功率半导体装置及其制造方法和电力变换装置与流程

1.本公开涉及功率半导体装置及其制造方法和电力变换装置。


背景技术：

2.日本特开2002-170906号公报(专利文献1)公开了一种半导体装置，具备基板、半导体芯片、导线、电极图案、密封树脂以及柱体(post)。半导体芯片固定于基板。电极图案设置于基板上。导线连接于半导体芯片和电极图案。在密封树脂中形成有柱体孔部。使用高速cu镀敷法，在柱体孔部内形成有柱体。柱体的一端与电极图案连接，柱体的另一端从密封树脂的外表面突出。
3.现有技术文献
4.专利文献1：日本特开2002-170906号公报


技术实现要素：

5.在包括功率半导体元件的功率半导体装置中，发生更多的热。在想要将功率半导体装置安装到搭载有电子部件的基板时，需要保护电子部件免受在功率半导体元件中发生的热的影响。另外，由于对功率半导体元件以及导电电路图案施加高的电压，从功率半导体元件以及导电电路图案发生强电场。还需要降低由该强电场引起的电磁噪声对基板上的电子部件造成的恶劣影响，并且防止由于该强电场而在配置于功率半导体元件与电子部件之间的绝缘构件(例如将功率半导体元件进行密封的密封构件)中发生绝缘破坏。为此，需要使柱体变高，增大功率半导体元件与电子部件之间的间隔。但是，在高速cu镀敷法中，根据柱体的制造时间以及柱体的制造成本的观点，无法增大柱体的高度。
6.本公开是鉴于上述课题而完成的，其第一方面的目的在于，提供一种能够形成更高的导电柱体并且具有提高的可靠性的功率半导体装置及其制造方法。本公开的第二方面的目的在于，提高电力变换装置的可靠性。
7.本公开的功率半导体装置具备导电电路图案、功率半导体元件、密封构件、第1导电柱体以及第2导电柱体。导电电路图案包括第1主面。功率半导体元件接合到导电电路图案的第1主面上。密封构件将导电电路图案的第1主面和功率半导体元件进行密封。第1导电柱体被填充到形成于密封构件的第1孔，并且与导电电路图案的第1主面连接。第2导电柱体被填充到形成于密封构件的第2孔，并且与功率半导体元件连接。第1导电柱体包括第1金属销和第1导电接合构件。第2导电柱体包括第2金属销和第2导电接合构件。第1导电接合构件被填充到第1金属销的第1销侧面与第1孔的第1侧面之间，并且将第1金属销接合到导电电路图案。第2导电接合构件被填充到第2金属销的第2销侧面与第2孔的第2侧面之间，并且将第2金属销接合到功率半导体元件。
8.本公开的功率半导体装置的制造方法包括：在导电电路图案的第1主面上接合功率半导体元件；以及设置将导电电路图案的第1主面和功率半导体元件进行密封、并且形成有第1孔和第2孔的密封构件。本公开的功率半导体装置的制造方法包括：在密封构件的第1
孔内形成第1导电柱体；以及在密封构件的第2孔内形成第2导电柱体。设置密封构件包括：将接合有功率半导体元件的导电电路图案载置到配置有第1模具销和第2模具销的模具的空腔内；向模具的空腔注入密封树脂材料；以及使密封树脂材料硬化而得到密封构件。与密封构件的第1孔对应地配置有第1模具销。与密封构件的第2孔对应地配置有第2模具销。第1导电柱体被填充到密封构件的第1孔，并且与导电电路图案的第1主面连接。第2导电柱体被填充到密封构件的第2孔，并且与功率半导体元件连接。第1导电柱体包括第1金属销和第1导电接合构件。第2导电柱体包括第2金属销和第2导电接合构件。第1导电接合构件被填充到第1金属销的第1销侧面与第1孔的第1侧面之间，并且将第1金属销接合到导电电路图案。第2导电接合构件被填充到第2金属销的第2销侧面与第2孔的第2侧面之间，并且将第2金属销接合到功率半导体元件。
9.本公开的电力变换装置具备：主变换电路，将所输入的电力进行变换后输出；以及控制电路，将控制主变换电路的控制信号输出到主变换电路。主变换电路具有本公开的半导体模块。
10.在本公开的功率半导体装置中，第1导电柱体包括第1金属销，第2导电柱体包括第2金属销。因此，能够使第1导电柱体的第1高度和第2导电柱体的第2高度增加。另外，第1金属销通过第1导电接合构件而被接合到导电电路图案和密封构件。第2金属销通过第2导电接合构件而被接合到功率半导体元件和密封构件。能够提高功率半导体装置的可靠性。
11.在本公开的功率半导体装置的制造方法中，第1导电柱体包括第1金属销，第2导电柱体包括第2金属销。因此，能够形成更高的第1导电柱体和更高的第2导电柱体。另外，第1金属销通过第1导电接合构件而被接合到导电电路图案和密封构件。第2金属销通过第2导电接合构件而被接合到功率半导体元件和密封构件。根据本实施方式的功率半导体装置的制造方法，能够得到提高了可靠性的功率半导体装置。
12.本公开的电力变换装置具备本公开的功率半导体装置，所以具有提高的可靠性。
附图说明
13.图1是实施方式1的功率半导体装置的概略剖面图。
14.图2是示出实施方式1的功率半导体装置的制造方法的第一例、第二例以及第三例的一个工序的概略剖面图。
15.图3是示出实施方式1的功率半导体装置的制造方法的第一例、第二例以及第三例中的图2所示的工序的下一工序的概略剖面图。
16.图4是示出实施方式1的功率半导体装置的制造方法的第一例、第二例以及第三例中的图3所示的工序的下一工序的概略剖面图。
17.图5是示出实施方式1的功率半导体装置的制造方法的第一例中的图4所示的工序的下一工序的概略剖面图。
18.图6是示出实施方式1的功率半导体装置的制造方法的第一例中的图5所示的工序的下一工序的概略剖面图。
19.图7是示出实施方式1的功率半导体装置的制造方法的第二例中的图4所示的工序的下一工序的概略剖面图。
20.图8是示出实施方式1的功率半导体装置的制造方法的第三例中的图4所示的工序
的下一工序的概略剖面图。
21.图9是实施方式1的功率半导体模块的概略剖面图。
22.图10是实施方式1的变形例的功率半导体模块的概略剖面图。
23.图11是实施方式2的功率半导体装置的概略剖面图。
24.图12是实施方式2的变形例的功率半导体装置的概略剖面图。
25.图13是实施方式3的功率半导体装置的概略剖面图。
26.图14是实施方式3的变形例的功率半导体装置的概略剖面图。
27.图15是实施方式4的功率半导体装置的概略剖面图。
28.图16是实施方式4的变形例的功率半导体装置的概略剖面图。
29.图17是示出实施方式5的电力变换系统的结构的框图。
具体实施方式
30.以下，说明本公开的实施方式。此外，对同一结构附加同一参考编号，不重复其说明。
31.实施方式1
32.参考图1，说明实施方式1的功率半导体装置1。功率半导体装置1具备导电电路图案10、功率半导体元件15、密封构件20、导电柱体30、导电柱体33以及导电柱体36。
33.导电电路图案10例如由铜或者铝那样的金属材料形成。导电电路图案10包括第1主面10a。也可以在与第1主面10a相反的一侧的导电电路图案10的主面10b设置绝缘基板(未图示)。绝缘基板例如也可以由氧化铝、氮化铝或者氮化硅那样的无机材料(陶瓷材料)形成。绝缘基板例如也可以由添加有氧化铝、氮化铝或者氮化硅那样的无机填料(陶瓷填料)的、如环氧树脂、聚酰亚胺树脂或者氰酸酯系树脂那样的树脂材料形成。
34.功率半导体元件15使用导电接合构件(未图示)而接合到导电电路图案10的第1主面10a上。功率半导体元件15主要由硅、或者如碳化硅、氮化镓或金刚石那样的宽带隙半导体材料形成。导电接合构件例如是如无铅焊料那样的焊料、或者如银微粒粒子烧结体、铜微粒粒子烧结体或镍微粒粒子烧结体那样的金属微粒粒子烧结体。
35.功率半导体元件15例如是绝缘栅型双极性晶体管(igbt)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)或者续流二极管(fwd)。功率半导体元件15例如包括背面电极16、第1前表面电极17以及第2前表面电极18。背面电极16设置于与导电电路图案10的第1主面10a对置的功率半导体元件15的背面。背面电极16通过导电接合构件(未图示)而接合到导电电路图案10。第1前表面电极17和第2前表面电极18设置于与功率半导体元件15的背面相反的一侧的功率半导体元件15的前表面。功率半导体元件15例如是igbt。第1前表面电极17例如是源电极。第2前表面电极18例如是栅电极。背面电极16例如是漏电极。
36.密封构件20将导电电路图案10的第1主面10a和功率半导体元件15进行密封。与第1主面10a相反的一侧的导电电路图案10的主面10b既可以从密封构件20露出，也可以被密封构件20密封。密封构件20例如由环氧树脂那样的绝缘树脂材料形成。密封构件20包括在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上从导电电路图案10的第1主面10a远离的第2主面20a。
37.在密封构件20中形成有孔22、24、24。孔22的纵向(longitudinal direction)例如
是导电电路图案10的第1主面10a的法线方向。孔22延伸至密封构件20的第2主面20a。在俯视密封构件20的第2主面20a时，孔22使导电电路图案10的第1主面10a的一部分从密封构件20露出。孔23的纵向例如是导电电路图案10的第1主面10a的法线方向。孔23延伸至密封构件20的第2主面20a。在俯视密封构件20的第2主面20a时，孔23使功率半导体元件15的第1前表面电极17的一部分从密封构件20露出。孔24的纵向例如是导电电路图案10的第1主面10a的法线方向。孔24延伸至密封构件20的第2主面20a。在俯视密封构件20的第2主面20a时，孔24使功率半导体元件15的第2前表面电极18的一部分从密封构件20露出。
38.导电柱体30被填充到密封构件20的孔22，并且与导电电路图案10的第1主面10a连接。导电柱体30的纵向(长度方向)例如是导电电路图案10的第1主面10a的法线方向。从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧的导电柱体30的端部从密封构件20的第2主面20a突出。导电柱体30的高度例如是1.0mm以上。导电柱体30的高度是导电柱体30的纵向上的导电柱体30的长度。导电柱体30的高度没有被特别限定，但根据防止导电柱体30的弯曲和折断以及避免导电柱体30与其它部件之间的机械性干扰的观点，也可以是100mm以下。
39.导电柱体30包括金属销31和导电接合构件32。金属销31的纵向(长度方向)例如是导电电路图案10的第1主面10a的法线方向。金属销31例如由铜、铝、金或者银那样的以实质上单一的金属元素组成的金属材料来形成。以实质上单一的金属元素组成的金属材料意味着由该单一的金属元素和不可避免的杂质构成的材料。金属销31的导热率也可以高于导电接合构件32的导热率，并且，金属销31的电气电阻率也可以低于导电接合构件32的电气电阻率。
40.导电接合构件32将金属销31接合到导电电路图案10。导电接合构件32被填充到金属销31的销侧面与孔22的侧面之间。导电接合构件35将金属销31的销侧面接合到密封构件20的孔22的侧面。导电接合构件32由如银微粒粒子烧结体、铜微粒粒子烧结体或镍微粒粒子烧结体那样的金属微粒烧结体、焊料、或者包含树脂和分散在树脂中的导电粒子的导电粘合剂形成。
41.导电柱体33被填充到密封构件20的孔23，并且与功率半导体元件15(确切地说是第1前表面电极17)连接。导电柱体33的纵向例如是导电电路图案10的第1主面10a的法线方向。从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧的导电柱体33的端部从密封构件20的第2主面20a突出。导电柱体33的高度例如是1.0mm以上。导电柱体33的高度是导电柱体33的纵向上的导电柱体33的长度。导电柱体33的高度并未被特别限定，但根据防止导电柱体33的弯曲和折断以及避免导电柱体33与其它部件之间的机械性干扰的观点，也可以是100mm以下。
42.导电柱体33包括金属销34和导电接合构件35。金属销34的纵向例如是导电电路图案10的第1主面10a的法线方向。金属销34由如铜、铝、金或银那样的以实质上单一的金属元素组成的金属材料来形成。以实质上单一的金属元素组成的金属材料意味着由该单一的金属元素和不可避免的杂质构成的材料。金属销34的导热率也可以高于导电接合构件35的导热率，并且，金属销34的电气电阻率也可以低于导电接合构件35的电气电阻率。
43.导电接合构件35将金属销34接合到功率半导体元件15(确切地说是第1前表面电极17)。导电接合构件35被填充到金属销34的销侧面与孔23的侧面之间。导电接合构件35将金属销34的销侧面接合到密封构件20的孔23的侧面。导电接合构件35由如银微粒粒子烧结体、铜微粒粒子烧结体或镍微粒粒子烧结体那样的金属微粒烧结体、焊料、或者包含树脂和
分散在树脂中的导电粒子的导电粘合剂形成。
44.导电柱体36被填充到密封构件20的孔24，并且与功率半导体元件15(确切地说是第2前表面电极18)连接。导电柱体36的纵向例如是导电电路图案10的第1主面10a的法线方向。从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧的导电柱体36的端部从密封构件20的第2主面20a突出。导电柱体36的高度例如是1.0mm以上。导电柱体36的高度是导电柱体36的纵向上的导电柱体36的长度。导电柱体36的高度并未被特别限定，但根据防止导电柱体36的弯曲和折断以及避免导电柱体36与其它部件之间的机械性干扰的观点，也可以是100mm以下。
45.导电柱体36包括金属销37和导电接合构件38。金属销37的纵向例如是导电电路图案10的第1主面10a的法线方向。金属销37由如铜、铝、金或银那样的以实质上单一的金属元素组成的金属材料来形成。以实质上单一的金属元素组成的金属材料意味着由该单一的金属元素和不可避免的杂质构成的材料。金属销37的导热率也可以高于导电接合构件38的导热率，并且金属销37的电气电阻率也可以低于导电接合构件38的电气电阻率。
46.导电接合构件38将金属销37接合到功率半导体元件15(确切地说是第2前表面电极18)。导电接合构件38被填充到金属销37的销侧面与孔24的侧面之间。导电接合构件38将金属销37的销侧面接合到密封构件20的孔24的侧面。导电接合构件38由如银微粒粒子烧结体、铜微粒粒子烧结体或镍微粒粒子烧结体那样的金属微粒烧结体、焊料、或者包含树脂和分散在树脂中的导电粒子的导电粘合剂形成。
47.在功率半导体装置1动作时，在金属销31中流过的第1电流和在金属销34中流过的第2电流分别大于在金属销37中流过的第3电流。因此，金属销31的第1剖面面积和金属销34的第2剖面面积分别大于金属销37的第3剖面面积。金属销31的第1剖面面积是与金属销31的纵向垂直的剖面中的金属销31的面积。金属销34的第2剖面面积是与金属销34的纵向垂直的剖面中的金属销34的面积。金属销37的第3剖面面积是与金属销37的纵向垂直的剖面中的金属销37的面积。
48.参考图1至图6，说明本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第一例。
49.如图2所示，在本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第一例中包括：在导电电路图案10的第1主面10a上接合功率半导体元件15。具体而言，使用导电接合构件(未图示)将功率半导体元件15接合到导电电路图案10的第1主面10a上。导电接合构件例如是如无铅焊料那样的焊料、或者如银微粒粒子烧结体、铜微粒粒子烧结体或镍微粒粒子烧结体那样的金属微粒粒子烧结体。
50.如图3以及图4所示，本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第一例包括：设置密封构件20。密封构件20将导电电路图案10的第1主面10a和功率半导体元件15进行密封。在密封构件20中形成有孔22、23、24。密封构件20例如使用传递模塑(transfer molding)法来形成。
51.具体而言，如图3所示，模具40包括固定模具41和可动模具42。在固定模具41上载置接合有功率半导体元件15的导电电路图案10。使可动模具42移动来闭合模具40。在可动模具42中设置有模具销43、44、45。与密封构件20的孔22对应地配置有模具销43。与密封构件20的孔23对应地配置有模具销44。与密封构件20的孔24对应地配置有模具销45。在由可动模具42和固定模具41形成的模具40的空腔内，载置接合有功率半导体元件15的导电电路图案10。如图4所示，向模具40的空腔注入密封树脂材料。使密封树脂材料硬化而得到密封
构件20。从模具40取出功率半导体元件15、导电电路图案10以及密封构件20。
52.如图5以及图6所示，本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第一例包括：在密封构件20的孔22内形成导电柱体30；在密封构件20的孔23内形成导电柱体33；以及在密封构件20的孔24内形成导电柱体36。导电柱体30被填充到密封构件20的孔22，并且与导电电路图案10的第1主面10a连接。导电柱体33被填充到密封构件20的孔23，并且与功率半导体元件15(确切地说是第1前表面电极17)连接。导电柱体36被填充到密封构件20的孔24，并且与功率半导体元件15(确切地说是第2前表面电极18)连接。在密封构件20的孔22内形成导电柱体30的处理、在密封构件20的孔23内形成导电柱体33的处理、以及在密封构件20的孔24内形成导电柱体36的处理也可以同时进行。
53.导电柱体30包括金属销31和导电接合构件32。导电接合构件32将金属销31接合到导电电路图案10。导电接合构件32被填充到金属销31的销侧面与孔22的侧面之间。导电接合构件32将金属销31的销侧面接合到密封构件20的孔22的侧面。导电柱体33包括金属销34和导电接合构件35。导电接合构件35将金属销34接合到功率半导体元件15(确切地说是第1前表面电极17)。导电接合构件35被填充到金属销34的销侧面与孔23的侧面之间。导电接合构件35将金属销34的销侧面接合到密封构件20的孔23的侧面。导电柱体36包括金属销37和导电接合构件38。导电接合构件38将金属销37接合到功率半导体元件15(确切地说是第2前表面电极18)。导电接合构件38被填充到金属销37的销侧面与孔24的侧面之间。导电接合构件38将金属销37的销侧面接合到密封构件20的孔24的侧面。
54.具体而言，通过以下的工序，在孔22、23、24内形成导电柱体30、33、36。如图5所示，在孔22内设置膏状或者粉状的导电接合前体(conductive bond precursor)32p。在孔23内设置膏状或者粉状的导电接合前体35p。在孔24内设置膏状或者粉状的导电接合前体38p。导电接合前体32p、35p、38p例如是包含金属微粒或导电粒子的膏、由金属微粒或导电粒子构成的粉末、或者焊料粉末。
55.如图6所示，使金属销31与导电接合前体32p接触。在金属销31与导电电路图案10之间、以及金属销31的销侧面与孔22的侧面之间，配置导电接合前体32p。使金属销34与导电接合前体35p接触。在金属销34与功率半导体元件15(确切地说是第1前表面电极17)之间、以及金属销34的销侧面与孔23的侧面之间，配置导电接合前体35p。使金属销37与导电接合前体38p接触。在金属销37与功率半导体元件15(确切地说是第2前表面电极18)之间、以及金属销37的销侧面与孔24的侧面之间，配置导电接合前体38p。
56.在使金属销31、34、37与导电接合前体32p、35p、38p接触时，在相对密封构件20的第2主面20a而处于从导电电路图案10位于远侧的一侧的金属销31、34、37的部分上，也形成导电接合前体32p、35p、38p。具体而言，在密封构件20的第2主面20a的表面上配置掩模(未图示)。在掩模中设置有第1开口、第2开口以及第3开口。第1开口具有与孔22相同的直径，并与孔22连通。第2开口具有与孔23相同的直径，并与孔23连通。第3开口具有与孔24相同的直径，并与孔24连通。在使金属销31、34、37与导电接合前体32p、35p、38p接触时，从孔22、23、24溢出的导电接合前体32p、35p、38p形成于相对密封构件20的第2主面20a而处于从导电电路图案10位于远侧的一侧的金属销31、34、37的部分上。之后，去除掩模。
57.对导电接合前体32p进行加热以及冷却，使导电接合前体32p变成导电接合构件32。对导电接合前体35p进行加热以及冷却，使导电接合前体35p变成导电接合构件35。对导
电接合前体38p进行加热以及冷却，使导电接合前体38p变成导电接合构件38。也可以通过对包括导电电路图案10、功率半导体元件15以及密封构件20在内的构成功率半导体装置1的所有的构件进行加热，从而对导电接合前体32p、35p、38p进行加热。在金属销31、34、37中流过电流时，在金属销31、34、37中发生热。也可以利用该热而对导电接合前体32p、35p、38p进行加热。
58.参考图1至图4以及图7，说明本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第二例。本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第二例包括与本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第一例同样的工序(图2至图4所示的工序)，但主要在以下的点中不同。
59.具体而言，通过以下的工序，在孔22、23、24内形成导电柱体30、33、36。如图7所示，在孔22内设置导电接合前体32q。在孔23内设置导电接合前体35q。在孔24内设置导电接合前体38q。导电接合前体32q、35q、38q例如是焊料板(solder plate)或者焊料棒(solder rod)。
60.对导电接合前体32q、35q、38q进行加热，使导电接合前体32q、35q、38q熔融。也可以通过对包括导电电路图案10、功率半导体元件15以及密封构件20在内的构成功率半导体装置1的所有的构件进行加热，从而对导电接合前体32q、35q、38q进行加热。
61.使金属销31浸渍到熔融的导电接合前体32q。使金属销34浸渍到熔融的导电接合前体35q。使金属销37浸渍到熔融的导电接合前体38q。在金属销31与导电电路图案10之间、以及金属销31的销侧面与孔22的侧面之间，配置熔融的导电接合前体32q。在金属销34与功率半导体元件15(确切地说是第1前表面电极17)之间、以及金属销34的销侧面与孔23的侧面之间，配置熔融的导电接合前体35q。在金属销37与功率半导体元件15(确切地说是第2前表面电极18)之间、以及金属销37的销侧面与孔24的侧面之间，配置熔融的导电接合前体38q。使熔融的导电接合前体32q、35q、38q冷却而变成导电接合构件32、35、38。
62.在使金属销31、34、37与导电接合前体32p、35p、38p接触时，在相对密封构件20的第2主面20a而处于从导电电路图案10位于远侧的一侧的金属销31、34、37的部分上，也形成导电接合前体32p、35p、38p。具体而言，在密封构件20的第2主面20a的表面上配置掩模(未图示)。在掩模中设置有第1开口、第2开口以及第3开口。第1开口具有与孔22相同的直径，并与孔22连通。第2开口具有与孔23相同的直径，并与孔23连通。第3开口具有与孔24相同的直径，并与孔24连通。在使金属销31、34、37与熔融的导电接合前体32p、35p、38p接触时，从孔22、23、24溢出的导电接合前体32p、35p、38p形成于相对密封构件20的第2主面20a而处于从导电电路图案10位于远侧的一侧的金属销31、34、37的部分上。使熔融的导电接合前体32q、35q、38q冷却而变成导电接合构件32、35、38。之后，去除掩模。
63.参考图1至图4以及图8，说明本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第三例。本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第三例包括与本实施方式的功率半导体装置1的制造方法的第一例同样的工序(图2至图4所示的工序)，但主要在以下的点中不同。
64.具体而言，通过以下的工序，在孔22、23、24内形成导电柱体30、33、36。如图8所示，通过涂敷法或者蒸镀法等而将导电接合前体32r施加在金属销31上。通过涂敷法或者蒸镀法等而将导电接合前体35r施加在金属销34上。通过涂敷法或者蒸镀法等而将导电接合前体38r施加在金属销37上。导电接合前体32r、35r、38r例如是包含树脂和分散在树脂中的导电粒子(例如银粒子、铜粒子、镍粒子或者金粒子)的导电膏、或者焊料涂层。
65.将施加有导电接合前体32r的金属销31插入到孔22。将施加有导电接合前体35r的金属销34插入到孔23。将施加有导电接合前体38r的金属销37插入到孔24。在金属销31与导电电路图案10之间、以及金属销31的销侧面与孔22的侧面之间，配置导电接合前体32r。在金属销34与功率半导体元件15(确切地说是第1前表面电极17)之间、以及金属销34的销侧面与孔23的侧面之间，配置导电接合前体35p。在金属销37与功率半导体元件15(确切地说是第2前表面电极18)之间、以及金属销37的销侧面与孔24的侧面之间，配置导电接合前体38r。
66.对导电接合前体32r、35r、38r进行加热以及冷却，使导电接合前体32r、35r、38r变成导电接合构件32、35、38。也可以通过对包括导电电路图案10、功率半导体元件15以及密封构件20在内的构成功率半导体装置1的所有的构件进行加热，从而对导电接合前体32r、35r、38r进行加热。在金属销31、34、37中流过电流时，在金属销31、34、37中发生热。也可以利用该热而对导电接合前体32r、35r、38r进行加热。
67.参考图9，说明本实施方式的功率半导体模块2。功率半导体模块2具备功率半导体装置1和印刷布线基板50。
68.印刷布线基板50包括绝缘基材51和布线52。绝缘基材51例如是玻璃环氧基材或者玻璃复合基材。玻璃环氧基材例如是使浸渗了环氧树脂的玻璃织布热硬化而形成的。玻璃复合基材例如是使浸渗了环氧树脂的玻璃无纺布热硬化而形成的。绝缘基材51包括与密封构件20的第2主面20a面对的第3主面51a、以及与第3主面51a相反的一侧的第4主面51b。
69.布线52例如设置于绝缘基材51的第4主面51b上。布线52既可以设置于绝缘基材51的第3主面51a上，也可以埋入到绝缘基材51中。布线52例如是铜箔那样的金属层。布线52包括第1布线部分53、第2布线部分54以及第3布线部分55。第1布线部分53、第2布线部分54以及第3布线部分55相互有间隔。在印刷布线基板50中搭载有与布线52连接的电子部件(未图示)。电子部件例如是电阻、电容器或者变压器等。
70.功率半导体装置1安装于印刷布线基板50。具体而言，导电柱体30例如使用导电接合构件32而固定于第1布线部分53。导电柱体33例如使用导电接合构件35而固定于第2布线部分54。导电柱体36例如使用导电接合构件38而固定于第3布线部分55。
71.参考图10，说明本实施方式的变形例的功率半导体模块2a。功率半导体模块2a具备本实施方式的变形例的功率半导体装置1a和印刷布线基板50a。在印刷布线基板50a中，布线52设置于绝缘基材51的第3主面51a上。在功率半导体装置1a中，从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧的导电柱体30的端部与密封构件20的第2主面20a齐平。从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧的导电柱体33的端部与密封构件20的第2主面20a齐平。从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧的导电柱体36的端部与密封构件20的第2主面20a齐平。功率半导体装置1a安装于印刷布线基板50a的表面。
72.说明本实施方式的功率半导体装置1、1a的效果。
73.本实施方式的功率半导体装置1、1a具备导电电路图案10、功率半导体元件15、密封构件20、第1导电柱体(导电柱体30)以及第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)。导电电路图案10包括第1主面10a。功率半导体元件15接合到导电电路图案10的第1主面10a上。密封构件20将导电电路图案10的第1主面10a和功率半导体元件15进行密封。第1导电柱体被填充到形成于密封构件20的第1孔(孔22)，并且与导电电路图案10的第1主面10a连接。
第2导电柱体被填充到形成于密封构件20的第2孔(孔23或者孔24)，并且与功率半导体元件15连接。第1导电柱体包括第1金属销(金属销31)和第1导电接合构件(导电接合构件32)。第2导电柱体包括第2金属销(金属销34或者金属销37)和第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)。第1导电接合构件被填充到第1金属销的第1销侧面与第1孔的第1侧面之间，并且将第1金属销接合到导电电路图案10。第2导电接合构件被填充到第2金属销的第2销侧面与第2孔的第2侧面之间，并且将第2金属销接合到功率半导体元件15。
74.第1导电柱体(导电柱体30)包括第1金属销(金属销31)，第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)包括第2金属销(金属销34或者金属销37)。因此，能够使第1导电柱体的第1高度和第2导电柱体的第2高度增加。另外，第1金属销通过第1导电接合构件(导电接合构件32)而被牢固地接合到导电电路图案10和密封构件20。第2金属销通过第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)而被接合到功率半导体元件15和密封构件20。能够提高功率半导体装置1、1a的可靠性。
75.相比于从导电电路图案10和功率半导体元件15引出导线的情形，第1导电柱体(导电柱体30)和第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)能够使功率半导体装置1、1a小型化。
76.在本实施方式的功率半导体装置1、1a中，第1金属销(金属销31)和第2金属销(金属销34或者金属销37)由铜、铝、金或者银形成。因此，第1金属销和第2金属销具有高的导热率和低的电气电阻率。在功率半导体元件15中发生的热能够被高效地散热。能够提高功率半导体装置1、1a的可靠性。能够在功率半导体元件15中流过更多的电流。能够增大功率半导体装置1、1a的电力容量。
77.在本实施方式的功率半导体装置1、1a中，第1导电接合构件(导电接合构件32)和第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)由焊料或者金属微粒烧结体形成。因此，第1金属销(金属销31)通过第1导电接合构件而被接合到导电电路图案10和密封构件20。第2金属销(导电接合构件32或者导电接合构件35)通过第2导电接合构件而被接合到功率半导体元件15和密封构件20。能够提高功率半导体装置1、1a的可靠性。
78.在本实施方式的功率半导体装置1中，密封构件20包括在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上从导电电路图案10的第1主面10a远离的第2主面20a。从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧的第1导电柱体(导电柱体30)的第1端部和第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)的第2端部从密封构件20的第2主面20a突出。
79.因此，在将包括功率半导体元件15的功率半导体装置1安装到搭载有电子部件的印刷布线基板50时，能够使功率半导体元件15与电子部件之间的距离增加。能够保护电子部件免受在功率半导体元件15中发生的热的影响。功率半导体装置1能够被应用于更多的电气产品。
80.在本实施方式的功率半导体装置1a中，密封构件20包括在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上从第1主面10a远离的第2主面20a。从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧的第1导电柱体(导电柱体30)的第1端部和第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)的第2端部与密封构件20的第2主面20a齐平。
81.因此，包括功率半导体元件15的功率半导体装置1a能够安装到印刷布线基板50a的表面。功率半导体装置1a向印刷布线基板50a的安装变得容易。
82.本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法包括：在导电电路图案10的第1主面10a上接合功率半导体元件15；以及设置将导电电路图案10的第1主面10a和功率半导体元件15进行密封并且形成有第1孔(孔22)和第2孔(孔23或者孔24)的密封构件20。本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法包括：在密封构件20的第1孔内形成第1导电柱体(导电柱体30)；以及在密封构件20的第2孔内形成第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)。设置密封构件20包括：将接合有功率半导体元件15的导电电路图案10载置到配置有第1模具销(模具销43)和第2模具销(模具销44或者模具销45)的模具40的空腔内；向模具40的空腔注入密封树脂材料；以及使密封树脂材料硬化而得到密封构件20。与密封构件20的第1孔对应地配置有第1模具销。与密封构件20的第2孔对应地配置有第2模具销。
83.第1导电柱体(导电柱体30)被填充到密封构件20的第1孔(孔22)，并且与导电电路图案10的第1主面10a连接。第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)被填充到密封构件20的第2孔(孔23或者孔24)，并且与功率半导体元件15连接。第1导电柱体包括第1金属销(金属销31)和第1导电接合构件(导电接合构件32)。第2导电柱体包括第2金属销(金属销34或者金属销37)和第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)。第1导电接合构件被填充到第1金属销的第1销侧面与第1孔的第1侧面之间，并且将第1金属销接合到导电电路图案10。第2导电接合构件被填充到第2金属销的第2销侧面与第2孔的第2侧面之间，并且将第2金属销接合到功率半导体元件15。
84.第1导电柱体(导电柱体30)包括第1金属销(金属销31)，第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)包括第2金属销(金属销34或者金属销37)。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够形成更高的第1导电柱体和更高的第2导电柱体。另外，第1金属销通过第1导电接合构件(导电接合构件32)而被接合到导电电路图案10和密封构件20。第2金属销通过第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)而被接合到功率半导体元件15和密封构件20。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够得到提高了可靠性的功率半导体装置1、1a。
85.在本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法中，在设置形成有第1孔(孔22)和第2孔(孔23或者孔24)的密封构件20之后，形成第1导电柱体(导电柱体30)和第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)。第1导电柱体的剖面面积(或者直径)预先通过第1孔的剖面面积(或者直径)来决定。第1导电柱体在与导电电路图案10的第1主面10a平行的面内方向上，不会比第1孔的剖面面积(或者直径)更大地扩展。第2导电柱体的剖面面积(或者直径)预先通过第2孔的剖面面积(或者直径)来决定。第2导电柱体在与导电电路图案10的第1主面10a平行的面内方向上，不会比第2孔的剖面面积(或者直径)更大地扩展。因此，能够使第1导电柱体与第2导电柱体之间的间隔减小。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够得到小型化的功率半导体装置1、1a。
86.相比于从导电电路图案10和功率半导体元件15引出导线的情形，第1导电柱体(导电柱体30)和第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)能够使功率半导体装置1、1a小型化。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够得到小型化的功率半导体装置1、1a。
87.在本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法中，在第1孔(孔22)内形成第1导电柱体(导电柱体30)包括：在第1孔内设置膏状或者粉状的第1导电接合前体(导电接合前
体32p)；使第1金属销(金属销31)与第1导电接合前体接触，在第1金属销与导电电路图案10之间以及第1金属销的第1销侧面与第1孔的第1侧面之间配置第1导电接合前体；以及对第1导电接合前体进行加热以及冷却而使第1导电接合前体变成第1导电接合构件(导电接合构件32)。
88.在第2孔(孔23或者孔24)内形成第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)包括：在第2孔内设置膏状或者粉状的第2导电接合前体(导电接合前体35p或者导电接合前体38p)；使第2金属销(金属销34或者金属销37)与第2导电接合前体接触，在第2金属销与功率半导体元件15之间以及第2金属销的第2销侧面与第2孔的第2侧面之间配置第2导电接合前体；以及对第2导电接合前体进行加热以及冷却而使第2导电接合前体变成第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)。
89.第1导电柱体(导电柱体30)包括第1金属销(金属销31)，第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)包括第2金属销(金属销34或者金属销37)。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够形成更高的第1导电柱体和更高的第2导电柱体。第1金属销通过第1导电接合构件(导电接合构件32)而被接合到导电电路图案10和密封构件20。第2金属销通过第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)而被接合到功率半导体元件15和密封构件20。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够提高功率半导体装置1、1a的可靠性。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够得到小型化的功率半导体装置1、1a。
90.在本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法中，在第1孔(孔22)内形成第1导电柱体(导电柱体30)包括：在第1孔内设置第1导电接合前体(导电接合前体32q)；对第1导电接合前体进行加热而使第1导电接合前体熔融；使第1金属销(金属销31)浸渍到熔融的第1导电接合前体，在第1金属销与导电电路图案10之间以及第1金属销的第1销侧面与第1孔的第1侧面之间配置熔融的第1导电接合前体；以及对第1导电接合前体进行冷却而使第1导电接合前体变成第1导电接合构件(导电接合构件32)。
91.在第2孔(孔23或者孔24)内形成第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)包括：在第2孔内设置第2导电接合前体(导电接合前体35q或者导电接合前体38q)；对第2导电接合前体进行加热而使第2导电接合前体熔融；使第2金属销(金属销34或者金属销37)浸渍到熔融的第2导电接合前体，在第2金属销与功率半导体元件15之间以及第2金属销的第2销侧面与第2孔的第2侧面之间配置熔融的第2导电接合前体；以及对第2导电接合前体进行冷却而使第2导电接合前体变成第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)。
92.第1导电柱体(导电柱体30)包括第1金属销(金属销31)，第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)包括第2金属销(金属销34或者金属销37)。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够形成更高的第1导电柱体和更高的第2导电柱体。第1金属销通过第1导电接合构件(导电接合构件32)而被接合到导电电路图案10和密封构件20。第2金属销通过第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)而被接合到功率半导体元件15和密封构件20。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够得到提高了可靠性的功率半导体装置1、1a。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够得到小型化的功率半导体装置1、1a。
93.在本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法中，在第1孔(孔22)内形成第1导
电柱体(导电柱体30)包括：将第1导电接合前体(导电接合前体32r)施加在第1金属销(金属销31)上；将施加有第1导电接合前体的第1金属销插入到第1孔，在第1金属销与导电电路图案10之间以及第1金属销的第1销侧面与第1孔的第1侧面之间配置所述第1导电接合前体；以及对第1导电接合前体进行加热以及冷却而使第1导电接合前体变成第1导电接合构件(导电接合构件32)。
94.在第2孔(孔23或者孔24)内形成第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)包括：将第2导电接合前体(导电接合前体35r或者导电接合前体38r)施加在第2金属销(金属销34或者金属销37)上；将施加有第2导电接合前体的第2金属销插入到第2孔，在第2金属销与功率半导体元件15之间以及第2金属销的第2销侧面与第2孔的第2侧面之间配置第2导电接合前体；以及对第2导电接合前体进行加热以及冷却而使第2导电接合前体变成第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)。
95.第1导电柱体(导电柱体30)包括第1金属销(金属销31)，第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)包括第2金属销(金属销34或者金属销37)。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够形成更高的第1导电柱体和更高的第2导电柱体。第1金属销通过第1导电接合构件(导电接合构件32)而被接合到导电电路图案10和密封构件20。第2金属销通过第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)而被接合到功率半导体元件15和密封构件20。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够得到提高了可靠性的功率半导体装置1、1a。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够得到小型化的功率半导体装置1、1a。
96.在本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法中，利用在第1金属销(金属销31)中发生的热，对第1导电接合前体(导电接合前体32p、32r)进行加热。利用在第2金属销(金属销34或者金属销37)中发生的热，对第2导电接合前体(导电接合前体35p、35r或者导电接合前体38p、38r)进行加热。
97.因此，第1导电接合前体(导电接合前体32p、32r)和第2导电接合前体(导电接合前体35p、35r或者导电接合前体38p、38r)能够被集中地加热。能够减少对如功率半导体元件15或者密封构件20那样的构成功率半导体装置1、1a的构件造成的热损伤。根据本实施方式的功率半导体装置1、1a的制造方法，能够得到提高了可靠性的功率半导体装置1、1a。
98.实施方式2
99.参考图11，说明实施方式2的功率半导体装置1b。本实施方式的功率半导体装置1b具备与实施方式1的功率半导体装置1同样的结构，本实施方式的功率半导体装置1b的制造方法具备与实施方式1的功率半导体装置1的制造方法同样的工序，但主要在以下的点中不同。
100.在本实施方式的功率半导体装置1b及其制造方法中，沿着金属销31的纵向的金属销31的剖面具有t字的形状。金属销31包括体部(body)61和头部62，该头部62设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部61的远端。头部62的剖面面积大于体部61的剖面面积。体部61的剖面面积是与金属销31的纵向垂直的剖面中的体部61的面积。头部62的剖面面积是与金属销31的纵向垂直的剖面中的头部62的面积。
101.沿着金属销34的纵向的金属销34的剖面具有t字的形状。金属销34包括体部64和头部65，该头部65设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部64的远端。头部65
的剖面面积大于体部64的剖面面积。体部64的剖面面积是与金属销34的纵向垂直的剖面中的体部64的面积。头部65的剖面面积是与金属销34的纵向垂直的剖面中的头部65的面积。
102.沿着金属销37的纵向的金属销37的剖面具有t字的形状。金属销37包括体部67和头部68，该头部68设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部67的远端。头部68的剖面面积大于体部67的剖面面积。体部67的剖面面积是与金属销37的纵向垂直的剖面中的体部67的面积。头部68的剖面面积是与金属销37的纵向垂直的剖面中的头部68的面积。
103.如图12所示，在本实施方式的变形例的功率半导体装置1c及其制造方法中，沿着金属销31的纵向的金属销31的剖面具有i字的形状。金属销31包括体部61、设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部61的远端的头部62、以及设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部61的近端的脚部63。头部62的剖面面积大于体部61的剖面面积。脚部63的剖面面积大于体部61的剖面面积。脚部63的剖面面积是与金属销31的纵向垂直的剖面中的脚部63的面积。
104.沿着金属销34的纵向的金属销34的剖面具有i字的形状。金属销34包括体部64、设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部64的远端的头部65、以及设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部64的近端的脚部66。头部65的剖面面积大于体部64的剖面面积。脚部66的剖面面积大于体部64的剖面面积。脚部66的剖面面积是与金属销34的纵向垂直的剖面中的脚部66的面积。
105.沿着金属销37的纵向的金属销37的剖面具有i字的形状。金属销37包括体部67、设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部67的远端的头部68、以及设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部67的近端的脚部69。头部68的剖面面积大于体部67的剖面面积。脚部69的剖面面积大于体部67的剖面面积。脚部69的剖面面积是与金属销37的纵向垂直的剖面中的脚部69的面积。
106.本实施方式的功率半导体装置1b、1c及其制造方法除了实施方式1的功率半导体装置1及其制造方法的效果以外，还起到以下的效果。
107.在本实施方式的功率半导体装置1b、1c及其制造方法中，沿着第1金属销(金属销31)的第1纵向的第1金属销的第1剖面和沿着第2金属销(金属销34或者金属销37)的第2纵向的第2金属销的第2剖面具有t字或者i字的形状。
108.因此，在将第1金属销(金属销31)插入到第1孔(孔22)时，第1金属销挤压设置于第1孔内的第1导电接合前体(导电接合前体32p、32q，参考图5至图7)所包括的孔隙。第1金属销被更牢固地接合到导电电路图案10和密封构件20。在将第2金属销(金属销34或者金属销37)插入到第2孔(孔23或者孔24)时，第2金属销挤压设置于第2孔内的第2导电接合前体(导电接合前体35p、35q或者导电接合前体38p、38q，参考图5至图7)所包括的孔隙。第2金属销被更牢固地接合到功率半导体元件15和密封构件20。能够提高功率半导体装置1b、1c的可靠性。
109.实施方式3
110.参考图13，说明实施方式3的功率半导体装置1d。本实施方式的功率半导体装置1d具备与实施方式1的功率半导体装置1同样的结构，本实施方式的功率半导体装置1d的制造方法具备与实施方式1的功率半导体装置1的制造方法同样的工序，但主要在以下的点中不同。
111.在本实施方式的功率半导体装置1d及其制造方法中，沿着金属销31的纵向的金属销31的剖面具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锥形形状。从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧的金属销31的一端的剖面面积大于从导电电路图案10的第1主面10a位于近侧的金属销31的另一端的剖面面积。
112.沿着金属销34的纵向的金属销34的剖面具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锥形形状。从导电电路图案10的第1主面10a(或者功率半导体元件15)位于远侧的金属销34的一端的剖面面积大于从导电电路图案10的第1主面10a(或者功率半导体元件15)位于近侧的金属销34的另一端的剖面面积。
113.沿着金属销37的纵向的金属销37的剖面具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锥形形状。从导电电路图案10的第1主面10a(或者功率半导体元件15)位于远侧的金属销37的一端的剖面面积大于从导电电路图案10的第1主面10a(或者功率半导体元件15)位于近侧的金属销37的另一端的剖面面积。
114.如图14所示，在本实施方式的变形例的功率半导体装置1e及其制造方法中，沿着金属销31的纵向的金属销31的剖面具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锯齿的形状。沿着金属销34的纵向的金属销34的剖面具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锯齿的形状。沿着金属销37的纵向的金属销37的剖面具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锯齿的形状。
115.本实施方式的功率半导体装置1d、1e及其制造方法除了实施方式1的功率半导体装置1及其制造方法的效果以外，还起到以下的效果。
116.在本实施方式的功率半导体装置1d、1e中，沿着第1金属销(金属销31)的第1纵向的第1金属销的第1剖面和沿着第2金属销(金属销34或者金属销37)的第2纵向的第2金属销的第2剖面具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锥形形状或者锯齿的形状。
117.因此，在将第1金属销(金属销31)插入到第1孔(孔22)时，第1金属销挤压设置于第1孔内的导电接合前体(导电接合前体32p、32q，参考图5至图7)所包括的孔隙。第1金属销被更牢固地接合到导电电路图案10和密封构件20。在将第2金属销(金属销34或者金属销37)插入到第2孔(孔23或者孔24)时，第2金属销挤压设置于第2孔内的导电接合前体(导电接合前体35p、35q或者导电接合前体38p、38q，参考图5至图7)所包括的孔隙。第2金属销被更牢固地接合到功率半导体元件15和密封构件20。能够提高功率半导体装置1d、1e的可靠性。
118.另外，在将第1金属销(金属销31)插入到第1孔(孔22)时，即使第1金属销的第1纵向中心轴偏离第1孔的第2纵向中心轴，也会通过第1金属销的侧面，将第1金属销的第1纵向中心轴对准到第1孔的第2纵向中心轴。绕第1金属销而均匀地形成第1导电接合构件(导电接合构件32)。在将第2金属销(金属销34或者金属销37)插入到第2孔(孔23或者孔24)时，即使第2金属销的第3纵向中心轴偏离第2孔的第4纵向中心轴，也会通过第2金属销的侧面，将第2金属销的第3纵向中心轴对准到第2孔的第4纵向中心轴。绕第2金属销而均匀地形成第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)。因此，即使由于周围温度的变化等而对第1导电柱体(导电柱体30)以及第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)施加应力，也会防止应力以局部较强的方式施加于第1导电柱体(导电柱体30)以及第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)的一部分。第1导电柱体(导电柱体30)以及第2导电柱体(导电柱体
33或者导电柱体36)的可靠性得到提高，能够提高功率半导体装置1d、1e的可靠性。能够提高功率半导体装置1d、1e的生产率。
119.实施方式4
120.参考图15，说明实施方式4的功率半导体装置1f。本实施方式的功率半导体装置1f具备与实施方式1的功率半导体装置1同样的结构，本实施方式的功率半导体装置1f的制造方法具备与实施方式1的功率半导体装置1的制造方法同样的工序，但主要在以下的点中不同。
121.在本实施方式的功率半导体装置1f及其制造方法中，相对导电电路图案10的第1主面10a而言的孔22的近端的直径小于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的孔22的远端的直径。孔22在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上将金属销31进行定位。具体而言，孔22具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锥形形状。相对导电电路图案10的第1主面10a而言的金属销31的近端抵接到孔22的侧面，由此金属销31在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上被定位。
122.相对导电电路图案10的第1主面10a而言的孔23的近端的直径小于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的孔23的远端的直径。孔23在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上将金属销34进行定位。具体而言，孔23具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锥形形状。相对导电电路图案10的第1主面10a而言的金属销34的近端抵接到孔23的侧面，由此金属销34在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上被定位。
123.相对导电电路图案10的第1主面10a而言的孔24的近端的直径小于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的孔24的远端的直径。孔24在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上将金属销37进行定位。具体而言，孔24具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锥形形状。相对导电电路图案10的第1主面10a而言的金属销37的近端抵接到孔24的侧面，由此金属销37在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上被定位。
124.如图16所示，在本实施方式的变形例的功率半导体装置1g及其制造方法中，金属销31包括体部61和头部62，该头部62设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部61的远端。头部62的直径大于体部61的直径。在孔22中设置有小径部71以及与小径部71连通的大径部72。大径部72具有比小径部71大的直径，并且相比于小径部71而从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧。
125.金属销31的体部61的直径小于孔22的小径部71的直径，并且小于孔22的大径部72的直径。金属销31的头部62的直径大于孔22的小径部71的直径，并且小于孔22的大径部72的直径。孔22的小径部71收容有金属销31的体部61。孔22的大径部72收容有金属销31的头部62。金属销31的头部62抵接到孔22的大径部72的底面，由此金属销31在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上被定位。
126.金属销34包括体部64和头部65，该头部65设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部64的远端。头部65的直径大于体部64的直径。在孔23中设置有小径部74以及与小径部74连通的大径部75。大径部75具有比小径部74大的直径，并且相比于小径部74而从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧。
127.金属销34的体部64的直径小于孔23的小径部74的直径，并且小于孔23的大径部75的直径。金属销34的头部65的直径大于孔23的小径部74的直径，并且小于孔23的大径部75
的直径。孔23的小径部74收容有金属销34的体部64。孔23的大径部75收容有金属销34的头部65。金属销34的头部65抵接到孔23的大径部75的底面，由此金属销34在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上被定位。
128.金属销37包括体部67和头部68，该头部68设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的体部67的远端。头部68的直径大于体部67的直径。在孔24中设置有小径部77以及与小径部77连通的大径部78。大径部78具有比小径部77大的直径，并且相比于小径部77而从导电电路图案10的第1主面10a位于远侧。
129.金属销37的体部67的直径小于孔24的小径部77的直径，并且小于孔24的大径部78的直径。金属销37的头部68的直径大于孔24的小径部77的直径，并且小于孔24的大径部78的直径。孔24的小径部77收容有金属销37的体部67。孔24的大径部78收容有金属销37的头部68。金属销37的头部68抵接到孔24的大径部78的底面，由此金属销37在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上被定位。
130.本实施方式的功率半导体装置1f、1g及其制造方法除了实施方式1的功率半导体装置1及其制造方法的效果以外，还起到以下的效果。
131.在本实施方式的功率半导体装置1f、1g及其制造方法中，相对导电电路图案10的第1主面10a而言的第1孔(孔22)的第1近端的第1直径小于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的第1孔的第1远端的第2直径。第1孔在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上将第1金属销(金属销31)进行定位。相对导电电路图案10的第1主面10a而言的第2孔(孔23或者孔24)的第2近端的第3直径小于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的第2孔的第2远端的第4直径。第2孔在导电电路图案10的第1主面10a的法线方向上将第2金属销(金属销34或者金属销37)进行定位。
132.因此，能够恰当地决定导电电路图案10与第1金属销(金属销31)之间的第1间隔(间隔g1)、以及功率半导体元件15与第2金属销(金属销34或者金属销37)之间的第2间隔(间隔g2或者间隔g3)。能够提高导电电路图案10与第1金属销之间的电连接的可靠性、以及功率半导体元件15与第2金属销之间的电连接的可靠性。能够提高功率半导体装置1f、1g的可靠性。
133.在本实施方式的功率半导体装置1f、1g及其制造方法中，第1孔(孔22)和第2孔(孔23或者孔24)具有随着接近导电电路图案10的第1主面10a而变得尖细的锥形形状。
134.因此，能够恰当地决定导电电路图案10与第1金属销(金属销31)之间的第1间隔、以及功率半导体元件15与第2金属销(金属销34或者金属销37)之间的第2间隔。能够提高导电电路图案10与第1金属销之间的电连接的可靠性、以及功率半导体元件15与第2金属销之间的电连接的可靠性。能够提高功率半导体装置1f、1g的可靠性。
135.另外，在将第1金属销(金属销31)插入到第1孔(孔22)时，即使第1金属销的第1纵向中心轴偏离第1孔的第2纵向中心轴，也会通过第1孔的侧面，将第1金属销的第1纵向中心轴对准到第1孔的第2纵向中心轴。绕第1金属销而均匀地形成第1导电接合构件(导电接合构件32)。在将第2金属销(金属销34或者金属销37)插入到第2孔(孔23或者孔24)时，即使第2金属销的第3纵向中心轴偏离第2孔的第4纵向中心轴，也会通过第2孔的侧面，将第2金属销的第31纵向中心轴对准到第2孔的第4纵向中心轴。绕第2金属销而均匀地形成第2导电接合构件(导电接合构件35或者导电接合构件38)。因此，即使由于周围温度的变化等而对第1
导电柱体(导电柱体30)以及第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)施加应力，也会防止应力以局部较强的方式施加于第1导电柱体(导电柱体30)以及第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)的一部分。第1导电柱体(导电柱体30)以及第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)的可靠性得到提高，能够提高功率半导体装置1f、1g的可靠性。能够提高功率半导体装置1f、1g的生产率。
136.在本实施方式的功率半导体装置1f、1g及其制造方法中，第1金属销(金属销31)包括第1体部(体部61)和设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的第1体部的第3远端的第1头部(头部62)。第2金属销(金属销34或者金属销37)包括第2体部(体部64或者体部67)和设置于相对导电电路图案10的第1主面10a而言的第2体部的第4远端的第2头部(头部65或者头部68)。第1孔的第1小径部(小径部71)收容有第1体部。第1孔的第1大径部(大径部72)收容有第1头部。第2孔的第2小径部(小径部74或者小径部77)收容有第2体部。第2孔的第2大径部(大径部75或者大径部78)收容有第2头部。
137.因此，能够恰当地决定导电电路图案10与第1金属销(金属销31)之间的第1间隔、以及功率半导体元件15与第2金属销(金属销34或者金属销37)之间的第2间隔。能够提高导电电路图案10与第1金属销之间的电连接的可靠性、以及功率半导体元件15与第2金属销之间的电连接的可靠性。能够提高功率半导体装置1f、1g的可靠性。
138.实施方式5
139.本实施方式是将上述实施方式1至实施方式4的功率半导体装置1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g中的任意一个应用于电力变换装置的实施方式。本公开不限定于特定的电力变换装置，以下作为实施方式6，说明将本公开的功率半导体装置1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g中的任意一个应用于三相的逆变器的情况。
140.图17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并未被特别限定，例如既可以由直流系统、太阳能电池或者蓄电池构成，也可以由与交流系统连接的整流电路或者ac/dc转换器构成。电源100也可以由将从直流系统输出的直流电力变换为其它直流电力的dc/dc转换器构成。
141.电力变换装置200是连接在电源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。如图17所示，电力变换装置200具备：主变换电路201，将直流电力变换为交流电力后输出；以及控制电路203，将控制主变换电路201的控制信号输出到主变换电路201。
142.负载300是通过从电力变换装置200供给的交流电力而被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。
143.以下，说明电力变换装置200的详情。主变换电路201具备开关元件(未图示)和续流二极管(未图示)。通过由开关元件对从电源100供给的电压进行开关，主变换电路201将从电源100供给的直流电力变换为交流电力并供给到负载300。主变换电路201的具体的电路结构有各种结构，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反并联的6个续流二极管构成。主变换电路201的各开关元件以及各续流二极管的至少任一个是与上述实施方式1至实施方式4的功率半导体装置1、1a、1b、1c、
1d、1e、1f、1g中的任一个相当的功率半导体装置202具有的开关元件或者续流二极管。6个开关元件针对每2个开关元件而被串联连接来构成上下支路，各上下支路构成全桥电路的各相(u相、v相、w相)。并且，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。
144.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)。驱动电路既可以内置于功率半导体装置202，也可以设置于功率半导体装置202的外部。驱动电路生成对主变换电路201的开关元件进行驱动的驱动信号，对主变换电路201的开关元件的控制电极供给驱动信号。具体而言，依照来自控制电路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到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)。
145.控制电路203以对负载300供给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到负载300的电压对开关元件的导通时间进行调制的pwm控制，控制主变换电路201。并且，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、并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。
146.在本实施方式的电力变换装置中，作为构成主变换电路201的功率半导体装置202，应用实施方式1至实施方式4的功率半导体装置1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g中的任意功率半导体装置。在实施方式1至实施方式4的功率半导体装置1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g中，第1导电柱体(导电柱体30)和第2导电柱体(导电柱体33或者导电柱体36)能够被形成得更高，所以能够使包含于功率半导体装置1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g的功率半导体元件15与控制电路203之间的距离增加。能够提高电力变换装置的可靠性。
147.在本实施方式中，说明了将本公开应用于2电平的三相逆变器的例子，但本公开不限于此，而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电平的电力变换装置或者多电平的电力变换装置。在电力变换装置对单相负载供给电力的情况下，也可以将本公开应用于单相的逆变器。在电力变换装置对直流负载等供给电力的情况下，能够将本公开应用于dc/dc转换器或者ac/dc转换器。
148.应用了本公开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或激光加工机、或者感应加热烹调器或非接触供电系统的电源装置，而且也能够用作太阳能发电系统或蓄电系统等的功率调节器。
149.应理解本次公开的实施方式1至实施方式5以及它们的变形例在所有的点只是例示而并非是限制性的。只要没有矛盾，也可以组合本次公开的实施方式1至实施方式5以及它们的变形例中的至少2个。本公开的范围并非是上述说明而是通过权利要求书来示出，并旨在包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有的变更。
150.符号的说明
151.1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g：功率半导体装置；2、2a：功率半导体模块；10：导电电路
图案；10a：第1主面；10b：主面；15：功率半导体元件；16：背面电极；17：第1前表面电极；18：第2前表面电极；20：密封构件；20a：第2主面；22、23、24：孔；30、33、36：导电柱体；31、34、37：金属销；32、35、38：导电接合构件；32p、32q、32r、35p、35q、35r、38p、38q、38r：导电接合前体；40：模具；41：固定模具；42：可动模具；43、44、45：模具销；50、50a：印刷布线基板；51：绝缘基材；51a：第3主面；51b：第4主面；52：布线；53：第1布线部分；54：第2布线部分；55：第3布线部分；61、64、67：体部；62、65、68：头部；63、66、69：脚部；71、74、77：小径部；72、75、78：大径部；100：电源；200：电力变换装置；201：主变换电路；202：功率半导体装置；203：控制电路；300：负载。