分とほぼ同じ厚さとなっている。
また、Ｃｕからなる導体パターン５０とＡｇ−Ｓｎ合金からなる層間接続部６０との界面には、ＣｕとＳｎとが相互に拡散してなる金属拡散層（Ｃｕ−Ｓｎ合金層）が形成され、これにより、導体パターン５０と層間接続部６０との接続信頼性が向上されている。また、Ｃｕからなる金属片である端子４１〜４５とＡｇ−Ｓｎ合金からなる層間接続部６０との界面にも、ＣｕとＳｎとが相互に拡散してなる金属拡散層（Ｃｕ−Ｓｎ合金層）が形成され、これにより、端子４１〜４５と層間接続部６０との接続信頼性が向上されている。
ここで、図５に基づいて、上記した半導体装置１０の製造方法について説明する。なお、図５においては、符号６０は、層間接続部６０を構成する導電性ペーストであるが、便宜上、層間接続部６０と同じ符号を付与している。
上述の熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１を用いて半導体装置１０を製造（成型）する際には、ＰＡＬＡＰとして知られる一括熱プレスにて製造することができる。従って、半導体装置１０の基本的な構成や製造方法は、特に断りのない限り、本出願人がこれまで出願してきたＰＡＬＡＰに関する構成を適宜採用することができる。よって、半導体装置１０を一括で製造（成型）できるため、工数の低減にもつながり、なおかつ絶縁基材２０が可撓性を有するという条件も満たすことが可能となる。なお、ＰＡＬＡＰは株式会社デンソーの登録商標である。
先ず、積層体を加圧・加熱して半導体装置１０を形成すべく、積層体を構成する要素を準備する。なお、積層体とは、後ほど説明する加圧・加熱工程前の状態であり、半導体装置１０を構成する熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１，２０ａ、半導体チップ３０、端子４１〜４５を積層した状態のものである。
この準備工程では、上記ＰＡＬＡＰとして知られる一括積層法で周知のごとく、一括積層する前に、絶縁基材２０を構成する熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１に対して、導体パターン５０（例えば、Ｃｕ箔）を形成したり、焼結により層間接続部６０となる導電性ペースト６０（例えば、Ａｇ−Ｓｎ合金）をビアホールに充填したりしておく。また、半導体チップ３０の厚みに応じた枚数（ここではの１枚）の熱可塑性樹脂フィルム（ここでは、熱可塑性樹脂フィルム２０７）は、半導体チップ３０の外形に応じた貫通孔２０７１（空洞部）を形成しておく。つまり、半導体チップの外形に応じて型抜きしておく。換言すると、半導体チップ３０の外形に応じて切断（除去）しておく。この貫通孔２０７１は、熱可塑性樹脂フィルムに対して、パンチやドリルなどによる機械的加工、又はレーザ光の照射により形成することができる。この貫通孔２０７１は、半導体チップ３０を収容するためのものである。
また、端子４１〜４５（例えば、Ｃｕからなる金属片）の厚みに応じた枚数の熱可塑性樹脂フィルム（ここでは、端子４３〜４５に対応する熱可塑性樹脂フィルム２０２と、端子４１に対応する熱可塑性樹脂フィルム２０４，２０５と、端子４２に対応する熱可塑性樹脂フィルム２０９，２１０）は、端子４１〜４５における絶縁基材２０の内部に配置されている部分の外形に応じた切取部である端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１を有する。つまり、端子４１〜４５における絶縁基材２０の内部に配置されている部分の外形に応じて型抜きしておく。換言すると、端子４１〜４５における絶縁基材２０の内部に配置されている部分の外形に応じて切断（除去）しておく。この端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１は、熱可塑性樹脂フィルムに対して、パンチやドリルなどによる機械的加工、又はレーザ光の照射により形成することができる。なお、この端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１は、端子４１〜４５を収容するためのものである。
また、導体パターン５０は、熱可塑性樹脂フィルムの表面に貼り付けた導体箔をパターニングすることで形成することができる。絶縁基材２０を構成する複数枚の熱可塑性樹脂フィルムとしては、導体パターン５０を有する熱可塑性樹脂フィルムを含めばよく、例えば全ての熱可塑性樹脂フィルムが導体パターン５０を有する構成や、一部の熱可塑性樹脂フィルムが導体パターン５０を有さない構成も採用することができる。なお、図５においては、熱可塑性樹脂フィルム２０６と２枚の熱可塑性樹脂フィルム２０ａにのみ導体パターン５０が形成されている。
また、導体パターン５０を有する熱可塑性樹脂フィルムとしては、片面のみに導体パターン５０を有する熱可塑性樹脂フィルム、積層方向における両面に導体パターン５０を有する熱可塑性樹脂フィルムのいずれも採用することができる。
一方、層間接続部６０を構成する導電性ペーストは、導電性粒子にエチルセルロース樹脂やアクリル樹脂などを保形性付与のため添加し、テルピネオールなどの有機溶剤を加えた状態で混練することで得ることができる。そして、炭酸ガスレーザなどにより、樹脂フィルムを貫通するビアホールを形成し、スクリーン印刷などによって、導電性ペーストをビアホール内に充填する。ビアホールは、上記導体パターン５０を底面として形成しても良いし（例えば、熱可塑性樹脂フィルム２０６，２０ａ）、導体パターン５０の無い位置に、ビアホールを形成しても良い（例えば、熱可塑性樹脂フィルム２０３，２０８，２０６）。
導体パターン５０上にビアホールを形成する場合、導体パターン５０が底となるため、ビアホール内に導電性ペースト６０を留めることができる。一方、導体パターン５０を有さない樹脂フィルム、又は、導体パターン５０を有しながらも、導体パターン５０の形成位置とは異なる位置にビアホールを形成する場合には、底のないビアホール内に導電性ペースト６０を留めるために、本出願人による特願２００８-２９６０７４号に記載の導電性ペースト６０を用いる。また、この導電性ペースト６０を充填する装置（方法）としては、本出願人による特願２００９−７５０３４号に記載の装置（方法）を採用すると良い。
この導電性ペースト６０は、導電性粒子に対し、導電性粒子の焼結温度よりも低い温度で分解又は揮発するとともに、該温度よりも低く、室温よりも高い温度で溶融状態となり、室温で固体状態となる低融点室温固体樹脂が添加されている。低融点室温固体樹脂としては、例えばパラフィンがある。これによれば、充填時には加温することで、低融点室温固体樹脂が溶融してペースト状となり、充填後の冷却において、低融点室温固体樹脂が固化することで導電性ペースト６０も固まって、ビアホール内に保持することができる。なお、充填する際には、ビアホールの一端を平坦な部材にて塞いでおけば良い。
次に、積層体を形成する積層工程を実施する。この工程では、図５に示すように、貫通孔２０７１内に半導体チップ３０を配置するとともに、端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１に端子４１〜４５を配置した状態で、上述のように準備した熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１，２０ａを積層方向における一端側から積層して積層体とする。このとき、貫通孔２０７１内に配置された半導体チップ３０のエミッタ電極３２，コレクタ電極３３，ゲート電極３４，センサ用電極３６１，３６２と、導電性ペースト６０とが対向する。また、端子４１〜４５における端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１に配置された一部（例えば、エミッタ用端子４１の接続部４１２，コレクタ用端子４２の接続部４２２）と、導電性ペースト６０とが対向する。また、エミッタ用端子４１の開口部４１３内には、熱可塑性樹脂フィルム２０ａが配置される。
次いで、真空熱プレス機を用いて積層体を加熱しつつ、積層方向上下から加圧する加圧・加熱工程を実施する。つまり、積層体における熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１，２０ａを加熱しつつ、積層方向上下から加圧する加圧・加熱工程を実施する。この工程では、熱可塑性樹脂を軟化させて複数枚の熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１，２０ａを一括で一体化しつつ、導電性ペースト６０中の導電性粒子を焼結体として、該焼結体と導体パターン５０を有した配線部を形成するとともに導電性ペースト６０と半導体チップ３０の電極とを電気的に接続する。また、端子４１〜４５における端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１に配置された一部と、導電性ペースト６０とを電気的に接続する。
なお、この加圧・加熱工程では、樹脂フィルムを一括で一体化して絶縁基材２０とするとともに、導電性ペースト６０中の導電性粒子を焼結体とするために、樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度、数ＭＰａの圧力を所定時間保持する。本実施形態では、２８０℃〜３３０℃のプレス温度、４〜５ＭＰａの圧力を５分以上（例えば１０分）保持する。
ここで、加圧・加熱工程における、熱可塑性樹脂フィルム部分の接続について説明する。積層された熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１，２０ａは、上記加熱により軟化する。このとき、圧力を受けているため、軟化した熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１，２０ａは、隣接する熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１１，２０ａに密着する。これにより、複数の熱可塑性樹脂フィルムが一括で一体化し、絶縁基材２０が形成される。
また、端子４１〜４５における切取部に配置された部位に隣り合う熱可塑性樹脂フィルムは、加熱により軟化するとともに圧力を受けて流動し、端子４１〜４５における切取部に配置された部位であって、層間接続部６０が接続されている部位を除く表面全体に密着する。つまり、加圧・加熱工程前においては、端子４１〜４５における端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１に配置された部位と熱可塑性樹脂フィルムとの間は隙間がある。しかしながら、この隙間は、加圧・加熱工程後には熱可塑性樹脂フィルム（熱可塑性樹脂）によって埋められる。このようにして、端子４１〜４５と層間接続部６０（配線部）との接続部など、端子４１〜４５における端子配置部２０２１，２０４１、２０５１、２０９１，２１０１に配置された部位を熱可塑性樹脂フィルム（熱可塑性樹脂）にて封止することができ、接続信頼性を向上させることができる。
半導体チップ３０に関しても同様である。つまり、貫通孔２０７１内に配置された半導体チップ３０に隣り合う熱可塑性樹脂フィルムは、加熱により軟化するとともに圧力を受けて流動し、半導体チップ３０における層間接続部６０が接続されている部位を除く表面全体に密着する。つまり、加圧・加熱工程前においては、半導体チップ３０と熱可塑性樹脂フィルムとの間は隙間がある。しかしながら、この隙間は、加圧・加熱工程後には熱可塑性樹脂フィルム（熱可塑性樹脂）によって埋められる。このようにして、半導体チップ３０を熱可塑性樹脂フィルム（熱可塑性樹脂）にて封止することができる。
次に、加圧・加熱工程において、端子４１〜４５、導体パターン５０、層間接続部６０の接続について説明する。上記加熱により、導電性ペースト６０中のＳｎ（融点２３２℃）が溶融し、同じく導電性ペースト６０中のＡｇ粒子に拡散して、Ａｇ−Ｓｎ合金（融点４８０℃）を形成する。また、導電性ペースト６０に圧力が加えられているため、焼結により一体化した合金からなる層間接続部６０がビアホール内に形成される。
さらに、溶融したＳｎは、導体パターン５０を構成するＣｕとも相互拡散する。これにより、層間接続部６０と導体パターン５０の界面に金属拡散層（Ｃｕ−Ｓｎ合金層）が形成される。また、溶融したＳｎは、端子４１〜４５を構成するＣｕとも相互拡散する。これにより、層間接続部６０と端子４１〜４５との界面に金属拡散層（Ｃｕ−Ｓｎ合金層）が形成される。また、溶融したＳｎは、電極３２〜３４，３６１，３６２を構成するＮｉとも相互拡散する、これにより、層間接続部６０と電極３２〜３４，３６１，３６２との界面に金属拡散層（Ｎｉ−Ｓｎ合金層）が形成される。
次に、上記実施形態に示した半導体装置１０における特徴部分の効果について説明する。上述のように、小電流用電極であるゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２を囲うように大電流用電極であるエミッタ電極３２を設ける。さらに、このゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２に電気的に接続された小電流用配線部として、積層配置された導体パターン５０、端子４３〜４５、及び層間接続部６０を含むことによって、積層方向、及び直交方向に小電流用配線部を引き回すことができる。
これによって、大電流用電極であるエミッタ電極３２、コレクタ電極３３に対向して大電流用配線部（層間接続部６０、エミッタ用端子４１、コレクタ用端子４２）を設けた場合であっても、半導体チップ３０内で小電流用配線部を引き回すよりも、小電流用配線の引き回し自由度を向上することができる。
なお、従来技術のように、半導体チップ３０に設けられた小電流用電極と半導体チップ３０の外周部に設けられたパッドとを導通するために、半導体チップ３０内で小電流用配線部を引き回す場合、小電流用配線部を避けるようにエミッタ電極３２を設ける必要がある。つまり、エミッタ電極３２を環状に設けることができない。これに対して、本実施の形態においては、小電流用配線の引き回し自由度を向上することができるので、小電流用配線を半導体チップ３０内で引き回す必要がない。したがって、図２（ａ）に示すように、エミッタ電極３２を環状に設けることができる。よって、従来技術に比べて、通電領域を拡大することができる。
また、本実施の形態においては、半導体チップ３０の温度に応じた信号を出力するものであり、半導体チップ３０の表面の中央部に配置された温度センサ３５を備え、小電流用電極は、温度センサ３５のセンサ用電極３６１，３６２を含む例を採用している。上述のように、この温度センサ３５のセンサ用電極３６１，３６２に電気的に接続された小電流用配線部（センサ用端子４３，４４、柱状部５０６０（導体パターン５０、及び層間接続部６０））に関しても、積層方向及び直交方向に引き回すことができる。よって、温度センサ３５を半導体チップ３０の表面の中央部に配置しやすくなる。このように、半導体チップ３０の温度に応じた信号を出力するものであり、小電流用電極としてのセンサ用電極３６１，３６２を有した温度センサ３５を半導体チップ３０の表面の中央部に配置することによって、半導体チップ３０における最も温度が高くなる部位の温度を計測することができるので好ましい。なお、温度センサ３５を有さない半導体装置や温度センサ３５が半導体チップ３０の表面の中央部に配置されない半導体装置であっても、本発明の目的は達成できるものである。
また、本実施の形態においては、ＩＧＢＴは、複数のトランジスタ構造部を含むものであり、小電流用電極は、複数のトランジスタ構造部における各ゲートに電気的に接続され、半導体チップ３０の表面の中央部に配置されたゲート電極３４を含む例を採用している。上述のように、このゲート電極３４に電気的に接続された小電流用配線部（ゲート用端子４５、柱状部５０６０（導体パターン５０、及び層間接続部６０））に関しても、積層方向及び直交方向に引き回すことができる。よって、小電流用電極としてのゲート電極３４を半導体チップ３０の表面の中央部に配置しやすくなる。このように、ゲート電極３４を半導体チップ３０の表面の中央部に配置することによって、ゲート電極３４と各トランジスタ構造部のゲートとの距離の差を最小にすることができる。従って、各トランジスタ構造部に対するゲート信号の伝達時間のバラツキを抑制することができ、各トランジスタ構造部を均一に動作しやすくすることができるので好ましい。なお、ゲート電極３４が半導体チップ３０の表面の中央部に配置されていない半導体装置であっても、本発明の目的は達成できるものである。
また、本実施の形態においては、小電流用配線部は、導体パターン５０と層間接続部６０とを含んで、積層方向に沿って延びる柱状部５０６０を有し、小電流用電極が設けられた側の大電流用配線部（エミッタ用端子４１）は、積層方向に貫通して（開口部４１３を有して）、柱状部５０６０を囲うように設ける例を採用している。これによって、小電流用配線部は、大電流用配線部の貫通した部位を通って積層方向に引き回すことができるので、小電流用配線部の引き回し自由度をより一層向上することができる。なお、この柱状部５０６０や、開口部４１３を有するエミッタ端子４１を備えていない半導体装置であっても、本発明の目的は達成できるものである。
また、小電流用配線部及び大電流用配線部は、導体層と層間接続部とを含むことによって、絶縁基材２０のどの方向からも（つまり、絶縁基材２０における積層方向に直交する両表面、積層方向に沿う側面のどの方向からも）外部に取り出すことができる。
また、本実施形態に係る半導体装置１０では、絶縁基材２０が少なくとも熱可塑性樹脂を含み、この絶縁基材２０の熱可塑性樹脂によって半導体チップ３０が封止されている。このような半導体装置１０は、上記したように、ＰＡＬＡＰとして知られる一括積層法にて形成することができる。したがって、半導体装置１０の製造工程を簡素化することができる。
さらに、上述のようにすることによって、半導体チップ３０における積層方向に直交する表面には、ゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２が設けられるものの、このゲート電極３４、センサ用電極３６１，３６２に接続される小電流用配線部を設ける必要はない。このように半導体チップ３０上の配線（つまり、半導体チップ３０における積層方向に直交する表面における小電流用配線部）を省略することができるので、半導体チップ上の無効領域を低減することができる。
（変形例１）
なお、上述の実施の形態においては、エミッタ電極３２とエミッタ用端子４１の接続部４１２とを接続する層間接続部６０は、直交方向に沿う平面の形状がエミッタ電極３２と同様であり、平面の面積もエミッタ電極３２と同じである例を採用した。同様に、コレクタ電極３３とコレクタ用端子４２の接続部４２２とを接続する層間接続部６０は、直交方向に沿う平面の形状がコレクタ電極３３と同様であり、平面の面積もコレクタ電極３３と同じである例を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
図７（ａ），（ｂ）に示すように、変形例１における半導体装置１１においては、エミッタ電極３２とエミッタ用端子４１の接続部４１２とを接続する層間接続部６０は、直交方向に沿う平面の形状、及び平面の面積がエミッタ電極３２と異なるものを採用する。同様に、コレクタ電極３３とコレクタ用端子４２の接続部４１２とを接続する層間接続部６０は、直交方向に沿う平面の形状、及び平面の面積がコレクタ電極３３と異なるものを採用する。
つまり、図７（ａ），（ｂ）に示すように、エミッタ電極３２とエミッタ用端子４１の接続部４１２とは、直交方向に沿う平面の形状、及び平面の面積がエミッタ電極３２と異なる複数の層間接続部６０で接続されるようにしてもよい。また、コレクタ電極３３とコレクタ用端子４２の接続部４２２とは、直交方向に沿う平面の形状、及び平面の面積がコレクタ電極３３と異なる複数の層間接続部６０で接続されるようにしてもよい。
また、図７（ａ），（ｂ）においては、エミッタ用端子４１は、柱状部５０６０を通すための開口部４１３を備える例を採用しているが、開口部４１３を有さないエミッタ用端子４１であっても採用することができる。例えば、エミッタ電極３２とエミッタ用端子４１とを、複数層の導体パターン５０及び層間接続部６０で接続する。そして、積層方向におけるエミッタ電極３２とエミッタ用端子４１との間であり、且つ、エミッタ電極３２とエミッタ用端子４１と接続する導体パターン５０・層間接続部６０間に、小電流用配線部を設ける。
なお、図７（ａ）は、上述の実施の形態における図３に相当するものであり、図７（ｂ）は、上述の実施の形態における図４に相当するものである。また、変形例１における半導体装置１１は、上記層間接続部６０以外に関しては上述の実施の形態における半導体装置１０と同様である。
（変形例２）
なお、上述の実施の形態においては、金属片からなる端子４１〜４５を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
図８，９に示すように、変形例２における半導体装置１２においては、端子７１〜７４として、絶縁基材２０の積層方向に直交する表面に設けられたはんだボールを採用する。
変形例２においては、図８に示すように、エミッタ電極３２に接続された大電流用配線部は、はんだボールからなるエミッタ用端子７１と、半導体チップ３０のエミッタ電極３２に接続された層間接続部６０と、この層間接続部６０に接続された金属片７１ａと、この金属片７１ａとエミッタ用端子７１とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０を含む。
金属片７１ａは、上述のエミッタ用端子４１と同様に、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又は、これら金属の少なくとも１種類を含む合金からなる平板上の金属片（金属プレート）であり、積層方向に沿う厚みが全体的に均一に設けられる。そして、層間接続部６０を介してエミッタ電極３２と接続する接続部と、この接続部から直交方向に延設された部位（上述の端子部に相当）が設けられている。また、接続部には、柱状部５０６０を囲うための開口部７１ａ３が設けられている。ただし、金属片７１ａは、上述のエミッタ用端子４１とは異なり、絶縁基材２０の外部には露出しない。
金属片７１ａとエミッタ用端子７１とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０は、金属片７１ａにおける上記延設された部位とエミッタ用端子７１とを接続するものである。ここでは、金属片７１ａとエミッタ用端子７１とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０は、金属片７１ａにおける延設された部位の直交方向に沿う面に対向する領域であり、半導体チップ３０の側壁（積層方向に沿う面）と絶縁基材２０の側壁（積層方向に沿う面）との間の領域に配置される。
図８に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２０６に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が金属片７１ａにおける上記延設された部位に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０６と熱可塑性樹脂フィルム２０７との間に配置された導体パターン５０に接続される。なお、この熱可塑性樹脂フィルム２０６に設けられた層間接続部６０は、金属片７１ａにおけるエミッタ電極３２に接続された層間接続部６０が接続された面と同一面に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０７に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０６と熱可塑性樹脂フィルム２０７との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０７と熱可塑性樹脂フィルム２０８との間に配置された導体パターン５０に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０８に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０７と熱可塑性樹脂フィルム２０８との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０８と熱可塑性樹脂フィルム２０９との間に配置された導体パターン５０に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０９に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０８と熱可塑性樹脂フィルム２０９との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０９と熱可塑性樹脂フィルム２１０との間に配置された導体パターン５０に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２１０に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０９と熱可塑性樹脂フィルム２１０との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２１０と熱可塑性樹脂フィルム２１１との間に配置された導体パターン５０に接続される。
そして、熱可塑性樹脂フィルム２１１に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２１０と熱可塑性樹脂フィルム２１１との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部がエミッタ用端子７１に接続される。
図８に示すように、各熱可塑性樹脂フィルム２０７〜２１１におけるエミッタ電極３２とエミッタ用端子７１とを接続する導体パターン５０、層間接続部６０、及びエミッタ用端子７１は、熱可塑性樹脂フィルム２０６に設けられた各層間接続部６０に対して積層方向に沿う同一直線上に設けられる。なお、金属片７１ａとエミッタ用端子７１とを接続する５層の導体パターン５０は、直交方向に沿う面の面積及び形状が金属片７１ａにおける延設された部位と同等であると好ましい。
また、図８では、各熱可塑性樹脂フィルム２０６〜２１１に、エミッタ電極３２とエミッタ用端子７１とを接続するための層間接続部として、３つの層間接続部６０が設けられている断面図を示している。しかしながら、各熱可塑性樹脂フィルム２０６〜２１１には、電流容量を確保するために、エミッタ電極３２に接続された大電流用配線部として、３つだけではなく多数の層間接続部６０が設けられるものである。よって、エミッタ用端子７１に関しても、３つだけではなく多数設けられる。
つまり、熱可塑性樹脂フィルム２０６には、金属片７１ａにおける延設された部位の直交方向に沿う面の大きさに応じて、エミッタ電極３２に接続された大電流用配線部としての多数の層間接続部６０が設けられる。
また、変形例２においては、図９に示すように、コレクタ電極３３に接続された大電流用配線部は、はんだボールからなるコレクタ用端子７２と、半導体チップ３０のコレクタ電極３３に接続された層間接続部６０と、この層間接続部６０に接続された金属片７２ａと、この金属片７２ａとコレクタ用端子７２とを接続する層間接続部６０を含む。
金属片７２ａは、上述のコレクタ用端子４２と同様に、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又は、これら金属の少なくとも１種類を含む合金からなる平板上の金属片（金属プレート）であり、積層方向に沿う厚みが全体的に均一に設けられる。そして、層間接続部６０を介してコレクタ電極３３と接続する接続部と、この接続部から直交方向に延設された部位（上述の端子部に相当）が設けられている。ただし、金属片７２ａは、上述のコレクタ用端子４２とは異なり、絶縁基材２０の外部には露出しない。
金属片７２ａとコレクタ用端子７２とを接続する層間接続部６０は、金属片７２ａにおける上記接続部及び延設された部位とコレクタ用端子７２とを接続するものである。つまり、熱可塑性樹脂フィルム２１１に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が金属片７２ａにおける上記接続部及び延設された部位に接続され、他方の端部がコレクタ用端子７２に接続される。また、ここでは、金属片７２ａとコレクタ用端子７２とを接続する層間接続部６０は、金属片７２ａの直交方向に沿う面に対向する領域に配置される。なお、この金属片７２ａとコレクタ用端子７２とを接続する層間接続部６０は、金属片７２ａにおけるコレクタ電極３３に接続された層間接続部６０が接続された面の反対面に接続される。
また、図９では、熱可塑性樹脂フィルム２１１に、コレクタ電極３３とコレクタ用端子７２とを接続するための層間接続部として、１１個の層間接続部６０が設けられている断面図を示している。しかしながら、熱可塑性樹脂フィルム２１１には、電流容量を確保するために、コレクタ電極３３に接続された大電流用配線部として、１１個だけではなく多数の層間接続部６０が設けられるものである。よって、コレクタ用端子７２に関しても、１１個だけではなく多数設けられる。
つまり、熱可塑性樹脂フィルム２１１には、金属片７２ａにおける接続部及び延設された部位の直交方向に沿う面の大きさに応じて、多数の層間接続部６０が設けられる。そして、エミッタ端子７１は、熱可塑性樹脂フィルム２１１に設けられた各層間接続部６０に対して積層方向に沿う同一直線上に設けられる。
また、変形例２においては、図８に示すように、センサ用電極３６１に接続された小電流用配線部は、はんだボールからなるセンサ用端子７３と、半導体チップ３０のセンサ用電極３６１に接続された柱状部５０６０と、この柱状部５０６０に接続された金属片７３ａと、この金属片７３ａとセンサ用端子７３とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０を含む。なお、センサ用電極３６２に接続された小電流用配線部に関しても同様であるため詳しい説明及び図示を省略する。また、図９に示すように、ゲート電極３４に接続された小電流用配線部に関しても同様であるため詳しい説明を省略する。ただし、ゲート電極３４に接続された小電流用配線部に関しては、金属片７３ａのかわりに金属片７４ａ、センサ用端子７３のかわりにゲート用端子７４を用いる。
金属片７３ａは、上述のセンサ用端子４３と同様に、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又は、これら金属の少なくとも１種類を含む合金からなる平板上の金属片（金属プレート）であり、積層方向に沿う厚みが全体的に均一に設けられる。ただし、金属片７３ａは、上述のセンサ用端子４３とは異なり、絶縁基材２０の外部には露出しない。また、金属片７３ａの直交方向における一方の端部には、熱可塑性樹脂フィルム２０３に設けられた層間接続部６０のうち、柱状部５０６０を構成する層間接続部６０が接続される。一方、金属片７３ａの直交方向における他方の端部には、熱可塑性樹脂フィルム２０３に設けられた層間接続部６０のうち、金属片７３ａとセンサ用端子７３とを接続する層間接続部６０が接続される。
金属片７３ａとセンサ用端子７３とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０は、金属片７３ａにおける一部とセンサ用端子７３とを接続するものである。ここでは、金属片７３ａとセンサ用端子７３とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０は、金属片７３ａにおける端部（上述の反対側の端部）の直交方向に沿う面に対向する領域であり、半導体チップ３０の側壁（積層方向に沿う面）と絶縁基材２０の側壁（積層方向に沿う面）との間の領域に配置される。
図８に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２０３に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が金属片７３ａにおける一部に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０３と熱可塑性樹脂フィルム２０４との間に配置された導体パターン５０に接続される。なお、この熱可塑性樹脂フィルム２０３に設けられた層間接続部６０は、金属片７３ａにおける柱状部５０６０を構成する層間接続部６０が接続された面と同一面に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０４に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０３と熱可塑性樹脂フィルム２０４との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０４と熱可塑性樹脂フィルム２０５との間に配置された導体パターン５０に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０５に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０４と熱可塑性樹脂フィルム２０５との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０５と熱可塑性樹脂フィルム２０６との間に配置された導体パターン５０に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０６に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０５と熱可塑性樹脂フィルム２０６との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０６と熱可塑性樹脂フィルム２０７との間に配置された導体パターン５０に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０７に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０６と熱可塑性樹脂フィルム２０７との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０７と熱可塑性樹脂フィルム２０８との間に配置された導体パターン５０に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０８に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０７と熱可塑性樹脂フィルム２０８との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０８と熱可塑性樹脂フィルム２０９との間に配置された導体パターン５０に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２０９に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０８と熱可塑性樹脂フィルム２０９との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０９と熱可塑性樹脂フィルム２１０との間に配置された導体パターン５０に接続される。
また、熱可塑性樹脂フィルム２１０に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２０９と熱可塑性樹脂フィルム２１０との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２１０と熱可塑性樹脂フィルム２１１との間に配置された導体パターン５０に接続される。
そして、熱可塑性樹脂フィルム２１１に設けられた層間接続部６０は、一方の端部が熱可塑性樹脂フィルム２１０と熱可塑性樹脂フィルム２１１との間に配置された導体パターン５０に接続され、他方の端部がセンサ用端子７３に接続される。
図８に示すように、各熱可塑性樹脂フィルム２０４〜２１１の層間接続部６０、及びセンサ用端子７３は、熱可塑性樹脂フィルム２０３に設けられた各層間接続部６０に対して積層方向に沿う同一直線上に設けられる。
このようにすることによって、絶縁基材２０の側壁から端子が突出していないため、多数の半導体装置１２を一体的に一括で形成して、各半導体装置１２に分割することができるので好ましい。つまり、多数の半導体装置１２が形成された大盤の基板から、半導体装置１２を多数固取りすることができるので好ましい。
なお、図８では、各熱可塑性樹脂フィルム２０３〜２１１に、１つの層間接続部６０が設けられている断面図を示している。しかしながら、各熱可塑性樹脂フィルム２０３〜２１１には、センサ用電極３６１に接続された小電流用配線部として、１つだけではなく複数の層間接続部６０が設けられるようにしてもよい。よって、センサ用端子７３に関しても、１つだけではなく複数設けられるようにしてもよい。
つまり、熱可塑性樹脂フィルム２０３には、金属片７３ａにおける端部の直交方向に沿う面の大きさに応じて、複数の層間接続部６０が設けられるようにしてもよい。そして、各熱可塑性樹脂フィルム２０４〜２１１の層間接続部６０、及びセンサ用端子７３は、熱可塑性樹脂フィルム２０３に設けられた各層間接続部６０に対して積層方向に沿う同一直線上に設けられるようにしてもよい。
なお、図８は、上述の実施の形態における図３に相当するものであり、図９は、上述の実施の形態における図４に相当するものである。また、変形例２における半導体装置１２は、小電流用配線部、大電流用配線部以外に関しては上述の実施の形態における半導体装置１０と同様である。また、変形例２においても、変形例１と同様に、エミッタ電極３２と金属片７１ａ、及びコレクタ電極３３と金属片７２ａは、複数の層間接続部６０で接続されるようにしてもよい。
なお、変形例２における金属片７１ａとエミッタ用端子７１とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０の一部のかわりに金属片を用いてもよい。この金属片としては、例えば、延設された部位と対向する面の面積が延設された部位の面積と同等で、円柱形状や四角柱形状を有する金属片などを採用することができる。また、この金属片の積層方向の長さは、複数の導体パターン５０及び層間接続部６０を足した程度とすることができる。
同様に、金属片７３ａとセンサ用端子７３とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０の一部のかわりに金属片を用いてもよい。同様に、金属片７４ａとゲート用端子７４とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０の一部のかわりに金属片を用いてもよい。
また、金属片７２ａとコレクタ用端子７２とは、１層の熱可塑性樹脂フィルム２１１に設けられた層間接続部６０によって接続する例を採用したが、金属片７１ａとエミッタ用端子７１とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０のように、複数層の導体パターン５０と層間接続部６０によって接続するようにしてもよい。なお、この場合においても、金属片７２ａとコレクタ用端子７２とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０の一部のかわりに金属片を用いてもよい。
（変形例３）
なお、上述の変形例２においては、はんだボールからなる端子７１〜７４を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１０，１１に示すように、変形例３における半導体装置１３においては、端子として、絶縁基材２０の積層方向に直交する表面から突出するように設けられたＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又は、これら金属の少なくとも１種類を含む合金からなる金属片からなる端子７１１〜７４１を採用する。
変形例３においては、図１０に示すように、エミッタ電極３２に接続された大電流用配線部は、金属片からなるエミッタ用端子７１１と、半導体チップ３０のエミッタ電極３２に接続された層間接続部６０と、この層間接続部６０に接続された金属片７１１ａと、この金属片７１１ａとエミッタ用端子７１１とを接続する層間接続部６０を含む。
金属片７１１ａは、変形例２における金属片７１ａと同様であるため説明は省略する。ただし、金属片１１ａにおいては、柱状部５０６０を囲うための開口部に符号７１１ａ３を付与している。一方、エミッタ用端子７１１として用いられる金属片は、例えば、延設された部位と対向する面の面積が延設された部位の面積と同等で、円柱形状や四角柱形状を有するものである。そして、このエミッタ用端子７１１として用いられる金属片は、一部が絶縁基材２０内に配置され、その他の部位が絶縁基材２０の外部に突出して設けられる。また、金属片７１１ａとエミッタ用端子７１１とは、熱可塑性樹脂フィルム２０６に設けられた層間接続部６０によって接続される。なお、この熱可塑性樹脂フィルム２０６に設けられた層間接続部６０は、金属片７１１ａにおけるエミッタ電極３２に接続された層間接続部６０が接続された面と同一面に接続される。
なお、金属片７１１ａとエミッタ用端子７１１とを接続する層間接続部６０は、電流容量を確保するために、エミッタ電極３２に接続された大電流用配線部として、３つだけではなく多数設けられるものである。つまり、金属片７１１ａとエミッタ用端子７１１とを接続する層間接続部６０は、金属片７１１ａにおける延設された部位の直交方向に沿う面の大きさに応じて多数設けられる。
また、変形例３においては、図１１に示すように、コレクタ電極３３に接続された大電流用配線部は、金属片からなるコレクタ用端子７２１と、半導体チップ３０のコレクタ電極３３に接続された層間接続部６０と、この層間接続部６０に接続された金属片７２１ａと、この金属片７２１ａとコレクタ用端子７２１とを接続する層間接続部６０を含む。
金属片７２１ａは、変形例２における金属片７２ａと同様であるため説明は省略する。また、コレクタ用端子７２１として用いられる金属片は、上述のエミッタ用端子７１１と同様であるため説明は省略する。このコレクタ用端子７２１として用いられる金属片は、一部が絶縁基材２０内に配置され、その他の部位が絶縁基材２０の外部に突出して設けられる。また、金属片７２１ａとコレクタ用端子７２１とは、熱可塑性樹脂フィルム２１１に設けられた層間接続部６０によって接続される。なお、この熱可塑性樹脂フィルム２１１に設けられた層間接続部６０は、金属片７２１ａにおけるコレクタ電極３３に接続された層間接続部６０が接続された面の反対面に接続される。
なお、金属片７２１ａとコレクタ用端子７２１とを接続する層間接続部６０は、電流容量を確保するために、コレクタ電極３２に接続された大電流用配線部として、３つだけではなく多数設けられるものである。つまり、金属片７２１ａとコレクタ用端子７２１とを接続する層間接続部６０は、金属片７２１ａにおける延設された部位の直交方向に沿う面の大きさに応じて多数設けられる。
また、変形例３においては、コレクタ用端子７２１を支持するために、上述の実施の形態や変形例１，２などよりも熱可塑性樹脂フィルムを１枚増やしている。従って、半導体装置１３は、絶縁基材２０として熱可塑性樹脂フィルム２０１〜２１２を有している。
また、変形例３においては、図１０に示すように、センサ用電極３６１に接続された小電流用配線部は、金属片からなるセンサ用端子７３１と、半導体チップ３０のセンサ用電極３６１に接続された柱状部５０６０と、この柱状部５０６０に接続された金属片７３１ａと、この金属片７３１ａとセンサ用端子７３１とを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０を含む。
金属片７３１ａは、変形例２における金属片７３ａと同様であるため説明は省略する。一方、センサ用端子７３１として用いられる金属片は、例えば、円柱形状や四角柱形状を有するものである。そして、このセンサ用端子７３１として用いられる金属片は、一部が絶縁基材２０内に配置され、その他の部位が絶縁基材２０の外部に突出して設けられる。また、金属片７３１ａとセンサ用端子７３１とは、３層の導体パターン５０及び熱可塑性樹脂フィルム２０３〜２０６に設けられた層間接続部６０によって接続される。なお、この熱可塑性樹脂フィルム２０３に設けられた層間接続部６０は、金属片７３１ａにおける柱状部５０６０が接続された面と同一面に接続される。
なお、センサ用電極３６２に接続された小電流用配線部に関しても同様であるため詳しい説明及び図示を省略する。また、図１１に示すように、ゲート電極３４に接続された小電流用配線部に関しても同様であるため詳しい説明を省略する。ただし、ゲート電極３４に接続された小電流用配線部に関しては、金属片７３１ａのかわりに金属片７４１ａ、センサ用端子７３１のかわりにゲート用端子７４１を用いる。
また、大電流用配線部として用いられるエミッタ用端子７１１，コレクタ用端子７２１は、電流容量を確保するために、小電流用配線部として用いられるセンサ用端子７３１，ゲート用端子７４１よりも十分太い（体積が大きい）金属片が用いられる。同様に、大電流用配線部として用いられる金属片７１１ａ，７２１ａは、電流容量を確保するために、小電流用配線部として用いられる金属片７３１ａ，７４１ａよりも十分厚い（体積が大きい）金属片が用いられる。
なお、図１０は、上述の実施の形態における図３に相当するものであり、図１１は、上述の実施の形態における図４に相当するものである。また、変形例３における半導体装置１３は、小電流用配線部、大電流用配線部以外に関しては上述の変形例２における半導体装置１２と同様である。また、変形例３においても、変形例１と同様に、エミッタ電極３２と金属片７１１ａ、及びコレクタ電極３３と金属片７２１ａは、複数の層間接続部６０で接続されるようにしてもよい。
（変形例４）
なお、上述の変形例２においては、大電流用配線部の一部であるエミッタ用端子７１及びコレクタ用端子７２と、小電流用配線部の一部であるセンサ用端子７３及びゲート用端子７４とを絶縁基材２０の同一面から外部に突出するように設ける例を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
図１２に示すように、変形例４における半導体装置１４においては、大電流用配線部の一部であるエミッタ用端子７１及びコレクタ用端子７２と、小電流用配線部の一部であるセンサ用端子７３とを絶縁基材２０の異なる面から外部に突出するように設ける。また、図１２においては図示されていないが、センサ用電極３６２に接続された端子及びゲート用端子７４も同様に、大電流用配線部の一部であるエミッタ用端子７１及びコレクタ用端子７２とは異なる面から突出する。なお、図１２は、上述の実施の形態における図３に相当するものである。
また、変形例４における半導体装置１４は、小電流用配線部の一部である端子（例えば、端子７３）の突出方向以外に関しては上述の変形例２における半導体装置１２と同様である。また、変形例４においても、変形例１と同様に、エミッタ電極３２と金属片７１ａ、及びコレクタ電極３３と金属片７２ａは、複数の層間接続部６０で接続されるようにしてもよい。
（変形例５）
なお、上述の変形例３においては、大電流用配線部の一部であるエミッタ用端子７１１及びコレクタ用端子７２１と、小電流用配線部の一部であるセンサ用端子７３及びゲート用端子７４とを絶縁基材２０の同一面から外部に突出するように設ける例を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
図１３に示すように、変形例５における半導体装置１５においては、大電流用配線部の一部であるエミッタ用端子７１１及びコレクタ用端子７２１（エミッタ用端子７１１に隠れている）と、小電流用配線部の一部であるセンサ用端子７３１とを絶縁基材２０の異なる面から外部に突出するように設ける。また、図１３においては図示されていないが、センサ用電極３６２に接続された端子及びゲート用端子７４１も同様に、大電流用配線部の一部であるエミッタ用端子７１１及びコレクタ用端子７２１とは異なる面から突出する。なお、図１３は、上述の実施の形態における図３に相当するものである。
また、変形例５における半導体装置１５は、小電流用配線部の一部である端子（例えば、端子７３１）の突出方向以外に関しては上述の変形例３における半導体装置１３と同様である。また、変形例５においても、変形例１と同様に、エミッタ電極３２と金属片７１１ａ、及びコレクタ電極３３と金属片７２１ａは、複数の層間接続部６０で接続されるようにしてもよい。
（変形例６）
また、上述の実施の形態、変形例１〜５においては、絶縁基材２０の内部に１つの半導体チップ３０を埋設、すなわち内蔵する半導体装置１０〜１５を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１４に示すように、変形例６における半導体装置１６においては、絶縁基材２０の内部に複数の半導体チップ３０（ここでは、２つの半導体チップ３０）を埋設、すなわち内蔵する。半導体装置１６は、所謂2in1Package構造を有するシステム・イン・パッケージ（SiP）である。つまり、半導体装置１６は、インバータ回路のＵ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アームのいずれかをなすものである。なお、半導体装置１６においては、図１５に示すように、各半導体チップ３０は、直交方向に沿う同一の仮想平面上に、同一方向を向いて配置されている。つまり、各半導体チップ３０のエミッタ電極３２は、積層方向における同一方向を向いている。
そして、図１４に示すように、半導体装置１６は、小電流用配線部の一部として、各半導体チップ３０のセンサ用電極３６１，３６２に接続されたセンサ用端子４３，４４、及び各半導体チップ３０のゲート電極３４に接続されたゲート用端子４５を備える。なお、このセンサ用端子４３，４４、及びゲート用端子４５は、上述の実施の形態におけるものと同様であるため説明は省略する。
また、図１４，１５に示すように、半導体装置１６は、大電流用配線部の一部として、エミッタ用端子４１ａ、一方の半導体チップ３０のエミッタ電極３２とエミッタ用端子４１ａとを接続する層間接続部６０、中点用端子４６ｂ、この半導体チップ３０のコレクタ電極３３と中点用端子４６ｂとを接続する層間接続部６０を備える。さらに、半導体装置１６は、大電流用配線部の一部として、中点用接続部４６ａ、他方の半導体チップ３０のエミッタ電極３２と中点用接続部４６ａとを接続する層間接続部６０、中点用接続部４６ａと中点用端子４６ｂとを接続する導体パターン５０及び層間接続部６０、コレクタ用端子４２ａ、この半導体チップ３０のコレクタ電極３３とコレクタ用端子４２ａとを接続する層間接続部６０を備える。
このエミッタ用端子４１ａは、図１６（ｄ）に示すように、端子部４１ａ１、接続部４１ａ２、開口部４１ａ３を備えるものであり、上述の実施の形態におけるエミッタ用端子４１と形状が多少異なるが、基本的な構成は略同じであるため説明は省略する。また、コレクタ用端子４２ａは、図１６（ａ）に示すように、端子部４２ａ１、接続部４２ａ２を備えるものであり、上述の実施の形態におけるコレクタ用端子４２と形状が多少異なるが、基本的な構成は略同じであるため説明は省略する。また、中点用端子４６ｂは、図１６（ｃ）に示すように、端子部４６ｂ１、接続部４６ｂ２を備えるものであり、上述の実施の形態におけるコレクタ用端子４２ａと形状が多少異なるが、基本的な構成は略同じであるため説明は省略する。
中点用接続部４６ａは、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又は、これら金属の少なくとも１種類を含む合金からなる平板上の金属片（金属プレート）であり、積層方向に沿う厚みが全体的に均一に設けられる。図１６（ｂ）に示すように、絶縁基材２０中に配置された状態において、コレクタ電極３３に対向して配置されるものであり、層間接続部６０を介して半導体チップ３０のコレクタ電極３３と電気的に接続する部位である接続部４６ａ１と、絶縁基材２０中に配置された状態において、積層方向に貫通した開口部４６ａ２が設けられている。この開口部４６ａ２中には、絶縁基材２０中に配置された状態において、柱状部５０６０（図示省略）が設けられる。
なお、接続部４６ａ１は、直交方向に沿う平面の面積がコレクタ電極３３における直交方向に沿う平面の面積よりも広い。よって、接続部４６ａ１は、一部が層間接続部６０を介してコレクタ電極３３と接続している。
また、中点用接続部４６ａは、一方の半導体チップ３０と対向する領域から半導体チップ３０間の領域まで延設されている。同様に、中点用端子４６ｂは、他方の半導体チップ３０と対向する領域から半導体チップ３０間の領域にまでの延設されている。そして、中点用接続部４６ａと中点用端子４６ｂとは、半導体チップ３０間の領域において、導体パターン５０及び層間接続部６０を介して接続されている。これによって、二つの半導体チップ３０が接続される。
なお、変形例６における半導体装置１６は、複数の半導体チップ３０を備える点、及びこれに伴って中点用接続部４６ａ、中点用端子４６ｂを備える点以外の基本的な構成に関しては上述の実施の形態における半導体装置１０と同様である。また、変形例６においても、変形例１と同様に、エミッタ電極３２とエミッタ用端子４１ａ、エミッタ電極３２と中点用接続部４６ａ、コレクタ電極３３とコレクタ用端子４２ａ、コレクタ電極３３と中点用端子４６ｂのそれぞれは、複数の層間接続部６０で接続されるようにしてもよい。
（変形例７）
また、上述の変形例６においては、中点用接続部４６ａ、導体パターン５０、及び層間接続部６０を介して半導体チップ３０間を接続している例を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、半導体チップ３０間の配線方法は、変形例６に示すものに限定されるものではない。
なお、変形例７における半導体装置１７と、変形例６における半導体装置１６との相違点は、半導体チップ３０間の配線構造（中点用接続部を用いずに配線する構造）である。その他の点に関しては、同様であるため説明は省略する。また、図１７における符号４１ｂはエミッタ用端子であり、符号４２ｂはコレクタ用端子である。このエミッタ用端子４１ｂ及びコレクタ用端子４２ｂは、上述のエミッタ用端子及びコレクタ用端子と同様であるため説明は省略する。
図１７に示すように、変形例７における半導体装置１７では、各半導体チップ３０は、直交方向に沿う同一の仮想平面上に、反対方向を向いて配置される。つまり、各半導体チップ３０のエミッタ電極３２は、積層方向における反対方向を向いている。
図１７に示すように、中点用端子４６ｃ（大電流用配線部）は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又は、これら金属の少なくとも１種類を含む合金からなる平板上の金属片（金属プレート）であり、積層方向に沿う厚みが全体的に均一に設けられる。この中点用端子４６ｃは、２つの半導体チップ３０に跨るように設けられる。そして、中点用端子４６ｃは、層間接続部６０を介して一方の半導体チップ３０のコレクタ電極３３と接続されるとともに、層間接続部６０を介して他方の半導体チップ３０のエミッタ電極３２と接続される。なお、中点用端子４６ｃは、柱状部５０６０が配置される開口部（図示省略）を備える。
このように、中点用接続部を用いることなく中点用端子４６ｃで半導体チップ３０間を接続するようにしても2in1Package構造とすることができる。
また、変形例７においても、変形例１と同様に、一方の半導体チップ３０のコレクタ電極３３及び他方の半導体チップ３０のエミッタ電極３２と中点用端子４６ｃ、一方の半導体チップ３０のエミッタ電極３２とエミッタ用端子４１ｂ、他方の半導体チップ３０のコレクタ電極３３とコレクタ用端子４２ｂのそれぞれは、複数の層間接続部６０で接続されるようにしてもよい。
（変形例８）
また、上述の実施の形態、変形例１〜７においては、絶縁基材２０の内部に１つ又は２つの半導体チップ３０を埋設、すなわち内蔵する半導体装置１０〜１７を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１８に示すように、変形例８における半導体装置１８においては、絶縁基材２０の内部に６つの半導体チップ３０を埋設、すなわち内蔵する。半導体装置１６は、所謂6in1Package構造を有するシステム・イン・パッケージ（SiP）である。よって、上述の変形例６の半導体装置１６が３つ接続されて１チップ化されたものである。つまり、半導体装置１６は、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アームを備えたインバータ回路を構成するものである。なお、半導体装置１８においては、図１８に示すように、各半導体チップ３０は、直交方向に沿う同一の仮想平面上に、同一方向を向いて配置されている。つまり、各半導体チップ３０のエミッタ電極３２は、積層方向における同一方向を向いている。
半導体装置１８は、大電流用配線部として、２つの半導体チップ３０のエミッタ電極３２とコレクタ電極３３とを接続するものである中点用接続部４６ｄ１〜４６ｄ３、中点用端子４６ｅ１〜４６ｅ３、及び各中点用接続部４６ｄ１〜４６ｄ３と各中点用端子４６ｅ１〜４６ｅ３を接続する導体パターン５０・層間接続部６０を備える。また、３つの半導体チップ３０のエミッタ電極３２に層間接続部６０を介して接続される３つのエミッタ用縦方向接続部４１ｃ１、３つの半導体チップ３０のコレクタ電極３３に層間接続部６０を介して接続される３つのコレクタ用縦方向接続部４２ｃ１、及びエミッタ電極３２とエミッタ用縦方向接続部４１ｃ１とを接続する層間接続部６０、コレクタ電極３３とコレクタ用縦方向接続部４２ｃ１とを接続する層間接続部６０を備える。さらに、３つのエミッタ用縦方向接続部４１ｃ１に跨って配置されるエミッタ用端子４１ｃ２、この３つのエミッタ用縦方向接続部４１ｃ１とエミッタ用端子４１ｃ２とを接続する層間接続部６０、及び、３つのコレクタ用縦方向接続部４２ｃ１に跨って配置されるコレクタ用端子４２ｃ２、この３つのコレクタ用縦方向接続部４２ｃ１とコレクタ用端子４２ｃ２とを接続する層間接続部６０を備える。
これら中点用接続部４６ｄ１〜４６ｄ３、中点用端子４６ｅ１〜４６ｅ３、エミッタ用縦方向接続部４１ｃ１、コレクタ用縦方向接続部４２ｃ１、エミッタ用端子４１ｃ２、コレクタ用端子４２ｃ２は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又は、これら金属の少なくとも１種類を含む合金からなる平板上の金属片（金属プレート）であり、、積層方向に沿う厚みが全体的に均一に設けられる。また、中点用接続部４６ｄ１〜４６ｄ３、中点用端子４６ｅ１〜４６ｅ３、エミッタ用端子４１ｃ２、コレクタ用端子４２ｃ２は、上述のものと形状が多少異なるが、基本的な構成は略同じであるため説明は省略する。
なお、エミッタ用縦方向接続部４１ｃ１及びコレクタ用縦方向接続部４２ｃ１は、中点用接続部と同様に柱状部５０６０のための開口部が設けられ、絶縁基材２０内に配置されるものである。そして、エミッタ電極３２とエミッタ用端子４１ｃ２、及びコレクタ電極３３とコレクタ用端子４２ｃ２とを接続するための金属片である。しかしながら、エミッタ電極３２とエミッタ用端子４１ｃ２は、導体パターン５０及び層間接続部６０を介して接続されるものであってもよい。同様に、及びコレクタ電極３３とコレクタ用端子４２ｃ２は、導体パターン５０及び層間接続部６０を介して接続されるものであってもよい。
なお、変形例８においても、変形例１と同様に、エミッタ電極３２と各金属片、コレクタ電極３３と各金属片、及び金属片と金属片は、複数の層間接続部６０で接続されるようにしてもよい。
なお、上述の実施の形態、及び変形例１〜８においては、小電流用配線部及び大電流用配線部の一部である端子（金属片やはんだボール）が絶縁基材２０から突出する例を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、小電流用配線部及び大電流用配線部の一部が、絶縁基材２０の外部に露出して端子として機能する露出部を備えるものであってもよい。
つまり、小電流用配線部及び大電流用配線部の端子として機能する部位が、絶縁基材２０の表面から一段窪んだ位置において、絶縁基材２０の外部に露出するように設けられるものであってもよい。換言すると、小電流用配線部及び大電流用配線部の一部である端子は、周囲の絶縁基材２０の表面に対して凹んだ位置に設けられるものであってもよい。
また、半導体装置は、小電流用配線部及び大電流用配線部の端子として機能する部位が、絶縁基材２０に設けられた孔の壁面に露出した雌コネクタが設けられるものであってもよい。この小電流用配線部及び大電流用配線部の端子として機能する部位が露出した孔には、雄端子が挿入される。
なお、ここまで説明した変形例１〜８は、それぞれ単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
１０〜１８ 半導体装置、２０ 絶縁基材、２０１〜２１２，２０ａ 熱可塑性樹脂フィルム、２０２１，２０４１，２０５１，２０９１，２１０１ 端子配置部、２０７１ 貫通孔、３０ 半導体チップ、３１ 半導体基板、３２ エミッタ電極、３２１ 開口部、３３ コレクタ電極、３４ ゲート電極、３５ 温度センサ、３６１，３６２ センサ用電極、７１ａ〜７４ａ 金属片、７１１ａ〜７４１ａ 金属片、４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ２，７１，７１１ エミッタ用端子、４１１，４１ａ１ 端子部、４１２，４１ａ２ 接続部、４１３，４１ａ３ 開口部、４１ｃ１ エミッタ用縦方向接続部、４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ２，７２，７２１ コレクタ用端子、４２１，４２ａ１ 端子部、４２２，４２ａ２ 接続部、４２ｃ１ コレクタ用縦方向接続部、４３，４４，７３，７３１ センサ用端子、４５，７４，７４１ ゲート用端子、４６ａ，４６ｄ１〜４６ｄ３ 中点用接続部、４６ａ１ 接続部、４６ａ２ 開口部、４６ｂ，４６ｃ，４６ｅ１〜４６ｅ３ 中点用端子、４６ｂ１ 端子部、４６ｂ２ 接続部、５０ 導体パターン、６０ 層間接続部、５０６０ 柱状部

Claims (10)

  1. 絶縁基材と、
    前記絶縁基材に設けられ、積層配置された導体層と、ビアホールに形成された層間接続部とを含む配線部と、
    素子が形成され、前記絶縁基材に封止された半導体チップと、
    を備え、
    前記半導体チップは、
    前記素子としてのパワートランジスタと、
    前記導体層の積層方向に直交する両表面のそれぞれに設けられ、前記パワートランジスタにおける大電流が流れる大電流用電極と、
    前記両表面のうちの少なくとも一方の表面に設けられ、前記大電流用電極よりも小さな電流が流れる小電流用電極と、が設けられ、
    前記小電流用電極と同一表面に設けられた前記大電流用電極は、前記小電流用電極を囲うように設けられ、
    前記配線部は、前記大電流用電極に電気的に接続され、当該大電流用電極に対向した前記導体層を含む大電流用配線部と、前記小電流用電極と電気的に接続され、前記絶縁基材によって当該大電流用配線部と絶縁された前記導体層及び前記層間接続部とを含む小電流用配線部と、
    を備えることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記半導体チップの温度に応じた信号を出力するものであり、前記半導体チップの表面の中央部に配置された温度センサを備え、
    前記小電流用電極は、前記温度センサのセンサ用電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記パワートランジスタは、複数のトランジスタ構造部を含むものであり、
    前記小電流用電極は、複数の前記トランジスタ構造部における各ゲートに電気的に接続され、前記半導体チップの表面の中央部に配置されたゲート電極を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
  4. 前記小電流用配線部は、前記導体層と前記層間接続部とを含んで、前記積層方向に沿って延びる柱状部を有し、
    前記小電流用電極が設けられた側の前記大電流用配線部は、前記積層方向に貫通して、前記柱状部を囲うように設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5. 前記大電流用電極に対向した前記導体層は、その他の前記導体層よりも前記積層方向に沿う厚みが厚いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 前記大電流用電極に対向した前記導体層は、その他の前記導体層よりも前記積層方向に直交する方向に沿う幅が広いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 前記大電流用配線部は、前記導体層に加えて、前記層間接続部を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8. 前記小電流用配線部及び前記大電流用配線部は金属片を含むものであり、
    前記金属片は、一部が前記絶縁基材内に配置され、その他の部位が前記絶縁基材の外部に突出して設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9. 前記小電流用配線部及び前記大電流用配線部は、前記絶縁基材の外部に露出した露出部を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10. 前記絶縁基材は、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂フィルムが少なくとも一層おきに位置するとともに、前記半導体チップに隣り合うように位置しつつ、当該熱可塑性樹脂フィルムを含む複数枚の基材フィルムが積層され、当該基材フィルムが相互に接着してなるとことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置。
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