JP2002231883A

JP2002231883A - パワー半導体モジュールおよびそれを用いた電力変換装置

Info

Publication number: JP2002231883A
Application number: JP2001022680A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kawase; 大助川瀬; Hisafumi Tanie; 尚史谷江; Akira Bando; 阪東　　明; Shigeo Amagi; 滋夫天城; Naoto Saito; 直人斉藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-08-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】絶縁基板に樹脂絶縁層を用いたパワー半導体モ
ジュールの、半田接合部の熱歪みによる信頼性の低下を
回避する。【解決手段】導電層１０３と放熱板１０１の間の絶縁基
板として樹脂絶縁層１０２を用いたパワー半導体モジュ
ールにおいて、パワー半導体素子１０４が、半田層１０
９で挟まれた応力緩衝板１１０を介して、導電層１０３
に半田接合されていて、応力緩衝板１１０の線膨張係数
が導電層１０３とパワー半導体素子１０４の線膨張係数
の間の値であって、応力緩衝板１１０の板厚が導電層１
０３の板厚より小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部絶縁型の半導
体モジュールに係り、特に電力変換用スイッチング素子
に好適なパワー半導体モジュールおよびそれを用いた電
力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング素子を内蔵したパワー半導
体モジュールや、パワー半導体モジュールに制御回路を
内蔵したＩＰＭ（Inteligent Power Module）は、ＩＧ
ＢＴなどパワースイッチング素子の大容量化と家電品の
インバータ化に伴って用途が広がり、この結果、小容量
から大容量にわたる幅広い領域での製品対応と、各容量
域での低価格化が強く要求されている。

【０００３】上記従来技術のパワー半導体モジュールや
ＩＰＭでは、搭載されているパワー半導体素子の発熱を
考慮し、熱伝導性の良い金属などからなる放熱板と、熱
伝導性が良い絶縁基板と、回路パターンが形成された導
電層とが積層されていて、搭載部品の発熱量に応じて絶
縁基板の材質が選択されている。例えば、発熱量が大き
い中容量から大容量の製品では、高価ではあるが、熱伝
導率が大きいアルミナセラミックス，窒化アルミニウム
セラミックスなどのセラミックス基板が使われている。

【０００４】従来技術による中容量から大容量のパワー
半導体モジュールの例を図１７に示す。このパワー半導
体モジュールは、図１７に示すように、銅（Ｃｕ）の放
熱板１０１の一方の面（図では上面）に、セラミック絶
縁基板１７０１を張り合わせ、このセラミック板１７０
１に設けた回路パターン１７０２ａ上に、半田で接合し
たＩＧＢＴ１０４ａとダイオード１０４ｂなどのパワー
半導体素子１０４を配置している。

【０００５】セラミック板１７０１上の回路パターン１
７０２ａは、金属細線１０５で接続されていて、さらに
金属細線１０５でパワー用外部接続端子１０８ａや信号
用外部接続端子１０８ｂと回路パターン１７０２ａとが
配線された上でケース１０６に収納され、樹脂１０７で
封止される。なお、ここで樹脂とは合成樹脂、いわゆる
プラスチックのことである。なお、セラミック板１７０
１は、裏面の銅パターン１７０２ｂを用いて放熱板１０
１に半田接合されている。

【０００６】一方、発熱量が比較的少ない小容量のパワ
ー半導体モジュールでは、絶縁基板として、熱伝導率は
あまり高くないが、安価な樹脂製絶縁層を用いている。
図１８に、従来技術による小容量パワー半導体モジュー
ルの一例を示す。図１８では、放熱板１０１がアルミニ
ウム（Ａｌ）製であって、樹脂絶縁層１０２を絶縁基板
に用いており、この樹脂絶縁層１０２に導電層１０３を
形成し、この導電層１０３上にＩＧＢＴ１０４ａやダイ
オード１０４ｂなどのパワー半導体素子104が半田接合
されていて、その他の構成は図１７と同じである。な
お、図１８に示す小容量のパワー半導体モジュールで
は、導電層１０３の厚さは７０μｍ程度である。

【０００７】前記中容量から大容量域のパワー半導体モ
ジュールにも、樹脂絶縁層からなる絶縁基板が適用でき
れば、アルミナセラミックス，窒化アルミニウムセラミ
ックスなどの高価なセラミックスが不要になるので望ま
しい。しかし、単にセラミックスの代わりに樹脂を置き
換えただけでは、樹脂の熱伝導率が小さいため、発熱量
の大きなパワー半導体モジュールの放熱が不充分になっ
て、動作不良を生じかねない。従って、中容量から大容
量のパワー半導体モジュールに樹脂絶縁層からなる絶縁
基板を適用する場合には、パワー半導体素子の発熱の放
散が課題になる。

【０００８】パワー半導体素子の発熱を有効に放散する
手段として、図１９に示すように、パワー半導体素子１
０４と電気回路パターンを有する導電層１０３の間に熱
拡散板１９０１を介在させる従来技術がある。パワー半
導体素子１０４の熱は、一旦、熱拡散板１９０１内に伝
達した後、図面横方向にも広がって行くので、結果とし
てパワー半導体モジュールの熱抵抗が低減する。図１９
に示す熱拡散板1901はＣｕやモリブデン（Ｍｏ）で構成
する。Ｃｕは熱伝導率が高いので熱抵抗の低いモジュー
ルが得られるが、シリコン（Ｓｉ）との線膨張係数の差
が大きいために、半田接合部の寿命に問題がある。一
方、ＭｏはＳｉとの線膨張係数差が小さく、半田接合部
の寿命に問題はないが、高価である。

【０００９】次に、図１９に示す従来技術で熱拡散板を
設けるプロセスを説明する。パワー半導体素子１０４と
熱拡散板１９０１とを半田１０９ｃで第１の半田接合を
する。次にパワー半導体素子１０４を半田接合した熱拡
散板１９０１と導電層１０３とを、前記半田１０９ｃよ
り融点の低い半田１０９ｄに第２の半田付けをする。第
２の半田付け温度は、パワー半導体素子１０４が第２の
半田付けの間に動かないように、半田１０９ｃの融点よ
り低くする。すなわち、半田リフローが２回必要にな
る。

【００１０】特開平９−１２９８２２号公報には、導電
層を厚膜化して等価的に伝熱面積を広げ、導電層に熱拡
散機能を与える方法が開示されている。

【００１１】また、図２０に示す従来技術では、回路パ
ターンが作成されている厚膜の導電層１０３を接着剤な
どで、放熱板１０１の表面に設けた樹脂絶縁層１０２に
接着している。図２０に示す従来技術によれば、安価な
樹脂絶縁層を用いて、熱抵抗が低減でき、かつ、導電層
を直接、樹脂絶縁層に接着するので安価に作製できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】パワー半導体素子は線
膨張係数が異なる複数の材料を積層しているため、熱歪
によって決まる信頼性の確保が重要である。パワー半導
体素子は運転時の発熱が大きいので、パワー半導体素子
と導電層を接合している半田層の信頼性確保は重要であ
る。容量が大きなパワー半導体素子では半田の接合面積
が大きいので熱歪も大きくなる。また、容量が大きなパ
ワー半導体素子モジュールではパワー半導体素子の発熱
も大きくなるので半田部の熱歪も大きくなり、半田部の
信頼性の確保が問題となる。

【００１３】半導体素子を構成するＳｉの線膨張係数は
２.６×１０^-6／Ｋであり、一方、導電層を構成するＣ
ｕおよびＡｌの線膨張係数はそれぞれ１６.５×１０^-6
／Ｋ,２３.１×１０^-6／Ｋである。このようにＳｉと
Ｃｕ，Ａｌとの線膨張係数の差が大きいので、パワー半
導体素子と導電層の間の半田層に発生する熱歪が大き
く、半田層の寿命が短くなる。

【００１４】図１７に示す従来技術では、セラミックス
基板１７０１はＳｉと線膨張係数が近く、例えば、窒化
アルミニウムは、４.７×１０^-6／Ｋ、アルミナは７.
３×１０^-6／Ｋである。また、セラミックスのヤング率
は導電層のヤング率より大きく、かつセラミックス基板
の厚さが導電層と同等またはより厚いので、良導体を導
電層に用いているにも関わらず、導電層の線膨張係数の
影響が小さくなり、半田層の熱歪も小さくなる。しか
し、図１７に示す従来技術は、高価なセラミックス基板
を必須とする。

【００１５】図１８に示す従来技術では、導電層１０３
は７０μｍ程度であって、樹脂絶縁層１０２もおよそ８
０μｍと導電層と同程度の厚さであることと、樹脂絶縁
層のヤング率が導電層より小さいこととから、放熱板１
０１を構成するＡｌとパワー半導体素子１０４を構成す
るＳｉの線膨張係数差が主な原因になるために熱歪が大
きく、結果として半田接合部の寿命が短くなる。

【００１６】また、図１９に示す従来技術では、熱拡散
板１９０１がＣｕの場合には、ＣｕとＳｉの線膨張係数
差により半田の熱歪は大きくなる。また、熱拡散板１９
０１がＭｏの場合は、材料の価格が高い。さらに熱拡散
板１９０１を用いた方法では、製造時に半田リフローの
工程数が増える。

【００１７】図２０に示す従来技術では、導電層１０３
に、線膨張係数がＳｉと良導体の間であるＭｏもしく
は、Ａｌ−ＳｉＣ等を用いることが考えられる。しか
し、これらの材料は熱伝導率が小さいため、導電層を厚
くすると熱抵抗が大きくなり、大容量パワー半導体モジ
ュールに向かない。

【００１８】本発明の目的は、製品容量を大きくした場
合でもパワー半導体素子と導電層の間の熱歪の発生が充
分に抑えられ、絶縁基板として樹脂絶縁層を用いたこと
によるコスト低減が充分に得られるようにしたパワー半
導体モジュールおよびそれを用いた電力変換装置を提供
することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のパワー半導体モ
ジュールは、導電層と放熱板の間の絶縁基板として樹脂
絶縁層を備えていて、パワー半導体素子が半田層で挟ま
れた応力緩衝板を介して前記導電層に半田付けされ、前
記応力緩衝板の線膨張率が前記導電層と前記パワー半導
体素子の間の値であって、前記応力緩衝板の厚さが前記
導電層より薄い。

【００２０】本発明のパワー半導体モジュールは、前記
パワー半導体素子と前記応力緩衝板の平面寸法が製造公
差の範囲で同じである。

【００２１】本発明のパワー半導体モジュールは、前記
導電層と応力緩衝板とを接合する半田層の融点と、応力
緩衝板と前記パワー半導体素子とを接合する半田層との
融点が同じである。

【００２２】本発明のパワー半導体モジュールは、前記
導電層と応力緩衝板とを接合する半田層の融点と、応力
緩衝板と前記パワー半導体素子とを接合する半田層の融
点との差が５０℃より小さい。

【００２３】本発明のパワー半導体モジュールは、前記
応力緩衝板がニッケル（Ｎｉ）もしくはニッケル合金で
ある。

【００２４】本発明のパワー半導体モジュールは、前記
応力緩衝板に複数の穴が貫通していて前記半田層の厚さ
が実質的に均一になっている。

【００２５】本発明のパワー半導体モジュールは、前記
放熱板がアルミニウム（Ａｌ）もしくはアルミニウム合
金であって、前記絶縁樹脂層がエポキシ樹脂に酸化珪素
や酸化アルミニウムのフィラーを配合した樹脂であり、
その厚さが５０μｍより厚く、前記導電層がプレス成形
で回路パターンを形成した厚さ０.７mm 以上の銅（Ｃ
ｕ）もしくはＡｌであり、前記緩衝板が厚さ３０〜３０
０μｍのＮｉもしくはニッケル合金である。

【００２６】本発明の電力変換装置は、パワー回路と、
制御用素子と、制御用素子を制御するマイコンとを備
え、前記パワー回路のパワー半導体モジュールが導電層
と放熱板の間の絶縁基板として樹脂絶縁層を備えてい
て、パワー半導体素子が半田層で挟まれた応力緩衝板を
介して前記導電層に半田付けされ、前記応力緩衝板の線
膨張率が前記導電層と前記パワー半導体素子の間の値で
あって、前記応力緩衝板の厚さが前記導電層より薄い。

【００２７】

【発明の実施の形態】図２１に図２０に示す従来技術の
パワー半導体モジュールの断面拡大図を、図３に本発明
のパワー半導体モジュールの断面拡大図を示す。本発明
のパワー半導体モジュールではパワー半導体素子１０４
と導電層１０３の間に、半田層109ａ，１０９ｂで挟ん
だ応力緩和板１１０を配置している。応力緩衝板１０９
は線膨張係数がパワー半導体素子１０４や導電層１０３
の線膨張係数の間の値であって、１５×１０^-6／Ｋ以下
である。

【００２８】図９に応力緩衝板を配置した半田層に生じ
る熱歪の計算結果を示す。図９は、図３および図２１に
示すパワー半導体素子１０４と導電層１０３の間の半田
層１０９に、運転中の発熱で生じる最大熱歪を示す。図
９の計算では、応力緩衝板にＮｉ板を用いた。Ｎｉは線
膨張係数が１３.０×１０^-6／Ｋと比較的小さいので、
本発明の応力緩衝板に適している。図９にはＮｉの応力
緩衝板の厚さに対する半田層の熱歪も示す。図９での応
力緩衝板の厚さゼロは、応力緩衝板なし、すなわち、図
２１に示す従来技術の構成である。図９に示すようにＮ
ｉ製の応力緩衝板を用いると熱歪は低減する。計算によ
ると応力緩衝板の効果は厚さ５０〜３００μｍが好まし
い。導電層は発熱の横方向広がりを考慮し、０.７mm 以
上の厚さにするので、応力緩衝板を導電層よりも薄くし
ても良い。図９に応力緩衝板の厚さとパワー半導体モジ
ュールの熱抵抗の関係を併せて示す。

【００２９】線膨張係数が小さい材料の中では、Ｎｉの
熱伝導率は９０Ｗ／ｍＫであって比較的大きいが、導電
層を構成するＣｕやＡｌの熱伝導率より小さい。しか
し、応力緩衝板は厚さが５０〜３００μｍと薄くても効
果があるので、応力緩衝の効果が飽和する領域でも、応
力緩衝板の導入によるモジュール全体の熱抵抗の増加は
１０％以下であり問題にならない。

【００３０】以下、本発明によるパワー半導体モジュー
ルの実施例を、図面を用いて詳細に説明するが、本発明
は以下に説明する実施例に限定されない。

【００３１】（実施例１）図１と図２は、本発明を３相
パワー回路を含むパワー半導体モジュールに適用した実
施例を示す。図１は本実施例のパワー半導体モジュール
の平面図であり、図２は、図１のＢ−Ｂ断面を表わす。
また、図３は、図２に示す断面構造のＡ部の拡大図であ
る。また、図４は本実施例のモジュールの等価回路を示
し、各端子部分の符号は、図１の端子の符号に対応す
る。

【００３２】本実施例のパワー半導体モジュールは、放
熱板１０１の一方の面（図２で上側の面）に絶縁基板と
なる樹脂絶縁層１０２を設け、その上に導電層１０３を
接合し、この導電層１０３上の所定の位置にパワー半導
体素子１０４が半田で接合する。パワー半導体素子１０
４と導電層１０３は、さらに金属細線１０５で接続す
る。この金属細線１０５は、３００〜５００μｍφ程度
のアルミニウム合金（Ａｌ合金）のワイヤを用いる。

【００３３】導電層１０３には、適宜、外部接続端子１
０８を設ける。ここで、本実施例では、ケース１０６が
樹脂絶縁層１０２を介して放熱板１０１に接着されてい
る。ケース１０６の材料に、耐熱性が高いＰＰＳ（ポリ
フェニレンサルファイド）樹脂を用いて、パワー半導体
素子１０４と導電層１０３の半田接合と同時に、ケース
１０６を樹脂絶縁層１０２に接着できる。上記導電層１
０３やパワー半導体素子１０４，金属細線１０５、それ
に外部接続端子１０８の一部を、熱伝導率の高い樹脂１
０７で封止して、パワー半導体モジュールを完成する。
封止樹脂１０７には、エポキシ樹脂などの硬い熱硬化性
樹脂を使用しても良いが、封止の際や使用時に封止樹脂
が金属細線や素子に歪みなどの悪影響を与えないよう
に、シリコーンゲルなどの柔らかい材料を用いても良
い。

【００３４】本実施例の放熱板１０１は、軽量で安価な
Ａｌ若しくはＡｌ合金で作られている。放熱板はパワー
半導体モジュール内で比較的大きな体積を占めるので、
Ｃｕより安価で軽量なＡｌがパワー半導体モジュールを
作製するのに適している。この放熱板１０１は、内部で
の熱の広がりによる熱抵抗の低減が充分達成できるよう
に、１.５〜５mm の厚さである。さらに、この放熱板１
０１には取付孔１１１が設けてあり、パワー半導体モジ
ュールを図示してない冷却フィンに容易に取付けでき
る。

【００３５】樹脂絶縁層１０２は、熱抵抗が低いことと
電気絶縁性が高いこととを両立させるため、フィラーを
分散したエポキシ樹脂を用いる。このフィラーは、例え
ば酸化珪素、酸化アルミニウムなどの熱伝導が高く絶縁
物である無機化合物で作られたものを用いる。フィラー
の含有率を増すほど、樹脂絶縁層１０２の熱抵抗が低減
できる。しかし、エポキシ樹脂中に分散できるフィラー
の量には上限があって、多量にフィラーを配合すると樹
脂絶縁層がもろくなるので、通常は樹脂絶縁層１０２中
のフィラーの含有率を７５〜９５重量％の範囲にする。
この場合、樹脂絶縁層１０２の熱伝導率は２〜５Ｗ／ｍ
Ｋの範囲となる。

【００３６】樹脂絶縁層１０２の熱抵抗を低減する別の
方法は、樹脂絶縁層１０２を薄くすることである。しか
し、樹脂絶縁層１０２を薄くすると、その分、絶縁耐圧
が低下する上、樹脂絶縁層１０２にピンホールなどが発
生し易くなって信頼性が低下するおそれがある。従っ
て、樹脂絶縁層１０２の厚さには下限があり、要求され
る絶縁耐圧にもよるが、５０〜２５０μｍ程度が下限値
になる。

【００３７】また、樹脂絶縁層１０２は、導電層１０３
を放熱板１０１から絶縁するものであるから、導電層１
０３の周囲にも絶縁耐圧に相当する沿面距離が必要であ
り、このため、足りない分は放熱板１０１の表面を絶縁
層で覆うことで補う必要がある。本実施例では、図２に
示すように放熱板１０１の導電層１０３側の全面に樹脂
絶縁層１０２を設けた。

【００３８】本実施例では導電層１０３は、板厚が０.
７mm以上のＣｕ若しくはＡｌであって、樹脂絶縁層１０
２の表面に張り合わされている。ＣｕやＡｌは電気抵抗
が充分低く、熱伝導率も高いので、厚い銅板もしくはア
ルミニウム板を用いて伝熱面積を等価的に広げ、熱抵抗
を低くできる。なお、ＣｕはＡｌより線膨張係数が小さ
く、半田層に生じる熱歪を小さくできるので、半田部の
寿命を確保するためには導電層１０３にＣｕを用いると
良い。なお、導電層１０３は、図１に示すように、回路
パターンに応じた平面形状を有しているが、Ｃｕ若しく
はＡｌは加工性に優れているので、板厚が０.７mm以上
であっても、回路パターンに応じてプレス加工で任意形
状に作り出せる。

【００３９】本実施例では、導電層１０３の表面に、半
田濡れ性が良好な、例えばニッケル（Ｎｉ），銀（Ａ
ｇ），白金（Ｐｔ），錫（Ｓｎ），アンチモン（Ｓ
ｂ），鉛（Ｐｂ），銅（Ｃｕ），亜鉛（Ｚｎ），パラジ
ウム（Ｐｄ），金（Ａｕ）の群から選択された少なくと
も１種の金属若しくはＮｉ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｓｎ，Ｓｂ，
Ｐｂ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｕの群から選択された少な
くとも２種の金属を含む合金を被覆してもよい。

【００４０】導電層１０３には、ＩＧＢＴ１０４ａと、
ＩＧＢＴに逆並列接続されたダイオード１０４ｂとから
なるパワー半導体素子１０４が、所定の回路パターン上
に搭載されている。

【００４１】本実施例ではパワー半導体素子１０４を応
力緩衝板１１０を介して導電層１０３に半田接合する。
応力緩衝板１１０を構成する材料としては、線膨張係数
が、導電層１０３を構成するＡｌ，Ｃｕの様な良導体と
パワー半導体素子１０４を構成するＳｉの間の値である
ことが必須である。また、熱伝導の観点から、熱伝導率
が比較的大きいことが望ましい。これらを兼ね備えた材
料として、Ｍｏ，Ｎｉなどがある。半田の濡れ性を考慮
すると応力緩衝板１１０はＮｉで構成するのが最適であ
る。Ｎｉは半田との濡れ性が良好であるので、特別な表
面処理なしで応力緩衝板に適用できる。一方、Ｍｏの表
面をニッケル鍍金処理して半田の濡れ性を確保しても良
い。

【００４２】ＭｏやＮｉの他に、線膨張率が１５×１０
^-6／Ｋ以下であるクロム（Ｃｒ），コバルト（Ｃｏ），
タンタル（Ｔａ），タングステン（Ｗ），鉄（Ｆｅ），
チタン（Ｔｉ）や、これらの金属を含む合金、例えば、
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ（ステンレス），Ｆｅ−Ｎｉ（インバ
ー合金），Ｆｅ−Ｃ（スティール）等を応力緩衝板に用
いても良い。

【００４３】本実施例では、厚さ３０〜３００μｍのニ
ッケル板を応力緩衝板１１０とした。厚さ３０〜３００
μｍの範囲で応力緩和の効果が得られ、かつ、パワー半
導体モジュール全体の熱抵抗の増加は１０％以下であ
る。

【００４４】応力緩衝板１１０とパワー半導体素子１０
４，導電層１０３との間の半田接合の信頼性確保のため
に、応力緩衝板１１０の表面は半田濡れ性が良好な材料
とする。半田濡れ性の良好な材料として、例えばＮｉ，
Ａｇ，Ｐｔ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａ
ｕ等がある。応力緩衝板の表面をＮｉ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｓ
ｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｕの群から選択
された少なくとも１種の金属若しくは、Ｎｉ，Ａｇ，Ｐ
ｔ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｕの群か
ら選択された少なくとも２種の金属を含む合金で被覆し
て半田濡れ性を良好にできる。被覆層の厚さが１０μｍ
以下程度であれば、被覆層の熱膨張は半田層１０９の熱
歪に影響を及ぼさない。これらの金属の内、線膨張係数
が導電層１０３とパワー半導体素子１０４の間の値であ
る材料を応力拡散板に適用すれば、応力拡散板の表面処
理が不要になる。これに該当する材料は、Ｎｉ，Ｐｔ，
Ｓｂ，Ｐｄ，Ａｕであるが、価格，熱伝導率，毒性の観
点からＮｉが最適である。

【００４５】本実施例では、パワー半導体モジュールを
安価に製造するために、導電層103,応力緩衝板１１０，
パワー半導体素子１０４は１回のセットおよび半田リフ
ローで半田接合する。このためには、第１に、パワー半
導体素子１０４と応力緩衝板１１０を実質的に製造公差
の範囲で同一の平面寸法とする。第二に導電層１０３と
応力緩衝板の間の半田層１０９ｂと応力緩衝板１１０と
パワー半導体素子104との間の半田層１０９ａの融点を
同一にする。

【００４６】本実施例の導電層１０３，応力緩衝板１１
０およびパワー半導体素子１０４の半田接合工程を図１
０を用いて以下説明する。半田接合部は信頼性を得るた
めに、充分な半田濡れ性が必要であり、水素による還元
雰囲気で半田接合する。パワー半導体素子１０４および
半田の位置決めにはカーボン(黒鉛)製の治具１００１を
用いる。カーボンは、加工性がよく、半田濡れもなく、
熱容量が小さく、水素雰囲気での脆化もなく、半田付け
の際のパワー半導体素子１０４の位置決め用の治具には
適している。

【００４７】位置決めの治具には、カーボン以外にフッ
素樹脂を使用しても良い。図１０ａに示す絶縁樹脂１０
２を介して、導電層１０３を接合した放熱板１０１上に
図１０ｂの様にカーボン製の治具１００１をセットす
る。カーボン製の治具1001には導電層１０３に相当する
ザグリを入れる等により、導電層１０３に対する位置が
一義的に決まるようにする。カーボン製の治具１００１
には、予め導電層103上のパワー半導体素子１０４を配
置する部位に穴を貫通しておく。穴の大きさはパワー半
導体素子の外形より数１００μｍ大きい程度で良い。こ
れは、カーボン製の治具１００１の加工精度、パワー半
導体素子１０４のダイシングの精度、パワー半導体素子
１０４のセット時の位置精度を考慮したことによる。カ
ーボン製の治具１００１上の所定の穴部に、図１０ｃの
ように板状の半田１００２ａをセットする。板状の半田
１００２ａは水素雰囲気中で半田付けするのでフラック
スを含まなくて良い。

【００４８】次に、図１０ｄに示すように、応力緩衝板
１１０をセットする。続いて図10ｅに示すように板状半
田１００２ｂをセットし、次に図１０ｆに示すようにパ
ワー半導体素子１０４をセットし、図１０ｇに示すよう
にウエイト１００３をセットする。これらの板状半田，
パワー半導体素子，ウエイトは真空チャック等により順
次セットする。ウエイト１００３を用いると半田リフロ
ー後の半田層１０９の傾きを押さえられるので好まし
い。応力緩衝板１１０とパワー半導体素子１０４を同一
の平面寸法とすることにより、カーボン治具１００１で
同時にセットすできる。また、導電層１０３と応力緩衝
板１１０との間の板状半田１００２ａと、応力緩衝板１
１０とパワー半導体素子１０４の間の板状半田１００２
ｂとの融点を同じにすることにより、１工程の半田リフ
ローで半田接合できる。

【００４９】応力緩衝板とパワー半導体素子の平面寸法
を同一にすると記述したが、実際は応力緩衝板１１０の
加工精度、パワー半導体素子１０４のダイシング精度等
により同一の平面寸法にはなり得ない。厳密には寸法公
差による差が生じる。また、カーボン製の治具１００１
の位置決めの為の穴は、前述の様に、パワー半導体素子
１０４の外形より５００〜６００μｍ大きくする。これ
らの、パワー半導体素子１０４のダイシングおよび応力
緩衝板１１０の寸法公差および、カーボン製の治具１０
０１の遊びより、パワー半導体素子１０４と応力緩衝板
１１０の端部の位置はずれる。位置のずれは、図１１，
図１２のようにパワー半導体素子１０４の端部に対し
て、応力緩衝板１１０が内側に位置する場合が問題であ
る。図１１の場合は伝熱面積が減少し熱抵抗が大きくな
る。図１２の場合は、応力緩衝板１１０を挟まない部分
の半田層１０９の熱歪が大きくなる。ただし、応力緩衝
板１１０がパワー半導体素子１０４よりも引っ込む範囲
は、パワー半導体素子104の平面寸法（５〜６mm）に比
べると小さく、問題にはならない。

【００５０】現実的には、応力緩衝板１１０は、パワー
半導体素子１０４の設計中心寸法に対して、上限で＋２
００μｍ，下限で−５００μｍの範囲内に入るように平
面寸法を規定すればよい。そうすれば、パワー半導体素
子１０４と応力緩衝板の端部の相対的な位置ずれは５０
０〜６００μｍ程度以内にできるので、前述したパワー
半導体素子の寸法と比較して問題とならない。

【００５１】また、導電層１０３と応力緩衝板１１０の
間の半田層１０９ｂと、応力緩衝板１１０とパワー半導
体素子１０４の間の半田層１０９ａは同一の融点とする
と記述したが、実際には、１回の半田リフローで双方の
半田接合が良好である範囲なら融点に差があっても問題
はない。半田の製造のバラツキによる液層線（初晶）温
度のバラツキ程度は問題にならない。例えば、導電層１
０３との半田濡れ性を向上するために、半田層１０９ａ
に銀を少量添加した程度の半田層の融点の差異は問題に
ならない。極端な場合、融点の高い方にあわせて半田リ
フロー温度を設定しても、融点の低い方の半田は溶融し
半田接合は成立する。ただし、半田リフローは、一般的
に、半田の融点の＋５０℃程度がピーク温度になるよう
に設定するので、融点近傍での保持時間が長くなると、
半田の機械的性質に悪影響を及ぼす場合もある。従っ
て、半田層の融点の差は、４０〜５０℃以下であること
が好ましい。

【００５２】本実施例では半田層１０９ａと半田層１０
９ｂの融点は、どちらが高くても半田接合には問題はな
く、それぞれの半田組成はそれぞれの融点の高低を考慮
し決定する必要はない。しかし、一般的に、パワー半導
体素子の裏面には半田接合を確保するために薄い金層が
形成されていることが多く、導電層より半田濡れ性が良
好な場合が多い。よって、導電層の半田接合を担う、半
田層１０９ｂの方に、より半田濡れ性がよい半田組成を
選択した方がよい。

【００５３】本実施例では、パワー半導体素子１０４，
応力緩衝板１１０，導電層１０３の接合に使用する半田
は、６３％Ｓｎ−３７％Ｐｂなどの錫（Ｓｎ）と鉛（Ｐ
ｂ）の共晶組成に近い合金がプロセス温度が低い点で望
ましいが、鉛を含有しない半田が要求される場合には、
Ｓｎ−Ａｇ，Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ，Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ（ビ
スマス）系の半田を使用すればよい。

【００５４】半田層の厚さは厚い方が熱ひずみが小さ
い。つまり、信頼性を確保するためには半田層の厚さを
ある程度以上に確保する必要があり、少なくとも５０μ
ｍより厚い方が良い。しかし、半田層を厚くして行くと
熱抵抗が大きくなるので半田層の厚さは、導電層１０３
と応力緩衝板１１０の間の半田層１０９ｂ，応力緩衝板
１１０とパワー半導体素子１０４の間の半田層１０９ａ
ともに、５０〜２５０μｍ程度が良い。なお、半田層１
０９ａ，１０９ｂの厚さは等しくても互いに異なってい
ても良いが、厚さが異なる場合では導電層１０３に近い
半田層１０９ｂが厚い方が熱歪みが低減できて好まし
い。

【００５５】また、応力緩衝板１１０には図１３のよう
に穴を設けると半田層１０９の傾きを押さえることがで
きる。図１３と図１４とに、穴がある応力緩衝板１１０
を設けた場合の断面構造を模式的に示す。半田接合工程
中に、応力緩衝板１１０の上下の溶融した半田層が穴を
通じて移動するので、半田層の厚さが均一となる。上下
の半田層間の半田の移動が容易に行われるように、複数
個の穴を設ける。ただし、応力緩衝板１１０は真空チャ
ックでセットするので、中央部には穴部は設けない。ま
た、応力緩衝の効果が大きい端部にも穴は設けないほう
が良い。

【００５６】半田層１０９の厚さの均一性を保つため
に、応力緩衝板１１０をプレス成形する際に、バリを意
図的に設けても、安定した半田厚を確保できる。図１５
に断面構造の模式図を示す。プレスで穴部を設ける際
に、打ち抜き方向にバリが発生する条件で製造する。生
じたバリにより半田層の厚さを均一に確保できる。

【００５７】さらに、半田層１０９の厚さを均一にする
方法としては、板半田中に予め半田層１０９の厚さに相
当する、Ｎｉ製のボール１６０１を混入しておく。Ｎｉ
は半田には溶けないので、図１６に示すように、半田層
１０９の厚さを確保できる。ニッケルボールは１６０１
は、応力緩衝板１１０の下部に少なくとも、３ヶ以上あ
れば半田層１０９を均一な厚さにできる。なお、ニッケ
ルボールは半田の中に均一に混入する必要がある。

【００５８】本実施例の応力緩衝板１１０は比較的薄い
ので、組立等作業中に曲がりを生じる場合もある。この
ような場合には、応力緩衝板１１０にＮｉの代わりに機
械強度が高いＮｉ−Ａｌ合金，Ｎｉ−Ｐ合金等を用いれ
ば良い。

【００５９】本実施例によれば、パワー半導体素子１０
４の発熱量が多くなっても樹脂絶縁層１０２でも、確実
に高い信頼性が保てるので、中容量から大容量まで信頼
性の高いパワー半導体モジュールを低コストで容易に提
供することができる。

【００６０】本実施例で板状の半田の代わりに、フラッ
クスを含んだペースト状の半田を用いた場合について図
３を用いて説明する。ペースト状の半田は、大気もしく
は窒素雰囲気中の半田リフローでも良好な半田濡れ性を
確保できる。ただし、この場合には半田リフロー後の洗
浄が必要である。ペースト状の半田をスクリーン印刷や
マスク印刷等で導電層１０３上へ塗布する。ペースト状
の半田は粘性があり、この半田の上に応力緩衝板もしく
はパワー半導体素子を搭載しただけでも、ある程度固定
されるので、位置決めのカーボン製の治具を用いなくて
も良い。

【００６１】第１の方法は、ペースト状の半田（１０９
ｂに相当）をマスク印刷した上に応力緩衝板１１０を搭
載し、応力緩衝板上に再度ペースト状の半田（１０９ａ
に相当）を塗布し、その後、パワー半導体素子１０４を
搭載し半田リフローする。

【００６２】第２の方法は、導電層１０３に予め応力緩
衝板１１０を半田接合（１０９ｂ）しておき、応力緩衝
板１１０上にペースト状の半田（１０９ａに相当）を印
刷し、パワー半導体素子１０４を搭載し半田リフローす
る。第２の方法の場合、導電層１０３と応力緩衝板１１
０の間の半田層１０９ｂの融点を、応力緩衝板１１０と
パワー半導体素子１０４との間の半田層１０９ａの融点
より高くした方が好ましい。

【００６３】第３の方法は、導電層１０３上にペースト
状の半田（１０９ｂ）を塗布した後、予め、応力緩衝板
１１０に半田層１０９ａで接合したパワー半導体素子１
０４を搭載し、半田リフローする。第３の方法の場合
は、応力緩衝板１１０とパワー半導体素子１０４との間
の半田層１０９ａの融点を、導電層１０３と応力緩衝板
１１０の間の半田層１０９ｂの融点より高くした方が好
ましい。

【００６４】上記本実施例の第１の方法では、ペースト
状の半田の印刷が２回必要であり、第２，第３の方法で
は半田リフローが２回必要になる。

【００６５】（実施例２）図５と図６は、本発明を、３
相パワー回路と、このパワー回路を制御する制御用素子
を含む信号回路からなるパワー半導体モジュールとに適
用した実施例であって、図５は平面図を、図６は図５の
Ａ−Ａ断面を表わす。ここで、図１〜図４と同じ構成要
素については、同一の符号を付し、これらの部分につい
ての詳しい説明は割愛する。

【００６６】本実施例では、図１〜図４で説明した実施
例１に加えて、樹脂絶縁層１０２上に、さらにガラス・
エポキシ製の多層基板５０１（図６）が接着剤で接合さ
れている。この多層基板５０１の表面には、信号回路に
必要な回路パターン５０２が形成してあり、そこに制御
回路用半導体素子５０３が搭載してある。

【００６７】多層基板５０１は、導電層１０３を樹脂絶
縁層１０２を介して放熱板１０１に接着する際に、併せ
て接着剤で放熱板１０１に接合する。また、ＩＧＢＴ10
4ａとダイオード１０４ｂとは、信号回路用の回路パタ
ーン５０２及び導電層１０３の所定の個所に金属細線１
０５により結線接続される。

【００６８】本実施例では、放熱板１０１の下主面を露
出した状態でエポキシ樹脂でトランスファー形成され、
樹脂モールド１０７により、ケースを用いることなくモ
ジュール化されている。従って、本実施例によれば、パ
ワー半導体素子１０４の発熱量が多くなっても樹脂絶縁
層１０２により充分に対応でき、中容量から大容量まで
の信頼性の高いＩＰＭ（インテリジェントパワー半導体
モジュール）を低コストで提供できる。また、本ＩＰＭ
を用いた電力変換装置は高い信頼性が得られる。

【００６９】（実施例３）本実施例を図２２と図２３に
示す。本実施例は３相パワー回路と、このパワー回路を
制御する制御用素子と前記制御用素子を制御するマイコ
ンを含む信号回路からなるパワー半導体モジュールに適
用した。図２２は本実施例の平面図であり、図２３は、
図２２のＡ−Ａ断面図である。ここで、図１〜図６で説
明した実施例１，２と同じ構成要素には、同一の符号を
付した。実施例１，２との相違点は以下の通りである。
ガラス・エポキシ製の多層基板５０１上に、制御用マイ
コン２２０１を搭載する。制御回路用半導体素子５０３
にはドライバＩＣを用い、制御用マイコン２２０１には
マイコン、若しくはＤＳＰ（ディジタルシグナルプロ
セッサ）を用いる。制御用マイコン２２０１は、外部か
ら速度指令を受け制御回路半導体素子５０３にＰＷＭ信
号を供給する。また、制御用マイコン２２０１は、パワ
ー回路部の過電流，過電圧等を検出し、制御回路用半導
体素子５０３に出力停止の指令を出す。

【００７０】（実施例４）図２４に本発明を電力変換装
置に適用した実施例の断面図を示す。図１から図６、図
２２から図２３と重複する部分は、同一の符号で示して
おりそれらの説明は割愛する。

【００７１】図１のパワー回路部分に、内部配線２４０
４により、ガラス・エポキシ製の多層基板５０１と配線
板２４０１とを結線する。配線板２４０１には外部との
接続用の端子台２４０３およびコンデンサ２４０３とを
搭載し、配線板２４０１と電気的に接続する。

【００７２】ガラス・エポキシ製の多層基板５０１に
は、パワー回路部を制御する制御回路用半導体素子５０
３と、制御回路用半導体素子５０３を制御する制御用マ
イコン２２０１と、制御回路用半導体素子５０３と制御
用マイコン２２０１を駆動する電源を供給する電源用Ｉ
Ｃ２４０５を１ヶ以上設ける。電源用ＩＣ２４０５の替
わりに絶縁トランスを用いてもよい。

【００７３】本実施例の場合でも、電力変換装置の信頼
性がパワー半導体素子を接合する半田部の寿命に依存す
る場合が多いので、パワー半導体素子の半田接合部の信
頼性を高める本発明が有効である。

【００７４】（実施例５）図７に絶縁金属基板に本発明
を適用した本実施例を示す。図７に示すように、放熱板
１０１に、樹脂絶縁層１０２による絶縁基板を介して、
導電層１０３を接合する。本実施例では導電層１０３の
厚さが７０μｍである。本実施例では導電層１０３に、
半田層１０９ａおよび半田層１０９ｂに挟まれた応力緩
衝板１１０を介して、パワー半導体素子１０４を接合す
るので、半田層の熱歪が低減する。また実施例１と同様
に、パワー半導体素子１０４と応力緩衝板１１０を同一
の寸法とし、半田層１０９ａと半田層１０９ｂの融点を
同一にすることにより、一回の半田リフローにより半田
接合ができ、容易に製造できる。図７に示す構成によれ
ば、半田層１０９の熱歪の低減の効果が得られ、半田層
１０９の寿命が向上する。

【００７５】（実施例６）図８に、熱拡散板１９０１を
絶縁金属基板に適用したパワー半導体モジュールに本実
施例を示す。実施例５と同様に、放熱板１０１に、樹脂
絶縁層１０２による絶縁基板を介し、導電層１０３を接
合している。本実施例の導電層１０３の厚さは７０μｍ
であり、導電層１０３に、熱抵抗低減の為に半田層１０
９ｅを介して熱拡散板１９０１を半田接合している。熱
拡散板１９０１には、熱伝導性が高く、価格が安いＣｕ
を用いた。熱拡散板１９０１とパワー半導体素子１０４
の間に半田層１０９ｆと半田層１０９ｇを介して応力緩
衝板１１０を設けている。応力緩衝板１１０により、放
熱板を構成するＣｕとパワー半導体素子１０４を構成す
るＳｉの線膨張係数差により生じる熱歪を低減するの
で、半田部の寿命が向上する。

【００７６】本実施例のパワー半導体モジュールは２種
類の方法で製造できる。第１の方法は、半田層１０９ｆ
により熱拡散板１９０１に応力緩衝板１１０を、半田層
109gにより応力緩衝板１１０にパワー半導体素子１０４
を同時に半田接合する。この後、半田層１０９ｅにより
導電層１０３に熱拡散板１９０１を半田接合する。第１
の方法では、半田層１０９ｆと半田層１０９ｇの融点は
同一であり、半田層１０９ｆと半田層１０９ｇに対し
て、半田層１０９ｅの融点は低くする必要がある。さも
ないと２回目の半田接合で、パワー半導体素子１０４と
応力緩衝板110が動き、信頼性が低下するおそれがあ
る。

【００７７】本実施例の第２の方法は、樹脂絶縁層１０
２を介して放熱板１０１に接合された導電層１０３に熱
拡散板１９０１を半田層１０９ｅにより半田接合する。
この後、熱拡散板１９０１に半田層１０９ｆにより応力
緩衝板１１０を、半田層109gにより応力緩衝板１１０に
パワー半導体素子１０４を同時に半田接合する。第２の
方法では、半田層１０９ｆと半田層１０９ｇの融点は同
一であり、半田層109fと半田層１０９ｇの融点に対し
て、１０９ｅ半田層の融点は高くする必要がある。さも
ないと２回目の半田接合で、熱拡散板１９０１が動き、
信頼性が低下するおそれがある。どちらのプロセスにし
ても、半田リフローは2回必要である。本実施例によれば、半
田リフローが２回必要ではあるが、絶縁基板に安価な樹
脂絶縁層を用いて、低い熱抵抗で、半田部の熱歪が小さ
く高い信頼性のパワー半導体モジュールを実現できる。
また、本パワー半導体モジュールを適用した電力変換装
置は高い信頼性が得られる。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、発熱量が大きなパワー
半導体素子であっても、樹脂絶縁層で高信頼性が確保で
きるので、中容量から大容量まで低いコストで高信い頼
性のパワー半導体モジュールや、電力変換装置を容易に
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のパワー半導体モジュールの平面図で
ある。

【図２】実施例１のパワー半導体モジュールの断面図で
ある。

【図３】実施例１のパワー半導体モジュールの拡大図で
ある。

【図４】実施例１のパワー半導体モジュールの等価回路
である。

【図５】実施例２のパワー半導体モジュールの平面図で
ある。

【図６】実施例２のパワー半導体モジュールの断面図で
ある。

【図７】実施例５のパワー半導体モジュールの断面図で
ある。

【図８】実施例６のパワー半導体モジュールの断面図で
ある。

【図９】本発明によるパワー半導体モジュールの熱歪お
よび熱抵抗の特性図である。

【図１０ａ】実施例１のパワー半導体モジュールの製造
プロセスの説明図である。

【図１０ｂ】実施例１のパワー半導体モジュールの製造
プロセスの説明図である。

【図１０ｃ】実施例１のパワー半導体モジュールの製造
プロセスの説明図である。

【図１０ｄ】実施例１のパワー半導体モジュールの製造
プロセスの説明図である。

【図１０ｅ】実施例１のパワー半導体モジュールの製造
プロセスの説明図である。

【図１０ｆ】実施例１のパワー半導体モジュールの製造
プロセスの説明図である。

【図１０ｇ】実施例１のパワー半導体モジュールの製造
プロセスの説明図である。

【図１０ｈ】実施例１のパワー半導体モジュールの製造
プロセスの説明図である。

【図１１】実施例１のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図１２】実施例１のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図１３】実施例１のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図１４】実施例１のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図１５】実施例１のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図１６】実施例１のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図１７】従来技術のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図１８】従来技術のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図１９】従来技術のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図２０】従来技術のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図２１】従来技術のパワー半導体モジュールの説明図
である。

【図２２】実施例３のパワー半導体モジュールの平面図
である。

【図２３】実施例３のパワー半導体モジュールの断面図
である。

【図２４】実施例４のパワー半導体モジュールの断面図
である。

【符号の説明】

１０１…放熱板、１０２…樹脂絶縁層、１０３…導電
層、１０４…パワー半導体素子、１０５…金属細線、１
０６…ケース、１０７…樹脂封止、１０８…外部接続端
子、１０９…半田層、１１０…応力緩衝板、１１１…取
付け穴、５０１…ガラスエポキシ多層基板、５０２…信
号回路用の回路パターン、５０３…制御回路用半導体素
子、１００１…カーボン製の治具、１００２…板状の半
田、１００３…ウエイト、１６０１…ニッケルボール、
１７０１…セラミック基板、1901…熱拡散板、２２０１
…制御用マイコン、２４０１…配線板、２４０２…端子
台、２４０３…コンデンサ、２４０４…内部回路、２４
０５…電源用ＩＣ。

フロントページの続き (72)発明者阪東明茨城県日立市幸町一丁目１番１号株式会社日立製作所日立事業所内 (72)発明者天城滋夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者斉藤直人茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電層と放熱板の間の絶縁基板として樹脂
絶縁層を用いたパワー半導体モジュールにおいて、パワ
ー半導体素子が半田層に挟まれた応力緩衝板を介して前
記導電層に半田付けされ、前記応力緩衝板の線膨張係数
が前記導電層の線膨張係数と前記パワー半導体素子の線
膨張係数との間の値であることを特徴とするパワー半導
体モジュール。
【請求項２】請求項１に記載のパワー半導体モジュール
において、前記応力緩衝板の厚さが前記導電層の厚さよ
り薄いことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項３】請求項２に記載のパワー半導体モジュール
において、前記応力緩衝板の平面寸法と前記パワー半導
体素子の設計中心寸法との差が０.５mm より小さいこと
を特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項４】請求項２に記載のパワー半導体モジュール
において、前記応力緩衝板がニッケルもしくはニッケル
合金であること特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項５】請求項４に記載のパワー半導体モジュール
において、前記導電層と前記応力緩衝板との間の半田層
の融点と、前記応力緩衝板と半導体素子との間の半田層
の融点とが同じか、もしくは前記融点の差が５０℃以下
であることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項６】請求項１に記載のパワー半導体モジュール
において、前記応力緩衝板に複数の貫通穴が設けてある
ことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項７】導電層と放熱板の間の絶縁基板として樹脂
絶縁層を用いたパワー半導体モジュールにおいて、前記
絶縁樹脂層がフィラーを含む樹脂であって、前記導電層
がプレス成形で回路パターンを形成した銅板もしくはア
ルミニウム板であり、パワー半導体素子が半田層に挟ま
れた応力緩衝板を介して前記導電層に半田付けされてい
て、前記緩衝板が厚さ３０〜３００μｍのニッケルもし
くはニッケル合金であることを特徴とするパワー半導体
モジュール。
【請求項８】請求項７に記載のパワー半導体モジュール
において、前記放熱板がアルミニウムもしくはアルミニ
ウム合金であって、前記絶縁樹脂層がエポキシ樹脂に酸
化珪素または酸化アルミニウムのフィラーを含む樹脂で
あることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項９】パワー回路と、制御用素子と、制御用素子
を制御するマイコンとを備えた電力変換装置において、
前記パワー回路のパワー半導体モジュールが導電層と放
熱板の間の絶縁基板とした樹脂絶縁層を備えていて、パ
ワー半導体素子が半田層で挟まれた応力緩衝板を介して
前記導電層に半田付けられ、前記応力緩衝板の線膨張率
が前記導電層と前記パワー半導体素子の間の値であっ
て、前記応力緩衝板の厚さが前記導電層より薄いことを
特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】請求項８に記載の電力変換装置におい
て、前記パワー半導体素子としてIGBTが配置されてい
て、前記応力緩衝板がニッケルもしくはニッケル合金で
あることを特徴とする電力変換装置。