电力用半导体装置及其制造方法以及电力变换装置与流程

1.本公开涉及电力用半导体装置及其制造方法。


背景技术：

2.电力用半导体装置用于工业用设备、电气铁路、家电产品等广泛领域中的设备的主电力的控制。特别地，在工业用设备中装载的电力用半导体装置要求小型化、高散热性、高可靠性。在电力用半导体装置中，将igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)和fwd(free wheeling diode，续流二极管)等电力用半导体元件安装在散热性高的绝缘基板。将布线连接到安装在绝缘基板的电力用半导体元件的表面电极。由此，形成电力用半导体装置的电路。
3.这样，在电力用半导体装置中将布线连接到绝缘基板之上。因此，昂贵的绝缘基板的面积变大。这样，电力用半导体装置的成本上涨。另外，如果绝缘基板的面积变大，则电力用半导体装置的外形变大。因此，例如在日本特开2014-199955号公报(专利文献1)中，接合到绝缘基板之上的半导体元件和形成在以与其相向的方式配置的印刷基板的金属箔通过形成在印刷基板的柱电极连接。以重叠在绝缘基板之上的方式配置印刷基板，因此认为绝缘基板的面积被抑制为较小。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2014-199955号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.在日本特开2014-199955号公报中，柱电极连接到半导体元件的发射极电极的顶上。发射极电极在俯视下的面积非常小。因此，难以将发射极电极和柱电极对位以便在发射极电极的正上方重叠柱电极。因此，可能在发射极电极和柱电极之间引起位置偏差，并在两者之间引起连接不良。
9.本公开是鉴于上述课题而完成的。其目的是提供一种使绝缘基板小型化并且可抑制连接不良的电力用半导体装置和其制造方法以及具备该电力变换装置的电力变换装置。
10.用于解决课题的手段
11.根据本公开的电力用半导体装置具备绝缘基板、半导体元件和印刷基板。半导体元件接合到绝缘基板的一个主表面。印刷基板以与半导体元件相向的方式接合。在半导体元件中形成有主电极和信号电极。印刷基板包含芯材、在芯材的半导体元件侧的第一主表面形成的第一导体层以及在芯材的与第一主表面相反侧的第二主表面形成的第二导体层。第二导体层具有键合焊盘。在印刷基板形成第一导体层部分性缺失的缺失部。还具备插通缺失部内并到达绝缘基板、通过第一导电性构件与印刷基板连接的金属柱部。信号电极和键合焊盘通过金属导线连接。金属柱部和绝缘基板通过第二导电性构件接合。
12.在根据本公开的电力用半导体装置的制造方法中，准备将形成了信号电极的半导体元件接合到一个主表面之上的绝缘基板。准备印刷基板，该印刷基板包含芯材、在芯材的第一主表面形成的第一导体层和在芯材的与第一主表面相反侧的第二主表面形成的第二导体层，并形成有第一导体层部分性缺失的缺失部。将插通缺失部内并延伸至缺失部外的金属柱部通过第一导电性构件接合到缺失部。以与半导体元件相向的方式配置印刷基板，通过第二导电性构件接合金属柱部和绝缘基板。通过金属导线连接信号电极和在第二导体层中包含的键合焊盘。
13.发明效果
14.根据本公开，能够提供使绝缘基板小型化并且能够抑制连接不良的电力用半导体装置和其制造方法以及具备该电力变换装置的电力变换装置。
附图说明
15.图1是示出俯视实施方式1的第1例的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
16.图2是实施方式1的第1例的电力用半导体装置之中沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。
17.图3是图1的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。
18.图4是示出图1的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。
19.图5是示出图1的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向上侧的导体层的形式的概要俯视图。
20.图6是实施方式1的第1例中的图2中由虚线包围的部分vi的概要放大截面图。
21.图7是示出俯视实施方式1的第2例的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
22.图8是实施方式1的第2例的电力用半导体装置之中沿图7的viii-viii线的部分的概要截面图。
23.图9是实施方式1的第3例中的图8中由虚线包围的部分ix的概要放大截面图。
24.图10是示出俯视实施方式1的第3例的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
25.图11是实施方式1的第3例的电力用半导体装置之中沿图10的xi-xi线的部分的概要截面图。
26.图12是实施方式1的第3例中的图11中由虚线包围的部分xii的概要放大截面图。
27.图13是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第1工序的沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。
28.图14是示出实施方式1的第3例的电力用半导体装置的制造方法的第1工序的沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。
29.图15是示出实施方式1的第3例的电力用半导体装置的制造方法的第2工序的沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。
30.图16是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第2工序的沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。
31.图17是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第3工序的沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。
32.图18是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第4工序的沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。
33.图19是示出俯视实施方式2的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
34.图20是实施方式2的电力用半导体装置之中沿图19的xx-xx线的部分的概要截面图。
35.图21是图19的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。
36.图22是示出图19的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。
37.图23是示出图19的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向上侧的导体层的形式的概要俯视图。
38.图24是示出俯视实施方式3的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
39.图25是图24的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。
40.图26是示出图24的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。
41.图27是示出图24的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向上侧的导体层的形式的概要俯视图。
42.图28是示出俯视实施方式4的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
43.图29是实施方式4的电力用半导体装置之中沿图28的xxix-xxix线的部分的概要截面图。
44.图30是实施方式4中的图29中由虚线包围的部分xxx的概要放大截面图。
45.图31是图28的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。
46.图32是示出图28的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。
47.图33是实施方式4的电力用半导体装置之中沿图28的xxxiii-xxxiii线的部分的概要截面图。
48.图34是示出应用了实施方式5的电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。
49.(附图标记说明)
50.10：绝缘基板；11：绝缘层；12：第四导体层；13：第三导体层；20：半导体芯片；21：半导体元件；21a、22a：芯片本体；21b：发射极电极；21c：栅电极；22b：电极；30：印刷基板；31：芯材；32：第一导体层；33：第二导体层；33a：键合焊盘；33b：非键合焊盘；34：突起部；35：导体层接合部；36a、36d：缺失部；36b、36c：贯通部；40：导电性构件；41：焊料层；42：第三导电性构件；42b：凸点状焊料；42d、45d：膏状焊料；45a、45b、45c、45d：第二导电性构件；46a、
46b、46c、46d：第一导电性构件；46d：焊料；51a、51b、51c、51d：金属柱部；51b1：头部；51b2：柱状部；60：外壳；61、62：外壳内侧面；70：密封树脂；80：外部电极端子；82：外部主电极端子；90：金属导线；100：电力用半导体装置；200：电力变换装置；201：主变换电路；202：功率半导体模块；203：控制电路；300：负载；400：电源；c1：第一中心线；c2：第二中心线。
具体实施方式
51.以下基于附图说明一个实施方式。
52.实施方式1。
53.首先使用图1～图6说明本实施方式的第1例的电力用半导体装置的结构。另外，为了说明的方便，导入x方向、y方向、z方向。图1是示出俯视实施方式1的第1例的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。图2是实施方式1的第1例的电力用半导体装置之中沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。图3是图1的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。图4是示出图1的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。图5是示出图1的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向上侧的导体层的形式的概要俯视图。图6是实施方式1的第1例中的通过图2中的虚线包围的部分vi的概要放大截面图。另外，以下设为将与z方向有关的下侧即z方向负侧简称为下侧，将与z方向有关的上侧即z方向正侧简称为上侧。另外，以下设为将与在图的水平方向上延伸的x、y方向有关的正侧或负侧简称为左侧和右侧。
54.参照图1和图2，本实施方式的第1例的电力用半导体装置100主要具备绝缘基板10、半导体芯片20、印刷基板30、导电性构件40、金属柱部51c、外壳60、密封树脂70、外部电极端子80和金属导线90。绝缘基板10是在俯视下例如具有矩形形状的平板状的构件。绝缘基板10具有绝缘层11、第四导体层12和第三导体层13。
55.绝缘层11例如厚度是0.125mm。绝缘层11例如是树脂制的绝缘片材。然而，作为绝缘层11，不限于此，例如也可以通过从由aln(氮化铝)、氧化铝、sin(氮化硅)构成的群选择的任意陶瓷材料形成。第四导体层12接合到绝缘层11的下侧的面。第四导体层12例如厚度是2mm。第三导体层13配置为接合到绝缘层11的上侧的面即绝缘基板10之中作为上侧的印刷基板30侧的面上。第三导体层13例如厚度是0.5mm。第四导体层12和第三导体层13例如由铜形成。
56.参照图3，第三导体层13例如在俯视下具有矩形形状，并配置为关于x方向彼此隔开间隔地排列多个。另外，在图3中，第三导体层13关于x方向隔开间隔地排列2个，但是第三导体层13的数目和排列形式是任意的。另外，如图3所示，例如2个之中右侧的第三导体层13可以在作为其左侧的区域的绝缘基板10的中央部与其他区域相比部分地向左侧突出。与此相匹配地，2个之中左侧的第三导体层13可以在作为其右侧的区域的绝缘基板10的中央部与其他区域相比部分地向左侧凹陷。在图3中，右侧的第三导体层13突出的部分伸入到左侧的第三导体层13凹陷的部分中。可以是这样的结构。另外，第四导体层12也是可以具有与第三导体层13同样的平面形状也可以不具有与第三导体层13同样的平面形状。
57.作为半导体芯片20，例如具有作为半导体元件21的igbt以及作为与半导体元件21不同的其他元件的二极管22。这些半导体芯片20即半导体元件21和二极管22接合到绝缘基板10的一个主表面即上侧的主表面。更具体地，多个半导体元件21和二极管22关于x方向和
y方向彼此隔开间隔地接合到第三导体层13的上侧的面。另外，作为二极管，例如优选使用fwd。另外，此处，作为半导体元件21的一例，举例igbt。然而，作为半导体元件21，代替igbt也可以使用例如mosfet(metal oxide semiconductor field effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。
58.在图3中，在绝缘基板10的2个第三导体层13的各第三导体层之上，以排列为1列的方式接合有3个半导体元件21和3个二极管22。也就是说，在图3中成为，配置成半导体元件21和二极管22为1对的所谓的1in1的模块结构。然而，半导体元件21和二极管22的数目和排列形式是任意的。例如，也可以配置成半导体元件21和二极管22为2对的2in1或者6对的6in1。进一步地，也可以是装载了上述结构、成为转换器的电力用半导体元件和成为制动器的电力用半导体元件的结构。
59.另外，在图3中示意性地图示为，半导体元件21在芯片本体21a上将主电极21b和信号电极21c各具有1个。也就是说，在半导体元件21中形成有主电极21b和信号电极21c。另外，主电极21b例如是发射极电极，信号电极21c例如是栅电极。另外，在图3中，示意性地，二极管22在芯片本体22a之上图示有1个电极22b。
60.关于半导体元件21，芯片本体21a例如纵向8mm，横向8mm，且厚度是0.08mm。关于二极管22，芯片本体22a例如纵向6mm，横向8mm，且厚度是0.08mm。在作为igbt的半导体元件21的上侧的表面，形成例如作为纵向1mm且横向2mm的信号电极21c的栅电极。另外，上述的主电极21b、信号电极21c以及二极管22的电极22b的数目和排列形式是任意的。这些主电极21b、信号电极21c和电极22b均是例如由金形成的金属薄膜。另外，在半导体元件21是mosfet的情况下，在其芯片本体之上，配置源电极作为主电极21b，并配置栅电极作为信号电极21c。
61.参照图4和图5，印刷基板30在俯视下例如是具有矩形形状的平板状的构件。如图2所示，印刷基板30例如以与作为igbt的半导体元件21和二极管22相向的方式接合到其上侧。具体地，在半导体元件21和二极管22的下表面配置有焊料层41，在上表面配置有作为焊料层的第三导电性构件42。半导体元件21和二极管22通过焊料层41与其下侧的绝缘基板10的第三导体层13接合。另外，半导体元件21和二极管22通过第三导电性构件42与其上侧的印刷基板30的后述的第一导体层32接合。换言之，主电极21b和印刷基板30经由第三导电性构件42连接。焊料层41和第三导电性构件42均包含在已述的导电性构件40中。
62.焊料层41厚度是约0.1mm。第三导电性构件42厚度是约0.4mm。焊料层41和第三导电性构件42例如包括sn-ag-cu系的焊料材料。然而，此处，在焊料层41和第三导电性构件42的至少某一个中，不限于sn-ag-cu系的焊料，也可以使用其他种类的焊料。或者，在第三导电性构件42中，也可以使用焊料以外的其他导电性材料。进一步地，代替焊料层41，也可以使用焊料以外的其他导电性材料。例如作为该导电性构件，代替焊料层41和第三导电性构件42，也可以使用使银填料分散在环氧树脂中的导电性粘接剂或者使纳米粒子低温烧结的银纳米粉末或铜纳米粉末等。在通过这些材料构成导电性构件的情况下，也具有与构成了焊料层41和第三导电性构件42的情况同样的接合效果。
63.这样，绝缘基板10接合到半导体芯片20的下侧。因此，绝缘基板10能够与半导体芯片20的下侧的面上的未图示的电极电连接。另外，关于导电性构件40，后面叙述更详细的说明。
64.参照图1，印刷基板30在俯视下的矩形的最大面积可以比绝缘基板10在俯视下的矩形的最大面积更小。然而，反过来，该最大的平面面积可以是印刷基板30比绝缘基板10更大，也可以是两者大致相同。优选将印刷基板30配置为其矩形的平面形状的中心点与绝缘基板10的矩形的平面形状的中心点大致一致。然而，印刷基板30的平面形状的中心点和绝缘基板10的平面形状的中心点也可以不一致。两个中心点的例如x方向的距离例如可以是印刷基板30的x方向的最大尺寸的5％以下，也可以超过5％。关于y方向，也与x方向是同样的。此处，绝缘基板10的中心点的意思是指绝缘基板10在俯视下的矩形形状的对角线交叉之处。在绝缘基板10是矩形形状以外的平面形状的情况下，绝缘基板10的中心点的意思是指其重心的位置。
65.参照图2，印刷基板30具有芯材31、第一导体层32和第二导体层33。第一导体层32形成在芯材31的半导体元件21侧即芯材31的与半导体芯片20接近的下侧的第一主表面。另外，第二导体层33形成在芯材31的与上述第一主表面相反侧即芯材31的离半导体芯片20远的上侧的第二主表面。如上所述，第一导体层32经由第三导电性构件42接合到半导体元件21和二极管22。因此，印刷基板30配置为沿半导体芯片20的主表面，以与安装在绝缘基板10的半导体元件21等的上侧相向。
66.芯材31例如厚度是0.5mm。芯材31例如材质是被称为fr-4(flame retardant type 4，4型阻燃剂)的绝缘材料。第一导体层32和第二导体层33均是厚度例如为0.4mm，例如由铜形成。
67.如图4所示，例如关于第一导体层32，例如在x方向上彼此隔开间隔地配置2个平面面积比较大的第一导体层32。这2个第一导体层32关于在图的上下方向即进深方向上在x方向的中央延伸的未图示的中央线彼此线对称。关于这2个第一导体层32之中图4的左侧的那个，最右侧的边即外缘在印刷基板30的中央附近向图4的左侧凹陷。关于这2个第一导体层32之中图4的右侧的那个，最左侧的边即外缘在印刷基板30的中央附近向图4的右侧凹陷。这2个第一导体层32各自的凹陷部分一边关于x方向彼此相向，一边包围印刷基板30在俯视下的中央部。
68.另外，关于这2个第一导体层32，除了上述的凹陷的部分以外是以矩形形状形成各边。如图4所示，2个第一导体层32在图4中的上侧和下侧的外缘可以形成为与印刷基板30的外缘重叠。然而，2个第一导体层32在图4中的上侧和下侧的外缘也可以形成在印刷基板30的内侧，以使得不与印刷基板30的外缘重叠。
69.在印刷基板30的俯视下的中央部中，形成1个矩形形状或者正方形形状的第一导体层32的图案。该中央部的第一导体层32的平面面积比上述的2个第一导体层32小。该中央部的第一导体层32形成为与上述的2个第一导体层32的各第一导体层相同的层。
70.根据以上，在图4中示出的合计3个第一导体层32的平面形状和配置例如关于在纵向方向上通过图4的x方向的中央部的中央线彼此线对称。另外，上述3个第一导体层32的平面形状关于在横向方向上通过图4的y方向的中央部的中央线彼此线对称。另外，上述3个第一导体层32的平面形状和配置例如关于图4的中央的点彼此点对称。
71.如图5所示，第二导体层33例如在x方向上彼此隔开间隔地形成2个。然而，这2个分别在y方向上彼此隔开间隔地进一步分割成2个。也就是说，在图5的左侧一半的区域中，作为第二导体层33，配置有平面面积比较大的非键合焊盘33b以及键合焊盘33a。也就是说，第
二导体层33具有作为其一部分的键合焊盘33a。键合焊盘33a配置在图5的左侧区域的非键合焊盘33b的上侧即进深方向的里侧。键合焊盘33a的y方向的宽度比非键合焊盘33b窄。键合焊盘33a是在x方向上细长地延伸的矩形形状。
72.另外，在图5的右侧一半的区域中也作为第二导体层33配置有平面面积比较大的非键合焊盘33b以及键合焊盘33a。也就是说，第二导体层33具有作为其一部的键合焊盘33a。键合焊盘33a配置在图5的右侧区域的非键合焊盘33b的下侧即进深方向的跟前侧。键合焊盘33a的y方向的宽度比非键合焊盘33b窄。键合焊盘33a是在x方向上细长地延伸的矩形形状。
73.如图5所示，例如构成第二导体层33的上述2个非键合焊盘33b和键合焊盘33a关于在图的上下方向即进深方向上在x方向的中央延伸的未图示的中央线彼此线对称。关于这2个非键合焊盘33b，最右侧的边即外缘在印刷基板30的中央附近向图5的左侧凹陷。关于这2个非键合焊盘33b之中图5的右侧的那个，最左侧的边即外缘在印刷基板30的中央附近向图5的右侧凹陷。这2个非键合焊盘33b各自的凹陷部分一边关于x方向彼此相向，一边包围印刷基板30在俯视下的中央部。
74.另外，关于这2个非键合焊盘33b，除了上述的凹陷的部分以外，以矩形形状形成各边。如图5所示，第二导体层33在图5中的最上侧和最下侧的外缘可以形成在印刷基板30的内侧，以使得不与印刷基板30的外缘重叠。然而，第二导体层33在图5中的上侧和下侧的外缘也可以形成为与印刷基板30的外缘重叠。
75.在印刷基板30的俯视下的中央部中，形成1个矩形形状或者正方形形状的第二导体层33的图案。该中央部的第二导体层33是平面面积比上述的2个第二导体层33的非键合焊盘33b小的非键合焊盘33b。该中央部的非键合焊盘33b形成为与上述的2个大的非键合焊盘33b和2个键合焊盘33a的各焊盘相同的层。
76.根据以上，在图5中示出的分割为合计5个的第二导体层33各自的平面形状和配置例如关于在纵向方向上通过图5的x方向的中央部的中央线彼此线对称。另外，上述5个第二导体层33的平面形状关于在横向方向上通过图5的y方向的中央部的中央线彼此线对称。另外，上述5个第二导体层33的平面形状和配置例如关于图5的中央的点彼此点对称。
77.另外，如图2所示，优选将半导体元件21的附着有第三导电性构件42的作为主电极21b的发射极电极等的至少一部分配置在与键合焊盘33a在俯视时重叠的位置。另外，也可以是将半导体元件21的附着有第三导电性构件42的主电极21b的整体配置在与键合焊盘33a在俯视时重叠的位置。
78.在本实施方式中，关于半导体芯片20和印刷基板30的连接部，具有以下特征。如图2所示，igbt的栅电极等信号电极21c和键合焊盘33a通过金属导线90电连接。
79.另外，如图2所示，接合到键合焊盘33a的金属导线90的接合部即被接合的位置的至少一部分被配置于：与连接半导体元件21的主电极21b和第一导体层32的第三导电性构件42在z方向上相向的位置。也就是说，键合焊盘33a上的接合金属导线90的位置的至少一部分被配置在半导体元件21的与第三导电性构件42在俯视时重叠的位置。另外，也可以是键合焊盘33a上的接合金属导线90的位置的整体被配置在半导体元件21的与第三导电性构件42在俯视时重叠的位置。另外，金属导线90的接合部的位置只要在键合焊盘33a上，则不限于与第三导电性构件42相向的位置，是任意的。
80.参照图2和图6，关于印刷基板30，构成其的芯材31、第一导体层32和第二导体层33部分性缺失。该部分性缺失的部分是贯通部36c。贯通部36c从芯材31的第一主表面至第二主表面在z方向上将其贯通，进一步地在z方向上贯通与芯材31在俯视时重叠的第一导体层32和第二导体层33。也就是说，贯通部36c从第二导体层33的最上表面至第一导体层32的最下表面以沿z方向延伸的方式将其贯通。
81.在贯通部36c的内壁面可以形成导体层。更具体地，在贯通部36c的内壁面，可以形成导通第一导体层32和第二导体层33的导体层接合部35。也就是说，在图2中，第一导体层32和第二导体层33在贯通部36c的内壁面通过导体层接合部35导通。导体层接合部35由在贯通部36c的内壁面将第一导体层32和第二导体层33电接合和机械接合的铜等导体薄膜形成。更具体地，导体层接合部35是与第一导体层32和第二导体层33独立地在贯通部36c的内壁面上形成的例如铜的镀膜。然而，也可以在贯通部36c内不形成导体层接合部35，而是金属柱部51c的表面直接接触到贯通部36c的内壁面上。
82.金属柱部51c以沿z方向延伸的方式插通到贯通部36c内。金属柱部51c通过第一导电性构件46c与印刷基板30连接。也就是说，在贯通部36c内，配置有作为导电性构件40的第一导电性构件46c和金属柱部51c两者。换言之，贯通部36c内被金属柱部51c和第一导电性构件46c填充。第一导电性构件46c例如包含焊料，填充从金属柱部51c的侧面至贯通部36c的内壁面的区域。金属柱部51c和贯通部36c，换言之，金属柱部51c和印刷基板30的第一导体层32、第二导体层33，通过第一导电性构件46电连接。
83.金属柱部51c从作为绝缘基板10的一个主表面的第三导体层13的最上表面起，贯通贯通部36c内，超过贯通部36c的与绝缘基板10相反侧的最上表面，延伸至印刷基板30的与绝缘基板10相反侧。也就是说，金属柱部51c沿z方向延伸至贯通部36c的外侧即上侧。此处，印刷基板30的与绝缘基板10的相反侧是指第二导体层33的上侧。由此，金属柱部51c以在z方向上延伸的方式贯通印刷基板30的芯材31、第一导体层32、第二导体层33。
84.关于金属柱部51c，考虑电导率、热导率以及与焊料的接合性，优选由铜形成。在贯通部36c具有圆柱形状的情况下，金属柱部51c也优选具有圆柱形状。另外，贯通部36c和金属柱部51c也可以是多棱柱形状。然而，从降低在金属柱部51c和第一导电性构件46的接合界面中产生的热应力的观点来看，金属柱部51c更优选为圆柱形状。
85.另外，金属柱部51c也可以是由金属材料构成的部分以筒状延伸并且在俯视下的中央部成为空洞。或者，金属柱部51c也可以是其整体由金属材料构成而包含俯视下的中央部的整体被金属材料填充的形式。
86.另外，在图2和图6中，在贯通部36c的内壁面形成有导体层接合部35，在第一导电性构件46c和贯通部36c之间隔着导体层接合部35。然而，此处，这样的情况也表达为金属柱部51c在贯通部36c内与印刷基板30连接。另外，这样的情况也有时表达为金属柱部51c在贯通部36c内与印刷基板30接合或接触。金属柱部51c的下侧到达绝缘基板10的最上表面。也就是说，金属柱部51c的最下部接触到第三导体层13的最上表面。金属柱部51c和绝缘基板10的最上表面通过第二导电性构件45c接合。作为导电性构件40的第二导电性构件45c也与其他同样，例如包含焊料。这样，通过金属柱部51c的最下部和第三导体层13的最上表面接合，印刷基板30的z方向的位置精度提高。
87.贯通部36c及其内部的金属柱部51c被配置多个。优选将多个金属柱部51c配置于
在俯视下关于绝缘基板10的中心彼此点对称的位置。具体地，在2个大的非键合焊盘33b各自的、与和在y方向上同这些相邻的键合焊盘33a相向的一侧相反侧的y方向端部，在x方向上隔开间隔地各形成3个金属柱部51c和贯通部36c。另外，金属柱部51c和贯通部36c在俯视下的中央的小的非键合焊盘33b处也以包含例如印刷基板30在俯视下的中心点的方式形成1个。也就是说，多个金属柱部51c之中1个金属柱部51c配置在俯视下的印刷基板30的中央。
88.如图2和图3所示，关于y方向，以贯通部36c和金属柱部51c、二极管22、半导体元件21的次序彼此隔开间隔地排列。在图3的左侧和图2中，从y方向的负侧到正侧，以贯通部36c和金属柱部51c、二极管22、半导体元件21的次序排列。在图3的右侧，从y方向的负侧到正侧，以半导体元件21、二极管22、贯通部36c和金属柱部51c的次序排列。
89.由此，在图1～图6的例子中，配置有合计7个金属柱部51c和贯通部36c。然而，这是一例，数目和位置如后述那样不限于此。然而，优选将多个金属柱部51c和贯通部36c的每一个配置于在俯视下关于绝缘基板10的中心点彼此点对称的位置。另外，优选将这些配置于在俯视下关于印刷基板30的中心点彼此点对称的位置。也就是说，优选将多个金属柱部51c之中的除了1个金属柱部51c的其他多个金属柱部51c配置在关于印刷基板30的中央即例如中心点彼此点对称的位置。
90.电流在金属柱部51c流动。图4的大的2个第一导体层32的图案分别连接有各3根金属柱部51c。只要能够满足从各第一导体层32的图案流动的电流容量，连接到各第一导体层32的图案的金属柱部51c的数目即贯通部36c的数目是任意的。该电流容量能够通过与金属柱部51c的延伸方向交叉的截面面积和电流密度的积来计算出。例如，考虑由铜形成截面的圆形的直径是2.0mm的金属柱部51c的情况。在该情况下，每1根金属柱部51c的电流容量是200a左右。例如，在各第一导体层32的图案中流动600a的电流的电力用半导体装置100的情况下，如果是直径为2.0mm的金属柱部51c，则配置3根以上即可。连接到图4的平面面积大的第一导体层32和第二导体层33的3根金属柱部51c分别对应于u相、v相、w相。
91.半导体元件21的主电极21b和二极管22的未图示的表面电极通过导电性构件40连接。如果假设发射极电极等主电极21b和二极管22的未图示的表面电极通过金属柱部51c连接，则在金属柱部51c中流过大电流。因此，需要配置多个金属柱部51c，使电流分散。在配置多个金属柱部51c的情况下，需要在印刷基板30中以狭窄间距形成数目非常多的贯通部36c。然而，这样的狭窄间距下的数目多的贯通部36c的加工是困难的，存在无法形成必要数目的情况。因此，如上所述，将主电极21b和二极管22的表面电极通过导电性构件40连接，由此能够通过导电性构件40容易地提供为了流动大电流所需的容积。
92.由于是这样的形式，在图1中示出的俯视下，主电极21b和二极管22的表面电极配置为与印刷基板30在俯视时重叠，从上侧被印刷基板30覆盖。另外，在图1中的俯视下，信号电极21c配置为不被印刷基板30覆盖。另外，在通过导线键合工序连接信号电极21c和键合焊盘33a的情况下，为了避免接合工具和印刷基板30的干扰，需要将信号电极21c和印刷基板30的端部即外缘的间隔设置1mm以上。
93.根据以上，金属柱部51c作为将第三导体层13和与其相向的印刷基板30的第一导体层32及第二导体层33电连接的导体发挥功能。也就是说，绝缘基板10的第三导体层13和与其相向的印刷基板30的第一导体层32及第二导体层33经由第二导电性构件45、金属柱部51c和第一导电性构件46(以及导体层接合部35)电连接。
94.金属柱部51c控制为第三导体层13和第一导体层32的空隙(z方向的间隔)成为固定值。另外，多个金属柱部51c的z方向的尺寸均大致相等。
95.在额定电压为1200v以下的电力用半导体装置100的情况下，彼此相向的印刷基板30的第一导体层32的表面和在半导体元件形成的电极(信号电极21c等)的表面的z方向的间隔优选为0.3mm以上。如图6所示，优选地，与金属柱部51c在印刷基板30的外侧在其z方向的下侧延伸的长度h1相比，在其z方向的上侧延伸的长度h2更大。具体地，长度h1是0.5mm或者比其更短。另外，h1也可以比0.5mm略微增加。与此相对，优选地，长度h2至少设为0.5mm以上。然而，长度h2例如是1mm以上且3mm以下左右，其中，更优选的是1.5mm以上且2mm以下。
96.外壳60配置为包围绝缘基板10在俯视下的外缘部分，并且收纳其上的半导体元件21、二极管22、印刷基板30等。也就是说成为如下形式：通过绝缘基板10和外壳60，形成容器状的构件，在该容器状的构件内收纳半导体元件21、二极管22、印刷基板30等，容器状的构件内被密封树脂70填充。密封树脂70例如包括环氧树脂。绝缘基板10的一部分，具体地例如第四导体层12的下侧的区域，也可以从该容器状的构件向外侧露出。
97.外壳60通过未图示的硅酮粘接剂粘接到绝缘基板10的特别是绝缘层11和第四导体层12的端面以及与第四导体层12的端面相邻的主表面的区域。外壳60例如是以pps(聚苯硫醚)为主成分的构件。然而，外壳60也可以使用比pps耐热性高的lcp(液晶聚合物)形成。
98.如图2所示，外壳60具有其下侧的x方向(以及未图示的y方向)的宽度比较宽的区域以及其上侧的x方向(以及y方向)的宽度比较狭窄的区域。在外壳60中形成有槽，该槽从上述宽度宽的区域的外壳内侧面61起在水平方向上在宽度宽的区域延伸，从那里弯曲并以沿宽度狭窄的区域的外壳内侧面62的方式在z方向上延伸。外部电极端子80和外部主电极端子82配置为嵌合在该槽内。外部电极端子80经由金属导线90与印刷基板30的键合焊盘33a电连接。因此，外部电极端子80与信号电极21c电连接。另外，外部主电极端子82经由金属导线90与印刷基板30的键合焊盘33a电连接。因此，外部主电极端子82与信号电极21c电连接。另外，外部电极端子80经由金属导线90与主电极21b以及信号电极21c电连接。
99.接下来，使用图7～图9说明本实施方式的第2例的电力用半导体装置的结构。图7是示出俯视实施方式1的第2例的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。图8是实施方式1的第2例的电力用半导体装置之中沿图7的viii-viii线的部分的概要截面图。图9是实施方式1的第3例中的图8中用虚线包围的部分ix的概要放大截面图。
100.参照图7、图8和图9，本实施方式的第2例的电力用半导体装置100具有与本实施方式的第1例的电力用半导体装置100基本上相同的结构。因此，对相同的结构要素赋予相同的符号，对于与第1例共同的事项不重复其说明。另外，即使符号不同，没有在以下重复说明的内容基本上是与第1例同样的。
101.在该第2例的电力用半导体装置100中，构成印刷基板30的芯材31、第一导体层32以及第二导体层33部分性缺失的部分是贯通部36b。虽然符号不同，但是贯通部36b具有与贯通部36c相同的形状形态、位置等。代替金属柱部51c，金属柱部51b插通到贯通部36b内。金属柱部51b在贯通部36b内通过第一导电性构件46b与印刷基板30连接。金属柱部51b的最下部通过第二导电性构件45b与绝缘基板10的第三导体层13连接。另外，虽然符号不同，但是第一导电性构件46b和第二导电性构件45b的材质、配置形式等与第一导电性构件46c和第二导电性构件45c是同样的。
102.金属柱部51b与第1例的金属柱部51c同样地，以沿z方向延伸的方式插通到贯通部36b内。金属柱部51b从贯通部36b内起超过印刷基板30的第二导体层33的最上表面，沿z方向在上侧延伸至贯通部36b的外侧。
103.金属柱部51b的形状、材质等与金属柱部51c基本上是同样的。然而，如图9所示，金属柱部51b具有头部51b1和柱状部51b2。头部51b1是金属柱部51b之中的配置在贯通部36b的外部且沿绝缘基板10的一个主表面的在xy方向上扩展的部分。换言之，头部51b1是金属柱部51b之中的在图9的第二导体层33的上侧沿图的左右方向即y方向延伸扩展的区域。进一步换言之，头部51b1是在z方向的上方延伸的柱状部51b2在z方向的上侧超过印刷基板30的第三主表面而配置在贯通部36b的外侧的区域。柱状部51b2是金属柱部51b之中头部51b1以外的区域。柱状部51b2是从头部51b1(的最下表面)以包含贯通部36b的内部的区域的方式沿贯通部36b延伸的区域。
104.柱状部51b2例如具有圆柱形，但不限于此。例如，柱状部51b也可以是多棱柱形状。另外，柱状部51b2也可以是由金属材料构成的部分以筒状延伸并且在俯视下的中央部成为空洞。或者，柱状部51b2也可以是其整体由金属材料构成而包含俯视下的中央部的整体被金属材料填充的形式。因此，头部51b1在贯通部36b的外部被配置为连接到柱状部51b2延伸的方向上的一个端部(最上部)。
105.这样，在z方向的最上部，特别是绝缘基板10的第三导体层13的上侧的区域的截面形状中，金属柱部51b与金属柱部51c不同。
106.接下来，使用图10～图12说明本实施方式的第3例的电力用半导体装置的结构。图10是示出俯视实施方式1的第3例的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。图11是实施方式1的第3例的电力用半导体装置之中沿图10的xi-xi线的部分的概要截面图。图12是实施方式1的第3例中的图11中的由虚线包围的部分xii的概要放大截面图。
107.参照图10、图11和图12，本实施方式的第3例的电力用半导体装置100具有与本实施方式的第1例的电力用半导体装置100基本上相同的结构。因此，对相同的结构要素赋予相同的符号，对于与第1例共同的事项不重复其说明。另外，即使符号不同，未在以下重复说明的内容基本上是与第1例同样的。
108.在该第3例的电力用半导体装置100中，印刷基板30之中第一导体层32部分性缺失的部分是缺失部36a。缺失部36a与贯通部36b、36c形成的位置是相同的。然而，缺失部36a形成为，通过在其被形成的区域中贯通第一导体层32来露出其正下方的芯材31的第一主表面。
109.也就是说，缺失部36a不以缺失芯材31和第二导体层33的方式形成。这样，缺失部36a仅贯通印刷基板30的连结第一主表面和第二主表面的z方向的一部分。因此，缺失部36a不贯通印刷基板30。另一方面，作为缺失部的贯通部36b、36c通过贯通印刷基板30的z方向的整体而贯通第一导体层32、芯材31和第二导体层33的全部。在这点上，第3例与第1例和第2例不同。
110.代替金属柱部51c，金属柱部51a插通到缺失部36a内。金属柱部51a在缺失部36a内通过第一导电性构件46a与印刷基板30连接。金属柱部51a的最下部通过第二导电性构件45a与绝缘基板10的第三导体层13连接。另外，第一导电性构件46a和第二导电性构件45a的材质与第一导电性构件46c和第二导电性构件45c是同样的。
111.金属柱部51a以沿z方向延伸的方式插通到缺失部36a内。金属柱部51a从缺失部36a内至绝缘基板10的第三导体层13的最上表面，沿z方向向下侧延伸。
112.金属柱部51a的材质等与金属柱部51c基本上是同样的。另外，金属柱部51a也可以是由金属材料构成的部分以筒状延伸并且在俯视下的中央部成为空洞。或者，金属柱部51a也可以是其整体由金属材料构成而包含俯视下的中央部的整体被金属材料填充的形式。
113.这样，金属柱部51a不贯通印刷基板30。在这点上，金属柱部51a与金属柱部51b和金属柱部51c不同。
114.接下来，使用图13～图18说明实施方式1的电力用半导体装置100的制造方法。另外，以下，电力用半导体装置100的制造方法之中，特别地以形成绝缘基板10和印刷基板30、接合绝缘基板10和印刷基板30的工序为中心进行说明。图13～图18全部与图2同样地作为沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图来示出。然而，在图13～图15中，与其他图不同，z方向即上下是反转的。然而，在如图13～图15所示的工序中，也可以与图16～图18同样地不反转z方向而进行处理。
115.图13是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第1工序的、沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。参照图13，在第1例的电力用半导体装置100的制造方法中，准备印刷基板30，该印刷基板30包含芯材31、在芯材31的第一主表面形成的第一导体层32和在芯材31的与第一主表面相反侧的第二主表面形成的第二导体层33。在准备的印刷基板30中，形成第一导体层32部分性缺失的缺失部。然而，在图13中，缺失部不仅贯通第一导体层32，还贯通印刷基板30的连结第一主表面和第二主表面的方向的整体。由此，准备形成了贯通第一导体层32、芯材31和第二导体层33的全部的贯通部36c的印刷基板30。
116.接下来，如图13所示，将金属柱部51c插入到贯通部36c内。另外，虽然未图示，但是印刷基板30和金属柱部51c通过夹具固定，由此确定彼此的位置。也就是说，贯通部36c和金属柱部51c的x方向和y方向的位置关系以及金属柱部51c的z方向的位置通过未图示的夹具的固定来确定。
117.通过该夹具，插通到贯通部36c内并延伸至贯通部36c外的金属柱部51c固定到印刷基板30。在该状态下，将用于形成第一导电性构件46c的熔融状焊料提供到贯通部36c内、即贯通部36b的内壁面(或者该内壁面例如被镀铜的导体层接合部35的表面)和金属柱部51c所包围的空间部分。所提供的熔融状焊料通过自然空冷瞬间凝固。由此，熔融状焊料成为第一导电性构件46c。通过第一导电性构件46c，金属柱部51c接合到贯通部36c内。另外，用于形成第一导电性构件46c的熔融状焊料作为通过烙铁或焊接机器人等对丝状焊料进行加热后的物质来提供。
118.以上是第1例的金属柱部51c接合到贯通部36c的情况下的工序。另外，第2例的金属柱部51b接合到贯通部36b的情况下的工序也大概与第1例是同样的。这是因为金属柱部51b与金属柱部51c同样地贯通贯通部内。
119.图14是示出实施方式1的第3例的电力用半导体装置的制造方法的第1工序的、沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。图15是示出实施方式1的第3例的电力用半导体装置的制造方法的第2工序的、沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。参照图14和图15，在第3例的电力用半导体装置100的制造方法中，与图13同样地，准备包含芯材31、第一导体层32和第二导体层33的印刷基板30。在准备的印刷基板30中，形成有第一导体层32部分性缺失的缺
失部36a。然而，在图14中，缺失部以仅使第一导体层32部分性缺失的方式贯通。
120.如上所述，在本实施方式中，在准备印刷基板30的工序中，可以在购入印刷基板30后形成贯通部36b、36c或缺失部36a。或者，在准备印刷基板30的工序中，也可以购入已经形成了贯通部36b、36c或缺失部36a的印刷基板30。
121.在缺失部36a内，提供用于形成第一导电性构件46a的熔融状的焊料46d。在该情况下，与上述同样地，作为通过烙铁或焊接机器人等对丝状焊料进行加热后的物质来提供。在该情况下，如上所述，熔融状焊料瞬间凝固，因此优选地，在焊料46d的提供前，如图15那样地将金属柱部51a配置为插通到缺失部36a内并延伸至缺失部36a外之后，提供焊料46d。这样的情况下，如图15所示插通的金属柱部51a通过第一导电性构件46a接合到缺失部36a。
122.然而，在第1例中，作为焊料46d，代替熔融状的焊料，也可以注入膏状焊料。在该情况下，如图14所示，将膏状的焊料46d注入到缺失部36a内。然后，对上述的印刷基板30进行回流焊(reflow)工序。由此，如图15所示，膏状的焊料46d固化为第一导电性构件46a。因此，金属柱部51a以从缺失部36a内延伸至其外部的方式，经由第一导电性构件46a固定并接合到缺失部36a。
123.如图13和图15所示，在第一导体层32的应成为与主电极21b和二极管22相向的最下表面的面上，形成凸点状焊料42b。关于凸点状焊料42b，可以在第一导体层32的应成为最下表面的面上，通过印刷或分配器提供膏状的焊料。或者，也可以在第一导体层32的应成为最下表面的面上作为固体形状的焊料来提供凸点状焊料42b。该提供的焊料也可以通过向印刷基板30的回流焊工序形成为固体形状的凸点状焊料42b。另外，形成凸点状焊料42b的工序也可以在将金属柱部接合到缺失部或贯通部的工序之前进行。
124.图16是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第2工序的沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。参照图16，准备包含绝缘层11、在其下侧的面形成的第四导体层12和在其上侧的面形成的第三导体层13的绝缘基板10。例如将形成了作为栅电极的信号电极21c的半导体元件21接合到绝缘基板10的一个主表面之上即第三导体层13之上。在准备上述绝缘基板10的工序中，可以在购入绝缘基板10后接合半导体元件21。或者，在准备上述绝缘基板10的工序中，也可以购入已经接合了半导体元件21的绝缘基板10。另外，与半导体元件21隔开间隔地将二极管22接合到该第三导体层13之上。这样，作为半导体芯片20的半导体元件21和二极管22通过作为导电性构件40的焊料层41接合到绝缘基板10的第三导体层13之上。也就是说，在第三导体层13上隔着作为焊料层41的例如膏状焊料装载了半导体元件21和二极管22的状态下，进行一次回流焊工序，通过固化的焊料层41将半导体芯片20固定并接合。
125.接下来，如图16所示，用于形成第三导电性构件42(参照图2)的膏状焊料42d通过印刷或分配器等提供到半导体元件21的主电极21b之上。用于形成第二导电性构件45c的膏状焊料45d提供到绝缘基板10的第三导体层13之上。
126.图16的工序可以在图13～图15的工序之后进行，也可以在图13～图15的工序之前进行。
127.图17是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第3工序的沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。参照图17，相对于图13～图15被上下反转的印刷基板30配置为与绝缘基板10的上侧相向。然而，如上所述，在未反转而进行了图13～图15的工序的
情况下，在图17中，印刷基板30不反转而原样地进行处理。
128.在该状态下，成为膏状焊料45d附着到金属柱部51c的最下部的形式。此时，同时，凸点状焊料42b和膏状焊料42d附着。进一步地，同时，半导体芯片20上的膏状焊料42d附着到第一导体层32的最下部。在该状态下进行回流焊工序。由此，凸点状焊料42b和膏状焊料42d被固定为第三导电性构件42，半导体芯片20和第一导体层32接合。与此同时，膏状焊料45d被固定为第二导电性构件45c，金属柱部51c和第三导体层13经由第二导电性构件45c接合。也就是说，金属柱部51c和绝缘基板10通过第二导电性构件45c接合。在图17的工序中，金属柱部51c配置为从作为绝缘基板10的一个主表面的第三导体层13上起贯通贯通部36c内，并延伸至作为贯通部36c的与绝缘基板10相反侧的上侧。
129.另外，为了形成第三导电性构件42而形成凸点状焊料42b和膏状焊料42d两者的理由如下所述。通过可变形的膏状焊料42d，能够吸收已经凝固的凸点状焊料42b的z方向的厚度的偏差。由此，第三导电性构件42以成为更均匀的厚度的方式形成，能够更高品质地进行半导体芯片20和印刷基板30的接合。根据以上的理由，形成凸点状焊料42b和膏状焊料42d两者。然而，与上述相反地，例如也可以在绝缘基板10上形成凸点状焊料42b，在印刷基板30上形成膏状焊料42d。
130.图18是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第4工序的沿图1的ii-ii线的部分的概要截面图。参照图18，外壳60配置在绝缘基板10上。也就是说，成为如下形式：绝缘基板10的特别是绝缘层11和第四导体层12的边缘部伸入并接触到在外壳60的下部形成的槽。接下来，外壳60和绝缘基板10通过未图示的热硬化性的粘接剂固定。另外，信号电极21c和键合焊盘33a通过金属导线90连接。该连接通过一般公知的导线键合工序进行。键合焊盘33a和外部电极端子80通过金属导线90被布线。
131.进一步地，虽然未图示，但是在由外壳60和绝缘基板10构成的容器状的构件内的收纳半导体元件21、金属柱部51c、印刷基板30等的区域中，填充热硬化性的密封树脂70。将密封树脂70加热硬化。通过该加热硬化，密封树脂70密封上述容器状的构件内部。由此，形成如图2所示的形式的电力用半导体装置100。
132.另外，虽然未图示，但是在第1例的电力用半导体装置100的制造方法中，也在图15的工序之后进行与图16～图18同样的处理。
133.接下来，说明本实施方式的作用效果。根据本公开的电力用半导体装置100具备绝缘基板10、半导体元件21和印刷基板30。半导体元件21接合到绝缘基板10的一个主表面。印刷基板30以与半导体元件21相向的方式接合。在半导体元件21形成有主电极21b和信号电极21c。印刷基板30包含芯材31、在芯材31的半导体元件21侧的第一主表面形成的第一导体层32以及在芯材31的与第一主表面相反侧的第二主表面形成的第二导体层33。第二导体层33具有键合焊盘33a。在印刷基板30形成有第一导体层32部分性缺失的缺失部36a、36b、36c。还具备：插通缺失部36a、36b、36c内并到达绝缘基板10，通过第一导电性构件46a、46b、46c与印刷基板30连接的金属柱部51a、51b、51c。信号电极21c和键合焊盘33a通过金属导线90连接。金属柱部51a、51b、51c和绝缘基板10通过第二导电性构件45a、45b、45c接合。
134.在根据本公开的电力用半导体装置的制造方法中，准备将形成了信号电极21c的半导体元件21接合到一个主表面上的绝缘基板10。准备印刷基板30，该印刷基板30包含芯材31、在芯材31的第一主表面形成的第一导体层32以及在芯材31的与第一主表面相反侧的
第二主表面形成的第二导体层33，并形成了第一导体层32部分性缺失的缺失部36a、36b、36c。将插通缺失部36a、36b、36c内并延伸至缺失部36a、36b、36c外的金属柱部51a、51b、51c通过第一导电性构件46a、46b、46c接合到缺失部36a、36b、36c。以与半导体元件21相向的方式配置印刷基板30，通过第二导电性构件45a、45b、45c接合金属柱部51a、51b、51c和绝缘基板10。通过金属导线90连接信号电极21c和在第二导体层33中包含的键合焊盘33a。
135.信号电极21c和键合焊盘33a通过金属导线90进行布线，由此相比于在例如面积小的信号电极21c之上通过金属柱部等直接电连接印刷基板30，生产性提高。为了在平面面积非常小的信号电极21c之上重叠金属柱部或导电性构件40而对两者进行对位的作业是困难的，可能无法进行稳定的生产。根据本公开，能够排除那样的困难作业，并避免发生由于该困难作业导致的两者间的连接不良等。这是因为，根据导线键合工序，能够将金属导线90稳定地接合到面积小的信号电极21c之上。
136.另外，在本实施方式中，金属柱部51a～51c和绝缘基板10通过第二导电性构件45a～45c接合。相比于接合到信号电极21c之上，通过第二导电性构件45a～45c将金属柱部接合到绝缘基板10上的位置是容易的。这是因为，相对于信号电极21c是1mm
×
2mm以下的平面大小，在绝缘基板10之上，可接合金属柱部的位置至少能够确保2mm
×
2mm以上。
137.在上述电力用半导体装置100中，缺失部是通过贯通印刷基板30的连结第一主表面和第二主表面的z方向的整体而贯通第一导体层32、芯材31和第二导体层33的全部的贯通部36b、36c。金属柱部51b、51c从绝缘基板10的一个主表面贯通贯通部36b、36c内，并延伸至贯通部36b、36c的与绝缘基板10相反侧。可以是这样的结构。
138.在上述电力用半导体装置100的制造方法中，缺失部是通过贯通印刷基板30的连结第一主表面和第二主表面的z方向的整体而贯通第一导体层32、芯材31和第二导体层33的全部的贯通部36b、36c。在通过第二导电性构件45a、45b、45c接合的工序中，金属柱部51a～51c配置为从绝缘基板10的一个主表面贯通缺失部36a～36c内，并延伸至缺失部36a～36c的与绝缘基板10相反侧。可以是这样的方法。
139.通过贯通印刷基板30的整体的金属柱部51b、51c支撑印刷基板30，由此能够抑制印刷基板30的倾斜。因此，印刷基板30上的金属导线90的接合强度稳定，可靠性和生产性提高。
140.在上述电力用半导体装置100中，主电极21b和印刷基板30通过第三导电性构件42连接。可以是这样的结构。由此，更可靠地进行主电极21b和印刷基板30的电接合。
141.在上述电力用半导体装置100中，半导体元件21的附着有第三导电性构件42的主电极21b的至少一部分配置在与键合焊盘33a在俯视时重叠的位置。可以是这样的结构。
142.在可接合金属导线90的键合焊盘33a的正下方配置有半导体元件21的主电极21b，主电极21b在其正上方通过第三导电性构件42焊接。通过在金属导线90的接合部的正下方的第三导电性构件42，伴随在导线键合工序时产生的负荷的印刷基板30在z方向上的变形被抑制，超声波能量稳定地传递到接合部。因此，金属导线90的接合部的接合强度以及该接合部的形状稳定。因此，能够稳定地进行金属导线90的通过导线键合工序的接合。
143.在上述电力用半导体装置100中，键合焊盘33a上的连接金属导线90的位置的至少一部分配置在半导体元件21的与第三导电性构件42在俯视时重叠的位置。可以是这样的结构。如此，由于上述的导线键合工序时的负荷引起的印刷基板30的挠曲被进一步地抑制。因
此，在键合焊盘33a上的金属导线90的接合性进一步稳定，其可靠性和生产性进一步提高。
144.在上述电力用半导体装置100中，配置多个金属柱部51a～51c。多个金属柱部51a～51c之中的1个金属柱部51a～51c配置于俯视下的印刷基板的中央。多个金属柱部51a～51c之中除了1个金属柱部51a～51c之外的其他多个金属柱部51a～51c配置在关于印刷基板30的中央而言彼此点对称的位置。可以是这样的结构。
145.根据以上，能够抑制印刷基板30的相对于绝缘基板10的倾斜。因此，通过使金属导线90对键合焊盘33a的接合强度稳定，能够提高加热时的温度循环的可靠性和生产性。
146.另外，多个金属柱部51a～51c通过第一导电性构件46a～46c和第二导电性构件45a～45c固定到贯通部36b、36c和绝缘基板10。金属柱部51a～51c配置在贯通部36b、36c内。因此，贯通部36b、36c的内壁面约束其内侧的金属柱部51a～51c的位置。由此，能够高精度地确定金属柱部51a～51c各自的x方向和y方向的配置位置。
147.另外，在本实施方式中，优选地，例如在图6中示出的长度h2即例如在第1例中多个金属柱部51c从贯通部36c向第二导体层33的上侧突出的长度全部相同。然而，此处的相同还包含具有0.05mm左右的误差的情况。多个金属柱部51c的z方向的位置通过未图示的夹具确定。然而也可以是，至少仅例如经过中央的小的非键合焊盘33b的贯通部36c内的金属柱部51c的上述长度h2与其他多个金属柱部51c不同，其以外的其他多个金属柱部51c全部是相同的长度h2。
148.多个金属柱部51c配置为关于z方向成为相同的位置坐标。由此，作为用于支撑印刷基板30的夹具发挥功能。能够提高印刷基板30相对于绝缘基板10的关于水平方向即沿xy平面的方向的平行度。
149.通常，在导线键合工序中，用于一边将超声波的振动传播到金属导线90一边施加用于接合的负荷的键合工具和作为被键合的对象物的键合焊盘33a设置为彼此大致垂直。假设没有这样设置，则所传播的超声波的振动和所施加的负荷的关系不稳定。因此，金属导线90的接合强度变低。假设因为印刷基板30的倾斜而接合强度不稳定，则有时成为电力用半导体装置100的加热时的温度循环可靠性降低的原因，或者在制造时成为不良品。因此，如上所述，通过将多个之间的长度h2设为大致相等，能够减少印刷基板30的倾斜。另外，通过将长度h2设为大致相等，能够使金属导线90到键合焊盘33a的接合强度稳定，提高电力用半导体装置100的加热时的温度循环可靠性和生产性。另外，多个金属柱部51c自身的z方向尺寸的误差优选为尺寸平均的1％以下，更优选为0.5％以下。
150.实施方式2。
151.首先，使用图19～图23说明本实施方式的电力用半导体装置的结构。图19是示出俯视实施方式2的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。图20是实施方式2的电力用半导体装置之中沿图19的xx-xx线的部分的概要截面图。图21是图19的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。图22是示出图19的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。图23是示出图19的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向上侧的导体层的形式的概要俯视图。另外，图19～图23对应于实施方式1的第1例的图1～图5。
152.参照图19～图23，本实施方式的电力用半导体装置100具有与实施方式1的第1例的电力用半导体装置100基本上相同的结构。因此，对相同的结构要素赋予相同的符号，对
于与实施方式1的第1例共同的事项不重复其说明。另外，即使符号不同，未在以下重复说明的内容基本上是与实施方式1的第1例同样的。
153.在本实施方式中，多个金属柱部51c之中除了配置在俯视下的印刷基板30的中央的1个金属柱部51c之外的其他多个金属柱部51c之中的一部分被配置为排列在经过关于作为第一方向的x方向而言的印刷基板30的中央的第一中心线c1上。也就是说，例如在第一中心线c1上，与印刷基板30的中央的金属柱部51c在y方向上彼此隔开间隔地配置合计3个贯通部36c及其内部的金属柱部51c。换言之，3个金属柱部51c在y方向上彼此隔开间隔地配置为一直线状。
154.这些合计3个金属柱部51c(中心即中央的那个可以除外)配置在关于第二中心线c2彼此线对称的位置，该第二中心线c2是经过印刷基板30的俯视下的关于y方向的中央的线，y方向是与x方向正交的第二方向。换言之，上述合计3个之中除了中央的那个之外的2个金属柱部51c配置在关于第二中心线c2彼此线对称的位置。因此，在第一中心线c1上排列的3个金属柱部51c之中的彼此邻接的金属柱部51c之间，y方向的间隔相等。
155.这些合计3个金属柱部51c均与中央部的金属柱部51c同样地配置在与平面面积小的非键合焊盘33b和第一导体层32的图案重叠的位置。因此，在图22和图23中，与图4和图5同样的平面面积小的第一导体层32和非键合焊盘33b在x方向的中央部在y方向上隔开间隔地各形成3个。
156.接下来，在该电力用半导体装置100中，与图3同样地，3个半导体元件21和3个二极管22以排列为1列的方式接合到绝缘基板10的2个第三导体层13的各第三导体层上。然而，形成在2个大的非键合焊盘33b各自的多个贯通部36c以及贯通其内部的多个金属柱部51c的配置形式与图3不同。具体地，如图20和图21所示，金属柱部51c和贯通部36c在2个大的非键合焊盘33b各自的俯视下的y方向的中央的区域中，在x方向上隔开间隔地各形成3个。也就是说，关于y方向，以二极管22、贯通部36c和金属柱部51c、半导体元件21的次序，彼此隔开间隔地排列。换言之，关于y方向，在半导体元件21和二极管22之间配置贯通部36c和金属柱部51c。在图21的左侧和图20中，从y方向的负侧向正侧，以二极管22、贯通部36c和金属柱部51c、半导体元件21的次序排列。在图21的右侧，从y方向的负侧向正侧，以半导体元件21、贯通部36c和金属柱部51c、二极管22的次序排列。
157.因此，在2个大的非键合焊盘33b的部分中配置有合计6个贯通部36c和金属柱部51c。这6个金属柱部51c均在第二中心线c2上，在x方向上彼此隔开间隔地配置。换言之，6个金属柱部51c在x方向上彼此隔开间隔地配置为一直线状。
158.这些合计6个金属柱部51c配置在关于第一中心线c1彼此线对称的位置，该第一中心线c1是经过印刷基板30的俯视下的关于x方向的中央的线。换言之，上述合计3个之中除了中央的那个之外的6个金属柱部51c配置在关于第一中心线c1彼此线对称的位置。因此，在第二中心线c2上排列的6个金属柱部51c之中第二中心线c2的左侧的3个和右侧的3个距第一中心线c1在x方向上的距离相等。
159.根据以上，配置有x方向中央的第一中心线c1上的3个金属柱部51c、以及在与大的非键合焊盘33b重叠的位置在第二中心线c2上排列的6个金属柱部51c，合计9个。此处也优选地，多个例如合计9个金属柱部51c配置在俯视下关于绝缘基板10的中心彼此点对称的位置。另外，多个金属柱部51c之中除了在印刷基板30以及绝缘基板10的中央(包含中心点)的
1个金属柱部51c之外的其他多个金属柱部51c优选配置在关于印刷基板30的中央即例如中心点彼此点对称的位置。
160.因此，只要上述其他多个金属柱部51c关于印刷基板30的中央即例如中心点彼此点对称，在本实施方式中，也可以例如与实施方式1的第1例同样地，关于y方向以贯通部36c和金属柱部51c、二极管22、半导体元件21的次序排列。
161.以上记载了具有贯通部36c和金属柱部51c的例子。然而，在图19～图23中，也可以代替贯通部36c和金属柱部51c，使用贯通部36b和金属柱部51b，也可以使用缺失部36a和金属柱部51a。
162.接下来，说明本实施方式的作用效果。本实施方式除了与实施方式1同样的作用效果之外，还取得以下的作用效果。
163.关于根据本公开的电力用半导体装置100，多个金属柱部51a～51c之中的1个配置在俯视下的印刷基板30的中央。多个金属柱部51a～51c之中除了上述中央的1个之外的其他多个金属柱部51a～51c配置在关于印刷基板30的中央彼此点对称的位置。优选以上述作为前提。进一步地，关于该电力用半导体装置100，除了中央的1个之外的其他多个金属柱部51a～51c之中的一部分的多个金属柱部51a～51c配置为在第一中心线c1上排列，该第一中心线c1是经过印刷基板30的俯视下的关于作为第一方向的x方向的中央的线。上述一部分的多个金属柱部51a～51c配置在关于第二中心线c2彼此线对称的位置，该第二中心线c2是经过关于y方向的中央的线，y方向是印刷基板30的俯视下的与x方向正交的第二方向。可以是这样的结构。
164.根据以上，能够抑制印刷基板30相对于绝缘基板10的倾斜。因此，使金属导线90到键合焊盘33a的接合强度稳定，由此能够提高温度循环的可靠性和生产性。
165.在第一中心线c1上，多个金属柱部51a～51c配置为关于第二中心线c2彼此线对称。由此，抑制印刷基板30向绝缘基板10上的装载时的倾斜以及伴随由于焊接的温度上升的印刷基板30或绝缘基板10的翘曲。由此，使金属导线90到键合焊盘33a的接合强度稳定，能够提高针对加热时的温度循环的可靠性和生产性。另外，通过抑制由于加热时的温度循环的印刷基板30的变形，能够减少半导体元件21上的第三导电性构件42的歪斜，提高温度循环的可靠性。
166.实施方式3。
167.首先，使用图24～图27说明本实施方式的电力用半导体装置的结构。图24是示出俯视实施方式3的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。图25是图24的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。图26是示出图24的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。图27是示出图24的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向上侧的导体层的形式的概要俯视图。另外，图24、图25、图26、图27对应于实施方式1的第1例的图1、图3、图4、图5。
168.参照图24～图27，本实施方式的电力用半导体装置100具有与实施方式2的电力用半导体装置100基本上相同的结构。因此，对相同的结构要素赋予相同的符号，对于与实施方式2共同的事项不重复其说明。而且即使符号不同，未在以下重复说明的内容基本上是与实施方式2同样的。
169.在本实施方式中，印刷基板30包含1对突起部34。突起部34是在关于印刷基板30的x方向的中央部中，包含第一中心线c1，相对于该中央部以外的区域在俯视下的外缘在y方向上突起的部分。也就是说，如图24、图26、图27所示，在突起部34中，矩形形状的芯材31的y方向负侧的外缘向y方向负侧即图24的下侧突起。另外，在突起部34中，矩形形状的芯材31的y方向正侧的外缘向y方向正侧即图24的上侧突起。
170.随之在本实施方式中，多个之中的除了印刷基板30在俯视下的中央部以外的金属柱部51c的一部分配置在1对突起部34的各突起部。也就是说，例如在实施方式2中的第一中心线c1上的除了印刷基板30的中央之外的2个金属柱部51c和贯通部36c配置为与1对突起部34的各突起部重叠。因此，在1对突起部34各自中的芯材31的表面上形成有平面面积小的第一导体层32的图案和非键合焊盘33b的图案。突起部34以及与这些重叠的平面面积小的各图案和金属柱部51c配置为和不与印刷基板30重叠而露出的信号电极21c关于x方向大致直线状地排列。
171.另外，在突起部24中形成的第一导体层32、第二导体层33和金属柱部51c为了支撑印刷基板30而形成。因此，在突起部24中形成的第一导体层32、第二导体层33和金属柱部51c独立于后述的电力变换系统的电路(所谓的功率电路)。
172.以上，记载了具有贯通部36c和金属柱部51c的例子。然而，在图24～图27中，代替贯通部36c和金属柱部51c，也可以使用贯通部36b和金属柱部51b，也可以使用缺失部36a和金属柱部51a。关于其他变形例，在实施方式2中可设想的例子基本上在实施方式3中也可设想。
173.接下来，说明本实施方式的作用效果。本实施方式除了与实施方式1和实施方式2同样的作用效果之外，还取得以下的作用效果。
174.根据本公开的电力用半导体装置100优选以实施方式2为前提。进一步地，关于该电力用半导体装置100，印刷基板30包含1对突起部34，该突起部34在关于作为第一方向的x方向的中央部中，包含第一中心线c1，相对于上述x方向的中央部以外的区域在俯视下的外缘在作为第二方向的y方向上突起。除了中央的1个之外的其他多个金属柱部51a～51c之中的一部分的多个金属柱部51a～51c各自配置在1对突起部34的各突起部。可以是这样的结构。
175.如此，能够配置承担后述的电力变换系统的电路(所谓的功率电路)的第一导体层32、第二导体层33的区域能够扩展与突起部34的面积相应的部分。因此，能够使布线密度更高。
176.实施方式4。
177.首先，使用图28～图33说明本实施方式的电力用半导体装置的结构。图28是示出俯视实施方式4的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。图29是实施方式4的电力用半导体装置之中沿图28的xxix-xxix线的部分的概要截面图。图30是实施方式4中的图29中由虚线包围的部分xxx的概要放大截面图。图31是图28的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。图32是示出图28的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。图33是实施方式4的电力用半导体装置之中沿图28的xxxiii-xxxiii线的部分的概要截面图。另外，图28、图29、图30、图31、图32对应于实施方式1的第1例的图1、图2、图6、图3、图4。
178.参照图28～图33，本实施方式的电力用半导体装置100具备与实施方式1的第1例的电力用半导体装置100基本上相同的结构。因此，对相同的结构要素赋予相同的符号，对于与实施方式1的第1例共同的事项不重复其说明。另外，即使符号不同，未在以下重复说明的内容基本上是与实施方式1的第1例同样的。
179.在本实施方式中，作为印刷基板30的缺失部，除了贯通部36c之外，还形成缺失部36d。缺失部36d在与键合焊盘33a在俯视时重叠的位置形成多个。缺失部36d与缺失部36a同样地不贯通印刷基板30，仅贯通印刷基板30的连结第一主表面和第二主表面的z方向的一部分。具体地，缺失部36d形成为通过在其被形成的区域中贯通第一导体层32，露出其正下方的芯材31的第一主表面。
180.在缺失部36d内，以与金属柱部51a同样的形式，以沿z方向延伸的方式插通金属柱部51d。金属柱部51d不贯通印刷基板30。金属柱部51d在缺失部36d内通过第一导电性构件46d与印刷基板30连接。金属柱部51d的最下部通过第二导电性构件45d与绝缘基板10的第三导体层13连接。另外，金属柱部51d、第一导电性构件46d和第二导电性构件45d的材质与金属柱部51c、第一导电性构件46c和第二导电性构件45c是同样的。
181.在印刷基板30的第一导体层32中，形成多个例如8个缺失部36d。因此，电力用半导体装置100具有多个例如8个金属柱部51d。8个缺失部36d以及将其插通的8个金属柱部51d关于x方向隔开间隔地、以与作为半导体元件21的主电极的发射极电极21b交替排列的方式，配置于在x方向上延伸的直线上。换言之，8个缺失部36d以及将其插通的8个金属柱部51d配置为在x方向上隔着半导体元件21(发射极电极21b)。如图31所示，在y方向上侧和下侧，配置各4个合计8个缺失部36d和金属柱部51d，以在x方向上隔着在1列中排列3个的半导体元件21中的各半导体元件。以在x方向上隔着半导体元件21的方式配置为直线状的金属柱部51d的数目是任意的。另外，根据以上，如图33所示、金属柱部51d和半导体元件21的主电极21b上的第三导电性构件42配置为关于x方向隔开间隔地交替排列。
182.另外，如图33所示，在本实施方式中，键合焊盘33a上的连接金属导线90的多个位置(多个接合部)的至少一部分配置在与多个金属柱部51d在俯视时重叠的位置。换言之，关于z方向，从图33的上方向下方，以金属导线90的接合部、金属柱部51d的次序排列。此处的一部分包含1个整体之中一部分的面积的意思和多个中的一部分(至少一个)的意思两者。
183.另外，与实施方式1同样地，信号电极21c和键合焊盘33a通过金属导线90连接。该金属导线90与键合焊盘33a接合的多个接合部的至少一部分配置在与第三导电性构件42在俯视时重叠的位置。换言之，关于z方向，从图33的上方向下方，以金属导线90的接合部、第三导电性构件42、半导体元件21的次序排列。此处的一部分的定义与上述是同样的。
184.根据以上，关于多个金属导线90的各金属导线，其至少一部分与第三导电性构件42或金属柱部51d的某一个在俯视时重叠。多个金属导线90的各金属导线以彼此不干扰的方式布线。
185.接下来，说明本实施方式的作用效果。本实施方式除了与实施方式1同样的作用效果之外，还取得以下的作用效果。
186.在根据本公开的电力用半导体装置100中，缺失部36d在与键合焊盘33a在俯视时重叠的位置形成多个。与键合焊盘33a在俯视时重叠的位置的多个缺失部36d和多个缺失部36d内的金属柱部51d以与作为半导体元件21的主电极的发射极电极21b交替排列的方式配
置在直线上。由此，例如从z方向下方通过金属柱部51d支撑键合焊盘33a。因此，由于上述的导线键合工序时的负荷引起的印刷基板30的挠曲被进一步地抑制。因此，键合焊盘33a之上的金属导线90的接合性进一步稳定，其可靠性和生产性进一步提高。
187.在上述电力用半导体装置100中，键合焊盘33a上的连接金属导线90的位置的至少一部分也可以配置在和与键合焊盘33a在俯视时重叠的位置的金属柱部51d在俯视时重叠的位置。由此，键合焊盘33a上的连接金属导线90的位置(接合部)处的印刷基板30的挠曲被进一步抑制。因此，键合焊盘33a之上的金属导线90的接合性进一步稳定，其可靠性和生产性进一步提高。
188.实施方式5。
189.本实施方式将上述的实施方式1～4的半导体装置应用于电力变换装置。本公开不限定于某种电力变换装置，但是以下作为实施方式5，说明将本公开应用于三相逆变器的情况。
190.图34是示出应用了实施方式5的电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。在图34中示出的电力变换系统包括电源400、电力变换装置200、负载300。电源400是直流电源，向电力变换装置200提供直流电力。电源400不特别限定，但是例如能够包括直流系统、太阳能电池、蓄电池，也可以包括连接到交流系统的整流电路、ac/dc转换器。电源400也可以包括将从直流系统输出的直流电力变换为意图的电力的dc/dc转换器。
191.电力变换装置200是在电源400和负载300之间连接的三相逆变器，将从电源400提供的直流电力变换为交流电力，向负载300提供交流电力。电力变换装置200如图34所示具备将输入的直流电力变换为交流电力并输出的主变换电路201以及将控制主变换电路201的控制信号输出到主变换电路201的控制电路203。
192.负载300是通过从电力变换装置200提供的交流电力驱动的三相电动机。另外，负载300不限于某一个用途，是在各种电气设备中装载的电动机。负载300例如用作面向混合动力汽车、电动汽车、铁道车辆、电梯或者空调设备的电动机。
193.以下详细说明电力变换装置200。主变换电路201具备开关元件和续流二极管(未图示)。开关元件对从电源400提供的电压进行开关，由此，主变换电路201将从电源400提供的直流电力变换为交流电力，并提供给负载300。主变换电路201的具体的电路结构有各种结构，但是本实施方式的主变换电路201是2电平三相全桥电路，可包括6个开关元件和与各个开关元件反并联的6个续流二极管。主变换电路201的各开关元件以及各续流二极管的至少某一个是上述的实施方式1～4的任意的电力用半导体装置100中所包含的半导体元件21以及二极管22。作为构成主变换电路201的功率半导体模块202，可应用上述的实施方式1～4的任意的电力用半导体装置100。6个开关元件中每2个开关元件串联连接来构成上下臂，各上下臂构成全桥电路的各相(u相、v相、w相)。然后，各上下臂的输出端子即主变换电路201的3个输出端子连接到负载300。
194.另外，主变换电路201具备驱动各开关元件的驱动电路(未图示)。驱动电路可以内置于功率半导体模块202，也可以是与功率半导体模块202单独具备驱动电路的结构。驱动电路生成驱动主变换电路201的开关元件的驱动信号，向主变换电路201的开关元件的控制电极提供驱动信号。具体地，根据来自后述的控制电路203的控制信号，将使开关元件成为导通状态的驱动信号和使开关元件成为截止状态的驱动信号输出到各开关元件的控制电
极。在将开关元件维持在导通状态的情况下，驱动信号是开关元件的阈值电压以上的电压信号(导通信号)，在将开关元件维持在截止状态的情况下，驱动信号成为开关元件的阈值电压以下的电压信号(截止信号)。
195.控制电路203控制主变换电路201的开关元件，以向负载300提供期望的电力。具体地，基于应向负载300提供的电力，计算出主变换电路201的各开关元件应成为导通状态的时间(导通时间)。例如，能够通过根据应输出的电压来调制开关元件的导通时间的pwm控制，控制主变换电路201。然后，向主变换电路201具备的驱动电路输出控制指令(控制信号)，以对在各时点应成为导通状态的开关元件输出导通信号，向应成为截止状态的开关元件输出截止信号。驱动电路根据该控制信号，向各开关元件的控制电极输出导通信号或截止信号作为驱动信号。
196.如上所述，在本实施方式的电力变换装置200中，作为构成主变换电路201的功率半导体模块202，应用实施方式1～4的任意方式所涉及的电力用半导体装置100。因此，本实施方式的电力变换装置200与上述的各实施方式同样地，能够使绝缘基板10小型化且抑制连接不良。
197.在本实施方式中，说明了对2电平三相逆变器应用本公开的例子，但是本公开不限于此，能够应用于各种电力变换装置。在本实施方式中，设为2电平电力变换装置，但是也可以是3电平电力变换装置。或者，也可以是多电平电力变换装置。在电力变换装置向单相负载提供电力的情况下，也可以对单相逆变器应用本公开。在电力变换装置向直流负载等提供电力的情况下，也可以对dc/dc转换器或ac/dc转换器应用本公开。
198.应用本公开的电力变换装置不限定于负载是电动机的情况，例如可嵌入到放电加工机或激光加工机的电源装置或者感应加热烹调器或非接触供电系统的电源装置中。应用本公开的电力变换装置可用作太阳能发电系统或蓄电系统等的功率调节器。
199.也可以将以上叙述的各实施方式(所包含的各个例子)中记载的特征以在技术上不矛盾的范围下适当组合的方式应用。
200.应认为本次公开的实施方式在所有方面都是示例而不是限制性的。本公开的范围旨在通过权利要求书而不是上述说明来示出，并且包括与权利要求书等同的意义和范围内的所有改变。