JP7286016B2 - パワー半導体装置及びその製造方法並びに電力変換装置 - Google Patents

Description

本開示は、パワー半導体装置及びその製造方法並びに電力変換装置に関する。

特開２００２－１７０９０６号公報（特許文献１）は、基板と、半導体チップと、ワイヤと、電極パターンと、封止樹脂と、ポストとを備える半導体装置を開示している。半導体チップは、基板に固定されている。電極パターンは、基板上に設けられている。ワイヤーは、半導体チップと電極パターンとに接続されている。封止樹脂には、ポスト孔部が形成されている。ポストは、高速Ｃｕメッキ法を用いて、ポスト孔部内に形成されている。ポストの一端は電極パターンに接続されており、ポストの他端は封止樹脂の外表面から突出している。

特開２００２－１７０９０６号公報

パワー半導体素子を含むパワー半導体装置では、より多くの熱が発生する。パワー半導体装置を、電子部品が搭載された基板に実装しようとすると、パワー半導体素子において発生する熱から電子部品を保護する必要がある。また、パワー半導体素子及び導電回路パターンに高い電圧が印加されることに起因して、パワー半導体素子及び導電回路パターンから強い電界が発生する。この強い電界に起因する電磁ノイズが、基板上の電子部品に与える悪影響を低減するとともに、この強い電界に起因して、パワー半導体素子と電子部品との間に配置されている絶縁部材（例えば、パワー半導体素子を封止する封止部材）に絶縁破壊が発生することを防ぐ必要もある。そのため、ポストを高くして、パワー半導体素子と電子部品との間の間隔を大きくする必要がある。しかし、高速Ｃｕメッキ法では、ポストの製造時間及びポストの製造コストの観点から、ポストの高さを大きくすることはできない。

本開示は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その第一局面の目的は、より高い導電ポストが形成され得るとともに、向上された信頼性を有するパワー半導体装置及びその製造方法を提供することである。本開示の第二局面の目的は、電力変換装置の信頼性を向上させることである。

本開示のパワー半導体装置は、導電回路パターンと、パワー半導体素子と、封止部材と、第１導電ポストと、第２導電ポストとを備える。導電回路パターンは、第１主面を含む。パワー半導体素子は、導電回路パターンの第１主面上に接合されている。封止部材は、導電回路パターンの第１主面と、パワー半導体素子とを封止する。第１導電ポストは、封止部材に形成されている第１孔に充填されており、かつ、導電回路パターンの第１主面に接続されている。第２導電ポストは、封止部材に形成されている第２孔に充填されており、かつ、パワー半導体素子に接続されている。第１導電ポストは、第１金属ピンと、第１導電接合部材とを含む。第２導電ポストは、第２金属ピンと、第２導電接合部材とを含む。第１導電接合部材は、第１金属ピンの第１ピン側面と第１孔の第１側面との間に充填されており、かつ、第１金属ピンを導電回路パターンに接合している。第２導電接合部材は、第２金属ピンの第２ピン側面と第２孔の第２側面との間に充填されており、かつ、第２金属ピンをパワー半導体素子に接合している。

本開示のパワー半導体装置の製造方法は、導電回路パターンの第１主面上にパワー半導体素子を接合することと、導電回路パターンの第１主面とパワー半導体素子とを封止し、かつ、第１孔と第２孔とが形成されている封止部材を設けることとを備える。本開示のパワー半導体装置の製造方法は、封止部材の第１孔内に第１導電ポストを形成することと、封止部材の第２孔内に第２導電ポストを形成することとを備える。封止部材を設けることは、パワー半導体素子が接合されている導電回路パターンを、第１金型ピンと第２金型ピンとが配置されている金型の空洞内に載置することと、金型の空洞に封止樹脂材料を注入することと、封止樹脂材料を硬化させて封止部材を得ることとを含む。第１金型ピンは、封止部材の第１孔に対応して配置されている。第２金型ピンは、封止部材の第２孔に対応して配置されている。第１導電ポストは、封止部材の第１孔に充填されており、かつ、導電回路パターンの第１主面に接続されている。第２導電ポストは、封止部材の第２孔に充填されており、かつ、パワー半導体素子に接続されている。第１導電ポストは、第１金属ピンと、第１導電接合部材とを含む。第２導電ポストは、第２金属ピンと、第２導電接合部材とを含む。第１導電接合部材は、第１金属ピンの第１ピン側面と第１孔の第１側面との間に充填されており、かつ、第１金属ピンを導電回路パターンに接合している。第２導電接合部材は、第２金属ピンの第２ピン側面と第２孔の第２側面との間に充填されており、かつ、第２金属ピンをパワー半導体素子に接合している。

本開示の電力変換装置は、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、主変換回路を制御する制御信号を主変換回路に出力する制御回路とを備える。主変換回路は、本開示の半導体モジュールを有する。

本開示のパワー半導体装置では、第１導電ポストは第１金属ピンを含み、第２導電ポストは第２金属ピンを含む。そのため、第１導電ポストの第１高さと第２導電ポストの第２高さとを増加させることができる。また、第１金属ピンは、第１導電接合部材によって、導電回路パターンと封止部材とに接合される。第２金属ピンは、第２導電接合部材によって、パワー半導体素子と封止部材とに接合される。パワー半導体装置の信頼性が向上され得る。

本開示のパワー半導体装置の製造方法では、第１導電ポストは第１金属ピンを含み、第２導電ポストは第２金属ピンを含む。そのため、より高い第１導電ポストとより高い第２導電ポストとが形成され得る。また、第１金属ピンは、第１導電接合部材によって、導電回路パターンと封止部材とに接合される。第２金属ピンは、第２導電接合部材によって、パワー半導体素子と封止部材とに接合される。本実施の形態のパワー半導体装置の製造方法によれば、信頼性が向上されたパワー半導体装置を得ることができる。

本開示の電力変換装置は、本開示のパワー半導体装置を備えているため、向上された信頼性を有する。

実施の形態１のパワー半導体装置の概略断面図である。 実施の形態１のパワー半導体装置の製造方法の第一の例、第二の例及び第三の例の一工程を示す概略断面図である。 実施の形態１のパワー半導体装置の製造方法の第一の例、第二の例及び第三の例における、図２に示される工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態１のパワー半導体装置の製造方法の第一の例、第二の例及び第三の例における、図３に示される工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態１のパワー半導体装置の製造方法の第一の例における、図４に示される工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態１のパワー半導体装置の製造方法の第一の例における、図５に示される工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態１のパワー半導体装置の製造方法の第二の例における、図４に示される工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態１のパワー半導体装置の製造方法の第三の例における、図４に示される工程の次工程を示す概略断面図である。 実施の形態１のパワー半導体モジュールの概略断面図である。 実施の形態１の変形例のパワー半導体モジュールの概略断面図である。 実施の形態２のパワー半導体装置の概略断面図である。 実施の形態２の変形例のパワー半導体装置の概略断面図である。 実施の形態３のパワー半導体装置の概略断面図である。 実施の形態３の変形例のパワー半導体装置の概略断面図である。 実施の形態４のパワー半導体装置の概略断面図である。 実施の形態４の変形例のパワー半導体装置の概略断面図である。 実施の形態５の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、同一の構成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．
図１を参照して、実施の形態１のパワー半導体装置１を説明する。パワー半導体装置１は、導電回路パターン１０と、パワー半導体素子１５と、封止部材２０と、導電ポスト３０と、導電ポスト３３と、導電ポスト３６とを備える。

導電回路パターン１０は、例えば、銅またはアルミニウムのような金属材料で形成されている。導電回路パターン１０は、第１主面１０ａを含む。第１主面１０ａとは反対側の導電回路パターン１０の主面１０ｂに、絶縁基板（図示せず）が設けられてもよい。絶縁基板は、例えば、アルミナ、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素のような無機材料（セラミックス材料）で形成されてもよい。絶縁基板は、例えば、アルミナ、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素のような無機フィラー（セラミックスフィラー）が添加された、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはシアネート系樹脂のような樹脂材料で形成されてもよい。

パワー半導体素子１５は、導電接合部材（図示せず）を用いて、導電回路パターン１０の第１主面１０ａ上に接合されている。パワー半導体素子１５は、主に、シリコン、または、炭化珪素、窒化ガリウムもしくはダイヤモンドのようなワイドバンドギャップ半導体材料で形成されている。導電接合部材は、例えば、鉛フリーはんだのようなはんだ、または、銀微粒子粒子焼結体、銅微粒子粒子焼結体もしくはニッケル微粒子粒子焼結体のような金属微粒子粒子焼結体である。

パワー半導体素子１５は、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）またはフリーホイールダイオード（ＦＷＤ）である。パワー半導体素子１５は、例えば、裏面電極１６と、第１前面電極１７と、第２前面電極１８とを含む。裏面電極１６は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対向するパワー半導体素子１５の裏面に設けられている。裏面電極１６は、導電接合部材（図示せず）によって、導電回路パターン１０に接合されている。第１前面電極１７と第２前面電極１８とは、パワー半導体素子１５の裏面とは反対側のパワー半導体素子１５の前面に設けられている。パワー半導体素子１５は、例えば、ＩＧＢＴである。第１前面電極１７は、例えば、ソース電極である。第２前面電極１８は、例えば、ゲート電極である。裏面電極１６は、例えば、ドレイン電極である。

封止部材２０は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａと、パワー半導体素子１５とを封止する。第１主面１０ａとは反対側の導電回路パターン１０の主面１０ｂは、封止部材２０から露出してもよいし、封止部材２０で封止されてもよい。封止部材２０は、例えば、エポキシ樹脂のような絶縁樹脂材料で形成されている。封止部材２０は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において、導電回路パターン１０の第１主面１０ａから離れている第２主面２０ａを含む。

封止部材２０に、孔２２，２３，２４が形成されている。孔２２の長手方向は、例えば、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向である。孔２２は、封止部材２０の第２主面２０ａにまで延在している。封止部材２０の第２主面２０ａの平面視において、孔２２は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの一部を、封止部材２０から露出させている。孔２３の長手方向は、例えば、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向である。孔２３は、封止部材２０の第２主面２０ａにまで延在している。封止部材２０の第２主面２０ａの平面視において、孔２３は、パワー半導体素子１５の第１前面電極１７の一部を、封止部材２０から露出させている。孔２４の長手方向は、例えば、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向である。孔２４は、封止部材２０の第２主面２０ａにまで延在している。封止部材２０の第２主面２０ａの平面視において、孔２４は、パワー半導体素子１５の第２前面電極１８の一部を、封止部材２０から露出させている。

導電ポスト３０は、封止部材２０の孔２２に充填されており、かつ、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに接続されている。導電ポスト３０の長手方向は、例えば、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向である。導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位する導電ポスト３０の端部は、封止部材２０の第２主面２０ａから突出している。導電ポスト３０の高さは、例えば、１．０ｍｍ以上である。導電ポスト３０の高さは、導電ポスト３０の長手方向における導電ポスト３０の長さである。導電ポスト３０の高さは、特に限定されないが、導電ポスト３０の曲がり及び折れの防止並びに導電ポスト３０と他の部品との間の機械的干渉の回避の観点から、１００ｍｍ以下であってもよい。

導電ポスト３０は、金属ピン３１と、導電接合部材３２とを含む。金属ピン３１の長手方向は、例えば、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向である。金属ピン３１は、例えば、銅、アルミニウム、金または銀のような、実質的に単一の金属元素からなる金属材料で形成されている。実質的に単一の金属元素からなる金属材料は、当該単一の金属元素と不可避不純物とから構成されている材料を意味する。金属ピン３１の熱伝導率は、導電接合部材３２の熱伝導率より高くてもよく、かつ、金属ピン３１の電気抵抗率は、導電接合部材３２の電気抵抗率より低くてもよい。

導電接合部材３２は、金属ピン３１を導電回路パターン１０に接合している。導電接合部材３２は、金属ピン３１のピン側面と孔２２の側面との間に充填されている。導電接合部材３５は、金属ピン３１のピン側面を封止部材２０の孔２２の側面に接合している。導電接合部材３２は、銀微粒子粒子焼結体、銅微粒子粒子焼結体もしくはニッケル微粒子粒子焼結体のような金属微粒子焼結体、はんだ、または、樹脂と樹脂中に分散されている導電粒子とを含む導電接着剤で形成されている。

導電ポスト３３は、封止部材２０の孔２３に充填されており、かつ、パワー半導体素子１５（特定的には、第１前面電極１７）に接続されている。導電ポスト３３の長手方向は、例えば、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向である。導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位する導電ポスト３３の端部は、封止部材２０の第２主面２０ａから突出している。導電ポスト３３の高さは、例えば、１．０ｍｍ以上である。導電ポスト３３の高さは、導電ポスト３３の長手方向における導電ポスト３３の長さである。導電ポスト３３の高さは、特に限定されないが、導電ポスト３３の曲がり及び折れの防止並びに導電ポスト３３と他の部品との間の機械的干渉の回避の観点から、１００ｍｍ以下であってもよい。

導電ポスト３３は、金属ピン３４と、導電接合部材３５とを含む。金属ピン３４の長手方向は、例えば、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向である。金属ピン３４は、銅、アルミニウム、金または銀のような、実質的に単一の金属元素からなる金属材料で形成されている。実質的に単一の金属元素からなる金属材料は、当該単一の金属元素と不可避不純物とから構成されている材料を意味する。金属ピン３４の熱伝導率は、導電接合部材３５の熱伝導率より高くてもよく、かつ、金属ピン３４の電気抵抗率は、導電接合部材３５の電気抵抗率より低くてもよい。

導電接合部材３５は、金属ピン３４をパワー半導体素子１５（特定的には、第１前面電極１７）に接合している。導電接合部材３５は、金属ピン３４のピン側面と孔２３の側面との間に充填されている。導電接合部材３５は、金属ピン３４のピン側面を封止部材２０の孔２３の側面に接合している。導電接合部材３５は、銀微粒子粒子焼結体、銅微粒子粒子焼結体もしくはニッケル微粒子粒子焼結体のような金属微粒子焼結体、はんだ、または、樹脂と樹脂中に分散されている導電粒子とを含む導電接着剤で形成されている。

導電ポスト３６は、封止部材２０の孔２４に充填されており、かつ、パワー半導体素子１５（特定的には、第２前面電極１８）に接続されている。導電ポスト３６の長手方向は、例えば、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向である。導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位する導電ポスト３６の端部は、封止部材２０の第２主面２０ａから突出している。導電ポスト３６の高さは、例えば、１．０ｍｍ以上である。導電ポスト３６の高さは、導電ポスト３６の長手方向における導電ポスト３６の長さである。導電ポスト３６の高さは、特に限定されないが、導電ポスト３６の曲がり及び折れの防止並びに導電ポスト３６と他の部品との間の機械的干渉の回避の観点から、１００ｍｍ以下であってもよい。

導電ポスト３６は、金属ピン３７と、導電接合部材３８とを含む。金属ピン３７の長手方向は、例えば、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向である。金属ピン３７は、銅、アルミニウム、金または銀のような、実質的に単一の金属元素からなる金属材料で形成されている。実質的に単一の金属元素からなる金属材料は、当該単一の金属元素と不可避不純物とから構成されている材料を意味する。金属ピン３７の熱伝導率は、導電接合部材３８の熱伝導率より高くてもよく、かつ、金属ピン３７の電気抵抗率は、導電接合部材３８の電気抵抗率より低くてもよい。

導電接合部材３８は、金属ピン３７をパワー半導体素子１５（特定的には、第２前面電極１８）に接合している。導電接合部材３８は、金属ピン３７のピン側面と孔２４の側面との間に充填されている。導電接合部材３８は、金属ピン３７のピン側面を封止部材２０の孔２４の側面に接合している。導電接合部材３８は、銀微粒子粒子焼結体、銅微粒子粒子焼結体もしくはニッケル微粒子粒子焼結体のような金属微粒子焼結体、はんだ、または、樹脂と樹脂中に分散されている導電粒子とを含む導電接着剤で形成されている。

パワー半導体装置１の動作時に、金属ピン３１に流れる第１電流と、金属ピン３４に流れる第２電流とは、各々、金属ピン３７に流れる第３電流より大きい。そのため、金属ピン３１の第１断面積と、金属ピン３４の第２断面積とは、各々、金属ピン３７の第３断面積より大きい。金属ピン３１の第１断面積は、金属ピン３１の長手方向に垂直な断面における金属ピン３１の面積である。金属ピン３４の第２断面積は、金属ピン３４の長手方向に垂直な断面における金属ピン３４の面積である。金属ピン３７の第３断面積は、金属ピン３７の長手方向に垂直な断面における金属ピン３７の面積である。

図１から図６を参照して、本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第一の例を説明する。

図２に示されるように、本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第一の例は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａ上にパワー半導体素子１５を接合することを備える。具体的には、パワー半導体素子１５は、導電接合部材（図示せず）を用いて、導電回路パターン１０の第１主面１０ａ上に接合されている。導電接合部材は、例えば、鉛フリーはんだのようなはんだ、または、銀微粒子粒子焼結体、銅微粒子粒子焼結体もしくはニッケル微粒子粒子焼結体のような金属微粒子粒子焼結体である。

図３及び図４に示されるように、本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第一の例は、封止部材２０を設けることを備える。封止部材２０は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａとパワー半導体素子１５とを封止する。封止部材２０には、孔２２，２３，２４が形成されている。封止部材２０は、例えば、トランスファーモールド法を用いて形成される。

具体的には、図３に示されるように、金型４０は、固定型４１と、可動型４２とを含む。固定型４１上に、パワー半導体素子１５が接合されている導電回路パターン１０を載置する。可動型４２を動かして、金型４０を閉じる。可動型４２には、金型ピン４３，４４，４５が設けられている。金型ピン４３は、封止部材２０の孔２２に対応して配置されている。金型ピン４４は、封止部材２０の孔２３に対応して配置されている。金型ピン４５は、封止部材２０の孔２４に対応して配置されている。可動型４２と固定型４１とで形成される金型４０の空洞内に、パワー半導体素子１５が接合されている導電回路パターン１０が載置される。図４に示されるように、金型４０の空洞に、封止樹脂材料を注入する。封止樹脂材料を硬化させて、封止部材２０が得られる。パワー半導体素子１５と導電回路パターン１０と封止部材２０とを、金型４０から取り出す。

図５及び図６に示されるように、本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第一の例は、封止部材２０の孔２２内に導電ポスト３０を形成することと、封止部材２０の孔２３内に導電ポスト３３を形成することと、封止部材２０の孔２４内に導電ポスト３６を形成することとを備える。導電ポスト３０は、封止部材２０の孔２２に充填されており、かつ、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに接続されている。導電ポスト３３は、封止部材２０の孔２３に充填されており、かつ、パワー半導体素子１５（特定的には、第１前面電極１７）に接続されている。導電ポスト３６は、封止部材２０の孔２４に充填されており、かつ、パワー半導体素子１５（特定的には、第２前面電極１８）に接続されている。封止部材２０の孔２２内に導電ポスト３０を形成することと、封止部材２０の孔２３内に導電ポスト３３を形成することと、封止部材２０の孔２４内に導電ポスト３６を形成することとは、同時に行われてもよい。

導電ポスト３０は、金属ピン３１と、導電接合部材３２とを含む。導電接合部材３２は、金属ピン３１を導電回路パターン１０に接合している。導電接合部材３２は、金属ピン３１のピン側面と孔２２の側面との間に充填されている。導電接合部材３２は、金属ピン３１のピン側面を封止部材２０の孔２２の側面に接合している。導電ポスト３３は、金属ピン３４と、導電接合部材３５とを含む。導電接合部材３５は、金属ピン３４をパワー半導体素子１５（特定的には、第１前面電極１７）に接合している。導電接合部材３５は、金属ピン３４のピン側面と孔２３の側面との間に充填されている。導電接合部材３５は、金属ピン３４のピン側面を封止部材２０の孔２３の側面に接合している。導電ポスト３６は、金属ピン３７と、導電接合部材３８とを含む。導電接合部材３８は、金属ピン３７をパワー半導体素子１５（特定的には、第２前面電極１８）に接合している。導電接合部材３８は、金属ピン３７のピン側面と孔２４の側面との間に充填されている。導電接合部材３８は、金属ピン３７のピン側面を封止部材２０の孔２４の側面に接合している。

具体的には、以下の工程によって、孔２２，２３，２４内に導電ポスト３０，３３，３６が形成される。図５に示されるように、孔２２内に、ペースト状または粉状の導電接合前駆体３２ｐを設ける。孔２３内に、ペースト状または粉状の導電接合前駆体３５ｐを設ける。孔２４内に、ペースト状または粉状の導電接合前駆体３８ｐを設ける。導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐは、例えば、金属微粒子または導電粒子を含むペースト、金属微粒子または導電粒子からなる粉末、または、はんだ粉末である。

図６に示されるように、金属ピン３１を導電接合前駆体３２ｐに接触させる。金属ピン３１と導電回路パターン１０との間と、金属ピン３１のピン側面と孔２２の側面との間とに、導電接合前駆体３２ｐが配置される。金属ピン３４を導電接合前駆体３５ｐに接触させる。金属ピン３４とパワー半導体素子１５（特定的には、第１前面電極１７）との間と、金属ピン３４のピン側面と孔２３の側面との間とに、導電接合前駆体３５ｐが配置される。金属ピン３７を導電接合前駆体３８ｐに接触させる。金属ピン３７とパワー半導体素子１５（特定的には、第２前面電極１８）との間と、金属ピン３７のピン側面と孔２４の側面との間とに、導電接合前駆体３８ｐが配置される。

金属ピン３１，３４，３７を導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐに接触させる際に、封止部材２０の第２主面２０ａに対して導電回路パターン１０から遠位する側にある金属ピン３１，３４，３７の部分上にも、導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐが形成される。具体的には、封止部材２０の第２主面２０aの表面上に、マスク（図示せず）が配置される。マスクには、第１開口と第２開口と第３開口とが設けられている。第１開口は、孔２２と同じ直径を有しており、孔２２に連通している。第２開口は、孔２３と同じ直径を有しており、孔２３に連通している。第３開口は、孔２４と同じ直径を有しており、孔２４に連通している。金属ピン３１，３４，３７を導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐに接触させると、孔２２，２３，２４からあふれ出た導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐが、封止部材２０の第２主面２０ａに対して導電回路パターン１０から遠位する側にある金属ピン３１，３４，３７の部分上に形成される。それから、マスクを除去する。

導電接合前駆体３２ｐを加熱及び冷却して、導電接合前駆体３２ｐを導電接合部材３２に変える。導電接合前駆体３５ｐを加熱及び冷却して、導電接合前駆体３５ｐを導電接合部材３５に変える。導電接合前駆体３８ｐを加熱及び冷却して、導電接合前駆体３８ｐを導電接合部材３８に変える。導電回路パターン１０とパワー半導体素子１５と封止部材２０とを含むパワー半導体装置１を構成する全ての部材を加熱することによって、導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐを加熱してもよい。金属ピン３１，３４，３７に電流を流すと、金属ピン３１，３４，３７に熱が発生する。この熱を利用して、導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐを加熱してもよい。

図１から図４及び図７を参照して、本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第二の例を説明する。本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第二の例は、本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第一の例と同様の工程（図２から図４に示される工程）を含んでいるが、以下の点で主に異なる。

具体的には、以下の工程によって、孔２２，２３，２４内に導電ポスト３０，３３，３６が形成される。図７に示されるように、孔２２内に導電接合前駆体３２ｑを設ける。孔２３内に導電接合前駆体３５ｑを設ける。孔２４内に導電接合前駆体３８ｑを設ける。導電接合前駆体３２ｑ，３５ｑ，３８ｑは、例えば、板はんだまたは棒はんだである。

導電接合前駆体３２ｑ，３５ｑ，３８ｑを加熱して、導電接合前駆体３２ｑ，３５ｑ，３８ｑを溶融させる。導電回路パターン１０とパワー半導体素子１５と封止部材２０とを含むパワー半導体装置１を構成する全ての部材を加熱することによって、導電接合前駆体３２ｑ，３５ｑ，３８ｑを加熱してもよい。

金属ピン３１を溶融された導電接合前駆体３２ｑに浸漬させる。金属ピン３４を溶融された導電接合前駆体３５ｑに浸漬させる。金属ピン３７を溶融された導電接合前駆体３８ｑに浸漬させる。金属ピン３１と導電回路パターン１０との間と、金属ピン３１のピン側面と孔２２の側面との間とに、溶融された導電接合前駆体３２ｑが配置される。金属ピン３４とパワー半導体素子１５（特定的には、第１前面電極１７）との間と、金属ピン３４のピン側面と孔２３の側面との間とに、溶融された導電接合前駆体３５ｑが配置される。金属ピン３７とパワー半導体素子１５（特定的には、第２前面電極１８）との間と、金属ピン３７のピン側面と孔２４の側面との間とに、溶融された導電接合前駆体３８ｑが配置される。溶融された導電接合前駆体３２ｑ，３５ｑ，３８ｑを冷却して、導電接合部材３２，３５，３８に変える。

金属ピン３１，３４，３７を導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐに接触させる際に、封止部材２０の第２主面２０ａに対して導電回路パターン１０から遠位する側にある金属ピン３１，３４，３７の部分上にも、導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐが形成される。具体的には、封止部材２０の第２主面２０aの表面上に、マスク（図示せず）が配置される。マスクには、第１開口と第２開口と第３開口とが設けられている。第１開口は、孔２２と同じ直径を有しており、孔２２に連通している。第２開口は、孔２３と同じ直径を有しており、孔２３に連通している。第３開口は、孔２４と同じ直径を有しており、孔２４に連通している。金属ピン３１，３４，３７を溶融された導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐに接触させると、孔２２，２３，２４からあふれ出た導電接合前駆体３２ｐ，３５ｐ，３８ｐが、封止部材２０の第２主面２０ａに対して導電回路パターン１０から遠位する側にある金属ピン３１，３４，３７の部分上に形成される。溶融された導電接合前駆体３２ｑ，３５ｑ，３８ｑを冷却して、導電接合部材３２，３５，３８に変える。それから、マスクを除去する。

図１から図４及び図８を参照して、本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第三の例を説明する。本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第三の例は、本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法の第一の例と同様の工程（図２から図４に示される工程）を含んでいるが、以下の点で主に異なる。

具体的には、以下の工程によって、孔２２，２３，２４内に導電ポスト３０，３３，３６が形成される。図８に示されるように、塗布法または蒸着法などによって、金属ピン３１上に導電接合前駆体３２ｒを施す。塗布法または蒸着法などによって、金属ピン３４上に導電接合前駆体３５ｒを施す。塗布法または蒸着法などによって、金属ピン３７上に導電接合前駆体３８ｒを施す。導電接合前駆体３２ｒ，３５ｒ，３８ｒは、例えば、樹脂と、樹脂中に分散された導電粒子（例えば、銀粒子、銅粒子、ニッケル粒子または金粒子）とを含む導電ペースト、または、はんだコーティングである。

導電接合前駆体３２ｒが施された金属ピン３１を孔２２に挿入する。導電接合前駆体３５ｒが施された金属ピン３４を孔２３に挿入する。導電接合前駆体３８ｒが施された金属ピン３７を孔２４に挿入する。金属ピン３１と導電回路パターン１０との間と、金属ピン３１のピン側面と孔２２の側面との間とに、導電接合前駆体３２ｒが配置される。金属ピン３４とパワー半導体素子１５（特定的には、第１前面電極１７）との間と、金属ピン３４のピン側面と孔２３の側面との間とに、導電接合前駆体３５ｐが配置される。金属ピン３７とパワー半導体素子１５（特定的には、第２前面電極１８）との間と、金属ピン３７のピン側面と孔２４の側面との間とに、導電接合前駆体３８ｒが配置される。

導電接合前駆体３２ｒ，３５ｒ，３８ｒを加熱及び冷却して、導電接合前駆体３２ｒ，３５ｒ，３８ｒを導電接合部材３２，３５，３８に変える。導電回路パターン１０とパワー半導体素子１５と封止部材２０とを含むパワー半導体装置１を構成する全ての部材を加熱することによって、導電接合前駆体３２ｒ，３５ｒ，３８ｒを加熱してもよい。金属ピン３１，３４，３７に電流を流すと、金属ピン３１，３４，３７に熱が発生する。この熱を利用して、導電接合前駆体３２ｒ，３５ｒ，３８ｒを加熱してもよい。

図９を参照して、本実施の形態のパワー半導体モジュール２を説明する。パワー半導体モジュール２は、パワー半導体装置１と、プリント配線基板５０とを備える。

プリント配線基板５０は、絶縁基材５１と、配線５２とを含む。絶縁基材５１は、例えば、ガラスエポキシ基材又はガラスコンポジット基材である。ガラスエポキシ基材は、例えば、エポキシ樹脂を含浸したガラス織布が熱硬化されて形成される。ガラスコンポジット基材は、例えば、エポキシ樹脂を含浸したガラス不織布が熱硬化されて形成される。絶縁基材５１は、封止部材２０の第２主面２０ａに面する第３主面５１ａと、第３主面５１ａとは反対側の第４主面５１ｂとを含む。

配線５２は、例えば、絶縁基材５１の第４主面５１ｂ上に設けられている。配線５２は、絶縁基材５１の第３主面５１ａ上に設けられてもよいし、絶縁基材５１の中に埋め込まれていてもよい。配線５２は、例えば、銅箔のような金属層である。配線５２は、第１配線部分５３と、第２配線部分５４と、第３配線部分５５とを含む。第１配線部分５３と、第２配線部分５４と、第３配線部分５５とは、互いに離間されている。プリント配線基板５０には、配線５２に接続されている電子部品（図示せず）が搭載されている。電子部品は、例えば、抵抗、コンデンサまたはトランスなどである。

パワー半導体装置１は、プリント配線基板５０に実装されている。具体的には、導電ポスト３０は、例えば、導電接合部材３２を用いて、第１配線部分５３に固定されている。導電ポスト３３は、例えば、導電接合部材３５を用いて、第２配線部分５４に固定されている。導電ポスト３６は、例えば、導電接合部材３８を用いて、第３配線部分５５に固定されている。

図１０を参照して、本実施の形態の変形例のパワー半導体モジュール２ａを説明する。パワー半導体モジュール２ａは、本実施の形態の変形例のパワー半導体装置１ａと、プリント配線基板５０ａとを備える。プリント配線基板５０ａでは、配線５２は、絶縁基材５１の第３主面５１ａ上に設けられている。パワー半導体装置１ａでは、導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位する導電ポスト３０の端部は、封止部材２０の第２主面２０ａに面一である。導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位する導電ポスト３３の端部は、封止部材２０の第２主面２０ａに面一である。導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位する導電ポスト３６の端部は、封止部材２０の第２主面２０ａに面一である。パワー半導体装置１ａは、プリント配線基板５０ａに表面実装されている。

本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの効果を説明する。
本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａは、導電回路パターン１０と、パワー半導体素子１５と、封止部材２０と、第１導電ポスト（導電ポスト３０）と、第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）とを備える。導電回路パターン１０は、第１主面１０ａを含む。パワー半導体素子１５は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａ上に接合されている。封止部材２０は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａと、パワー半導体素子１５とを封止する。第１導電ポストは、封止部材２０に形成されている第１孔（孔２２）に充填されており、かつ、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに接続されている。第２導電ポストは、封止部材２０に形成されている第２孔（孔２３または孔２４）に充填されており、かつ、パワー半導体素子１５に接続されている。第１導電ポストは、第１金属ピン（金属ピン３１）と、第１導電接合部材（導電接合部材３２）とを含む。第２導電ポストは、第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）と、第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）とを含む。第１導電接合部材は、第１金属ピンの第１ピン側面と第１孔の第１側面との間に充填されており、かつ、第１金属ピンを導電回路パターン１０に接合している。第２導電接合部材は、第２金属ピンの第２ピン側面と第２孔の第２側面との間に充填されており、かつ、第２金属ピンをパワー半導体素子１５に接合している。

第１導電ポスト（導電ポスト３０）は第１金属ピン（金属ピン３１）を含み、第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）は第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を含む。そのため、第１導電ポストの第１高さと第２導電ポストの第２高さとを増加させることができる。また、第１金属ピンは、第１導電接合部材（導電接合部材３２）によって、導電回路パターン１０と封止部材２０とに強固に接合される。第２金属ピンは、第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）によって、パワー半導体素子１５と封止部材２０とに接合される。パワー半導体装置１，１ａの信頼性が向上され得る。

導電回路パターン１０とパワー半導体素子１５とからワイヤを引き出すことに比べて、第１導電ポスト（導電ポスト３０）と第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）とは、パワー半導体装置１，１ａを小型化することを可能にする。

本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａでは、第１金属ピン（金属ピン３１）と第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）とは、銅、アルミニウム、金または銀で形成されている。そのため、第１金属ピンと第２金属ピンとは、高い熱伝導率と低い電気抵抗率とを有している。パワー半導体素子１５で発生した熱が、効率的に放熱され得る。パワー半導体装置１，１ａの信頼性が向上され得る。パワー半導体素子１５に、より多くの電流を流すことができる。パワー半導体装置１，１ａの電力容量を大きくすることができる。

本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａでは、第１導電接合部材（導電接合部材３２）と第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）とは、はんだまたは金属微粒子焼結体で形成されている。そのため、第１金属ピン（金属ピン３１）は、第１導電接合部材によって、導電回路パターン１０と封止部材２０とに接合される。第２金属ピン（導電接合部材３２または導電接合部材３５）は、第２導電接合部材によって、パワー半導体素子１５と封止部材２０とに接合される。パワー半導体装置１，１ａの信頼性が向上され得る。

本実施の形態のパワー半導体装置１では、封止部材２０は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において、導電回路パターン１０の第１主面１０ａから離れている第２主面２０ａを含む。導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位する第１導電ポスト（導電ポスト３０）の第１端部と第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）の第２端部とは、封止部材２０の第２主面２０ａから突出している。

そのため、パワー半導体素子１５を含むパワー半導体装置１を電子部品が搭載されたプリント配線基板５０に実装する際に、パワー半導体素子１５と電子部品との間の距離を増加させることができる。電子部品は、パワー半導体素子１５において発生する熱から保護され得る。パワー半導体装置１は、より多くの電気製品に適用され得る。

本実施の形態のパワー半導体装置１ａでは、封止部材２０は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において、第１主面１０ａから離れている第２主面２０ａを含む。導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位する第１導電ポスト（導電ポスト３０）の第１端部と第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）の第２端部とは、封止部材２０の第２主面２０ａに面一である。

そのため、パワー半導体素子１５を含むパワー半導体装置１ａは、プリント配線基板５０ａに表面実装され得る。プリント配線基板５０ａへのパワー半導体装置１ａの実装が容易になる。

本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａ上にパワー半導体素子１５を接合することと、導電回路パターン１０の第１主面１０ａとパワー半導体素子１５とを封止し、かつ、第１孔（孔２２）と第２孔（孔２３または孔２４）とが形成されている封止部材２０を設けることとを備える。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法は、封止部材２０の第１孔内に第１導電ポスト（導電ポスト３０）を形成することと、封止部材２０の第２孔内に第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）を形成することとを備える。封止部材２０を設けることは、パワー半導体素子１５が接合されている導電回路パターン１０を、第１金型ピン（金型ピン４３）と第２金型ピン（金型ピン４４または金型ピン４５）とが配置されている金型４０の空洞内に載置することと、金型４０の空洞に封止樹脂材料を注入することと、封止樹脂材料を硬化させて封止部材２０を得ることとを含む。第１金型ピンは、封止部材２０の第１孔に対応して配置されている。第２金型ピンは、封止部材２０の第２孔に対応して配置されている。

第１導電ポスト（導電ポスト３０）は、封止部材２０の第１孔（孔２２）に充填されており、かつ、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに接続されている。第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）は、封止部材２０の第２孔（孔２３または孔２４）に充填されており、かつ、パワー半導体素子１５に接続されている。第１導電ポストは、第１金属ピン（金属ピン３１）と、第１導電接合部材（導電接合部材３２）とを含む。第２導電ポストは、第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）と、第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）とを含む。第１導電接合部材は、第１金属ピンの第１ピン側面と第１孔の第１側面との間に充填されており、かつ、第１金属ピンを導電回路パターン１０に接合している。第２導電接合部材は、第２金属ピンの第２ピン側面と第２孔の第２側面との間に充填されており、かつ、第２金属ピンをパワー半導体素子１５に接合している。

第１導電ポスト（導電ポスト３０）は第１金属ピン（金属ピン３１）を含み、第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）は第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を含む。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、より高い第１導電ポストとより高い第２導電ポストとが形成され得る。また、第１金属ピンは、第１導電接合部材（導電接合部材３２）によって、導電回路パターン１０と封止部材２０とに接合される。第２金属ピンは、第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）によって、パワー半導体素子１５と封止部材２０とに接合される。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、信頼性が向上されたパワー半導体装置１，１ａを得ることができる。

本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法では、第１孔（孔２２）と第２孔（孔２３または孔２４）とが形成されている封止部材２０を設けた後に、第１導電ポスト（導電ポスト３０）と第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）とが形成される。第１導電ポストの断面積（または直径）は、予め第１孔の断面積（または直径）で定められている。第１導電ポストは、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに平行な面内方向において、第１孔の断面積（または直径）より大きく拡がることがない。第２導電ポストの断面積（または直径）は、予め第２孔の断面積（または直径）で定められている。第２導電ポストは、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに平行な面内方向において、第２孔の断面積（または直径）より大きく拡がることがない。そのため、第１導電ポストと第２導電ポストとの間の間隔を減少させることができる。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、小型化されたパワー半導体装置１，１ａを得ることができる。

導電回路パターン１０とパワー半導体素子１５とからワイヤを引き出すことに比べて、第１導電ポスト（導電ポスト３０）と第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）とは、パワー半導体装置１，１ａを小型化し得る。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、小型化されたパワー半導体装置１，１ａを得ることができる。

本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法では、第１孔（孔２２）内に第１導電ポスト（導電ポスト３０）を形成することは、第１孔内にペースト状または粉状の第１導電接合前駆体（導電接合前駆体３２ｐ）を設けることと、第１金属ピン（金属ピン３１）を第１導電接合前駆体に接触させて、第１金属ピンと導電回路パターン１０との間と第１金属ピンの第１ピン側面と第１孔の第１側面との間とに第１導電接合前駆体を配置することと、第１導電接合前駆体を加熱及び冷却して第１導電接合前駆体を第１導電接合部材（導電接合部材３２）に変えることとを含む。

第２孔（孔２３または孔２４）内に第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）を形成することは、第２孔内にペースト状または粉状の第２導電接合前駆体（導電接合前駆体３５ｐまたは導電接合前駆体３８ｐ）を設けることと、第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を第２導電接合前駆体に接触させて、第２金属ピンとパワー半導体素子１５との間と第２金属ピンの第２ピン側面と第２孔の第２側面との間とに第２導電接合前駆体を配置することと、第２導電接合前駆体を加熱及び冷却して第２導電接合前駆体を第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）に変えることとを含む。

第１導電ポスト（導電ポスト３０）は第１金属ピン（金属ピン３１）を含み、第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）は第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を含む。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、より高い第１導電ポストとより高い第２導電ポストとが形成され得る。第１金属ピンは、第１導電接合部材（導電接合部材３２）によって、導電回路パターン１０と封止部材２０とに接合される。第２金属ピンは、第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）によって、パワー半導体素子１５と封止部材２０とに接合される。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、パワー半導体装置１，１ａの信頼性が向上され得る。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、小型化されたパワー半導体装置１，１ａを得ることができる。

本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法では、第１孔（孔２２）内に第１導電ポスト（導電ポスト３０）を形成することは、第１孔内に第１導電接合前駆体（導電接合前駆体３２ｑ）を設けることと、第１導電接合前駆体を加熱して第１導電接合前駆体を溶融させることと、第１金属ピン（金属ピン３１）を溶融された第１導電接合前駆体に浸漬させて、第１金属ピンと導電回路パターン１０との間と第１金属ピンの第１ピン側面と第１孔の第１側面との間とに溶融された第１導電接合前駆体を配置することと、第１導電接合前駆体を冷却して第１導電接合前駆体を第１導電接合部材（導電接合部材３２）に変えることとを含む。

第２孔（孔２３または孔２４）内に第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）を形成することは、第２孔内に第２導電接合前駆体（導電接合前駆体３５ｑまたは導電接合前駆体３８ｑ）を設けることと、第２導電接合前駆体を加熱して第２導電接合前駆体を溶融させることと、第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を溶融された第２導電接合前駆体に浸漬させて、第２金属ピンとパワー半導体素子１５との間と第２金属ピンの第２ピン側面と第２孔の第２側面との間とに溶融された第２導電接合前駆体を配置することと、第２導電接合前駆体を冷却して第２導電接合前駆体を第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）に変えることとを含む。

第１導電ポスト（導電ポスト３０）は第１金属ピン（金属ピン３１）を含み、第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）は第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を含む。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、より高い第１導電ポストとより高い第２導電ポストとが形成され得る。第１金属ピンは、第１導電接合部材（導電接合部材３２）によって、導電回路パターン１０と封止部材２０とに接合される。第２金属ピンは、第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）によって、パワー半導体素子１５と封止部材２０とに接合される。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、信頼性が向上されたパワー半導体装置１，１ａを得ることができる。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、小型化されたパワー半導体装置１，１ａを得ることができる。

本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法では、第１孔（孔２２）内に第１導電ポスト（導電ポスト３０）を形成することは、第１金属ピン（金属ピン３１）上に第１導電接合前駆体（導電接合前駆体３２ｒ）を施すことと、第１導電接合前駆体が施された第１金属ピンを第１孔に挿入して、第１金属ピンと導電回路パターン１０との間と第１金属ピンの第１ピン側面と第１孔の第１側面との間とに前記第１導電接合前駆体を配置することと、第１導電接合前駆体を加熱及び冷却して第１導電接合前駆体を第１導電接合部材（導電接合部材３２）に変えることとを含む。

第２孔（孔２３または孔２４）内に第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）を形成することは、第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）上に第２導電接合前駆体（導電接合前駆体３５ｒまたは導電接合前駆体３８ｒ）を施すことと、第２導電接合前駆体が施された第２金属ピンを第２孔に挿入して、第２金属ピンとパワー半導体素子１５との間と第２金属ピンの第２ピン側面と第２孔の第２側面との間とに第２導電接合前駆体を配置することと、第２導電接合前駆体を加熱及び冷却して第２導電接合前駆体を第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）に変えることとを含む。

第１導電ポスト（導電ポスト３０）は第１金属ピン（金属ピン３１）を含み、第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）は第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を含む。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、より高い第１導電ポストとより高い第２導電ポストとが形成され得る。第１金属ピンは、第１導電接合部材（導電接合部材３２）によって、導電回路パターン１０と封止部材２０とに接合される。第２金属ピンは、第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）によって、パワー半導体素子１５と封止部材２０とに接合される。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、信頼性が向上されたパワー半導体装置１，１ａを得ることができる。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、小型化されたパワー半導体装置１，１ａを得ることができる。

本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法では、第１金属ピン（金属ピン３１）において発生する熱を利用して、第１導電接合前駆体（導電接合前駆体３２ｐ，３２ｒ）を加熱する。第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）において発生する熱を利用して、第２導電接合前駆体（導電接合前駆体３５ｐ，３５ｒまたは導電接合前駆体３８ｐ，３８ｒ）を加熱する。

そのため、第１導電接合前駆体（導電接合前駆体３２ｐ，３２ｒ）と第２導電接合前駆体（導電接合前駆体３５ｐ，３５ｒまたは導電接合前駆体３８ｐ，３８ｒ）とは、集中的に加熱され得る。パワー半導体素子１５または封止部材２０のようなパワー半導体装置１，１ａを構成する部材に与える熱ダメージが減少され得る。本実施の形態のパワー半導体装置１，１ａの製造方法によれば、信頼性が向上されたパワー半導体装置１，１ａを得ることができる。

実施の形態２．
図１１を参照して、実施の形態２のパワー半導体装置１ｂを説明する。本実施の形態のパワー半導体装置１ｂは、実施の形態１のパワー半導体装置１と同様の構成を備え、本実施の形態のパワー半導体装置１ｂの製造方法は、実施の形態１のパワー半導体装置１の製造方法と同様の工程を備えるが、以下の点で主に異なる。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｂ及びその製造方法では、金属ピン３１の長手方向に沿う金属ピン３１の断面は、Ｔ字の形状を有している。金属ピン３１は、胴部６１と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６１の遠位端に設けられているヘッド部６２とを含む。ヘッド部６２の断面積は、胴部６１の断面積より大きい。胴部６１の断面積は、金属ピン３１の長手方向に垂直な断面におけ胴部６１の面積である。ヘッド部６２の断面積は、金属ピン３１の長手方向に垂直な断面におけるヘッド部６２の面積である。

金属ピン３４の長手方向に沿う金属ピン３４の断面は、Ｔ字の形状を有している。金属ピン３４は、胴部６４と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６４の遠位端に設けられているヘッド部６５とを含む。ヘッド部６５の断面積は、胴部６４の断面積より大きい。胴部６４の断面積は、金属ピン３４の長手方向に垂直な断面におけ胴部６４の面積である。ヘッド部６５の断面積は、金属ピン３４の長手方向に垂直な断面におけるヘッド部６５の面積である。

金属ピン３７の長手方向に沿う金属ピン３７の断面は、Ｔ字の形状を有している。金属ピン３７は、胴部６７と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６７の遠位端に設けられているヘッド部６８とを含む。ヘッド部６８の断面積は、胴部６７の断面積より大きい。胴部６７の断面積は、金属ピン３７の長手方向に垂直な断面におけ胴部６７の面積である。ヘッド部６８の断面積は、金属ピン３７の長手方向に垂直な断面におけるヘッド部６８の面積である。

図１２に示されるように、本実施の形態の変形例のパワー半導体装置１ｃ及びその製造方法では、金属ピン３１の長手方向に沿う金属ピン３１の断面は、Ｉ字の形状を有している。金属ピン３１は、胴部６１と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６１の遠位端に設けられているヘッド部６２と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６１の近位端に設けられている脚部６３とを含む。ヘッド部６２の断面積は、胴部６１の断面積より大きい。脚部６３の断面積は、胴部６１の断面積より大きい。脚部６３の断面積は、金属ピン３１の長手方向に垂直な断面における脚部６３の面積である。

金属ピン３４の長手方向に沿う金属ピン３４の断面は、Ｉ字の形状を有している。金属ピン３４は、胴部６４と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６４の遠位端に設けられているヘッド部６５と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６４の近位端に設けられている脚部６６とを含む。ヘッド部６５の断面積は、胴部６４の断面積より大きい。脚部６６の断面積は、胴部６４の断面積より大きい。脚部６６の断面積は、金属ピン３４の長手方向に垂直な断面における脚部６６の面積である。

金属ピン３７の長手方向に沿う金属ピン３７の断面は、Ｉ字の形状を有している。金属ピン３７は、胴部６７と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６７の遠位端に設けられているヘッド部６８と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６７の近位端に設けられている脚部６９とを含む。ヘッド部６８の断面積は、胴部６７の断面積より大きい。脚部６９の断面積は、胴部６７の断面積より大きい。脚部６９の断面積は、金属ピン３７の長手方向に垂直な断面における脚部６９の面積である。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｂ，１ｃ及びその製造方法は、実施の形態１のパワー半導体装置１及びその製造方法の効果に加えて、以下の効果を奏する。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｂ，１ｃ及びその製造方法では、第１金属ピン（金属ピン３１）の第１長手方向に沿う第１金属ピンの第１断面と、第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）の第２長手方向に沿う第２金属ピンの第２断面とは、Ｔ字またはＩ字の形状を有している。

そのため、第１金属ピン（金属ピン３１）を第１孔（孔２２）に挿入する際、第１金属ピンは、第１孔内に設けられている第１導電接合前駆体（導電接合前駆体３２ｐ，３２ｑ、図５から図７を参照）に含まれているボイドを押し潰す。第１金属ピンは、より強固に、導電回路パターン１０と封止部材２０とに接合される。第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を第２孔（孔２３または孔２４）に挿入する際、第２金属ピンは、第２孔内に設けられている第２導電接合前駆体（導電接合前駆体３５ｐ，３５ｑまたは導電接合前駆体３８ｐ，３８ｑ、図５から図７を参照）に含まれているボイドを押し潰す。第２金属ピンは、より強固に、パワー半導体素子１５と封止部材２０とに接合される。パワー半導体装置１ｂ，１ｃの信頼性が向上され得る。

実施の形態３．
図１３を参照して、実施の形態３のパワー半導体装置１ｄを説明する。本実施の形態のパワー半導体装置１ｄは、実施の形態１のパワー半導体装置１と同様の構成を備え、本実施の形態のパワー半導体装置１ｄの製造方法は、実施の形態１のパワー半導体装置１の製造方法と同様の工程を備えるが、以下の点で主に異なる。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｄ及びその製造方法では、金属ピン３１の長手方向に沿う金属ピン３１の断面は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となるテーパ形状を有している。導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位する金属ピン３１の一方端の断面積は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近位する金属ピン３１の他方端の断面積より大きい。

金属ピン３４の長手方向に沿う金属ピン３４の断面は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となるテーパ形状を有している。導電回路パターン１０の第１主面１０ａ（またはパワー半導体素子１５）から遠位する金属ピン３４の一方端の断面積は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａ（またはパワー半導体素子１５）に近位する金属ピン３４の他方端の断面積より大きい。

金属ピン３７の長手方向に沿う金属ピン３７の断面は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となるテーパ形状を有している。導電回路パターン１０の第１主面１０ａ（またはパワー半導体素子１５）から遠位する金属ピン３７の一方端の断面積は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａ（またはパワー半導体素子１５）に近位する金属ピン３７の他方端の断面積より大きい。

図１４に示されるように、本実施の形態の変形例のパワー半導体装置１ｅ及びその製造方法では、金属ピン３１の長手方向に沿う金属ピン３１の断面は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となる鋸刃の形状を有している。金属ピン３４の長手方向に沿う金属ピン３４の断面は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となる鋸刃の形状を有している。金属ピン３７の長手方向に沿う金属ピン３７の断面は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となる鋸刃の形状を有している。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｄ，１ｅ及びその製造方法は、実施の形態１のパワー半導体装置１及びその製造方法の効果に加えて、以下の効果を奏する。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｄ，１ｅでは、第１金属ピン（金属ピン３１）の第１長手方向に沿う第１金属ピンの第１断面と、第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）の第２長手方向に沿う第２金属ピンの第２断面とは、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となるテーパ形状、または、鋸刃の形状を有している。

そのため、第１金属ピン（金属ピン３１）を第１孔（孔２２）に挿入する際、第１金属ピンは、第１孔内に設けられている導電接合前駆体（導電接合前駆体３２ｐ，３２ｑ、図５から図７を参照）に含まれているボイドを押し潰す。第１金属ピンは、より強固に、導電回路パターン１０と封止部材２０とに接合される。第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を第２孔（孔２３または孔２４）に挿入する際、第２金属ピンは、第２孔内に設けられている導電接合前駆体（導電接合前駆体３５ｐ，３５ｑまたは導電接合前駆体３８ｐ，３８ｑ、図５から図７を参照）に含まれているボイドを押し潰す。第２金属ピンは、より強固に、パワー半導体素子１５と封止部材２０とに接合される。パワー半導体装置１ｄ，１ｅの信頼性が向上され得る。

また、第１金属ピン（金属ピン３１）を第１孔（孔２２）に挿入する際、第１金属ピンの第１長手方向中心軸が第１孔の第２長手方向中心軸からずれていても、第１金属ピンの側面によって、第１金属ピンの第１長手方向中心軸は、第１孔の第２長手方向中心軸にアライメントされる。第１金属ピンのまわりに第１導電接合部材（導電接合部材３２）が均一に形成される。第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を第２孔（孔２３または孔２４）に挿入する際、第２金属ピンの第３長手方向中心軸が第２孔の第４長手方向中心軸からずれていても、第２金属ピンの側面によって、第２金属ピンの第３長手方向中心軸は、第２孔の第４長手方向中心軸にアライメントされる。第２金属ピンのまわりに第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）が均一に形成される。そのため、周囲温度の変化などに起因して第１導電ポスト（導電ポスト３０）及び第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）に応力が印加されても、応力が第１導電ポスト（導電ポスト３０）及び第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）の一部に局所的に強く印加されることが防止される。第１導電ポスト（導電ポスト３０）及び第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）の信頼性が向上されて、パワー半導体装置１ｄ，１ｅの信頼性が向上され得る。パワー半導体装置１ｄ，１ｅの生産性が向上され得る。

実施の形態４．
図１５を参照して、実施の形態４のパワー半導体装置１ｆを説明する。本実施の形態のパワー半導体装置１ｆは、実施の形態１のパワー半導体装置１と同様の構成を備え、本実施の形態のパワー半導体装置１ｆの製造方法は、実施の形態１のパワー半導体装置１の製造方法と同様の工程を備えるが、以下の点で主に異なる。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｆ及びその製造方法では、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する孔２２の近位端の直径は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する孔２２の遠位端の直径より小さい。孔２２は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において金属ピン３１を位置決めしている。具体的には、孔２２は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となるテーパ形状を有している。導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する金属ピン３１の近位端は孔２２の側面に当接し、それによって、金属ピン３１は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において位置決めされる。

導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する孔２３の近位端の直径は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する孔２３の遠位端の直径より小さい。孔２３は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において金属ピン３４を位置決めしている。具体的には、孔２３は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となるテーパ形状を有している。導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する金属ピン３４の近位端は孔２３の側面に当接し、それによって、金属ピン３４は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において位置決めされる。

導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する孔２４の近位端の直径は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する孔２４の遠位端の直径より小さい。孔２４は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において金属ピン３７を位置決めしている。具体的には、孔２４は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となるテーパ形状を有している。導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する金属ピン３７の近位端は孔２４の側面に当接し、それによって、金属ピン３７は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において位置決めされる。

図１６に示されるように、本実施の形態の変形例のパワー半導体装置１ｇ及びその製造方法では、金属ピン３１は、胴部６１と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６１の遠位端に設けられているヘッド部６２とを含む。ヘッド部６２の直径は、胴部６１の直径より大きい。孔２２には、小径部７１と、小径部７１に連通する大径部７２とが設けられている。大径部７２は、小径部７１より大きな直径を有しており、かつ、小径部７１より、導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位している。

金属ピン３１の胴部６１の直径は、孔２２の小径部７１の直径より小さく、かつ、孔２２の大径部７２の直径より小さい。金属ピン３１のヘッド部６２の直径は、孔２２の小径部７１の直径より大きく、かつ、孔２２の大径部７２の直径より小さい。孔２２の小径部７１は、金属ピン３１の胴部６１を収容している。孔２２の大径部７２は、金属ピン３１のヘッド部６２を収容している。金属ピン３１のヘッド部６２は、孔２２の大径部７２の底面に当接し、それによって、金属ピン３１は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において位置決めされる。

金属ピン３４は、胴部６４と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６４の遠位端に設けられているヘッド部６５とを含む。ヘッド部６５の直径は、胴部６４の直径より大きい。孔２３には、小径部７４と、小径部７４に連通する大径部７５とが設けられている。大径部７５は、小径部７４より大きな直径を有しており、かつ、小径部７４より、導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位している。

金属ピン３４の胴部６４の直径は、孔２３の小径部７４の直径より小さく、かつ、孔２３の大径部７５の直径より小さい。金属ピン３４のヘッド部６５の直径は、孔２３の小径部７４の直径より大きく、かつ、孔２３の大径部７５の直径より小さい。孔２３の小径部７４は、金属ピン３４の胴部６４を収容している。孔２３の大径部７５は、金属ピン３４のヘッド部６５を収容している。金属ピン３４のヘッド部６５は、孔２３の大径部７５の底面に当接し、それによって、金属ピン３４は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において位置決めされる。

金属ピン３７は、胴部６７と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する胴部６７の遠位端に設けられているヘッド部６８とを含む。ヘッド部６８の直径は、胴部６７の直径より大きい。孔２４には、小径部７７と、小径部７７に連通する大径部７８とが設けられている。大径部７８は、小径部７７より大きな直径を有しており、かつ、小径部７７より、導電回路パターン１０の第１主面１０ａから遠位している。

金属ピン３７の胴部６７の直径は、孔２４の小径部７７の直径より小さく、かつ、孔２４の大径部７８の直径より小さい。金属ピン３７のヘッド部６８の直径は、孔２４の小径部７７の直径より大きく、かつ、孔２４の大径部７８の直径より小さい。孔２４の小径部７７は、金属ピン３７の胴部６７を収容している。孔２４の大径部７８は、金属ピン３７のヘッド部６８を収容している。金属ピン３７のヘッド部６８は、孔２４の大径部７８の底面に当接し、それによって、金属ピン３７は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において位置決めされる。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｆ，１ｇ及びその製造方法は、実施の形態１のパワー半導体装置１及びその製造方法の効果に加えて、以下の効果を奏する。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｆ，１ｇ及びその製造方法では、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する第１孔（孔２２）の第１近位端の第１直径は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する第１孔の第１遠位端の第２直径より小さい。第１孔は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において第１金属ピン（金属ピン３１）を位置決めしている。導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する第２孔（孔２３または孔２４）の第２近位端の第３直径は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する第２孔の第２遠位端の第４直径より小さい。第２孔は、導電回路パターン１０の第１主面１０ａの法線方向において第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を位置決めしている。

そのため、導電回路パターン１０と第１金属ピン（金属ピン３１）との間の第１間隔（間隔Ｇ₁）と、パワー半導体素子１５と第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）との間の第２間隔（間隔Ｇ₂または間隔Ｇ₃）とが適切に定められ得る。導電回路パターン１０と第１金属ピンとの間の電気的接続の信頼性と、パワー半導体素子１５と第２金属ピンとの間の電気的接続の信頼性とが向上され得る。パワー半導体装置１ｆ，１ｇの信頼性が向上され得る。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｆ，１ｇ及びその製造方法では、第１孔（孔２２）と第２孔（孔２３または孔２４）とは、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに近づくにつれて先細となるテーパ形状を有している。

そのため、導電回路パターン１０と第１金属ピン（金属ピン３１）との間の第１間隔と、パワー半導体素子１５と第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）との間の第２間隔とが適切に定められ得る。導電回路パターン１０と第１金属ピンとの間の電気的接続の信頼性と、パワー半導体素子１５と第２金属ピンとの間の電気的接続の信頼性とが向上され得る。パワー半導体装置１ｆ，１ｇの信頼性が向上され得る。

また、第１金属ピン（金属ピン３１）を第１孔（孔２２）に挿入する際、第１金属ピンの第１長手方向中心軸が第１孔の第２長手方向中心軸からずれていても、第１孔の側面によって、第１金属ピンの第１長手方向中心軸は、第１孔の第２長手方向中心軸にアライメントされる。第１金属ピンのまわり第１導電接合部材（導電接合部材３２）が均一に形成される。第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）を第２孔（孔２３または孔２４）に挿入する際、第２金属ピンの第３長手方向中心軸が第２孔の第４長手方向中心軸からずれていても、第２孔の側面によって、第２金属ピンの第３長手方向中心軸は、第２孔の第４長手方向中心軸にアライメントされる。第２金属ピンのまわり第２導電接合部材（導電接合部材３５または導電接合部材３８）が均一に形成される。そのため、周囲温度の変化などに起因して第１導電ポスト（導電ポスト３０）及び第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）に応力が印加されても、応力が第１導電ポスト（導電ポスト３０）及び第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）の一部に局所的に強く印加されることが防止される。第１導電ポスト（導電ポスト３０）及び第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）の信頼性が向上されて、パワー半導体装置１ｆ，１ｇの信頼性が向上され得る。パワー半導体装置１ｆ，１ｇの生産性が向上され得る。

本実施の形態のパワー半導体装置１ｆ，１ｇ及びその製造方法では、第１金属ピン（金属ピン３１）は、第１胴部（胴部６１）と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する第１胴部の第３遠位端に設けられている第１ヘッド部（ヘッド部６２）とを含む。第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）は、第２胴部（胴部６４または胴部６７）と、導電回路パターン１０の第１主面１０ａに対する第２胴部の第４遠位端に設けられている第２ヘッド部（ヘッド部６５またはヘッド部６８）とを含む。第１孔の第１小径部（小径部７１）は、第１胴部を収容している。第１孔の第１大径部（大径部７２）は、第１ヘッド部を収容している。第２孔の第２小径部（小径部７４または小径部７７）は、第２胴部を収容している。第２孔の第２大径部（大径部７５または大径部７８）は、第２ヘッド部を収容している。

そのため、導電回路パターン１０と第１金属ピン（金属ピン３１）との間の第１間隔と、パワー半導体素子１５と第２金属ピン（金属ピン３４または金属ピン３７）との間の第２間隔とが適切に定められ得る。導電回路パターン１０と第１金属ピンとの間の電気的接続の信頼性と、パワー半導体素子１５と第２金属ピンとの間の電気的接続の信頼性とが向上され得る。パワー半導体装置１ｆ，１ｇの信頼性が向上され得る。

実施の形態５．
本実施の形態は、上述した実施の形態１から実施の形態４のパワー半導体装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇのいずれか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５として、三相のインバータに本開示のパワー半導体装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇのいずれかを適用した場合について説明する。

図１７に示す電力変換システムは、電源１００、電力変換装置２００、負荷３００から構成される。電源１００は、直流電源であり、電力変換装置２００に直流電力を供給する。電源１００は、特に限定されないが、例えば、直流系統、太陽電池または蓄電池で構成されてもよいし、交流系統に接続された整流回路またはＡＣ／ＤＣコンバータで構成されてもよい。電源１００は、直流系統から出力される直流電力を別の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成されてもよい。

電力変換装置２００は、電源１００と負荷３００の間に接続された三相のインバータであり、電源１００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に交流電力を供給する。電力変換装置２００は、図１７に示されるように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２０１と、主変換回路２０１を制御する制御信号を主変換回路２０１に出力する制御回路２０３とを備えている。

負荷３００は、電力変換装置２００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３００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２００の詳細を説明する。主変換回路２０１は、スイッチング素子（図示せず）と還流ダイオード（図示せず）を備えている。スイッチング素子が電源１００から供給される電圧をスイッチングすることによって、主変換回路２０１は、電源１００から供給される直流電力を交流電力に変換して、負荷３００に供給する。主変換回路２０１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態の主変換回路２０１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とから構成され得る。主変換回路２０１の各スイッチング素子および各還流ダイオードの少なくともいずれかは、上述した実施の形態１から実施の形態４のパワー半導体装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇのいずれかに相当するパワー半導体装置２０２が有するスイッチング素子又は還流ダイオードである。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２０１の３つの出力端子は、負荷３００に接続される。

また、主変換回路２０１は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示せず）を備えている。駆動回路は、パワー半導体装置２０２に内蔵されていてもよいし、パワー半導体装置２０２の外部に設けられてもよい。駆動回路は、主変換回路２０１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成して、主変換回路２０１のスイッチング素子の制御電極に駆動信号を供給する。具体的には、制御回路２０３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２０３は、負荷３００に電力が供給されるように主変換回路２０１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２０１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、負荷３００に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２０１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、主変換回路２０１が備える駆動回路に制御指令（制御信号）を出力する。駆動回路は、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。

本実施の形態の電力変換装置では、主変換回路２０１を構成するパワー半導体装置２０２として、実施の形態１から実施の形態４のパワー半導体装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇのいずれかが適用される。実施の形態１から実施の形態４のパワー半導体装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇでは、第１導電ポスト（導電ポスト３０）と第２導電ポスト（導電ポスト３３または導電ポスト３６）とがより高く形成され得るため、パワー半導体装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇに含まれるパワー半導体素子１５と制御回路２０３との間の距離を増加させることができる。電力変換装置の信頼性を向上させることができる。

本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本開示を適用する例を説明したが、本開示は、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レベルの電力変換装置またはマルチレベルの電力変換装置であってもよい。し、電力変換装置が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開示が適用されてもよい。電力変換装置が直流負荷等に電力を供給する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータまたはＡＣ／ＤＣコンバータに本開示が適用され得る。

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１から実施の形態５及びそれらの変形例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１から実施の形態５及びそれらの変形例の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本開示の範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、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。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ パワー半導体装置、２，２ａ パワー半導体モジュール、１０ 導電回路パターン、１０ａ 第１主面、１０ｂ 主面、１５ パワー半導体素子、１６ 裏面電極、１７ 第１前面電極、１８ 第２前面電極、２０ 封止部材、２０ａ 第２主面、２２，２３，２４ 孔、３０，３３，３６ 導電ポスト、３１，３４，３７ 金属ピン、３２，３５，３８ 導電接合部材、３２ｐ，３２ｑ，３２ｒ，３５ｐ，３５ｑ，３５ｒ，３８ｐ，３８ｑ，３８ｒ 導電接合前駆体、４０ 金型、４１ 固定型、４２ 可動型、４３，４４，４５ 金型ピン、５０，５０ａ プリント配線基板、５１ 絶縁基材、５１ａ 第３主面、５１ｂ 第４主面、５２ 配線、５３ 第１配線部分、５４ 第２配線部分、５５ 第３配線部分、６１，６４，６７ 胴部、６２，６５，６８ ヘッド部、６３，６６，６９ 脚部、７１，７４，７７ 小径部、７２，７５，７８ 大径部、１００ 電源、２００ 電力変換装置、２０１ 主変換回路、２０２ パワー半導体装置、２０３ 制御回路、３００ 負荷。

Claims (19)

1. 第１主面を含む導電回路パターンと、
   前記第１主面上に接合されているパワー半導体素子と、
   前記第１主面と前記パワー半導体素子とを封止する封止部材と、
   前記封止部材に形成されている第１孔に充填されており、かつ、前記導電回路パターンの前記第１主面に接続されている第１導電ポストと、
   前記封止部材に形成されている第２孔に充填されており、かつ、前記パワー半導体素子に接続されている第２導電ポストとを備え、
   前記第１導電ポストは、第１金属ピンと、第１導電接合部材とを含み、
   前記第２導電ポストは、第２金属ピンと、第２導電接合部材とを含み、
   前記第１導電接合部材は、前記第１金属ピンの第１ピン側面と前記第１孔の第１側面との間に充填されており、かつ、前記第１金属ピンを前記導電回路パターンに接合しており、
   前記第２導電接合部材は、前記第２金属ピンの第２ピン側面と前記第２孔の第２側面との間に充填されており、かつ、前記第２金属ピンを前記パワー半導体素子に接合している、パワー半導体装置。
2. 前記第１金属ピンと前記第２金属ピンとは、銅、アルミニウム、金または銀で形成されている、請求項１に記載のパワー半導体装置。
3. 前記第１導電接合部材と前記第２導電接合部材とは、はんだまたは金属微粒子焼結体で形成されている、請求項１または請求項２に記載のパワー半導体装置。
4. 前記第１金属ピンの第１長手方向に沿う前記第１金属ピンの第１断面と、前記第２金属ピンの第２長手方向に沿う前記第２金属ピンの第２断面とは、Ｔ字またはＩ字の形状を有している、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のパワー半導体装置。
5. 前記第１金属ピンの第１長手方向に沿う前記第１金属ピンの第１断面と、前記第２金属ピンの第２長手方向に沿う前記第２金属ピンの第２断面とは、前記第１主面に近づくにつれて先細となるテーパ形状、または、前記第１主面に近づくにつれて先細となる鋸刃の形状を有している、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のパワー半導体装置。
6. 前記第１主面に対する前記第１孔の第１近位端の第１直径は、前記第１主面に対する前記第１孔の第１遠位端の第２直径より小さく、前記第１孔は、前記第１主面の法線方向において前記第１金属ピンを位置決めしており、
   前記第１主面に対する前記第２孔の第２近位端の第３直径は、前記第１主面に対する前記第２孔の第２遠位端の第４直径より小さく、前記第２孔は、前記第１主面の前記法線方向において前記第２金属ピンを位置決めしている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のパワー半導体装置。
7. 前記第１孔と前記第２孔とは、前記第１主面に近づくにつれて先細となるテーパ形状を有している、請求項６に記載のパワー半導体装置。
8. 前記第１金属ピンは、第１胴部と、前記第１主面に対する前記第１胴部の第３遠位端に設けられている第１ヘッド部とを含み、
   前記第２金属ピンは、第２胴部と、前記第１主面に対する前記第２胴部の第４遠位端に設けられている第２ヘッド部とを含み、
   前記第１孔の第１小径部は、前記第１胴部を収容しており、
   前記第１孔の第１大径部は、前記第１ヘッド部を収容しており、
   前記第２孔の第２小径部は、前記第２胴部を収容しており、
   前記第２孔の第２大径部は、前記第２ヘッド部を収容している、請求項６に記載のパワー半導体装置。
9. 前記封止部材は、前記第１主面の法線方向において、前記第１主面から離れている第２主面を含み、
   前記第１主面から遠位する前記第１導電ポストの第１端部と前記第２導電ポストの第２端部とは、前記第２主面から突出している、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のパワー半導体装置。
10. 前記封止部材は、前記第１主面の法線方向において、前記第１主面から離れている第２主面を含み、
    前記第１主面から遠位する前記第１導電ポストの第１端部と前記第２導電ポストの第２端部とは、前記第２主面に面一である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のパワー半導体装置。
11. 導電回路パターンの第１主面上にパワー半導体素子を接合することと、
    前記第１主面と前記パワー半導体素子とを封止し、かつ、第１孔と第２孔とが形成されている封止部材を設けることと、
    前記第１孔内に第１導電ポストを形成することと、
    前記第２孔内に第２導電ポストを形成することとを備え、
    前記封止部材を設けることは、前記パワー半導体素子が接合されている前記導電回路パターンを、第１金型ピンと第２金型ピンとが配置されている金型の空洞内に載置することと、前記空洞に封止樹脂材料を注入することと、前記封止樹脂材料を硬化させて前記封止部材を得ることとを含み、前記第１金型ピンは前記第１孔に対応して配置されており、前記第２金型ピンは前記第２孔に対応して配置されており、
    前記第１導電ポストは、前記第１孔に充填されており、かつ、前記導電回路パターンの前記第１主面に接続されており、
    前記第２導電ポストは、前記第２孔に充填されており、かつ、前記パワー半導体素子に接続されており、
    前記第１導電ポストは、第１金属ピンと、第１導電接合部材とを含み、
    前記第２導電ポストは、第２金属ピンと、第２導電接合部材とを含み、
    前記第１導電接合部材は、前記第１金属ピンの第１ピン側面と前記第１孔の第１側面との間に充填されており、かつ、前記第１金属ピンを前記導電回路パターンに接合しており、
    前記第２導電接合部材は、前記第２金属ピンの第２ピン側面と前記第２孔の第２側面との間に充填されており、かつ、前記第２金属ピンを前記パワー半導体素子に接合している、パワー半導体装置の製造方法。
12. 前記第１孔内に前記第１導電ポストを形成することは、前記第１孔内にペースト状または粉状の第１導電接合前駆体を設けることと、前記第１金属ピンを前記第１導電接合前駆体に接触させて、前記第１金属ピンと前記導電回路パターンとの間と前記第１金属ピンの前記第１ピン側面と前記第１孔の前記第１側面との間とに前記第１導電接合前駆体を配置することと、前記第１導電接合前駆体を加熱及び冷却して前記第１導電接合前駆体を前記第１導電接合部材に変えることとを含み、
    前記第２孔内に前記第２導電ポストを形成することは、前記第２孔内にペースト状または粉状の第２導電接合前駆体を設けることと、前記第２金属ピンを前記第２導電接合前駆体に接触させて、前記第２金属ピンと前記パワー半導体素子との間と前記第２金属ピンの前記第２ピン側面と前記第２孔の前記第２側面との間とに前記第２導電接合前駆体を配置することと、前記第２導電接合前駆体を加熱及び冷却して前記第２導電接合前駆体を前記第２導電接合部材に変えることとを含む、請求項１１に記載のパワー半導体装置の製造方法。
13. 前記第１孔内に前記第１導電ポストを形成することは、前記第１孔内に第１導電接合前駆体を設けることと、前記第１導電接合前駆体を加熱して前記第１導電接合前駆体を溶融させることと、前記第１金属ピンを溶融された前記第１導電接合前駆体に浸漬させて、前記第１金属ピンと前記導電回路パターンとの間と前記第１金属ピンの前記第１ピン側面と前記第１孔の前記第１側面との間とに溶融された前記第１導電接合前駆体を配置することと、前記第１導電接合前駆体を冷却して前記第１導電接合前駆体を前記第１導電接合部材に変えることとを含み、
    前記第２孔内に前記第２導電ポストを形成することは、前記第２孔内に第２導電接合前駆体を設けることと、前記第２導電接合前駆体を加熱して前記第２導電接合前駆体を溶融させることと、前記第２金属ピンを溶融された前記第２導電接合前駆体に浸漬させて、前記第２金属ピンと前記パワー半導体素子との間と前記第２金属ピンの前記第２ピン側面と前記第２孔の前記第２側面との間とに溶融された前記第２導電接合前駆体を配置することと、前記第２導電接合前駆体を冷却して前記第２導電接合前駆体を前記第２導電接合部材に変えることとを含む、請求項１１に記載のパワー半導体装置の製造方法。
14. 前記第１孔内に前記第１導電ポストを形成することは、前記第１金属ピン上に第１導電接合前駆体を施すことと、前記第１導電接合前駆体が施された前記第１金属ピンを前記第１孔に挿入して、前記第１金属ピンと前記導電回路パターンとの間と前記第１金属ピンの前記第１ピン側面と前記第１孔の前記第１側面との間とに前記第１導電接合前駆体を配置することと、前記第１導電接合前駆体を加熱及び冷却して前記第１導電接合前駆体を前記第１導電接合部材に変えることとを含み、
    前記第２孔内に前記第２導電ポストを形成することは、前記第２金属ピン上に第２導電接合前駆体を施すことと、前記第２導電接合前駆体が施された前記第２金属ピンを前記第２孔に挿入して、前記第２金属ピンと前記パワー半導体素子との間と前記第２金属ピンの前記第２ピン側面と前記第２孔の前記第２側面との間とに前記第２導電接合前駆体を配置することと、前記第２導電接合前駆体を加熱及び冷却して前記第２導電接合前駆体を前記第２導電接合部材に変えることとを含む、請求項１１に記載のパワー半導体装置の製造方法。
15. 前記第１金属ピンにおいて発生する熱を利用して、前記第１導電接合前駆体を加熱し、
    前記第２金属ピンにおいて発生する熱を利用して、前記第２導電接合前駆体を加熱する、請求項１２または請求項１４に記載のパワー半導体装置の製造方法。
16. 前記第１金属ピンの第１長手方向に沿う前記第１金属ピンの第１断面と、前記第２金属ピンの第２長手方向に沿う前記第２金属ピンの第２断面とは、Ｔ字またはＩ字の形状を有している、請求項１１から請求項１５のいずれか一項に記載のパワー半導体装置の製造方法。
17. 前記第１金属ピンの第１長手方向に沿う前記第１金属ピンの第１断面と、前記第２金属ピンの第２長手方向に沿う前記第２金属ピンの第２断面とは、前記第１主面に近づくにつれて先細となるテーパ形状、または、前記第１主面に近づくにつれて先細となる鋸刃の形状を有している、請求項１１から請求項１５のいずれか一項に記載のパワー半導体装置の製造方法。
18. 前記第１主面に近位する前記第１孔の第１端の第１直径は、前記第１主面から遠位する前記第１孔の第２端の第２直径より小さく、前記第１孔は、前記第１主面の法線方向において前記第１金属ピンを位置決めしており、
    前記第１主面に近位する前記第２孔の第３端の第３直径は、前記第１主面から遠位する前記第２孔の第４端の第４直径より小さく、前記第２孔は、前記第１主面の前記法線方向において前記第２金属ピンを位置決めしている、請求項１１から請求項１６のいずれか一項に記載のパワー半導体装置の製造方法。
19. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の前記パワー半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
    前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路とを備える、電力変換装置。

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