WO2010147201A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2010147201A1
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power conversion
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terminal
semiconductor element
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PCT/JP2010/060335
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川波　靖彦
雅人 樋口
祐 磯部
幸久 中林
康児 東川
勝志 寺園
佐々木　亮
貴征 森原
青木　隆
徹也 伊藤
小熊　清典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a power converter, and more particularly to a power converter including a semiconductor element for power conversion.
  • a semiconductor is provided with an IGBT (semiconductor device for power conversion), a lead frame electrically connected to the IGBT, and a molding resin provided so as to include the IGBT and the lead frame in the inside.
  • An apparatus power converter
  • the lead frame is formed so as to protrude from the side surface of the molding resin so as to allow electrical connection with the outside.
  • This invention was made in order to solve the above subjects, and one objective of this invention is to provide the power converter device which can attain size reduction.
  • the power conversion device in the first aspect of the present invention is electrically connected to a power conversion semiconductor element having an electrode and an electrode of the power conversion semiconductor element, and is substantially flat with a side surface A conductor for an electrode including an upper end portion having an upper end face, and a sealing material made of a resin that covers the power conversion semiconductor element and a side surface of the conductor for an electrode.
  • the sealing material exposes the substantially flat upper end surface of the electrode conductor on the upper surface of the sealing material, and protrudes laterally to the upper end portion having the substantially flat upper end surface of the exposed electrode conductor A protrusion is provided.
  • the upper end surface of the conductor for electrodes of this invention means the end surface on the upper side relatively with respect to the lower surface connected to the semiconductor element.
  • the substantially flat upper end surface of the electrode conductor is exposed on the upper surface of the sealing material, and the substantially flat upper surface of the exposed electrode conductor A laterally projecting projection is provided at the upper end having an end face.
  • the heat generated from the power conversion semiconductor element can be dissipated upward through the electrode conductor.
  • the area of the upper end surface (that is, the heat dissipation surface) of the conductor for electrode can be increased by the projecting portion that protrudes laterally. As a result, the amount of heat released when the heat generated from the power conversion semiconductor element is released upward can be increased.
  • the electrode is made of the sealing material in order to connect the power conversion device and the external wiring. Unlike when protruding from the side, the power converter can be suppressed from becoming large. As a result, the power converter can be miniaturized.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 1000-1000 of FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line 1100-1100 in FIG.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a power module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a power module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a power module according to a third embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 4th Embodiment of this invention. It is a top view of the power module by a 5th embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a power module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a power module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a power module according to a third embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 4th Embodiment of this invention. It is a top view of the power module by a 5th embodiment of
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line 1210-1210 of FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line 1220-1220 in FIG. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 5th Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back surface side of the power module by 5th Embodiment of this invention.
  • FIG. 21 is a plan view of a power module according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line 1230-1230 in FIG.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line 1240-1240 in FIG. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a power module according to a seventh embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 7th Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back surface side of the power module by 7th Embodiment of this invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a power module according to an eighth embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 8th Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back surface side of the power module by 8th Embodiment of this invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a power module according to a seventh embodiment of the present invention. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 7th Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back surface side of the power module by 7th Embodiment of this invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a power
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a power module according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a perspective view of a power module according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a plan view of a power module according to a tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view taken along line 1250-1250 in FIG. 32.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view of FIG. 32 taken along line 1260-1260.
  • FIG. 21 is a plan view of a power module according to an eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view taken along line 1270-1270 in FIG.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view taken along the line 1280-1280 in FIG. It is the perspective view seen from the surface side of the power module by 11th Embodiment of this invention. It is the perspective view seen from the back surface side of the power module by 11th Embodiment of this invention
  • a power module 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
  • the power module 100 is an example of the “power conversion device main unit” in the present invention.
  • the drain electrode heat sink 1, the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4 and the source terminal 5 , A drain terminal 6 and an anode terminal 7 are provided.
  • the drain electrode heat sink 1, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7 are made of metal such as copper (Cu) or copper molybdenum (CuMo).
  • the drain electrode heat sink 1 consists only of the metal plate of 1 sheet which does not contain an insulator.
  • the semiconductor element 2 is formed on a SiC substrate containing silicon carbide (SiC) as a main component, and is formed of a high frequency switchable FET (field effect transistor).
  • the semiconductor element 2 has a control electrode 2 a and a source electrode 2 b provided on the main surface of the semiconductor element 2, and a drain electrode 2 c provided on the back surface.
  • the semiconductor element 2 is an example of the “power conversion semiconductor element” or the “voltage drive type transistor element” in the present invention.
  • the control electrode 2a is an example of the "surface electrode” in the present invention.
  • the source electrode 2 b is an example of the “first electrode” and the “surface electrode” in the present invention.
  • the drain electrode 2c is an example of the "second electrode” and the "back electrode” in the present invention.
  • the drain electrode heat sink 1 is an example of the "heat radiating member" of this invention.
  • the semiconductor element 3 is also formed of a fast recovery diode (FRD) having an anode electrode 3a and a cathode electrode 3b.
  • the cathode electrode 3b of the semiconductor element 3 is electrically connected to the drain electrode 2c of the semiconductor element 2, and the semiconductor element 3 has a function as a reflux diode (see FIG. 10).
  • the anode electrode 3a is an example of the "first diode electrode” in the present invention.
  • the cathode electrode 3b is an example of the "second diode electrode” in the present invention.
  • the semiconductor device 3 is an example of the “semiconductor device for power conversion” and the “reflux diode device” in the present invention.
  • the anode electrode 3a and the cathode electrode 3b are examples of the "first diode electrode” and the "second diode electrode” in the present invention respectively.
  • the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are respectively bonded on the surface of the drain electrode heat sink 1 via the bonding material 8.
  • the drain electrode 2 c of the semiconductor element 2 is electrically connected to the drain electrode heat dissipation plate 1
  • the cathode electrode 3 b of the semiconductor element 3 is electrically connected to the drain electrode heat dissipation plate 1.
  • the bonding material 8 is formed of solder having high heat resistance such as Au-20Sn, Zn-30Sn, Pb-5Sn or the like.
  • the bonding material 8 is formed of organic layer-coated nano Ag particles or the like having higher heat resistance.
  • the gate terminal 4 is bonded on the surface of the semiconductor element 2 (on the control electrode 2 a) via the bonding material 8. Further, as shown in FIG. 4, in the first embodiment, the gate terminal 4 has a columnar portion 4 a having a columnar shape and an upper end portion 4 b.
  • the pillar-shaped portion 4a of the gate terminal 4 is formed to extend from above the surface of the semiconductor element 2 toward the upper side (arrow Z1 direction) of the power module 100 and to extend to the outer side (arrow X1 direction) of the power module 100 It is done.
  • the upper end 4b of the gate terminal 4 has a substantially flat upper end face 4c.
  • the upper end portion 4b is provided with a protruding portion 4d which protrudes in the side direction (direction orthogonal to the arrow Z1 direction).
  • the protrusion 4 d is formed to circumferentially protrude from the outer peripheral surface of the columnar portion 4 a of the gate terminal 4.
  • the upper end surface 4c of the gate terminal 4 is substantially flat and has a substantially rectangular shape (see FIG. 1) larger than the outer peripheral surface of the pillar shaped portion 4a (gate terminal 4) in plan view.
  • the gate terminal 4 has a function of radiating heat generated by the semiconductor element 2 from the upper end surface 4c of the upper end portion 4b provided with the projecting portion 4d.
  • the gate terminal 4 is an example of the “electrode conductor”, the “first electrode conductor”, the “first transistor electrode conductor”, and the “control electrode conductor” in the present invention.
  • the source terminal 5 is bonded on the surface of the semiconductor element 2 (on the source electrode 2 b) via the bonding material 8. Further, as shown in FIG. 5, in the first embodiment, the source terminal 5 has a columnar portion 5 a having a columnar shape and an upper end portion 5 b. The columnar portion 5 a of the source terminal 5 is formed to extend from above the surface of the semiconductor element 2 toward the upper side (the direction of the arrow Z 1) of the power module 100. Further, the upper end portion 5b of the source terminal 5 has a substantially flat upper end surface 5c, and the upper end portion 5b is provided with a projecting portion 5d projecting laterally.
  • the protruding portion 5 d is formed so as to circumferentially protrude from the outer peripheral surface of the columnar portion 5 a of the source terminal 5.
  • the upper end surface 5c of the source terminal 5 is substantially flat and has a substantially rectangular shape (see FIG. 1) larger than the outer peripheral surface of the columnar portion 5a (the source terminal 5) in plan view.
  • the source terminal 5 has a function of radiating heat generated by the semiconductor element 2 from the upper end surface 5c of the upper end portion 5b provided with the protrusion 5d.
  • the source terminal 5 is an example of the “electrode conductor”, the “first electrode conductor”, the “first transistor electrode conductor”, and the “source electrode conductor” in the present invention.
  • a recess 5 e is provided at the root of the column-shaped portion 5 a of the source terminal 5. That is, the source terminal 5 is formed such that the cross-sectional area increases from the base portion in which the recess 5 e is formed to the upper end 5 b in which the protrusion 5 d is provided. Thereby, it is possible to easily diffuse the heat propagating from the source electrode 2b of the semiconductor element 2 toward the upper end 5b.
  • the surplus bonding material 8 can be disposed in the region where the recess 5e is formed by using the surface tension of the bonding material 8, so the surplus bonding material It is possible to suppress the occurrence of a short circuit or the like when 8 protrudes from the source electrode 2b.
  • the drain terminal 6 is bonded on the surface of the drain electrode heat sink 1 via the bonding material 8. Further, as shown in FIG. 1, six drain terminals 6 are formed in the outer peripheral portion on the surface of the drain electrode heat sink 1 so as to surround the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3. Specifically, one drain terminal 6 is provided at each of the four corners of the drain electrode heat sink 1, and one is provided near the central portion on the long side of the drain electrode heat sink 1. Thus, in the first embodiment, the drain terminal 6 is disposed at a position separated from the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 and disposed near the end of the power module 100 (see FIG. 1).
  • the drain terminal 6 has a columnar portion 6a having a columnar shape and an upper end portion 6b.
  • the columnar portion 6 a of the drain terminal 6 is formed to extend from above the surface of the drain electrode heat sink 1 toward the upper side (the direction of the arrow Z 1) of the power module 100.
  • the upper end portion 6b of the drain terminal 6 has a substantially flat upper end surface 6c, and the upper end portion 6b is provided with a projecting portion 6d which protrudes laterally.
  • the protrusion 6 d is formed so as to circumferentially protrude laterally from the outer peripheral surface of the columnar portion 6 a of the drain terminal 6.
  • the upper end face 6c of the drain terminal 6 is substantially flat and has a substantially rectangular shape (see FIG. 1) larger than the outer peripheral surface of the columnar portion 6a (drain terminal 6) in plan view.
  • the drain terminal 6 has a function of radiating heat generated by the semiconductor element 2 from the upper end surface 6c of the upper end portion 6b provided with the protrusion 6d.
  • the height from the surface of the drain electrode heat sink 1 of the upper end surface 6c of the six drain terminals 6 is substantially the same, respectively.
  • the drain terminal 6 is an example of the “electrode conductor”, the “second electrode conductor”, the “second transistor electrode conductor”, and the “drain electrode conductor” in the present invention.
  • the drain terminal 6 is electrically connected to the cathode electrode 3 b of the semiconductor element 3 and also functions as a cathode electrode terminal of the semiconductor element 3. That is, the drain terminal 6 is also an example of the “second diode electrode conductor” in the present invention.
  • the anode terminal 7 is disposed and fixed on the surface of the semiconductor element 3 (on the anode electrode 3 a) via the bonding material 8. Further, as shown in FIG. 7, in the first embodiment, the anode terminal 7 has a column-shaped portion 7 a having a column shape and an upper end portion 7 b. The columnar portion 7 a of the anode terminal 7 is formed to extend from above the surface of the semiconductor element 3 toward the upper side (the direction of the arrow Z 1) of the power module 100. Further, the upper end portion 7b of the anode terminal 7 has a substantially flat upper end surface 7c, and the upper end portion 7b is provided with a projecting portion 7d which protrudes laterally.
  • the protrusion 7 d is formed to protrude circumferentially from the outer peripheral surface of the column-shaped portion 7 a.
  • the upper end surface 7c of the anode terminal 7 is substantially flat and has a substantially rectangular shape (see FIG. 1) larger than the outer peripheral surface of the columnar portion 7a (anode terminal 7) in plan view.
  • the anode terminal 7 has a function of radiating the heat generated by the semiconductor element 3 from the upper end surface 7 c of the upper end 7 b provided with the protrusion 7 d.
  • the anode terminal 7 is an example of the “electrode conductor”, the “first electrode conductor”, and the “first diode electrode conductor” in the present invention.
  • a recess 7 e is provided at the root of the column-shaped portion 7 a of the anode terminal 7.
  • the surplus bonding material 8 can be disposed in the region where the recess 7e is formed by utilizing the surface tension of the bonding material 8, the surplus bonding material It is possible to suppress the occurrence of a short circuit or the like when 8 protrudes from the anode electrode 3a.
  • the upper end face 5c, the upper end face 6c of the upper end 6b where the protrusion 6d of the drain terminal 6 is provided, and the upper end face 7c of the upper end 7b where the protrusion 7d of the anode terminal 7 is provided have substantially the same height. It is formed as.
  • each terminal is a column-shaped portion (column-shaped portion 4a, column-shaped portion 5a, column-shaped portion 6a, and column). It may be formed integrally with the shape portion 7a), or may be formed separately from the column shape portion (a column shape portion 4a, a column shape portion 5a, a column shape portion 6a, and a column shape portion It may be joined to the upper surface of 7a).
  • bonding between the semiconductor element and the electrode is performed by wiring such as wire bonding.
  • wiring such as wire bonding since the wiring inductance becomes relatively large, it is difficult to switch the power module at high frequency.
  • the gate terminal 4, the source terminal 5 and the drain terminal 6 (anode terminal 7) of the first embodiment are each directly bonded to the semiconductor element 2 (semiconductor element 3) through the bonding material 8. Since the wiring inductance is reduced compared to the case of using bonding, it is possible to switch the power module 100 at high frequency.
  • the side surfaces of the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, the anode terminal 7 and the drain electrode heat sink 1 An insulating resin material 10 made of silicon gel or the like is provided to cover it so as to surround it.
  • the resin material 10 forms the outer surface of the power module 100.
  • the resin material 10 has a function as an insulator performing insulation between the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6 and the anode terminal 7, and the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3. It has a function as a sealing material which prevents the penetration of moisture and the like.
  • the resin material 10 is an example of the “sealing material” in the present invention.
  • the resin material 10 has the upper end surface 4 c of the gate terminal 4, the upper end surface 5 c of the source terminal 5, the upper end surface 6 c of the drain terminal 6, and the upper end surface of the anode terminal 7. 7c are provided to be exposed from the top surface.
  • the upper surface of the resin material 10 has substantially the same height as the upper end surface 4 c of the gate terminal 4, the upper end surface 5 c of the source terminal 5, the upper end surface 6 c of the drain terminal 6 and the upper end surface 7 c of the anode terminal 7.
  • the upper end surface 4c of the gate terminal 4 exposed from the resin material 10, the upper end surface 5c of the source terminal 5, the upper end surface 6c of the drain terminal 6, and the upper end surface 7c of the anode terminal 7 are electrically connected to the outside. It is configured to be Further, as shown in FIG. 9, the drain electrode heat sink 1 is exposed from the back surface of the resin material 10.
  • the semiconductor element 2 and the semiconductor element are obtained from both the upper end face 6c of the drain terminal 6 and the upper end face 7c of the anode terminal 7 and the drain electrode heat sink 1 disposed on the lower surface (rear surface) side of the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 It is comprised so that the heat which generate
  • the upper end surface 7c) is exposed.
  • the upper end portion 6b and the upper end portion 7b) are provided with protruding portions 4d (protruding portions 5d, 6d and 7d) protruding sideways.
  • the heat generated from the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 can be radiated upward through the gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, the anode terminal 7).
  • the upper end surface 4c (upper end surface 5c, upper portion) of the gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7) is formed by the protruding portion 4d (protruding portion 5d, protruding portion 6d, and protruding portion 7d) Since the area of the end face 6c and the upper end face 7c, that is, the heat dissipation surface can be increased, the amount of heat dissipation can be increased when heat generated from the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 is dissipated upward.
  • the upper end 4b (upper end 5b, upper end 6b, upper end) of the gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) having a pillar shape extending upward
  • the protrusion 4d (the protrusion 5d, the protrusion 6d, the protrusion 7d) of the portion 7b is circumferentially protruded from the outer peripheral surface of the column-shaped gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, the anode terminal 7). To set up.
  • the area of the upper end surface 4c (upper end surface 5c, upper end surface 6c, upper end surface 7c) (i.e., heat dissipation surface) of the gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) is easily increased. be able to.
  • the gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7) provided with the projection 4d (the projection 5d, the projection 6d, and the projection 7d) as described above.
  • the substantially flat upper end face 4c (upper end face 5c, upper end face 6c, and upper end face 7c) is configured to have substantially the same height.
  • the gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7) provided with the projection 4d (the projection 5d, the projection 6d, and the projection 7d) as described above.
  • the substantially flat upper end face 4c (upper end face 5c, upper end face 6c, upper end face 7c) is configured to have substantially the same height as the upper face of the resin material 10.
  • the upper end surface 4c, the upper end surface 5c, the upper end surface 6c and the upper end surface 7c are flush with the upper surface of the resin material 10. Therefore, the upper end surface 4c, the upper end surface 5c, the upper end surface 6c and the upper end surface 7c A wiring board or the like can be easily disposed on the resin material 10.
  • electrical connection with the outside is performed in each of the upper end surfaces 7c.
  • heat is dissipated at each of the upper end surface 4 c of the gate terminal 4, the upper end surface 5 c of the source terminal 5, the upper end surface 6 c of the drain terminal 6 and the upper end surface 7 c of the anode terminal 7 exposed to the upper surface of the resin material 10. Both electrical connection with the outside can be made simultaneously.
  • the gate terminal 4 (the source terminal 5) is connected to the control electrode 2a (the source electrode 2b) on the main surface of the semiconductor element 2 via the bonding material 8
  • a substantially flat upper end surface 4c (upper end surface 5c) exposed from the upper surface of the resin material 10 and a protrusion 4d (a protrusion 5d) are provided while extending upward.
  • the drain terminal 6 extends upward from a position separated from the semiconductor element 2 in a state of being electrically connected to the drain electrode 2 c on the back surface of the semiconductor element 2 and is substantially flat exposed from the upper surface of the resin material 10. It has an upper end face 6c and a protrusion 6d.
  • the anode terminal 7 extends upward in a state of being connected to the anode electrode 3 a via the bonding material 8 on the main surface of the semiconductor element 3, and a substantially flat upper end surface 7 c exposed from the upper surface of the resin material 10. And a protrusion 7d.
  • the drain terminal 6 extends upward from a position separated from the semiconductor element 3 in a state of being electrically connected to the cathode electrode 3 b on the back surface of the semiconductor element 3, and is substantially flat exposed from the upper surface of the resin material 10. It has an upper end face 6c and a protrusion 6d.
  • the upper end surface 4c of the gate terminal 4, the upper end surface 5c of the source terminal 5, the upper end surface 6c of the drain terminal 6, and the upper end surface 7c of the anode terminal 7 are disposed above the power module 100. Can be easily connected.
  • the areas of the upper end surface 4c of the gate terminal 4 functioning as a heat dissipation surface, the upper end surface 5c of the source terminal 5, the upper end surface 6c of the drain terminal 6 and the upper end surface 7c of the anode terminal 7 are respectively protruding portions 4d (protruding portions 5d, Since the size can be increased by the protrusion 6 d and the protrusion 7 d), the amount of heat released when the heat generated from the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 is released upward can be further increased.
  • the end face 6c is formed to be exposed.
  • both the substantially flat upper end surface 4c of the gate terminal 4 of the semiconductor element 2 and the substantially flat upper end surface 5c of the source terminal 5 and the substantially flat upper end surface 6c of the drain terminal 6 are on the upper side of the power module 100.
  • the projection 4d (the projection 5d and the projection 6d) is large in size, so that electrical connection with the outside can be easily performed.
  • the drain terminal 6 extends upward from a position separated from the semiconductor element 2 in a state of being electrically connected to the drain electrode 2 c on the back surface of the semiconductor element 2. Configure. Then, the drain terminal 6 is provided with a substantially flat upper end face 6 c and a protrusion 6 d. As a result, since the drain terminal 6 and the semiconductor element 2 are separated, a short circuit between the side surface of the drain terminal 6 and the semiconductor element 2 can be suppressed.
  • the gate terminal 4 and the source terminal 5 can be arranged in the central portion of the power module 100 by arranging the drain terminal 6 in the vicinity of the end of the power module 100. it can. As a result, the distance between the drain terminal 6 and the gate terminal 4 and the source terminal 5 can be increased, so that a short circuit between the drain terminal 6 and the gate terminal 4 and the source terminal 5 can be suppressed.
  • the resin material 10 covers the semiconductor element 3 and the side surface of the anode terminal 7, and the upper surface 7 c of the anode terminal 7 is substantially flat on the upper surface of the resin material 10.
  • the heat generated from the semiconductor element 3 can be radiated upward from the substantially flat upper end surface 7c of the anode terminal 7.
  • the area of the upper end surface 7c (heat radiating surface) of the anode terminal 7 can be enlarged by the protrusion part 7d which protrudes sideward.
  • the amount of heat released when the heat generated from the semiconductor element 3 is released upward can be increased.
  • the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, and the drain terminal 6 are provided by providing the resin material 10 so as to constitute the outer surface of the power module 100. Since the anode terminal 7 and the anode terminal 7 are included inside the resin material 10, damage to the semiconductor elements 2 and 3 due to an external impact can be suppressed. In addition, short circuit between the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6 and the anode terminal 7 can be suppressed.
  • the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are generated from both the upper end surface 6c and the upper end surface 7c of the anode terminal 7 and the drain electrode heat sink 1 disposed on the lower surface (rear surface) side of the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 To be able to dissipate heat.
  • the heat can be radiated upward from the upper end surface 4c of the gate terminal 4 exposed from the upper surface of the resin material 10, the upper end surface 5c of the source terminal 5, the upper end surface 6c of the drain terminal 6 and the upper end surface 7c of the anode terminal 7 . Furthermore, since the heat can be dissipated downward from the drain electrode heat sink 1 disposed on the back surface side of the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3, the amount of heat dissipation can be further increased.
  • the drain electrode heat sink 1 is joined to the back surfaces of the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 via the bonding material 8, respectively. It can be easily bonded to the back surfaces of the semiconductor device 2 and the semiconductor device 3 respectively.
  • the drain electrode heat sink 1 by forming the drain electrode heat sink 1 with a metal plate not containing an insulator, the drain electrode heat sink 1 differs from the case where the insulator 1 is contained, The amount of heat released from the electrode heat sink 1 can be increased.
  • the resin material 10 is disposed so as to surround the drain electrode heat sink 1 and expose the surface of the drain electrode heat sink 1, thereby the surface of the drain electrode heat sink 1
  • the amount of heat released from the drain electrode heat sink 1 can be increased.
  • the semiconductor element 2 when the semiconductor element 2 (semiconductor element 3) is formed of a semiconductor made of SiC, the semiconductor element 2 (semiconductor element 3) is formed of a semiconductor made of Si.
  • the semiconductor element 2 (semiconductor element 3) can be operated at high temperature and at high speed.
  • the power modules 100 (power module main body portions 100 a and 100 b) of the first embodiment are attached to the wiring board 21.
  • the power module main parts 100a and 100b are examples of the "power conversion device main part" in the present invention.
  • the power module body parts 100a and 100b are attached to the wiring substrate 21 made of glass epoxy, ceramic, polyimide or the like. Further, on the lower surface of the wiring substrate 21, a P-side gate driver IC 22 and an N-side gate driver IC 23 are mounted.
  • the power module 101 constitutes a three-phase inverter circuit.
  • the power module body 100a functions as an upper arm of the three-phase inverter circuit
  • the power module body 100b functions as a lower arm of the three-phase inverter circuit.
  • the power module body 100 a is attached to the wiring board 21 via the bump electrode 41. That is, in the second embodiment, substantially flat upper end face 4c (upper end face 5c, upper end face 6c, upper end face) of gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) exposed from the surface of resin material 10 7c) (see FIG. 1) electrically connect the P-side gate metal terminal 24 (P-side source metal terminal 25, P-side drain metal terminal 26, P-side anode metal terminal 27) of the wiring substrate 21 through the bump electrode 41 respectively. Connected. Further, the power module body 100 b is attached to the wiring board 21 via the bump electrode 41.
  • substantially flat upper end face 4c (upper end face 5c, upper end face 6c, upper end face) of gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) exposed from the surface of resin material 10 7c) (see FIG. 1) electrically connect the N-side gate metal terminal 28 (N-side source metal terminal 29, N-side drain metal terminal 30, N-side anode metal terminal 31) of the wiring board 21 via the bump electrode 41 It is connected to the.
  • a P-side metal terminal 32 and an N-side metal terminal 33 are provided on one end side of the wiring board 21.
  • the P-side metal terminal 32 is connected to the P-side drain metal terminal 26 of the power module main body 100 a through a bus bar-shaped wire 34 made of a conductive metal plate provided inside the wiring board 21.
  • the P-side source metal terminal 25 and the P-side anode metal terminal 27 of the power module body 100a are connected to the N-side drain of the power module body 100b via the bus bar-like wiring 34 provided inside the wiring board 21. It is connected to the metal terminal 30.
  • the N-side source metal terminal 29 and the N-side anode metal terminal 31 of the power module body 100 b are N-side metal provided on one end side of the wiring board 21 via the wiring 34 provided inside the wiring board 21. It is connected to the terminal 33.
  • the P-side gate driver IC 22 is disposed in the vicinity of the power module main body 100a. Further, the P-side gate driver IC 22 is connected to a P-side control signal terminal 35 provided on one end side of the wiring board 21.
  • the N-side gate driver IC 23 is disposed in the vicinity of the power module main body 100b. Further, the N-side gate driver IC 23 is connected to an N-side control signal terminal 36 provided on one end side of the wiring board 21.
  • the wiring inductance can be reduced by arranging the P-side gate driver IC 22 and the N-side gate driver IC 23 in the vicinity of the power module body 100a and the power module body 100b, respectively, the power module body can be reduced. It is possible to switch 100a and the power module body 100b at high frequency.
  • the wiring board 21, the power module main body 100a and the power module main body 100b are arranged slightly apart from each other, and between the wiring board 21 and the power module main body 100a and the power module main body 100b.
  • An insulating resin material 37 is provided in the space (space).
  • the wiring board 21 is fixed to the power module body 100a and the power module body 100b, and the bump electrode connecting the wiring board 21 to the power module body 100a and the power module body 100b. It is possible to suppress the corrosion of 41.
  • the material of the resin material 37 is selected appropriately in accordance with the heat generation temperature of the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 and the like.
  • the resin material 37 is an example of the “sealing material” in the present invention.
  • the substantially flat upper end surface 4c (upper end surface 5c, 5c) of the gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7) exposed from the upper surface of the resin material 10.
  • the upper end face 5 c and the upper end face 7 c are electrically connected by the wiring board 21 and the bump electrode 41.
  • the distance between the substantially flat upper end surface 4c (upper end surface 5c, upper end surface 5c, upper end surface 7c) of the gate terminal 4 (source terminal 5, drain terminal 6, anode terminal 7) and the wiring substrate 21 is reduced. Therefore, corrosion of the gate terminal 4 (the source terminal 5, the drain terminal 6, the anode terminal 7) and the wiring board 21 can be suppressed.
  • the power module body 100 b and the power module body 100 a are respectively disposed on the upper surface and the lower surface of the wiring board 21.
  • the wiring for connecting the power module body 100a and the power module body 100b is used. Since the length is reduced, the wiring inductance can be reduced. As a result, the power module body 100a and the power module body 100b can be switched at high frequency.
  • an insulating resin material 37a is provided to seal between the power module main body portions 100a and 100b and the wiring board 21.
  • the resin material 37a is provided so as to cover the surface of the wiring board 21 and the central portions of the side surfaces of the power module main portions 100a and 100b.
  • power module body portions 100a and 100b and wiring board 21 P side gate metal terminal 24, P side source metal terminal 25, P side drain metal terminal 26, P side anode metal terminal 27, N side gate metal terminal 28, N
  • the distance between the power module main portions 100a and 100b and the wiring substrate 21 is reduced. .
  • the resin material 37 a is an example of the “sealing material” in the present invention.
  • the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are provided in pairs (two).
  • semiconductor elements 2 (see FIG. 1) and semiconductor elements 3 (see FIG. 1) are provided so as to be arranged in pairs (two). . That is, on the upper surface of the power module 103, the upper end surface 54a and the upper end surface 54b of each of the gate terminals 4 of the two semiconductor elements 2 and the upper end surface 55a and the upper end surface 55b of each of the source terminals 5 Exposed from Further, on the upper surface of the power module 102, the upper end surface 57a and the upper end surface 57b of the anode terminals 7 of the two semiconductor elements 3 are exposed from the resin material 10a.
  • the resin material 10 a is an example of the “sealing material” in the present invention.
  • the power module 103 is an example of the “power conversion device main unit” in the present invention.
  • the semiconductor element 2 is provided without the semiconductor element 3 being provided.
  • the shapes of the gate terminal 4 (see FIG. 4), the source terminal 5 (see FIG. 5), and the drain terminal 6 (see FIG. 6) are the same as those in the first embodiment. That is, the upper end 4b of the gate terminal 4, the upper end 5b of the source terminal 5, and the upper end 6b of the drain terminal 6 are respectively provided with a protrusion 4d, a protrusion 5d and a protrusion 6d protruding laterally. It is done. Further, as shown in FIG.
  • the upper end surface 4 c of the gate terminal 4, the upper end surface 5 c of the source terminal 5, and the upper end surface 6 c of the drain terminal 6 are exposed from the resin material 10 b on the upper surface of the power module 104.
  • the drain electrode heat sink 1 is exposed from the resin material 10 b on the lower surface of the power module 104.
  • the resin material 10 b is an example of the “sealing material” in the present invention.
  • the power module 104 is an example of the “power conversion device main unit” in the present invention.
  • the semiconductor element 3 is provided without the semiconductor element 2 being provided.
  • the shapes of the anode terminal 7 (see FIG. 7) and the drain terminal 6 (see FIG. 6) are the same as those in the first embodiment. That is, the upper end portion 7 b of the anode terminal 7 and the upper end portion 6 b of the drain terminal 6 are provided with a projecting portion 7 d and a projecting portion 6 d which respectively project laterally. Further, as shown in FIG. 22, on the upper surface of the power module 105, the upper end surface 7c of the anode terminal 7 and the upper end surface 6c of the drain terminal 6 are exposed from the resin material 10c. Moreover, as shown in FIG.
  • the drain electrode heat sink 1 is exposed from the resin material 10c on the lower surface of the power module 105.
  • the resin material 10 c is an example of the “sealing material” in the present invention.
  • the power module 105 is an example of the “power conversion device main unit” in the present invention.
  • Seventh Embodiment A seventh embodiment will now be described with reference to FIGS. 24 to 26.
  • the seventh embodiment unlike the first embodiment in which the one semiconductor element 2 and the one semiconductor element 3 are provided, three semiconductor elements 2 constituting a P-side three-phase power module are provided. .
  • the power module 106 constitutes a P-side three-phase power module.
  • the lower surfaces of the three semiconductor elements 2 are connected to one P potential metal heat sink 106 a via the bonding material 8.
  • the upper end surface 4 c of each of the gate terminals 4 of the three semiconductor elements 2 are connected to one P potential metal heat sink 106 a via the bonding material 8.
  • the upper end surface 4 c of each of the gate terminals 4 of the three semiconductor elements 2 on the upper surface of the gate terminals 4 of the three semiconductor elements 2, the upper end surface 5 c of the source terminal 5, and the P potential which also serves as the drain terminal.
  • the upper end surface 66c of the metal terminal 66 is exposed from the resin material 10d. As shown in FIG.
  • the P potential metal terminal 66 has a columnar portion 66a and an upper end 66b, and the upper end 66b is provided with a projecting portion 66d projecting laterally.
  • the shapes of the gate terminal 4 (see FIG. 4) and the source terminal 5 (see FIG. 5) are the same as those in the first embodiment.
  • a P potential metal terminal 66 is arranged to surround the gate terminal 4 and the source terminal 5.
  • the P potential metal heat sink 106 a is exposed from the resin material 10 d on the lower surface of the power module 106.
  • the P potential metal heat radiating plate 106 a and the resin material 10 d are examples of the “heat radiating member” and the “sealing material” in the present invention, respectively.
  • the P potential metal terminal 66 is an example of the “conductor for electrode”, the “conductor for second electrode”, the “conductor for second transistor electrode”, and the “conductor for drain electrode” in the present invention.
  • the power module 106 is an example of the “power conversion device main unit” in the present invention.
  • FIG. 27 In the eighth embodiment, three semiconductor elements 2 constituting an N-side three-phase power module are provided.
  • the power module 107 constitutes an N-side three-phase power module.
  • the lower surfaces of the three semiconductor elements 2 are connected to one N-potential metal heat sink 107 a through the bonding material 8.
  • the upper end surface 76c of the metal terminal 76 is exposed from the resin material 10e. As shown in FIG.
  • the N potential metal terminal 76 has a column-shaped portion 76a and an upper end portion 76b, and the upper end portion 76b is provided with a projecting portion 76d projecting laterally.
  • the shape of the gate terminal 4 (see FIG. 4) is the same as that in the first embodiment.
  • the N potential metal heat sink 107a is exposed from the resin material 10e on the lower surface of the power module 107.
  • the N potential metal heat radiating plate 107a and the resin material 10e are examples of the "heat radiating member" and the "sealing material” in the present invention, respectively.
  • the N potential metal terminal 76 is an example of the “conductor for electrode” or the “conductor for second electrode” in the present invention.
  • the power module 107 is an example of the “power conversion device main unit” in the present invention.
  • the ninth embodiment A ninth embodiment will now be described with reference to FIGS. 30 and 31.
  • a P-side three-phase power module 106 according to the seventh embodiment and an N-side three-phase power module 107 according to the eighth embodiment are provided.
  • the P-side three-phase power module 106 is provided on the lower surface of the wiring substrate 21, and the N-side three-phase on the upper surface of the wiring substrate 21.
  • a power module 107 is provided. Further, the source terminal 5 of the power module 106 is connected to the drain terminal 6 of the power module 107 via the wiring 34 provided inside the wiring substrate 21.
  • the P-side metal terminal 32 and the P-side control signal terminal 35 are provided on the lower surface of the wiring board 21, and the N-side metal terminal 33 and the N-side control signal terminal 36 are provided on the upper surface.
  • the tenth embodiment differs from the first embodiment in which the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are provided on the surface of the drain electrode heat sink 1 consisting of only one metal plate, on the surface of the insulating circuit board 109a. The semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are joined.
  • the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are bonded on the surface of the insulating circuit board 109a via the bonding material 8.
  • the insulating circuit board 109a has a structure in which a metal plate is attached to both sides of an insulator such as ceramics. The heat generated from the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 is dissipated upward from the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6 and the anode terminal 7, and is also dissipated from below the insulating circuit board 109 a Is configured.
  • the insulating circuit board 109 a is an example of the “heat dissipation member” in the present invention.
  • the power module 109 is an example of the “power conversion device main unit” in the present invention.
  • the remaining structure of the tenth embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
  • the outer surface is formed of the resin material 10
  • the outer surface is formed of the case-like lower heat spreader 109b and the case-like upper heat spreader 109c.
  • the case-like lower heat spreader 109b and the case-like upper heat spreader 109c are made of a metal having conductivity and thermal conductivity.
  • the semiconductor element 2, the semiconductor element 3 and the drain terminal 6 are joined on the surface of the insulating circuit board 109a via the joining material 8. ing. Further, on the surface of the semiconductor element 2, the gate terminal 4 and the source terminal 5 are bonded via the bonding material 8. Further, on the surface of the semiconductor element 3, the anode terminal 7 is bonded via the bonding material 8.
  • the power module 110 is an example of the “power conversion device main unit” in the present invention.
  • a lower heat spreader 109b having a heat dissipation function is disposed on the lower surface of the insulating circuit board 109a.
  • the lower heat spreader 109b is formed in a box shape (case shape) having a bottom surface and a side surface.
  • the upper heat spreader 109 c is disposed on the lower heat spreader 109 b via the bonding material 8.
  • the upper heat spreader 109c is formed in a box shape (case shape) having an upper surface and a side surface. Further, as shown in FIG. 37, an opening 109d is provided on the upper surface of the upper heat spreader 109c.
  • the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 are housed inside the lower heat spreader 109 b and the upper heat spreader 109 c.
  • the lower heat spreader 109 b and the upper heat spreader 109 c are examples of the “case portion” in the present invention.
  • resin injection holes 109e are provided on the side surfaces of the lower heat spreader 109b and the upper heat spreader 109c. Then, by injecting the resin from the resin injection hole 109e, the space between the lower heat spreader 109b and the upper heat spreader 109c, and the semiconductor element 2 and the semiconductor element 3 is filled with the resin material 10f.
  • the upper end surface 4c of the gate terminal 4, the upper end surface 5c of the source terminal 5, the upper end surface 6c of the drain terminal 6, and the upper end surface 7c of the anode terminal 7 are from the upper surface of the resin material 10f (the opening 109d of the upper heat spreader 109c). It is configured to be exposed.
  • the side surfaces of the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7 are covered and the upper end surface 4 c of the gate terminal 4,
  • the lower heat spreader 109 b and the upper heat spreader 109 c are filled with the resin material 10 f so as to expose the upper end face 5 c of the source terminal 5, the upper end face 6 c of the drain terminal 6 and the upper end face 7 c of the anode terminal 7.
  • the semiconductor element 2, the semiconductor element 3, the gate terminal 4, the source terminal 5, the drain terminal 6, and the anode terminal 7 are covered with the resin material 10f, and the resin material 10f further includes the lower heat spreader 109b and the upper heat spreader 109c. Because the semiconductor device 2 and the semiconductor device 3 are damaged by external impact, damage to the semiconductor device 2 and the semiconductor device 3 can be further suppressed.
  • the present invention is not limited thereto. It is not limited. In the present invention, at least one substantially flat upper end surface of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal and the anode terminal (cathode terminal) may be exposed from the resin material.
  • the substantially flat upper end surfaces of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal have the same height, but the present invention is not limited thereto. It is not limited to.
  • the heights of the substantially flat upper end faces of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal may be different from each other.
  • the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal have an example having a pillar-shaped portion, but the present invention is not limited to this.
  • the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal may have pillars other than the pillar shape.
  • the substantially flat upper end surfaces of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal have substantially the same height as the upper surface of the resin material.
  • the present invention is not limited to this.
  • substantially flat upper end surfaces of the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal (cathode terminal) may protrude from the upper surface of the resin material.
  • the drain terminal is separated from the gate terminal, the source terminal, and the anode terminal.
  • the present invention is not limited to this.
  • the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the anode terminal may be close to each other.
  • the protruding portions of the upper end portions of the drain terminal, the gate terminal, the source terminal, and the anode terminal are provided so as to circumferentially protrude from the outer peripheral surface of the columnar portion.
  • the present invention is not limited to this.
  • the protrusion may be provided on only one side of the column-shaped portion.
  • the projecting portion may be circumferentially provided on a part of the outer peripheral surface of the column-shaped portion.
  • the protrusions are provided at the upper end portions of the drain terminal, the gate terminal, the source terminal, and the anode terminal, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the protrusion may be provided only on the upper end of any one of the drain terminal, the gate terminal, the source terminal, and the anode terminal.
  • a high frequency switchable FET is formed on a SiC substrate containing silicon carbide (SiC) as a main component as a semiconductor element. It is not limited to.
  • a semiconductor element a high-frequency switchable FET formed on a GaN substrate containing gallium nitride (GaN) as a main component may be used.
  • a MOSFET metal oxide film type field effect transistor
  • Si Si substrate containing silicon
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the fast recovery diode is used as the freewheeling diode element.
  • the present invention is not limited to this.
  • a Schottky barrier diode may be used as the free wheeling diode element.
  • other diode elements other than the fast recovery diode (FRD) and the Schottky barrier diode (SBD) may be used.
  • the bonding material includes Au-20Sn, Zn-30Sn, Pb-5Sn, organic layer-coated nano Ag particles, etc., but the present invention is limited thereto. Absent.
  • solder foil or cream solder may be used as a bonding material.

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

　この電力変換装置は、電極を有する電力変換用半導体素子（２、３）と、電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続され、側面と略平坦な上端面（４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃ）を有する上端部（４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ）とを含む電極用導体（４、５、６、７）と、電力変換用半導体素子と電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材（１０）とを備え、封止材は、封止材の上面において、電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された電極用導体の略平坦な上端面を有する上端部には、側方に突出する突出部（４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄ）が設けられている。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関し、特に、電力変換用半導体素子を備える電力変換装置に関する。
　従来、電力変換用半導体素子を備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
　また、上記特許文献１には、ＩＧＢＴ（電力変換用半導体素子）と、ＩＧＢＴに電気的に接続されるリードフレームと、ＩＧＢＴとリードフレームとを内部に含むように設けられるモールド樹脂とを備える半導体装置（電力変換装置）が開示されている。この半導体装置では、外部との電気的な接続が可能なように、リードフレームがモールド樹脂の側面から突出してはみ出すように形成されている。
特開２００８－１０３６２３号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載の半導体装置では、半導体装置と外部の配線と接続するために、第１のリードフレームと第２のリードフレームとがモールド樹脂の側面からはみ出しているので、その分半導体装置が大きくなり、その結果、小型化を図ることが困難であるという問題点がある。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、小型化を図ることが可能な電力変換装置を提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
　上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における電力変換装置は、電極を有する電力変換用半導体素子と、電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続され、側面と略平坦な上端面を有する上端部とを含む電極用導体と、電力変換用半導体素子と電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備える。封止材は、封止材の上面において、電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された電極用導体の略平坦な上端面を有する上端部には、側方に突出する突出部が設けられている。なお、本発明の電極用導体の上端面とは、半導体素子に接続された下面に対して相対的に上側にある端面を意味する。
　この発明の第１の局面による電力変換装置では、上記のように、封止材の上面において、電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された電極用導体の略平坦な上端面を有する上端部に側方に突出する突出部を設ける。これにより、電力変換用半導体素子から発生する熱を電極用導体を介して上方へ放熱することができる。また、側方に突出する突出部によって電極用導体の上端面（すなわち、放熱面）の面積を大きくすることができる。これにより、電力変換用半導体素子から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、封止材の上面において露出した電極用導体の上端面側から外部との電気的接続を行うことができるので、電力変換装置と外部の配線とを接続するために電極を封止材の側面からはみ出させる場合と異なり、電力変換装置が大きくなるのを抑制することができる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。
本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図１の１０００－１０００線に沿った断面図である。 図１の１１００－１１００線に沿った断面図である。 図１に示した第１実施形態によるパワーモジュールのゲート端子の形状を説明するための図である。 図１に示した第１実施形態によるパワーモジュールのソース端子の形状を説明するための図である。 図１に示した第１実施形態によるパワーモジュールのドレイン端子の形状を説明するための図である。 図１に示した第１実施形態によるパワーモジュールのアノード端子の形状を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態によるパワーモジュールの回路図である。 本発明の第２実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第３実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第４実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第５実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図１４の１２１０－１２１０線に沿った断面図である。 図１４の１２２０－１２２０線に沿った断面図である。 本発明の第５実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第５実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第６実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図１９の１２３０－１２３０線に沿った断面図である。 図１９の１２４０－１２４０線に沿った断面図である。 本発明の第６実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第６実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第７実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第７実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第７実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第８実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第８実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第８実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。 本発明の第９実施形態によるパワーモジュールの断面図である。 本発明の第９実施形態によるパワーモジュールの斜視図である。 本発明の第１０実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図３２の１２５０－１２５０線に沿った断面図である。 図３２の１２６０－１２６０線に沿った断面図である。 本発明の第１１実施形態によるパワーモジュールの平面図である。 図３５の１２７０－１２７０線に沿った断面図である。 図３５の１２８０－１２８０線に沿った断面図である。 本発明の第１１実施形態によるパワーモジュールの表面側から見た斜視図である。 本発明の第１１実施形態によるパワーモジュールの裏面側から見た斜視図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
 （第１実施形態）
　まず、図１～図１０を参照して、本発明の第１実施形態によるパワーモジュール１００の構成について説明する。なお、第１実施形態では、本発明の電力変換装置をパワーモジュール１００に適用する場合について説明する。なお、パワーモジュール１００は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
　図１～図３に示すように、本発明の第１実施形態によるパワーモジュール１００には、ドレイン電極放熱板１と、半導体素子２と、半導体素子３と、ゲート端子４と、ソース端子５と、ドレイン端子６と、アノード端子７とが設けられている。なお、ドレイン電極放熱板１、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７は、銅（Ｃｕ）、銅モリブデン（ＣｕＭｏ）などの金属からなる。また、ドレイン電極放熱板１は、絶縁物を含まない１枚の金属板のみからなる。ここで、第１実施形態では、半導体素子２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＳｉＣ基板上に形成され、高周波スイッチング可能なＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなる。また、半導体素子２は、図２に示すように、半導体素子２の主表面に設けられる制御電極２ａおよびソース電極２ｂと、裏面に設けられるドレイン電極２ｃとを有する。なお、半導体素子２は、本発明の「電力変換用半導体素子」および「電圧駆動型トランジスタ素子」の一例である。また、制御電極２ａは、本発明の「表面電極」の一例である。また、ソース電極２ｂは、本発明の「第１電極」および「表面電極」の一例である。また、ドレイン電極２ｃは、本発明の「第２電極」および「裏面電極」の一例である。また、ドレイン電極放熱板１は、本発明の「放熱部材」の一例である。
　また、半導体素子３は、アノード電極３ａとカソード電極３ｂとを有するファーストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）からなる。なお、半導体素子３のカソード電極３ｂは、半導体素子２のドレイン電極２ｃと電気的に接続されており、半導体素子３は、還流ダイオード（図１０参照）としての機能を有する。なお、アノード電極３ａは、本発明の「第１ダイオード電極」の一例である。また、カソード電極３ｂは、本発明の「第２ダイオード電極」の一例である。また、半導体素子３は、本発明の「電力変換用半導体素子」および「還流ダイオード素子」の一例である。また、アノード電極３ａおよびカソード電極３ｂは、それぞれ、本発明の「第１ダイオード電極」および「第２ダイオード電極」の一例である。
　図２に示すように、半導体素子２と、半導体素子３とは、それぞれ、接合材８を介してドレイン電極放熱板１の表面上に接合されている。なお、半導体素子２のドレイン電極２ｃがドレイン電極放熱板１に電気的に接続されるとともに、半導体素子３のカソード電極３ｂがドレイン電極放熱板１に電気的に接続されている。また、この種の半導体素子を用いた場合には、接合箇所の温度が約２００℃近くまで上昇する。このため、接合材８は、耐熱性の高いＡｕ－２０Ｓｎ、Ｚｎ－３０Ｓｎ、Ｐｂ－５Ｓｎなどの半田から形成されている。また、接合箇所の温度が約４００℃近くまで上昇する場合には、接合材８は、さらに耐熱性の高い有機層被覆ナノＡｇ粒子などから形成される。
　ゲート端子４は、接合材８を介して半導体素子２の表面上（制御電極２ａ上）に接合されている。また、図４に示すように、第１実施形態では、ゲート端子４は、柱形状を有する柱形状部４ａと上端部４ｂとを有している。ゲート端子４の柱形状部４ａは、半導体素子２の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びるとともに、パワーモジュール１００の外側（矢印Ｘ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、ゲート端子４の上端部４ｂは、略平坦な上端面４ｃを有する。また、上端部４ｂには、側方（矢印Ｚ１方向と直交する方向）に突出する突出部４ｄが設けられている。突出部４ｄは、ゲート端子４の柱形状部４ａの外周面から周状に突出するように形成されている。これにより、ゲート端子４の上端面４ｃは、略平坦で、かつ、平面的に見て、柱形状部４ａ（ゲート端子４）の外周面よりも大きな略矩形形状（図１参照）を有する。そして、ゲート端子４は、半導体素子２が発生する熱を突出部４ｄが設けられた上端部４ｂの上端面４ｃから放熱する機能を有する。なお、ゲート端子４は、本発明の「電極用導体」、「第１電極用導体」、「第１トランジスタ電極用導体」および「制御電極用導体」の一例である。
　ソース端子５は、接合材８を介して半導体素子２の表面上（ソース電極２ｂ上）に接合されている。また、図５に示すように、第１実施形態では、ソース端子５は、柱形状を有する柱形状部５ａと上端部５ｂとを有している。ソース端子５の柱形状部５ａは、半導体素子２の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、ソース端子５の上端部５ｂは略平坦な上端面５ｃを有するとともに、この上端部５ｂには、側方に突出する突出部５ｄが設けられている。突出部５ｄは、ソース端子５の柱形状部５ａの外周面から周状に突出するように形成されている。これにより、ソース端子５の上端面５ｃは、略平坦で、かつ、平面的に見て、柱形状部５ａ（ソース端子５）の外周面よりも一回り大きな略矩形形状（図１参照）を有する。そして、ソース端子５は、半導体素子２が発生する熱を突出部５ｄが設けられた上端部５ｂの上端面５ｃから放熱する機能を有する。なお、ソース端子５は、本発明の「電極用導体」、「第１電極用導体」、「第１トランジスタ電極用導体」および「ソース電極用導体」の一例である。
　また、ソース端子５の柱形状部５ａの根本部には、凹部５ｅが設けられている。つまり、ソース端子５は、凹部５ｅが形成された根本部から突出部５ｄが設けられた上端部５ｂに向かって断面積が大きくなるように形成されている。これにより、半導体素子２のソース電極２ｂから伝播する熱を上端部５ｂに向かって拡散し易くすることが可能である。また、ソース端子５をソース電極２ｂに接合する際に、接合材８の表面張力を利用して余剰の接合材８を凹部５ｅの形成された領域に配置させることができるので、余剰の接合材８がソース電極２ｂからはみ出して短絡などが発生するのを抑制することが可能である。
　ドレイン端子６は、接合材８を介して、ドレイン電極放熱板１の表面上に接合されている。また、ドレイン端子６は、図１に示すように、ドレイン電極放熱板１の表面上の外周部において、半導体素子２と半導体素子３とを取り囲むように、６つ形成されている。具体的には、ドレイン端子６は、ドレイン電極放熱板１の４隅にそれぞれ１つずつ設けられるとともに、ドレイン電極放熱板１の長辺上の中央部近傍に１つずつ設けられている。これにより、第１実施形態では、ドレイン端子６は、半導体素子２および半導体素子３から離間した位置に配置されるとともに、パワーモジュール１００の端部近傍（図１参照）に配置されている。
　図６に示すように、ドレイン端子６は、柱形状を有する柱形状部６ａと上端部６ｂとを有している。ドレイン端子６の柱形状部６ａは、ドレイン電極放熱板１の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、ドレイン端子６の上端部６ｂは略平坦な上端面６ｃを有するとともに、この上端部６ｂには、側方に突出する突出部６ｄが設けられている。突出部６ｄは、ドレイン端子６の柱形状部６ａの外周面から側方に向かって、周状に突出するように形成されている。これにより、ドレイン端子６の上端面６ｃは、略平坦で、かつ、平面的に見て、柱形状部６ａ（ドレイン端子６）の外周面よりも一回り大きな略矩形形状（図１参照）を有する。また、ドレイン端子６は、半導体素子２が発生する熱を突出部６ｄが設けられた上端部６ｂの上端面６ｃから放熱する機能を有する。また、６つのドレイン端子６の上端面６ｃのドレイン電極放熱板１の表面からの高さは、それぞれ、略同じである。なお、ドレイン端子６は、本発明の「電極用導体」、「第２電極用導体」、「第２トランジスタ電極用導体」および「ドレイン電極用導体」の一例である。
　また、ドレイン端子６は、半導体素子３のカソード電極３ｂに電気的に接続されており、半導体素子３のカソード電極端子としても機能する。すなわち、ドレイン端子６は、本発明の「第２ダイオード電極用導体」の一例でもある。
　アノード端子７は、接合材８を介して半導体素子３の表面上（アノード電極３ａ上）に配置されるとともに、固定されている。また、図７に示すように、第１実施形態では、アノード端子７は、柱形状を有する柱形状部７ａと上端部７ｂとを有している。アノード端子７の柱形状部７ａは、半導体素子３の表面上からパワーモジュール１００の上方（矢印Ｚ１方向）に向かって延びるように形成されている。また、アノード端子７の上端部７ｂは略平坦な上端面７ｃを有するとともに、この上端部７ｂには、側方に突出する突出部７ｄが設けられている。突出部７ｄは、柱形状部７ａの外周面から周状に突出するように形成されている。これにより、アノード端子７の上端面７ｃは、略平坦で、かつ、平面的に見て、柱形状部７ａ（アノード端子７）の外周面よりも一回り大きな略矩形形状（図１参照）を有する。また、アノード端子７は、半導体素子３が発生する熱を突出部７ｄが設けられた上端部７ｂの上端面７ｃから放熱する機能を有する。なお、アノード端子７は、本発明の「電極用導体」、「第１電極用導体」および「第１ダイオード電極用導体」の一例である。
　また、アノード端子７の柱形状部７ａの根本部には、ソース端子５と同様に、凹部７ｅが設けられている。これにより、半導体素子３のアノード電極３ａから伝播する熱を上端部７ｂに向かって拡散し易くすることが可能である。また、アノード端子７をアノード電極３ａに接合する際に、接合材８の表面張力を利用して余剰の接合材８を凹部７ｅの形成された領域に配置させることができるので、余剰の接合材８がアノード電極３ａからはみ出して短絡などが発生するのを抑制することが可能である。
　ここで、図２に示すように、第１実施形態では、ゲート端子４の突出部４ｄが設けられた上端部４ｂの上端面４ｃ、ソース端子５の突出部５ｄが設けられた上端部５ｂの上端面５ｃ、ドレイン端子６の突出部６ｄが設けられた上端部６ｂの上端面６ｃ、およびアノード端子７の突出部７ｄが設けられた上端部７ｂの上端面７ｃは、略同じ高さを有するように形成されている。なお、各端子の上端部（上端部４ｂ、上端部５ｂ、上端部６ｂ、および、上端部７ｂ）は、柱形状部（柱形状部４ａ、柱形状部５ａ、柱形状部６ａ、および、柱形状部７ａ）と一体的に形成されていてもよいし、柱形状部とは別体で形成され柱形状部（柱形状部４ａ、柱形状部５ａ、柱形状部６ａ、および、柱形状部７ａ）の上面に接合されていてもよい。
　なお、一般的なパワーモジュールでは、半導体素子と電極との間の接合は、ワイヤボンディングなどの配線により行われている。しかしながら、ワイヤボンディングなどの配線では、配線インダクタンスが比較的大きくなるため、パワーモジュールを高周波でスイッチングさせるのが困難である。一方、第１実施形態のゲート端子４、ソース端子５およびドレイン端子６（アノード端子７）は、それぞれ、接合材８を介して半導体素子２（半導体素子３）に直接接合されることにより、ワイヤボンディングを用いる場合に比べて、配線インダクタンスが小さくなるので、パワーモジュール１００を高周波でスイッチングさせることが可能となる。
　また、第１実施形態では、図１～図３に示すように、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７およびドレイン電極放熱板１の側面を取り囲むように覆うように、シリコンゲルなどからなる絶縁性の樹脂材１０が設けられている。これにより、樹脂材１０は、パワーモジュール１００の外形面を形成する。この樹脂材１０は、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７間の絶縁を行う絶縁体としての機能と、半導体素子２および半導体素子３への水分などの侵入を防止する封止材としての機能とを有する。なお、樹脂材１０は、本発明の「封止材」の一例である。
　また、第１実施形態では、図８に示すように、樹脂材１０は、ゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃが、上面から露出するように設けられている。なお、樹脂材１０の上面は、ゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃと略同じ高さを有する。そして、樹脂材１０から露出したゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃにおいて、それぞれ外部との電気的接続が行われるように構成されている。また、図９に示すように、ドレイン電極放熱板１は、樹脂材１０の裏面から露出している。
　このような構成により、第１実施形態によるパワーモジュール１００では、半導体素子２および半導体素子３の上面（主表面）側に配置されたゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃと、半導体素子２および半導体素子３の下面（裏面）側に配置されたドレイン電極放熱板１との両方から、半導体素子２および半導体素子３で発生した熱を放熱可能なように構成されている。
　第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面において、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ）を露出させる。そして、露出されたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ）を有する上端部４ｂ（上端部５ｂ、上端部６ｂ、上端部７ｂ）に側方に突出する突出部４ｄ（突出部５ｄ、突出部６ｄ、突出部７ｄ）を設ける。これにより、半導体素子２および半導体素子３から発生する熱をゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）を介して上方へ放熱することができる。また、側方に突出する突出部４ｄ（突出部５ｄ、突出部６ｄ、突出部７ｄ）によってゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ、すなわち、放熱面）の面積を大きくすることができるので、半導体素子２および半導体素子３から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量を増加させることができる。また、樹脂材１０の上面において露出したゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ）側から外部との電気的接続を行うことができるので、パワーモジュール１００と外部の配線とを接続するために電極を樹脂材１０の側面からはみ出させる場合と異なり、パワーモジュール１００が大きくなるのを抑制することができる。その結果、パワーモジュール１００の小型化を図ることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、上方に延びる柱形状を有するゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端部４ｂ（上端部５ｂ、上端部６ｂ、上端部７ｂ）の突出部４ｄ（突出部５ｄ、突出部６ｄ、突出部７ｄ）を、柱形状のゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の外周面から周状に突出するように設ける。これにより、容易に、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ）（すなわち、放熱面）の面積を大きくすることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、突出部４ｄ（突出部５ｄ、突出部６ｄ、突出部７ｄ）が設けられたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ）を、互いに略同じ高さを有するように構成する。これにより、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の上面において外部との電気的接続を行う際に、配線基板や電極などを容易に配置することができるので、外部との電気的接続を容易に行うことができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、突出部４ｄ（突出部５ｄ、突出部６ｄ、突出部７ｄ）が設けられたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ）を、樹脂材１０の上面と略同じ高さを有するように構成する。これにより、上端面４ｃ、上端面５ｃ、上端面６ｃおよび上端面７ｃと、樹脂材１０の上面とが面一になるので、上端面４ｃ、上端面５ｃ、上端面６ｃおよび上端面７ｃと、樹脂材１０との上に配線基板などを容易に配置することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面に露出されたゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃの各々において、外部との電気的接続が行われるように構成する。これにより、樹脂材１０の上面に露出されたゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃの各々において、放熱と、外部との電気的接続との両方を同時に行うことができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ゲート端子４（ソース端子５）は、半導体素子２の主表面において制御電極２ａ（ソース電極２ｂ）に接合材８を介して接続された状態で上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ）と突出部４ｄ（突出部５ｄ）とを有する。また、ドレイン端子６は、半導体素子２の裏面のドレイン電極２ｃに電気的に接続された状態で半導体素子２から離間した位置から上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面６ｃと突出部６ｄとを有する。また、アノード端子７は、半導体素子３の主表面においてアノード電極３ａに接合材８を介して接続された状態で上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面７ｃと突出部７ｄとを有する。また、ドレイン端子６は、半導体素子３の裏面のカソード電極３ｂに電気的に接続された状態で半導体素子３から離間した位置から上方に延びるとともに、樹脂材１０の上面から露出される略平坦な上端面６ｃと突出部６ｄとを有する。これにより、ゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃが、パワーモジュール１００の上方側に配置されるので、外部との電気的接続を容易に行うことができる。また、放熱面として機能するゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃの面積をそれぞれ突出部４ｄ（突出部５ｄ、突出部６ｄ、突出部７ｄ）により大きくすることができるので、半導体素子２および半導体素子３から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量をさらに増加させることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面において、ゲート端子４の略平坦な上端面４ｃ、ソース端子５の略平坦な上端面５ｃおよびドレイン端子６の略平坦な上端面６ｃを露出させるように形成する。これにより、半導体素子２のゲート端子４の略平坦な上端面４ｃおよびソース端子５の略平坦な上端面５ｃと、ドレイン端子６の略平坦な上端面６ｃとが共に、パワーモジュール１００の上方側に配置され、かつ、突出部４ｄ（突出部５ｄ、突出部６ｄ）により大型となるので、外部との電気的接続を容易に行うことができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン端子６を、半導体素子２の裏面のドレイン電極２ｃに電気的に接続された状態で、半導体素子２から離間した位置から上方に延びるように構成する。そして、ドレイン端子６に略平坦な上端面６ｃと突出部６ｄとを設ける。これにより、ドレイン端子６と半導体素子２とが離間しているので、ドレイン端子６の側面と半導体素子２とが短絡するのを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン端子６を、パワーモジュール１００の端部近傍に配置することによって、ゲート端子４およびソース端子５をパワーモジュール１００の中央部に配置することができる。これにより、ドレイン端子６とゲート端子４およびソース端子５との間の距離を大きくすることができるので、ドレイン端子６とゲート端子４およびソース端子５とが短絡するのを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０を、半導体素子３と、アノード端子７の側面とを覆うとともに、樹脂材１０の上面において、アノード端子７の略平坦な上端面７ｃを露出させるように形成する。これにより、アノード端子７が、樹脂材１０に覆われている場合と異なり、半導体素子３から発熱された熱をアノード端子７の略平坦な上端面７ｃから上方へ放熱することができる。また、側方に突出する突出部７ｄによってアノード端子７の上端面７ｃ（放熱面）の面積を大きくすることができる。この結果、第１実施形態では、半導体素子３から発生する熱を上方へ放熱する際の放熱量を大きくすることができる。
　また、第１実施形態では、樹脂材１０を、パワーモジュール１００の外形面を構成するように設けることによって、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５と、ドレイン端子６と、アノード端子７とが樹脂材１０の内部に含まれるので、外部からの衝撃に起因して半導体素子２および３が破損するのを抑制することができる。また、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７が短絡するのを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、半導体素子２および半導体素子３の上面（主表面）側に配置されたゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃと、半導体素子２および半導体素子３の下面（裏面）側に配置されたドレイン電極放熱板１との両方から、半導体素子２および半導体素子３で発生した熱を放熱可能なように構成する。これにより、樹脂材１０の上面から露出したゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃから上方に放熱することができる。さらに、半導体素子２および半導体素子３の裏面側に配置されたドレイン電極放熱板１から下方に放熱することができるので、放熱量をより大きくすることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン電極放熱板１を、半導体素子２および半導体素子３の裏面にそれぞれ接合材８を介して接合することによって、ドレイン電極放熱板１を半導体素子２および半導体素子３の裏面に、それぞれ容易に接合することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ドレイン電極放熱板１を、絶縁物を含まない金属板により構成することによって、ドレイン電極放熱板１が絶縁物を含んでいる場合と異なり、ドレイン電極放熱板１からの放熱量を大きくすることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、樹脂材１０を、ドレイン電極放熱板１を取り囲むとともにドレイン電極放熱板１の表面を露出させるように配置することによって、ドレイン電極放熱板１の表面が樹脂材１０に覆われている場合と異なり、ドレイン電極放熱板１からの放熱量を大きくすることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、半導体素子２（半導体素子３）を、ＳｉＣからなる半導体により形成することによって、半導体素子２（半導体素子３）をＳｉからなる半導体により形成する場合と異なり、半導体素子２（半導体素子３）を高温かつ高速に動作させることができる。
　（第２実施形態）
　次に、図１１を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態のパワーモジュール１００（パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂ）が配線基板２１に取り付けられている。なお、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂは、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
　図１１に示すように、第２実施形態によるパワーモジュール１０１では、ガラスエポキシ、セラミクス、ポリイミドなどからなる配線基板２１には、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂが取り付けられている。また、配線基板２１の下面には、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２と、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３とが実装されている。なお、パワーモジュール１０１は、３相インバータ回路を構成している。そして、パワーモジュール本体部１００ａは、３相インバータ回路の上側アームとして機能するとともに、パワーモジュール本体部１００ｂは、３相インバータ回路の下側アームとして機能する。
　パワーモジュール本体部１００ａは、バンプ電極４１を介して、配線基板２１に取り付けられている。すなわち、第２実施形態では、樹脂材１０の表面から露出するゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ）（図１参照）が、それぞれバンプ電極４１を介して配線基板２１のＰ側ゲート金属端子２４（Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７）に電気的に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂは、バンプ電極４１を介して、配線基板２１に取り付けられている。すなわち、第２実施形態では、樹脂材１０の表面から露出するゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ）（図１参照）が、バンプ電極４１を介して配線基板２１のＮ側ゲート金属端子２８（Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０、Ｎ側アノード金属端子３１）に電気的に接続されている。
　また、配線基板２１の一方端側には、Ｐ側金属端子３２およびＮ側金属端子３３が設けられている。Ｐ側金属端子３２は、配線基板２１の内部に設けられる導電性金属板からなるバスバー状の配線３４を介して、パワーモジュール本体部１００ａのＰ側ドレイン金属端子２６に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ａのＰ側ソース金属端子２５とＰ側アノード金属端子２７とは、配線基板２１の内部に設けられるバスバー状の配線３４を介して、パワーモジュール本体部１００ｂのＮ側ドレイン金属端子３０に接続されている。また、パワーモジュール本体部１００ｂのＮ側ソース金属端子２９およびＮ側アノード金属端子３１は、配線基板２１の内部に設けられる配線３４を介して、配線基板２１の一方端側に設けられるＮ側金属端子３３に接続されている。
　また、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２は、パワーモジュール本体部１００ａの近傍に配置されている。また、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２は、配線基板２１の一方端側に設けられるＰ側制御信号端子３５に接続されている。
　また、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３は、パワーモジュール本体部１００ｂの近傍に配置されている。また、Ｎ側ゲートドライバＩＣ２３は、配線基板２１の一方端側に設けられるＮ側制御信号端子３６に接続されている。
　なお、Ｐ側ゲートドライバＩＣ２２およびＮ側ゲートドライバＩＣ２３を、それぞれ、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂの近傍に配置することにより、配線インダクタンスを小さくすることができるので、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂを高周波でスイッチングさせることが可能となる。
　配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとは、僅かに間隔を隔てて配置されており、配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとの間の間隔（空間）には、絶縁性の樹脂材３７が設けられている。これにより、配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとが固定されるとともに、配線基板２１と、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂとを接続しているバンプ電極４１が腐食するのを抑制することが可能となる。また、樹脂材３７の材質は、半導体素子２および半導体素子３の発熱温度等に応じて適切なものが選択される。なお、樹脂材３７は、本発明の「封止材」の一例である。
　第２実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面６ｃ、上端面７ｃ）を配線基板２１に電気的に接続することによって、容易に、配線基板２１を介してゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）に電力を供給することができる。
　また、第２実施形態では、上記のように、樹脂材１０の上面から露出されたゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面５ｃ、上端面７ｃ）を、配線基板２１とバンプ電極４１により電気的に接続する。これにより、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）の略平坦な上端面４ｃ（上端面５ｃ、上端面５ｃ、上端面７ｃ）と配線基板２１との間の間隔を小さくすることができるので、ゲート端子４（ソース端子５、ドレイン端子６、アノード端子７）や配線基板２１が腐食するのを抑制することができる。
　（第３実施形態）
　次に、図１２を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂが配線基板２１の表面上に隣接するように配置されていた上記第２実施形態と異なり、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂが配線基板２１の両面に配置されている。
　図１２に示すように、第３実施形態によるパワーモジュール１０２では、パワーモジュール本体部１００ｂとパワーモジュール本体部１００ａとが、配線基板２１の上面と下面とにそれぞれ配置されている。これにより、パワーモジュール本体部１００ａとパワーモジュール本体部１００ｂとが隣接するように配置される上記第２実施形態と比べて、パワーモジュール本体部１００ａとパワーモジュール本体部１００ｂとのを接続する配線の長さが小さくなるので、配線インダクタンスを小さくすることができる。その結果、パワーモジュール本体部１００ａおよびパワーモジュール本体部１００ｂを高周波でスイッチングさせることが可能となる。
　また、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと、配線基板２１との間を封止するように、絶縁性の樹脂材３７ａが設けられている。なお、樹脂材３７ａは、配線基板２１の表面からパワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂの側面の中央部までを覆うように設けられている。また、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１（Ｐ側ゲート金属端子２４、Ｐ側ソース金属端子２５、Ｐ側ドレイン金属端子２６、Ｐ側アノード金属端子２７、Ｎ側ゲート金属端子２８、Ｎ側ソース金属端子２９、Ｎ側ドレイン金属端子３０およびＮ側アノード金属端子３１）とをバンプ電極４１で接続することにより、パワーモジュール本体部１００ａおよび１００ｂと配線基板２１との間の間隔が小さくなる。これにより、端子などが腐食するのが抑制されるので、樹脂材３７ａを設けなくてもよい場合もある。なお、樹脂材３７ａは、本発明の「封止材」の一例である。
　なお、第３実施形態の効果は、上記第２実施形態と同様である。
　（第４実施形態）
　次に、図１３を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、上記半導体素子２および半導体素子３が１つずつ設けられる上記第１実施形態と異なり、半導体素子２および半導体素子３を一対（２つ）ずつ設ける。
　図１３に示すように、第４実施形態によるパワーモジュール１０３では、半導体素子２（図１参照）および半導体素子３（図１参照）が、それぞれ一対（２つ）ずつ並ぶように設けられている。すなわち、パワーモジュール１０３の上面には、２つの半導体素子２のそれぞれのゲート端子４の上端面５４ａおよび上端面５４ｂと、それぞれのソース端子５の上端面５５ａおよび上端面５５ｂとが、樹脂材１０ａから露出している。また、パワーモジュール１０２の上面には、２つの半導体素子３のそれぞれのアノード端子７の上端面５７ａおよび上端面５７ｂが、樹脂材１０ａから露出している。なお、ドレイン端子６は、上記第１実施形態と同様に、パワーモジュール１０２の端部近傍に６つ設けられており、６つのドレイン端子６の上端面６ｃが、それぞれ樹脂材１０ａから露出している。なお、樹脂材１０ａは、本発明の「封止材」の一例である。なお、パワーモジュール１０３は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
　（第５実施形態）
　次に、図１４～図１８を参照して、第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、上記半導体素子２および半導体素子３が設けられる上記第１実施形態と異なり、半導体素子２のみ、設けられている。
　図１４～図１６に示すように、第５実施形態によるパワーモジュール１０４では、半導体素子３は設けられずに、半導体素子２が設けられている。なお、ゲート端子４（図４参照）、ソース端子５（図５参照）、および、ドレイン端子６（図６参照）の形状は、上記第１実施形態と同様である。すなわち、ゲート端子４の上端部４ｂ、ソース端子５の上端部５ｂ、および、ドレイン端子６の上端部６ｂには、それぞれ、側方に突出する突出部４ｄ、突出部５ｄおよび突出部６ｄが設けられている。また、図１７に示すように、パワーモジュール１０４の上面には、ゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、および、ドレイン端子６の上端面６ｃが樹脂材１０ｂから露出している。また、図１８に示すように、パワーモジュール１０４の下面には、ドレイン電極放熱板１が樹脂材１０ｂから露出している。なお、樹脂材１０ｂは、本発明の「封止材」の一例である。また、パワーモジュール１０４は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
　（第６実施形態）
　次に、図１９～図２３を参照して、第６実施形態について説明する。この第６実施形態では、上記半導体素子２および半導体素子３が設けられる上記第１実施形態と異なり、半導体素子３のみ、設けられている
　図１９～図２３に示すように、第６実施形態によるパワーモジュール１０５では、半導体素子２は設けられずに、半導体素子３が設けられている。なお、アノード端子７（図７参照）およびドレイン端子６（図６参照）の形状は、上記第１実施形態と同様である。すなわち、アノード端子７の上端部７ｂおよびドレイン端子６の上端部６ｂには、それぞれ、側方に突出する突出部７ｄおよび突出部６ｄが設けられている。また、図２２に示すように、パワーモジュール１０５の上面には、アノード端子７の上端面７ｃおよびドレイン端子６の上端面６ｃが樹脂材１０ｃから露出している。また、図２３に示すように、パワーモジュール１０５の下面には、ドレイン電極放熱板１が樹脂材１０ｃから露出している。なお、樹脂材１０ｃは、本発明の「封止材」の一例である。また、パワーモジュール１０５は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
　（第７実施形態）
　次に、図２４～図２６を参照して、第７実施形態について説明する。この第７実施形態では、上記１つの半導体素子２および１つの半導体素子３が設けられる上記第１実施形態と異なり、Ｐ側３相のパワーモジュールを構成する３つの半導体素子２が設けられている。
　図２４に示すように、第７実施形態によるパワーモジュール１０６では、３つの半導体素子２が設けられている。これにより、パワーモジュール１０６は、Ｐ側３相のパワーモジュールを構成している。なお、３つの半導体素子２の下面は、接合材８を介して、１つのＰ電位金属放熱板１０６ａに接続されている。また、図２５に示すように、パワーモジュール１０６の上面には、３つの半導体素子２のそれぞれのゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、および、ドレイン端子を兼用するＰ電位金属端子６６の上端面６６ｃが樹脂材１０ｄから露出している。図２４に示すように、Ｐ電位金属端子６６は、柱形状部６６ａと上端部６６ｂとを有するとともに、上端部６６ｂには、側方に突出する突出部６６ｄが設けられている。なお、ゲート端子４（図４参照）およびソース端子５（図５参照）の形状は、上記第１実施形態と同様である。また、ゲート端子４およびソース端子５を取り囲むようにＰ電位金属端子６６が配置されている。また、図２６示すように、パワーモジュール１０６の下面には、Ｐ電位金属放熱板１０６ａが樹脂材１０ｄから露出している。なお、Ｐ電位金属放熱板１０６ａおよび樹脂材１０ｄは、それぞれ、本発明の「放熱部材」および「封止材」の一例である。また、Ｐ電位金属端子６６は、本発明の「電極用導体」、「第２電極用導体」、「第２トランジスタ電極用導体」および「ドレイン電極用導体」の一例である。また、パワーモジュール１０６は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
　（第８実施形態）
　次に、図２７～図２９を参照して、第８実施形態について説明する。この第８実施形態では、Ｎ側３相のパワーモジュールを構成する３つの半導体素子２が設けられている。
　図２７に示すように、第８実施形態によるパワーモジュール１０７では、３つの半導体素子２が設けられている。これにより、パワーモジュール１０７は、Ｎ側３相のパワーモジュールを構成している。なお、３つの半導体素子２の下面は、接合材８を介して、１つのＮ電位金属放熱板１０７ａに接続されている。また、図２８に示すように、パワーモジュール１０７の上面には、３つの半導体素子２のそれぞれのゲート端子４の上端面４ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃ、および、ソース端子を兼用するＮ電位金属端子７６の上端面７６ｃが樹脂材１０ｅから露出している。図２７に示すように、Ｎ電位金属端子７６は、柱形状部７６ａと上端部７６ｂとを有するとともに、上端部７６ｂには、側方に突出する突出部７６ｄが設けられている。なお、ゲート端子４（図４参照）の形状は、上記第１実施形態と同様である。また、図２９に示すように、パワーモジュール１０７の下面には、Ｎ電位金属放熱板１０７ａが樹脂材１０ｅから露出している。なお、Ｎ電位金属放熱板１０７ａおよび樹脂材１０ｅは、それぞれ、本発明の「放熱部材」および「封止材」の一例である。また、Ｎ電位金属端子７６は、本発明の「電極用導体」、「第２電極用導体」の一例である。また、パワーモジュール１０７は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
　（第９実施形態）
　次に、図３０および図３１を参照して、第９実施形態について説明する。この第９実施形態では、上記第７実施形態によるＰ側３相のパワーモジュール１０６と、上記第８実施形態によるＮ側３相のパワーモジュール１０７とが設けられている。
　図３０および図３１に示すように、第９実施形態によるパワーモジュール１０８では、配線基板２１の下面にＰ側３相のパワーモジュール１０６が設けられるとともに、配線基板２１の上面にＮ側３相のパワーモジュール１０７が設けられている。また、パワーモジュール１０６のソース端子５は、配線基板２１の内部に設けられる配線３４を介して、パワーモジュール１０７のドレイン端子６に接続されている。なお、配線基板２１の下面には、Ｐ側金属端子３２およびＰ側制御信号端子３５が設けられるとともに、上面には、Ｎ側金属端子３３およびＮ側制御信号端子３６が設けられている。
　（第１０実施形態）
　次に、図３２～図３４を参照して、第１０実施形態について説明する。この第１０実施形態では、上記１枚の金属板のみからなるドレイン電極放熱板１の表面上に半導体素子２および半導体素子３が設けられる第１実施形態と異なり、絶縁回路基板１０９ａの表面上に半導体素子２および半導体素子３が接合されている。
　図３２～図３４に示すように、第１０実施形態によるパワーモジュール１０９では、絶縁回路基板１０９ａの表面上に、接合材８を介して半導体素子２および半導体素子３が接合されている。なお、絶縁回路基板１０９ａは、セラミクスなどの絶縁体の両面に金属板が貼り付けられた構造を有する。そして、半導体素子２および半導体素子３から発生した熱は、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６およびアノード端子７から上方に放熱されるとともに、絶縁回路基板１０９ａの下方からも放熱されるように構成されている。なお、絶縁回路基板１０９ａは、本発明の「放熱部材」の一例である。また、パワーモジュール１０９は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。また、第１０実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
　（第１１実施形態）
　次に、図３５～図３９を参照して、第１１実施形態について説明する。この第１１実施形態では、上記樹脂材１０により外形面が形成されている第１実施形態と異なり、外形面が、ケース状の下側ヒートスプレッダ１０９ｂおよびケース状の上側ヒートスプレッダ１０９ｃにより形成されている。なお、ケース状の下側ヒートスプレッダ１０９ｂおよびケース状の上側ヒートスプレッダ１０９ｃは、導電性および熱伝導性を有する金属からなる。
　図３５および図３６に示すように、第１１実施形態によるパワーモジュール１１０では、絶縁回路基板１０９ａの表面上に、接合材８を介して半導体素子２、半導体素子３、およびドレイン端子６が接合されている。また、半導体素子２の表面上には、ゲート端子４およびソース端子５が接合材８を介して接合されている。また、半導体素子３の表面上には、接合材８を介してアノード端子７が接合されている。なお、パワーモジュール１１０は、本発明の「電力変換装置本体部」の一例である。
　また、絶縁回路基板１０９ａの下面には、放熱機能を有する下側ヒートスプレッダ１０９ｂが配置されている。下側ヒートスプレッダ１０９ｂは、底面と側面とを有する箱形状（ケース状）に形成されている。また、下側ヒートスプレッダ１０９ｂ上には、接合材８を介して上側ヒートスプレッダ１０９ｃが配置されている。上側ヒートスプレッダ１０９ｃは、上面と側面とを有する箱形状（ケース状）に形成されている。また、上側ヒートスプレッダ１０９ｃの上面には、図３７に示すように、開口部１０９ｄが設けられている。そして、下側ヒートスプレッダ１０９ｂと上側ヒートスプレッダ１０９ｃとの内部に、半導体素子２および半導体素子３が収納されるように構成されている。これにより、半導体素子２および半導体素子３から発生される熱は、下側ヒートスプレッダ１０９ｂの下面および側面と、上側ヒートスプレッダ１０９ｃの上面および側面とから放熱されるように構成されている。なお、下側ヒートスプレッダ１０９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１０９ｃは、本発明の「ケース部」の一例である。
　また、図３８および図３９に示すように、下側ヒートスプレッダ１０９ｂと上側ヒートスプレッダ１０９ｃとの側面には、樹脂注入孔１０９ｅが設けられている。そして、樹脂注入孔１０９ｅから樹脂を注入することにより、下側ヒートスプレッダ１０９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１０９ｃと、半導体素子２および半導体素子３との間の空間が、樹脂材１０ｆによって充填される。なお、ゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃは、樹脂材１０ｆの上面（上側ヒートスプレッダ１０９ｃの開口部１０９ｄ）から露出するように構成されている。
　第１１実施形態では、上記のように、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７の側面を覆うとともに、ゲート端子４の上端面４ｃ、ソース端子５の上端面５ｃ、ドレイン端子６の上端面６ｃおよびアノード端子７の上端面７ｃを露出させるように、下側ヒートスプレッダ１０９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１０９ｃ内に樹脂材１０ｆを充填する。これにより、半導体素子２、半導体素子３、ゲート端子４、ソース端子５、ドレイン端子６、および、アノード端子７が樹脂材１０ｆに覆われるとともに、樹脂材１０ｆがさらに下側ヒートスプレッダ１０９ｂおよび上側ヒートスプレッダ１０９ｃに覆われるので、外部からの衝撃に起因して半導体素子２および半導体素子３が破損するのをより抑制することができる。
　なお、今回開示された実施形態は、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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
　たとえば、上記第１～第１１実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が樹脂材から露出する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）のうちの少なくとも１つの略平坦な上端面が樹脂材から露出していればよい。
　また、上記第１～第１１実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が互いに同じ高さを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面の高さが互いに異なっていてもよい。
　また、上記第１～第１１実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）が柱形状部を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）が柱形状以外の柱状部を有していてもよい。
　また、上記第１～第１１実施形態では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が樹脂材の上面と略同じ高さを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子（カソード端子）の略平坦な上端面が樹脂材の上面から突出していてもよい。
　また、上記第１～第１１実施形態では、ドレイン端子が、ゲート端子、ソース端子およびアノード端子から離間している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ゲート端子、ソース端子、ドレイン端子およびアノード端子が近接していてもよい。
　また、上記第１～第１１実施形態では、ドレイン端子、ゲート端子、ソース端子およびアノード端子のそれぞれの上端部の突出部を、柱形状部の外周面から周状に突出するように設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、突出部を、柱形状部の一方の側面のみに設けてもよい。また、突出部を柱形状部の外周面の全周にわたって設ける必要はない。したがって、突出部を柱形状部の外周面の一部に周状に設けてもよい。
　また、上記第１～第１１実施形態では、ドレイン端子、ゲート端子、ソース端子およびアノード端子のそれぞれの上端部に突出部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ドレイン端子、ゲート端子、ソース端子およびアノード端子のいずれかの上端部のみに突出部を設けてもよい。
　また、上記第１～第１１実施形態では、半導体素子として、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＳｉＣ基板上に形成され、高周波スイッチング可能なＦＥＴを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、半導体素子として、窒化ガリウム（ＧａＮ）を主成分とするＧａＮ基板上に形成され、高周波スイッチング可能なＦＥＴを用いてもよい。また、半導体素子として、シリコン（Ｓｉ）を主成分とするＳｉ基板上に形成されるＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜型電界効果トランジスタ）を用いてもよい。また、半導体素子として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いてもよい。
　また、上記第１～第１１実施形態では、還流ダイオード素子として、ファーストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、還流ダイオード素子として、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）を用いてもよい。本発明では、還流ダイオード素子として機能するダイオード素子であれば、ファーストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）およびショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）以外の他のダイオード素子を用いてもよい。
　また、上記第１～第１１実施形態では、接合材が、Ａｕ－２０Ｓｎ、Ｚｎ－３０Ｓｎ、Ｐｂ－５Ｓｎ、有機層被覆ナノＡｇ粒子などからなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、接合材として、半田箔やクリーム半田を用いてもよい。

Claims (20)

  1. 　電極を有する電力変換用半導体素子と、
    　前記電力変換用半導体素子の電極に電気的に接続され、側面と略平坦な上端面を有する上端部とを含む電極用導体と、
    　前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆う樹脂からなる封止材とを備え、
    　前記封止材は、前記封止材の上面において、前記電極用導体の略平坦な上端面を露出させるとともに、露出された前記電極用導体の略平坦な上端面を有する上端部には、側方に突出する突出部が設けられている、電力変換装置。
  2. 　前記電極用導体は、上方に延びる柱形状を有し、
    　前記電極用導体の上端部の前記突出部は、柱形状の前記電極用導体の外周面から周状に突出するように設けられている、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記電極用導体は、複数設けられており、
    　前記突出部が設けられた複数の前記電極用導体の略平坦な上端面は、互いに略同じ高さを有する、請求項１または２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記突出部が設けられた前記電極用導体の略平坦な上端面は、前記封止材の上面と略同じ高さを有する、請求項１に記載の電力変換装置。
  5. 　前記封止材の上面に露出された前記電極用導体の上端面において、外部との電気的接続が行われるように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  6. 　前記電力変換用半導体素子の電極は、前記電力変換用半導体素子の主表面に設けられた表面電極と、前記電力変換用半導体素子の裏面に設けられた裏面電極とを含み、
    　前記電極用導体は、
    　前記電力変換用半導体素子の主表面において前記表面電極に接合材を介して接続された状態で上方に延びるとともに、前記封止材から露出される略平坦な上端面と前記突出部とを有する第１電極用導体と、
    　前記電力変換用半導体素子の裏面の前記裏面電極に電気的に接続された状態で前記電力変換用半導体素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記封止材から露出される略平坦な上端面と前記突出部とを有する第２電極用導体とを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  7. 　前記電力変換用半導体素子は、制御電極と第１電極と第２電極とを有する電圧駆動型トランジスタ素子を含み、
    　前記第１電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の主表面において、前記制御電極および前記第１電極の少なくともいずれかからなる前記表面電極に前記接合材を介して接続された状態で、上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面と前記突出部とを有する第１トランジスタ電極用導体を含み、
    　前記第２電極用導体は、前記電力変換用半導体素子の裏面の前記第２電極からなる前記裏面電極に電気的に接続された状態で、前記電圧駆動型トランジスタ素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面と前記突出部とを有する第２トランジスタ電極用導体を含み、
    　前記封止材は、前記電圧駆動型トランジスタ素子と、前記第１トランジスタ電極用導体および前記第２トランジスタ電極用導体の側面とを覆うとともに、前記封止材の上面において、前記第１トランジスタ電極用導体および前記第２トランジスタ電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように形成されている、請求項６に記載の電力変換装置。
  8. 　前記第１電極はソース電極であり、前記第２電極はドレイン電極であり、
    　前記第１トランジスタ電極用導体は、前記電圧駆動型トランジスタ素子の主表面において前記制御電極および前記ソース電極にそれぞれ接続され、上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面と前記突出部とを有する制御電極用導体およびソース電極用導体を含み、
    　前記第２トランジスタ電極用導体は、前記電力変換用半導体素子の裏面の前記ドレイン電極に電気的に接続された状態で、前記電圧駆動型トランジスタ素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面と前記突出部とを有するドレイン電極用導体を含む、請求項７に記載の電力変換装置。
  9. 　前記封止材は、前記ソース電極用導体の側面を取り囲むように覆うとともに、前記ドレイン電極用導体の側面の少なくとも一部を覆うように形成されており、
    　前記制御電極用導体、前記ソース電極用導体および前記ドレイン電極用導体の前記略平坦な上端面は、前記封止材から露出されるように形成されている、請求項８に記載の電力変換装置。
  10. 　前記電圧駆動型トランジスタ素子と前記電極用導体と前記樹脂からなる封止材とを含む電力変換装置本体部をさらに備え、
    　前記ドレイン電極用導体は、前記電力変換装置本体部の端部近傍に配置されている、請求項８または９に記載の電力変換装置。
  11. 　前記電力変換用半導体素子は、第１ダイオード電極および第２ダイオード電極とを有する還流ダイオード素子をさらに含み、
    　前記第１電極用導体は、前記還流ダイオード素子の主表面において前記第１ダイオード電極からなる前記表面電極に前記接合材を介して接続された状態で、上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第１ダイオード電極用導体を含み、
    　前記第２電極用導体は、前記還流ダイオード素子の裏面の前記第２ダイオード電極からなる前記裏面電極に電気的に接続された状態で、前記還流ダイオード素子から離間した位置から上方に延びるとともに、前記略平坦な上端面を有する第２ダイオード電極用導体を含み、
    　前記封止材は、前記還流ダイオード素子と、前記第１ダイオード電極用導体および前記第２ダイオード電極用導体の側面とを覆うとともに、前記封止材の上面において、前記第１ダイオード電極用導体および前記第２ダイオード電極用導体の略平坦な上端面を露出させるように形成されている、請求項６～１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  12. 　前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体と前記樹脂からなる封止材とを含む電力変換装置本体部をさらに備え、
    　前記封止材は、電力変換装置本体部の外形面を構成するように設けられている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  13. 　前記電力変換用半導体素子および前記電極用導体を取り囲むように設けられたケース部をさらに備え、
    　前記封止材は、前記電力変換用半導体素子と前記電極用導体の側面とを覆うとともに、前記電極用導体の上端面を露出させるように、前記ケース部内に充填されている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  14. 　前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材をさらに備え、
    　前記電力変換用半導体素子の主表面側に配置された電極用導体の略平坦な上端面と、前記電力変換用半導体素子の裏面側に配置された放熱部材との両方から前記電力変換用半導体素子で発生した熱を放熱可能なように構成されている、請求項１～１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  15. 　前記放熱部材は、前記電力変換用半導体素子の裏面に接合材を介して接合されている、請求項１４に記載の電力変換装置。
  16. 　前記放熱部材は、絶縁物を含まない金属板により構成されている、請求項１４または１５に記載の電力変換装置。
  17. 　前記封止材は、前記放熱部材を取り囲むとともに前記放熱部材の表面を露出させるように配置されている、請求項１４～１６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  18. 　前記電力変換用半導体素子は、ＳｉＣまたはＧａＮからなる半導体により形成されている、請求項１～１７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  19. 　前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の上端面は、配線基板に電気的に接続されている、請求項１～１８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  20. 　前記封止材の上面から露出された前記電極用導体の上端面は、配線基板とバンプ電極により電気的に接続されている、請求項１９に記載の電力変換装置。
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