半导体装置、电力变换装置以及半导体装置的制造方法与流程

本发明涉及半导体装置、电力变换装置以及半导体装置的制造方法。

背景技术：

安装有多个半导体元件的功率模块搭载于工业设备、家电、信息终端等产品，被用于发电、送电、高效的能源的利用以及再生等。

在功率模块中，为了满足高电压化以及大电流化的需求，要求具有高的散热性。因此，在功率模块、特别是输送设备用功率模块中，在多数情况下，采用不仅从半导体元件的背面而且从半导体元件的活性面也能够积极地进行散热的两面冷却构造。

采用两面冷却构造的功率模块在多数情况下，具备半导体元件、2个散热部件以及密封树脂部。2个散热部件夹着半导体元件。密封树脂部通过传递模成形而成形，密封半导体元件以及2个散热部件。2个散热部件分别具有的2个散热面朝向相互相反的方向，未被密封树脂部覆盖而露出。密封树脂部是通过填充包括密封树脂的液体密封材料并使填充的液体密封材料硬化而形成的。

例如，专利文献1记载的半导体装置具备半导体芯片、下侧散热器、散热器块、上侧散热器以及树脂(段落0013以及0019)。半导体芯片的下表面与下侧散热器的上表面之间通过焊料接合(段落0014)。半导体芯片的上表面与散热器块的下表面之间通过焊料接合(段落0014)。散热器块的上表面与上侧散热器的下表面之间通过焊料接合(段落0014)。由此，从半导体芯片的两面经由下侧散热器以及上侧散热器散热(段落0014)。树脂对一对下侧散热器及上侧散热器的间隙以及半导体芯片及散热器块的周围部分进行填充密封(段落0019)。下侧散热器的下表面以及上侧散热器的上表面露出(段落0026)。

另外，在采用两面冷却构造的功率模块中，有时采用用于对散热部件进行定位的构造。

例如，专利文献2记载的功率模块具备第1冷却器、外壳、电路单元、散热件、第2冷却器以及密封树脂体(段落0025、0026以及0031)。电路单元具备绝缘基板以及半导体元件(段落0025)。绝缘基板被粘接到第1冷却器上(段落0025)。半导体元件载置于绝缘基板上(段落0025)。散热件被焊接到电路单元(段落0025)。第2冷却器与散热件接触(段落0026)。在收容电路单元的收容空间内，形成密封树脂体(段落0025以及0031)。第2冷却器被嵌合到形成于格子状的隔壁的凹槽(段落0029)。由此，在收容空间与第2冷却器之间，形成用于填充树脂的间隙(段落0030)。

另外，在搭载于家电的功率模块中，要求小型轻量化，并且要求具有高可靠性，要求具有能够应对多品种生产的高生产性。

另外，在功率模块中，还同时要求具有能够应用于具有高动作温度以及高效率且成为今后的主流的可能性高的sic半导体的封装形态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-110064号公报

专利文献2：日本特开2009-164156号公报

技术实现要素：

在采用两面冷却构造的功率模块中树脂附着到2个散热面的情况下，难以将2个散热面连接到冷却器。因此，需要去除附着到2个散热面的树脂而使2个散热面露出的研磨工序。

但是，研磨工序需要特殊的装置以及长的加工时间，成为功率模块的生产性降低的原因。另外，关于研磨工序，只要通过洗净、清扫等未完全去除在研磨工序中产生的金属粉，则成为绝缘不良等功率模块的可靠性降低的原因。

另外，在采用两面冷却构造的功率模块中采用用于对散热部件进行定位的构造的情况下，该构造有时成为液体密封材料漏出的原因。例如，在专利文献2记载的功率模块中，存在液体密封材料经由形成于第2冷却器与凹槽之间的间隙而漏出的可能性。该问题在为了确保液体密封材料的流动性而将液体密封材料加热至60℃程度而使液体密封材料的粘度降低至2至6pa·s，液体密封材料可能侵入到微小的间隙的情况下特别显著。

这些问题不仅是安装有多个半导体元件的功率模块，而且在安装有一个半导体元件的分立零件中也产生。

本发明是鉴于这些问题而完成的。本发明想要解决的课题在于，不需要去除附着到2个散热面的树脂而使2个散热面露出的研磨工序，提高半导体装置的生产性以及可靠性。另外，本发明想要解决的其他课题在于，抑制液体密封材料的漏出。

本发明面向半导体装置。

半导体装置具备第1散热部件、框部件、第2散热部件、半导体元件以及密封树脂部。

在框部件埋设有第1散热部件。

框部件具备框状部以及定位部。定位部处于框状部的内侧。第2散热部件抵接到定位部，通过定位部被定位。

第1散热部件的第1散热面以及第2散热部件的第2散热面朝向相互相反的方向，露出于外部。

半导体元件被第1散热部件和第2散热部件夹着。

密封树脂部填充框部件和第2散热部件的间隙，密封半导体元件。

本发明还面向具备该半导体装置的电力变换装置。

本发明还面向半导体装置的制造方法。

在该半导体装置的制造方法中，埋设有具有第1散热面的第1散热部件，具备框状部和处于该框状部的内侧的定位部的框部件通过嵌件成形而成形。

之后，以使第1散热部件的第1散热面以及第2散热部件的第2散热面朝向相互相反的方向，使第2散热部件抵接到定位部，使第2散热部件通过定位部定位的方式，用第1散热部件和第2散热部件夹着半导体元件。

之后，将包括密封树脂的液体密封材料灌入到框部件与第2散热部件的间隙并硬化。

根据本发明，第1散热部件埋设于框部件，密封树脂部填充框部件与第2散热部件的间隙。因此，能够抑制在半导体装置的制造的中途树脂附着到第1散热部件的第1散热面以及第2散热部件的第2散热面。由此，去除附着到第1散热部件的第1散热面以及第2散热部件的第2散热面的树脂而使第1散热部件的第1散热面以及第2散热部件的第2散热面露出的研磨工序变得不需要，能够提高半导体装置的生产性以及可靠性。

另外，根据本发明，用于对散热部件进行定位的定位部处于框状部的内侧。因此，定位部不会成为液体密封材料的漏出原因，能够抑制液体密封材料的漏出。

本发明的目的、特征、方式以及优点通过以下的详细的说明和附图将变得更加明确。

附图说明

图1是示意性地图示实施方式1的功率模块的顶视图。

图2是示意性地图示从实施方式1的功率模块去除上表面散热装备、第1上表面焊料层、第2上表面焊料层、第3上表面焊料层以及密封树脂部后的结构的顶视图。

图3是示意性地图示从实施方式1的功率模块去除密封树脂部后的结构的分解立体图。

图4是示意性地图示实施方式1的功率模块的在图1中描绘的切断线a-a的位置处的剖面的剖面图。

图5是示意性地图示实施方式1的功率模块的在图1中描绘的切断线b-b的位置处的剖面的剖面图。

图6是示出实施方式1的功率模块的制造的流程的流程图。

图7是示意性地图示在实施方式1的功率模块的制造的中途得到的中间品的剖面图。

图8是示意性地图示在实施方式1的功率模块的制造的中途得到的中间品的剖面图。

图9是示意性地图示在实施方式1的功率模块的制造的中途得到的中间品的剖面图。

图10是示意性地图示在实施方式1的功率模块的制造的中途得到的中间品的剖面图。

图11是示意性地图示实施方式1的第1其他例的功率模块的在图1中描绘的切断线a-a的位置处的剖面的剖面图。

图12是示意性地图示实施方式1的第2其他例的功率模块的在图1中描绘的切断线a-a的位置处的剖面的剖面图。

图13是示意性地图示从实施方式2的功率模块去除第1上表面焊料层、第2上表面焊料层、第3上表面焊料层以及密封树脂部后的结构的分解顶视图。

图14是示意性地图示实施方式2的功率模块的在图13中描绘的切断线c-c的位置处的剖面的剖面图。

图15是示出实施方式2的功率模块的制造的流程的流程图。

图16是示意性地图示从实施方式2的其他例的功率模块去除第1上表面焊料层、第2上表面焊料层、第3上表面焊料层、第4上表面焊料层、第5上表面焊料层以及密封树脂部后的结构的分解顶视图。

图17是示意性地图示实施方式2的其他例的功率模块的在图16中描绘的切断线d-d的位置处的剖面的剖面图。

图18是示意性地图示实施方式2的其他例的功率模块的在图16中描绘的切断线e-e的位置处的剖面图。

图19是示意性地图示实施方式3的功率模块的顶视图。

图20是示意性地图示实施方式3的功率模块的在图19中描绘的切断线f-f的位置处的剖面的剖面图。

图21是示意性地图示实施方式4的功率模块的顶视图。

图22是示意性地图示从实施方式4的功率模块去除下述的上表面散热装备、第1上表面焊料层、第2上表面焊料层、第3上表面焊料层以及密封树脂部后的结构的顶视图。

图23是示意性地图示实施方式4的第1其他例的功率模块的在图21中描绘的切断线g-g的位置处的剖面的剖面图。

图24是示意性地图示实施方式4的第1其他例的功率模块的在图21中描绘的切断线h-h的位置处的剖面的剖面图。

图25是示意性地图示实施方式4的第1其他例的功率模块的在图21中描绘的切断线i-i的位置处的剖面的剖面图。

图26是示意性地图示实施方式5的功率模块的剖面图。

图27是示意性地图示实施方式5的功率模块被插入到冷却用的散热部件的状态的剖面图。

图28是图示实施方式6的电力变换装置的框图。

(符号说明)

1000、2000、3000、4000、5000：功率模块；1020：嵌件模塑框架(insertmoldframe)；1040：下表面散热装备；1041：信号端子；1042：第1外部端子；1043：第2外部端子；1044：框部件；1160：框状部；1161：台阶部；1021：第1半导体元件；1022：第2半导体元件；1025：上表面散热装备；1030：密封树脂部；1060：表面电极；1061：背面电极；1062：信号电极；1171、1172、1173、1174：多个部分；2040：下表面绝缘电路基板；2400、2420：基体；2401、2421：绝缘层；2402、2422：导体层；2423：信号电路；2025：上表面绝缘电路基板；3500：第1接合部；3501：第2接合部；3502：第3接合部；3520：第1开口部；3521：第2开口部；3522：第3开口部；100：电源；200：电力变换装置；201：主变换电路；202：半导体模块；203：控制电路；300：负载。

具体实施方式

1实施方式1

1.1功率模块的概略

图1是示意性地图示实施方式1的功率模块的顶视图。图2是示意性地图示从实施方式1的功率模块去除下述的上表面散热装备、第1上表面焊料层、第2上表面焊料层、第3上表面焊料层以及密封树脂部后的结构的顶视图。图3是示意性地图示从实施方式1的功率模块去除下述的密封树脂部后的结构的分解立体图。图4以及图5是示意性地图示实施方式1的功率模块的剖面图。图4以及图5分别图示在图1中描绘的切断线a-a以及b-b的位置处的剖面。

实施方式1的功率模块1000如图1至图5图示，具备嵌件模塑框架1020、第1半导体元件1021、第2半导体元件1022、第1下表面焊料层1023、第2下表面焊料层1024、上表面散热装备1025、第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027、第3上表面焊料层1028、键合线1029以及密封树脂部1030。功率模块1000也可以具备这些要素以外的要素。

1.2嵌件模塑框架

嵌件模塑框架1020如图1至图5图示，具备下表面散热装备1040、信号端子1041、第1外部端子1042、第2外部端子1043以及框部件1044。嵌件模塑框架1020也可以具备这些要素以外的要素。下表面散热装备1040、信号端子1041、第1外部端子1042以及第2外部端子1043埋设于框部件1044。

嵌件模塑框架1020通过对夹入下表面散热装备1040、信号端子1041、第1外部端子1042以及第2外部端子1043的模具的间隙注入树脂的硬化前流动体、并使注入的树脂的硬化前流动体硬化来成形。因此，即使信号端子1041、第1外部端子1042以及第2外部端子1043贯通框部件1044的情况下，也能够抑制在信号端子1041、第1外部端子1042以及第2外部端子1043与框部件1044之间形成作为密封树脂部1030的前驱体的液体密封材料漏出的间隙。另外，嵌件模塑框架1020成形时的树脂的硬化前流动体的注入的压力比传递模框架成形时低。因此，在嵌件模塑框架1020成形时，不易引起在下表面散热装备1040的表面等之上形成包括树脂的硬化物的薄膜。另外，即使在形成该膜的情况下，也易于去除该膜。

1.3半导体元件、散热装备、信号端子以及外部端子的接合

第1半导体元件1021如图4以及图5图示，具备背面电极1060。第2半导体元件1022如图4以及图5图示，具备背面电极1080。

第1半导体元件1021的背面电极1060以及第2半导体元件1022的背面电极1080如图4以及图5图示，分别经由第1下表面焊料层1023以及第2下表面焊料层1024焊料接合到下表面散热装备1040的上表面1100。由此，第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022芯片焊接到下表面散热装备1040，机械性以及热性地结合到下表面散热装备1040，与下表面散热装备1040电连接。

第1半导体元件1021如图2至图5图示，还具备表面电极1061。第2半导体元件1022如图2至图5图示，还具备表面电极1081。

第1半导体元件1021的表面电极1061以及第2半导体元件1022的表面电极1081如图4以及图5图示，分别经由第1上表面焊料层1026以及第2上表面焊料层1027焊料接合到上表面散热装备1025的下表面1120。由此，第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022芯片焊接到上表面散热装备1025，机械性以及热性地结合到上表面散热装备1025，与上表面散热装备1025电连接。

第1半导体元件1021如图2至图5图示，还具备信号电极1062。信号电极1062经由键合线1029与信号端子1041电连接。

第1外部端子1042如图4图示，接合到下表面散热装备1040的上表面1100。由此，第1外部端子1042与下表面散热装备1040电连接。另外，第1外部端子1042经由下表面散热装备1040与第1半导体元件1021的背面电极1060以及第2半导体元件1022的背面电极1080电连接。

第2外部端子1043如图5图示，经由第3上表面焊料层1028焊料接合到上表面散热装备1025的下表面1120。由此，第2外部端子1043与上表面散热装备1025电连接。另外，第2外部端子1043经由上表面散热装备1025与第1半导体元件1021的表面电极1061以及第2半导体元件1022的表面电极1081电连接。

将焊料用作接合介质的焊料接合也可以置换为其他种类的接合。例如，焊料接合也可以置换为将导电性粘接剂的硬化物、ag烧结材料、cu烧结材料等用作接合介质的接合。导电性粘接剂例如包含环氧树脂以及ag填充物。ag填充物分散到环氧树脂。ag烧结材料以及cu烧结材料是分别通过对ag纳米粒子以及cu纳米粒子进行低温烧成而得到的。

1.4散热路径

在下表面散热装备1040与上表面散热装备1025之间，如图4以及图5图示，夹着第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022。第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022发出的热通过下表面散热装备1040以及上表面散热装备1025，从下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121释放。另外，下表面散热装备1040的下表面1101朝向第1方向d1，上表面散热装备1025的上表面1121朝向与第1方向d1相反的第2方向d2。由此，下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121成为散热面，下表面散热装备1040以及上表面散热装备1025分别成为构成两面冷却构造的第1散热部件以及第2散热部件。

下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121未被树脂覆盖而露出于外部。由此，能够使下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121密接到冷却器，能够从下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121高效地散热。

1.5半导体元件的密封

密封树脂部1030包括密封树脂的硬化物，如图4以及图5图示，填充嵌件模塑框架1020和上表面散热装备1025的间隙1140。间隙1140的主要部分由下表面散热装备1040和上表面散热装备1025的间隙以及框部件1044和上表面散热装备1025的间隙构成。由此，被下表面散热装备1040和上表面散热装备1025夹着的第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022被密封。

1.6上表面散热装备的定位

框部件1044如图2以及图3图示，具备框状部1160以及台阶部1161。

框状部1160具有框状的形状。台阶部1161处于框状部1160的内侧。台阶部1161的台阶面1180在与框状部1160的最偏第2方向d2的端部1200之间具有台阶。上表面散热装备1025抵接到台阶部1161的台阶面1180，通过台阶部1161的台阶面1180定位。由此，台阶部1161的台阶面1180成为对上表面散热装备1025进行定位的定位部，上表面散热装备1025被定位在期望的位置，能够提高功率模块1000的厚度的精度。

该期望的位置是如图4以及图5图示，上表面散热装备1025的上表面1121从框部件1044在第2方向d2上轻微伸出的位置。由此，能够抑制作为密封树脂部1030的前驱体的液体密封材料覆盖上表面散热装备1025的上表面1121，能够抑制树脂附着到上表面散热装备1025的上表面1121。

上表面散热装备1025被定位的位置通过从嵌件模塑框架1020的底面至台阶部1161的台阶面1180的高度决定。该高度根据台阶部1161配置于框状部1160的何处而决定。台阶部1161的台阶面1180具备相互离开的多个部分1171、1172、1173以及1174。多个部分1171、1172、1173以及1174构成同一平面，与上表面散热装备1025的、朝向第1方向d1的下表面1120接触。由此，上表面散热装备1025被定位在由台阶部1161的台阶面1180的多个部分1171、1172、1173以及1174构成的同一平面上。另外，能够将第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027以及第3上表面焊料层1028的厚度维持为期望的厚度，能够抑制第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027以及第3上表面焊料层1028被过剩挤压。

台阶部1161如图2以及图3图示，最好具有在第2方向d2上延伸的半圆柱状的形状。由此，在制作在嵌件模塑框架1020的嵌件成形中使用的模具时加工变得容易，能够抑制在将作为密封树脂部1030的前驱体的液体密封材料注入到箱内空间1220时台阶部1161阻碍液体密封材料的流动。

1.7向嵌件模塑框架内收容密封树脂部

下表面散热装备1040以及框部件1044如图3、图4以及图5图示，形成侧壁主要由框状部1160构成，底部主要由下表面散热装备1040构成的无盖箱状的形状。密封树脂部1030收纳于通过该无盖箱状的形状定义的箱内空间1220，不从箱内空间1220伸出。由此，能够进一步抑制作为密封树脂部1030的前驱体的液体密封材料覆盖上表面散热装备1025的上表面1121，能够进一步抑制树脂附着到上表面散热装备1025的上表面1121。

1.8液状密封材料的注入位置

上表面散热装备1025如图1至图5图示，具有比箱内空间1220的入口开口的平面形状小的平面形状。另外，上表面散热装备1025具有不载置到框状部1160而能够收容于框状部1160内的形状。由此，在上表面散热装备1025与框状部1160之间形成图1、图2以及图5图示的间隙1260，能够易于从形成的间隙1260将作为密封树脂部1030的前驱体的液体密封材料注入到嵌件模塑框架1020与上表面散热装备1025的间隙1140。上表面散热装备1025的端面1122从上表面散热装备1025的上表面1121的缘延伸至上表面散热装备1025的下表面1120的缘。上表面散热装备1025的端面1122的整体离开框状部1160。由此，在上表面散热装备1025的端面1122的整体与框状部1160之间形成空间。在该空间中，在对嵌件模塑框架1020与上表面散热装备1025的间隙1140注入液体密封材料时插入排出液体密封材料的喷嘴。通过该空间，箱内空间1220内的气体的更换变得容易。

1.9密封树脂部的材质

密封树脂是直接灌封树脂。直接灌封树脂包含环氧树脂以及二氧化硅填充物等填充物。填充物分散于环氧树脂。直接灌封树脂也可以置换为能够灌入到嵌件模塑框架1020与上表面散热装备1025的间隙1140、且在常温下或者能够通过加热或者紫外线(uv)照射硬化的其他种类的液体密封材料。例如，直接灌封树脂也可以置换为液状凝胶。

1.10散热装备的材质

下表面散热装备1040以及上表面散热装备1025包括cu。cu也可以置换为具有高的散热性、高的导电性以及高的焊料润湿性的其他种类的金属或者合金。例如，cu也可以置换为ni、或者以ni为主成分的合金。

由1种金属构成的下表面散热装备1040以及上表面散热装备1025也可以置换为由2种以上的金属或者合金构成的散热装备。例如，下表面散热装备1040以及上表面散热装备1025也可以置换为包括由具有高的散热性以及高的导电性的金属或者合金构成的母材以及由具有高的焊料润湿性的金属或者合金构成的最表面层的散热装备。母材最好包括cu、al或ni或者以cu、al或ni为主成分包含的合金。母材无需由具有高的焊料润湿性的金属或者合金构成，也可以由al等不具有高的焊料润湿性的金属或者合金构成。最表面层最好包括cu、ni、au或ag或者以cu、ni、au或ag为主成分包含的合金。

1.11框部件的材质

框部件1044包括聚苯硫醚(pps)树脂的硬化物。pps树脂也可以置换为其他种类的树脂。例如，pps树脂也可以置换为液晶聚合物(lcp)树脂。

1.12半导体元件的背面电极以及表面电极的材质

第1半导体元件1021的背面电极1060以及表面电极1061以及第2半导体元件1022的背面电极1080以及表面电极1081由能够使用焊料、ag烧结材料等接合介质接合到接合目的地的材质构成，最好包括cu、au、ag或pt或者以cu、au、ag或pt为主成分包含的合金。

1.13键合线的材质

键合线1029是al线。al线也可以置换为其他种类的导体线。例如，al线也可以置换为cu线、al包覆cu线、au线等。

1.14第1半导体元件以及第2半导体元件的种类

第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022是功率半导体元件。

第1半导体元件1021的背面电极1060以及表面电极1061分别是第1半导体元件1021的第1主电极以及第2主电极。第1半导体元件1021的信号电极1062是用于控制第1半导体元件1021的背面电极1060与第1半导体元件1021的表面电极1061之间的导通状态的电极。对第1半导体元件1021的信号电极1062输入用于控制第1半导体元件1021的背面电极1060与第1半导体元件1021的表面电极1061之间的导通状态的信号。

第1半导体元件1021例如是作为si半导体的绝缘栅极双极性晶体管(igbt)。另外，第2半导体元件1022例如是二极管。在第1半导体元件1021是igbt且第2半导体元件1022是二极管的情况下，第1半导体元件1021的背面电极1060、表面电极1061以及信号电极1062分别是igbt的集电极、发射极以及栅极。另外，第2半导体元件1022的背面电极1080以及表面电极1081分别是二极管的阴极以及阳极。在该情况下，功率模块1000能够构成逆变器的1个支路，具有将由该igbt构成的开关元件以及由该二极管构成的续流二极管的对内置1对的1合1的模块结构。也可以将集电极和发射极调换并将阳极和阴极调换。

第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022也可以是集成电路(ic)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)等。

1.15尺寸的例子

下表面散热装备1040例如具有外形尺寸35mm×22mm以及厚度3mm。信号端子1041例如具有厚度0.4mm。第1外部端子1042以及第2外部端子1043例如具有厚度0.8mm。框部件1044例如具有外形尺寸48mm×28mm以及高度6.2mm。在第1半导体元件1021是igbt的情况下，该igbt例如具有外形尺寸15mm×15mm以及厚度0.3mm。在第2半导体元件1022是二极管的情况下，该二极管例如具有外形尺寸15mm×15mm以及厚度0.3mm。上表面散热装备1025例如具有外形尺寸30mm×20mm以及厚度3mm。台阶部1161的台阶面1180例如具有从底面起的高度3.6mm。

1.16功率模块的制造方法

图6是示出实施方式1的功率模块的制造的流程的流程图。图7至图10是示意性地图示在实施方式1的功率模块的制造的中途得到的中间品的剖面图。

在功率模块1000的制造中，图6所示的工序s101至s105依次执行。

在工序s101中，图7图示的嵌件模塑框架1020通过嵌件成形而成形。在图7中未图示的第1外部端子1042在该阶段与下表面散热装备1040已经接合。

在工序s102中，如图7图示，准备第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022分别夹着第1下表面焊料片材1300以及第2下表面焊料片材1301而置于下表面散热装备1040上的中间品。另外，通过回流炉对该中间品进行加热。由此，第1下表面焊料片材1300以及第2下表面焊料片材1301分别变化为第1下表面焊料层1023以及第2下表面焊料层1024，第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022焊料接合到下表面散热装备1040。

在工序s103中，如图8图示，键合线1029的一端与第1半导体元件1021的信号电极1062键合，键合线1029的另一端与信号端子1041键合。由此，第1半导体元件1021的信号电极1062经由键合线1029与信号端子1041电连接。

在工序s104中，准备上表面散热装备1025置于台阶部1161的台阶面1180上的中间品。此时，如图9图示，上表面散热装备1025分别夹着第1上表面焊料片材1303、第2上表面焊料片材1304以及第3上表面焊料片材1305而配置于第1半导体元件1021、第2半导体元件1022以及第2外部端子1043上。另外，通过回流炉对该中间品进行加热。由此，第1上表面焊料片材1303、第2上表面焊料片材1304以及第3上表面焊料片材1305分别变化为第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027以及第3上表面焊料层1028，第1半导体元件1021、第2半导体元件1022以及第2外部端子1043焊料接合到上表面散热装备1025。

通过工序s102以及s104，以使下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121朝向相互相反的方向的方式，用下表面散热装备1040和上表面散热装备1025夹着第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022，下表面散热装备1040以及上表面散热装备1025夹着第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022相互对置。

在工序s105中，如图10图示，直接灌封树脂1320在被加热到60℃的状态下被灌入到间隙1140，针对被灌入的直接灌封树脂1320进行真空脱泡以及加热。加热依照在持续1.5小时维持100℃之后持续1.5小时维持140℃的加热分布进行。由此，被灌入的直接灌封树脂1320硬化而变化为密封树脂部1030，图1至图5图示的功率模块1000完成。

完成的功率模块1000通过在工序s104中将上表面散热装备1025置于台阶部1161的台阶面1180上，具有比框部件1044的高度5.2mm厚的总厚6.6mm。由此，上表面散热装备1025的上表面1121从框部件1044突出，能够使下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121可靠地接触到冷却器。

1.17实施方式1的效果

根据实施方式1，下表面散热装备1040埋设于框部件1044，密封树脂部1030填充框部件1044与上表面散热装备1025的间隙。因此，能够抑制在功率模块1000的制造的中途树脂附着到下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121。由此，去除附着到下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121的树脂而使下表面散热装备1040的下表面1101以及上表面散热装备1025的上表面1121露出的研磨工序变得不需要，能够提高功率模块1000的生产性以及可靠性。

另外，根据实施方式1，用于对上表面散热装备1025进行定位的、台阶部1161的台阶面1180处于框状部1160的内侧。因此，台阶部1161的台阶面1180不会成为作为密封树脂部1030的前驱体的液体密封材料的漏出原因，能够抑制液体密封材料的漏出。

1.18变形例

功率模块1000是安装有由1个第1半导体元件1021以及1个第2半导体元件1022构成的合计2个半导体元件的半导体装置。在作为安装有合计1个半导体元件的半导体装置的分立零件或者作为安装有合计3个以上的半导体元件的半导体装置的功率模块中也可以采用上述技术。在安装有3个以上的半导体元件的功率模块中采用上述技术的情况下，也可以功率模块具有将由igbt构成的开关元件以及由二极管构成的续流二极管的对内置有2对以上的模块结构。例如，功率模块既可以具有将该对内置有2对的2合1的模块结构，也可以具有将该对内置有6对的6合1的模块结构。

1.19上表面散热装备的形状的其他例

图11是示意性地图示实施方式1的第1其他例的功率模块的剖面的剖面图。图12是示意性地图示实施方式1的第2其他例的功率模块的剖面的剖面图。图11以及图12图示在图1中描绘的切断线a-a的位置处的剖面。

在图11图示的实施方式1的第1其他例的功率模块1000中，上表面散热装备1025的端面1122从上表面散热装备1025的上表面1121的缘延伸至上表面散热装备1025的下表面1120的缘。下表面1120所占的面积小于上表面1121所占的面积。端面1122是随着从上表面1121的缘向第1方向d1离开而连续地向内侧方向移动的斜面。

在图12图示的实施方式1的第2其他例的功率模块1000中，上表面散热装备1025的端面1122从上表面散热装备1025的上表面1121的缘延伸至上表面散热装备1025的下表面1120的缘。下表面1120所占的面积小于上表面1121所占的面积。上表面散热装备1025的端面1122是随着从上表面1121的缘向第1方向d1离开而不连续地向内侧方向移动的台阶形成面。

在上表面散热装备1025的端面1122是上述斜面或者台阶形成面的情况下，能够抑制作为密封树脂部1030的前驱体的液体密封材料爬上上表面散热装备1025的上表面1121上。

2实施方式2

2.1实施方式1和实施方式2的主要的相异点

图13是示意性地图示从实施方式2的功率模块去除第1上表面焊料层、第2上表面焊料层、第3上表面焊料层以及密封树脂部后的结构的分解顶视图。图14是示意性地图示实施方式2的功率模块的剖面图。图14图示在图13中描绘的切断线c-c的位置处的剖面。

图13以及图14图示的实施方式2的功率模块2000主要在下述的相异点中与图1至图5图示的实施方式1的功率模块1000相异。

实施方式1的功率模块1000是安装有由1个第1半导体元件1021以及1个第2半导体元件1022构成的合计2个半导体元件的半导体装置。相对于此，实施方式2的功率模块2000是安装有由2个第1半导体元件1021以及2个第2半导体元件1022构成的合计4个半导体元件的半导体装置。

另外，在实施方式1的功率模块1000中，下表面散热装备1040以及上表面散热装备1025分别成为构成两面冷却构造的第1散热部件以及第2散热部件。相对于此，在实施方式2的功率模块2000中，下表面绝缘电路基板2040以及上表面绝缘电路基板2025分别成为构成两面冷却构造的第1散热部件以及第2散热部件。

以下，与上述的相异点关联地，说明在实施方式2的功率模块2000中采用的结构。关于未说明的结构，在实施方式1的功率模块1000中采用的结构在实施方式2的功率模块2000中也采用。

2.2绝缘电路基板的构造

下表面绝缘电路基板2040如图14图示，具备基体2400、绝缘层2401以及导体层2402。下表面绝缘电路基板2040具有在基体2400上层叠有绝缘层2401以及导体层2402的层叠构造。绝缘层2401处于基体2400与导体层2402之间，将基体2400从导体层2402电绝缘。

上表面绝缘电路基板2025如图14图示，具备基体2420、绝缘层2421以及导体层2422。上表面绝缘电路基板2025具有在基体2420上层叠有绝缘层2421以及导体层2422的构造。绝缘层2421处于基体2420与导体层2422之间，将基体2420从导体层2422电绝缘。导体层2422如图13图示，具有形成为了使功率模块2000成为具有2合1的模块结构的功率模块而所需的电路布线的图案。

设置于实施方式1的功率模块1000的下表面散热装备1040以及上表面散热装备1025的两方或者单方也可以置换为具有与下表面绝缘电路基板2040以及上表面绝缘电路基板2025的层叠构造同样的层叠构造的绝缘电路基板。

2.3嵌件模塑框架

下表面绝缘电路基板2040与设置于实施方式1的功率模块1000的下表面散热装备1040同样地，如图13以及图14图示，与信号端子1041、第1外部端子1042以及第2外部端子1043一起埋设于框部件1044，与信号端子1041、第1外部端子1042、第2外部端子1043以及框部件1044构成嵌件模塑框架1020。

2.4半导体元件、绝缘电路基板以及外部端子的接合

第1半导体元件1021的背面电极1060以及第2半导体元件1022的背面电极1080如图14图示，分别经由第1下表面焊料层1023以及第2下表面焊料层1024焊料接合到下表面绝缘电路基板2040的导体层2402的上表面2440。由此，第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022芯片焊接到下表面绝缘电路基板2040，机械性以及热性地结合到下表面绝缘电路基板2040，与导体层2402电连接。

第1半导体元件1021的表面电极1061以及第2半导体元件1022的表面电极1081如图14图示，分别经由第1上表面焊料层1026以及第2上表面焊料层1027焊料接合到上表面绝缘电路基板2025的导体层2422的下表面2460。由此，第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022芯片焊接到上表面绝缘电路基板2025，机械性以及热性地结合到上表面绝缘电路基板2025，与导体层2422电连接。

第1外部端子1042与下表面绝缘电路基板2040的导体层2402接合。由此，第1外部端子1042与导体层2402电连接。另外，第1外部端子1042经由下表面绝缘电路基板2040的导体层2402与第1半导体元件1021的背面电极1060以及第2半导体元件1022的背面电极1080电连接。

第2外部端子1043如图14图示，经由第3上表面焊料层1028，焊料接合到上表面绝缘电路基板2025的导体层2422的下表面2460。由此，第2外部端子1043与上表面绝缘电路基板2025的导体层2422电连接。另外，第2外部端子1043经由上表面绝缘电路基板2025的导体层2422与第1半导体元件1021的表面电极1061以及第2半导体元件1022的表面电极1081电连接。

2.5散热路径

在下表面绝缘电路基板2040与上表面绝缘电路基板2025之间，如图13以及图14图示，夹着第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022。第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022发出的热通过下表面绝缘电路基板2040以及上表面绝缘电路基板2025，从下表面绝缘电路基板2040的基体2420的下表面2480以及上表面绝缘电路基板2025的基体2400的上表面2500释放。另外，基体2420的下表面2480朝向第1方向d1，基体2400的上表面2500朝向与第1方向d1相反的第2方向d2。由此，基体2420的下表面2480以及基体2400的上表面2500成为散热面，下表面绝缘电路基板2040以及上表面绝缘电路基板2025分别成为构成两面冷却构造的第1散热部件以及第2散热部件。

2.6上表面绝缘电路基板的定位

上表面绝缘电路基板2025与设置于实施方式1的功率模块1000的上表面散热装备1025同样地，抵接到图13图示的台阶部1161的台阶面1180，通过台阶部1161的台阶面1180定位。

2.7绝缘电路基板的材质

下表面绝缘电路基板2040的基体2400以及上表面绝缘电路基板2025的基体2420包括cu。该cu也可以置换为具有高的散热性的其他种类的金属或者合金。例如，该cu也可以置换为al。

下表面绝缘电路基板2040的导体层2402以及上表面绝缘电路基板2025的导体层2422包括cu。该cu也可以置换为具有高的散热性、高的导电性以及高的焊料润湿性的其他种类的导体。例如，该cu也可以置换为ni或者以ni为主成分的合金。

由1种导体构成的下表面绝缘电路基板2040的导体层2402以及上表面绝缘电路基板2025的导体层2422也可以置换为由2种以上的导体构成的导体层。例如，导体层2402以及2422也可以置换为包括由具有高的散热性以及高的导电性的导体构成的母材以及由具有高的焊料润湿性的导体构成的最表面层的导体层。母材最好包括cu、al或ni或者以cu、al或ni为主成分包含的合金。母材无需由具有高的焊料润湿性的金属或者合金构成，也可以由al等不具有高的焊料润湿性的金属或者合金构成。最表面层最好包括cu、ni、au或ag或者以cu、ni、au或ag为主成分包含的合金。

下表面绝缘电路基板2040的绝缘层2401以及上表面绝缘电路基板2025的绝缘层2421是环氧树脂层。环氧树脂层包括树脂组成物的硬化物。树脂组成物包含环氧树脂以及bn(氮化硼)填充物、aln(氮化铝)填充物等填充物。填充物分散于环氧树脂。该环氧树脂层也可以置换为具有高的绝缘性以及高的散热层的其他种类的层。

下表面绝缘电路基板2040的基体2420的下表面2480以及上表面绝缘电路基板2025的基体2400的上表面2500未被树脂覆盖而露出于外部。由此，能够使基体2420的下表面2480以及基体2400的上表面2500密接到冷却器，能够从基体2420的下表面2480以及基体2400的上表面2500高效地散热。

2.8尺寸的例子

下表面绝缘电路基板2040例如具有外形尺寸35mm×48mm以及厚度3mm。信号端子1041例如具有厚度0.4mm。第1外部端子1042以及第2外部端子1043例如具有厚度0.8mm。框部件1044例如具有外形尺寸48mm×56mm以及高度6.2mm。在第1半导体元件1021是igbt的情况下，该igbt例如具有外形尺寸16mm×16mm以及厚度0.3mm。在第2半导体元件1022是二极管的情况下，该二极管例如具有外形尺寸16mm×16mm以及厚度0.3mm。上表面绝缘电路基板2025具有外形尺寸30mm×44mm以及厚度3mm。台阶部1161的台阶面1180例如具有从底面起的高度3.6mm。

2.9功率模块的制造方法

图15是示出实施方式2的功率模块的制造的流程的流程图。

在功率模块2000的制造中，图15所示的工序s201至s205依次执行。

在工序s201中，嵌件模塑框架1020通过嵌件成形而成形。第1外部端子1042在该阶段与下表面绝缘电路基板2040的导体层2402已经接合。

在工序s202中，准备第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022分别夹着第1下表面焊料片材以及第2下表面焊料片材而置于下表面绝缘电路基板2040的导体层2402的上表面2440上的中间品。另外，通过回流炉对该中间品进行加热。由此，第1下表面焊料片材以及第2下表面焊料片材分别变化为第1下表面焊料层1023以及第2下表面焊料层1024，第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022焊料接合到导体层2402。

在工序s203中，键合线1029的一端与第1半导体元件1021的信号电极1062键合，键合线1029的另一端与信号端子1041键合。由此，信号电极1062经由键合线1029与信号端子1041电连接。

在工序s204中，准备上表面绝缘电路基板2025置于台阶部1161的台阶面1180上的中间品。此时，上表面绝缘电路基板2025分别夹着第1上表面焊料片材、第2上表面焊料片材以及第3上表面焊料片材配置于第1半导体元件1021、第2半导体元件1022以及第2外部端子1043上。另外，通过回流炉对该中间品进行加热。由此，第1上表面焊料片材、第2上表面焊料片材以及第3上表面焊料片材分别变化为第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027以及第3上表面焊料层1028，第1半导体元件1021、第2半导体元件1022以及第2外部端子1043焊料接合到上表面绝缘电路基板2025的导体层2422。

通过工序s202以及s204，以使下表面绝缘电路基板2040的基体2420的下表面2480以及上表面绝缘电路基板2025的基体2400的上表面2500朝向相互相反的方向的方式，用下表面绝缘电路基板2040和上表面绝缘电路基板2025夹着第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022。

在工序s205中，直接灌封树脂在被加热到60℃的状态下被灌入到间隙1140，针对被灌入的直接灌封树脂进行真空脱泡以及加热。加热依照在持续1.5小时维持100℃之后持续1.5小时维持140℃的加热分布进行。由此，被灌入的直接灌封树脂硬化而变化为密封树脂部1030，图13以及图14图示的功率模块2000完成。

完成的功率模块2000通过在工序s204中上表面绝缘电路基板2025置于台阶部1161的台阶面1180上，具有比框部件1044的高度5.2mm厚的总厚6.6mm。由此，上表面绝缘电路基板2025的基体2400的上表面2500从框部件1044突出，能够使下表面绝缘电路基板2040的基体2420的下表面2480以及上表面绝缘电路基板2025的基体2400的上表面2500可靠地接触到冷却器。

2.10实施方式2的效果

根据实施方式2，下表面绝缘电路基板2040埋设于框部件1044，密封树脂部1030填充框部件1044与上表面绝缘电路基板2025的间隙。因此，能够抑制在功率模块2000的制造的中途树脂附着到下表面绝缘电路基板2040的基体2420的下表面2480以及上表面绝缘电路基板2025的基体2400的上表面2500。由此，去除附着到基体2420的下表面2480以及基体2400的上表面2500的树脂而使基体2420的下表面2480以及基体2400的上表面2500露出的研磨工序变得不需要，能够提高功率模块2000的生产性以及可靠性。

另外，根据实施方式2，用于对上表面散热装备1025进行定位的台阶部1161的台阶面1180处于框状部1160的内侧。因此，台阶部1161的台阶面1180不会成为作为密封树脂部1030的前驱体的液体密封材料的漏出原因，能够抑制液体密封材料的漏出。

另外，根据实施方式2，上表面绝缘电路基板2025的基体2420以及下表面绝缘电路基板2040的基体2400从第1半导体元件1021以及第2半导体元件1022电绝缘。因此，能够将上表面绝缘电路基板2025以及下表面绝缘电路基板2040经由焊料等具有高的热传导性的接合介质接合到冷却器。另外，能够容易地制作具有2合1、6合1等模块结构的功率模块。

2.11上表面绝缘电路基板的构造的其他例

图16是示意性地图示从实施方式2的其他例的功率模块去除第1上表面焊料层、第2上表面焊料层、第3上表面焊料层、第4焊料层、第5焊料层以及密封树脂部后的结构的分解顶视图。图17以及图18是示意性地图示实施方式2的其他例的功率模块的剖面图。图17以及图18分别图示在图16中描绘的切断线d-d以及e-e的位置处的剖面。

在图16、图17以及图18图示的实施方式2的其他例的功率模块2000中，上表面绝缘电路基板2025具备信号电路2423。信号电极1062经由第4上表面焊料层2031焊料接合到信号电路2423的下表面2461。由此，信号电极1062与信号电路2423电连接。另外，信号端子1041经由第5上表面焊料层2032焊料接合到信号电路2423的下表面2461。由此，信号端子1041与信号电路2423电连接，经由信号电路2423与信号电极1062电连接。绝缘层2421处于基体2420与导体层2422以及信号电路2423之间，将基体2420从导体层2422以及信号电路2423电绝缘。由此，能够省略将信号电极1062与信号端子1041电连接的键合线。

台阶部1161除了台阶面1180以外还具有锥形面2182。锥形面2182比台阶面1180更偏第2方向d2。锥形面2182夹着间隙。关于间隙的宽度，随着向第1方向d1前进而与第1方向d1成垂直的方向的宽度变窄。由此，上表面绝缘电路基板2025在被定位在台阶面1180上时，通过锥形面2182被引导到与第1方向d1成垂直的方向的特定的位置，被定位在该特定的位置。由此，能够提高上表面绝缘电路基板2025的定位的精度。由此，能够满足在具备经由第4上表面焊料层2031与信号电极1062电连接的信号电路2423的情况下要求的、上表面绝缘电路基板2025相对第1半导体元件1021的高的定位精度。

3实施方式3

3.1实施方式1和实施方式3的主要的相异点

图19是示意性地图示实施方式3的功率模块的顶视图。图20是示意性地图示实施方式3的功率模块的剖面图。图20图示在图19中描绘的切断线f-f的位置处的剖面。

图19以及图20图示的实施方式3的功率模块3000主要在下述的相异点中与图1至图5图示的实施方式1的功率模块1000相异。

在实施方式1的功率模块1000中，上表面散热装备1025不具有开口部。相对于此，在实施方式3的功率模块3000中，上表面散热装备1025具有第1开口部3520、第2开口部3521以及第3开口部3522。

以下，与上述的相异点关联地，说明在实施方式3的功率模块3000中采用的结构。关于未说明的结构，在实施方式1的功率模块1000中采用的结构在实施方式3的功率模块3000中也采用。

3.2上表面散热装备的接合部以及开口部

上表面散热装备1025如图20图示，具备第1接合部3500、第2接合部3501以及第3接合部3502。第1接合部3500、第2接合部3501以及第3接合部3502分别经由第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027以及第3上表面焊料层1028焊料接合到作为接合目的地的第1半导体元件1021、第2半导体元件1022以及第2外部端子1043。

在上表面散热装备1025中，在第1接合部3500、第2接合部3501以及第3接合部3502分别具有第1开口部3520、第2开口部3521以及第3开口部3522。第1开口部3520、第2开口部3521以及第3开口部3522在第2方向d2上贯通上表面散热装备1025。

功率模块3000能够与功率模块1000同样地制造。因此，在制造功率模块3000时，通过使第1上表面焊料片材1303、第2上表面焊料片材1304以及第3上表面焊料片材1305分别变化为第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027以及第3上表面焊料层1028，能够形成第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027以及第3上表面焊料层1028。但是，在制造功率模块3000时，还能够通过经由第1开口部3520、第2开口部3521以及第3开口部3522注入焊料的熔融物，使经由第1开口部3520、第2开口部3521以及第3开口部3522注入的焊料的熔融物分别变化为第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027以及第3上表面焊料层1028，形成第1上表面焊料层1026、第2上表面焊料层1027以及第3上表面焊料层1028。也可以代替焊料的熔融物而注入包含作为ag烧结材料的前驱体的ag纳米粒子的膏。也可以在功率模块3000的制造的中途向第1开口部3520、第2开口部3521以及第3开口部3522的全部或者一部分灌入直接灌封树脂1320。

3.3实施方式3的效果

根据实施方式3，与实施方式1同样地，能够提高功率模块3000的生产性以及可靠性。另外，能够抑制液体密封材料的漏出。

另外，根据实施方式3，能够将第1开口部3520、第2开口部3521以及第3开口部3522分别用于从第1接合部3500、第2接合部3501以及第3接合部3502去掉剩余的焊料，能够用于检查是否已形成第1接合部3500、第2接合部3501以及第3接合部3502。

4实施方式4

图21是示意性地图示实施方式4的功率模块的顶视图。图22是示意性地图示从实施方式4的功率模块去除上表面散热装备、第1上表面焊料层、第2上表面焊料层、第3上表面焊料层以及密封树脂部后的结构的顶视图。图23、图24以及图25是示意性地图示实施方式4的功率模块的剖面图。图23、图24以及图25分别图示在图21中描绘的切断线g-g、h-h以及i-i的位置处的剖面。

图21至图25图示的实施方式4的功率模块4000主要在下述的相异点中与图1至图5图示的实施方式1的功率模块1000相异。

在实施方式1的功率模块1000中，第1外部端子1042以及第2外部端子1043从框部件1044向相同的方向突出。另外，信号端子1041从框部件1044向与第1外部端子1042以及第2外部端子1043突出的方向相反的方向突出。相对于此，在实施方式4的功率模块4000中，信号端子1041、第1外部端子1042以及第2外部端子1043从框部件1044向相同的方向突出。由此，将功率模块嵌入到其他装置时的嵌入的自由度变高。

关于未说明的结构，在实施方式1的功率模块1000中采用的结构在实施方式4的功率模块4000中也采用。在实施方式2的功率模块2000或者实施方式3的功率模块3000中采用的结构也可以在实施方式4的功率模块4000采用。

5实施方式5

图26是示意性地图示实施方式5的功率模块的剖面图。图27是示意性地图示实施方式5的功率模块被插入到冷却用的散热部件的状态的剖面图。

图26图示的实施方式5的功率模块5000主要在下述的相异点中与图1至图5图示的实施方式1的功率模块1000相异。

在实施方式1的功率模块1000中，上表面散热装备1025被定位在上表面散热装备1025的上表面1121与下表面散热装备1040的下表面1101成平行的位置。相对于此，在实施方式5的功率模块5000中，上表面散热装备1025被定位在上表面散热装备1025的上表面1121相对下表面散热装备1040的下表面1101倾斜的位置。通过使台阶部1161的台阶面1180的多个部分1171、1172、1173以及1174的高度相互不同，能够实现使上表面散热装备1025的上表面1121相对下表面散热装备1040的下表面1101倾斜。由此，得到具有锥形状的形状的功率模块5000。另外，如图27图示，即使在由于制法上的制约在被插入功率模块5000的插入孔发生起模斜度的情况下，也能够使设置于插入到插入孔的功率模块5000的上表面散热装备1025的上表面1121以及设置于插入到插入孔的功率模块5000的下表面散热装备1040的下表面1101充分接触到散热部件5500，能够提高散热性。

关于未说明的结构，在实施方式1的功率模块1000中采用的结构在实施方式5的功率模块5000中也采用。在实施方式2的功率模块2000、实施方式3的功率模块3000或者实施方式4的功率模块4000中采用的结构也可以在实施方式5的功率模块5000中采用。

6实施方式6

本实施方式是将上述实施方式1-5所涉及的半导体装置应用于电力变换装置的例子。实施方式1-5所涉及的半导体装置的应用不限定于特定的电力变换装置，但以下，作为实施方式6，说明将实施方式1-5所涉及的半导体装置应用于三相的逆变器的情况。

图28是示出应用本实施方式的电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。

图28所示的电力变换系统包括电源100、电力变换装置200、负载300。电源100是直流电源，对电力变换装置200供给直流电力。电源100能够由各种例子构成，例如，既能够由直流系统、太阳能电池、蓄电池构成，也可以由与交流系统连接的整流电路、ac/dc转换器构成。另外，也可以由将从直流系统输出的直流电力变换为预定的电力的dc/dc转换器构成电源100。

电力变换装置200是连接于电源100与负载300之间的三相的逆变器，将从电源100供给的直流电力变换为交流电力，对负载300供给交流电力。电力变换装置200如图28所示，具备：主变换电路201，将直流电力变换为交流电力而输出；以及控制电路203，将控制主变换电路201的控制信号输出给主变换电路201。

负载300是通过从电力变换装置200供给的交流电力驱动的三相的电动机。此外，负载300不限于特定的用途，是搭载于各种电气设备的电动机、例如被用作面向混合动力汽车、电动汽车、铁路车辆、电梯或者空调设备的电动机。

以下，详细说明电力变换装置200。主变换电路201具备开关元件和续流二极管(未图示)，通过开关元件开关，将从电源100供给的直流电力变换为交流电力，供给到负载300。主变换电路201的具体的电路结构有各种例子，但本实施方式的主变换电路201是2电平的三相全桥电路，能够由6个开关元件和与各个开关元件逆并联的6个续流二极管构成。主变换电路201的各开关元件、各续流二极管由与上述实施方式1-5中的任意实施方式相当的半导体模块202构成。6个开关元件针对每2个开关元件串联连接而构成上下支路，各上下支路构成全桥电路的各相(u相、v相、w相)。而且，各上下支路的输出端子、即主变换电路201的3个输出端子与负载300连接。

另外，主变换电路201具备驱动各开关元件的驱动电路(未图示)，但驱动电路也可以内置于半导体模块202，还可以是与半导体模块202独立地具备驱动电路的结构。驱动电路生成驱动主变换电路201的开关元件的驱动信号，供给到主变换电路201的开关元件的控制电极。具体而言，依照来自后述控制电路203的控制信号，将使开关元件成为导通状态的驱动信号和使开关元件成为截止状态的驱动信号输出给各开关元件的控制电极。在将开关元件维持为导通状态的情况下，驱动信号是开关元件的阈值电压以上的电压信号(导通信号)，在将开关元件维持为截止状态的情况下，驱动信号成为开关元件的阈值电压以下的电压信号(截止信号)。

控制电路203以对负载300供给期望的电力的方式控制主变换电路201的开关元件。具体而言，根据应供给到负载300的电力，计算主变换电路201的各开关元件应成为导通状态的时间(导通时间)。例如，能够通过根据应输出的电压调制开关元件的导通时间的pwm控制，控制主变换电路201。而且，在各时间点，以向应成为导通状态的开关元件输出导通信号，向应成为截止状态的开关元件输出截止信号的方式，向主变换电路201具备的驱动电路输出控制指令(控制信号)。驱动电路依照该控制信号，向各开关元件的控制电极输出导通信号或者截止信号作为驱动信号。

在本实施方式所涉及的电力变换装置中，作为主变换电路201的开关元件和续流二极管，应用实施方式1-5所涉及的半导体模块，所以能够实现提高生产性以及可靠性。

在本实施方式中，说明了在2电平的三相逆变器中应用实施方式1-5所涉及的半导体装置的例子，但实施方式1-5所涉及的半导体装置的应用不限于此，能够应用于各种电力变换装置。在本实施方式中，设为2电平的电力变换装置，但也可以是3电平、多电平的电力变换装置，在对单相负载供给电力的情况下，也可以在单相的逆变器中，应用实施方式1-5所涉及的半导体装置。另外，在对直流负载等供给电力的情况下，还能够在dc/dc转换器、ac/dc转换器中应用实施方式1-5所涉及的半导体装置。

另外，应用实施方式1-5所涉及的半导体装置的电力变换装置不限定于上述负载为电动机的情况，例如，既能够用作放电加工机、激光加工机或者感应加热烹调器、非接触器供电系统的电源装置，进而也能够用作太阳能发电系统、蓄电系统等的功率调节器。

此外，本发明能够在该发明的范围内，将实施方式适当地变形、省略。

虽然详细说明了本发明，但上述说明在所有方面为例示，本发明不限于此。应被理解为未例示的无数的变形例能够不脱离本发明的范围而被设想。