JP5427745B2 - パワー半導体モジュール及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、パワー半導体モジュール及びその製造方法に関し、特にハイブリッド自動車や電気自動車に用いられるパワー半導体モジュール及びその製造方法、さらにはパワー半導体モジュール当該を用いた電力変換装置に関する。
省エネルギーの観点から、自動車には高燃費化が求められ、モータで駆動する電気自動車や、モータ駆動とエンジン駆動を組み合わせたハイブリッドカーが注目されている。自動車に用いる大容量の車載用モータは、バッテリの直流電圧では駆動や制御が困難である。そこで、直流電圧を昇圧して、かつ交流制御するためパワー半導体チップのスイッチングを利用した電力変換装置が不可欠である。このように用いられるパワー半導体チップは通電により大幅に発熱するため、高い放熱能力が求められる。
パワー半導体チップの両面から冷却可能な半導体装置として、特許文献１が開示されている。
特許文献１に示されるように、パワー半導体チップの表面に設けられた主電極を電気的に接続する際、前記主電極とは別に設けられた制御電極に対してなされる金属ワイヤを用いた電気的接続との耐電圧確保のため、スペーサを挿入しそのスペースを確保する構造が開示されている。
しかしながら、パワー半導体チップで発生する熱が、スペーサまたはリードフレームをどのように伝熱するかによってパワー半導体チップの放熱効率が異なる。またスペーサまたはリードフレームは、金属ワイヤの耐電圧確保を考慮して形成される必要がある。
特許第３５２５８３２号公報
本発明の課題は、パワー半導体モジュールに用いられるパワー半導体素子の放熱効率の向上とパワー半導体素子の周辺部品の耐電圧確保を両立することである。
上記課題を解決するために本発明に係るパワー半導体モジュールは、一方の主面に複数の制御電極を形成したパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子の前記一方の主面と第１はんだ材を介して接合される第１導体板と、前記パワー半導体素子の他方の主面と第２はんだ材を介して接合される第２導体板と、を備え、前記第１導体板は、当該第１導体板の主面から突出して上面に第１突出面を有する第１突出部を形成し、前記第１導体板の前記第１突出面には、前記パワー半導体素子の前記一方の主面と対向する第２突出面を有する第２突出部が形成され、前記第１はんだ材は、前記パワー半導体素子と前記第１導体板の間であって、前記複数の制御電極を避けて介装され、さらに前記パワー半導体素子の前記一方の主面の垂直方向から投影した場合に、前記第２突出部は、前記第２突出面の所定辺の投影部が前記第１導体板と前記第１突出部との間に形成される段差部の投影部と重なるように形成され、前記パワー半導体素子の前記複数の制御電極は、前記第２突出面の前記所定辺に沿うように形成される。
これにより、第１突出部と第２突出部との間でパワー半導体素子の熱を伝熱するための伝熱経路を確保することができるとともに、第１導体板の表面とパワー半導体素子の制御電極との間で十分な絶縁距離を確保することができる。
上記課題を解決するために本発明に係るパワー半導体モジュールの製造方法は、パワー半導体素子の一方の主面と対向する第１導体板と前記パワー半導体素子の他方の主面と対向する第２導体板を有するパワー半導体モジュールの製造方法であって、前記第１導体板の一方の面に第１突出面を有する第１突出部を形成する場合に、当該第１突出面の向かい合った所定の２辺が前記第１導体板の向かい合った所定の２辺とそれぞれ重なるように、引き抜きにより形成する第１工程と、前記第１突出面に形成されるとともに第２突出面を有する第２突出部を形成する場合に、前記第１突出面の一部をプレスすることにより前記第２突出面を形成させる第２工程と、を有する。
本発明により、パワー半導体モジュールに用いられるパワー半導体素子の放熱効率の向上とパワー半導体素子の周辺部品の耐電圧確保を両立することができる。
ハイブリッド自動車（以下「ＨＥＶ」と記述する）の制御ブロックを示す図である。 インバータ回路１４０の電気回路の構成図である。 （ａ）は、本実施形態のパワーモジュール３００Ｕの斜視図である。（ｂ）は、本実施形態のパワーモジュール３００Ｕを断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。 図３に示す状態からネジ３０９および第二封止樹脂３５１を取り除いたパワーモジュール３００Ｕを示す図である。 図４に示す状態からさらにモジュールケース３０４を取り除いたパワーモジュール３００Ｕを示す図である。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は図３（ｂ），図４（ｂ）と同様に断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。 図５に示す状態からさらに第一封止樹脂３４８および配線絶縁部６０８を取り除いたパワーモジュール３００Ｕの斜視図である。 モジュール一次封止体３０２の組立工程を説明するための図である。 パワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８やダイオード１５６等）と導体板の配置を、図３乃至図７に示すパワーモジュール３００Ｕと関連付けて説明するための回路図である。 （ａ）はダイオード１５６の斜視図であり、（ｂ）はＩＧＢＴ３２８の斜視図である。 図７に示したモジュール一次封止体３０２のＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６の近傍を拡大した分解斜視図である。 図１０に示した導体板１８を上下反転させた斜視図である。 図１０に示されるＣ断面の断面方向から見た断面図である。 図１２の代案であって、図１０に示されるＣ断面の断面方向から見た断面図である。 図１０ないし図１３に説示した導体板３１８の製造工程の説明図である。 第２実施形態に係るモジュール一次封止体３０２の分解斜視図である。 導体板３１８の他の製造工程の説明図である。
本発明の実施形態に係る電力変換装置について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。本発明の実施形態に係る電力変換装置は、ハイブリッド用の自動車や純粋な電気自動車に適用可能であるが、代表例として、本発明の実施形態に係る電力変換装置をハイブリッド自動車に適用した場合の制御構成と電力変換装置の回路構成について、図１と図２を用いて説明する。
図１は、ハイブリッド自動車（以下「ＨＥＶ」と記述する）の制御ブロックを示す図である。エンジンＥＧＮおよびモータジェネレータＭＧ１は車両の走行用トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ１は回転トルクを発生するだけでなく、モータジェネレータＭＧ１に外部から加えられる機械エネルギーを電力に変換する機能を有する。
モータジェネレータＭＧ１は、例えば同期機あるいは誘導機であり、上述のごとく、運転方法によりモータとしても発電機としても動作する。モータジェネレータＭＧ１を自動車に搭載する場合には、小型で高出力を得ることが望ましく、ネオジウムなどの磁石を使用した永久磁石型の同期電動機が適している。また、永久磁石型の同期電動機は誘導電動機に比べて回転子の発熱が少なく、この観点でも自動車用として優れている。
エンジンＥＧＮの出力側の出力トルクは動力分配機構ＴＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に伝達され、動力分配機構ＴＳＭからの回転トルクあるいはモータジェネレータＭＧ１が発生する回転トルクは、トランスミッションＴＭおよびデファレンシャルギアＤＥＦを介して車輪に伝達される。一方、回生制動の運転時には、車輪から回転トルクがモータジェネレータＭＧ１に伝達され、供給されてきた回転トルクに基づいて交流電力を発生する。発生した交流電力は後述するように電力変換装置２００により直流電力に変換され、高電圧用のバッテリ１３６を充電し、充電された電力は再び走行エネルギーとして使用される。
次に電力変換装置２００について説明する。インバータ回路１４０は、バッテリ１３６と直流コネクタ１３８を介して電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ回路１４０との相互において電力の授受が行われる。モータジェネレータＭＧ１をモータとして動作させる場合には、インバータ回路１４０は直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６から供給された直流電力に基づき交流電力を発生し、交流端子１８８を介してモータジェネレータＭＧ１に供給する。モータジェネレータＭＧ１とインバータ回路１４０からなる構成は第１電動発電ユニットとして動作する。
なお、本実施形態では、バッテリ１３６の電力によって第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させることにより、モータジェネレータＭＧ１の動力のみによって車両の駆動ができる。さらに、本実施形態では、第１電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力或いは車輪からの動力によって作動させて発電させることにより、バッテリ１３６の充電ができる。
また、図１では省略したが、バッテリ１３６はさらに補機用のモータを駆動するための電源としても使用される。補機用のモータとしては例えば、エアコンディショナーのコンプレッサを駆動するモータ、あるいは制御用の油圧ポンプを駆動するモータである。バッテリ１３６から直流電力が補機用パワーモジュールに供給され、補機用パワーモジュールは交流電力を発生して補機用のモータに供給する。補機用パワーモジュールはインバータ回路１４０と基本的には同様の回路構成および機能を持ち、補機用のモータに供給する交流の位相や周波数，電力を制御する。なお、電力変換装置２００は、インバータ回路１４０に供給される直流電力を平滑化するためのコンデンサモジュール５００を備えている。
電力変換装置２００は、上位の制御装置から指令を受けたりあるいは上位の制御装置に状態を表すデータを送信したりするための通信用のコネクタ２１を備えている。電力変換装置２００は、コネクタ２１から入力される指令に基づいて制御回路１７２でモータジェネレータＭＧ１の制御量を演算し、さらにモータとして運転するか発電機として運転するかを演算し、演算結果に基づいて制御パルスを発生し、その制御パルスをドライバ回路１７４へ供給する。ドライバ回路１７４は、供給された制御パルスに基づいて、インバータ回路１４０を制御するための駆動パルスを発生する。
次に、図２を用いてインバータ回路１４０の電気回路の構成を説明する。なお、以下で半導体素子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用しており、以下略してＩＧＢＴと記す。上アームとして動作するＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６と、下アームとして動作するＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６とで、上下アームの直列回路１５０が構成される。インバータ回路１４０は、この直列回路１５０を、出力しようとする交流電力のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相に対応して備えている。
これらの３相は、この実施の形態ではモータジェネレータＭＧ１の電機子巻線の３相の各相巻線に対応している。３相のそれぞれの上下アームの直列回路１５０は、直列回路の中点部分である中間電極１６９から交流電流を出力する。この中間電極１６９は、交流端子１５９及び交流端子１８８を通して、モータジェネレータＭＧ１への交流電力線である以下に説明の交流バスバー８０２や８０４と接続される。
上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は、正極端子１５７を介してコンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサ端子５０６に電気的に接続されている。また、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は、負極端子１５８を介してコンデンサモジュール５００の負極側のコンデンサ端子５０４に電気的に接続されている。
上述のように、制御回路１７２は上位の制御装置からコネクタ２１を介して制御指令を受け、これに基づいてインバータ回路１４０を構成する各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための制御信号である制御パルスを発生し、ドライバ回路１７４に供給する。
ドライバ回路１７４は、上記制御パルスに基づき、各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための駆動パルスを各相のＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０に供給する。ＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０は、ドライバ回路１７４からの駆動パルスに基づき、導通あるいは遮断動作を行い、バッテリ１３６から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、この変換された電力はモータジェネレータＭＧ１に供給される。
ＩＧＢＴ３２８は、コレクタ電極１５３と、信号用エミッタ電極１５５と、ゲート電極１５４を備えている。また、ＩＧＢＴ３３０は、コレクタ電極１６３と、信号用のエミッタ電極１６５と、ゲート電極１６４を備えている。ダイオード１５６が、コレクタ電極１５３とエミッタ電極１５５との間に電気的に接続されている。また、ダイオード１６６が、コレクタ電極１６３とエミッタ電極１６５との間に電気的に接続されている。
スイッチング用パワー半導体素子としては金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（以下略してＭＯＳＦＥＴと記す）を用いてもよい、この場合はダイオード１５６やダイオード１６６は不要となる。スイッチング用パワー半導体素子としては、ＩＧＢＴは直流電圧が比較的高い場合に適していて、ＭＯＳＦＥＴは直流電圧が比較的低い場合に適している。
コンデンサモジュール５００は、正極側のコンデンサ端子５０６と負極側のコンデンサ端子５０４と正極側の電源端子５０９と負極側の電源端子５０８とを備えている。バッテリ１３６からの高電圧の直流電力は、直流コネクタ１３８を介して、正極側の電源端子５０９や負極側の電源端子５０８に供給され、コンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサ端子５０６および負極側のコンデンサ端子５０４から、インバータ回路１４０へ供給される。
一方、交流電力からインバータ回路１４０によって変換された直流電力は、正極側のコンデンサ端子５０６や負極側のコンデンサ端子５０４からコンデンサモジュール５００に供給され、正極側の電源端子５０９や負極側の電源端子５０８から直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６に供給され、バッテリ１３６に蓄積される。
制御回路１７２は、ＩＧＢＴ３２８及びＩＧＢＴ３３０のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を備えている。マイコンへの入力情報としては、モータジェネレータＭＧ１に対して要求される目標トルク値、直列回路１５０からモータジェネレータＭＧ１に供給される電流値、及びモータジェネレータＭＧ１の回転子の磁極位置がある。
目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ１８０による検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータＭＧ１に設けられたレゾルバなどの回転磁極センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。本実施形態では、電流センサ１８０は３相の電流値を検出する場合を例に挙げているが、２相分の電流値を検出するようにし、演算により３相分の電流を求めても良い。
制御回路１７２内のマイコンは、目標トルク値に基づいてモータジェネレータＭＧ１のｄ軸，ｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ軸，ｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ軸，ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令値を演算し、この演算されたｄ軸，ｑ軸の電圧指令値を、検出された磁極位置に基づいてＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値に変換する。そして、マイコンは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値に基づく基本波（正弦波）と搬送波（三角波）との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し、この生成された変調波をＰＷＭ（パルス幅変調）信号としてドライバ回路１７４に出力する。
ドライバ回路１７４は、下アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号を増幅したドライブ信号を、対応する下アームのＩＧＢＴ３３０のゲート電極に出力する。また、ドライバ回路１７４は、上アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する上アームのＩＧＢＴ３２８のゲート電極にそれぞれ出力する。
また、制御回路１７２内のマイコンは、異常検知（過電流，過電圧，過温度など）を行い、直列回路１５０を保護している。このため、制御回路１７２にはセンシング情報が入力されている。例えば、各アームの信号用のエミッタ電極１５５及び信号用のエミッタ電極１６５からは各ＩＧＢＴ３２８とＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極に流れる電流の情報が、対応する駆動部（ＩＣ）に入力されている。これにより、各駆動部（ＩＣ）は過電流検知を行い、過電流が検知された場合には対応するＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０のスイッチング動作を停止させ、対応するＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０を過電流から保護する。
直列回路１５０に設けられた温度センサ（不図示）からは直列回路１５０の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには直列回路１５０の直流正極側の電圧の情報が入力されている。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知及び過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全てのＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０のスイッチング動作を停止させる。
図３乃至図７を用いてインバータ回路１４０およびインバータ回路１４２に使用されるパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの詳細構成を説明する。上記パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗはいずれも同じ構造であり、代表してパワーモジュール３００Ｕの構造を説明する。また図８はパワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８やダイオード１５６等）と導体板の配置を、図３乃至図７に示すパワーモジュール３００Ｕと関連付けて説明するための回路図である。
図３（ａ）は、本実施形態のパワーモジュール３００Ｕの斜視図である。図３（ｂ）は、本実施形態のパワーモジュール３００Ｕを断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。
図４は、理解を助けるために、図３に示す状態からネジ３０９および第二封止樹脂３５１を取り除いたパワーモジュール３００Ｕを示す図である。図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は図３（ｂ）と同様に断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。また、図４（ｃ）はフィン３０５が加圧されて湾曲部３０４Ａが変形される前の断面図を示している。
図５は、図４に示す状態からさらにモジュールケース３０４を取り除いたパワーモジュール３００Ｕを示す図である。図５（ａ）は斜視図であり、図５（ｂ）は図３（ｂ），図４（ｂ）と同様に断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。
図６は、図５に示す状態からさらに第一封止樹脂３４８および配線絶縁部６０８を取り除いたパワーモジュール３００Ｕの斜視図である。
図７は、モジュール一次封止体３０２の組立工程を説明するための図である。
上下アームの直列回路１５０を構成するパワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０，ダイオード１５６，ダイオード１６６）が、図５および図６に示す如く、導体板３１５や導体板３１８によって、あるいは導体板３２０や導体板３１９によって、両面から挟んで固着される。導体板３１５等は、その放熱面が露出した状態で第一封止樹脂３４８によって封止され、当該放熱面に絶縁シート３３３が熱圧着される。第一封止樹脂３４８は図１４に示すように、多面体形状（ここでは略直方体形状）を有している。
第一封止樹脂３４８により封止されたモジュール一次封止体３０２は、モジュールケース３０４の中に挿入して絶縁シート３３３を挟んで、ＣＡＮ型冷却器であるモジュールケース３０４の内面に熱圧着される。ここで、ＣＡＮ型冷却器とは、一面に挿入口３０６と他面に底を有する筒形状をした冷却器である。モジュールケース３０４の内部に残存する空隙には、第二封止樹脂３５１を充填される。
モジュールケース３０４は、電気伝導性を有する部材、例えばアルミ合金材料（Ａｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣ，Ａｌ−Ｃ等）で構成され、かつ、つなぎ目の無い状態で一体に成形される。モジュールケース３０４は、挿入口３０６以外に開口を設けない構造であり、挿入口３０６は、フランジ３０４Ｂによって、その外周を囲まれている。また、図３（ａ）に示されるように、他の面より広い面を有する第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂがそれぞれ対向した状態で配置され、これらの放熱面に対向するようにして、各パワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０，ダイオード１５６，ダイオード１６６）が配置されている。当該対向する第１放熱面３０７Ａと第２放熱面３０７Ｂと繋ぐ３つの面は、当該第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂより狭い幅で密閉された面を構成し、残りの一辺の面に挿入口３０６が形成される。
モジュールケース３０４の形状は、正確な直方体である必要が無く、角が図３（ａ）に示す如く曲面を成していても良い。このような形状の金属製のケースを用いることで、モジュールケース３０４を水や油などの冷媒が流れる流路１９内に挿入しても、冷媒に対するシールをフランジ３０４Ｂにて確保できるため、冷却媒体がモジュールケース３０４の内部に侵入するのを簡易な構成で防ぐことができる。また、対向した第１放熱面３０７Ａと第２放熱面３０７Ｂに、フィン３０５がそれぞれ均一に形成される。さらに、第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂの外周には、厚みが極端に薄くなっている湾曲部３０４Ａが形成されている。湾曲部３０４Ａは、フィン３０５を加圧することで簡単に変形する程度まで厚みを極端に薄くしてあるため、モジュール一次封止体３０２が挿入された後の生産性が向上する。
上述のように導体板３１５等を、絶縁シート３３３を介してモジュールケース３０４の内壁に熱圧着することにより、導体板３１５等とモジュールケース３０４の内壁の間の空隙を少なくすることができ、パワー半導体素子の発生熱を効率良くフィン３０５へ伝達できる。さらに絶縁シート３３３にある程度の厚みと柔軟性を持たせることにより、熱応力の発生を絶縁シート３３３で吸収することができ、温度変化の激しい車両用の電力変換装置に使用するのに良好となる。
モジュールケース３０４の外には、コンデンサモジュール５００と電気的に接続するための金属製の直流正極配線３１５Ａおよび直流負極配線３１９Ａが設けられており、その先端部に直流正極端子３１５Ｂ（１５７）と直流負極端子３１９Ｂ（１５８）がそれぞれ形成されている。また、モータジェネレータＭＧ１に交流電力を供給するための金属製の交流配線３２０Ａが設けられており、その先端に交流端子３２０Ｂ（１５９）が形成されている。本実施形態では、図６に示す如く、直流正極配線３１５Ａは導体板３１５と接続され、直流負極配線３１９Ａは導体板３１９と接続され、交流配線３２０Ａは導体板３２０と接続される。
モジュールケース３０４の外にはさらに、ドライバ回路１７４と電気的に接続するための金属製の信号配線３２４Ｕおよび３２４Ｌが設けられており、その先端部に信号端子３２５Ｕ（１５４，１５５）と信号端子３２５Ｌ（１６４，１６５）がそれぞれ形成されている。本実施形態では、図６に示す如く、信号配線３２４ＵはＩＧＢＴ３２８と接続され、信号配線３２４ＬはＩＧＢＴ３２８と接続される。
直流正極配線３１５Ａ，直流負極配線３１９Ａ，交流配線３２０Ａ，信号配線３２４Ｕおよび信号配線３２４Ｌは、樹脂材料で成形された配線絶縁部６０８によって相互に絶縁された状態で、補助モールド体６００として一体に成型される。配線絶縁部６０８は、各配線を支持するための支持部材としても作用し、これに用いる樹脂材料は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂かあるいは熱可塑性樹脂が適している。これにより、直流正極配線３１５Ａ，直流負極配線３１９Ａ，交流配線３２０Ａ，信号配線３２４Ｕおよび信号配線３２４Ｌの間の絶縁性を確保でき、高密度配線が可能となる。補助モールド体６００は、モジュール一次封止体３０２と接続部３７０において金属接合された後に、配線絶縁部６０８に設けられたネジ穴を貫通するネジ３０９によってモジュールケース３０４に固定される。接続部３７０におけるモジュール一次封止体３０２と補助モールド体６００との金属接合には、たとえばＴＩＧ溶接などを用いることができる。
直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａは、配線絶縁部６０８を間に挟んで対向した状態で互いに積層され、略平行に延びる形状を成している。こうした配置および形状とすることで、パワー半導体素子のスイッチング動作時に瞬間的に流れる電流が、対向してかつ逆方向に流れる。これにより、電流が作る磁界が互いに相殺する作用をなし、この作用により低インダクタンス化が可能となる。なお、交流配線３２０Ａや信号端子３２５Ｕ，３２５Ｌも、直流正極配線３１５Ａ及び直流負極配線３１９Ａと同様の方向に向かって延びている。
モジュール一次封止体３０２と補助モールド体６００が金属接合により接続されている接続部３７０は、第二封止樹脂３５１によりモジュールケース３０４内で封止される。これにより、接続部３７０とモジュールケース３０４との間で必要な絶縁距離を安定的に確保することができるため、封止しない場合と比較してパワーモジュール３００Ｕの小型化が実現できる。
図６に示されるように、接続部３７０の補助モジュール６００側には、補助モジュール側直流正極接続端子３１５Ｃ，補助モジュール側直流負極接続端子３１９Ｃ，補助モジュール側交流接続端子３２０Ｃ，補助モジュール側信号接続端子３２６Ｕおよび補助モジュール側信号接続端子３２６Ｌが一列に並べて配置される。一方、接続部３７０のモジュール一次封止体３０２側には、多面体形状を有する第一封止樹脂３４８の一つの面に沿って、素子側直流正極接続端子３１５Ｄ，素子側直流負極接続端子３１９Ｄ，素子側交流接続端子３２０Ｄ，素子側信号接続端子３２７Ｕおよび素子側信号接続端子３２７Ｌが一列に並べて配置される。こうして接続部３７０において各端子が一列に並ぶような構造とすることで、トランスファーモールドによるモジュール一次封止体３０２の製造が容易となる。
ここで、モジュール一次封止体３０２の第一封止樹脂３４８から外側に延出している部分をその種類ごとに一つの端子として見た時の各端子の位置関係について述べる。以下の説明では、直流正極配線３１５Ａ（直流正極端子３１５Ｂと補助モジュール側直流正極接続端子３１５Ｃを含む）および素子側直流正極接続端子３１５Ｄにより構成される端子を正極側端子と称し、直流負極配線３１９Ａ（直流負極端子３１９Ｂと補助モジュール側直流負極接続端子３１９Ｃを含む）および素子側直流負極接続端子３１５Ｄにより構成される端子を負極側端子と称し、交流配線３２０Ａ（交流端子３２０Ｂと補助モジュール側交流接続端子３２０Ｃを含む）および素子側交流接続端子３２０Ｄにより構成される端子を出力端子と称し、信号配線３２４Ｕ（信号端子３２５Ｕと補助モジュール側信号接続端子３２６Ｕを含む）および素子側信号接続端子３２７Ｕにより構成される端子を上アーム用信号端子と称し、信号配線３２４Ｌ（信号端子３２５Ｌと補助モジュール側信号接続端子３２６Ｌを含む）および素子側信号接続端子３２７Ｌにより構成される端子を下アーム用信号端子と称する。
上記の各端子は、いずれも第一封止樹脂３４８および第二封止樹脂３５１から接続部３７０を通して突出しており、その第一封止樹脂３４８からの各突出部分（素子側直流正極接続端子３１５Ｄ，素子側直流負極接続端子３１９Ｄ，素子側交流接続端子３２０Ｄ，素子側信号接続端子３２７Ｕおよび素子側信号接続端子３２７Ｌ）は、上記のように多面体形状を有する第一封止樹脂３４８の一つの面に沿って一列に並べられている。また、正極側端子と負極側端子は、第二封止樹脂３５１から積層状態で突出しており、モジュールケース３０４の外に延出している。このような構成としたことで、第一封止樹脂３４８でパワー半導体素子を封止してモジュール一次封止体３０２を製造する時の型締めの際に、パワー半導体素子と当該端子との接続部分への過大な応力や金型の隙間が生じるのを防ぐことができる。また、積層された正極側端子と負極側端子の各々を流れる反対方向の電流により、互いに打ち消しあう方向の磁束が発生されるため、低インダクタンス化を図ることができる。
補助モジュール６００側において、補助モジュール側直流正極接続端子３１５Ｃ，補助モジュール側直流負極接続端子３１９Ｃは、直流正極端子３１５Ｂ，直流負極端子３１９Ｂとは反対側の直流正極配線３１５Ａ，直流負極配線３１９Ａの先端部にそれぞれ形成されている。また、補助モジュール側交流接続端子３２０Ｃは、交流配線３２０Ａにおいて交流端子３２０Ｂとは反対側の先端部に形成されている。補助モジュール側信号接続端子３２６Ｕ，３２６Ｌは、信号配線３２４Ｕ，３２４Ｌにおいて信号端子３２５Ｕ，３２５Ｌとは反対側の先端部にそれぞれ形成されている。
一方、モジュール一次封止体３０２側において、素子側直流正極接続端子３１５Ｄ，素子側直流負極接続端子３１９Ｄ，素子側交流接続端子３２０Ｄは、導体板３１５，３１９，３２０にそれぞれ形成されている。また、素子側信号接続端子３２７Ｕ，３２７Ｌは、ボンディングワイヤ３７１によりＩＧＢＴ３２８，３３０とそれぞれ接続されている。
図９（ａ）はダイオード１５６の斜視図であり、図９（ｂ）はＩＧＢＴ３２８の斜視図である。フリーホイールダイオード（ＦＷＤ）などのダイオードチップは、図９（ａ）に示すように、チップの表面と裏面に異なる主電極を有する。ダイオード１５６の裏面側には、チップ主面と略同一面積のカソード電極１５６ａが形成される。一方、ダイオード１５６の表面側には、カソード電極１５６ａよりも小さい面積のアノード電極１５６ｂが形成される。ダイオード１５６の表面側には、アノード電極１５６ｂの外周部に、アノード電極１５６ｂの余白部全域にポリイミド（ＰＩ）を基としたパッシベーション膜１５６ｄがもうけられるとともにダイオード１５６の表面側の外周部にガードリング１５６ｃが設けられ、ダイオード１５６の表裏面の主電極間の耐電圧を確保している。
一方、ＩＧＢＴ３２８は、図５（ｂ）に示すように、チップの表面と裏面に異なる主電極を有し、さらに表面側に複数の制御電極を有する。ＩＧＢＴ３２８の裏面側には主電極であるコレクタ電極３２８ａが形成され、ＩＧＢＴ３２８の表面側には主電極であるエミッタ電極３２８ｂが形成される。制御電極であるゲート電極３２８ｃは、ＩＧＢＴ３２８の表面側に形成される。また、ＩＧＢＴ３２８の表面側の外周部にガードリング１５５ｄが形成される。またＩＧＢＴ３２８の表面側には、エミッタ電極３２８ｂとゲート電極３２８ｃの余白部全域にポリイミド（ＰＩ）を基としたパッシベーション膜１５５ｅが設けられ、コレクタ電極３２８ａとエミッタ電極３２８ｂとゲート電極３２８ｃとの間の耐電圧を確保している。
図１０は、図７に示したモジュール一次封止体３０２のＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６の近傍を拡大した分解斜視図である。図１１は、図１０に示した導体板１８を上下反転させた斜視図である。図１２は、図１０に示されるＣ断面の断面方向から見た断面図である。図１３は、図１２の代案であって、図１０に示されるＣ断面の断面方向から見た断面図である。
図１０及び図１１に示されるように、導体板１８は、ＩＧＢＴ３２８が配置された側に、当該ＩＧＢＴ３２８に向かって突出する第１突出部３１８ｈを形成する。同様に、導体板１８は、ダイオード１５６が配置された側に、当該ダイオード１５６に向かって突出する第１突出部３１８ｉを形成する。
第１突出部３１８ｈは、その上面に第１突出面３１８ｆを形成する。また図１１の矢印Ａ方向から投影した場合、第１突出部３１８ｈは、第１突出面３１８ｆの辺Ｓ１の投影部が導体板１８の辺Ｓ２の投影部と重なるように形成される。なお、ダイオード１５６側の第１突出部３１８ｉも同様の構成である。
図１１に示されるように、第１突出面３１８ｆには、ＩＧＢＴ３２８に向かって突出する第２突出部３１８ｊを形成する。同様に第１突出面３１８ｄには、ダイオード１５６に向かって突出する第２突出部３１８ｋを形成する。
第２突出部３１８ｊは、その上面に第２突出面３２２ａを形成する。また図１１の矢印Ａ方向から投影した場合、第２突出部３１８ｊは、第２突出面３２２ａの辺Ｓ３の投影部が導体板１８と第１突出部３１８ｈとの段差部Ｓ４の投影部と重なるように形成される。なお、ダイオード１５６側の第２突出部３１８ｋも同様の構成である。
第１突出部３１８ｈと導体板３１８の一方の辺との間には、導体板表面３１８ｃが形成される。また第１突出部３１８ｈと第１突出部３１８ｉとの間には、導体板表面３１８ｅが形成される。また第１突出部３１８ｉと導体板３１８の他方の辺との間には、導体板表面３１８ｇが形成される。
図１２に示すように、第２突出面３２２ａは、金属接合部１６０を介して、ＩＧＢＴ３２８のエミッタ電極３２８ｂと接合する。また第２突出面３２２ｂは、金属接合部１６０を介して、ダイオード１５６のアノード電極１５６ｂと接合する。ここで、ＩＧＢＴ３２８は、そのゲート電極３２８ｃが３２２ａとは対向しないようにかつ第２突出面３２２ａの辺Ｓ３に沿うように配置される。また、金属接合部１６０は、ゲート電極３２８ｃの周辺に配置されないように、ＩＧＢＴ３２８のエミッタ電極３２８ｂと第２突出面３２２ａとの間に配置される。なお、金属接合部１６０は、半田材等により構成される。
ＩＧＢＴ３２８のゲート電極３２８ｃにはパッシベーション膜が形成されることなく、図１２に示されるように、当該ゲート電極３２８ｃの電気的接続は金属製のワイヤ３２７により為される。このワイヤ３２７と絶縁状態を確保する必要がある部材は、金属接合部１６０，導体板３１８の第２突出部３１８ｊや導体板表面３１８ｃなどである。そこで本実施形態では、第２突出面３２２ａの辺Ｓ３と導体板表面３１８ｃの距離は、第２突出面３２２ａの他の辺と第１突出面３１８ｆ及び導体板表面３１８ｅの距離よりも大きくなっている。このような構成により、ＩＧＢＴ３２８のゲート電極３２８ｃやワイヤ３２７の耐電圧の低下を防止することができるとともに、ＩＧＢＴ３２８から導体板３１８へ伝達した熱が効率良く導体板３１８内を伝導することができ、ＩＧＢＴ３２８の放熱効率が向上することができる。
つまり、図１１及び図１２に示されるように、第１突出面３１８ｆが第２突出面３２２ａと高さ方向において最も近い距離に形成され、次に導体板表面３１８ｅが第２突出面３２２ａと高さ方向において近い距離に形成される。高さ方向において第２突出面３２２ａと最も遠い距離に形成される面は、導体板表面３１８ｃである。これにより、図１１に示される熱の伝導方向Ｂへの熱伝導が大幅に促進される。また、図１２には、ＩＧＢＴ３２８からの熱が４５°に広がった際の拡散経路が点線矢印で示されている。導体板表面３１８ｅが導体板表面３１８ｃよりも第１突出面３１８ｆに近づけて形成されているので、領域Ａ′の分だけ伝達経路が広がることが示されている。よって、耐電圧の低下を防止することができるとともに、大幅な放熱性の向上を図ることができる。
さらに、図１１の示されるような導体板３１８を製造する場合には、後述するように、金属部材を引き抜き工程により為されることが生産性の点から望ましい。これにより、耐電圧の低下を防止することができるとともに、大幅な放熱性の向上を図り、さらに導体板３１８の生産性を向上させることができる。
図１３は、導体板３１８の他の実施例を示す断面図である。導体板３１８は、導体板表面３１８ｃがＩＧＢＴ３２８のゲート電極３２８ｃと対向しないように表面積が小さく形成されることが望ましい。なぜなら、図１２のワイヤ３２７を取り付ける治具の挿入スペースやワイヤ３２７の配置スペースの確保のためである。
なお、図１０ないし図１３に説示した導体板３１８は、第１突出面３１８ｆと導体板表面３１８ｃと導体板表面３１８ｅと間を形成する複数の段差が設けられているので、図３に示された第一封止樹脂３４８が導体板３１８に強固に固着されることになる。自動車が使用される環境温度である−４５℃から１２５℃までの温度サイクル過程においては、金属接合部１６０のひずみによるクラックの発生が電力変換装置の信頼性低下を招くおそれがある。しかしながら、本実施形態により、導体板３１８や金属接合部１６０やＩＧＢＴ３２８を保護する第一封止樹脂３４８が導体板３１８に強固に固着されるので、結果的に金属接合部１６０やＩＧＢＴ３２８のひずみを抑制することができ、電力変換装置の信頼性させることができる。
図１４は、図１０ないし図１３に説示した導体板３１８の製造工程の説明図である。
図１４（ａ）は引き抜き法により作製された板材を示す。引き抜き面Ｆ１は、後の工程によって第２突出面３２２ａ及び第１突出面３１８ｆを形成する面である。引き抜き面Ｆ２は、後の工程によって第２突出面３２２ｂ及び第１突出面３１８ｄを形成する面である。引き抜き面Ｆ３は、後の工程によって導体板表面３１８ｃを形成する面である。引き抜き面Ｆ４は、後の工程によって導体板表面３１８ｅを形成する面である。引き抜き面Ｆ５は、後の工程によって導体板表面３１８ｇを形成する面である。
図１４（ａ）の引き抜き法により段差を設けた導体表面を形成することにより、引き抜き面Ｆ１乃至Ｆ５の厚さ精度を、圧延等の他の作製法に比べて高くすることができる。また、ＩＧＢＴ３２８やダイオード１５６の表面主電極の幅や長さが互いに異なる場合、引き抜き面Ｆ１及びＦ２の幅を別個に変更可能である。さらに、ＩＧＢＴ３２８やダイオード１５６の厚さが互いに異なる場合であっても、その差を第１突出部３１８ｈ及び３１８ｉの厚さで別々に調整でき、生産性を損なわず、かつ高精度に調整可能である。
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）作製された板材にプレス工程を加えた後の導体板３１８を示す。引き抜き面Ｆ１及びＦ２は、図１４（ｂ）の第２突出面３２２ａ及び３２２ｂに対応する部分を残すように、第１突出面３１８ｆ及び３１８ｄに対応する部分をプレス工程により圧力を加えてへこませる。これにより、ＩＧＢＴ３２８やダイオード１５６の表面主電極の幅や長さが異なっていても、プレス加工する面積を各箇所別個に変更できるため、生産性を損なわず、かつ高精度に調整可能である。
このように、平板材を加工して後に別工程によって突出部を作製することにより、平板材を切削、エッチングにて削除して突出部を作製するのに比較して、生産性と面方向の位置精度や厚さ方向の精度に優る導体板が作製できる。
なお、導体板３１８と第一封止樹脂３４８（図３参照）との密着性を確保するために、導体板３１８に対して化学エッチングによる粗化処理，サンドブラスト処理，陽極酸化処理，プレスによる凹凸形成処理，表面被覆処理（例えば、ポリアミドイミドを基とした物質の被覆）を施すことが望ましい。当該処理により、未処理の導体板面と樹脂との密着強度（せん断強度，ピール強度）が２〜３倍以上に向上させることができる。
また、上記の粗化処理等を施すタイミングを図１４（ａ）の引き抜き工程後かつ図１４（ｂ）プレス工程前にすることが望ましい。これにより、図１４（ａ）の引き抜き方向Ｄに沿って容易に一括して粗化処理等を施すことができるので生産性が大幅に向上することできる。
また、図１４（ｂ）のプレス面に相当する第１突出面３１８ｆ，３１８ｄには、プレス工程時に凹凸加工を同時に施すことにより、導体板３１８と第一封止樹脂３４８（図３参照）との密着性を更に向上させることができる。
図１４（ｃ）は、図１４（ａ）の引き抜き面Ｆ１を電子顕微鏡により拡大した概念図である。
引き抜き方向Ｄに沿って幅２μｍ，長さ１０〜数百μｍの圧痕３３１が存在することがわかった。Ｓｎ−Ａｇ系やＳｎ−Ｃｕ系のＳｎを基としたはんだのぬれ広がりの方向は、圧痕３３１の形成方向に対して垂直な方向へのはんだのぬれ広がりは小さい。すなわち、引き抜き方向Ｄに垂直な方向は、はんだがぬれ広がりにくく、第２突出面３２２ａからのはんだの溢れと漏れが生じにくいことがわかった。この現象を利用して、導体板３１８の引き抜き方向Ｄは、ＩＧＢＴ３２８のゲート電極３２８ｃが並べられた方向に沿う辺（図１１の辺Ｓ３）と同方向となっている。これにより、第２突出面３２２ａからゲート電極３２８ｃ側へのはんだの溢れと漏れを防止でき、歩留まり率を向上させることができる。
また、ＣｕあるいはＡｌを基とした導体板３１８表面に１μｍ以上の厚さのＮｉめっき（電解めっき，無電解めっき，スパッタ膜）を施し、Ｃｕを３〜７mass％含有したＳｎ基はんだを用いて接合すると、はんだとＮｉめっきとの接合界面に、Ｃｕ6Ｓｎ5を基とした層が生成する。
このＣｕ6Ｓｎ5層が生成することで、使用環境下での温度上昇により生じる、ＳｎとＮｉとの相互拡散を抑制するバリア層として機能する。これにより、Ｎｉめっきの消費が抑えられ、接合初期状態の信頼性の高い接合構成を維持できる期間が長時間化し、パワーモジュールの信頼性が向上する。
例えば、Ｃｕ（導体板）にＳｎを基としたはんだを直接接合すると、接合初期では、Ｓｎ（はんだ）とＣｕ（導体板）との接合界面にＣｕ6Ｓｎ5層が形成した状態が好ましい。接合温度や接合保持時間が長くなると、前記Ｃｕ6Ｓｎ5層Ｃｕと（導体板）との界面に脆いＣｕ3Ｓｎ層が生成した。
せん断強度や引張強度を測定した結果、Ｃｕ3Ｓｎ層の形成により強度低下が生じた。また、この状態で使用環境を考慮した−４５℃〜１２５℃（各温度で３０分保持）の熱サイクル試験を行うと、Ｃｕ3Ｓｎ層の成長が生じ、熱サイクル数の進行とともに強度低下が生じた。
このように、初期の健全な接合状態を維持しやすい、ＮｉめっきとＳｎ−３〜７Ｃｕはんだの構成とすることで、信頼性の高いパワーモジュールを提供できることがわかった。
また、導体板３１８表面に、Ｃｕ，ＮｉめっきされたＣｕ，ＮｉめっきされたＡｌに対して、Ｓｎを基としたはんだを用いて接合する場合に、ボイド率を低減できるパワーモジュールの製造方法について説明する。
近年、環境保全のため、Ｐｂを含有しないはんだを用いた電気製品が求められている。特に、Ｓｎを基としたはんだを用いて接合する場合、Ｐｂ基はんだの溶融開始温度３００℃付近よりも溶融開始温度が低下し、例えば２００℃周辺となる。これに伴い、フラックスや水素など、接合雰囲気を還元雰囲気にしても、Ｓｎ基はんだの溶融開始時にはＣｕやＮｉめっき表面の自然酸化皮膜が残存する。ＣｕやＮｉの酸化皮膜は、粒内に比較して粒界から開始するため、Ｓｎのぬれ広がりが不均一となりガスを巻き込んだり、溶融したＳｎ中にＣｕやＮｉの酸化皮膜が還元することで生成するガスが巻き込まれることで、Ｐｂを基としたはんだを用いた場合に比較して、ボイド率が上昇することがわかった。
接合面に存在する酸化皮膜をはんだ溶融開始前に行うことに注目し、Ａｇを導体板突出面に処理した結果、還元雰囲気（水素など），不活性雰囲気（窒素など）といずれの雰囲気でも、Ｓｎ基はんだの溶融開始前に酸化皮膜が還元され、上記のぬれ広がりの不均一さに起因するガスの巻き込みや、溶融後の酸化皮膜還元に伴うガスの巻き込みが抑制され、接合後に存在するボイドがＣｕやＮｉに比較して２０％低減することがわかった。同様に、Ａｕめっきを施してもＡｇと同様の効果が得られた。このように、ＣｕやＮｉめっき上にＡｇやＡｕめっきを施すことで接合部のボイド率をさらに低減でき、パワーモジュールの放熱性や寿命が向上する。また、Ｎｉめっきの上からＡｕやＡｇをめっきし、Ｓｎ−３〜７Ｃｕはんだで接合することで、温度上昇への耐性が高い接合界面にすることが可能である。
また、上述しためっき処理法と、上述した粗化処理方法を、図１４（ａ）に示す引き抜き工程後かつ図１４（ｂ）に示すプレス工程前に行うことで、生産性が大幅に向上する。図１６に示すように、導体板３１８に対し、ＩＧＢＴ３２８やダイオード１５６を搭載される第２突出面３２２ａ及び３２２ｂに対応する部分に、スポットめっきあるいは当該面以外の面をマスキングして、第２突出面３２２ａ及び３２２ｂに対応する部分にめっき処理を施す。その後に上述した粗化処理してから、図１４（ｂ）に示すプレス工程を行う。これにより、導体板３１８が引き抜き材の状態で、めっき処理と粗化処理を一括で処理できるため、バッチ処理よりも生産性の高い製造方法を提供できる。
また、Ｎｉめっき後の導体板の粗化，Ａｇめっき後の導体板の粗化の際に、導体板３１８の面だけ反応が生じる粗化液を選択することで、めっき面へのマスキングが不要となりさらに生産性の高い製造方法を提供できる。
また、図１４（ａ）の引き抜き面Ｆ１及びＦ２に、めっき面が引き抜き方向Ｄに沿ってストライプ状に施されるようにしてもよい。これによりスポット状でのマスキングよりも容易にマスキング可能である。さらにスポットめっきよりも高速処理可能となる。そして、導体板３１８のその他の引き抜き面Ｆ３乃至Ｆ５を粗化処理する。粗化処理時、粗化液を選択することで、めっき面へのマスキングは省略可能である。さらに、図１４（ｂ）のプレス加工を行い、第２突出面３２２ａおよび３２２ｂを作製する際、第１突出面３１８ｆ及び３１８ｇにめっきは残存する。これにより、はんだが溢れた時、めっきした方向（引き抜き方向Ｄ）にはんだを逃がすことが可能となる。特に、Ａｇめっきした場合には、圧痕の効果だけではなく、メタライズ種の違いによる効果も加わるため、その効果が大きくなる。
図１５は、第２実施形態に係るモジュール一次封止体３０２の分解斜視図である。第１実施形態と異なるところは、導体板３１５にも、導体板３１８と同様の工程にて、同様の突出部等を形成した点である。導体板３１５は、それぞれ第１突出部３１５ｈ，第１突出部３１５ｉ，第２突出部３１５ｊ，第２突出部３１５ｋ，第２突出面３５２ａ，第２突出面３５２ｂ，第１突出面３１５ｆ，第１突出面３１５ｄ，導体板表面３１５ｃ，導体板表面３１５ｅ，導体板表面３１５ｇを形成する。
なお、第２突出面３５２ａは、ＩＧＢＴ３２８のゲート電極３２８ｃが形成されていないコレクタ電極３２８ａと対向するので、第２突出面３２２ａより大きく形成される必要がある。そのため、第１突出部３１５ｈの幅は、第１突出部３１８ｈの幅よりも大きく形成されている。
本実施形態のように構成することにより、ＩＧＢＴ３２８が第２突出面３２２ａと第２突出面３５２ａとの間に金属接合部１６０を介して接合され、またダイオード１５６が第２突出面３２２ｂと第２突出面３５２ｂとの間に金属接合部１６０を介して接合され、樹脂により充填封止されるので、多数の段差によって樹脂と導体板３１５と導体板３１８とが密着されて金属接合部１６０のひずみが低減することになる。また、導体板３１５の放熱性の大きく損ねることを抑えることができる。
なお、第１実施形態及び第２実施形態にて説示した導体板３１８は、ＩＧＢＴ３２８とダイオード１５６がそれぞれ１つずつの場合であったが、第１突出部３１８ｈの形成方向に沿って第２突出部３１８ｊが２つ形成されるようにして、また第１突出部３１８ｉの形成方向に沿って第２突出部３１８ｋが２つ形成されるようにして、１つの導体板３１８に対してＩＧＢＴ３２８とダイオード１５６をそれぞれ２つ接続させるようにしてもよい。
１５６ ダイオード
１６０ 金属接合部
３１５，３１８ 導体板
３１５ｃ，３１５ｅ，３１５ｇ，３１８ｃ，３１８ｅ，３１８ｇ 導体板表面
３１５ｄ，３１５ｆ，３１８ｄ，３１８ｆ 第１突出面
３１５ｈ，３１５ｉ，３１８ｈ，３１８ｉ 第１突出部
３１８ｊ，３１８ｋ 第２突出部
３２２ａ，３２２ｂ，３５２ａ，３５２ｂ 第２突出面
３２７ ワイヤ
３２８ ＩＧＢＴ
３２８ａ コレクタ電極
３２８ｂ エミッタ電極
３２８ｃ ゲート電極
３３１ 圧痕
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 辺
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５ 引き抜き面

Claims (5)

  1. 一方の主面に複数の制御電極を形成したパワー半導体素子と、
    前記パワー半導体素子の前記一方の主面と第１はんだ材を介して接合される第１導体板と、
    前記パワー半導体素子の他方の主面と第２はんだ材を介して接合される第２導体板と、を備え、
    前記第１導体板は、当該第１導体板の主面から突出して上面に第１突出面を有する第１突出部を形成し、
    前記第１導体板の前記第１突出面には、前記パワー半導体素子の前記一方の主面と対向する第２突出面を有する第２突出部が形成され、
    前記第１はんだ材は、前記パワー半導体素子と前記第１導体板の間であって、前記複数の制御電極を避けて介装され、
    さらに前記パワー半導体素子の前記一方の主面の垂直方向から投影した場合に、
    前記第２突出部は、前記第２突出面の所定辺の投影部が前記第１導体板と前記第１突出部との間に形成される段差部の投影部と重なるように形成され、
    前記パワー半導体素子の前記複数の制御電極は、前記第２突出面の前記所定辺に沿うように形成されるパワー半導体モジュール。
  2. 請求項１に記載されたパワー半導体モジュールであって、
    前記パワー半導体素子は、前記パワー半導体素子の前記制御電極が前記第１突出部を形成していない前記第１導体板の表面と対向するとともに前記第２突出面の前記所定辺に沿うように配置されるパワー半導体モジュール。
  3. 請求項２に記載されたパワー半導体モジュールであって、
    前記第１突出部を形成していない前記第１導体板の表面は、前記第２突出面に対して前記第１突出面より遠ざけて形成されるパワー半導体モジュール。
  4. パワー半導体素子の一方の主面と対向する第１導体板と前記パワー半導体素子の他方の主面と対向する第２導体板を有するパワー半導体モジュールの製造方法であって、
    前記第１導体板の一方の面に第１突出面を有する第１突出部を形成する場合に、当該第１突出面の向かい合った所定の２辺が前記第１導体板の向かい合った所定の２辺とそれぞれ重なるように、引き抜きにより形成する第１工程と、
    前記第１突出面に形成されるとともに第２突出面を有する第２突出部を形成する場合に、前記第１突出面の一部をプレスすることにより前記第２突出面を形成させる第２工程と、を有するパワー半導体モジュールの製造方法。
  5. 請求項４に記載のパワー半導体モジュールの製造方法であって、
    前記第１工程は、はんだ材と接合される金属メッキを前記第１突出面に塗布する工程を含むパワー半導体モジュールの製造方法。
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