(57)【要約】【課題】従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されているパワー半導体装置およびその製造方法、ならびに電力変換装置を提供する。【解決手段】パワー半導体素子１ａと、パワー半導体素子１ａを搭載しているダイパッド３を有する第１フレーム部２ａと、ダイパッド３と距離を隔てて配置されている第２フレーム部２ｂと、ダイパッド３と第２フレーム部２ｂとに嵌め合されている固定部材５と、少なくともパワー半導体素子１ａ、ダイパッド３およびダイパッド３と固定部材５との接続部分を封止する封止体４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子を搭載しているダイパッドを有する第１フレーム部とを備え、
前記ダイパッドは前記パワー半導体素子を搭載している第１面を有し、さらに、
前記第１面の向く第１方向とは反対方向を向いた第２面を有し、前記ダイパッドと距離を隔てて配置されている第２フレーム部と、
前記ダイパッドの前記第１面および前記第２フレーム部の前記第２面に接触している固定部材と、
少なくとも前記パワー半導体素子、前記ダイパッドおよび前記ダイパッドと前記固定部材との接続部分を封止する封止体とを備える、パワー半導体装置。
【請求項２】
パワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子を搭載しているダイパッドを有する第１フレーム部と、
前記ダイパッドと距離を隔てて配置されている第２フレーム部と、
前記ダイパッドと前記第２フレーム部とに嵌め合されている固定部材と、
少なくとも前記ダイパッドおよび前記ダイパッドと前記固定部材との接続部分を封止する封止体とを備える、パワー半導体装置。
【請求項３】
パワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子を搭載しているダイパッドを有する第１フレーム部と、
前記ダイパッドと距離を隔てて配置されている第２フレーム部と、
前記ダイパッドおよび前記第２フレーム部と接着剤を介して接続されている固定部材と、
少なくとも前記ダイパッドおよび前記ダイパッドと前記固定部材との接続部分を封止する封止体とを備える、パワー半導体装置。
【請求項４】
前記ダイパッドは第１面を有し、
前記第２フレーム部は前記第１面の向く第１方向とは反対方向を向いた第２面を有し、
前記パワー半導体素子は前記第１面上に搭載されており、
前記固定部材は、前記ダイパッドの前記第１面および前記第２フレーム部の前記第２面に接触している、請求項２または３に記載のパワー半導体装置。
【請求項５】
前記ダイパッドは前記第１方向と交差する第２方向に向いた第３面を有し、
前記第２フレーム部は前記第２方向とは反対方向を向いた第４面を有し、
前記固定部材は、前記ダイパッドの前記第３面および前記第２フレーム部の前記第４面に接触している、請求項１または４に記載のパワー半導体装置。
【請求項６】
前記固定部材は、前記ダイパッドおよび前記第２フレーム部のいずれとも接続されておらず、前記第１方向とは反対方向に向いた第５面を有し、
前記固定部材には、前記第５面において凹んでいる凹部が形成されている、請求項１、４または５のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項７】
前記固定部材は、前記ダイパッドおよび前記第２フレーム部のいずれとも接続されておらず、前記第１方向とは反対方向に向いた第５面を有し、
前記ダイパッドは前記第１面と反対側に位置する第６面をさらに有し、
前記固定部材は、前記第５面において前記第１方向とは反対方向に向けて突出している凸部を含み、
前記凸部の頂部は、前記第６面よりも前記第１方向とは反対方向に位置している、請求項１、４または５のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項８】
前記固定部材の一部は、前記封止体から露出している、請求項１〜７のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項９】
前記固定部材上に配置されており、前記パワー半導体素子および前記第２フレーム部と電気的に接続されている電気回路をさらに備え、
前記電気回路にはコンデンサが実装されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項１０】
前記固定部材を構成する材料は、前記第１フレーム部を構成する材料と比べて、導電率が低い、請求項１〜９のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のパワー半導体装置を含み、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、を備えた電力変換装置。
【請求項１２】
パワー半導体素子が搭載されたダイパッドを有する第１フレーム部と、前記第１フレーム部とは別体である第２フレーム部と、前記第１フレーム部および前記第２フレーム部とは別体であり、かつ成形されている固定部材とを準備する工程と、
前記固定部材により前記ダイパッドと前記第２フレーム部とを接続する工程と、
前記接続する工程の後、少なくとも前記ダイパッドおよび前記ダイパッドと前記固定部材との接続部分を封止する封止体を形成する工程とを備える、パワー半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ダイパッドは前記パワー半導体素子が搭載されている第１面を有し、
前記第２フレーム部は第２面を有し、
前記接続する工程では、前記第１面が第１方向を向くとともに前記第２面が前記第１方向とは反対方向を向くように前記ダイパッドおよび前記第２フレーム部が配置され、かつ前記固定部材が前記第１面および前記第２面に接触した状態とされる、請求項１２に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ダイパッドは前記第１面と交差する方向に延在する第３面を有し、
前記第２フレーム部は前記第２面と交差する方向に延在する第４面を有し、
前記接続する工程では、前記第３面が前記第１方向と交差する第２方向を向くとともに前記第４面が前記第２方向とは反対方向を向くように前記ダイパッドおよび前記第２フレーム部が配置され、かつ前記固定部材が前記第３面および前記第４面に接触した状態とされる、請求項１３に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記固定部材は第５面を有し、前記第５面に対し突出している凸部を含み、
前記ダイパッドは前記第１面と反対側に位置する第６面を有し、
前記封止体を形成する工程は、少なくとも前記パワー半導体素子、前記ダイパッド、および前記固定部材を収容可能な空間が配置されている金型を準備する工程と、
前記第５面が前記第１方向とは反対方向を向き、かつ前記凸部が前記第６面よりも前記反対方向に突出して前記金型に接触するように、前記パワー半導体素子、前記ダイパッド、前記固定部材、ならびに前記第１フレーム部および前記第２フレーム部の各一部が前記金型の前記空間内に収容された後、前記封止体となるべき流動性材料を前記空間に流入する工程とを含む、請求項１３または１４に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記封止体を形成する工程では、少なくとも前記パワー半導体素子、前記ダイパッド、および前記固定部材の一部を収容可能な空間が配置されている金型を準備する工程と、
前記金型の前記空間内に前記パワー半導体素子、前記ダイパッド、および前記固定部材の一部が収容された後、前記封止体となるべき流動性材料を前記空間に流入する工程とを含む、請求項１３または１４に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記接続する工程では、前記ダイパッドと前記固定部材とが接着剤で接着されるとともに前記第２フレーム部と前記固定部材とが接着剤で接着される、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体装置およびその製造方法、ならびに電力変換装置に関し、特にリードフレームのダイパッド上に搭載されたパワー半導体素子と、少なくともパワー半導体素子およびダイパッドを封止する封止体とを備えるパワー半導体装置およびその製造方法、ならびに電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器から家電・情報端末まであらゆる製品にパワー半導体装置が普及しつつある。パワー半導体装置は、高電圧・大電流を扱うため、外部との間で電気的絶縁性が保たれている必要がある。一方で、特に家電に搭載されるパワー半導体装置は小型化が求められている。そのため、家電に搭載されるパワー半導体装置は、モールド樹脂などの封止体で封止されている。封止体を形成する方法としては、例えばトランスファーモールド法またはコンプレッションモールド法などが知られている。さらに、このようなパワー半導体装置は、高電圧・大電流を扱うため発熱量が大きく、外部への放熱性が保たれる必要がある。そのため、パワー半導体装置では、電気的絶縁性および放熱性の観点から、封止体の厚みが制御されている。
【０００３】
具体的には、パワー半導体装置は、一般的にパワー半導体素子を搭載しているダイパッドを有する第１フレーム部と、ダイパッドと間隔を隔てて配置されている第２フレーム部と、封止体とを備える。封止体は、パワー半導体素子およびダイパッドと、ダイパッドおよび第２フレーム部の一部を封止している。当該パワー半導体装置では、ダイパッドにおいてパワー半導体素子の搭載面とは反対側に位置する裏面が封止体を介して放熱部材と接続される。
【０００４】
上記パワー半導体装置において、ダイパッドと放熱部材との間に位置する封止体の厚み、言い換えるとダイパッドの上記裏面と封止体において放熱部材と接続される面との間の距離は、ダイパッドと放熱部材との間に要求される電気的絶縁性を保ちながらも、ダイパッドから放熱部材へ効率的に放熱し得るように、設計される。
【０００５】
しかしながら、トランスファーモールド法またはコンプレッションモールド法などにより封止体を形成する際に、封止体となるべき樹脂の流動により、ダイパッドが変形して金型に対するダイパッドの位置が変化する場合がある。この場合、ダイパッドと放熱部材との間に形成された封止体の厚みは、その設計値よりも厚くまたは薄くなる。該厚みがその設計値よりも厚い場合には、該厚みが設計値通りである場合と比べて、ダイパッドから放熱部材への放熱性が低下する。該厚みが設計値よりも薄い場合には、該厚みが設計値通りである場合と比べて、ダイパッドと放熱部材との間の電気的絶縁性が低下する。
【０００６】
特開平５−３０４２３１号公報（特許文献１）には、ワイヤの配設側とは異なる側においてステージ（ダイパッド）とインナーリード部（第２フレーム部）とを連設する放熱部材を備えた半導体装置が開示されている。放熱部材は、ペースト状の高熱伝導性および絶縁性を有する材料で構成されている。特開平５−３０４２３１号公報には、放熱部材が、封止体を形成する工程においてインナーリード部の変形を防止する変形防止部材として機能することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３０４２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開平５−３０４２３１号公報の半導体装置では、放熱部材とダイパッドおよび第２フレーム部とが接続される際に、例えば放熱部材が収縮することによってダイパッドが変形するという問題があった。その結果、該半導体装置では、ダイパッドと放熱部材との間に形成された封止体の厚みがその設計値よりも厚くまたは薄くなり、封止体により実現されるべき電気的絶縁性と放熱性との両立が困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記のような課題を解決するためのものである。本発明の目的は、従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されているパワー半導体装置およびその製造方法、ならびに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】
【００１０】
本発明に係るパワー半導体装置は、パワー半導体素子と、パワー半導体素子を搭載しているダイパッドを有する第１フレーム部とを備える。ダイパッドはパワー半導体素子を搭載している第１面を有している。さらに、パワー半導体装置は、第１面の向く第１方向とは反対方向を向いた第２面を有し、ダイパッドと距離を隔てて配置されている第２フレーム部と、ダイパッドの第１面および第２フレーム部の第２面に接触している固定部材と、少なくともパワー半導体素子、ダイパッドおよびダイパッドと固定部材との接続部分を封止する封止体とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固定部材によりダイパッドの変形が抑制されているため、従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されているパワー半導体装置およびその製造方法、ならびに電力変換装置を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るパワー半導体装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係るパワー半導体装置を示す上面図である。
【図３】実施の形態１に係るパワー半導体装置の固定部材を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法において、封止体を形成する工程を示す断面図である。
【図６】実施の形態１に係るパワー半導体装置のダイパッドの変形量と、従来のパワー半導体装置のダイパッドの変形量とを比較するグラフである。
【図７】実施の形態２に係るパワー半導体装置を示す断面図である。
【図８】実施の形態２に係るパワー半導体装置を示す上面図である。
【図９】実施の形態２に係るパワー半導体装置の固定部材を示す斜視図である。
【図１０】実施の形態２に係るパワー半導体装置の製造方法において、封止体を形成する工程を示す断面図である。
【図１１】実施の形態３に係るパワー半導体装置を示す断面図である。
【図１２】実施の形態３に係るパワー半導体装置を示す上面図である。
【図１３】実施の形態３に係るパワー半導体装置の固定部材を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態３に係るパワー半導体装置の製造方法において、封止体を形成する工程を示す断面図である。
【図１５】実施の形態４に係るパワー半導体装置を示す断面図である。
【図１６】実施の形態４に係るパワー半導体装置を示す上面図である。
【図１７】実施の形態４に係るパワー半導体装置のダイパッドおよび第２フレーム部を示す断面図である。
【図１８】実施の形態５に係るパワー半導体装置を示す断面図である。
【図１９】実施の形態５に係るパワー半導体装置を示す上面図である。
【図２０】実施の形態５に係るパワー半導体装置の製造方法において、トランスファーモールド法により封止体を形成する工程を示す断面図である。
【図２１】実施の形態５に係るパワー半導体装置の製造方法において、コンプレッションモールド法により封止体を形成する工程を示す断面図である。
【図２２】実施の形態５に係るパワー半導体装置の変形例を示す断面図である。
【図２３】実施の形態５に係るパワー半導体装置の他の変形例を示す断面図である。
【図２４】実施の形態６に係るパワー半導体装置を示す断面図である。
【図２５】実施の形態６に係るパワー半導体装置を示す上面図である。
【図２６】実施の形態７に係る電力変換装置を示す図である。
【図２７】従来のパワー半導体装置を示す断面図である。
【図２８】従来のパワー半導体装置の製造方法において、コンプレッションモールド法により封止体を形成する工程を示す断面図である。
【図２９】従来のパワー半導体装置の製造方法において、トランスファーモールド法により封止体を形成する工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１４】
実施の形態１．
＜パワー半導体装置の構成＞
図１〜図３に示されるように、実施の形態１に係るパワー半導体装置１００は、パワー半導体素子１ａ、第１フレーム部２ａ、第２フレーム部２ｂ，２ｃ、ダイパッド３、封止体４および固定部材５を主に備える。説明の便宜上、以下では図１においてダイパッド３に対しパワー半導体素子１ａが位置する方向（第１方向Ａ）が上方と称される。また、説明の便宜上、以下では第１方向Ａ、第１方向Ａに交差する第２方向Ｂ（図１参照）、および第１方向Ａと第２方向Ｂの各々に交差する第３方向Ｃ（図２参照）が導入される。また、図２において、封止体４は点線で図示されている。
【００１５】
パワー半導体素子１ａは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＦＷＤ（Free Wheel Diode）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などにより構成されている。ただしパワー半導体素子１ａは、上記種類に限られるものではない。パワー半導体素子１ａは、例えば上面に複数の電極（図示しない）を含み、下面に１つの電極（図示しない）を含む。パワー半導体素子１ａの上面に形成された各電極は、ワイヤ７ａ，７ｂの各一端と接続されている。パワー半導体素子１ａの下面に形成された電極は、導電性接着剤６ａを介してダイパッド３と接続されている。すなわち、パワー半導体素子１ａは、ダイパッド３上に搭載されている。パワー半導体素子１ａは、例えば第２方向Ｂにおいて封止体４の中央部に配置されている。
【００１６】
図１に示されるように、第１フレーム部２ａは、パワー半導体素子１ａを搭載しているダイパッド３を含む。ダイパッド３を含む第１フレーム部２ａの一部は封止体４に覆われており、第１フレーム部２ａの残部は封止体４の外部に露出されている。第１フレーム部２ａの上記一部は、例えば、ダイパッド３よりも第１フレーム部２ａの上記残部側に配置されている屈曲部を含む。これにより、ダイパッド３は、例えば第１フレーム部２ａの上記残部よりも下方に配置されている。第１フレーム部２ａは、パワー半導体装置１００が備える電気回路の一部であるリードフレームとして構成されている。第１フレーム部２ａを構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、例えば銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む。
【００１７】
図１に示されるように、ダイパッド３は、第１方向Ａ（上方）に向いている第１面Ｆ１を有している。第１面Ｆ１は、第２方向Ｂおよび第３方向Ｃに沿って延びている。パワー半導体素子１ａは、第１面Ｆ１上に搭載されている。なお、第１面Ｆ１は、例えば１つの平面で構成され得るが、これに限られるものではない。ダイパッド３は、パワー半導体素子１ａを搭載している面側において、例えば第１方向Ａに向いている複数の面と第１方向Ａと交差する方向に向いている複数の面とを有していてもよい。この場合、第１面Ｆ１は、第１方向Ａに向いている複数の面のうちの少なくとも１つである。
【００１８】
さらにダイパッド３は、第１面Ｆ１と反対側に位置し下方を向いている第６面Ｆ６を有している。さらにダイパッド３は、例えば第１方向Ａおよび第３方向Ｃに沿って延びており第２方向Ｂに向いた第３面Ｆ３を有している。第１面Ｆ１および第３面Ｆ３は、例えば第３方向Ｃに沿って延びる１辺を共有している。第６面Ｆ６および第３面Ｆ３は、例えば第３方向Ｃに沿って延びる１辺を共有している。第１面Ｆ１と第６面Ｆ６とは、例えば第３面Ｆ３を介して接続されている。第１面Ｆ１は、例えば第３面Ｆ３よりも上方に配置されている。
【００１９】
図１に示されるように、第１フレーム部２ａにおいて、第１面Ｆ１は後述する固定部材５と接触している部分を有している。好ましくは、第３面Ｆ３は固定部材５と接触している部分を有している。第６面Ｆ６は、後述する封止体４の薄肉部４ａと接触している部分を有している。
【００２０】
図１および図２に示されるように、第２フレーム部２ｂは、第１フレーム部２ａとは別体である。第２フレーム部２ｂの一部は封止体４に覆われており、第２フレーム部２ｂの残部は封止体４の外部に露出されている。第２フレーム部２ｂの上記一部は、ダイパッド３と距離を隔てて配置されている。第２フレーム部２ｂの上記一部は、第２方向Ｂおよび第３方向Ｃに沿って延びており下方を向いた第２面Ｆ２を有している。第２面Ｆ２は、例えば第１面Ｆ１よりも上方に配置されている。第２面Ｆ２は、例えば上記第１方向Ａにおいて第１面Ｆ１と重ならない位置に配置されている。第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２と反対側に位置し上方を向いた面上には、例えば半導体素子１ｂが搭載されている。半導体素子１ｂは、導電性接着剤６ｂを介して第２フレーム部２ｂに接続されている。第２フレーム部２ｂは、いわゆるリードフレームとして構成されている。第２フレーム部２ｂを構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、例えばＣｕまたはＡｌを含む。
【００２１】
図１に示されるように、パワー半導体装置１００は、例えばリードフレームとして構成されている第２フレーム部２ｂの他に、リードフレームとして構成されていない第２フレーム部２ｃをさらに備えている。第２フレーム部２ｃは、第１フレーム部２ａとは別体である。なお、本明細書では、ダイパッド３を含む第１フレーム部２ａとは別体であり、かつ封止体４を形成する工程において金型２１，２０（図５参照）に固定されるフレーム部を第２フレーム部と総称する。第２フレーム部２ｃは、例えば第２フレーム部２ｂとは別体である。第２フレーム部２ｃは、上記第１方向Ａにおいて第２フレーム部２ｂと重ならないように配置されている。なお、第２フレーム部２ｃは、第２フレーム部２ｂと一体であってもよい。
【００２２】
第２フレーム部２ｃの一部は封止体４に覆われており、第２フレーム部２ｃの残部は封止体４の外部に露出されている。第２フレーム部２ｃの上記一部は、屈曲部２ｄを含む。
【００２３】
第２フレーム部２ｃの屈曲部２ｄは、第１方向Ａおよび第３方向Ｃに沿って延びており第２方向Ｂとは反対方向を向いた第４面Ｆ４を有している。第４面Ｆ４は、第３面Ｆ３と向かい合うように配置されている。
【００２４】
図１に示されるように、第２フレーム部２ｃの屈曲部２ｄは、例えば第２面Ｆ２と向かい合うように、第２面Ｆ２よりも下方に配置された第７面Ｆ７を有している。第７面Ｆ７は、上記第２方向Ｂおよび第３方向Ｃに沿って延びており上方を向いている。屈曲部２ｄは、ダイパッド３と距離を隔てて配置されている。第７面Ｆ７および第４面Ｆ４は、例えば第３方向Ｃに沿って延びる１辺を共有している。第７面Ｆ７は、例えば第４面Ｆ４よりも上方に配置されている。
【００２５】
図１に示されるように、第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２は後述する固定部材５と接触している部分を有している。好ましくは、第２フレーム部２ｃの第４面Ｆ４が固定部材５と接触している部分を有している。より好ましくは、第２フレーム部２ｃの第７面Ｆ７が固定部材５と接触している部分を有している。図２に示されるように、第２フレーム部２ｃの第４面Ｆ４および第７面Ｆ７は、例えば固定部材５において第３方向Ｃの中央部と接触している。
【００２６】
図１に示されるように、固定部材５は、ダイパッド３と第２フレーム部２ｂとに嵌め合されている。ここで、固定部材５がダイパッド３と第２フレーム部２ｂとに嵌め合されているとは、少なくとも第１方向Ａにおいて嵌め合されている状態、すなわち、少なくともダイパッド３の第１面Ｆ１および第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２に固定部材５が接触している状態を指す。固定部材５は、ダイパッド３と第２フレーム部２ｂとの間に配置され、かつ各々に接続されている。固定部材５は、ダイパッド３の第１面Ｆ１および第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２と接触している。図３に示されるように、固定部材５は、ダイパッド３の第１面Ｆ１と接触している第８面Ｆ８と、第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２と接触している第９面Ｆ９とを有している。第８面Ｆ８および第９面Ｆ９は、第２方向Ｂおよび第３方向Ｃに沿って延びている。第８面Ｆ８は、例えば第９面Ｆ９よりも下方に配置されている。
【００２７】
好ましくは、図１に示されるように、固定部材５は、ダイパッド３と第２フレーム部２ｂ，２ｃとに嵌め合されている。固定部材５は、ダイパッド３の第３面Ｆ３および第２フレーム部２ｃの屈曲部２ｄの第４面Ｆ４に接触している。図３に示されるように、固定部材５は、ダイパッド３の第３面Ｆ３と接触している第１０面Ｆ１０と、第２フレーム部２ｃの第４面Ｆ４と接触している第１１面Ｆ１１とを有している。第１０面Ｆ１０および第１１面Ｆ１１は、第１方向Ａおよび第３方向Ｃに沿って延びている。
【００２８】
好ましくは、図１に示されるように、固定部材５は、第２フレーム部２ｃの屈曲部２ｄの第７面Ｆ７に接触している。図３に示されるように、固定部材５は、屈曲部２ｄの第７面Ｆ７に接触している第１２面Ｆ１２を有している。第１２面Ｆ１２は、第２方向Ｂおよび第３方向Ｃに沿って延びている。
【００２９】
図３に示されるように、固定部材５は、段差部５ａ，５ｂを有している。段差部５ａ，５ｂは、第２方向Ｂにおいて互いに距離を隔てて配置されている。段差部５ａは、第８面Ｆ８および第１０面Ｆ１０を有している。第８面Ｆ８および第１０面Ｆ１０は、例えば第３方向Ｃに沿って延びる１辺を共有している。段差部５ｂは、第１１面Ｆ１１および第１２面Ｆ１２を有している。第１１面Ｆ１１および第１２面Ｆ１２は、例えば第３方向Ｃに沿って延びる１辺を共有している。
【００３０】
固定部材５は、第９面Ｆ９とは反対側に位置し、第１方向Ａと反対方向に向いている第５面Ｆ５を有している。第５面Ｆ５は、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂ，２ｃのいずれとも接触しておらず、封止体４と接触している。第５面Ｆ５は、第１０面Ｆ１０と第１１面Ｆ１１とを接続している。言い換えると、段差部５ａ，５ｂは、第２方向Ｂにおいて第５面Ｆ５を挟むように配置されている。第５面Ｆ５の面積は、第９面Ｆ９の面積よりも小さい。固定部材５の第３方向Ｃに垂直な断面形状は、例えばＴ字状である。第５面Ｆ５は、例えばダイパッド３の第６面Ｆ６よりも下方に突出しておらず、例えば第６面Ｆ６と同一面を成すように配置されている。
【００３１】
固定部材５の段差部５ａの第２方向Ｂの長さＬ４は、例えば段差部５ａの第１方向Ａに沿った長さＬ８以上である。言い換えると、第８面Ｆ８の第２方向Ｂの長さＬ４は、第９面Ｆ９の第１方向Ａの長さＬ８以上である。固定部材５の段差部５ｂの第２方向Ｂに沿った長さＬ５は、例えば段差部５ｂの第１方向Ａに沿った長さＬ９以上である。言い換えると、第１２面Ｆ１２の第２方向Ｂの長さＬ５は、第１１面Ｆ１１の第１方向Ａの長さＬ９以上である。固定部材５の第８面Ｆ８の第２方向Ｂの長さＬ４、および第９面Ｆ９の第２方向Ｂの長さは、例えば後述するパワー半導体装置の製造方法の封止体４を形成する工程（Ｓ３０）において固定部材５が流動する第２方向の長さよりも長い。
【００３２】
第８面Ｆ８の第２方向Ｂの長さＬ４と第１２面Ｆ１２の第２方向Ｂの長さＬ５との和は、例えば第５面Ｆ５の第２方向Ｂの長さＬ１０よりも短い。固定部材５において段差部５ａよりも上方に位置する部分の第１方向Ａの長さＬ６は、例えば段差部５ａの第１方向Ａに沿った長さＬ８以上である。固定部材５において段差部５ｂよりも上方に位置する部分の第１方向Ａの長さＬ７は、例えば段差部５ｂの第１方向Ａに沿った長さＬ９以上である。固定部材５において段差部５ａよりも上方に位置する部分の第１方向Ａの長さＬ６と段差部５ａの第１方向Ａに沿った長さＬ８との和は、例えば固定部材５において段差部５ｂよりも上方に位置する部分の第１方向Ａの長さＬ７と段差部５ｂの第１方向Ａに沿った長さＬ９との和と等しい。固定部材５の段差部５ａの第２方向Ｂの長さＬ４は、例えば固定部材５の段差部５ｂの第２方向Ｂに沿った長さＬ５以下である。
【００３３】
固定部材５において、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂ，２ｃと接触していない全面は、封止体４と接触している。固定部材５は、パワー半導体素子１ａ、半導体素子１ｂ、導電性接着剤６ａ，６ｂ、およびワイヤ７ａ，７ｂの各々と接触していない。
【００３４】
固定部材５を構成する材料は、第１フレーム部２ａを構成する材料よりも導電率の低い材料であり、好ましくはいわゆる絶縁性材料であり、例えばガラスエポキシなどの樹脂材料、またはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックス材料を含む。好ましくは、固定部材５を構成する材料は、封止体４を構成する材料よりも曲げ弾性率が高い。固定部材５は、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂと接続される際にも、固体である。
【００３５】
図１に示されるように、封止体４は、パワー半導体素子１ａ、半導体素子１ｂ、ダイパッド３を含む第１フレーム部２ａの上記一部、第２フレーム部２ｂ，２ｃの上記一部、固定部材５、導電性接着剤６ａ，６ｂおよびワイヤ７ａ，７ｂを覆っている。封止体４は、ダイパッド３の第６面Ｆ６と接触しており、第６面Ｆ６よりも下方に配置されている薄肉部４ａを含む。薄肉部４ａの第１方向Ａの厚み、すなわちダイパッド３の第６面Ｆ６と封止体４の下面との間の距離Ｌ３（図１参照）は、第１フレーム部２ａと封止体４の下面との間の上記第１方向Ａの最短距離に等しい。封止体４を構成する材料は、電気的絶縁性を有するとともに、所定の条件下で流動性を有する任意の材料であればよいが、例えばセラミックフィラー入りのエポキシ樹脂を含む。
【００３６】
導電性接着剤６ａ，６ｂを構成する材料は、導電性を有する材料を含み、例えばはんだまたは銀ペーストを含む。ワイヤ７ａ，７ｂを構成する材料は、導電性を有する材料を含み、例えば金（Ａｕ）またはＡｌを含む。
【００３７】
図１に示されるように、封止体４の下面は放熱グリース１１を介して放熱部材１２と接続されていてもよい。放熱グリース１１および放熱部材１２を構成する各材料は、封止体４を構成する材料よりも熱伝導率が高い材料を含む。放熱部材１２を構成する材料は、例えばＡｌを含む。
【００３８】
なお、パワー半導体装置１００は、少なくとも１つのパワー半導体素子１ａ、第１フレーム部２ａ、第２フレーム部２ｂ、ダイパッド３および固定部材５を備えていればよい。図２に示されるように、パワー半導体装置１００は、第１方向Ａおよび第２方向Ｂに交差する第３方向Ｃにおいて互いに距離を隔てて配置された、複数のパワー半導体素子１ａ、複数の第１フレーム部２ａ、複数の第２フレーム部２ｂ、および複数のダイパッド３を備えていてもよい。また、パワー半導体装置１００は、第３方向Ｃにおいて互いに距離を隔てて配置された複数の固定部材５を備えていてもよい。この場合、複数のパワー半導体素子１ａ、複数の第１フレーム部２ａ、複数の第２フレーム部２ｂ、複数のダイパッド３、および複数の固定部材５の各々は、第３方向Ｃに垂直な断面において図１に示される構成と同等の構成を備えていればよい。
【００３９】
＜パワー半導体装置の製造方法＞
図４に示されるように、パワー半導体装置１００の製造方法では、まずパワー半導体素子１ａ、第１フレーム部２ａ、第２フレーム部２ｂ，２ｃ、および固定部材５が準備される（工程（Ｓ１０））。
【００４０】
ダイパッド３を含む第１フレーム部２ａは、例えば板状の金属部材がエッチングまたは打ち抜きにより成形された後、該成形体が曲げ金型を用いた曲げ加工されることにより、準備される。第２フレーム部２ｂは、例えば板状の金属部材がエッチングまたは打ち抜きにより成形されることにより、準備される。屈曲部２ｄを含む第２フレーム部２ｃは、例えば板状の金属部材がエッチングまたは打ち抜きにより成形された後、該成形体が曲げ金型を用いた曲げ加工されることにより、準備される。パワー半導体素子１ａは、準備された第１フレーム部２ａのダイパッド３の第１面Ｆ１上に、導電性接着剤６ａにより接着され搭載される。半導体素子１ｂは、準備された第２フレーム部２ｂの上記第３面Ｆ３とは反対側に位置する面上に、導電性接着剤６ｂにより接着され搭載される。
【００４１】
固定部材５は、例えば圧縮成形または押出し成形などにより、図３に示される構造に成形されたものが準備される。
【００４２】
次に、固定部材５により、ダイパッド３と第２フレーム部２ｂとが接続される（工程（Ｓ２０））。固定部材５は、例えば相対的な位置関係がパワー半導体装置１００におけるそれと同等となるように配置されたダイパッド３および第２フレーム部２ｂに対して、第３方向Ｃから挿入される。これにより、固定部材５は、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂと嵌め合される。
【００４３】
固定部材５によりダイパッド３と第２フレーム部２ｂとが接続された後、パワー半導体素子１ａと第１フレーム部２ａとを接続するワイヤ７ａ、パワー半導体素子１ａと半導体素子１ｂとを接続するワイヤ７ｂ、および半導体素子１ｂと第２フレーム部２ｂとを接続するワイヤ７ｃが形成される。
【００４４】
次に、封止体４が形成される（工程（Ｓ３０））。封止体４は、例えばコンプレッションモールド法により形成される。
【００４５】
本工程（Ｓ３０）では、まず、上金型２１、下金型２０およびインサートキャビティ２２が準備される。次に、先の工程（Ｓ２０）で固定部材５により接続された第１フレーム部２ａおよび第２フレーム部２ｂ，２ｃは、上金型２１および下金型２０により型締めされる。このとき、インサートキャビティ２２は、ダイパッド３よりも下方に配置されている。つまり、パワー半導体素子１ａ、半導体素子１ｂ、ダイパッド３を含む第１フレーム部２ａの一部、第２フレーム部２ｂ，２ｃの一部、固定部材５、導電性接着剤６ａ，６ｂおよびワイヤ７ａ，７ｂは、上金型２１、下金型２０およびインサートキャビティ２２に囲まれた空間内に配置されている。なお、上金型２１および下金型２０には、上記空間内の空気を外部に排気するための溝状のエアベント２３ａ，２３ｂが配置されている。
【００４６】
次に、図５に示されるように、ダイパッド３よりも下方に配置されており、かつ封止体４となるべき流動性材料４ｂ（例えばモールド樹脂）を搭載したインサートキャビティ２２が、上方に押し上げられる。これにより、上記流動性材料４ｂは、上金型２１、下金型２０およびインサートキャビティ２２によって囲まれた空間内を、例えば図５中の矢印Ｒ１に沿って流動する。このような方法で封止体４が形成されることにより、パワー半導体装置１００が製造される。
【００４７】
＜作用効果＞
従来のパワー半導体装置は、以下のような理由により、ダイパッドと放熱部材との間の電気的絶縁性および放熱性を両立することが困難であった。
【００４８】
例えば、図２７に示される従来のパワー半導体装置２００は図１に示される固定部材５を備えていないため、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂの相対的な位置関係が制限されていない状態で封止体４が形成される。図２８に示されるように、このような封止体４が例えばコンプレッションモールド法により形成される場合には、第１フレーム部２ａにおいて金型に固定されている部分から離れているダイパッド３は流動性材料４ｂの流動に伴い上方へ大きく曲げられやすく、ダイパッド３の下面（第６面Ｆ６）と封止体４の下面との間の上記距離Ｌ３はその設計値よりも長くなる。当該距離Ｌ３は、ダイパッド３と放熱部材１２との間の電気的絶縁性および放熱性が要求仕様を満足し得るように設計されている。よって、ダイパッド３の変形に伴い当該距離Ｌ３が設計値よりも長くなると要求仕様に対し放熱性が低下し得る。従来のパワー半導体装置２００は、上記放熱性について要求仕様満足できないため、パワー半導体素子１ａの発熱量を抑えるために通電可能な電流量を抑える必要がある。
【００４９】
また、上述のように、特開平５−３０４２３１号公報に記載の半導体装置では、ペースト状の放熱部材がダイパッドと第２フレーム部とを連設している。そのため、放熱部材とダイパッドおよび第２フレーム部とが接続される際に、例えば放熱部材が収縮することに伴うダイパッドの変形を抑制するのが難しいという問題があった。
【００５０】
これに対し、パワー半導体装置１００は、パワー半導体素子１ａと、パワー半導体素子１ａを搭載しているダイパッド３を有する第１フレーム部２ａと、ダイパッド３と距離を隔てて配置されている第２フレーム部２ｂと、ダイパッド３と第２フレーム部２ｂとに嵌め合されている固定部材５と、少なくともパワー半導体素子１ａ、ダイパッド３およびダイパッド３と固定部材５との接続部分を封止する封止体４とを備える。
【００５１】
つまり、パワー半導体装置１００では、封止体４により封止される前に、固形の固定部材５がダイパッド３と第２フレーム部２ｂとに嵌め合されている。そのため、当該嵌め合されることに伴うダイパッド３の変形量は、ペースト状の放熱部材が収縮することに伴うダイパッドの変形量よりも抑制され得る。さらに、ダイパッド３と第２フレーム部２ｂ，２ｃとの間の相対的な位置の変化が固形の固定部材５により制限された状態で、封止体４が形成され得る。そのため、パワー半導体装置１００では、従来のパワー半導体装置と比べて、ダイパッド３の変形がより効果的に抑制されている。つまり、ダイパッド３の第６面Ｆ６と封止体４の下面との間の距離Ｌ３、すなわち封止体４の薄肉部４ａの第１方向Ａの厚みのばらつきが抑制されている。その結果、パワー半導体装置１００は、従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されており、信頼性が向上されている。
【００５２】
また、図２８に示されるように、従来のパワー半導体装置において封止体４がコンプレッションモールド法により形成される場合には、封止体４となるべき流動性材料４ｂの流れは第２方向Ｂにおいてダイパッド３を挟むように形成されてダイパッド３の上方で合流する。この場合、流動性材料４ｂが最後に充填される位置（最終充填位置）は、パワー半導体素子１ａの上方に配置される。最終充填位置には、金型内の空気および流動性材料４ｂの揮発成分が溜まることにより、流動性材料４ｂが充填されない未充填部２５ａが比較的大きく形成されるという問題があった。このようなパワー半導体装置では、封止体４により実現されるべき電気的絶縁性が未充填部２５ａの存在により損なわれているため、信頼性が保証される期間が短くなるという問題がある。
【００５３】
これに対し、パワー半導体装置１００では、流動性材料４ｂの流れが固定部材５により制限される。そのため、パワー半導体素子１ａが第２方向Ｂにおいてパワー半導体装置１００の中央部に配置される場合には、パワー半導体素子１ａよりも第２方向Ｂにおいて固定部材５が配置されている側（第２フレーム部２ｂ側）で流動性材料４ｂが流れ得る領域は、パワー半導体素子１ａよりも第２方向Ｂにおいて固定部材５が配置されていない側（第１フレーム部２ａ側）で流動性材料４ｂが流れ得る領域よりも狭くなる。その結果、当該パワー半導体装置１００での上記最終充填位置は、エアベント２３ａ，２３ｂに面している領域とされる。その結果、パワー半導体装置１００は、図２７〜図２９に示される従来のパワー半導体装置２００と比べて、金型２０，２１内に残留する空気量が抑制されており、未充填部２５ｂの発生が抑制されている。その結果、パワー半導体装置１００は、従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されている。
【００５４】
上記パワー半導体装置１００を製造するために、実施の形態１に係るパワー半導体装置１００の製造方法は、パワー半導体素子１ａが搭載されたダイパッド３を有する第１フレーム部２ａと、第１フレーム部２ａとは別体である第２フレーム部２ｂと、第１フレーム部２ａおよび第２フレーム部２ｂとは別体であり、かつ成形されている固定部材５とを準備する工程（Ｓ１０）と、固定部材５によりダイパッド３と第２フレーム部２ｂとを接続する工程（Ｓ２０）と、接続する工程（Ｓ２０）の後、少なくともダイパッド３およびダイパッド３と固定部材５との接続部分を封止する封止体４を形成する工程（Ｓ３０）とを備える。
【００５５】
このようにすれば、接続する工程（Ｓ２０）において、固形の固定部材５がダイパッド３と第２フレーム部２ｂとに嵌め合されることに伴うダイパッド３の変形量は、ペースト状の放熱部材が収縮することに伴うダイパッドの変形量よりも抑制され得る。さらに、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）において、ダイパッド３と第２フレーム部２ｂ，２ｃとの間の相対的な位置の変化が固形の固定部材５により制限された状態で、封止体４が形成され得る。そのため、上記製造方法によれば、上述のように従来のパワー半導体装置と比べて、ダイパッド３の変形がより効果的に抑制されているパワー半導体装置１００を得ることが出来る。
【００５６】
上記パワー半導体装置１００において、ダイパッド３は第１面Ｆ１を有している。第２フレーム部２ｂは第１面Ｆ１の向く第１方向Ａとは反対方向を向いた第２面Ｆ２を有している。パワー半導体素子１ａは第１面Ｆ１上に搭載されている。固定部材５は、ダイパッド３の第１面Ｆ１および第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２に接触している。
【００５７】
このようなパワー半導体装置１００を製造するために、上記パワー半導体装置の製造方法では、ダイパッド３はパワー半導体素子１ａが搭載されている第１面Ｆ１を有している。第２フレーム部２ｂは第２面Ｆ２を有している。接続する工程（Ｓ２０）では、第１面Ｆ１が第１方向Ａを向くとともに第２面Ｆ２が第１方向Ａとは反対方向を向くようにダイパッド３および第２フレーム部２ｂが配置され、かつ固定部材５が第１面Ｆ１および第２面Ｆ２に接触した状態とされる。
【００５８】
このようにすれば、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）において、ダイパッド３が流動性材料４ｂにより第１方向Ａに向いた力を受けたときにも、固定部材５がダイパッド３の第１方向Ａへの変形を阻害し得る。そのため、当該パワー半導体装置１００は、ダイパッド３の変形が抑制されているため、従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されている。
【００５９】
また、上述のように、特開平５−３０４２３１号公報に記載の半導体装置では、ペースト状の放熱部材がワイヤの配設側とは異なる側においてダイパッドの下面と第２フレーム部の下面とを連設している。そのため、第１方向において、放熱部材の幅はダイパッドの下面と第２フレーム部の下面との間の距離よりも大きく設けられている必要がある。
【００６０】
これに対し、上記パワー半導体装置１００では、第１方向Ａにおいて、固定部材５の幅Ｌ１は、ダイパッド３の第６面Ｆ６と第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２との間の距離Ｌ２と等しくされ得る。つまり、上記パワー半導体装置１００の固定部材５は、特開平５−３０４２３１号公報に記載の半導体装置の放熱部材よりも小型化されながらも、該放熱部材よりもダイパッド３の変形を効果的に抑制し得る。その結果、パワー半導体装置１００は、従来の放熱部材を備える半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立とともに、小型化が実現されている。
【００６１】
上記パワー半導体装置１００において、ダイパッド３は第１方向Ａと交差する第２方向Ｂに向いた第３面Ｆ３をさらに有している。第２フレーム部２ｃは第２方向Ｂとは反対方向を向いた第４面Ｆ４をさらに有している。固定部材５は、ダイパッド３の第３面Ｆ３および第２フレーム部２ｃの第４面Ｆ４に接触している。
【００６２】
このようなパワー半導体装置１００を製造するために、上記パワー半導体装置の製造方法では、ダイパッド３は第１面Ｆ１と交差する方向に延在する第３面Ｆ３を有している。第２フレーム部２ｂは第２面Ｆ２と交差する方向に延在する第４面Ｆ４を有している。接続する工程（Ｓ２０）では、第３面Ｆ３が第１方向Ａと交差する第２方向Ｂを向くとともに第４面Ｆ４が第２方向Ｂとは反対方向を向くようにダイパッド３および第２フレーム部２ｂが配置され、かつ固定部材５が第３面Ｆ３および第４面Ｆ４に接触した状態とされる。
【００６３】
このようにすれば、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）において、固定部材５は第２方向Ｂへ押し流されることが防止されているため、固定部材５はより確実にダイパッド３の変形を抑制し得る。
【００６４】
上記パワー半導体装置１００は、固定部材５を構成する材料は、第１フレーム部２ａを構成する材料と比べて、導電率が低い。このようにすれば、リードフレームとして構成されている第１フレーム部２ａと第２フレーム部２ｂとが固定部材５を介して導通されることを抑制し得る。
【００６５】
好ましくは、固定部材５を構成する材料は、封止体４を構成する材料よりも曲げ弾性率が高い。
【００６６】
従来のパワー半導体装置では、一般的に封止体の構成材料の物性値によりパワー半導体装置全体の反り量が制御されている。これは、パワー半導体装置全体の反りが以下のような問題を引き起こすためである。例えば、パワー半導体装置全体が下方に凸状となるように大きく反っている場合には、封止体の下面が放熱部材に取り付けられる際に、パワー半導体装置に割れ等の異常が生じるという問題がある。また、パワー半導体装置全体が上方に凸状となるように大きく反っている場合には、封止体の下面が放熱部材に取り付けられる際に、該下面と放熱部材との間に隙間が生じ、パワー半導体装置に放熱性が悪化するという問題がある。また、例えば高温状態と低温状態とが繰り返されるような条件で使用された場合に反り量が大きく変化すると、パワー半導体素子に大きな応力が印加される。このような理由により、従来のパワー半導体装置では全体の反り量が制御されている。一方で、封止体の構成材料の物性値を変化させると、反り量以外のパワー半導体装置の特性にも影響が及ぶ。そのため、封止体の構成材料の調整によりパワー半導体装置全体の反り量の制御する作業には、比較的多くの時間が必要であった。
【００６７】
これに対し、固定部材５を構成する材料の曲げ弾性率が封止体４を構成する材料のそれよりも高く設定されていることにより、例えば高温状態と低温状態とが繰り返されるような条件で使用される場合にも、パワー半導体装置１００全体の反り量の変化は従来のパワー半導体装置と比べて小さく抑えられている。さらに、固定部材５の構成材料は、封止体４の構成材料のようにパワー半導体装置１００の特性に大きな影響を及ぼさない。そのため、上記パワー半導体装置１００の信頼性は、従来のパワー半導体装置と比べて容易に向上され得る。
【００６８】
上記パワー半導体装置１００の製造方法では、接続する工程（Ｓ２０）で固定部材５がダイパッド３と第２フレーム部２ｂ，２ｃとに嵌め合された後に、パワー半導体素子１ａ、半導体素子１ｂ、ダイパッド３、および第２フレーム部２ｂが、ワイヤ７ａ，７ｂを介して接続される。このようにすれば、ワイヤボンディングの際に、被ボンディング材であるパワー半導体素子１ａ、半導体素子１ｂ、ダイパッド３、および第２フレーム部２ｂの振動を抑制し、作業性を高めることができ、不良率を低下させることができる。
【００６９】
＜変形例＞
上記パワー半導体装置１００では、固定部材５は、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂと接着剤を介して接続されていてもよい。このようなパワー半導体装置１００は、上記接続する工程（Ｓ２０）において、ダイパッド３と固定部材５とが接着剤で接着されるとともに第２フレーム部２ｂと固定部材５とが接着剤で接着されることにより、製造され得る。
【００７０】
このようにすれば、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）において、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂと固定部材５との位置ズレが生じないため、ダイパッド３と第２フレーム部２ｂ，２ｃとの間の相対的な位置の変化が固形の固定部材５により制限された状態が確実に維持され得る。そのため、当該パワー半導体装置１００では、従来のパワー半導体装置と比べて、ダイパッド３の変形がより効果的に抑制されている。
【００７１】
また、当該パワー半導体装置１００において、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂと固定部材５とが接着剤を介して接続された後にワイヤ７ａ，７ｂが形成されることにより、パワー半導体装置１００の連続または断続通電時の信頼性を向上することができる。具体的には、ワイヤボンディングの際にダイパッド３および第２フレーム部２ｂと固定部材５とが接着剤を介して接続されていれば、被ボンディング材であるパワー半導体素子１ａ、半導体素子１ｂ、ダイパッド３、および第２フレーム部２ｂが安定しているため、ワイヤに力がかかりやすく、ワイヤと上記被ボンディング材との接着力を向上することができる。その結果、パワー半導体装置１００の連続または断続通電時の信頼性を向上することができる。
【００７２】
本発明者らは、実施例としてダイパッド３および第２フレーム部２ｂと接着剤を介して接続されている固定部材５を備えるパワー半導体装置と、比較例として固定部材を備えない従来のパワー半導体装置とについて、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）におけるダイパッド３の上方への変形量を評価した。
【００７３】
＜実施例試料＞
まず、複数のダイパッド３および第２フレーム部２ｂと、１つの成形された固定部材５を準備した。ダイパッド３および第２フレーム部２ｂを構成する材料は銅（Ｃｕ）とした。固定部材５を構成する材料は剛性が高く変形しない材料とした。接着剤を構成する材料は、エポキシ樹脂とした。固定部材５の幅Ｌ１（図１参照）は１．４ｍｍとした。ダイパッド３の厚み（上記第１面Ｆ１と第６面Ｆ６との間の距離）は、３８０μｍとした。次に、ダイパッド３と固定部材５とを接着剤で接着し、かつ第２フレーム部２ｂと固定部材５とを接着剤で接着した。次に、封止体４を形成する工程では、図５に示されるようにコンプレッションモールド法により粘度が１０Ｐａ・ｓである流動性材料４ｂをダイパッド３に対し下方から流動させた。複数のダイパッド３の第６面Ｆ６の各４隅の変形量を測定した。
【００７４】
＜比較例試料＞
比較例試料は、固定部材５を備えていない点を除き、実施例試料と同様に準備かつ評価された。
【００７５】
図６は、実施例試料および比較例試料について、測定された平均値を棒グラフで、最大値および最小値をエラーバーの上下点で示す。図６に示されるように、実施例試料のダイパッド３の上方への変形量の平均値は、比較例試料のそれと比べて、１／３以下に抑えられていた。また、図６に示されるように、実施例試料のダイパッド３の上方への変形量の最大値は、比較例試料のそれと比べて、１／５以下に抑えられていた。この評価結果から、実施の形態１に係るパワー半導体装置１００においても、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）においてダイパッド３の第１面Ｆ１および第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２に固定部材５が接触した状態が維持されている限りにおいて、従来のパワー半導体装置と比べてダイパッド３の変形量を抑制し得ることが確認された。
【００７６】
実施の形態２．
＜パワー半導体装置の構成＞
図７〜図９に示されるように、実施の形態２に係るパワー半導体装置１０１は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置１００と同様の構成を備えるが、固定部材５には第５面Ｆ５において凹んでいる凹部５ｃが形成されている点で異なる。
【００７７】
上述のように、固定部材５の第５面Ｆ５は、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂ，２ｃのいずれとも接続されておらず、第１方向Ａとは反対方向に向いている。図７に示されるように、凹部５ｃ内の少なくとも一部には、封止体４が配置されている。凹部５ｃ内には、図示しない未充填部が形成されていてもよい。凹部５ｃは、例えば第２方向Ｂにおいてダイパッド３と第２フレーム部２ｃとの間に配置されている。図８および図９に示されるように、凹部５ｃは、例えば上記第３方向Ｃに沿って延びている。凹部５ｃの第３方向Ｃに垂直な断面形状は、任意の形状であればよいが、好ましくは下辺の長さが上辺の長さよりも短い台形状である。このようにすれば、凹部５ｃ内に配置された封止体４と固定部材５との間で、剥離が生じ難い。凹部５ｃは、例えば半導体素子１ｂと第１方向Ａにおいて重なる位置に配置されている。
【００７８】
パワー半導体装置１０１においても、固定部材５は、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂと接着剤８ａ，８ｂを介して接続されていてもよい。接着剤８ａ，８ｂと、ダイパッド３、第２フレーム部２ｂおよび固定部材５との各接着面積は、これらの間の接着強度を高める観点から、大きい方が好ましい。
【００７９】
＜パワー半導体装置の製造方法＞
実施の形態２に係るパワー半導体装置の製造方法は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法と同様の構成を備えるが、準備する工程（Ｓ１０）において第５面Ｆ５に凹部５ｃが形成されている固定部材５が準備される点で異なる。
【００８０】
また、実施の形態２に係るパワー半導体装置の製造方法において、封止体４はコンプレッションモールド法により形成され得るが、図１０に示されるように封止体４はトランスファーモールド法により形成されるのが好ましい。
【００８１】
図１０に示されるように、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）では、まず、上金型２１、下金型２０およびプランジャー２４が準備される。次に、先の工程（Ｓ２０）で固定部材５により接続された第１フレーム部２ａおよび第２フレーム部２ｂ，２ｃは、上金型２１および下金型２０により型締めされる。これにより、パワー半導体素子１ａ、半導体素子１ｂ、ダイパッド３を含む第１フレーム部２ａの一部、屈曲部２ｄを含む第２フレーム部２ｂ，２ｃの一部、固定部材５、導電性接着剤６ａ，６ｂおよびワイヤ７ａ，７ｂは、上金型２１、下金型２０に囲まれた空間内に配置されている。
【００８２】
次に、図１０に示されるようにプランジャー２４が、上方に押し上げられる。これにより、上記流動性材料４ｂは、上金型２１および下金型２０によって囲まれた空間内を、例えば図１０中の矢印Ｒ３に沿って流動する。このような方法で封止体４が形成されることにより、パワー半導体装置１０１が製造される。
【００８３】
＜作用効果＞
パワー半導体装置１０１は、基本的に上記パワー半導体装置１００と同様の構成を備えるため、パワー半導体装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
【００８４】
例えば、図１０に示されるように、トランスファーモールド法で封止体４が形成される場合、ダイパッド３の上方を流れる流動性材料４ｂの速度は、ダイパッド３の下方を流れる流動性材料４ｂの側と異なる。そのため、ダイパッド３がダイパッド３の上方を流れる流動性材料４ｂから受ける下方への力と、ダイパッド３がダイパッド３の下方を流れる流動性材料４ｂから受ける上方への力とが釣り合わず、ダイパッド３は上方または下方への力を受ける。
【００８５】
そのため、図２９に示されるにように、トランスファーモールド法により封止体が形成され、かつ固定部材５を備えない従来のパワー半導体装置の製造方法では、ダイパッド３が変形して電気的絶縁性または放熱性が悪化するという問題があった。
【００８６】
これに対し、パワー半導体装置１０１によれば、固定部材５によりダイパッド３の変形が抑制されているため、従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されている。
【００８７】
また、図２９に示されるように、従来のパワー半導体装置の製造方法では、封止体４においてダイパッド３の第６面Ｆ６よりも下方に配置されている上記薄肉部４ａの厚みが５００μｍ以下に設計されている場合には、ダイパッド３の第６面Ｆ６よりも下方に流動性材料４ｂの最終充填位置が配置され、当該最終充填位置に未充填部２５ｃが配置される。そのため、ダイパッド３と外部（例えば放熱部材）との間の電気的絶縁性が損なわれるという問題があった。この場合、薄肉部４ａの厚みは、未充填部２５ｃの発生によっても所定の電気的絶縁性を実現するために、未充填部２５ｃが形成されない場合に該電気的絶縁性を実現するために必要とされる厚みよりも厚く設計される必要があった。
【００８８】
これに対し、パワー半導体装置１０１において、固定部材５には第５面Ｆ５において凹んでいる凹部５ｃが形成されているため、パワー半導体装置１０１では、流動性材料４ｂの最終充填位置が固定部材５の凹部５ｃ内に配置される。そのため、該最終未充填部に未充填部が形成されたとしても、パワー半導体素子１ａの電気的絶縁性は該未充填部により損なわれない。また、パワー半導体装置１０１によれば、封止体４の薄肉部４ａの厚みは未充填部の発生を考慮せずに設計され得るため、従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されている。
【００８９】
＜変形例＞
パワー半導体装置１０１は、複数の凹部５ｃが形成されている固定部材５を備えていてもよい。複数の凹部５ｃは、例えば第２方向Ｂにおいて互いに間隔を隔てて配置されている。例えば高温状態と低温状態とが繰り返される使用条件では、凹部５ｃ内に配置された未充填部２５ｃ（図１０参照）が固定部材５と封止体４との剥離の起点となるとともに、当該剥離が進展してダイパッド３と封止体４との間の剥離が引き起こされる。これに対し、複数の凹部５ｃが第２方向Ｂにおいて互いに間隔を隔てて配置されていれば、１つの凹部５ｃのみが固定部材５に形成されている場合と比べて、高温状態と低温状態とが繰り返される使用条件においても固定部材５と封止体４との界面での剥離の進展を遅らせることができる。その結果、固定部材５と封止体４との界面での剥離の進展に起因したダイパッド３と封止体４との間の剥離の発生をより効果的に抑制し得る。
【００９０】
実施の形態３．
＜パワー半導体装置の構成＞
図１１〜図１３に示されるように、実施の形態３に係るパワー半導体装置１０２は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置１００と同様の構成を備えるが、固定部材５が第５面Ｆ５において第１方向Ａとは反対方向に向けて突出している凸部５ｄを含む点で異なる。
【００９１】
凸部５ｄの頂部は、ダイパッド３の第６面Ｆ６よりも第１方向Ａとは反対方向に位置している。凸部５ｄは、例えば第２方向Ｂにおいてダイパッド３と第２フレーム部２ｃとの間に配置されている。凸部５ｄは、例えば上記第３方向Ｃに沿って延びている。凸部５ｄを含む固定部材５は、任意の方法により成形され準備され得る。固定部材５の第５面Ｆ５は、例えばダイパッド３の第６面Ｆ６と同一平面を成すように配置されている。凸部５ｄは、第１方向Ａおよび第３方向Ｃに沿って延びており、かつ封止体４と接触している面を有している。
【００９２】
好ましくは、凸部５ｄは、封止体４から露出している面（第１３面Ｆ１３）を有している。凸部５ｄの封止体４から露出している第１３面Ｆ１３は、例えば第２方向Ｂおよび第３方向Ｃに沿って延びている。凸部５ｄの第１方向Ａの長さＬ１１（図１３参照）は、例えば封止体４の薄肉部４ａの第１方向Ａの厚み、すなわちダイパッド３の第６面Ｆ６と封止体４の下面との間の距離Ｌ３（図１１参照）に等しい。
【００９３】
凸部５ｄにおいて封止体４から露出している第１３面Ｆ１３と固定部材５とダイパッド３との接触部との間の沿面距離、すなわち凸部５ｄの第１方向Ａの長さＬ１１（図１３参照）と、第５面Ｆ５における段差部５ａと凸部５ｄとの間の第２方向Ｂの長さＬ１２（図１３参照）との和は、ダイパッド３と封止体４との間での固定部材５の表面に沿った沿面放電を防止し得るように設けられ、例えば３．５ｍｍ以上であるのが好ましい。
【００９４】
固定部材５の上記第１方向Ａの全体の長さＬ１３（図１３参照）は、例えば第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２と封止体４の下面との間の距離に等しい。
【００９５】
パワー半導体装置１０２においても、固定部材５は、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂと接着剤８ａ，８ｂを介して接続されていてもよい。接着剤８ａ，８ｂと、ダイパッド３、第２フレーム部２ｂおよび固定部材５との各接着面積は、これらの間の接着強度を高める観点から、大きい方が好ましい。
【００９６】
好ましくは、固定部材５を構成する材料は、封止体４を構成する材料と比べて、熱伝導率が高い。
【００９７】
＜パワー半導体装置の製造方法＞
実施の形態３に係るパワー半導体装置の製造方法は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法と同様の構成を備えるが、準備する工程（Ｓ１０）において第５面Ｆ５に凸部５ｄが形成されている固定部材５が準備される点で異なる。
【００９８】
また、実施の形態３に係るパワー半導体装置の製造方法において、封止体４はコンプレッションモールド法により形成され得るが、図１４に示されるように封止体４はトランスファーモールド法により形成されるのが好ましい。
【００９９】
凸部５ｄを含む固定部材５は、任意の方法により成形され準備され得る。
図１４に示されるように、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）では、例えばトランスファーモールド法により封止体４を形成するための金型２０，２１およびプランジャー２４が準備される。
【０１００】
次に、固定部材５の第５面Ｆ５が第１方向Ａとは反対方向を向き、かつ凸部５ｄが第６面Ｆ６よりも当該反対方向に突出して下金型２０に接触するように、パワー半導体素子１ａ、ダイパッド３、固定部材５、ならびに第１フレーム部２ａおよび第２フレーム部２ｂ，２ｃの各一部が金型２０，２１の空間内に収容される。次に、封止体４となるべき流動性材料４ｂを上記空間に流入する。このような方法で封止体４が形成されることにより、パワー半導体装置１０２が製造される。
【０１０１】
＜作用効果＞
パワー半導体装置１０２は、基本的に上記パワー半導体装置１００と同様の構成を備えるため、パワー半導体装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０２】
さらに、固定部材５の凸部５ｄの頂部は、ダイパッド３の第６面Ｆ６よりも第１方向Ａとは反対方向に位置している。そのため、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）において、下金型２０と凸部５ｄとの間の第１方向Ａの距離を超えてダイパッド３は下方に変形しない。そのため、パワー半導体装置１０２は、従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されている。
【０１０３】
さらに、固定部材５の凸部５ｄの頂部が封止体４から露出していれば、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）において下金型２０と凸部５ｄとが接触しているため、ダイパッド３は下方に変形しない。そのため、パワー半導体装置１０２は、従来のパワー半導体装置と比べて、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されている。
【０１０４】
固定部材５を構成する材料の熱伝導率が封止体４を構成する材料のそれと比べて高ければ、パワー半導体素子１ａに生じた熱は固定部材５の表面に沿って外部へ効率良く放熱され得る。このようなパワー半導体装置１０２では、パワー半導体装置１０２内の通電時の温度上昇が抑制されているため、各部材間の接続部に印加される熱応力が小さくなる。その結果、パワー半導体装置１０２は高い信頼性を有している。
【０１０５】
パワー半導体装置１０２は、複数の凸部５ｄを含む固定部材５を備えていてもよい。複数の凸部５ｄは、例えば第２方向Ｂにおいて互いに間隔を隔てて配置されている。
【０１０６】
実施の形態４．
＜パワー半導体装置の構成＞
図１５〜図１７に示されるように、実施の形態４に係るパワー半導体装置１０３は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置１００と同様の構成を備えるが、ダイパッド３に段差部３ａが形成されている点で異なる。
【０１０７】
第１面Ｆ１は、パワー半導体素子１ａと導電性接着剤６ａを介して接続されている第１領域と、第２方向Ｂにおいて当該第１領域よりも第２フレーム部２ｂ，２ｃ側に配置されており、かつ第１方向Ａにおいて当該第１領域よりも第６面Ｆ６側に配置されている第２領域とを有している。段差部３ａは、第１面Ｆ１の第２領域と、第１面Ｆ１の第１領域と第１面Ｆ１の第２領域とを接続する第３面Ｆ３とを有している。この場合、第３面Ｆ３は、第１面Ｆ１の第２領域よりも上方に配置されている。第１面Ｆ１の第２領域および第３面Ｆ３は、例えば第３方向Ｃに沿って延びる１辺を共有している。段差部３ａの第１面Ｆ１の第２領域および第３面Ｆ３は、固定部材５と接触している部分を有している。
【０１０８】
第２フレーム部２ｃの屈曲部２ｄには、段差部２ｅが形成されている。段差部２ｅは、第４面Ｆ４および第７面Ｆ７を有している。この場合、第７面Ｆ７は、第４面Ｆ４よりも上方に配置されている。段差部２ｅの第７面Ｆ７および第４面Ｆ４は、固定部材５と接触している部分を有している。
【０１０９】
固定部材５は、任意の形状とされ得るが、例えば直方体である。第１面Ｆ１の第２領域は、例えば固定部材５の第５面Ｆ５と接触している。第７面Ｆ７は、例えば固定部材５の第５面Ｆ５と接触している。第７面Ｆ７は、例えば第１面Ｆ１の上記第２領域と同一面上に配置されている。図１７に示されるように、第１面Ｆ１の第２方向Ｂの長さＬ１４および第７面Ｆ７の第２方向Ｂの長さＬ１５は、例えばダイパッド３と第２フレーム部２ｃの屈曲部２ｄとの間の第２方向Ｂの距離よりも短い。
【０１１０】
パワー半導体装置１０３においても、固定部材５は、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂと接着剤を介して接続されていてもよい。接着剤８ａ，８ｂと、ダイパッド３、第２フレーム部２ｂおよび固定部材５との各接着面積は、これらの間の接着強度を高める観点から、大きい方が好ましい。
【０１１１】
＜パワー半導体装置の製造方法＞
実施の形態４に係るパワー半導体装置の製造方法は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法と同様の構成を備えるが、準備する工程（Ｓ１０）において段差部３ａが形成されている第１フレーム部２ａおよび段差部２ｅが形成されている第２フレーム部２ｃが準備される点で異なる。
【０１１２】
段差部３ａが形成されている第１フレーム部２ａおよび段差部２ｅが形成されている第２フレーム部２ｃは、任意の方法により形成され得るが、例えば実施の形態１における第１フレーム部２ａおよび第２フレーム部２ｃと同様の構造を有する第１フレーム部２ａおよび第２フレーム部２ｃに対し、エッチングが施されることにより形成され得る。
【０１１３】
＜作用効果＞
パワー半導体装置１０３は、基本的に上記パワー半導体装置１００と同様の構成を備えるため、パワー半導体装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１１４】
さらに、パワー半導体装置１０３では、ダイパッド３の段差部３ａは第１方向Ａに向いた第１面Ｆ１と、第２方向Ｂに向いた第３面Ｆ３とを有している。第２フレーム部２ｃの段差部２ｅは第１方向Ａに向いた第７面Ｆ７と、第２方向Ｂとは反対方向を向いた第４面Ｆ４とを有している。固定部材５は、段差部３ａの第１面Ｆ１および第３面Ｆ３、第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２、ならびに第２フレーム部２ｃの第７面Ｆ７および第４面Ｆ４に接触している。
【０１１５】
このようにすれば、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）において、固定部材５は第２方向Ｂへ押し流されることが防止されているため、固定部材５はより確実にダイパッド３の変形を抑制し得る。
【０１１６】
また、パワー半導体装置１０３によれば、固定部材５には段差部５ａ，５ｂ（図３参照）を形成するための加工が施されている必要がない。段差部３ａ，２ｅを形成するための第１フレーム部２ａおよび第２フレーム部２ｃに対するエッチング処理は、図３に示されるような段差部５ａ，５ｂを形成するための固定部材５に対する加工よりも安価に行い得る。そのため、パワー半導体装置１０３は、パワー半導体装置１００よりも安価に製造され得る。
【０１１７】
実施の形態５．
＜パワー半導体装置の構成＞
図１８および図１９に示されるように、実施の形態５に係るパワー半導体装置１０４は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置１００と同様の構成を備えるが、固定部材５の一部が封止体４から露出している点で異なる。
【０１１８】
固定部材５は、第２方向Ｂにおいてパワー半導体素子１ａ側に位置する面とは反対側に位置する面が封止体４から露出している。第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２において固定部材５と接触している部分の一部は、封止体４から露出している。封止体４から露出している固定部材５の部分の第２方向Ｂの長さは、封止体４から露出している第２フレーム部２ｂの部分の第２方向Ｂの長さよりも短い。
【０１１９】
固定部材５は、例えばダイパッド３の第１面Ｆ１と接着剤８ａを介して接続されているとともに、第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２と接着剤８ｂを介して接続されている。固定部材５は、例えばダイパッド３の第３面Ｆ３と接続されていない。パワー半導体装置１０４は例えば第２フレーム部２ｃを備えておらず、固定部材５は例えば第２フレーム部２ｃの第４面Ｆ４および第７面Ｆ７と接続されていない。接着剤８ａ，８ｂと、ダイパッド３、第２フレーム部２ｂおよび固定部材５との各接着面積は、これらの間の接着強度を高める観点から、大きい方が好ましい。
【０１２０】
＜パワー半導体装置の製造方法＞
実施の形態５に係るパワー半導体装置の製造方法は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法と同様の構成を備えるが、封止体４を形成する工程（Ｓ３０）において固定部材５の一部が第２フレーム部２ｂとともに上金型２１および下金型２０により型締めされる点で異なる。
【０１２１】
実施の形態５に係るパワー半導体装置の製造方法において、封止体４は任意の方法により形成され得る。
【０１２２】
＜作用効果＞
パワー半導体装置１０４は、基本的に上記パワー半導体装置１００と同様の構成を備えるため、パワー半導体装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２３】
図２０に示されるトランスファーモールド法を用いた封止体４を形成する工程（Ｓ３０）においても、図２１に示されるコンプレッションモールド法を用いた封止体４を形成する工程（Ｓ３０）においても、ダイパッド３は、上金型２１および下金型２０により型締めされている固定部材５と接着剤８ａを介して接続されている。そのため、流動性材料４ｂが金型内を流動する際に、ダイパッド３の変形が抑制されている。
【０１２４】
なお、トランスファーモールド法およびコンプレッションモールド法に関わらず、第２フレーム部２ｂは接着剤８ｂを介さずに固定部材５と接続されていてもよい。また、第１フレーム部２ａも上金型２１および下金型２０に型締めされるコンプレッションモールド法によれば、ダイパッド３は接着剤８ａを介さずに固定部材５と接続されていてもよい。このようにしても、第１フレーム部２ａ、第２フレーム部２ｂおよび固定部材５の各々が上金型２１および下金型２０に型締めされているため、固定部材５がダイパッド３の第１面Ｆ１および第２フレーム部２ｂの第２面Ｆ２と接触している状態が維持され得る。その結果、流動性材料４ｂが金型内を流動する際に、ダイパッド３の変形が抑制されている。
【０１２５】
＜変形例＞
図２２および図２３に示されるように、固定部材５は、例えばダイパッド３の第１面Ｆ１および第３面Ｆ３と接続されていてもよい。例えば、図２２に示されるように、固定部材５には、実施の形態１における固定部材５と同様に、段差部５ａが形成されていてもよい。また、図２３に示されるように、ダイパッド３には、実施の形態４におけるダイパッド３と同様に、段差部３ａが形成されていてもよい。このようにすれば、接続する工程（Ｓ２０）においてダイパッド３と固定部材５とを接続する際に、ダイパッド３および固定部材５を容易に位置決めすることができる。
【０１２６】
実施の形態６．
＜パワー半導体装置の構成＞
図２４および図２５に示されるように、実施の形態６に係るパワー半導体装置１０５は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置１００と同様の構成を備えるが、固定部材５上に配置されており、パワー半導体素子１ａおよび第２フレーム部２ｂと電気的に接続されている電気回路をさらに備えている点で異なる。
【０１２７】
固定部材５を構成する材料は、第１フレーム部２ａおよび第２フレーム部２ｂを構成する材料と比べて導電率が低い。固定部材５を構成する材料は、例えばＡｌ２Ｏ３を含む。固定部材５の表面（例えば第１方向Ａに向いている第９面９Ａ）上には、Ｃｕなどからなる配線パターン９が形成されている。配線パターン９上には、例えば導電性接着剤６ｂ，６ｃを介して半導体素子１ｂ，１ｃが接続されている。さらに、配線パターン９上には、導電性接着剤６ｄを介して第２フレーム部２ｂが接続されている。
【０１２８】
上記電気回路には、コンデンサ１０が実装されている。配線パターン９および固定部材５にはコンデンサ１０のリード部を挿入するための挿入孔５eが形成されている。
【０１２９】
パワー半導体素子１ａは、ワイヤ７ｂを介して固定部材５上に実装された半導体素子１ｂと接続されている。半導体素子１ｂ，１ｃは、導電性接着剤６ｂ，６ｃまたはワイヤ７ｃ，７ｄを介して配線パターン９と接続されている。上記転記回路は、封止体４により封止されている。
【０１３０】
ダイパッド３には、例えば実施の形態４におけるダイパッド３と同様に、段差部３ａが形成されている。
【０１３１】
パワー半導体装置１０５においても、固定部材５は、ダイパッド３および第２フレーム部２ｂと接着剤を介して接続されていてもよい。接着剤と、ダイパッド３、第２フレーム部２ｂおよび固定部材５との各接着面積は、これらの間の接着強度を高める観点から、大きい方が好ましい。
【０１３２】
実施の形態６に係るパワー半導体装置の製造方法は、基本的に実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法と同様の構成を備えるが、準備する工程（Ｓ１０）において表面上に電気回路が形成されている固定部材５が準備される点で異なる。
【０１３３】
＜作用効果＞
パワー半導体装置１０４は、基本的に上記パワー半導体装置１００と同様の構成を備えるため、パワー半導体装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１３４】
さらに、パワー半導体装置１０４によれば、第２フレーム部２ｂ上に搭載することが困難であるコンデンサ１０をパワー半導体装置１０４内に組み込むことができる。そのため、パワー半導体装置１０４内の電気回路を拡張することができ、かつパワー半導体装置とコンデンサを個別に回路基板等に実装する場合と比べて当該電気回路を小型化することができる。
【０１３５】
実施の形態７．
本実施の形態は、上述した実施の形態１〜６に係るパワー半導体装置１００〜１０５のいずれかを電力変換装置に適用したものである。本発明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７として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。
【０１３６】
図２６は、本実施の形態にかかる電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【０１３７】
図２６に示す電力変換システムは、電源１０００、電力変換装置２０００、負荷３０００から構成される。電源１０００は、直流電源であり、電力変換装置２０００に直流電力を供給する。電源１０００は種々のもので構成することが可能であり、例えば、池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路やＡＣ／ＤＣコンバータで構成することとしてもよい。また、電源１０００を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成することとしてもよい。
【０１３８】
電力変換装置２０００は、電源１０００と負荷３０００の間に接続された三相のインバータであり、電源１０００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に交流電力を供給する。電力変換装置２０００は、図２６に示すように、直流電力を交出力する主変換回路２０１０と、主変換回路２０１０を制御する制路信号を主変換回路２０１０に出力する制御回路２０３０とを備えている。
【０１３９】
負荷３０００は、電力変換装置２０００から供によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３０００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。
【０１４０】
以下、電力変換装置２０００の詳細を説明する。主変換回路２０１０は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えており（図示せず）、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源１０００から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に供給する。主変換回路２０１０の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態にかかる主変換回路２０１０は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された６つの還流ダイオードから構成することができる。主変換回路２０１０の各スイッチング素子と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１〜６のいずれかに相当するパワー半導体装置１００〜１０５によって構成されている。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２０１０の３つの出力端子は、負荷３０００に接続される。
【０１４１】
また、主変換回路２０１０は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示なし）を備えているが、駆動回路は半導体モジュ蔵されていてもよいし、半導体モジュール２０２０とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路２０１０のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２０１０のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する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。
【０１４２】
制御回路２０３０は、負荷３０００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２０１０のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３０００に基づいて主変換回路２０１０の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって主変換回路２０１０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２０１０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信号として出力する。
【０１４３】
本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路２０１０のスイッチング素子として実施の形態１〜６にかかるパワー半導体装置１００〜１０５のいずれかを適用するため、電気的絶縁性と放熱性との両立が実現されており、信頼性が向上されている。
【０１４４】
本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本発明を適用する例を説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが３レベルやマルチレベルの電力変換装置であっても構わないし、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本発明を適用しても構わない。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータに本発明を適用することも可能である。
【０１４５】
また、本発明を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や非接触器給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。
【０１４６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４７】
１ａ  パワー半導体素子、１ｂ，１ｃ  半導体素子、２ａ  第１フレーム部、２ｂ，２ｃ  第２フレーム部、２ｄ  屈曲部、２ｅ，３ａ，５ａ，５ｂ  段差部、３  ダイパッド、４  封止体、４ａ  薄肉部、４ｂ  流動性材料、５  固定部材、５ｃ  凹部、５ｄ  凸部、５ｅ  挿入孔、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  導電性接着剤、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  ワイヤ、８ａ，８ｂ  接着剤、９  配線パターン、１０  コンデンサ、１１  放熱グリース、１２  放熱部材、２０  下金型、２１  上金型、２２  インサートキャビティ、２３ａ，２３ｂ  エアベント、２４  プランジャー、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  未充填部、１０００  電源、２０００  電力変換装置、２０１０  主変換回路、２０２０  半導体モジュール、２０３０  制御回路、３０００  負荷。 
【図１】
2018142582.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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