(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーモジュール部と、
前記パワーモジュール部と接着された接着シートと、
前記接着シートを介して前記パワーモジュール部と接続された支持部材と、
前記パワーモジュール部と前記支持部材とに挟まれ、かつ前記接着シートの周囲に配置された流動防止枠とを備え、
前記接着シートは、前記流動防止枠の内周面に接する外周面を有し、
前記外周面における内圧の最大値を、前記内圧の最小値で除した値は、１以上１０以下であり、
前記流動防止枠は、多孔質体で構成されている、電力用半導体装置。
【請求項２】
前記接着シートの厚み方向に見て、前記内周面は、角部が円弧状の矩形である、請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
前記接着シートの厚み方向に見て、前記内周面は、円形である、請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記接着シートは、前記外周面に囲まれた中央部を含み、
前記中央部から前記外周面に向かうに従って、前記接着シートの厚みが増加している、請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
前記流動防止枠は、１層で構成されている、請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項６】
前記接着シートの厚み方向に見て、前記内周面は、角部と、前記角部に連なる辺部とを有し、前記辺部は、内側に凸となるように折れ曲がっており、
前記辺部の中央から前記角部に向かうに従って、前記流動防止枠の幅は小さくなる、請求項５に記載の電力用半導体装置。
【請求項７】
前記接着シートの厚み方向に見て、前記内周面は、角部と、前記角部に連なる辺部とを有し、前記辺部は、直線状であり、
前記辺部の中央から前記角部に向かうに従って、前記多孔質体の孔の直径は大きくなる、請求項５に記載の電力用半導体装置。
【請求項８】
前記接着シートの厚み方向に見て、前記内周面は、角部と、前記角部に連なる辺部とを有し、前記辺部は、直線状であり、
前記辺部の中央から前記角部に向かうに従って、前記流動防止枠の幅は小さくなる、請求項５に記載の電力用半導体装置。
【請求項９】
前記流動防止枠は、材料の異なる２以上の層で構成されている、請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項１０】
前記接着シートの厚み方向に見て、前記内周面は、角部と、前記角部に連なる辺部とを有し、前記辺部は、内側に凸となるように折れ曲がっており、
前記辺部の中央から前記角部に向かうに従って、前記流動防止枠の幅は小さくなる、請求項９に記載の電力用半導体装置。
【請求項１１】
前記接着シートの厚み方向に見て、前記内周面は、角部と、前記角部に連なる辺部とを有し、前記辺部は、直線状であり、
前記辺部の中央から前記角部に向かうに従って、前記多孔質体の孔の直径は大きくなる、請求項９に記載の電力用半導体装置。
【請求項１２】
前記接着シートの厚み方向に見て、前記内周面は、角部と、前記角部に連なる辺部とを有し、前記辺部は、直線状であり、
前記辺部の中央から前記角部に向かうに従って、前記流動防止枠の幅は小さくなる、請求項９に記載の電力用半導体装置。
【請求項１３】
前記接着シートの厚み方向に見て、前記内周面は、角部と、前記角部に連なる辺部とを有し、
前記内周面に複数の凹部が設けられ、
前記辺部の中央から前記角部に向かうに従って、前記複数の凹部の密度が低くなる、請求項９に記載の電力用半導体装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の電力用半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、を備えた電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力用半導体装置および電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュールと支持部材との結合部分は、従来、ネジ固定が多く用いられていた。特に放熱性が必要な場合は、結合面に放熱グリスを用いてネジ固定する手法がとられていた。しかしながら、この手法では、ネジ固定部が大きいため、大型化する課題があった。またグリスの劣化によって、熱抵抗が悪化したり、絶縁性が低下する課題があった。【０００３】
近年、高い接着性を有する接着シートを用いて支持部材とパワーモジュールを接合する手法が取られている。特に支持部材が放熱部材である場合、接着シートは高い熱伝導性を有した放熱接着シートが選択される。パワーモジュールと支持部材間が同電位でない場合、接着シートには絶縁性が求められる。そのため、接着シートとして、放熱性、絶縁性および接着性を有した多機能材が選択される場合がある。これにより、電力用半導体装置の実装面積の低減とコストの低減を実現している。【０００４】
上記特性を有する接着シートとしては、例えば、無機物と熱硬化性樹脂を組み合わせた熱伝導性樹脂組成物が用いられている。パワーモジュールと支持部材を接合する際、未硬化状態の接着シートを加熱し、硬化させる際に接着シートに圧力を印加する手法が用いられる。無機物は接着性に関与せず、熱硬化性樹脂が接着性を担保する。多くの場合、熱硬化性樹脂にはボイドが存在する。【０００５】
パワーモジュールと支持部材を均一に接合するためには、まず接着シートを加熱し、熱硬化性樹脂の粘度が低下したタイミングで、加圧しなければならない。加圧力は、加圧によるパワーモジュールの変形、支持部材の変形および被接合面の凹凸等の影響を考慮し、適切に設定する必要がある。加圧力が低すぎる場合には、パワーモジュールや支持部材と接着シートの間に隙間が生じる。また接着シートの内部にもともと存在するボイドが残り、内部クラックの原因になる場合がある。その結果、接合信頼性を低下させる懸念がある。【０００６】
また、接着シートが絶縁性、放熱性を有する多機能材である場合、接着シート内のボイドの影響はより顕著である。絶縁性に関しては、接着シート内のボイドによる部分放電が絶縁信頼性低下の原因となる。ボイドサイズと部分放電の関係はパッシェンの法則に基づき、ボイドが大きいほど絶縁信頼性が低くなる。放熱性に関しても同様に、ボイドが存在する部分は熱伝導率が低くなる懸念がある。【０００７】
通常、パワーモジュールは、接着シートの上面に接合され、かつ支持部材は、接着シートの下面に接合される。接着シートの側面は、パワーモジュールとも支持部材とも接合されない。接着シートをパワーモジュールおよび支持部材に接合する際、接着シートの上下方向に、パワーモジュールと支持部材と接着シートが加圧される。接着シートの側面が開放されているため、接着シートの内部には、ほとんど内圧が発生しない。この問題に対し、特開２０１２−１７４９６５号公報（特許文献１）は、接着シートの周縁部に設けられたシート体積増減吸収部を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１７４９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示すように、接着シートの体積増減を規定する枠を設けることで、接着性、放熱性および絶縁性を向上することはできると考えられる。しかしながら、特許文献１の場合には、接着シートにかかる加圧中心から、シート体積増減吸収部の内周面までの距離の差によって、接着シート内の熱硬化性樹脂の流動量に差が発生する。そのため、接着シートの外周面の内圧に差が発生する。【００１０】
具体的には、接着シートをパワーモジュールおよび支持部材に接合する際、接着シートは、面内方向に流動する。接着シートは、例えば、セラミック、熱硬化性樹脂およびボイドを含んでいる。セラミック、熱硬化性樹脂およびボイドを液体と考え、接着シートの厚み方向を流路断面積と考え、接着シートの中心からの距離を流路長と考える。流体力学の考え方を適用すると、接着シートが長方形の場合、接着シートの角部は、接着シートの中心から距離が最も遠くなる。接着シートの角部においては、流路長が長くなるため、流体抵抗が大きくなる。その結果、接着シートの角部においては、接着シートの液量が最も少なくなることにより、内圧が最も低くなる。接着シートの内圧が低いと、接着シートに残存するボイドの数およびサイズが大きくなるため、接着性、放熱性および絶縁性のそれぞれの性能が低下する。そのため、電力用半導体装置の信頼性が低下する。【００１１】
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、信頼性を向上可能な電力用半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示に係る電力用半導体装置は、パワーモジュール部と、接着シートと、支持部材と、流動防止枠とを備えている。接着シートは、パワーモジュール部と接着されている。支持部材は、接着シートを介してパワーモジュール部と接続されている。流動防止枠は、パワーモジュール部と支持部材とに挟まれ、かつ接着シートの周囲に配置されている。接着シートは、流動防止枠の内周面に接する外周面を有している。外周面における内圧の最大値を、内圧の最小値で除した値は、１０以下である。
【発明の効果】
【００１３】
本開示に係る電力用半導体装置によれば、接着シート内に残存するボイドの数およびサイズを低減することにより、接着シートの接着性、放熱性および絶縁性を向上することができる。結果として、電力用半導体装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態1に係る電力用半導体装置の構成を示す斜視模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面模式図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面模式図である。
【図４】実施の形態1に係る電力用半導体装置の製造工程を示す断面模式図である。
【図５】実施の形態２に係る電力用半導体装置の構成を示す断面模式図である。
【図６】実施の形態３に係る電力用半導体装置の構成を示す斜視模式図である。
【図７】実施の形態３に係る電力用半導体装置のパワーモジュールの構成を示す斜視模式図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面模式図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面模式図である。
【図１０】実施の形態４に係る電力用半導体装置の構成を示す斜視模式図である。
【図１１】実施の形態４に係る電力用半導体装置の支持部材の構成を示す斜視模式図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面模式図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面模式図である。
【図１４】実施の形態５に係る電力用半導体装置の構成を示す断面模式図である。
【図１５】実施の形態６に係る電力用半導体装置の構成を示す断面模式図である。
【図１６】実施の形態７に係る電力用半導体装置の構成を示す断面模式図である。
【図１７】実施の形態８に係る電力用半導体装置の構成を示す断面模式図である。
【図１８】図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った断面模式図である。
【図１９】実施の形態９に係る電力用半導体装置の構成を示す断面模式図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線に沿った断面模式図である。
【図２１】実施の形態１０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】
【００１５】
以下、本開示の実施形態の詳細について説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、実施の形態1に係る電力用半導体装置の構成を示す斜視模式図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面模式図である。
【００１７】
図１および図２に示されるように、実施の形態１に係る電力用半導体装置１００は、パワーモジュール部２００と、接着シート６と、支持部材７と、流動防止枠８とを主に有している。パワーモジュール部２００は、電力用半導体素子１と、第１金属配線部材２ａと、第２金属配線部材２ｂと、第３金属配線部材２ｃと、ヒートスプレッダ３と、第１金属接合部材４ａと、第２金属接合部材４ｂと、モールド樹脂部５とを主に有している。電力用半導体素子１は、モールド樹脂部５によって封止されている。電力用半導体素子１は、ヒートスプレッダ３に第１金属接合部材４ａを用いて接合されている。電力用半導体素子１は、第１金属配線部材２ａに第２金属接合部材４ｂを用いて接合されている。
【００１８】
第１金属配線部材２ａおよび第２金属配線部材２ｂは、例えば、はんだ、銀またはアルミニウム等の金属などで構成されている。電力用半導体素子１は、第３金属配線部材２ｃを用いて第２金属配線部材２ｂに接合されている。第３金属配線部材２ｃは、例えば、アルミニウムまたは銅等のワイヤである。電力用半導体素子１は、例えば、電圧駆動型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、またはダイオードなどである。電力用半導体素子１は、例えば、シリコン、窒化ケイ素、窒化ガリウムまたは炭化ケイ素といった半導体により構成されている。電力用半導体素子１は、パワーモジュール部２００における主たる発熱源となる。
【００１９】
第１金属配線部材２ａおよび第２金属配線部材２ｂの各々は、モールド樹脂部５の外側に一部が露出した状態で成形されている。第１金属配線部材２ａおよび第２金属配線部材２ｂの各々は、外部との接続部分となる。支持部材７は、例えば電力用半導体素子１が動作時に発する熱を外部へ拡散するヒートシンクなどである。支持部材７は、例えばアルミニウムや銅など金属で構成されている。支持部材７は、接着シート６を介してパワーモジュール部２００と接続されている。支持部材７は、例えば、本体部７ａと、複数のフィン７ｂとを有している。支持部材７が複数のフィン７ｂを有することにより、放熱性が向上する。支持部材７内に冷却用溶液を流して、支持部材７を冷却していてもよい。支持部材７は、例えばラジエター（図示せず）など周辺部品と接続されていてもよい。冷却用溶液は、例えば水などである。
【００２０】
パワーモジュール部２００の少なくとも１面は、接着シート６によって支持部材７と結合されている。パワーモジュール部２００は、例えば、絶縁機能を有しないヒートスプレッダ３の一部をモールド樹脂部５から露出させた形状として、露出面と支持部材７の間を絶縁性、接着性、放熱性を有した接着シート６で結合する構造であってもよい。パワーモジュール部２００は、セラミックを挟んだ絶縁基板をヒートスプレッダ３として一部をモールド樹脂部５から露出させた形状として、露出面と支持部材７の間を接着性、放熱性を有した接着シート６で結合する構造であってもよい。パワーモジュール部２００は、すべての面をモールド樹脂で封止した状態で、いずれか一面を接着性、放熱性を有した接着シート６で結合する構造などであってもよい。
【００２１】
接着シート６は、パワーモジュール部２００と接着されている。接着シート６は、例えば、ヒートスプレッダ３およびモールド樹脂部５の各々に接している。接着シート６は、例えば、セラミックと熱硬化性樹脂との混合物である。セラミックは、例えば窒化硼素である。熱硬化性樹脂は、例えばエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂である。接着シート６は、単純に熱硬化性樹脂の中にセラミック粒を混ぜたものであってもよいし、セラミックの骨格に熱硬化性樹脂を含浸させたものであってもよい。セラミックは、放熱パスとして機能する。熱硬化性樹脂は、接着性を確保する。セラミックおよび熱硬化性樹脂は、絶縁性を有する。
【００２２】
接着シート６は、放熱性、絶縁性および接着性を有する材料であればよく、上記の材料に限定されない。上記のような接着シート６は、一般的に、例えば１体積％以上１４体積％以下程度のボイドを含んでいる。ボイドにより、接着シート６の接着性、絶縁性、放熱性が低下する懸念がある。
【００２３】
図２に示されるように、流動防止枠８は、パワーモジュール部２００と支持部材７とに挟まれている。流動防止枠８は、接着シート６の周囲に配置されている。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面模式図である。図３に示されるように、流動防止枠８は、内周面１８と、外壁面２８とを有している。外壁面２８は、内周面１８の外側に位置している。外壁面２８は、内周面１８を取り囲んでいる。接着シート６は、中央部６ａと、外周部６ｂと、外周面６ｃとを有している。外周部６ｂは、中央部６ａの外側に位置している。外周部６ｂは、中央部６ａに連なっている。外周部６ｂは、外周面６ｃを構成している。流動防止枠８は、たとえば１層で構成されている。流動防止枠８は、たとえば単一の材料で構成されている。
【００２４】
図３に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、外周部６ｂは、中央部６ａを取り囲んでいる。外周部６ｂは、外周面６ｃを構成している。外周面６ｃは、流動防止枠８の内周面１８に接している。図３に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、内周面１８は、例えば、角部が円弧状の矩形である。内周面１８は、円弧状の角部１８ａと、辺部１８ｂとを有している。辺部１８ｂは、直線状である。円弧状の角部１８ａは、辺部１８ｂに連なっている。円弧状の角部１８ａの曲率半径は、矩形の長辺の長さの１／３０以上である。円弧状の角部１８ａの曲率半径は、矩形の長辺の長さの１／２０以上であってもよいし、１／１０以上であってもよい。図３に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、外周面６ｃは、角部が円弧状の矩形であってもよい。図９に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、外周面６ｃは、矩形であってもよい。接着シート６の厚み方向に見て、外周面６ｃの角部１８ａは、円弧状ではなく直角であってもよい。
【００２５】
図４は、実施の形態1に係る電力用半導体装置の製造工程を示す断面模式図である。図４に示されるように、加圧加熱接合前の接着シート６は、内周面１８との間に隙間６１を設けた状態で、流動防止枠８の内周面１８の内側に配置される。次に、接着シート６を介して、パワーモジュール部２００と支持部材７とが強固に接合される。具体的には、パワーモジュール部２００が破壊されない範囲の圧力および温度で、加圧および加熱して接合される。
【００２６】
加圧加熱接合時、接着シート６が含む熱硬化性樹脂の粘度は、一時的に下がる。接着シート６は、加圧に伴い流動する。接着シート６は、厚み方向（図２の上下方向）および面内方向（図２の左右方向）の各々において変形する。この際、接着シート６が含むセラミックの一部、熱硬化性樹脂およびボイドが流動する。つまり、加圧加熱接合前においては、接着シート６と流動防止枠８との間には、平面方向に隙間６１を有しているが、加圧加熱接合により、接着シート６が流動し、外周部６ｂ（流動部）によって隙間６１が埋まる。加圧加熱接合後においては、接着シート６の外周面６ｃと流動防止枠８の内周面１８との接触領域は、接着シート６の外周面６ｃの一部であってもよいし、全周であってもよい。
【００２７】
接着シート６の面内方向が開放されている場合（すなわち図２に示す電力用半導体装置１００の流動防止枠８がない場合）においては、接着シート６の中心部の圧力が最も高く、外周面６ｃの圧力は最も低くなる。接着シート６は、中心部と外周面６ｃとの圧力差によって、接着シート６の中心部から外周側に向かって流動する。接着シート６は、例えば、10MPa程度の加圧力を受けて変形および流動する。
【００２８】
セラミックの一部、熱硬化性樹脂およびボイドは、接合時の加圧力を駆動力としかつ接着シート６内の流体抵抗を反力としながら、接着シート６の中心部から外周側に向かって流動する。接着シート６の外周面６ｃの角部は、接着シート６の中心部からの距離が最も遠くなる。そのため、接着シート６の外周面６ｃの角部は、外周面６ｃの角部以外の部分よりも、流体抵抗が高くなる。結果として、接着シート６の外周面６ｃの角部は、外周面６ｃの角部以外の部分と比べて、流動量が少なくなる。従って、接着シート６の外周面６ｃの角部においては、接着シート６内に発生する内圧が低くなり、接着シート６内に存在するボイドを十分潰すことができない。その結果、接着シート６の内部にボイドが多数残存し、接合信頼性、放熱性および絶縁信頼性が低下する懸念がある。
【００２９】
実施の形態1に係る電力用半導体装置１００によれば、接着シート６の外周面６ｃの内圧が均一である。具体的には、接着シート６の外周面６ｃにおける内圧の最大値を、接着シート６の外周面６ｃにおける内圧の最小値で除した値は、１０以下である。接着シート６の外周面６ｃにおける内圧の最大値を、接着シート６の外周面６ｃにおける内圧の最小値で除した値は、５以下であってもよいし、２以下であってもよい。接着シート６の外形が長方形である場合、長方形の角部における内圧が最小になり、かつ長方形の長辺の中央における内圧が最大になりやすい。長方形の長辺の中央における内圧は、長方形の角部における内圧の１０倍以下であってもよい。
【００３０】
次に、接着シートの外周面における内圧の計算方法について説明する。接着シートの外周面における内圧は、流動防止枠および接着シート等の構造パラメータを用いて計算により求められる。接着シートの外周面における内圧を計算する方法としては、例えばErgunの式を適用する方法がある。
【００３１】
流動防止枠８の材料は、例えば１０ＭＰａなどの高い加圧力を受けて変形、流動する接着シート６を抑え込むことができる程度の強度を有している。加熱加圧接合前においては、流動防止枠８の高さは、接着シート６の高さよりも大きいことが望ましい。加熱加圧接合によって、流動防止枠８は変形する。加圧加熱接合後において、流動防止枠８の厚みは、接着シート６の厚みと同等または大きいことが望ましい。
【００３２】
実施の形態1に係る電力用半導体装置１００によれば、接着シート６の外周面６ｃの内圧が均一化されている。そのため、接着シート６内に残存するボイドの数およびサイズが低減されている。接着シート６内に存在するボイドのサイズ（直径）は、例えば、２０μｍ以下であってもよい。これにより、接着シート６の接着性、放熱性および絶縁性を向上することができる。結果として、電力用半導体装置１００の信頼性を向上することができる。従って、余分な設計マージンを設けることによる実装面積の大型化と、コストアップを抑制することができる。
【００３３】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同様の構成には実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。以下、主として、実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と異なる構成を中心に説明する。
【００３４】
図５は、実施の形態２に係る電力用半導体装置１００の構成を示す断面模式図である。図５の断面は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面に対応する。図５に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、流動防止枠８の内周面１８は、円形である。同様に、接着シート６の外周面６ｃは、円形である。流動防止枠８は、リング状である。接着シート６の厚み方向に見て、接着シート６の中心と、流動防止枠８の内周面１８（または接着シート６の外周面６ｃ）との距離は、内周面１８の任意の点において同じである。これにより、加圧加熱接合時における流体抵抗を一定にすることができる。結果として、接着シート６の中心から見た、すべての面内方位において、接着シート６の流動量を均一にすることができる。これにより、接着シート６の外周面６ｃの内圧を均一にすることができる。
【００３５】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同様の構成には実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。以下、主として、実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と異なる構成を中心に説明する。
【００３６】
図６は、実施の形態３に係る電力用半導体装置１００の構成を示す斜視模式図である。図７は、実施の形態３に係る電力用半導体装置１００のパワーモジュール部２００の構成を示す斜視模式図である。
【００３７】
図７に示されるように、パワーモジュール部２００は、接合面９を有している。接合面９は、接着シート６に接する面である。接合面９は、ヒートスプレッダ３およびモールド樹脂部５により構成されている。接合面９は、湾曲した形状を有している。パワーモジュール部２００の厚みは、接合面９の角部（第１角部９ｂ）において最も薄く、接合面９の中心（第１中心９ａ）において最も厚い。接合面９は、中心（第１中心９ａ）から放射状に連続的に拡がった凸状曲面であってもよい。
【００３８】
図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面模式図である。図８に示す断面は、接着シート６の厚み方向に平行な断面である。図８に示されるように、断面視において、中央部６ａから外周面６ｃに向かうに従って、接着シート６の厚みが増加していてもよい。断面視において、流動防止枠８の外壁面２８の厚みは、流動防止枠８の内周面１８の厚みよりも大きくてもよい。接着シート６の外周面６ｃの厚みは、接着シート６の中央部６ａの厚みの最大値よりも大きくてもよい。
【００３９】
流動防止枠８は、第１面３８と、第２面４８とを有している。第２面４８は、第１面３８の反対側にある。第１面３８は、モールド樹脂部５に接する。第２面４８は、支持部材７に接する。内周面１８から外壁面２８に向かうにつれて、第１面３８と第２面４８との距離が大きくなっていてもよい。第１面３８は、曲面であってもよい。第２面４８は、平面であってもよい。
【００４０】
図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面模式図である。図９に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、流動防止枠８の内周面１８は、正方形または長方形であってもよい。同様に、接着シート６の外形は、正方形または長方形であってもよい。流動防止枠８の外壁面２８は、正方形または長方形であってもよい。接着シート６の外周面６ｃの角部における接着シート６の厚みは、接着シート６の外周面６ｃの一辺の中央における接着シート６の厚みよりも大きくてもよい。
【００４１】
実施の形態３に係る電力用半導体装置１００によれば、加圧加熱接合前において、接着シート６の中心から最も離れた外周面６ｃの角部において、接着シート６とパワーモジュール部２００との厚み方向の隙間が最も広くなる。一般的に、流体の流れやすさは、流路の断面積が広いほど流れやすくなる。そのため、接着シート６とパワーモジュール部２００との厚み方向の隙間を大きくすることにより、接着シート６の流動量を増加させる効果が期待できる。
【００４２】
実施の形態３に係る電力用半導体装置１００によれば、パワーモジュール部２００の厚みは、接合面９の角部（第１角部９ｂ）において最も薄く、接合面９の中心（第１中心９ａ）において最も厚い。そのため、接着シート６の外周における接着シート６の流動量の差を低減することができる。これにより、接着シート６の内圧を均一化する効果が期待できる。結果として、電力用半導体装置１００の接合信頼性、放熱性および絶縁信頼性を向上させることができる。従って、余分な設計マージンを設けることによる実装面積の大型化と、コストアップを抑制することができる。
【００４３】
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同様の構成には実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。以下、主として、実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と異なる構成を中心に説明する。
【００４４】
図１０は、実施の形態４に係る電力用半導体装置１００の構成を示す斜視模式図である。図１１は、実施の形態４に係る電力用半導体装置１００の支持部材の構成を示す斜視模式図である。
【００４５】
図１１に示されるように、支持部材７は、頂面１５を有している。頂面１５は、接着シート６に対向する面である。頂面１５は、本体部７ａにより構成されている。頂面１５は、上面１６と、側面１１ａと、底面１１ｂとを有している。上面１６は、側面１１ａに連なっている。側面１１ａは、底面１１ｂに連なっている。上面１６は、底面１１ｂから離間している。頂面１５には、溝部１１が設けられている。溝部１１は、側面１１ａと、底面１１ｂとにより構成されている。溝部１１の深さは、底面１１ｂの角部（第２角部１５ｂ）において最も深く、底面の中心（第２中心１５ａ）において最も浅い。底面１１ｂは、中心（第２中心１５ａ）から放射状に連続的に拡がった凸状曲面であってもよい。
【００４６】
図１２は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面模式図である。図１２に示す断面は、接着シート６の厚み方向に平行な断面である。図１２に示されるように、接着シート６および流動防止枠８は、溝部１１の内部に設けられていてもよい。接着シート６および流動防止枠８は、溝部１１の底面１１ｂに接していてもよい。流動防止枠８は、溝部１１の側面１１ａに接していてもよい。図１２に示されるように、断面視において、中央部６ａから外周面６ｃに向かうに従って、接着シート６の厚みが増加していてもよい。断面視において、流動防止枠８の外壁面２８の厚みは、流動防止枠８の内周面１８の厚みよりも大きくてもよい。接着シート６の外周面６ｃの厚みは、中央部６ａの厚みの最大値よりも大きくてもよい。
【００４７】
流動防止枠８は、第１面３８と、第２面４８とを有している。第２面４８は、第１面３８の反対側にある。第１面３８は、モールド樹脂部５に接する。第２面４８は、支持部材７に接する。内周面１８から外壁面２８に向かうにつれて、第１面３８と第２面４８との距離が大きくなっていてもよい。第１面３８は、平面であってもよい。第２面４８は、曲面であってもよい。
【００４８】
図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面模式図である。図１３に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、流動防止枠８の内周面１８は、正方形または長方形であってもよい。同様に、接着シート６の外周面６ｃは、正方形または長方形であってもよい。流動防止枠８の外壁面２８は、正方形または長方形であってもよい。接着シート６の外周面６ｃの角部における接着シート６の厚みは、接着シート６の外周面６ｃの一辺の中央における接着シート６の厚みよりも大きくてもよい。
【００４９】
実施の形態４に係る電力用半導体装置１００によれば、加圧加熱接合前において、接着シート６の中心から最も離れた外周面６ｃの角部において、接着シート６とパワーモジュール部２００との厚み方向の隙間が最も広くなる。一般的に、流体の流れやすさは、流路の断面積が広いほど流れやすくなる。そのため、接着シート６とパワーモジュール部２００との厚み方向の隙間を大きくすることにより、接着シート６の流動量を増加させる効果が期待できる。
【００５０】
実施の形態４に係る電力用半導体装置１００によれば、溝部１１の深さは、底面１１ｂの角部（第２角部１５ｂ）において最も深く、底面１１ｂの中心（第２中心１５ａ）において最も浅い。そのため、接着シート６の外周における接着シート６の流動量の差を低減することができる。これにより、接着シート６の内圧を均一化する効果が期待できる。結果として、電力用半導体装置１００の接合信頼性、放熱性および絶縁信頼性を向上させることができる。従って、余分な設計マージンを設けることによる実装面積の大型化と、コストアップを抑制することができる。
【００５１】
実施の形態５．
次に、実施の形態５に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同様の構成には実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。以下、主として、実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と異なる構成を中心に説明する。
【００５２】
図１４は、実施の形態５に係る電力用半導体装置１００の構成を示す断面模式図である。図１４の断面は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面に対応する。図１４に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、内周面１８は、角部１８ａと、辺部１８ｂとを有している。辺部１８ｂは、角部１８ａに連なっている。辺部１８ｂは、内側に凸となるように折れ曲がっている。図１４に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、辺部１８ｂの中央から角部１８ａに向かうに従って、流動防止枠８の幅は小さくなっている。流動防止枠８の外壁面２８は、長方形または正方形であってもよい。
【００５３】
流動防止枠８は、たとえば固体材料である。加圧加熱接合前において、流動防止枠８の厚みは、接着シート６の厚み以上である。流動防止枠８は、加圧加熱接合時に変形する。加熱加圧接合後において、流動防止枠８の厚みは、接着シート６の厚み以上である。上記のような特性を有する材料は、例えば、錫などの柔らかい金属またはシリコン系のゴム材等である。
【００５４】
実施の形態５に係る電力用半導体装置１００によれば、流動防止枠８の内周面１８と、接着シート６の外周面６ｃとの面内方向のクリアランスは、角部において最も広くなるように連続的に変化する。加圧加熱接合時に流動する接着シート６の外周面６ｃは、流動防止枠８に接触すると、それ以上流動できなくなる。そのため、接着シート６は、クリアランスが広い側、すなわち接着シート６の角部側に流動しやすくなる。これによって、接着シート６の外周面６ｃの内圧を均等にすることができる。
【００５５】
実施の形態６．
次に、実施の形態６に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同様の構成には実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。以下、主として、実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と異なる構成を中心に説明する。
【００５６】
図１５は、実施の形態６に係る電力用半導体装置１００の構成を示す断面模式図である。図１５の断面は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面に対応する。実施の形態６に係る電力用半導体装置１００においては、流動防止枠８は、多孔質体で構成されている。実施の形態１〜５とは異なり、加圧加熱接合時に流動する接着シート６は、流動防止枠８の内部に侵入する。接着シート６が流動防止枠８の内部を通過する際、接着シート６に対して流体抵抗が発生する。そのため、接着シート６の流動を抑制することができる。結果として、接着シート６の内圧を均一にすることができる。流動防止枠８の材料としては、接着シート６が実施の形態5と同じような変形挙動を示す材料が選択される。流動防止枠８の材料は、例えば、セルロース繊維、ガラス繊維、発泡樹脂、多孔質セラミックスなどの多孔質体である。
【００５７】
図１５に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、内周面１８は、角部１８ａと、辺部１８ｂとを有している。辺部１８ｂは、角部１８ａに連なっている。辺部１８ｂは、直線状である。辺部１８ｂの中央から角部１８ａに向かうに従って、多孔質体の孔の直径は大きくなっている。具体的には、角部１８ａにおける流動防止枠８の孔の直径が最も大きく、辺部１８ｂの中央における流動防止枠８の孔の直径が最も小さい。
【００５８】
図１５に示されるように、流動防止枠８は、第１領域８ａと、第２領域８ｂと、第３領域８ｃと、第４領域８ｄと、第５領域８ｅと、第６領域８ｆと、第７領域８ｇとを有していてもよい。第１領域８ａは、辺部の中央を構成している。第５領域８ｅは、角部を構成している。第２領域８ｂは、第１領域８ａの両側に位置している。第３領域８ｃは、第２領域８ｂと第４領域８ｄとの間に位置している。第４領域８ｄは、第３領域８ｃと第５領域８ｅとの間に位置している。第５領域８ｅは、第４領域８ｄと第６領域８ｆとの間に位置している。第６領域８ｆは、第５領域８ｅと第７領域８ｇとの間に位置している。第７領域８ｇは、流動防止枠８の角部である。
【００５９】
第２領域８ｂにおける孔の直径は、第１領域８ａにおける孔の直径よりも大きい。第３領域８ｃにおける孔の直径は、第２領域８ｂにおける孔の直径よりも大きい。第４領域８ｄにおける孔の直径は、第３領域８ｃにおける孔の直径よりも大きい。第５領域８ｅにおける孔の直径は、第４領域８ｄにおける孔の直径よりも大きい。第６領域８ｆにおける孔の直径は、第５領域８ｅにおける孔の直径よりも大きい。第７領域８ｇにおける孔の直径は、第６領域８ｆにおける孔の直径よりも大きい。
【００６０】
別の態様としては、孔の直径が同じ場合において、角部における流動防止枠８の孔の密度が最も高く、辺部の中央における流動防止枠８の孔の密度が最も小さいくてもよい。具体的には、第２領域８ｂにおける孔の密度は、第１領域８ａにおける孔の密度よりも高くてもよい。第３領域８ｃにおける孔の密度は、第２領域８ｂにおける孔の密度よりも高くてもよい。第４領域８ｄにおける孔の密度は、第３領域８ｃにおける孔の密度よりも高くてもよい。第５領域８ｅにおける孔の密度は、第４領域８ｄにおける孔の密度よりも高くてもよい。第６領域８ｆにおける孔の密度は、第５領域８ｅにおける孔の密度よりも高くてもよい。第７領域８ｇにおける孔の密度は、第６領域８ｆにおける孔の密度よりも高くてもよい。
【００６１】
実施の形態６に係る電力用半導体装置１００によれば、接着シート６が流動防止枠８の内部を通過する際、辺部の中央において流体抵抗が最も大きくなり、角部において流体抵抗が最も小さくなる。そのため、接着シート６は、接着シート６の角部側に流動しやすくなる。これによって、接着シート６の外周面６ｃの内圧を均等にすることができる。
【００６２】
実施の形態７．
次に、実施の形態７に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同様の構成には実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。以下、主として、実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と異なる構成を中心に説明する。
【００６３】
図１６は、実施の形態７に係る電力用半導体装置１００の構成を示す断面模式図である。図１６の断面は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面に対応する。実施の形態７に係る電力用半導体装置１００においては、流動防止枠８は、多孔質体で構成されている。図１６に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、内周面１８は、角部１８ａと、辺部１８ｂとを有している。辺部１８ｂは、角部１８ａに連なっている。辺部１８ｂは、直線状である。図１６に示されるように、辺部１８ｂの中央から角部１８ａに向かうに従って、流動防止枠８の幅は小さくなっている。別の観点から言えば、辺部１８ｂの中央における流動防止枠８の幅が最も大きく、角部１８ａにおける流動防止枠８の幅が最も小さい。
【００６４】
実施の形態７に係る電力用半導体装置１００によれば、接着シート６が流動防止枠８の内部を通過する際、辺部の中央において流体抵抗が最も大きくなり、角部において流体抵抗が最も小さくなる。そのため、接着シート６は、接着シート６の角部側に流動しやすくなる。これによって、接着シート６の外周面６ｃの内圧を均等にすることができる。
【００６５】
実施の形態８．
次に、実施の形態８に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同様の構成には実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。以下、主として、実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と異なる構成を中心に説明する。
【００６６】
図１７は、実施の形態８に係る電力用半導体装置１００の構成を示す断面模式図である。図１７の断面は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面に対応する。図１８は、図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った断面模式図である。図１８に示されるように、実施の形態８に係る電力用半導体装置１００においては、流動防止枠８は、材料の異なる２以上の層で構成されていてもよい。図１８に示されるように、流動防止枠８は、厚さ方向に複数の層が積み重ねられている。具体的には、流動防止枠８は、例えば、第１層１３ａと、第２層１３ｂと、第３層１３ｃとを有している。第２層１３ｂは、第３層１３ｃ上にある。第１層１３ａは、第２層１３ｂ上にある。第２層１３ｂは、第１層１３ａと、第３層１３ｃとの間に位置している。第１層１３ａの材料は、第２層１３ｂの材料と異なる。第３層１３ｃの材料は、第２層１３ｂの材料と異なる。例えば、第１層１３ａの材料は多孔質体であり、かつ第２層１３ｂの材料は固体材料とすることができる。固体材料とは、例えば、錫などの柔らかい金属またはシリコン系のゴム材等である。
【００６７】
実施の形態８に係る電力用半導体装置１００によれば、厚さ方向が分厚くすることが困難な材料であっても、複数を重ねて使用することにより、所望の厚みを有する流動防止枠８を形成することができる。これにより、流動防止枠８の材料の選定の幅を広くすることができるため、選定の容易さ、材料コストの面で有利である。
【００６８】
次に、実施の形態８の第１変型例に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態８の第１変型例に係る電力用半導体装置１００においては、図１４に示された形状の流動防止枠８が採用されている。具体的には、図１４に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、流動防止枠８の内周面１８は、角部１８ａと、辺部１８ｂとを有している。辺部１８ｂは、角部１８ａに連なっている。辺部１８ｂは、内側に凸となるように折れ曲がっている。辺部１８ｂの中央から角部１８ａに向かうに従って、流動防止枠８の幅は小さくなる。
【００６９】
次に、実施の形態８の第２変型例に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態８の第２変型例に係る電力用半導体装置１００においては、図１５に示された形状の流動防止枠８が採用されている。具体的には、流動防止枠８は多孔質体で構成されている。図１５に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、内周面１８は、角部１８ａと、辺部１８ｂとを有している。辺部１８ｂは、角部１８ａに連なっている。辺部１８ｂは、直線状である。辺部１８ｂの中央から角部１８ａに向かうに従って、多孔質体の孔の直径は大きくなる。辺部１８ｂの中央から角部１８ａに向かうに従って、多孔質体の孔の密度が大きくなっていてもよい。
【００７０】
次に、実施の形態８の第３変型例に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態８の第３変型例に係る電力用半導体装置１００においては、図１６に示された形状の流動防止枠８が採用されている。具体的には、流動防止枠８は多孔質体で構成されている。図１６に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、内周面１８は、角部１８ａと、辺部１８ｂとを有している。辺部１８ｂは、角部１８ａに連なっている。辺部１８ｂは、直線状である。辺部１８ｂの中央から角部１８ａに向かうに従って、流動防止枠８の幅は小さくなる。
【００７１】
実施の形態９．
次に、実施の形態９に係る電力用半導体装置１００の構成について説明する。実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同様の構成には実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。以下、主として、実施の形態１に係る電力用半導体装置１００と異なる構成を中心に説明する。
【００７２】
図１９は、実施の形態９に係る電力用半導体装置１００の構成を示す断面模式図である。図１９の断面は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面に対応する。図２０は、図１９のＸＸ−ＸＸ線に沿った断面模式図である。図１９に示されるように、接着シート６の厚み方向に見て、内周面１８は、角部１８ａと、辺部１８ｂとを有している。辺部１８ｂは、角部１８ａに連なっている。図１９および図２０に示されるように、実施の形態９に係る電力用半導体装置１００においては、内周面１８に複数の凹部１２が設けられている。辺部の中央から角部に向かうに従って、複数の凹部１２の密度が低くなっている。流動防止枠８の材料は、例えば、固体材料である。図２０に示されるように、複数の凹部１２は、流動防止枠８の厚み方向において分布していてもよいし、流動防止枠８の幅方向に分布していてもよい。複数の凹部１２の少なくとも一部には、接着シート６が入り込んでいる。複数の凹部１２は、流動防止枠８の外壁面２８に露出していてもよい。
【００７３】
実施の形態９に係る電力用半導体装置１００によれば、接着シート６が流動防止枠８の内部を通過する際、辺部の中央において流体抵抗が最も大きくなり、角部において流体抵抗が最も小さくなる。そのため、接着シート６は、接着シート６の角部側に流動しやすくなる。これによって、接着シート６の外周面６ｃの内圧を均等にすることができる。
【００７４】
実施の形態１０．
本実施の形態は、上述した実施の形態１〜実施の形態９のいずれかに係る電力用半導体装置１００を電力変換装置に適用したものである。本開示は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態１０として、三相のインバータに本開示を適用した場合について説明する。
【００７５】
図２１は、実施の形態１０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。
【００７６】
図２１に示す電力変換システムは、電源１５０、電力変換装置２５０、負荷３００から構成される。電源１５０は、直流電源であり、電力変換装置２５０に直流電力を供給する。電源１５０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１５０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。
【００７７】
電力変換装置２５０は、電源１５０と負荷３００の間に接続された三相のインバータであり、電源１５０から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に交流電力を供給する。電力変換装置２５０は、図２１に示すように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２５１と、主変換回路２５１を制御する制御信号を主変換回路２５１に出力する制御回路２５３とを備えている。
【００７８】
負荷３００は、電力変換装置２５０から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３００は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けの電動機として用いられる。
【００７９】
以下、電力変換装置２５０の詳細を説明する。主変換回路２５１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１５０から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に供給する。主変換回路２５１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態に係る主変換回路２５１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２５１の各スイッチング素子や各還流ダイオードは、上述した実施の形態１〜実施の形態９のいずれかに相当する半導体モジュール２５２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２５１の３つの出力端子は、負荷３００に接続される。
【００８０】
また、主変換回路２５１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ール２５２に内蔵されていてもよいし、半導体モジュール２５２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２５１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２５１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２５３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。
【００８１】
制御回路２５３は、負荷３００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２５１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２５１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２５１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２５１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。
【００８２】
本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路２５１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〜実施の形態９のいずれかに係る電力用半導体装置１００を適用するため、電力変換装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００８３】
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、本開示は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが３レベル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開示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コンバータに本開示を適用することも可能である。
【００８４】
また、本開示を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や非接触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。
【００８５】
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。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本願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】
【００８６】
１  電力用半導体素子、２ａ  第１金属配線部材、２ｂ  第２金属配線部材、２ｃ  第３金属配線部材、３  ヒートスプレッダ、４ａ  第１金属接合部材、４ｂ  第２金属接合部材、５  モールド樹脂部、６  接着シート、６ａ  中央部、６ｂ  外周部、６ｃ  外周面、７  支持部材、７ａ  本体部、７ｂ  フィン、８  流動防止枠、８ａ  第１領域、８ｂ  第２領域、８ｃ  第３領域、８ｄ  第４領域、８ｅ  第５領域、８ｆ  第６領域、８ｇ  第７領域、９  接合面、９ａ  第１中心、９ｂ  第１角部、１１  溝部、１１ａ  側面、１１ｂ  底面、１２  凹部、１３ａ  第１層、１３ｂ  第２層、１３ｃ  第３層、１５  頂面、１５ａ  第２中心、１５ｂ  第２角部、１６  上面、１８  内周面、１８ａ  角部、１８ｂ  辺部、２８  外壁面、３８  第１面、４８  第２面、６１  隙間、１００  電力用半導体装置、１５０  電源、２００  パワーモジュール部、２５０  電力変換装置、２５１  主変換回路、２５２  半導体モジュール、２５３  制御回路、３００  負荷。
【要約】
電力用半導体装置（１）は、パワーモジュール部（２００）と、接着シート（６）と、支持部材（７）と、流動防止枠（８）とを有している。接着シート（６）は、パワーモジュール部（２００）と接着されている。支持部材（７）は、接着シート（６）を介してパワーモジュール部（２００）と接続されている。流動防止枠（８）は、パワーモジュール部（２００）と支持部材（７）とに挟まれ、かつ接着シート（７）の周囲に配置されている。接着シート（７）は、流動防止枠（８）の内周面（１８）に接する外周面（６ｃ）を有している。外周面（６ｃ）における内圧の最大値を、内圧の最小値で除した値は、１０以下である。【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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