(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面上に複数の第１の仮固定部を、互いに間隔をあけて点在するように供給する工程と、
前記複数の第１の仮固定部の上に接するように、板状に加工された第１のはんだ層を載置する工程と、
前記第１のはんだ層の上に半導体チップを載置する工程と、
前記半導体チップの表面上に複数の第２の仮固定部を、互いに間隔をあけて点在するように供給する工程と、
前記複数の第２の仮固定部の上に接するように、板状に加工された第２のはんだ層を載置する工程と、
前記第２のはんだ層の上に、平板状の配線部材を載置する工程と、
前記基板と前記半導体チップと前記配線部材とを加熱して、前記第１のはんだ層により前記基板と前記半導体チップとを接合し、かつ前記第２のはんだ層により前記半導体チップと前記配線部材とを接合する工程とを備える、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２のはんだ層を載置する工程の後、前記配線部材を載置する工程の前に、前記第１および第２のはんだ層と前記半導体チップとの積層部を、前記基板側に押圧する工程をさらに備える、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のはんだ層を載置する工程の後、前記半導体チップを載置する工程の前に、前記第１のはんだ層の表面上に追加で前記複数の第１の仮固定部を、互いに間隔をあけて点在するように供給する工程をさらに備える、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１および第２の仮固定部は、リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度により硬化される材質を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１および第２の仮固定部を供給する工程において供給される前記第１および第２の仮固定部は、室温からはんだの融点までの温度域において粘性を有する接着剤である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１および第２の仮固定部は、リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で揮発する材料を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１および第２の仮固定部は、リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で焼結する金属焼結材を含む、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１および第２の仮固定部は、リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で揮発する材料からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で揮発する前記材料はフラックスである、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
基板と、
前記基板の上に配置される半導体チップと、
前記半導体チップの上に配置される平板状の配線部材とを備え、
前記基板と前記半導体チップとは第１のはんだ接合部により接合され、
前記半導体チップと前記配線部材とは第２のはんだ接合部により接合され、
前記第１のはんだ接合部と同一の層に互いに間隔をあけて配置され、前記第１のはんだ接合部と異なる組成を有する複数の第１の領域と、
前記第２のはんだ接合部と同一の層に互いに間隔をあけて配置され、前記第２のはんだ接合部と異なる組成を有する複数の第２の領域とをさらに備える、半導体装置。
【請求項１１】
前記第１および第２の領域は、はんだの融点よりも低い温度により硬化されている、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１および第２の領域は銀を含んでいる、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第１および第２のはんだ接合部は矩形状を有し、
前記複数の第１の領域は、前記第１のはんだ接合部を平面視したときの４つの隅部に重なるように配置され、
前記複数の第２の領域は、前記第２のはんだ接合部を平面視したときの４つの隅部に重なるように配置される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記複数の第１の領域は、前記基板と前記半導体チップとの双方と接している、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記複数の第１の領域の一部は前記第１のはんだ接合部および前記基板に接し前記半導体チップと互いに間隔をあけるように配置され、
前記複数の第１の領域の前記一部とは異なる他の一部は前記第１のはんだ接合部および前記半導体チップに接し前記基板と互いに間隔をあけるように配置される、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と備えた電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は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、特に半導体チップ上に平板状の配線部材がはんだ付けされた構造のパワーモジュールおよびその製造方法、ならびに当該半導体装置を適用した電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュールにおいて、半導体チップの上方における配線がボンディングワイヤから平板状の配線部材に変更されることにより、高エネルギー密度化することができる。これはボンディングワイヤよりも平板状の配線部材の方が電流経路に交差する断面の面積が大きいため、当該配線部材に流れる電流量を大幅に増加させることができるためである。このようなパワーモジュールの例として、たとえば特開２０１４−４３３８２号公報（特許文献１）に、基板と半導体チップとが接合され、半導体チップの上面と平板状の配線部材とが接合された構成が開示されている。【０００３】
特開２０１４−４３３８２号公報の構造を形成する際には、互いに接合される各部材間の位置ずれを抑制する観点から、半導体チップをその下側の基板とリフロー工程により接合し、その後半導体チップとその上側の平板状の配線部材とを再度リフロー工程に投入しこれらを接合する必要がある。【０００４】
一方、上記のように、パワーモジュールにおいては互いに接合される各部材間に位置ずれが起こる可能性がある。そこでたとえば特開２００３−２１８５０８号公報（特許文献２）および特開２００３−２７３１６５号公報（特許文献３）には以下の思想が開示されている。すなわち、半導体チップなどの電子部品を搭載する場所と平面視において重なる場所またはその外周の全体に硬化前の接着剤を塗布し、その後リフロー工程によるはんだ付けにより接着剤を硬化させる。これにより、当該半導体装置のハンドリングまたは搬送中におけるこれを構成する各部材間の位置ずれを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−４３３８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８５０８号公報
【特許文献３】特開２００３−２７３１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２０１４−４３３８２号公報において、半導体チップの下面と基板との接合、および半導体チップの上面と平板状の配線部材との接合を１回で完了しようとすると、半導体チップの位置ずれが生じる。特開２０１４−４３３８２号公報においては半導体チップを仮固定するという思想について記載されていないためである。特開２０１４−４３３８２号公報においてはたとえばペースト状のはんだを半導体チップと平面視において重なる場所またはその外周の全体に供給し、その粘性を利用して半導体チップを仮固定することにより、半導体チップの位置ずれを抑制することも考えられる。しかしペースト状のはんだは揮発成分を含むため、殊にこれが半導体チップと重なる全領域またはその外周の全体など広範囲に用いられると、当該部分にボイドが生じやすくなることにより、当該部分における放熱性の低下を招くことがある。【０００７】
一方、特開２００３−２１８５０８号公報および特開２００３−２７３１６５号公報においては、上記のように硬化前の接着剤の塗布により半導体チップが仮固定される。しかし半導体チップを搭載する場所と平面視において重なる場所またはその外周の全体に接着剤が配置されれば、パワーモジュールで使用される大面積の半導体チップがはんだ接合される際に、はんだと基板との間、または半導体チップとはんだとの間にトラップされるガスの抜ける経路が確保できない。このためはんだ接合部内にボイドが形成され、当該部分における放熱性の低下を招くことがある。【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体チップの位置ずれおよびはんだ接合部のボイド発生の抑制の双方が、より単純な工程により達成可能な半導体装置の製造方法、およびその製造方法により形成される半導体装置、ならびに当該半導体装置を適用した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】
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。基板の表面上に複数の第１の仮固定部が、互いに間隔をあけて点在するように供給される。複数の第１の仮固定部の上に接するように、第１のはんだ接合部となるべき、板状に加工された第１のはんだ層が載置される。第１のはんだ層の上に半導体チップが載置される。半導体チップの表面上に複数の第２の仮固定部が、互いに間隔をあけて点在するように供給される。複数の第２の仮固定部の上に接するように、第２のはんだ接合部となるべき、板状に加工された第２のはんだ層が載置される。第２のはんだ層の上に、平板状の配線部材が載置される。基板と半導体チップと配線部材とを加熱して、第１のはんだ層により基板と半導体チップとが接合され、かつ第２のはんだ層により半導体チップと配線部材とが接合される。【００１０】
本発明の半導体装置は、基板と、半導体チップと、平板状の配線部材とを備える。半導体チップは基板の上に配置される。配線部材は半導体チップの上に配置される。基板と半導体チップとは第１のはんだ接合部により接合される。半導体チップと配線部材とは第２のはんだ接合部により接合される。第１のはんだ接合部と同一の層に互いに間隔をあけて配置され、第１のはんだ接合部と異なる組成を有する複数の第１の領域を備える。第２のはんだ接合部と同一の層に互いに間隔をあけて配置され、第２のはんだ接合部と異なる組成を有する複数の第２の領域を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造方法によれば、点在する第１および第２の仮固定部の粘性によりはんだ層および半導体チップを仮固定できるため、１回のリフロー工程により位置ずれなく接合工程が完了される。また本発明の半導体装置は、第１および第２の領域が点在するように配置されるのみであることからその配置されている範囲が狭いため、そこに生じ得るボイドによる放熱性の低下の影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるパワーモジュールの製造方法の第１工程を示す概略側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるパワーモジュールの製造方法の第２工程を示す概略側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるパワーモジュールの製造方法の第３工程を示す概略側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるパワーモジュールの製造方法の第４工程を示す概略側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるパワーモジュールの製造方法の第５工程を示す概略側面図である。
【図６】本発明の実施の形態１の第１例に係るパワーモジュールの構成を示す概略側面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）である。
【図７】本発明の実施の形態１の第２例に係るパワーモジュールの構成を示す概略側面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）である。
【図８】図６（Ｂ）および図７（Ｂ）における半導体チップに設けられたパッドおよびガードリングを示す概略平面図である。
【図９】本発明の実施の形態２におけるパワーモジュールの製造方法の第１工程を示す概略側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２におけるパワーモジュールの製造方法の第２工程を示す概略側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２におけるパワーモジュールの製造方法の第３工程を示す概略側面図である。
【図１２】比較例における不具合の第１例を示す概略側面図である。
【図１３】比較例における不具合の第２例を示す概略側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３におけるパワーモジュールの製造方法の第１工程を示す概略側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３におけるパワーモジュールの製造方法の第２工程を示す概略側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３におけるパワーモジュールの製造方法の第３工程を示す概略側面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３におけるパワーモジュールの製造方法の第４工程を示す概略側面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３におけるパワーモジュールの製造方法の第５工程を示す概略側面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３におけるパワーモジュールの製造方法の第６工程を示す概略側面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３に係るパワーモジュールの構成を示す概略側面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）である。
【図２１】本発明の実施の形態４の第１例に係るパワーモジュールの構成を示す概略側面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）である。
【図２２】本発明の実施の形態４の第２例に係るパワーモジュールの構成を示す概略側面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）である。
【図２３】本発明の実施の形態６におけるパワーモジュールの製造方法の第２工程、すなわち図２に対応する工程を示す概略側面図である。
【図２４】本発明の実施の形態６におけるパワーモジュールの製造方法の第３工程、すなわち図３に対応する工程を示す概略側面図である。
【図２５】本発明の実施の形態５に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず本実施の形態の第１例の半導体装置としてのパワーモジュールの製造方法について、図１〜図５を用いて説明する。図１を参照して、本実施の形態の第１例のパワーモジュールの製造方法においては、まず基板として、絶縁基板１が準備される。絶縁基板１は、たとえば平面視において矩形状を有するがこれに限られずたとえば円形、楕円形など他の平面形状であってもよい。絶縁基板１は、表面１Ａと、その反対側の裏面１Ｂとを有している。ここでは一例として、絶縁基板１は平面視におけるサイズが１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形状であるとする。また絶縁基板１は、図示されないがたとえば裏面１Ｂから表面１Ａに向けて、厚みが０．３ｍｍのアルミニウム層、厚みが０．６ｍｍの窒化アルミニウム層、厚みが０．３ｍｍのアルミニウム層、および厚みがたとえば５μｍ以上１０μｍのニッケルめっき層がこの順に積層された構成を有しているものとする。
【００１４】
なおここでは、各部材の表面とは、各概略側面図の上方に配置される主表面を意味し、各部材の裏面とは、各概略側面図の表面とは反対側すなわち下方に配置される主表面を意味するものとする。
【００１５】
絶縁基板１の表面１Ａ上には、あらかじめたとえば直径が１００μｍ程度のほぼ円形の断面を有するワイヤバンプ２が載置される。ワイヤバンプ２は線状の部材であり、その延在方向が表面１Ａに沿うように載置される。ワイヤバンプ２はたとえばアルミニウムのワイヤである。ワイヤバンプ２はたとえば表面１Ａ上において互いに間隔をあけて複数箇所、たとえば４か所すなわち表面１Ａの四隅に、その延在方向に交差する方向に関して互いに間隔をあけて載置されることが好ましい。なお４つのワイヤバンプ２間の距離は、後に搭載される半導体チップの平面視における１辺の長さまたは最大寸法よりも小さくなるように、絶縁基板１の表面１Ａ上に載置される。
【００１６】
次に、絶縁基板１の表面１Ａ上には、複数の第１の仮固定部３が、互いに間隔をあけて点在するように供給される。ここでの第１の仮固定部３は、上記のたとえば２つのワイヤバンプ２を、その並ぶ方向に関して平面視における外側から取り囲むことが可能なように、供給されることが好ましい。これら４箇所の第１の仮固定部３は、互いに結ぶことにより矩形または正方形を形成する位置関係となるように供給されることが好ましい。またここでの第１の仮固定部３は、これらを互いに結んで形成される矩形または正方形のサイズが、後に搭載される第１のはんだ層および半導体チップの平面視におけるサイズと等しくなり得るように供給されることが好ましい。すなわち第１の仮固定部３は表面１Ａに沿う方向に関してある幅を有するため、これらを結んでできる矩形状のサイズはある範囲を有することになるが、その範囲の中に第１のはんだ層および半導体チップの平面視におけるサイズと等しいサイズが含まれることが好ましい。
【００１７】
第１の仮固定部３は、たとえば銀を含む、一液性、熱硬化性および導電性を有するペースト状の部材であり、ディスペンサにより表面１Ａ上に塗布されることが好ましい。本実施の形態においては第１の仮固定部３は、後述するリフロー工程において、はんだの融点よりも低い温度により硬化される材質を含むことが好ましい。
【００１８】
なお第１の仮固定部３は、リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で加熱することにより揮発する材料を含んでいる。当該揮発する材料としては、たとえば水またはエタノールなどの溶剤成分であってもよいが、フラックスなどの還元性を有する材料であってもよい。さらに第１の仮固定部３は、リフロー工程においてはんだの融点より低い温度で焼結する金属焼結材を含んでいてもよい。具体的には、第１の仮固定部３は、たとえば銀を含む焼結材料であってもよい。
【００１９】
また上記のように、本実施の形態においては第１の仮固定部３はペースト状の部材である。言い換えれば、本実施の形態の第１の仮固定部３は、室温（たとえば１５℃とする）からはんだが溶融する融点までの温度域において、粘性を有する接着剤であることが好ましい。
【００２０】
図２を参照して、次に、上記複数の第１の仮固定部３の上に接するように、第１のはんだ接合部となるべき第１のはんだ層４が載置される。第１のはんだ層４は、表面４Ａと、その反対側の裏面４Ｂとを有する板状となるように予め加工されている。ここでは一例として、平面視におけるサイズが１５ｍｍ×１５ｍｍの正方形状であり、厚みが０．１５ｍｍの第１のはんだ層４が載置される。第１のはんだ層４は、スズと銅との合金からなることが好ましい。上記のように、複数（たとえば４つ）の第１の仮固定部３は、それらを結ぶことにより第１のはんだ層４の平面視におけるサイズと等しくなり得るように供給される。このため第１のはんだ層４は、その下側の主表面である裏面４Ｂの４つの隅部（頂点に隣接する領域）に４つの第１の仮固定部３のそれぞれが接触するように、第１の仮固定部３上に載置可能となる。また図２に示すように、特に第１の仮固定部３の少なくとも一部が第１のはんだ層４の端面の外側の領域に配置されることが好ましい。すなわち本実施の形態の第１の仮固定部３は、その上に第１のはんだ層４を仮で固定するための接着剤としての役割を有する。
【００２１】
次に、第１のはんだ層４の上に半導体チップ５が載置される。半導体チップ５は、たとえばシリコンの単結晶により形成された、平面視におけるサイズが１５ｍｍ×１５ｍｍであり厚みが１００μｍである平板形状である。すなわち半導体チップ５は、表面５Ａと、その反対側の裏面５Ｂとを有する平板形状である。このため裏面５Ｂと表面４Ａとが互いに接触するように、第１のはんだ層４上に半導体チップ５が搭載される。半導体チップ５にはたとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が搭載されているがこれに限られない。なお上記のように第１のはんだ層４と半導体チップ５との平面視におけるサイズが等しければ、図２に示すように第１の仮固定部３の（表面の）少なくとも一部が半導体チップ５の端面の外側の領域に配置される。なおこの時点では半導体チップ５の端面と第１の仮固定部３とは、図２のように接触しなくてもよいが、接触してもよい。
【００２２】
半導体チップ５の表面５Ａの一部には、上面電極６が形成されている。上面電極６は表面６Ａと、その反対側の裏面６Ｂとを有するたとえば矩形の平板形状であるが、これに限らずたとえば円形または楕円形であってもよい。裏面６Ｂと表面５Ａとが互いに接触するように上面電極６が形成されている。上面電極６は半導体チップ５の構成要素の一部であり、たとえばＩＧＢＴの各端子と電気的に接続されるパッド電極である。上面電極６は、たとえば厚みが５μｍのニッケルの薄膜からなっている。
【００２３】
図３を参照して、次に、半導体チップ５の表面５Ａ上、特にここでは上面電極６の表面６Ａ上に、複数の第２の仮固定部７が、互いに間隔をあけて点在するように供給される。ここでの第２の仮固定部７は、上面電極６がたとえば矩形の平面形状である場合、その表面６Ａの４つの隅部に４つの第２の仮固定部７のそれぞれが接触し、これらを互いに結ぶことにより矩形または正方形を形成する位置関係となるように載置される。またここでの第２の仮固定部７は、これらを互いに結んで形成される矩形または正方形のサイズが、後に搭載される第２のはんだ層の平面視におけるサイズとほぼ等しくなるように供給されることが好ましい。
【００２４】
第２の仮固定部７は、たとえば銀を含む、一液性、熱硬化性および導電性を有するペースト状の部材であり、ディスペンサにより表面６Ａ上に塗布されることが好ましい。本実施の形態においては第２の仮固定部７は、後述するリフロー工程において、はんだの融点よりも低い温度により硬化される材質よりなることが好ましい。
【００２５】
なお第２の仮固定部７は、リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で加熱することにより揮発する材料を含んでいる。当該揮発する材料としては、たとえば水またはエタノールなどの溶剤成分であってもよいが、フラックスなどの還元性を有する材料であってもよい。さらに第２の仮固定部７は、リフロー工程においてはんだの融点より低い温度で焼結する金属焼結材を含んでいてもよい。具体的には、第２の仮固定部７は、たとえば銀を含む焼結材料であってもよい。
【００２６】
また上記のように、本実施の形態においては第２の仮固定部７はペースト状の部材である。言い換えれば、本実施の形態の第２の仮固定部７は、室温（たとえば１５℃とする）からはんだが溶融する融点までの温度域において、粘性を有する接着剤であることが好ましい。
【００２７】
次に、上記複数の第２の仮固定部７の上に接するように、すなわちたとえば表面６Ａの真上に、第２のはんだ接合部となるべき第２のはんだ層８が載置される。第２のはんだ層８は、表面８Ａと、その反対側の裏面８Ｂとを有する板状となるように予め加工されている。ここでは一例として、平面視におけるサイズが５ｍｍ×７ｍｍの矩形状であり、厚みが０．４ｍｍの第２のはんだ層８が載置される。第２のはんだ層８は、スズと銅との合金からなることが好ましい。上記のように、複数（たとえば４つ）の第２の仮固定部７は、それらを結ぶことにより第２のはんだ層８の平面視におけるサイズと等しくなり得るように供給される。このため第２のはんだ層８は、その下側の主表面である裏面８Ｂの４つの隅部（頂点に隣接する領域）に４つの第２の仮固定部７のそれぞれが接触するように、第２の仮固定部７上に載置可能となる。すなわち本実施の形態の第２の仮固定部７は、その上に第２のはんだ層８を仮で固定するための接着剤としての役割を有する。
【００２８】
図４を参照して、第２のはんだ層８の上に、たとえば銅からなる平板状の配線部材９が載置される。配線部材９は、概ね図４の左右方向に細長く延びる表面９Ａと、その反対側の裏面９Ｂとを主に有する板状の部材である。表面９Ａおよび裏面９Ｂは、たとえば図の左右方向に長く延びる長方形の平面形状であることが好ましい。しかし表面９Ａおよび裏面９Ｂはこのような平面形状に限らず、たとえば図の左右方向に長く延びる楕円状、または隅部が丸みを帯びたような長方形の平面形状であってもよい。
【００２９】
配線部材９は、概ね第２のはんだ層８上に接合されることにより第２のはんだ層８と平面的に重なる領域において、表面９Ａが部分的に裏面９Ｂ側に凹んだ配線部材凹部９Ｃを有している。また配線部材９は、樹脂製のケース１０の成形時に、これを形成する樹脂材料の中に部分的に挟み込まれてインサートモールド工程により、ケース１０と一体として構成されている。すなわち配線部材９は、たとえばインサートモールド工程によりその一部がケース１０内に埋め込まれるように構成されている。このようなケース１０内部の態様がわかるように、図４の右方のケース１０の部分は断面図で示している。
【００３０】
配線部材９は、屈曲部９Ｄにおいて、表面９Ａおよび裏面９Ｂがたとえばほぼ直交するように屈曲する。この屈曲部９Ｄを境界として、配線部材９は、ケース１０の本体に囲まれた空間領域内を図４の左右方向に延びる水平延在部９Ｅと、ケース１０に埋め込まれ図４の上下方向に延びる鉛直延在部９Ｆとを有している。
【００３１】
ケース１０は、平面視においてたとえば絶縁基板１が矩形状である場合にはその外縁部の形状に沿う矩形の枠体状を有している。ケース１０は、図４の最上部の表面１０Ａと、その反対側の裏面１０Ｂとを有している。ケース１０の裏面１０Ｂが絶縁基板１の表面１Ａの比較的外縁に近い領域に接するように、ケース１０が絶縁基板１の上に載置および接続される。これにより、配線部材９の水平延在部９Ｅにおける裏面９Ｂの一部が、第２のはんだ層８の表面８Ａに接するように載置され、配線部材９の表面９Ａに形成された配線部材凹部９Ｃが、第２のはんだ層８に概ね重なるように載置される。
【００３２】
ケース１０は、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂により形成されていることが好ましい。ケース１０の枠体はケース内側面１０Ｃを有し、このケース内側面１０Ｃはケース１０の枠体に囲まれる空間領域に対面している。なお図４においては、配線部材９の一部である鉛直延在部９Ｆが埋め込まれる右側のケース内側面１０Ｃは図の鉛直方向にまっすぐ延びるが、左側のケース内側面１０Ｃは内側面１０Ｃ１と内側面１０Ｃ２とを含んでいる。しかしこれは一例であり、このような態様に限られない。また図４においては、配線部材９の鉛直延在部９Ｆの最上部はケース１０の表面１０Ａからその外側に露出し、外部と接続する接続端子として用いられる。さらに図４においては、たとえば内側面１０Ｃ２から内側面１０Ｃ１、さらに表面１０Ａまで連なるように延びることでケース１０の外側に露出し、外部と接続する接続端子１１が形成されてもよい。
【００３３】
なお図４および以降の各図（一部を除く）においては、ケース１０に埋め込まれるように配置された配線部材９の鉛直延在部９Ｆの説明を容易にする観点から、図４の右側のケース１０およびその内部の鉛直延在部９Ｆの部分に限り断面図で示し、その他の箇所についてはこれを正面側から見た態様を示す側面図で示している。
【００３４】
図４のように配線部材９およびケース１０が絶縁基板１に組み合わせられた状態で、リフロー工程により、絶縁基板１と半導体チップ５と配線部材９とが、第１のはんだ層４および第２のはんだ層８を介して、互いにはんだ接合される。具体的には、絶縁基板１と半導体チップ５と配線部材９とが加熱される。すると第１のはんだ層４により絶縁基板１と半導体チップ５とが接合され、かつ第２のはんだ層８により半導体チップ５と配線部材９とが接合される。これにより、第１のはんだ層４は第１のはんだ接合部４Ｓとなり、第２のはんだ層８は第２のはんだ接合部８Ｓとなる。すなわち図４のように配線部材９およびケース１０が絶縁基板１に組み合わせられた状態で、これがリフロー炉内で加熱され、予め供給されたはんだが溶融した後に硬化することで、その上下間が接合される。また同時に、上記加熱により第２のはんだ層８が溶融した後に硬化することで第２のはんだ接合部８Ｓとなり、その上下間が接合される。
【００３５】
リフロー工程にて第１のはんだ層４が溶融し第１のはんだ接合部４Ｓとなる際に、複数の第１の仮固定部３も加熱硬化される。なお第１のはんだ層４の溶融に先立ち、第１の仮固定部３に含まれる、はんだの融点よりも低い温度で揮発する材料（溶剤成分など）が揮発する。またリフロー工程にて第２のはんだ層８が溶融し第２のはんだ接合部８Ｓとなる際に、複数の第２の仮固定部７も加熱硬化される。上記同様、第２のはんだ層８の溶融に先立ち、第２の仮固定部７に含まれる、はんだの融点よりも低い温度で揮発する材料（溶剤成分など）が揮発する。第２の仮固定部７は、第２のはんだ層８の表面の一部に覆われるように配置されればよく、第２のはんだ接合部８Ｓの端面とは接触してもよいがしなくてもよい。
【００３６】
第１の仮固定部３および第２の仮固定部７が銀の金属焼結材を含む場合、銀が第１のはんだ層４および第２のはんだ層８に拡散する。このため第１の仮固定部３と第１のはんだ層４との境界、および第２の仮固定部７と第２のはんだ層８との境界が次第に不明瞭になる。すなわち第１の仮固定部３および第２の仮固定部７を配置した位置の中心において銀の濃度が最も高く、当該中心から離れるにつれ徐々に銀濃度が減少する態様となる。このため実際には図４以降においては第１の仮固定部３と第１のはんだ層４との境界、および第２の仮固定部７と第２のはんだ層８との境界は各図に示す明確な形状を有しておらず、可視的に存在しなくなる。しかし図４以降においては、元々第１の仮固定部３などが存在した領域を模式的に示す観点から、第１の仮固定部３および第２の仮固定部７を図示している。
【００３７】
図５を参照して、図４の工程により絶縁基板１と半導体チップ５と配線部材９とがはんだで一体化された後、たとえば半導体チップ５の表面５Ａ上の図示されないゲート電極などと、接続端子１１とが、ボンディングワイヤ１３により結線される。このボンディングワイヤ１３は、たとえば一般公知のアルミニウムの細線により構成され、その断面はたとえば直径２００μｍの円形であることが好ましい。絶縁基板１の表面１Ａとケース１０のケース内側面１０Ｃとにより形成される容器状の部分内に、一般公知のエポキシ樹脂などの封止樹脂１２が注入により充填される。これにより、上記容器状の部分内の半導体チップ５および配線部材９の水平延在部９Ｅなどが、封止樹脂１２に封止される。以上の各工程により、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１０１が形成される。
【００３８】
次に、上記と一部内容が重複する箇所もあるが、図６を用いて、以上の各工程により形成されたパワーモジュール１０１について説明する。
【００３９】
図６（Ａ），（Ｂ）を参照して、パワーモジュール１０１においては、絶縁基板１の上に半導体チップ５が配置され、半導体チップ５の上には平板状の配線部材９が配置される。絶縁基板１と半導体チップ５とは第１のはんだ接合部４Ｓにより接合される。半導体チップ５と配線部材９とは第２のはんだ接合部８Ｓにより接合されている。
【００４０】
絶縁基板１の表面１Ａ上に互いに間隔をあけて点在するように、複数、たとえば４つの第１の領域としての第１の混合領域３が配置されている。上記のように、元々第１の仮固定部３および第２の仮固定部７が存在した領域の最外部の境界線は、図６（Ａ），（Ｂ）などのパワーモジュール１０１には実際には存在しない。しかし元々第１の仮固定部３であった領域は、第１のはんだ接合部４Ｓとは金属材料の組成が異なる領域である。また元々第２の仮固定部７であった領域は、第２のはんだ接合部８Ｓとは金属材料の組成が異なる領域である。このように金属材料の組成が周囲と異なる領域を可視化する観点から、これらをそれぞれ第１の混合領域３および、（第２の領域としての）第２の混合領域７として模式的に示している。
【００４１】
第１の混合領域３は、第１のはんだ接合部４Ｓと同一の層に互いに間隔をあけて複数、たとえば４つ、配置されている。ここでは第１のはんだ接合部４Ｓを平面視したときの矩形状の４つの角部のそれぞれに、第１の混合領域３が配置されている。第１の混合領域３は、第１のはんだ接合部４Ｓを構成する元となった第１のはんだ層４に含まれていたはんだと、第１の仮固定部３に含まれていた金属材料とが加熱により溶融する際に混在することで形成されている。この混在により、第１の混合領域３は、第１のはんだ接合部４Ｓよりもはんだの組成分が少なく、第１の仮固定部３の金属組成分が多くなる組成となっている。
【００４２】
なお第１のはんだ接合部４Ｓの部分は、平面視における中央部およびその外側の比較的第１の混合領域３から離れた領域においては、ほぼ元の第１のはんだ層４と同じ組成である。すなわち当該部分はほぼ、はんだにより構成されている。
【００４３】
上記と同様に、第２の混合領域７は、第２のはんだ接合部８Ｓと同一の層に互いに間隔をあけて複数、たとえば４つ、配置されている。ここでは第２のはんだ接合部８Ｓを平面視したときの矩形状の４つの角部のそれぞれに、第２の混合領域７が配置されている。第２の混合領域７は、第２のはんだ接合部８Ｓを構成する元となった第２のはんだ層８に含まれていたはんだと、第２の仮固定部７に含まれていた金属材料とが加熱により溶融する際に混在することで形成されている。この混在により、第２の混合領域７は、第２のはんだ接合部８Ｓよりもはんだの組成分が少なく、第２の仮固定部７の金属組成分が多くなる組成となっている。
【００４４】
なお第２のはんだ接合部８Ｓの部分は、平面視における中央部およびその外側の比較的第２の混合領域７から離れた領域においては、ほぼ元の第２のはんだ層８と同じ組成である。すなわち当該部分はほぼ、はんだにより構成されている。
【００４５】
複数の第１の混合領域３の上には半導体チップ５が配置されている。半導体チップ５は、複数の第１の混合領域３のそれぞれの表面上に部分的に乗り上げ、第１のはんだ接合部４Ｓと共に第１の混合領域３と部分的に接触するように、全体として第１の混合領域３の上方の位置に配置されている。したがって複数の第１の混合領域３のそれぞれは、絶縁基板１と半導体チップ５との双方と接している。これによりパワーモジュール１０１としての形態を確立している。そして複数の第１の混合領域３のそれぞれの一部は第１のはんだ接合部４Ｓ内に埋もれている。絶縁基板１の表面１Ａと、半導体チップ５の裏面５Ｂとの間には、矩形状を有する第１のはんだ接合部４Ｓが介在しており、第１のはんだ接合部４Ｓの表面４Ａが裏面５Ｂに、第１のはんだ接合部４Ｓの裏面４Ｂが表面１Ａに、それぞれ接触している。複数の第１の混合領域３は、矩形状の第１のはんだ接合部４Ｓを平面視したときの４つの隅部に重なるように配置される。
【００４６】
なお絶縁基板１の表面１Ａ上に接触するように載置されるワイヤバンプ２は、第１のはんだ接合部４Ｓの厚みがその全体においてワイヤバンプ２の断面の円形の直径以上を確保する観点から配置されている。絶縁基板１の表面１Ａと半導体チップ５の裏面５Ｂの双方に接するようにワイヤバンプ２が配置されており、表面１Ａと裏面５Ｂとに挟まれた領域の全体に第１のはんだ接合部４Ｓが充填されるように配置されることで、その厚みがほぼ一定とされている。
【００４７】
半導体チップ５の表面５Ａ上には、たとえば半導体チップ５を構成する一部材としての２つの上面電極６が、互いに間隔をあけて配置されているが、上面電極６の数はこれに限られない。上面電極６の表面６Ａ側には、図示されないがたとえばニッケルの金属膜が形成されている。このニッケルの金属膜により、上面電極６とその上の第２のはんだ層８との接合状態が良好となっている。そしてそれぞれの上面電極６の上に、互いに間隔をあけて、複数、たとえば４つずつの第２の混合領域７が配置されている。第２の混合領域７は、第２のはんだ接合部８Ｓと異なる組成を有するように、第２のはんだ接合部８Ｓなどと接合する。具体的には、たとえば第２の仮固定部７に含まれていた分だけ、銀または金の濃度が、第２の混合領域７においては周囲に比べて高くなっている。複数の第２の混合領域７のそれぞれは、（たとえばその全体が）第２のはんだ接合部８Ｓ内に埋もれている。
【００４８】
矩形状を有する第２のはんだ接合部８Ｓは、複数の第２の混合領域７の上に部分的に乗り上げるように、上面電極６の表面６Ａ上に配置されており、第２のはんだ接合部８Ｓの表面８Ａ上、すなわち複数の第２の混合領域７の上方には、平板状の配線部材９が配置されている。複数の第２の仮固定部７は、矩形状の第２のはんだ接合部８Ｓを平面視したときの４つの隅部に重なるように配置される。
【００４９】
以上のように、絶縁基板１と半導体チップ５とは第１のはんだ接合部４Ｓにより接合され、半導体チップ５と配線部材９とは第２のはんだ接合部８Ｓにより接合されている。したがって半導体チップ５と配線部材９とは、第２のはんだ接合部８Ｓにより、電気的に接続されている。
【００５０】
パワーモジュール１０１においては、第１の混合領域３および第２の混合領域７は、はんだの融点よりも低い温度により硬化されている。これは第１の仮固定部３および第２の仮固定部７が、リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度により硬化される材質を含んでいるためである。
【００５１】
なおパワーモジュール１０１の完成品を分析することにより、第１のはんだ接合部４Ｓと接するように第１の混合領域３が、第２のはんだ接合部８Ｓと接するように第２の混合領域７が、概ね図６に示すように配置されていることが検証可能である。
【００５２】
配線部材９は、たとえばプレス加工により成形された板状の部材である。配線部材９は第２のはんだ接合部８Ｓにより半導体チップ５の上に接合されるが、その状態における半導体チップ５の平面視における面積の半分以上の面積、すなわち上記の場合たとえば１１２．５ｍｍ2以上の面積分を覆うものである。また配線部材９の厚みはたとえば１ｍｍである。
【００５３】
図７（Ａ），（Ｂ）を参照して、本実施の形態の第２例の半導体装置としてのパワーモジュール１０２は、第１例のパワーモジュール１０１と基本的に同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただしパワーモジュール１０２は、配線部材９がアウトサートモールド工程によりケース１０と一体として構成される点において、これがインサートモールド工程によりケース１０と一体化されるパワーモジュール１０１と異なっている。すなわち図７においては、配線部材９は屈曲部９Ｄを２か所に有しており、水平延在部９Ｅと、鉛直延在部９Ｆと、さらに水平延在部９Ｇを含んでいる。鉛直延在部９Ｆはケース内側面１０Ｃ上を上下方向に延び、水平延在部９Ｇは表面１０Ａ上に乗り上げており、表面１０Ａ上を左右方向に延びている。このような態様により、配線部材９はケース内側面１０Ｃおよび表面１０Ａと一体となるように形成されている。配線部材９は、パワーモジュール１０１，１０２のいずれの態様であってもよい。
【００５４】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
仮に本実施の形態において、絶縁基板１の表面１Ａ上に複数の第１の仮固定部３を点在するように供給する工程、および半導体チップ５の表面５Ａ上に複数の第２の仮固定部７を点在するように供給する工程が存在しない場合は、第１のはんだ層４と半導体チップ５との間の位置ずれを防ぐ工夫が必要となる。具体的には、たとえば半導体チップ５の搭載位置の外周に壁を設けた位置ずれ防止用の治具を用いて絶縁基板１に対する半導体チップ５の位置を固定しながら１回目のリフロー工程がなされ、絶縁基板１と半導体チップ５とが接合される。その後、ケース１０を絶縁基板１に取り付け、第２のはんだ層８を供給し、半導体チップ５上の上面電極６と板状の配線部材９とに２回目のリフロー工程がなされる。これにより、半導体チップ５と配線部材９とが接合される。このように、第１の仮固定部３および第２の仮固定部７を用いない場合には、各部材の接合のために２回のリフロー工程を行なう必要がある。
【００５５】
再度図７を参照して、配線部材９はケース１０と一体となっており、ケース１０に対して望ましい位置に配線部材９が配置される。このため、半導体チップ５の下の第１のはんだ接合部４Ｓが位置ずれすれば、半導体チップ５の上の第２のはんだ接合部８Ｓによる半導体チップ５と配線部材９との接合が困難となる。また半導体チップ５の下の第１のはんだ接合部４Ｓが位置ずれすれば、それにより半導体チップ５に電流を流すための通路が必要な断面積を有さなくなる。このため、半導体チップ５に通電したときの電流通路の電気抵抗が大きくなる。これにより半導体チップ５の発熱量が大きくなり信頼性が低下する懸念がある。
【００５６】
図３、図４、図７と併せて図８を参照して、半導体チップ５の上側の表面上には、図７に示すボンディングワイヤ１３を接続するためのパッド１６が配置されている。なおパッド１６は図７（Ｂ）においては図示省略されている。仮に図３および図４において半導体チップ５の上の第２のはんだ層８が位置ずれし、パッド１６の真上に重なるように配置されれば、その後のボンディングワイヤ１３による結線の工程にてボンディングワイヤ１３の接合性の低下が懸念される。
【００５７】
また、半導体チップ５の表面の外周にはガードリング１７が配置されている。ガードリング１７は半導体チップ５の外側の各部材との絶縁性を確保するための部材である。第２のはんだ層８の位置ずれによりガードリング１７に重なる位置に、ガードリング１７に接するように第２のはんだ接合部８Ｓが形成されれば、ガードリング１７による半導体チップ５の絶縁耐圧の低下が懸念される。また第２のはんだ層８が位置ずれすれば、半導体チップ５と配線部材９との間の領域に進入するように充填される封止樹脂１２の流れが阻害される。半導体チップ５と配線部材９との間の領域の一部に封止樹脂１２が充填されなければ、当該領域に空洞が形成され、これによる絶縁不良も懸念される。
【００５８】
しかし本実施の形態においては、絶縁基板１の表面１Ａ上に複数の第１の仮固定部３を介して第１のはんだ層４および半導体チップ５を載置し、その上に複数の第２の仮固定部７を介して第２のはんだ層８および配線部材９が載置されることで、これらがリフロー工程によりはんだ接合される。第１の仮固定部３の粘性により半導体チップ５が絶縁基板１に対して仮固定された状態で半導体チップ５に対して第２の仮固定部７で仮固定されるように配線部材９が載置されるため、これらすべての部材を１回のリフロー工程により、高い位置精度を有するように接合することができる。したがって、リフロー工程の前のハンドリング時および搬送時における各部材間の位置ずれが第１の仮固定部３などにより抑制された状態で、１回のリフロー工程のみにより、高い生産性で、パワーモジュール１０１を提供することができる。
【００５９】
リフロー工程の回数を減らすことにより、半導体チップ５を大気中に暴露する時間を減らすことができる。このため、セルロースおよびポリエステルなどの異物が半導体チップ５の表面上に付着し、絶縁耐圧の低下などの特性不良を引き起こすリスクを低減することができる。
【００６０】
このような効果は、第１の仮固定部３および第２の仮固定部７が、室温からはんだの融点までの温度域において粘性を有することにより実現できる。ここで室温とは、半導体チップ５を搭載する装置およびリフロー炉が設置される部屋の室温である１５℃以上を意味する。またここではんだの融点は２２０℃とする。リフロー工程前の状態において第１の仮固定部３および第２の仮固定部７が有する粘性を利用して、仮固定することが可能であるためである。
【００６１】
第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は熱硬化性を有するため、リフロー工程の熱により硬化される。ただし第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、はんだの融点よりも低い温度で硬化される材質よりなることが好ましい。このようにすれば、第１の仮固定部３および第２の仮固定部７はリフロー時の加熱により固化される。このため、仮にリフロー工程時にケース１０が熱変形し、板状の配線部材９と半導体チップ５との間隔が設計値よりも小さくなるように配線部材９が傾いたとしても、少なくとも配線部材９と半導体チップ５との間隔を、第２の仮固定部７の固定後の高さ（厚み）以上となるように維持することができる。少なくとも配線部材９が固化された第２の混合領域７に接触することにより、それ以上の半導体チップ５側への配線部材９の傾斜および移動が阻止されるためである。したがって、たとえば配線部材９と半導体チップ５との間隔が極端に少なくなり、封止樹脂１２が配線部材９と半導体チップ５との間の領域に流れ込まず未充填となる可能性を低減することができる。
【００６２】
次に、本実施の形態において上記工程により形成されるパワーモジュール１０１においては、複数の第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は点在するように配置される。仮に半導体チップ５の外周の全体、または半導体チップ５と平面的に重なる全領域に第１および第２の仮固定部３，７が供給されれば、ガスの抜ける経路が確保できないことにより、第１および第２のはんだ接合部４Ｓ，８Ｓ内にボイドが含まれる可能性がある。しかし本実施の形態のように点在する第１の仮固定部３および第２の仮固定部７を形成することにより、それらの接着剤が配置されない隙間の領域からボイドを排出することができるため、第１および第２のはんだ接合部４Ｓ，８Ｓ内にボイドが残存する可能性を低減することができる。これにより、高い放熱性を有する第１のはんだ接合部４Ｓおよび第２のはんだ接合部８Ｓが形成される。
【００６３】
第１の仮固定部３および第２の仮固定部７がリフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で揮発する材料を含む。これにより、第１の仮固定部３などを構成する部材の粘性などを維持しつつ、最終的に得られる第１の混合領域３などには揮発材料が含まれず所望の金属材料のみを含むようにできる。
【００６４】
第１の仮固定部３および第２の仮固定部７がリフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で焼結する銀などの金属焼結材を含む。このため、銀が拡散することで引け巣が発生する可能性がある半導体チップ５の外周部のみ、第１のはんだ層４および第２のはんだ層８のはんだ材料を、加熱の過程で引け巣が発生しにくい組成に変化させることができる。なお上記の引け巣が発生しにくい組成とは、たとえばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材料の組成である。
【００６５】
複数の第１の混合領域３は、矩形状の第１のはんだ接合部４Ｓを平面視したときの４つの隅部に重なるように配置され、複数の第２の混合領域７は、矩形状の第２のはんだ接合部８Ｓを平面視したときの４つの隅部に重なるように配置される。複数の第１の混合領域３のそれぞれは、絶縁基板１と半導体チップ５との双方と接している。さらに、第１および第２の混合領域３，７は銀を含んでいる。
【００６６】
第１および第２のはんだ接合部４Ｓ，８Ｓの４つの隅部は、リフロー工程時の熱サイクルにより応力が集中し、クラック発生の起点となりやすい場所である。したがってこの場所に銀を含む第１および第２の混合領域３，７が配置されることにより、第１および第２のはんだ接合部４Ｓ，８Ｓの４つの隅部内に銀が拡散し、Ａｇ３Ｓｎなどの針状金属間化合物が生成される。これにより、特に第１および第２のはんだ接合部４Ｓ，８Ｓの４つの隅部は他の領域に比べて、当該はんだ接合部の組織中の上記針状金属間化合物により強化され、機械強度が上昇する。このため、クラックの進展の起点となりやすい第１および第２のはんだ接合部４Ｓ，８Ｓの隅部におけるクラックの進展を抑制することができる。また信頼性の高い第１および第２のはんだ接合部４Ｓ，８Ｓを得ることができ、信頼性の高いパワーモジュール１０１を得ることができる。さらに第１および第２の混合領域３，７に含まれる銀は熱伝導性が高いため、当該領域における絶縁基板１側つまり図５の下側への放熱性を向上することができる。
【００６７】
ただし半導体チップ５の上の第２の仮固定部７、および完成品における第２の混合領域７は、第２のはんだ層８の平面視における中央部に配置されてもよい。このようにすれば、完成品において金属を含む第２の混合領域７が半導体チップ５の上の第２のはんだ接合部８Ｓの載置される領域からはみ出し、それによる絶縁不良が起こる可能性を低減することができる。
【００６８】
その他、本実施の形態においては、第２のはんだ層８の上に平板状の配線部材が載置される。このため、たとえば当該配線部材をボンディングワイヤとする場合に比べて、電流経路の断面積が増加されるため、当該電流経路を高エネルギー密度化することができる。その結果、配線部材をボンディングワイヤとする場合に比べて、パワーモジュールを小型化することができる。
【００６９】
ここで、上記の本実施の形態のパワーモジュール１０１，１０２を構成する各部材の変形例について説明する。
【００７０】
絶縁基板１は上記においてはアルミニウム層と窒化アルミニウム層とアルミニウム層とがこの順に積層された構成が用いられる。しかしこれに限らず、たとえば上記第２層目の絶縁材料の層としては、窒化アルミニウム層の代わりにアルミナ層（Ａｌ2Ｏ3）、窒化シリコン層（Ｓｉ3Ｎ4）などのセラミック材料が用いられてもよい。またたとえば上記第１層目および第３層目の金属材料の層としては、アルミニウム層の代わりに銅の層などが用いられてもよい。また絶縁基板１の平面視におけるサイズおよび厚みも上記に限られない。また絶縁基板１にはさらに、表面１Ａ側にニッケルめっき層が形成されるが、ニッケルの代わりに、たとえば金またはチタンなどの薄膜が形成されてもよく、厚みの数値範囲も上記に限られない。絶縁基板１の裏面１Ｂ上には、たとえば鋳造工程または鍛造工程により、冷却用のフィンなどのヒートシンクが取り付けられてもよい。これらのフィンなどのヒートシンクはろう付けにより形成されてもよい。
【００７１】
ワイヤバンプ２は上記においてはアルミニウムとしているが、これに限らず、銀または銅などでもよい。またワイヤバンプ２の円形の断面の直径は上記の１００μｍに限らず、第１のはんだ層４の厚み以下であれば任意である。上記のように最終的には第１のはんだ接合部４Ｓの厚みはワイヤバンプ２の円形の断面の直径以上になる。なおワイヤバンプ２は必ずしも配置されなくてもよい。
【００７２】
ワイヤバンプ２を銀または銅とすることにより、第１のはんだ層４内にこれらが拡散し、Ａｇ３Ｓｎなどの針状の金属間化合物を生成し、これが第１のはんだ層４のはんだ組織中に分散される。このため第１のはんだ層４の機械強度を上昇し、第１のはんだ接合部４Ｓの信頼性を高めることができる。
【００７３】
第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、たとえば銀を含むものとしている。しかしこれに限らず、第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、金または銅などの金属を含んでもよい。第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、リフロー工程の温度よりも低い温度により硬化される材質であり、そのリフロー工程の温度に対して十分な耐熱性を有する任意の材質を適用することができる。また第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は一液性に限らず二液性であってもよい。また第１の仮固定部３および第２の仮固定部７の材質は同じであってもよく、異なっていてもよい。また第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は上記のように半導体チップ５および配線部材９を仮固定する効果を奏するものであれば、ペースト状のはんだとしてもよい。
【００７４】
第１のはんだ層４（第１のはんだ接合部４Ｓ）および第２のはんだ層８（第２のはんだ接合部８Ｓ）はＳｎとＣｕとの合金に限られず、他の材質のはんだが用いられてもよい。また第１のはんだ層４と第２のはんだ層８とは同一の材料である必要はなく、異なる材料であってもよい。また上記においては第１のはんだ層４よりも第２のはんだ層８の方が厚く、その結果第１のはんだ接合部４Ｓよりも第２のはんだ接合部８Ｓの方が厚く形成される。しかしこれに限らず、たとえば第１のはんだ層４と第２のはんだ層８との厚みが同じであっても、第１のはんだ層４の方が厚くてもよい。
【００７５】
半導体チップ５に搭載される素子はＩＧＢＴに限られない。すなわち半導体チップ５にはＩＣ（Integrated Circuit）、サイリスタまたはＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が搭載されていてもよい。さらに他の例として、半導体チップ５に搭載される素子はＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）およびＳＢＪ（Schottky Barrier Junction）などの整流素子であってもよいし、パワーモジュール以外の半導体パッケージに適用されてもよい。半導体チップ５の平面視におけるサイズおよび厚みは上記に限られない。
【００７６】
半導体チップ５の表面５Ａ上に形成される上面電極６は、図６および図７のように２つ設けられてもよいが、これに限らず、たとえば１つのみ形成されても、３つ以上形成されてもよい。また上面電極６としては、その上の第２のはんだ層８との良好な接合性を確保できる任意の材質を用いることができ、上記のニッケルに限らず、たとえば金またはチタンが用いられてもよい。
【００７７】
平板状の配線部材９は、上記の銅に限らず、アルミニウムなどにより形成されてもよい。また配線部材９は銅とインバーなどの複数の金属材料が貼り合わせられた構成とのクラッド材により形成されていてもよい。あるいは配線部材９は、銅製の本体の表面にニッケルまたは金などの金属薄膜が形成された構成であってもよい。また配線部材９の厚みは上記の１ｍｍに限られない。
【００７８】
ケース１０の材料は上記のＰＰＳ樹脂に限らず、リフロー工程における高温により変形しなければ、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）樹脂により形成されてもよい。
【００７９】
封止樹脂１２は上記においてエポキシ樹脂であるとしているが、これに限らず、絶縁性を確保できるゲルなどであってもよい。
【００８０】
ボンディングワイヤ１３はゲート配線に限らず、エミッタセンスまたは温度センスダイオードなどの配線に用いられてもよい。またボンディングワイヤ１３の材質はアルミニウムに限らず、銅などであってもよい。またその断面の円形の直径は上記の２００μｍに限られない。
【００８１】
実施の形態２．
まず本実施の形態のパワーモジュールの製造方法について、図９〜図１１を用いて説明する。本実施の形態におけるパワーモジュールの製造方法は、基本的に図１〜図５の実施の形態１のパワーモジュールの製造方法と同様であるため、同様の工程についてはその説明を省略する。また以下において実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。
【００８２】
図９を参照して、本実施の形態においては、図２の工程により上面電極６が形成された半導体チップ５が載置された後、半導体チップ５および上面電極６の表面５Ａ，６Ａが、その上方から加圧治具１４により下方へ加圧（押圧）される。図１０は図９の押圧工程がなされた後の態様である。図１１を参照して、さらに図３の工程により第２の仮固定部７および第２のはんだ層８が載置された後、配線部材９を載置する前に、第１のはんだ層４および第２のはんだ層８と半導体チップ５との積層部が、加圧治具１５により、絶縁基板１側すなわち下方へ押圧される。なお図９〜図１１に示すように、半導体チップ５と第１のはんだ層４とを押圧する工程の後にその上に積層された第２のはんだ層８を併せて再度押圧してもよい。あるいは第２のはんだ層８が積層された後に１回の押圧工程のみにより、第１のはんだ層４および第２のはんだ層８と半導体チップ５との積層部が下方へ押圧されてもよい。
【００８３】
なお本実施の形態の上記工程により最終的に形成される半導体装置は、実施の形態１と同様のパワーモジュール１０１，１０２である。
【００８４】
次に、図１２および図１３を参照しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【００８５】
図１２を参照して、仮に上記の加圧工程がなく、リフロー工程を行なう前に積層された各部材間に隙間が存在する場合、ケース１０を絶縁基板１の表面１Ａ上に搭載した際に板状の配線部材９が折れ曲がるように変形する可能性がある。配線部材９が変形すると、リフロー工程後における第２のはんだ層８にフィレットが十分に形成されず、その第２のはんだ層８による接合の信頼性が低下する可能性がある。
【００８６】
また図１３を参照して、ケース１０が絶縁基板１の表面１Ａに対して浮いた状態となる不具合を生じる可能性がある。このような状態となれば、封止樹脂１２が絶縁基板１とケース１０により形成された容器状の部分内から、上記ケース１０の浮いた部分を介してその外側に漏出する不具合を生じる可能性がある。
【００８７】
さらに、はんだの溶融温度まで加熱した状態で加圧する場合に、第１のはんだ層４、半導体チップ５および第２のはんだ層８の厚みの合計よりも薄くなるように加圧される場合を考える。この場合には、加圧により第１のはんだ層４および第２のはんだ層８がこれによる接合すべき領域の外側にはみ出し、それによる絶縁不良が起こる可能性がある。
【００８８】
しかし本実施の形態のように、各部材が積層された段階で、リフロー工程に投入する前に加圧治具１４，１５による加圧工程が施されることにより、各部材間の隙間を除去することができ、上記図１２および図１３のような不具合を抑制することができる。またはんだの加熱後に加圧する場合に生じ得るはんだのはみ出しおよびそれによる絶縁不良を抑制することができる。
【００８９】
なお上記の加圧工程は、第１のはんだ層４、半導体チップ５および第２のはんだ層８の厚みの合計よりも薄くなることが無いように加圧治具１４，１５の変位をコントロールできるのであれば、リフロー工程中などの加熱中になされてもよい。それにより第１および第２の仮固定部３，７に含まれる揮発成分が抜けるため、ボイドが生じにくく、放熱性に優れたパワーモジュール１０１を提供することができる。
【００９０】
実施の形態３．
まず本実施の形態のパワーモジュールの製造方法について、図１４〜図１９を用いて説明する。本実施の形態におけるパワーモジュールの製造方法は、基本的に図１〜図５の実施の形態１のパワーモジュールの製造方法と同様であるため、同様の工程についてはその説明を省略する。また以下において実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。
【００９１】
図１４を参照して、本実施の形態においても図１の工程と同様に、絶縁基板１の表面１Ａ上にワイヤバンプ２が載置され、その並ぶ方向に関して平面視における外側から取り囲み矩形または正方形を形成するよう４箇所に第１の仮固定部３が供給される。ただし本実施の形態においては、実施の形態１に比べて、隣り合う１対の第１の仮固定部３Ａの表面１Ａに沿う方向に関する幅が狭くてもよい。すなわちここでの第１の仮固定部３Ａは、これらを互いに結んで形成される矩形または正方形のサイズが、後に搭載される第１のはんだ層および半導体チップの平面視におけるサイズよりも小さくなるように供給されることが好ましい。
【００９２】
図１５を参照して、図２の工程と同様に、上記複数の第１の仮固定部３Ａの上に接するように、第１のはんだ接合部となるべき第１のはんだ層４が載置される。ただし上記のように実施の形態１に比べて第１の仮固定部３を結んでなる矩形等のサイズが小さいため、ここでは第１の仮固定部３の全体が第１のはんだ層４の裏面４Ｂに接し、第１のはんだ層４の端面の外側の領域には第１の仮固定部３が配置されない態様となることが好ましい。
【００９３】
図１６を参照して、第１のはんだ層４を載置する工程の後、半導体チップ５を載置する工程の前に、第１のはんだ層４の表面４Ａ上に追加で複数の第１の仮固定部３が、互いに間隔をあけて点在するように供給される。ここでは上記４か所の第１の仮固定部３を結んでなる矩形状の４つの辺のそれぞれの中央部と平面視において重なる位置に第１の仮固定部３が供給される。その結果、複数の第１の仮固定部３が、第１のはんだ層４を挟んでその上下双方に配置される。
【００９４】
図１７を参照して、図１６において追加で供給された第１の仮固定部３Ｂの上に、半導体チップ５が載置される。図１８〜図１９を参照して、その後の配線部材９およびケース１０などのセット工程、およびリフロー工程については、図４〜図５の実施の形態１と同様である。以上の各工程により、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール３０１が形成される。
【００９５】
図２０（Ａ），（Ｂ）を参照して、以上の各工程により形成されるパワーモジュール３０１においては、複数の第１の混合領域３が図２０（Ａ）の上下方向すなわち積層方向に関して上段に配置されたものと下段に配置されたものとを有する構成となっている。すなわちパワーモジュール３０１においては、複数の第１の混合領域３の一部（図２０（Ａ）の下段）は第１のはんだ接合部４Ｓおよび絶縁基板１に接し半導体チップ５と互いに間隔をあけるように配置され、複数の第１の混合領域３の他の一部（図２０（Ａ）の上段）は第１のはんだ接合部４Ｓおよび半導体チップ５に接し絶縁基板１と互いに間隔をあけるように配置されている。上記の下段は第１のはんだ層４の４つの隅部と重なる領域のそれぞれのみに第１の混合領域３が配置され、上記の上段は当該隅部同士を結んでなる矩形の４つの各辺の中央部に第１の混合領域３が配置される。これら複数の第１の混合領域３のそれぞれは、（たとえばその全体が）第１のはんだ接合部４Ｓ内に埋もれている。
【００９６】
なおパワーモジュール１０１の完成品を分析することにより、第１のはんだ接合部４Ｓと接するように第１の混合領域３が、第２のはんだ接合部８Ｓと接するように第２の混合領域７が、概ね図６に示すように配置されていることが検証可能である。
【００９７】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【００９８】
実施の形態１においては第１の仮固定部３の少なくとも一部が半導体チップ５の端面の外側の領域に配置されることにより、パワーモジュール１０１の完成品において複数の第１の混合領域３のそれぞれは、絶縁基板１と半導体チップ５との双方と接するようにしている。しかし実施の形態１のように第１の仮固定部３の少なくとも一部が半導体チップ５の端面の外側の領域に配置されることで第１の混合領域３を絶縁基板１と半導体チップ５の双方と接触させることができないことがある。すなわち図１のように第１の仮固定部３が載置されても、最終的なリフロー工程後の製品においては第１の混合領域３が第１のはんだ接合部４Ｓと接しかつ絶縁基板１と半導体チップ５との双方に接する態様となるとは限らない。もし第１の仮固定部３を絶縁基板１と半導体チップ５の双方と接触させることができなければ、第１の仮固定部３が半導体チップ５を仮固定する効果が得られなくなる可能性がある。
【００９９】
そこで本実施の形態のように第１の仮固定部３を、第１のはんだ層４を挟むようにその上下双方に配置させる。これにより、実施の形態１よりも確実に、第１の仮固定部３の一部を絶縁基板１に、他の一部を半導体チップ５に、接着させることができる。これらの第１の仮固定部３はすべて第１のはんだ層４に接着するため、これらにより絶縁基板１、第１の仮固定部３、第１のはんだ層４および半導体チップ５を互いに確実に仮固定することができる。
【０１００】
以上のように確実な仮固定効果を得られるため、本実施の形態においては、実施の形態１のように、１つの第１の仮固定部３が、絶縁基板１と半導体チップ５との双方に接触する必要はない。むしろ平面視における実装面積を最小にする観点から、本実施の形態においては第１の仮固定部３の全体が第１のはんだ層４と完全に重なるように、その全体を平面視における第１のはんだ層４の端面よりも内側に配置することが好ましい。
【０１０１】
また本実施の形態においても、第１の仮固定部３の数は増えるがやはり互いに間隔をあけて点在するように配置されるため、実施の形態１と同様に、第１および第２のはんだ接合部４Ｓ，８Ｓ内にボイドが残存する可能性を低減することができる。
【０１０２】
実施の形態４．
実施の形態３においては、第１のはんだ層４の４つの隅部と平面的に重なる位置のみならず、特に第１のはんだ層４の上段においてはさらに多数の第１の仮固定部３が配置される。このように実施の形態１よりも多数の第１の仮固定部３が設けられることにより、実施の形態１のように第１のはんだ層４の４つの隅部と平面的に重なる位置のみに第１の仮固定部３が設けられる場合に比べて、さらに確実に半導体チップ５を絶縁基板１に対する所望の位置に仮固定することができる。このため、リフロー工程の前のハンドリング時および搬送時における各部材間の位置ずれが第１の仮固定部３などにより抑制された状態で、１回のリフロー工程のみにより、より確実に、より高い生産性で、パワーモジュール１０１を提供することができる。
【０１０３】
ただしこのように第１のはんだ層４の４つの隅部と平面的に重なる位置、およびそれらを結んでなる４つの辺の中央部に第１の仮固定部３を配置する構成は、実施の形態３のようにこれを第１のはんだ層４の上下双方に配置する例に限らず、たとえば図２１（Ａ），（Ｂ）のパワーモジュール４０１のように実施の形態１と同様の１層のみの第１の仮固定部３に対して適用してもよい。この場合においても、実施の形態３と同様に、実施の形態１よりも多数の第１の仮固定部３が設けられることにより、実施の形態１のように第１のはんだ層４の４つの隅部と平面的に重なる位置のみに第１の仮固定部３が設けられる場合に比べて、さらに確実に半導体チップ５を絶縁基板１に対する所望の位置に仮固定することができる。また逆に、確実な仮固定さえ可能であれば、図２２（Ａ），（Ｂ）のパワーモジュール４０２のように第１のはんだ層４の４つの隅部と平面的に重なる位置を結んでなる４つの辺のそれぞれの中央部のみに１段の第１の仮固定部３が配置されてもよい。
【０１０４】
つまり、仮固定の効果さえ得られれば、第１の仮固定部３の数は４つまたは８つに限らずそれ以上でもそれ以下であってもよく、またその配置される位置も、第１のはんだ層４の端部またはそれに隣接する任意の位置とすることができる。
【０１０５】
また上記の各実施の形態においては第１のはんだ層４および第２のはんだ層８として板状に加工されたものが用いられるが、これに限らず、たとえば線状に加工されたはんだが用いられてもよい。
【０１０６】
実施の形態５．
上記の実施の形態１〜４においては、いずれも製造工程において、第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、銀を含むペースト状の部材としている。あるいは当該第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、そこにはんだ融点よりも低温で揮発する材料、および金属焼結材を含んでもよいものとしている。
【０１０７】
しかしながら液体材料であれば、その表面張力により各部材を仮固定することができる。このため本実施の形態においては、製造工程において、第１の仮固定部３および第２の仮固定部７を、リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で揮発する材料からなるものとしている。ここで第１の仮固定部３および第２の仮固定部７が当該揮発する材料からなるとは、銀などの金属材料などを含むことなく、揮発する材料のみからなることを意味する。具体的には、本実施の形態の第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、フラックスなどの液体材料のみにより構成されている。
【０１０８】
フラックスははんだの融点より低い温度にて揮発する。このためリフロー工程において第１のはんだ層４および第２のはんだ層８のはんだが溶融する温度以下の温度で十分な予熱時間を設ければ、フラックスは完全に除去される。特に本実施の形態においては、第１の仮固定部３および第２の仮固定部７として還元性のあるフラックスを用いることが好ましい。このようにすれば、これらにより固定される半導体チップ５および配線部材９に対する接合性を向上させることができる。
【０１０９】
なお本実施の形態においては第１の仮固定部３などとしてのフラックスは完全に除去される。このため、たとえば図６（Ａ）のパワーモジュール１０１などのように、完成品において第１のはんだ接合部４Ｓと同一の層に、第１のはんだ接合部４Ｓと異なる組成を有するように接合される第１の混合領域３などは形成されない。すなわち図６（Ａ）などから第１の混合領域３および第２の混合領域７を除いた、第１のはんだ接合部４Ｓおよび第２のはんだ接合部８Ｓにより各部材間が接合された構成となる。
【０１１０】
第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、第１のはんだ層４および第２のはんだ層８の平面視における隅部など一部の領域のみに配置される。このため第１の仮固定部３および第２の仮固定部７が揮発され除去した後に、除去され空洞となった領域が第１のはんだ接合部４Ｓおよび第２のはんだ接合部８Ｓにトラップされてボイドとなる可能性は低い。
【０１１１】
なお本実施の形態における第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、リフロー工程においてはんだの融点よりも低い温度で揮発する液体材料であればよい。したがって、第１の仮固定部３および第２の仮固定部７は、フラックスに限らず、水またはエタノールであってもよい。
【０１１２】
実施の形態６．
図２３および図２４が示す各工程は、実施の形態１の図２および図３が示す各工程に対応する。図２３および図２４を参照して、本実施の形態においても実施の形態１と同様に、銀を含むペースト状の部材などの第１の仮固定部３および第２の仮固定部７が用いられる。ただし図２３および図２４においては、第１のはんだ層４が半導体チップ５に比べ、平面視においてやや小さくなっている。具体的には、たとえば半導体チップ５の平面視におけるサイズが縦１５ｍｍ、横１５ｍｍであれば、第１のはんだ層４の平面視におけるサイズは縦１４ｍｍ、横１４ｍｍである。なお実施の形態１においては基本的には第１のはんだ層４は半導体チップ５と平面視におけるサイズがほぼ同じであることを想定している。この点においてのみ本実施の形態は、実施の形態１と異なっている。
【０１１３】
本実施の形態のように設定したとしても、第１のはんだ層４をたとえば実施の形態１よりも少し厚くするなど、供給するはんだの量を実施の形態１よりも増すことにより、最終的に実施の形態１と同様の第１のはんだ接合部４Ｓを得ることができる。はんだは溶融後に濡れ広がるためである。
【０１１４】
また本実施の形態のようにすれば、第１のはんだ層４のはんだの溶融後に第１の仮固定部３から揮発成分が発生した場合でも、はんだ中にその揮発成分が取り込まれる。これにより、第１の仮固定部３からの揮発成分によるボイドの発生を抑制することができる。
【０１１５】
実施の形態７．
本実施の形態は、上述した実施の形態１〜６にかかる半導体装置を電力変換装置に適用したものである。本発明はある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。
【０１１６】
図２５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。図２５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、直流系統、太陽電池、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他の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成することとしてもよい。
【０１１７】
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６に示すように、入力される直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２０１０と、主変換回路２０１０を制御する制御信号を主変換回路２０１０に出力する制御回路２０３０とを備えている。
【０１１８】
負荷３０００は、電力変換装置２０００から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３０００はある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。
【０１１９】
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および各還流ダイオードの少なくともいずれかを、上述した実施の形態１〜６のいずれかのパワーモジュール１０１，２０１，２０２，３０１に相当する半導体モジュール２０２０によって構成する。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２０１０の３つの出力端子は、負荷３０００に接続される。
【０１２０】
また、主変換回路２０１０は、上記の各スイッチング素子および各還流ダイオードの少なくともいずれか（以下「（各）スイッチング素子」と記載）を駆動する駆動回路（図示なし）を備えている。しかし駆動回路は半導体モジュール２０２０に内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、後述する制御回路２０３０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）となり、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。
【０１２１】
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に供給すべき電力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イッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路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はオフ信号を駆動信号として出力する。
【０１２２】
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還流ダイオードとして実施の形態１〜６にかかるパワーモジュールを適用するため、部材間の位置ずれの抑制、および放熱性の向上などを実現することができる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。
【０１２６】
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請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２７】
１  絶縁基板、１Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａ，８Ａ，９Ａ，１０Ａ  表面、１Ｂ，４Ｂ，５Ｂ，６Ｂ，８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂ  裏面、２  ワイヤバンプ、３  第１の仮固定部（第１の混合領域）、４  第１のはんだ層、４Ｓ  第１のはんだ接合部、５  半導体チップ、６  上面電極、７  第２の仮固定部（第２の混合領域）、８  第２のはんだ層、８Ｓ  第２のはんだ接合部、９  配線部材、９Ｃ  配線部材凹部、９Ｄ  屈曲部、９Ｅ，９Ｇ  水平延在部、９Ｆ  鉛直延在部、１０  ケース、１０Ｃ  ケース内側面、１０Ｃ１，１０Ｃ２  内側面、１１  接続端子、１２  封止樹脂、１３  ボンディングワイヤ、１４，１５  加圧治具、１６  パッド、１７  ガードリング、１０１，１０２，３０１，４０１，４０２  パワーモジュール、１０００  電源、２０００  電力変換装置、２０１０  主変換回路、２０３０  制御回路、３０００  負荷。
【図１】
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【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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