JP2024013570A - 半導体装置、半導体装置の製造方法および電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を改善した半導体装置および当該半導体装置を用いた電力変換装置を提供する。【解決手段】半導体装置１は、半導体素子２と、第１放熱基板４と、第２放熱基板５と、放熱ブロック６とを備える。半導体素子２は電極３を有する。第１放熱基板４には半導体素子２が搭載されている。放熱ブロック６は電極３に対向するように配置されている。第２放熱基板５は放熱ブロック６から見て電極３と反対側に配置されている。接合材１３は放熱ブロック６の側面を覆い、半導体素子２の電極３および第２放熱基板５と接している。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体装置、半導体装置の製造方法および電力変換装置に関する。

近年、脱炭素社会の実現に向けた動きに伴い、パワー半導体装置などに代表される半導体装置がエアコンといった家電用途だけでなく、電気自動車やハイブリッド車といった車載用途や鉄道用途にまで用いられている（例えば、特開２０１３－２３９４８６号公報、特開２０２０－１８８１６３号公報参照）。特開２０１３－２３９４８６号公報では、接合強度を確保するために、貫通孔を有する端子と半導体素子の電極とが放熱部材を介して接合材で接合されている。特開２０２０－１８８１６３号では、導体板と半導体素子が導体スペーサを介して接合されており、導体板は導体スペーサの一部とはんだにより接合され、半導体装置内において電気的に接続されている。

特開２０１３－２３９４８６号公報 特開２０２０－１８８１６３号公報

しかし、上記のような半導体装置は幅広い製品に適用されるため、高負荷の環境下（たとえば高温度環境下、あるいは振動環境下）における使用頻度が増加し、半導体装置の耐久性が求められている。このように、従来の半導体装置については耐久性に代表される信頼性のさらなる改善が求められている。

本開示は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、本開示の目的は、信頼性を改善した半導体装置および当該半導体装置を用いた電力変換装置を提供することである。

本開示に従った半導体装置は、半導体素子と、第１放熱基板と、第２放熱基板と、放熱ブロックとを備える。半導体素子は電極を有する。第１放熱基板には半導体素子が搭載されている。放熱ブロックは電極に対向するように配置されている。第２放熱基板は放熱ブロックから見て電極と反対側に配置されている。接合材は放熱ブロックの側面を覆い、半導体素子の電極および第２放熱基板と接している。

本開示に従った電力変換装置は、主変換回路と駆動回路と制御回路とを備える。主変換回路は、上記半導体装置を有し、入力される電力を変換し出力する。駆動回路は、半導体装置を駆動する駆動信号を半導体装置に出力する。制御回路は、駆動回路を制御する制御信号を駆動回路に出力する。

本開示に従った半導体装置の製造方法は、準備する工程と、半導体素子を搭載する工程と、半導体素子を接合する工程と、第２放熱基板を搭載する工程と、第２放熱基板を接合する工程とを備える。準備する工程では、第１放熱基板および電極を有する半導体素子が準備される。半導体素子を搭載する工程では、第１放熱基板上に第１接合材を介して半導体素子を搭載する。半導体素子を接合する工程では、第１接合材を加熱することにより、第１放熱基板に第１接合材を介して半導体素子を接合する。第２放熱基板を搭載する工程では、半導体素子の電極上に第２接合材を介して放熱ブロックを搭載し、更に、放熱ブロックの上に第３接合材を介して第２放熱基板を搭載する。第２放熱基板を接合する工程では、第２接合材および第３接合材を加熱することにより、第２接合材および第３接合材が、放熱ブロックの側面を覆うとともに、半導体素子の電極と第２放熱基板とを接合する。

上記によれば、信頼性を改善した半導体装置および当該半導体装置を用いた電力変換装置を得ることができる。

実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。 図１の領域ＩＩにおける部分拡大断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す部分拡大断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す部分拡大断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の変形例における接合材溶融前の部分拡大断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の変形例における接合材溶融後の部分拡大断面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の断面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の接合材溶融前の部分拡大断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の接合材溶融後の部分拡大断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の変形例を示す部分拡大断面図である。 実施の形態４に係る半導体装置の部分拡大断面図である。 実施の形態４に係る半導体装置の変形例を示す部分拡大断面図である。 実施の形態５に係る半導体装置の部分拡大断面図である。 実施の形態５に係る半導体装置の変形例を示す部分拡大断面図である。 実施の形態５に係る半導体装置の変形例を示す部分拡大断面図である。 実施の形態５に係る半導体装置の変形例を示す部分拡大断面図である。 実施の形態６に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。

以下、本開示の実施の形態を説明する。なお、特に言及しない限り、以下の図面において同一または対応する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

実施の形態１．
＜半導体装置の構成＞
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１の断面図である。図２は、図１の領域ＩＩにおける半導体装置１の部分拡大断面図である。

図１および図２に示された半導体装置１は、たとえば、電力用の半導体装置であって、半導体素子２と、第１放熱基板４と、第２放熱基板５と、放熱ブロック６と、端子７ａと、端子７ｂと、端子７ｃと、金属ワイヤ配線１４と、絶縁放熱シート１５と、封止樹脂１６とを主に備える。図２に示されるように、半導体素子２は電極３を有する。図１に示されるように、半導体素子２は第１放熱基板４の表面（上面）に接合部１３ｃを介して搭載される。半導体素子２は第１放熱基板４と対向する面（底面）の反対の面（上面）に電極３を有する。第２放熱基板５は半導体素子２から見て第１放熱基板４の反対側に配置される。第２放熱基板５は半導体素子２の電極３に接合材１３により構成される接合部１３ａを介して接続されている。端子７ａおよび端子７ｂには第１貫通孔８ａが形成されている。端子７ａは半導体素子２の電極３と第２放熱基板５との間に配置される。端子７ａの第１貫通孔８ａの内部に放熱ブロック６が配置される。半導体素子２の電極３および第２放熱基板５は接合部１３ａによって端子７ａと接続されている。接合部１３ａは、放熱ブロック６の外周を覆うように端子７ａの第１貫通孔８ａ内部を充填している。つまり、半導体素子２の電極３および第２放熱基板５は接合部１３ａにより端子７ａの第１貫通孔８ａが形成された領域と接続されている。

第１放熱基板４は、接合材１３により構成される接合部１３ｂにより端子７ｂに接続されている。端子７ｂの第１貫通孔８ａの内部に放熱ブロック６が配置される。接合部１３ｂは、放熱ブロック６の外周を覆うように端子７ｂの第１貫通孔８ａ内部を充填している。第１放熱基板４は接合部１３ｂにより端子７ｂの第１貫通孔８ａが形成された領域と接続されている。端子７ｃは、金属ワイヤ配線１４を介して、たとえば、半導体素子２の制御電極である電極３と接続される。第１放熱基板４および第２放熱基板５は、互いに対面している面と反対のそれぞれの面（底面または外周面）において、絶縁放熱シート１５と接続されている。

図１に示されるように、第１放熱基板４の表面には２つの半導体素子２が搭載されている。２つの半導体素子２はそれぞれ電極３（図２参照）を含む。２つの半導体素子２の電極３は、それぞれ第２放熱基板５および端子７ａと接合部１３ａにより接続されている。つまり、端子７ａには半導体素子２上に位置する領域に第１貫通孔８ａが形成されている。図１に示された半導体装置１では、端子７ａに２つの第１貫通孔８ａが形成されている。端子７ａは２つの半導体素子２上から封止樹脂１６の外側へ延在している。端子７ｂは、第１放熱基板４の上面における外周部に接合部１３ｂにより接続されている。図１に示される断面図において、端子７ａの延在する方向に沿うように端子７ｃが伸びている。

半導体素子２、第１放熱基板４、第２放熱基板５、端子７ａの一部、端子７ｂの一部、および端子７ｃの一部は、封止樹脂１６によって覆われている。端子７ａ、端子７ｂ、および端子７ｃは、封止樹脂１６の外部において外部機器と接続できるように、それぞれの一部が封止樹脂１６の表面から外側へ延在している。端子７ａ、端子７ｂ、および端子７ｃは、封止樹脂１６の外側に延在している部分において、たとえばフォーミングにより屈曲していてもよい。端子７ａ、端子７ｂおよび端子７ｃの上記部分には、回路基板または他の半導体装置と電気的に接続するための配線または端子などの導電体（図示せず）が接続されている。導電体と上記部分との接続方法は、任意の方法を用いることができるが、たとえばネジなどの固定部材により導電体と上記部分とを固定してもよい。

図１に示されるように、半導体装置１の回路構成は、１つのモジュールに２つの半導体素子２を搭載したいわゆる２ｉｎ１タイプとなっている。半導体装置１の回路構成は、たとえばインバータ回路における上アームもしくは下アームを示している。半導体装置１の回路構成は、必ずしも２ｉｎ１タイプでなくてもよい。たとえば、当該回路構成として、１ｉｎ１タイプあるいは６ｉｎ１タイプなどを採用してもよい。

半導体素子２は、電力を制御するいわゆる電力用の半導体素子２である。半導体装置１に搭載される半導体素子２の数は少なくとも１以上である。なお、半導体素子２は、半導体装置１の仕様に応じて複数の半導体素子２を搭載してもよい。また、半導体素子２として、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、またはダイヤモンドといった材料を用いてもよい。このようなシリコンと比べてバンドギャップが広い、いわゆるワイドバンドギャップ半導体材料を半導体素子２の基材として用いることができる。ワイドバンドギャップ半導体材料を基材として用いた場合、高効率および高温対応可能な半導体装置１が得られる。特に、接合部１３ａを構成する接合材１３が銀（Ａｇ）等を材料とした焼結材の場合、接合部１３ａの耐熱性が向上する。この場合、高温での動作が可能な炭化珪素を用いた電力用の半導体素子２を好適に用いることができる。この結果、珪素を基材とした半導体素子を用いた場合よりも高温での動作が可能な半導体装置１を実現できる。

半導体素子２の種類としては、特に限定する必要はないが、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ショットキーバリアダイオード等を用いることができる。また、例えば、半導体素子２は、ＩＧＢＴおよび還流ダイオードが１つの半導体チップに集積されたＲＣ－ＩＧＢＴ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＩＧＢＴ）であってもよい。半導体素子２の一辺の長さは、たとえば１．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。

図１に示されるように、第１放熱基板４および第２放熱基板５は、互いに対面している面と反対のそれぞれの面（底面または外周面）において、絶縁放熱シート１５と接続されている。第１放熱基板４、第２放熱基板５、および放熱ブロック６をそれぞれ構成する材料は、高熱伝導性を有している材料であればよい。たとえば、第１放熱基板４、第２放熱基板５、および放熱ブロック６は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅－モリブデン（ＣｕＭｏ）合金などの金属材料で構成されてもよい。また、第１放熱基板４、第２放熱基板５、および放熱ブロック６は、炭化珪素－アルミ複合材（ＡｌＳｉＣ）または炭化珪素－マグネシウム複合材（ＭｇＳｉＣ）などの複合材料で構成されてもよい。

絶縁放熱シート１５は、絶縁層１５ａと金属層１５ｂとを含む。絶縁層１５ａは第１放熱基板４および第２放熱基板５の底面（第１放熱基板４と第２放熱基板５とが、互いに対面している面と反対のそれぞれの面）に接続されている。金属層１５ｂは、絶縁層１５ａにおいて第１放熱基板４および第２放熱基板５と接続された面と反対の面に接続されている。絶縁放熱シート１５は、絶縁層１５ａと金属層１５ｂとが積層された積層構造（２層構造）を有する。金属層１５ｂにおいて、絶縁層１５ａと接続された面と反対の面は封止樹脂１６から露出している。なお、絶縁放熱シート１５は２層構造でなくてもよい。つまり、絶縁放熱シート１５は絶縁層１５ａと、その他複数の金属層１５ｂとを含んでもよい。たとえば、絶縁放熱シート１５において、２層以上の金属層１５ｂが積層配置されていてもよい。

絶縁放熱シート１５の熱伝導率は、たとえば２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。絶縁放熱シート１５の厚さは、たとえば０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である。絶縁層１５ａは、例えばフィラーを含む樹脂により構成されてもよい。フィラーとしては、たとえばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、または窒化ホウ素（ＢＮ）のいずれかを含むフィラーを用いることができる。絶縁層１５ａの材料として、上記の様なフィラーが充填された樹脂を用いることができる。当該樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂を用いることができる。金属層１５ｂを構成する材料には、熱伝導性に優れた金属が含まれる。当該金属としては、たとえば銅（Ｃｕ）、またはアルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。

図１および図２に示されるように、端子７ａには第１貫通孔８ａが設けられている。第１貫通孔８ａは接合材１３で満たされ、端子７ａと半導体素子２の電極３および第２放熱基板５とが接続されるように接合部１３ａが形成される。端子７ａは、半導体素子２の電極３と対向している第１端子主面１０ａと第１端子主面１０ａの反対側にある第２端子主面１０ｂを有している。接合部１３ａと端子７ａとの界面は、第１貫通孔８ａの内部の側面だけでなく、端子７ａの第１端子主面１０ａおよび第２端子主面１０ｂにまで及ぶように、接合部１３ａが形成される。端子７ｂが第１放熱基板４と接続されるように、端子７ａと同様に接合部１３ｂが形成されている。接合部１３ｂと端子７ｂとの界面は、第１貫通孔８ａの内部の側面だけでなく、端子７ｂの第１端子主面１０ａおよび第２端子主面１０ｂにまで及ぶように、接合部１３ｂが形成される。第１貫通孔８ａはエッチングなどの化学的加工法あるいは機械加工などの物理的加工法によって形成される。

端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃを構成する材料は、たとえば銅（Ｃｕ）である。なお、端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃを構成する材料は、導電性に加え、放熱性を有する材料であればよい。たとえば、端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃを構成する材料は、銅（Ｃｕ）、またはアルミニウム（Ａｌ）のいずれかを含む合金、あるいはこれらの金属を積層した複合材料であってもよい。

端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃの厚みは、たとえば０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である。端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃは、後述する製造工程において、タイバーカットまたはリードカットを行うまで、一体化されたリードフレームを構成している。なお、端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃを流れる電流の容量に応じて、図１に示すＡ方向における端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃのそれぞれの厚み、および図１の紙面に垂直な方向における端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃのそれぞれの幅を適宜変更してもよい。例えば、半導体素子２の制御電極である電極３と接続される金属ワイヤ配線１４を流れる電流の容量は、端子７ａおよび端子７ｂを流れる電流の容量より相対的に小さい。そのため、端子７ａおよび端子７ｂと比較して、端子７ｃの厚みと幅は小さくてもよい。これにより、半導体装置１を小型化できる。また、近年、半導体装置１において求められる電流の容量が増加傾向にある。たとえば、半導体装置１の定格電流が１０００Ａを超えることもある。このような場合、端子７ａ、端子７ｂの厚さは上述した１．２ｍｍを超えてもよい。

金属ワイヤ配線１４を構成する材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、および金（Ａｕ）からなる群から選択されるいずれか１つを含む金属である。なお、金属ワイヤ配線１４は上記の群から選択される合金からなる金属でもよい。また、金属ワイヤ配線１４は、加圧と超音波振動とにより端子７ｃおよび半導体素子２の制御電極である電極３に接合される。金属ワイヤ配線１４は、半導体素子２を制御するため電流を流す配線である。このため、金属ワイヤ配線１４に求められる電流の容量は相対的に小さい。したがって、金属ワイヤ配線１４と半導体素子２の制御電極である電極３および端子７ｃとの接合面積を小さくできる。そのため、金属ワイヤ配線１４の直径は、たとえば０．０２ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である。

封止樹脂１６の主成分となる材料は、たとえば熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂を用いることができる。なお、封止樹脂１６を構成する上記材料は、熱硬化性に加え、半導体装置１の外形サイズ及び内部構造に応じた弾性率、密着性、耐熱性及び絶縁性を有する樹脂でもよい。例えば、当該材料として、エポキシ樹脂の他に、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等を用いてもよい。また、半導体装置１としての強度および熱伝導性を確保するため、封止樹脂１６は、分散された微粒子またはフィラーを含んでもよい。微粒子およびフィラーを構成する材料は、たとえば無機セラミックス材料であってもよい。無機セラミックス材料は、たとえば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、ダイヤモンド、炭化珪素（ＳｉＣ）または酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）である。封止樹脂１６は、微粒子またはフィラーを含むことで、発熱する半導体素子２から半導体装置１外部への放熱性を向上させることができる。

ここで、本実施の形態１に係る半導体装置１の特徴は、図１および図２で示されるように、放熱ブロック６を中心に半導体素子２の電極３、端子７ａ、および第２放熱基板５をそれぞれ接合材１３で接合した点である。具体的には、図２に示されるように、放熱ブロック６の外周は、半導体素子２の電極３と対面している第１放熱ブロック主面６ａと、第１放熱ブロック主面６ａの反対にある第２放熱ブロック主面６ｂと、第１放熱ブロック主面６ａと第２放熱ブロック主面６ｂとを接続する側面である放熱ブロック側面６ｃとで構成されている。接合材１３で放熱ブロック６の外周を覆うように、半導体素子２の電極３、端子７ａ、および第２放熱基板５のそれぞれを接合する接合部１３ａが形成される。このように、放熱ブロック６の外周を覆うような接合部１３ａを設けることで、接合部１３ａの耐久性を向上させることができる。たとえば、放熱ブロック６がない場合、電力半導体装置の動作中に接合部１３ａに応力や歪みによる亀裂が発生した際、接合部１３ａは脆く発生した亀裂の進展速度が早いため、電力半導体装置の動作中に断線する可能性が高い。一方、放熱ブロック６を接合部１３ａの内部に設けた際、接合部１３ａに亀裂が生じても、接合部１３ａよりも高強度な放熱ブロック６が接合部１３ａに生じた亀裂の進展を妨げるため、半導体装置１の動作中に断線する可能性は大きく低減する。また、放熱ブロック６を外周の一部だけでなく、外周全体を覆うように接合材１３で接合しているため、接合材１３の増加分だけ接合部１３ａの強度が向上する。その結果、高信頼性を確保した半導体装置１を得ることができる。

放熱ブロック６の外周の一部が半導体素子２の電極３、第１貫通孔８ａの側面、あるいは第２放熱基板５と接している時、それ以外の部分が接合材１３で覆われていてもよい。たとえば、後述する当該半導体装置１の製造方法の変形例として、電極３上に接合材１３を介さずに放熱ブロック６を搭載して、放熱ブロック６上に配置された接合材１３を加熱した場合、図７に示されるように、第１放熱ブロック主面６ａが電極３と直接接続され、第２放熱ブロック主面６ｂと放熱ブロック側面６ｃとが接合材１３で覆われるように接合部１３ａが形成される。また、図１２に示されるように、第１放熱ブロック主面６ａが半導体素子２の電極３と直接接続されており、放熱ブロック側面６ｃの一部が端子７ａの第１貫通孔８ａの側面と直接接続されており、第１貫通孔８ａの側面と直接接続されていない放熱ブロック側面６ｃの部分と、第２放熱ブロック主面６ｂとが接合材１３で覆われるように接合部１３ａが形成されていてもよい。また、第２放熱基板５と第２放熱ブロック主面６ｂとが直接接触していてもよい。つまり、半導体素子２の電極３、第２放熱基板５、端子７ａ、および接合材１３のみが放熱ブロック６の外周と直接接続され得る。

図３に示されるように、放熱ブロック６の角部６ｄはＲ加工、もしくはＣ面取りした形状でもよい。電力半導体装置の動作中に、放熱ブロック６の角部６ｄ近傍における接合部１３ａに高い応力および歪が発生するため、亀裂が発生しやすい。そのため、放熱ブロック６の角部６ｄにＲ加工、もしくはＣ面取りを施すことにより、角部６ｄに発生する応力および歪を低減することができ、結果として、接合部１３ａでの亀裂の発生を抑制することできる。

上記半導体装置１において使用される接合材１３を構成する材料は、たとえば、はんだ、焼結材、または接着剤からなる群から選択されるいずれかである。接合材１３として、錫（Ｓｎ）を含む導電性金属であるはんだを用いる場合、接合材１３としてのはんだを溶融した際に、第１貫通孔８ａの側面だけでなく、端子７の第１端子主面１０ａと第２端子主面１０ｂとにおいて第１貫通孔８ａに隣接する領域にまで、はんだが十分濡れ広がるようにすることが好ましい。この場合、接合材１３と端子７との界面における接合面積を大きくできるので、当該界面における接合強度を確保できる。たとえば、図２に示されるように、端子７ａと半導体素子２とを接合する接合部１３ａをリベットのような形状とすることができる。この場合、接合部１３ａと端子７ａとの界面が第１貫通孔８ａの側面だけでなく、端子７ａの第１端子主面１０ａおよび第２端子主面１０ｂまで及ぶように形成される。つまり、端子７ａの第１端子主面１０ａおよび第２端子主面１０ｂにおいて、第１貫通孔８ａに隣接する部分が接合部１３ａの一部により覆われている。接合部１３ａのうち、端子７ａの第１端子主面１０ａまたは第２端子主面１０ｂ上に延在する部分の表面は曲面で構成される。当該曲面は、たとえば放熱ブロック６側に凹んだ曲面であってもよい。

半導体素子２は、半導体装置１の動作中に発熱する。そのため、接合材１３である接合部１３ａとして、放熱性において優れた銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）を含む金属の微粒子を用いた焼結材を用いてもよい。接合部１３ａが焼結材の場合、端子７に設けられた第１貫通孔８ａは上面である第２端子主面１０ｂにおいて開口しているため、第１貫通孔８ａ内部に配置された接合部１３ａとなるべき焼結材の加熱工程において、焼結材に含まれる溶剤は十分揮発される。このため、接合部１３ａとなるべき焼結材から溶剤を確実に除去できる。このような効果は、端子７ｂの第１貫通孔８ａに配置される接合部１３ｂにおいても同様に得られる。なお、溶剤としては、金属の微粒子が凝集しないように、金属の微粒子の表面に設けられた有機皮膜、および当該焼結材をペースト化するために金属の微粒子と混練された溶剤が挙げられる。

ここで、接合部１３ａとなるべき焼結材の加熱工程後、大量の溶剤が接合部１３ａ内に残った場合、接合部１３ａにおいて溶剤に起因する空隙（ボイド）が発生する。この結果、第１貫通孔８ａの内部に接合材１３が満たされず、接合部１３ａおよび接合部１３ｂの強度が不十分となる。また、接合部１３ａおよび接合部１３ｂ内に大きなボイドが形成されると、接合部１３ａおよび接合部１３ｂの信頼性、寿命、および熱伝導率が低下する。一方、本実施の形態に係る半導体装置１では、接合材１３として焼結材を用いる場合、端子７を第１貫通孔８ａが貫通している（第１貫通孔８ａが閉ざされていない形状である）ため、焼結材における溶剤は加熱工程において接合部１３ａおよび接合部１３ｂから十分に除去される。このため、上記の問題の発生を防ぐことができる。

接合材１３により構成される接合部１３ａ、１３ｂにおいて、たとえば１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高熱伝導率が必要ない場合、接合材１３としては、樹脂を含んだ焼結材または接着剤を用いてもよい。接合材１３が樹脂を含んだ焼結材あるいは接着剤の場合、接合部１３ａ、接合部１３ｂは樹脂により低弾性化する。この結果、高信頼性および長寿命の接合部１３ａおよび接合部１３ｂが得られる。また、半導体素子２を第１放熱基板４に接合する接合部１３ｃでは、板状の接合材１３を用いることができるが、生産性向上を図るために、ペースト状の接合材１３を用いてもよい。ペースト状の接合材１３は、たとえばスクリーン印刷法により第１放熱基板４の表面に配置されてもよい。

図４に示されるように、半導体素子２の電極３、端子７、第２放熱基板５、および放熱ブロック６の外周では、接合材１３と接触する表面上にめっき層１２が設けられてもよい。図４は、図１および図２に示された半導体装置１の変形例を示す部分拡大断面図である。図４は図２に対応する。めっき層１２は、ニッケル（Ｎｉ）めっき層、銀（Ａｇ）めっき層、および錫（Ｓｎ）めっき層からなる群から選択されるいずれかでもよい。めっき層１２の厚さは０．００１ｍｍ以上０．００２ｍｍ以下である。図４では、めっき層１２が接合部１３ａと半導体素子２の電極３、端子７、第２放熱基板５、および放熱ブロック６の外周との界面全体に形成されているが、接合部１３ａと半導体素子２の電極３、端子７ａ、第２放熱基板５、および放熱ブロック６の外周とのそれぞれの界面および接合部１３ｂと第１放熱基板４、端子７ｂ、および放熱ブロック６の外周との界面において、めっき層１２は一部に設けられてもよい。

＜半導体装置の製造方法＞
図５は、実施の形態１に係る半導体装置１の製造方法を説明するフローチャートである。以下、半導体装置１の製造方法を説明する。図５に示されるように、半導体装置１の製造方法では、放熱基板と半導体素子を準備する工程（Ｓ１）が実施される。この工程（Ｓ１）では、第１放熱基板４、第２放熱基板５、半導体素子２、放熱ブロック６、端子７および接合材１３など、後述する工程において必要な部材が準備される。

次に、第１搭載工程（Ｓ２）が実施される。この工程（Ｓ２）では、第１放熱基板４の表面上に第１接合材としての接合材１３を介して半導体素子２を搭載する。具体的には、まず半導体素子２の平坦面のサイズに応じた板状の接合材１３を、第１放熱基板４の表面における所定の位置に配置する。更に、接合材１３の上に、半導体素子２を搭載する。必要に応じて、第１放熱基板４、接合材１３、および半導体素子２の位置がずれないように、位置決めおよび固定用の専用治具を用いてもよい。専用治具は、例えば、カーボン材により構成されている。専用治具には、第１放熱基板４、接合材１３、および半導体素子２が容易に位置決めできるようにこれらの部材を配置するための開口部が設けられている（図示省略）。

次に、第１接合工程（Ｓ３）が実施される。この工程（Ｓ３）では、接合材１３を介して半導体素子２と第１放熱基板４を接合する。具体的には、接合材１３と半導体素子２とを搭載した第１放熱基板４を、加熱及び冷却するリフロー装置に投入する。その後、リフロー装置による加熱により、接合材１３が溶融する。その後、接合材１３と半導体素子２とが搭載された第１放熱基板４を冷却する。この結果、半導体素子２と第１放熱基板４が凝固した接合材１３により構成される接合部１３ｃによって接合される。なお、接合材１３の材料（たとえば、はんだ、焼結材、または接着剤など）の材料組成に応じた温度プロファイルに従って、加熱および冷却を実施する必要がある。また、上述のような専用治具を用いる場合は、専用治具も上記第１放熱基板４と一緒にリフロー装置に投入し、加熱および冷却が実施される。なお、加熱時のリフロー装置内は、窒素、ギ酸などによる雰囲気制御が可能である。

次に、金属ワイヤ配線工程（Ｓ４）が実施される。この工程（Ｓ４）では、ワイヤボンディング装置により、外部に接続される端子７ｃと半導体素子２の制御電極である電極３とを、金属ワイヤ配線１４（図１参照）を介して接続する。

次に、第２搭載工程（Ｓ５）が実施される。この工程（Ｓ５）では、半導体素子２の電極３（図２参照）の上に第２接合材としての接合材１３を介して放熱ブロック６と端子７ａ（図１参照）が配置される。接合材１３は、半導体素子２の電極３のサイズに応じたサイズを有する板状の接合材である。端子７ａには第１貫通孔８ａが形成されている。接合材１３上に第１貫通孔８ａが位置するように、端子７ａは位置決めされる。その後、半導体素子２の電極３に搭載した放熱ブロック６の上に、第３接合材としての接合材１３を介して第２放熱基板５を搭載する。また、第１放熱基板４の表面上に板状の接合材１３を介して放熱ブロック６と端子７ｂ（図１参照）とが配置される。端子７ｂには第１貫通孔８ａが形成されている。接合材１３上に第１貫通孔８ａが位置するように、端子７ｂは位置決めされる。必要に応じて、半導体素子２の電極３の上に搭載された接合材１３、第１放熱基板４の表面上に搭載された接合材１３、端子７ａ、および端子７ｂの位置がずれないように、位置決めおよび固定するための専用治具を用いてもよい。

次に、第２接合工程（Ｓ６）が実施される。この工程（Ｓ６）では、接合材１３を介して半導体素子２の電極３、端子７ａ、および第２放熱基板５を接合する。同様に、第１放熱基板４と端子７ｂとを接合する。具体的には、接合材１３、端子７ａ、端子７ｂ、および第２放熱基板５を搭載した第１放熱基板４を、加熱及び冷却するリフロー装置に投入する。次に、リフロー装置での加熱により、接合材１３が溶融する。なお、この時の加熱温度は第１接合工程（Ｓ３）での加熱温度より低い。その後、溶融した接合材１３を冷却することで半導体素子２、端子７ａ、および第２放熱基板５がそれぞれ接合され、接合部１３ａが形成される。同様に、第１放熱基板４および端子７ｂが接合され、接合部１３ｂが形成される。なお、接合材１３の材料（たとえば、はんだ、焼結材、および接着剤など）の材料組成に応じた温度プロファイルに従って、加熱および冷却が実施される。また、本工程（Ｓ６）で溶融した接合材１３の融点は、第１放熱基板４と半導体素子２との接合で用いた、接合部１３ｃを構成する接合材１３の融点より低い。これは、本工程（Ｓ６）の加熱において、第１接合工程（Ｓ３）にて既に第１放熱基板４と半導体素子２とを接合した接合材１３を溶融させないためである。

次に、封止工程（Ｓ７）が実施される。この工程（Ｓ７）では、トランスファーモールドにて、封止樹脂１６により半導体素子２を封止する。具体的には、タブレット形状の封止樹脂１６と絶縁放熱シート１５（図１参照）とを準備する。トンラスファーモールドを行う装置の金型内に、絶縁放熱シート１５を搭載する。次に、絶縁放熱シート１５上に、半導体素子２と端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃが接合されている第１放熱基板４ならびに第１放熱基板４と接合されている第２放熱基板５を搭載する。次に、第２放熱基板５の底面に、絶縁放熱シート１５を搭載する。その後、上側金型と下側金型から構成される金型が密閉された内部空間を形成するように型締めされ、タブレット形状の封止樹脂１６を装置内に投入する。次に、金型内を加熱することにより、絶縁放熱シート１５は、第１放熱基板４および第２放熱基板５それぞれと密着し、同時に、端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃの一部を除いて、半導体素子２、第１放熱基板４、第２放熱基板５、および端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃを溶融した封止樹脂１６により封止する。次に、キュア処理を行って封止樹脂１６を硬化させる。端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃがリードフレームから構成される場合、タイバー、レジン、およびリードフレームの枠をカットする。次に、封止樹脂１６から突出している端子７ａ、端子７ｂ、端子７ｃの一部（先端部）をフォーミングし、屈曲させる。最後に、半導体装置１としての電気特性を満たしているか検査を行う。このようにして、図１および図２に示された半導体装置１が製造される。

次に、半導体装置１の製造方法の変形例を示す。図６は、第２接合工程（Ｓ５）前における半導体装置１の部分拡大断面図である。図７は、第２接合工程（Ｓ６）後における半導体装置１の部分拡大断面図である。以下に説明する半導体装置１の製造方法の変形例は、基本的には、図５で示された半導体装置１の製造方法同様の工程を備えるが、図５で示された第２搭載工程（Ｓ５）以後の工程が異なる。以下、半導体装置１の製造方法の変形例を説明する。

まず、図５に示された工程（Ｓ１）から工程（Ｓ４）までは、同様の工程が実施される。次に、第２搭載工程（Ｓ５）実施される。この工程（Ｓ５）では、半導体素子２の電極３上に、第２接合材としての接合材１３を介さずに放熱ブロック６を直接搭載した点において、図５で示された工程（Ｓ５）と異なる。つまり、第２搭載工程（Ｓ５）後において、図６に示されるように、接合材１３は放熱ブロック６上にのみ搭載される。

次の第２接合工程（Ｓ６）において、リフロー装置での加熱時により、放熱ブロック６の上に搭載された接合材１３は溶融し、放熱ブロック６の外周を覆うように半導体素子２の電極３に向かって接合材１３が濡れ広がる。その後、溶融した接合材１３を冷却することで、図７に示されるように、半導体素子２の電極３と放熱ブロック６の第１放熱ブロック主面６ａが直接接続されており、第２放熱ブロック主面６ｂおよび放熱ブロック側面６ｃを第３接合材としての接合材１３で覆うように接合部１３ａが形成される。特に、接合材１３がはんだである場合、はんだの濡れ性によりリフロー装置での加熱により接合材１３が濡れ広がるため、図７に示される接合部１３ａが形成されやすい。

なお、第２放熱基板５と放熱ブロック６は接合材１３を介して接合されているが、冷却後において、第２放熱基板５の自重により、第２放熱基板５と対向する第２放熱ブロック主面６ｂが、第２放熱基板５と直接接していてもよい。つまり、放熱ブロック６の放熱ブロック側面６ｃと第２放熱基板５とが接合材１３で接合され、放熱ブロック６の第２放熱ブロック主面６ｂと第２放熱基板５が接していてもよい。また、亀裂進展を抑制するために放熱ブロック６の角部６ｄは、Ｒ加工、もしくはＣ面取りを施しておいた方が好ましい。

その後、図５に示された工程（Ｓ７）と同様に、封止工程（Ｓ６ａ）を実施する。このようにして図７に示された半導体装置１を得ることができる。

＜作用効果＞
本開示に従った半導体装置１は、半導体素子２と、第１放熱基板４と、第２放熱基板５と、放熱ブロック６とを備える。半導体素子２は電極３を有する。第１放熱基板４には半導体素子２が搭載されている。放熱ブロック６は半導体素子２の電極３に対向するように配置されている。第２放熱基板５は放熱ブロック６から見て半導体素子２の電極３と反対側に配置されている。接合材１３は放熱ブロック６の側面である放熱ブロック側面６ｃを覆い、半導体素子２の電極３および第２放熱基板５と接している。

このようにすれば、半導体装置１の動作中に、接合材１３に生じる応力や歪みによる亀裂が発生しても、接合材１３よりも高強度な放熱ブロック６が接合材１３に生じた亀裂の進展を妨げるため、半導体装置１の動作中に断線する可能性は大きく低減する。また、放熱ブロック６を一部だけでなく、放熱ブロック側面６ｃを覆うように接合材１３が配置されているため、接合材１３の増加分だけ強度が向上する。その結果、高信頼性かつ長寿命の半導体装置１を得ることができる。なお、上述した効果は接合部１３ａだけでなく接合部１３ｂにおいても得られる。

上記半導体装置１は、第１貫通孔８ａを有する端子７ａを備える。端子７ａは、第１端子主面１０ａと、第２端子主面１０ｂとを有する。第１端子主面１０ａは、半導体素子２の電極３と対面している。第２端子主面１０ｂは、第１端子主面１０ａの反対にある。第１貫通孔８ａは、第１端子主面１０ａから第２端子主面１０ｂにまで到達するように形成されている。端子７は、第１貫通孔８ａの内部に放熱ブロック６が配置されるように、半導体素子２の電極３と第２放熱基板５との間に配置されている。接合材１３は、端子７と接している。

このようにすれば、当該半導体装置１は、端子７を介して回路基板または他の半導体装置と電気的に接続できる。また、接合材１３と第１貫通孔８ａとの界面において、接合材１３に亀裂が発生しても、放熱ブロック６により亀裂の進展が妨げられるため、半導体装置１の動作中に断線する可能性は大きく低減する。

上記半導体装置１において、図２に示されるように、接合材１３は第１貫通孔８ａの内部から第１端子主面１０ａ上および第２端子主面１０ｂ上にまで延在している。このようにすれば、接合材１３により構成される接合部１３ａはリベットのような形状となり、当該接合材１３と端子７との接合界面の面積が増加する。このため、接合部１３ａの接合強度は増加する。なお、上述した効果は接合部１３ａだけでなく接合部１３ｂにおいても得られる。

上記半導体装置１において使用される接合材１３を構成する材料は、はんだ、焼結材、および接着剤からなる群から選択されるいずれか１つを含んでもよい。このようにすれば、接合材１３がはんだである場合、はんだの濡れ性により、接合材１３が端子７の第１貫通孔８ａの側面と密着するので、接合部１３ａと端子７との接合強度を確保できる。

接合材１３が銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）を含む金属の微粒子を用いた焼結材である場合、放熱性に優れた接合部１３ａが得られる。また、第１貫通孔８ａが閉ざされていない形状であるため、接合部１３ａを形成するための加熱工程において、焼結材に含まれる溶剤は十分揮発され、接合部１３ａから当該溶剤を除去できる。その結果、第１貫通孔８ａを接合材１３で確実に覆うことができるとともに、接合部１３ａにおいてボイドが形成されることを防ぐことができる。接合材１３が、樹脂を含んだ焼結材または接着剤の場合、接合部１３ａ、接合部１３ｂを低弾性化することができる。この結果、高信頼性および長寿命の半導体装置１が得られる。

上記半導体装置１において、半導体素子２の電極３、端子７、第２放熱基板５、および放熱ブロック６からなる群から選択されるいずれか一つは、接合材１３と接する領域に形成されためっき層１２を含む。このようにすれば、接合部１３ａ、接合部１３ｂとの界面において、接合材１３との密着性を向上させることができるので、未接合部の発生を防ぐことができる。この結果、接合部１３ａ、１３ｂにおける接合強度を確保できる。特に、接合材１３がはんだの場合、めっき層１２ははんだの濡れ性を向上させる。たとえば、後述する実施の形態５および実施の形態６のように第１貫通孔８ａの側面に凹部９が設けられている場合、凹部９に接合材１３を十分密着させることができる。

上記半導体装置１において、めっき層１２は、ニッケル、銀、金、および錫からなる群から選択される少なくとも１つを主成分とする。この場合、接合材１３としてはんだを用いる場合には、めっき層１２を形成することではんだの濡れ広がりを促進できる。また、接合材１３として焼結材を用いる場合には、焼結材とめっき層１２との間での接合を促進できる。このように、接合材１３とめっき層１２が形成された電極３などの部材との接合強度を向上させることができる。

上記半導体装置１において、第１放熱基板４および第２放熱基板５は、アルミニウムまたは銅を主成分とする。この場合、半導体装置１の放熱性を向上させることができ、半導体素子２を効果的に冷却できる。このため、半導体素子２の特性の劣化（たとえばスイッチング損失など）を抑制できる。

上記半導体装置１において、第１放熱基板４および第２放熱基板５は、互いに対面する面と反対の面に接続された絶縁放熱シート１５をそれぞれ備える。絶縁放熱シート１５は、絶縁層１５ａと、金属層１５ｂとを含む、金属層１５ｂは絶縁層１５ａと積層されている。この場合、絶縁放熱シート１５を介して放熱フィンを含む冷却器などを接続できる。このため、半導体装置１の冷却性能を向上させることができる。

上記半導体装置１は、半導体素子２、第１放熱基板４および第２放熱基板５を覆った封止樹脂１６を備えている。この場合、半導体素子２などを封止樹脂１６によって絶縁性を確保するとともに、外部の衝撃などから保護できる。

上記半導体装置１において、半導体素子２は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。この場合、上記半導体装置１を電力変換装置などに適用できる。

上記半導体装置１において、半導体素子２は、ワイドバンドギャップ半導体を含む。この場合、シリコンを基材として用いた半導体素子２を用いる場合よりも高効率および高温対応可能な半導体装置１を実現できる。

本開示に従った半導体装置１の製造方法は、準備する工程（Ｓ１）と、半導体素子２を搭載する工程（Ｓ２）と、半導体素子２を接合する工程（Ｓ３）と、金属ワイヤ配線１４を接続する工程（Ｓ４）と、第２放熱基板５を搭載する工程（Ｓ５）と、第２放熱基板５を接合する工程（Ｓ６）と、封止を実施する工程（Ｓ７）とを備える。準備する工程（Ｓ１）では、第１放熱基板４および電極３を有する半導体素子２が準備される。半導体素子２を搭載する工程（Ｓ２）では、第１放熱基板４上に第１接合材としての接合材１３を介して半導体素子２を搭載する。半導体素子を接合する工程（Ｓ３）では、接合材１３を加熱することにより、第１放熱基板４に接合材１３を介して半導体素子２を接合する。金属ワイヤ配線１４を接続する工程（Ｓ４）では、金属ワイヤ配線１４と半導体素子２の電極３とを接続する。第２放熱基板５を搭載する工程（Ｓ５）では、半導体素子２の電極３上に第２接合材としての接合材１３を介して放熱ブロック６を搭載し、更に、放熱ブロック６の上に第３接合材としての接合材１３を介して第２放熱基板５を搭載する。第２放熱基板５を接合する工程（Ｓ６）では、第２接合材および第３接合材としての接合材１３を加熱することにより、接合材１３が、放熱ブロック６の側面を覆うとともに、半導体素子２の電極３と第２放熱基板５とを接合する。封止を実施する工程（Ｓ７）では、トランスファーモールドにて、封止樹脂１６により半導体素子２を封止する。このようにすれば、本開示に係る半導体装置１を得ることができる。

実施の形態２．
＜半導体装置の構成＞
図８は、実施の形態２に係る半導体装置１の断面図である。図８は図１に対応する。図８に示された半導体装置１は、基本的には図１および図２に示された半導体装置１と同様の構成を備えるが、第１貫通孔８ａを有した端子７ａが存在せず、第２放熱基板５の一部が外部において外部機器と接続できる端子として機能するように、封止樹脂１６の表面から外側に延在している点において異なっている。

＜作用効果＞
このようにすれば、実施の形態１に係る半導体装置１と同様の効果が得られると共に、第１貫通孔８ａを有する端子７ａという部材を減らすことができる。このため、当該半導体装置１に必要な材料および製造に係るコストが低減されるともに、半導体装置１の組立を簡略化できる。なお、封止樹脂１６の表面から外側に延在している端子７ｂの一部及び第２放熱基板５の一部はそれぞれ、封止樹脂１６の外側におけて、互いの空間距離が可能な限り確保できるように離れて配置されている。

＜変形例の構成＞
図９は、実施の形態２に係る半導体装置１の変形例における断面図である。図９は図１に対応する。図９に示された半導体装置１は、基本的には図１および図２に示された半導体装置１と同様の構成を備えるが、絶縁放熱シート１５の金属層１５ｂに冷却器１７が接続されている点において異なっている。具体的には、封止樹脂１６から露出している２つの絶縁放熱シート１５の金属層１５ｂに、それぞれ接合部１３ｄを介して冷却器１７が接続されている。

半導体素子２の動作温度が定格値を超えると、半導体素子２のスイッチング性能が低下し、最悪の場合、熱暴走が発生し半導体素子２が損傷する。このため、熱伝導性が優れた第１放熱基板４および第２放熱基板５だけでなく、更に絶縁放熱シート１５を介して冷却器１７を備えることで、半導体装置１における放熱性および冷却性を向上させることができる。たとえば、絶縁放熱シート１５の下面に、上述した接合材１３、放熱グリス、およびＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる群から選択された材料を配置し、当該材料からなる接合部１３ｄによって第１放熱基板４および第２放熱基板はそれぞれの冷却器と接続できる。

冷却器１７の材料は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）を含む熱伝導性に優れた金属である。冷却器１７は複数の放熱フィン１８を有している。冷却器１７において絶縁放熱シート１５と接続されたベース部から突出するように、複数の放熱フィン１８が形成されている。冷却器１７の冷却方法は、空冷式あるいは水冷式でよい。また、接合部１３ｄを形成せず、第１放熱基板４と冷却器１７とを、あるいは第２放熱基板５と冷却器１７とを一体化してもよい。この場合、第１放熱基板４および第２放熱基板５を、それぞれ冷却器１７と一体化するので接合部１３ｄが不要となる。このため、接合部１３ｄなどの存在に起因する界面が無くなるため、当該界面での熱抵抗を無くすことができる。その結果、半導体装置１において、発熱する半導体素子２からの放熱性および冷却性が向上する。なお、第１放熱基板４と冷却器１７とを、あるいは第２放熱基板５と冷却器１７とを一体化する場合、第１放熱基板４および第２放熱基板５それぞれと冷却器１７との間に、平坦なフィルム状の絶縁層１５ａが設けられる。絶縁層１５ａを構成する材料は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、または窒化ホウ素（ＢＮ）からなる群から選択される無機材料、ならびに、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、およびポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなる群から選択される有機材料でもよい。

＜作用効果＞
上記半導体装置１は、第１放熱基板４あるいは第２放熱基板５に絶縁放熱シート１５を介して接続された冷却器１７を備えてもよい。このようにすれば、半導体装置１において、発熱する半導体素子２からの放熱性および冷却性を向上させることができる。

上記半導体装置１は、第１放熱基板４あるいは第２放熱基板５に接続された冷却器１７を備えてもよい。具体的には、半導体装置１は、絶縁放熱シート１５を介さず第１放熱基板４あるいは第２放熱基板５と直接接続された冷却器１７を備えてもよい。このようにすれば、半導体装置１の製造において、高価な絶縁放熱シート１５は不要となるため、半導体装置１の製造コストの低減が可能となる。

実施の形態３．
＜半導体装置の構成＞
図１０は、実施の形態３に係る半導体装置１の接合材１３の溶融前における部分拡大断面図である。図１１は、実施の形態３に係る半導体装置１の接合材１３の冷却後における部分拡大断面図である。図１１は、図２に対応する。図１２は、実施の形態３に係る半導体装置１の変形例における部分拡大断面図である。図１１に示される半導体装置１は、基本的には図１および図２に示された半導体装置１と同様の構成を備えるが、放熱ブロック６の形状が下広がりの形状である点、および放熱ブロック６が半導体素子２の電極３と直接接触している点において図１および図２に示した半導体装置１と異なっている。具体的には、放熱ブロック６は、第１放熱ブロック主面６ａの表面積は第２放熱ブロック主面６ｂの表面積より大きい形状である。放熱ブロック側面６ｃの延在方向は、第１放熱ブロック主面６ａに対して傾斜している。放熱ブロック側面６ｃは、第２放熱基板５に面するように傾斜している。また、放熱ブロック６の第１放熱ブロック主面６ａが半導体素子２の電極３と直接接触している。放熱ブロック側面６ｃ上から半導体素子２の電極３上にまで接合材１３からなる接合部１３ａが延在している。

図１１に示された半導体装置の製造方法としては、実施の形態１に係る半導体装置１の製造方法の変形例を実施してもよい。この場合、まず図５に示された工程（Ｓ１）から工程（Ｓ４）を実施する。その後、図１０に示されるように、第２搭載工程（Ｓ５）において、半導体素子２の電極３上に第２接合材としての接合材１３を介さずに放熱ブロック６を搭載する。さらに、第２放熱ブロック主面６ｂ上に第３接合材としての接合材１３を搭載する。その後、第２接合工程（Ｓ６）において、リフロー装置による加熱・冷却を実施することで、図１１に示される構造を得ることができる。具体的には、第１放熱ブロック主面６ａが半導体素子２の電極３と直接接続される。また、第２放熱ブロック主面６ｂおよび放熱ブロック側面６ｃが接合材１３で覆われるとともに、接合材１３の一部が半導体素子２の電極３、端子７ａおよび第２放熱基板５と接触する接合部１３ａが形成される。その後、図５に示された封止工程（Ｓ７）を実施することで、実施の形態３に係る半導体装置を得ることができる。

＜作用効果＞
上記半導体装置１において、放熱ブロック６は、半導体素子２の電極３と対面している第１放熱ブロック主面６ａと、第１放熱ブロック主面６ａの反対にある第２放熱ブロック主面６ｂとを有する。第１放熱ブロック主面６ａの表面積である第１表面積は、第２放熱ブロック主面６ｂの表面積である第２表面積より大きい。

このようにすれば、半導体装置１の組立時に、放熱ブロック６が下広がりの形状であるため、放熱ブロック６の重心位置は相対的に下側（電極３側）に位置する。さらに、第１放熱ブロック主面６ａ（電極３に搭載する面）の表面積が第２放熱ブロック主面６ｂの表面積より大きいため、放熱ブロック６を半導体素子２の電極３上に自立して搭載できる。このため、半導体素子２の電極３上に放熱ブロック６を搭載する際の安定性および作業性が向上する。なお、端子７ｂの第１貫通孔８ａ内部に配置される放熱ブロック６についても、同様の形状としてもよい。

なお、実施の形態３に係る半導体装置の変形例として、図１２に示されるように、放熱ブロック６の下広がり形状に合わせて、端子７ａの第１貫通孔８ａの形状も下広がり形状としてもよい。具体的には、端子７ａは、第１端子主面１０ａ上の第１貫通孔８ａの第１開口部面積Ｓ１と、第２端子主面１０ｂ上の第１貫通孔８ａの第２開口部面積Ｓ２とを有する。第１貫通孔８ａは、第１開口部面積Ｓ１に対し、第２開口部面積Ｓ２の方が小さい形状を有する。こうすることにより、放熱ブロック６の位置決めが容易となる。なお、端子７ｂにおける第１貫通孔８ａの形状も図１２に示されるような形状としてもよい。

実施の形態４．
＜半導体装置の構成＞
図１３は、実施の形態４に係る半導体装置１の部分拡大断面図である。図１３は、図２に対応する。図１３に示される半導体装置１は、基本的には図１および図２に示される半導体装置１と同様の構成を備えるが、端子７ａの第１貫通孔８ａの形状が図１および図２に示された半導体装置１と異なっている。具体的には、図１３に示された半導体装置１において、第１貫通孔８ａでは、第１貫通孔８ａの延在方向における中間領域に位置する狭小領域Ｌでの最小孔面積Ｓ３より、第１開口部面積Ｓ１および第２開口部面積Ｓ２の方が大きくなっている。ここで、最小孔面積Ｓ３は、狭小領域Ｌでの、第１貫通孔８ａの径方向における面積である。最小孔面積Ｓ３は、第１貫通孔８ａの内部において当該径方向における面積のうち最も小さい面積である。第１開口部面積Ｓ１は、第１端子主面１０ａ上での第１貫通孔８ａの面積である。第２開口部面積Ｓ２は、第２端子主面１０ｂ上での第１貫通孔８ａの面積である。

第１領域である狭小領域Ｌは、第１貫通孔８ａの内部の領域であって、第１貫通孔８ａの中心軸Ｒに沿った方向であるＡ方向において、第１端子主面１０ａから第１距離ｌだけ離れた領域である。狭小領域Ｌは、第１貫通孔８ａにおいて最小の孔面積である最小孔面積Ｓ３を有する。第１貫通孔８ａの側面は、第１端子主面１０ａおよび第２端子主面１０ｂに対して傾斜している。つまり、狭小領域Ｌから第１端子主面１０ａおよび第２端子主面１０ｂに向かってそれぞれ徐々に孔面積が大きくなるように、第１貫通孔８ａの側面は第１端子主面１０ａおよび第２端子主面１０ｂに角度を持つように交差している。なお、端子７ｂにおける第１貫通孔８ａの形状も、図１３に示された形状としてもよい。

＜作用効果＞
上記半導体装置１において、第１貫通孔８ａは、第１貫通孔８ａの径方向における面積が最小となる第１領域としての狭小領域Ｌを有する。狭小領域Ｌにおける面積である最小孔面積Ｓ３に対して、第１端子主面１０ａ上の第１貫通孔８ａの第１開口部面積Ｓ１と、第２端子主面１０ｂ上の第１貫通孔８ａの第２開口部面積Ｓ２とが大きい。

このようにすれば、放熱ブロック６を半導体素子２の電極３上に搭載した際に、第１貫通孔８ａの狭小領域Ｌで、放熱ブロック６の位置決めができる。このため、半導体装置１の製造工程における組立性が向上する。

＜変形例の構成＞
図１４は、実施の形態４に係る半導体装置１の変形例における部分拡大断面図である。図１４は、図１３に対応する。図１４に示される半導体装置１は、基本的には図１３に示された半導体装置１と同様の構成を備えるが、端子７ａの第１貫通孔８ａの形状が図１および図２に示された半導体装置と異なっている。具体的には、第１貫通孔８ａの内周面に凹部９が形成されている。

凹部９は、凹状の段差部であり、第１段差面９ａと第２段差面９ｂと第３段差面９ｃとで構成されている。第１段差面９ａおよび第２段差面９ｂは、それぞれ第１貫通孔８ａの側面と交差するように伸びている。第１段差面９ａおよび第２段差面９ｂは、互いに平行となるように対面している。第１段差面９ａおよび第２段差面９ｂは、第１貫通孔８ａの側面に対して垂直な方向に延びている。第３段差面９ｃは、第１貫通孔８ａの側面に沿った方向に延びている。第３段差面９ｃの延在方向は、たとえば第１貫通孔８ａの側面の延在方向と並行である。第３段差面９ｃは、第１段差面９ａおよび第２段差面９ｂとそれぞれ交差している。第３段差面９ｃは第１貫通孔８ａの中心軸Ｒから見て、凹部９において最も中心軸Ｒから離れた位置に配置されている。このような凹部９は、第１貫通孔８ａの内周面にエッチングなどの化学的加工法あるいは機械加工などの物理的加工法によって形成される。なお、凹部９は、第１貫通孔８ａの内周面において、中心軸Ｒを中心とした周方向に伸びるように形成されている。凹部９は、第１貫通孔８ａの内周面の全周に形成されていてもよいし、内周面の周方向における一部のみに形成されていてもよい。

接合部１３ａを構成する接合材１３は、放熱ブロック６の外周を覆うとともに、凹部９の内部を含む第１貫通孔８ａの内部を充填するように配置されている。接合材１３は半導体素子２の電極３、端子７ａおよび第２放熱基板５と接続されている。

＜作用効果＞
上記半導体装置１において、端子７は、第１貫通孔８ａの内周面に形成された凹部９を有する。このようにすれば、凹部９を第１貫通孔８ａの内周面に設けることで、端子７ａと接合部１３ａとの接合面積が増加するので、アンカー効果が得られる。その結果、接合部１３ａの接合強度が大幅に向上し、高信頼性と長寿命の半導体装置１を得ることができる。凹部９は、少なくとも１つあればアンカー効果を得られる。なお、アンカー効果をより増大させるという観点から、凹部９を複数設けることが好ましい。更に、図４に示されるようなめっき層１２が第１貫通孔８ａの凹部９を含めた側面に設けられている場合、凹部９の細部にまで接合材１３が満たされるため、接合強度の向上に効果的である。

実施の形態５．
＜半導体装置の構成＞
図１５は、実施の形態５に係る半導体装置１の部分拡大断面図である。図１５は図２に対応する。図１５に示される半導体装置１は、基本的には図１および図２に示された半導体装置１と同様の構成を備えるが、放熱ブロック６の形状が図１および図２に示された半導体装置１と異なっている。具体的には、図１５に示される半導体装置において、放熱ブロック６には、第１放熱ブロック主面６ａから第２放熱ブロック主面６ｂにかけて貫通する第２貫通孔８ｂが形成されている。放熱ブロック６の外周だけでなく、第２貫通孔８ｂの内部まで接合材１３で充填されるように、接合部１３ａが形成されている。

また、第２貫通孔８ｂが設けられている放熱ブロック６の構成は、図１６から図１８に示されるように、図１５に示した構成とは異なる放熱ブロック６の形状および端子７ａの第１貫通孔８ａの形状と自由に組み合わせることが可能である。図１６から図１８は、実施の形態５に係る半導体装置の変形例を示す部分拡大断面図である。図１６から図１８に示された半導体装置は、基本的には図１５に示された半導体装置と同様の構成を備えるが、放熱ブロック６の形状または第１貫通孔８ａの形状が図１５に示された半導体装置と異なっている。

たとえば、図１６に示されるように、下広がりの形状を有する放熱ブロック６に第２貫通孔８ｂを形成してもよい。図１６に示された構成における接合部１３ａおよび端子７ａの構成は、図１１に示された半導体装置における接合部１３ａおよび端子７ａの構成と同様である。

また、図１７に示されるように、第２貫通孔８ｂが形成された放熱ブロック６が配置される第１貫通孔８ａの形状が、狭小領域Ｌにおける最小孔面積Ｓ３より、第１開口部面積Ｓ１および第２開口部面積Ｓ２の方が大きくなっていてもよい。また、狭小領域Ｌから第１端子主面１０ａおよび第２端子主面１０ｂに向かってそれぞれ徐々に孔面積が大きくなるように、第１貫通孔８ａの側面は第１端子主面１０ａおよび第２端子主面１０ｂに角度を持つように交差していてもよい。図１６に示された構成における接合部１３ａおよび端子７ａの構成は、図１３に示された半導体装置における接合部１３ａおよび端子７ａの構成と同様である。

また、図１８に示されるように、第２貫通孔８ｂが形成された放熱ブロック６が配置される第１貫通孔８ａの内周面に凹部９が設けられてもよい。図１８に示された構成における接合部１３ａおよび端子７ａの構成は、図１４に示された半導体装置における接合部１３ａおよび端子７ａの構成と同様である。

＜作用効果＞
上記半導体装置１において、放熱ブロック６は、第１放熱ブロック主面６ａから第２放熱ブロック主面６ｂにかけて貫通する第２貫通孔８ｂが形成されている。

このようにすれば、放熱ブロック６の外周だけでなく、第２貫通孔８ｂの内部まで接合材１３で充填されるように、接合部１３ａを形成できる。このため、半導体素子２の電極３と第２放熱基板５との接合強度が向上する。結果として、高信頼性と長寿命の半導体装置１を得ることができる。

実施の形態６．
本実施の形態は、上述した実施の形態１から実施の形態５に係る半導体装置を電力変換装置に適用したものである。本開示は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態６として、三相のインバータに本開示を適用した場合について説明する。

図１９は、本実施の形態に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。

図１９に示される電力変換システムは、電源２４、電力変換装置２０、負荷２５から構成される。電源２４は直流電源であり、電力変換装置２０に直流電力を供給する。電源２４は種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができ、交流系統に接続された整流回路やＡＣ／ＤＣコンバータで構成することとしてもよい。また、電源２４を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成することとしてもよい。

電力変換装置２０は、電源２４と負荷２５の間に接続された三相のインバータであり、電源２４から供給され、入力された直流電力を交流電力に変換し、負荷２５に交流電力を供給する。電力変換装置２０は、図１９に示すように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２１と、主変換回路２１の各スイッチング素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路２２と、駆動回路２２を制御する制御信号を駆動回路２２に出力する制御回路２３とを備えている。

負荷２５は、電力変換装置２０から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷２５は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けの電動機として用いられる。

以下、電力変換装置２０の詳細を説明する。主変換回路２１は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えており（図示せず）、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源２４から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷２５に供給する。主変換回路２１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態に係る主変換回路２１は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された６つの還流ダイオードから構成することができる。主変換回路２１の各スイッチング素子には、上述した実施の形態１から実施の形態５のいずれかに係る半導体装置１を適用する。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２１の３つの出力端子は、負荷２５に接続される。

駆動回路２２は、主変換回路２１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２１のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路２３からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）となる。

制御回路２３は、負荷２５に所望の電力が供給されるよう主変換回路２１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷２５に供給すべき電力に基づいて主変換回路２１の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって主変換回路２１を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、駆動回路２２に制御指令（制御信号）を出力する。駆動回路２２は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号又はオフ信号を駆動信号として出力する。

本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路２１のスイッチング素子として実施の形態１から実施の形態５のいずれかに係る半導体装置を適用するため、高信頼性を有し長寿命な電力変換装置実現できる。

本実施の形態では、２レベルの電力変換装置を説明したが、本実施の形態は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが３レベルやマルチレベルの電力変換装置であっても構わないし、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本実施の形態１～５を適用しても構わない。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータに本開示を適用することも可能である。

また、本開示を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や非接触器給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本開示の基本的な範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
電極を有する半導体素子と、
前記半導体素子が搭載されている第１放熱基板と、
前記電極に対向するように配置された放熱ブロックと、
前記放熱ブロックから見て前記電極と反対側に配置された第２放熱基板と、
前記放熱ブロックの側面を覆い、前記半導体素子の前記電極および前記第２放熱基板に接した接合材とを備えた半導体装置。
（付記２）
前記半導体装置は、
第１貫通孔を有する端子を備え、
前記端子は、
前記半導体素子の前記電極と対面している第１端子主面と、
前記第１端子主面の反対にある第２端子主面とを有し、
前記第１貫通孔は、前記第１端子主面から前記第２端子主面にまで到達するように形成され、
前記端子は、前記第１貫通孔の内部に前記放熱ブロックが配置されるように、前記半導体素子の前記電極と前記第２放熱基板との間に配置され、
前記接合材は、前記端子と接している、付記１に記載の半導体装置。
（付記３）
前記接合材は前記第１貫通孔の内部から前記第１端子主面上および前記第２端子主面上にまで延在している、付記２に記載の半導体装置。
（付記４）
前記第１貫通孔は、前記貫通孔の内周面に形成された凹部を有する、付記２および付記３に記載の半導体装置。
（付記５）
前記第１貫通孔は、前記第１貫通孔の径方向における面積が最小となる第１領域を有し、
前記第１領域における前記面積に対して、
前記第１端子主面上の前記第１貫通孔の第１開口部面積と、前記第２端子主面上の前記第１貫通孔の第２開口部面積とが大きい、付記２から付記４のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記６）
前記放熱ブロックは、
前記半導体素子の前記電極と対面している第１放熱ブロック主面と、
前記第１放熱ブロック主面の反対にある第２放熱ブロック主面とを有し、
前記第１放熱ブロック主面の第１表面積は、前記第２放熱ブロック主面の第２表面積より大きい、付記１から付記５のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記７）
前記放熱ブロックは、
前記半導体素子の前記電極と対面している第１放熱ブロック主面と、
前記第１放熱ブロック主面の反対にある第２放熱ブロック主面とを有し、更に、
前記放熱ブロックは、前記第１放熱ブロック主面から前記第２放熱ブロック主面にまで到達するように形成された第２貫通孔を有する、付記１から付記６のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記８）
前記接合材を構成する材料は、はんだ、焼結材、および接着剤からなる群から選択されるいずれか１つを含む、付記１から付記７のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記９）
前記電極、前記端子、前記第２放熱基板、および前記放熱ブロックからなる群から選択されるいずれか１つは、前記接合材と接する領域に形成されためっき層を含む、付記２から付記５のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記１０）
前記めっき層は、ニッケル、銀、金、および錫からなる群から選択される少なくとも１つを主成分とする、付記９に記載の半導体装置。
（付記１１）
前記第１放熱基板および前記第２放熱基板は、アルミニウムまたは銅を主成分とする、付記１から付記１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記１２）
前記第１放熱基板および前記第２放熱基板は、
互いに対面する面と反対の面に接続された絶縁放熱シートをそれぞれ備え、
前記絶縁放熱シートは、
絶縁層と、
前記絶縁層と積層された金属層とを含む、付記１から付記１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記１３）
前記第１放熱基板あるいは前記第２放熱基板に前記絶縁放熱シートを介して接続された冷却器を備えた、付記１２に記載の半導体装置。
（付記１４）
前記第１放熱基板あるいは前記第２放熱基板に接続された冷却器を備えた、付記１から付記１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記１５）
前記半導体素子、前記第１放熱基板および前記第２放熱基板を覆った封止樹脂を備えた、付記１から付記１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記１６）
前記半導体素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである、付記１から付記１５のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記１７）
前記半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体を含む、付記１から付記１６のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記１８）
付記１に記載の半導体装置を有し、入力される電力を変換し出力する主変換回路と、
前記半導体装置を駆動する駆動信号を前記半導体装置に出力する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御信号を前記駆動回路に出力する制御回路と、
を備えた電力変換装置。
（付記１９）
第１放熱基板、第２放熱基板、放熱ブロック、および電極を有する半導体素子を準備する工程と、
前記第１放熱基板上に第１接合材を介して前記半導体素子を搭載する工程と、
前記第１接合材を加熱することにより、前記第１放熱基板に前記第１接合材を介して前記半導体素子を接合する工程と、
前記半導体素子の前記電極上に第２接合材を介して前記放熱ブロックを搭載し、更に、
前記放熱ブロックの上に前記第３接合材を介して第２放熱基板を搭載する工程と、
前記第２接合材および前記第３接合材を加熱することにより、前記第２接合材および前記第３接合材が、前記放熱ブロックの側面を覆うとともに、前記電極と前記第２放熱基板とを接合する工程と、を備えた半導体装置の製造方法。

１ 半導体装置、２ 半導体素子、３ 電極、４ 第１放熱基板、５ 第２放熱基板、６ 放熱ブロック、６ａ 第１放熱ブロック主面、６ｂ 第２放熱ブロック主面、６ｃ 放熱ブロック側面、６ｄ 角部、７，７ａ，７ｂ，７ｃ 端子、８ａ 第１貫通孔、８ｂ 第２貫通孔、９ 凹部、９ａ 第１段差面、９ｂ 第２段差面、９ｃ 第３段差面、１０ａ 第１端子主面、１０ｂ 第２端子主面、１２ めっき層、１３ 接合材、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 接合部、１４ 金属ワイヤ配線、１５ 絶縁放熱シート、１５ａ 絶縁層、１５ｂ 金属層、１６ 封止樹脂、１７ 冷却器、１８ フィン、２０ 電力変換装置、２１ 主変換装置、２２ 駆動回路装置、２３ 制御回路装置、２４ 電源、２５ 負荷、ｌ 第１距離、Ｌ 狭小領域、Ｓ１ 第１開口部面積、Ｓ２ 第２開口部面積、Ｓ３ 最小孔面積、Ｒ 中心軸。

Claims (19)

1. 電極を有する半導体素子と、
   前記半導体素子が搭載されている第１放熱基板と、
   前記電極に対向するように配置された放熱ブロックと、
   前記放熱ブロックから見て前記電極と反対側に配置された第２放熱基板と、
   前記放熱ブロックの側面を覆い、前記半導体素子の前記電極および前記第２放熱基板に接した接合材とを備えた半導体装置。
2. 前記半導体装置は、
   第１貫通孔を有する端子を備え、
   前記端子は、
   前記半導体素子の前記電極と対面している第１端子主面と、
   前記第１端子主面の反対にある第２端子主面とを有し、
   前記第１貫通孔は、前記第１端子主面から前記第２端子主面にまで到達するように形成され、
   前記端子は、前記第１貫通孔の内部に前記放熱ブロックが配置されるように、前記半導体素子の前記電極と前記第２放熱基板との間に配置され、
   前記接合材は、前記端子と接している、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記接合材は前記第１貫通孔の内部から前記第１端子主面上および前記第２端子主面上にまで延在している、請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記第１貫通孔は、前記貫通孔の内周面に形成された凹部を有する、請求項２に記載の半導体装置。
5. 前記第１貫通孔は、前記第１貫通孔の径方向における面積が最小となる第１領域を有し、
   前記第１領域における前記面積に対して、
   前記第１端子主面上の前記第１貫通孔の第１開口部面積と、前記第２端子主面上の前記第１貫通孔の第２開口部面積とが大きい、請求項２に記載の半導体装置。
6. 前記放熱ブロックは、
   前記半導体素子の前記電極と対面している第１放熱ブロック主面と、
   前記第１放熱ブロック主面の反対にある第２放熱ブロック主面とを有し、
   前記第１放熱ブロック主面の第１表面積は、前記第２放熱ブロック主面の第２表面積より大きい、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 前記放熱ブロックは、
   前記半導体素子の前記電極と対面している第１放熱ブロック主面と、
   前記第１放熱ブロック主面の反対にある第２放熱ブロック主面とを有し、更に、
   前記放熱ブロックは、前記第１放熱ブロック主面から前記第２放熱ブロック主面にまで到達するように形成された第２貫通孔を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
8. 前記接合材を構成する材料は、はんだ、焼結材、および接着剤からなる群から選択されるいずれか１つを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
9. 前記電極、前記端子、前記第２放熱基板、および前記放熱ブロックからなる群から選択されるいずれか１つは、前記接合材と接する領域に形成されためっき層を含む、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
10. 前記めっき層は、ニッケル、銀、金、および錫からなる群から選択される少なくとも１つを主成分とする、請求項９に記載の半導体装置。
11. 前記第１放熱基板および前記第２放熱基板は、アルミニウムまたは銅を主成分とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
12. 前記第１放熱基板および前記第２放熱基板は、
    互いに対面する面と反対の面に接続された絶縁放熱シートをそれぞれ備え、
    前記絶縁放熱シートは、
    絶縁層と、
    前記絶縁層と積層された金属層とを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
13. 前記第１放熱基板あるいは前記第２放熱基板に前記絶縁放熱シートを介して接続された冷却器を備えた、請求項１２に記載の半導体装置。
14. 前記第１放熱基板あるいは前記第２放熱基板に接続された冷却器を備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
15. 前記半導体素子、前記第１放熱基板および前記第２放熱基板を覆った封止樹脂を備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
16. 前記半導体素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
17. 前記半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体を含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
18. 請求項１に記載の半導体装置を有し、入力される電力を変換し出力する主変換回路と、
    前記半導体装置を駆動する駆動信号を前記半導体装置に出力する駆動回路と、
    前記駆動回路を制御する制御信号を前記駆動回路に出力する制御回路と、
    を備えた電力変換装置。
19. 第１放熱基板、第２放熱基板、放熱ブロック、および電極を有する半導体素子を準備する工程と、
    前記第１放熱基板上に第１接合材を介して前記半導体素子を搭載する工程と、
    前記第１接合材を加熱することにより、前記第１放熱基板に前記第１接合材を介して前記半導体素子を接合する工程と、
    前記半導体素子の前記電極上に第２接合材を介して前記放熱ブロックを搭載し、更に、
    前記放熱ブロックの上に前記第３接合材を介して第２放熱基板を搭載する工程と、
    前記第２接合材および前記第３接合材を加熱することにより、前記第２接合材および前記第３接合材が、前記放熱ブロックの側面を覆うとともに、前記電極と前記第２放熱基板とを接合する工程と、を備えた半導体装置の製造方法。
    

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