半导体装置以及电力变换装置的制作方法

1.本公开涉及半导体装置以及电力变换装置。


背景技术：

2.以往，以半导体装置的小型化以及高散热化为目的，有利用接合材料将半导体元件接合到由热传导率优良的金属形成的散热器(heat spreader)的半导体装置。散热器、半导体元件以及接合材料用密封树脂密封。
3.例如，在日本特开平9-8209号公报(专利文献1)中，半导体装置具备散热部件(散热器)、ag(银)膏(接合材料)、半导体芯片(半导体元件)、模压树脂(密封树脂)、薄片(tab)以及粘接剂。ag膏相比于半导体芯片的外周端配置于内侧。半导体芯片具有配置于半导体芯片的外周端与ag膏之间的露出面。外周端以及露出面从ag膏露出。
4.薄片在相比于半导体芯片的外周端的内侧，被半导体芯片和散热部件夹入。薄片的一方端通过ag膏与半导体芯片接合。薄片的另一方端通过粘接剂与散热部件接合。因此，半导体芯片经由ag膏、薄片以及粘接剂与散热部件连接。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开平9-8209号公报


技术实现要素：

8.在上述公报记载的半导体装置中，半导体芯片(半导体元件)的外周端(第1外周端)以及露出面从ag膏(接合材料)露出，所以在半导体芯片的端部产生的热应力可能变小。然而，半导体芯片经由ag膏、薄片以及粘接剂与散热部件(散热器)连接。因此，半导体芯片和散热部件未通过ag膏直接接合。因此，难以精度良好地配置半导体芯片和散热部件。
9.本公开是鉴于上述课题完成的，其目的在于提供一种能够减小在半导体元件的端部产生的热应力、并且能够精度良好地配置半导体元件和散热器的半导体装置以及电力变换装置。
10.本公开的半导体装置具备半导体元件、接合材料、散热器以及密封树脂。半导体元件包括主面。主面具有第1外周端。接合材料配置于主面。散热器通过接合材料与主面接合。密封树脂密封半导体元件、接合材料以及散热器。散热器包括主体部和突出部。主体部相对于接合材料配置于与半导体元件相反的一侧。突出部在相比于第1外周端的内侧从主体部朝向主面突出。突出部通过接合材料与主面接合。主面具有露出面。露出面配置于第1外周端与接合材料之间。第1外周端以及露出面从接合材料露出。第1外周端以及露出面被密封树脂密封。
11.根据本公开的半导体装置，第1外周端以及露出面从接合材料露出。因此，能够减小在半导体元件的端部产生的热应力。另外，突出部通过接合材料与主面接合。因此，半导体元件和散热器通过接合材料直接接合。因此，能够精度良好地配置半导体元件和散热器。
附图说明
12.图1是概略地示出实施方式1所涉及的半导体装置的第1结构的剖面图。
13.图2是沿着图1的ii-ii线的剖面图。
14.图3是图1的iii区域的放大图。
15.图4概略性地示出实施方式1所涉及的半导体装置的第2结构，是与图3对应的放大图。
16.图5概略性地示出实施方式1所涉及的半导体装置的第3结构，是与图3对应的放大图。
17.图6是概略地示出实施方式1所涉及的散热器的结构的上面图。
18.图7是沿着图6的vii-vii线的剖面图。
19.图8是概略地示出第1距离与剪切应力比的关系以及阈值的图表。
20.图9是概略地示出实施方式1的变形例所涉及的半导体装置的结构的剖面图。
21.图10是图9的x区域的放大图。
22.图11是概略地示出实施方式2所涉及的半导体装置的结构的剖面图。
23.图12是概略地示出实施方式2所涉及的散热器的结构的上面图。
24.图13是沿着图12的xiii-xiii线的剖面图。
25.图14是概略地示出实施方式3所涉及的半导体装置的结构的剖面图。
26.图15是概略地示出实施方式4所涉及的电力变换装置的结构的框图。
27.(符号说明)
28.1：半导体元件；1m：主面；1e：露出面；1o：第1外周端；2：接合材料；2o：第2外周端；3：散热器；3o：第3外周端；4：壳体；9：密封树脂；30：主体部；31：突出部；32：周边部；101：电源；200：电力变换装置；201：主变换电路；203：控制电路；300：负载；d1：第1距离；d2：第2距离；is：内部空间。
具体实施方式
29.以下，根据附图说明实施方式。此外，以下，对同一或者相当的部分附加同一符号，不反复进行重复的说明。
30.实施方式1.
31.使用图1～图8，说明实施方式1所涉及的半导体装置100的结构。此外，在图2中，为便于说明，未图示密封树脂9以及第2布线部件61。如图1所示，半导体装置100包括半导体元件1、接合材料2、散热器3以及密封树脂9。半导体装置100也可以还包括布线接合材料5、金属层7、绝缘层8、第1布线部件60以及第2布线部件61。半导体装置100是电力用的功率半导体装置。
32.如图1所示，半导体元件1包括主面1m、背面1b以及侧面1s。主面1m具有第1外周端1o。主面1m具有露出面1e和接合面1j。露出面1e配置于第1外周端1o与接合材料2之间。第1外周端1o以及露出面1e从接合材料2露出。第1外周端1o以及露出面1e被密封树脂9密封。接合面1j被接合材料2覆盖。
33.背面1b与主面1m相向。背面1b相对于半导体元件1的中心配置于与主面1m相反的一侧。背面1b具有背面外周端1o2(参照图3)。背面外周端1o2(参照图3)从接合材料2以及布
线接合材料5露出。背面外周端1o2(参照图3)被密封树脂9密封。
34.如图1所示，在本实施方式中，半导体元件1包括元件部10、第1电极11以及第2电极12。元件部10被第1电极11和第2电极12夹入。第1电极11通过接合材料2与突出部31接合。在本实施方式中，第1电极11包括主面1m。第2电极12相对于元件部10配置于与第1电极11相反的一侧。第2电极12通过布线接合材料5与布线部件接合。在本实施方式中，第2电极12包括背面1b。
35.半导体元件1是电力用的功率半导体元件。半导体元件1的材料例如包含硅(si)或者碳化硅(sic)等。半导体元件1的种类例如是绝缘栅极型双极型晶体管(igbt：insulated gate bipolar transistor)、续流二极管(fwd：free wheel diode)以及金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet：metal oxide semiconductor field effect transistor)等。此外，半导体元件1的种类不限于这些。在本实施方式中，半导体装置100包括1个半导体元件1，但半导体装置100也可以包括多个半导体元件1。
36.第1电极11以及第2电极12例如是控制信号电极以及主电极中的至少任意一个。此外，第1电极11以及第2电极12不限于这些。第1电极11以及第2电极12的材料是具有优良的电气特性以及机械特性的金属。第1电极11以及第2电极12的材料例如包含铝(al)、铜(cu)、银(ag)、镍(ni)以及金(au)中的至少任意一个。第1电极11以及第2电极12的材料例如也可以是将铝(al)、铜(cu)、银(ag)、镍(ni)以及金(au)中的至少1个作为主成分包含的合金。
37.如图1所示，散热器3通过接合材料2与主面1m接合。散热器3包括主体部30和突出部31。主体部30相对于接合材料2配置于与半导体元件1相反的一侧。在本实施方式中，主体部30与接合材料2离开地配置。
38.如图1所示，突出部31在相比于第1外周端1o的内侧从主体部30朝向主面1m突出。突出部31通过接合材料2与主面1m接合。突出部31和主面1m夹入接合材料2。
39.散热器3的材料是具有优良的电气特性以及机械特性的金属。散热器3的材料例如也可以包含铝(al)、铜(cu)、银(ag)、镍(ni)以及金(au)中的至少任意一个。散热器3的材料例如也可以是将铝(al)、铜(cu)、银(ag)、镍(ni)以及金(au)中的至少1个作为主成分包含的合金。散热器3的材料也可以是包含碳化硅(sic)和铝(al)的复合材料(al-sic)。此外，散热器3的材料不限于这些。在本实施方式中，半导体装置100包括1个散热器3，但半导体装置100也可以包括多个散热器3。
40.如图1所示，接合材料2配置于主面1m。接合材料2配置于主面1m与突出部31之间。接合材料2配置于接合面1j。接合材料2未到达第1外周端1o。半导体元件1通过接合材料2与散热器3电连接。
41.布线接合材料5相对于半导体元件1配置于与接合材料2相反的一侧。布线接合材料5配置于背面1b与布线接合材料5之间。布线接合材料5在俯视时在相比于背面外周端1o2(参照图3)的内侧配置于背面1b。此外，在本实施方式中，俯视时的方向是从散热器3朝向半导体元件1的方向。布线接合材料5未到达背面外周端1o2(参照图3)。
42.接合材料2以及布线接合材料5的材料例如是包含铅(pb)或者锡(sn)的高温用焊料、银(ag)纳米粒子膏、或者包含银(ag)粒子以及环氧树脂等的导电性粘接剂。此外，接合材料2以及布线接合材料5的材料不限于这些。
43.如图1所示，第1布线部件60通过布线接合材料5与第2电极12接合。由此，第1布线
部件60与半导体元件1电连接。此外，在半导体装置100未包含布线接合材料5的情况下，第1布线部件60例如通过导线等与半导体元件1电连接。第2布线部件61与散热器3接合。由此，第2布线部件61经由散热器3以及接合材料2与半导体元件1电连接。
44.第1布线部件60以及第2布线部件61的材料最好具有高的电传导性。第1布线部件60以及第2布线部件61的材料例如是铜(cu)、铝(al)、或者包含铜(cu)或者铝(al)的合金等。此外，第1布线部件60以及第2布线部件61的材料不限于这些。
45.如图1所示，绝缘层8相对于散热器3配置于与半导体元件1相反的一侧。绝缘层8与主体部30接合。绝缘层8被散热器3和金属层7夹入。绝缘层8使散热器3和金属层7电绝缘。绝缘层8既可以被密封树脂9密封，也可以从密封树脂9露出。绝缘层8也可以不配置于密封树脂9的内部。
46.绝缘层8的材料例如是填充未图示的陶瓷填充物的有机材料。有机材料例如是环氧树脂、聚酰亚胺树脂或者氰酸盐系树脂等。未图示的陶瓷填充物的材料例如是氧化铝(aluminum oxide)、氮化铝(aln)或者氮化硼(bn)等。绝缘层8例如也可以是陶瓷基板。陶瓷基板的材料例如是氧化铝(aluminum oxide)、氮化铝(aln)或者氮化硼(bn)等。此外，绝缘层8的材料不限于这些。
47.如图1所示，金属层7相对于绝缘层8配置于与散热器3相反的一侧。金属层7与绝缘层8连接。金属层7从密封树脂9至少部分性地露出。金属层7相对于绝缘层8位于与散热器3相反的一侧并从密封树脂9露出。金属层7也可以不配置于密封树脂9的内侧。
48.金属层7的材料是具有优良的热特性以及机械特性的金属。金属层7的材料例如包含铝(al)、铜(cu)、镍(ni)以及金(au)中的至少任意一个。金属层7的材料例如也可以是将铝(al)、铜(cu)、镍(ni)以及金(au)中的至少1个作为主成分包含的合金。
49.如图1所示，密封树脂9密封半导体元件1、接合材料2以及散热器3。第1布线部件60以及第2布线部件61从密封树脂9部分性地露出。密封树脂9具有比接合材料2以及布线接合材料5低的弹性率。密封树脂9具有绝缘性。密封树脂9的材料例如是热硬化性树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、丙烯酸树脂以及橡胶材料等。也可以组合多个密封树脂9的材料。密封树脂9的材料例如也可以包含凝胶状的硅树脂和重叠到硅树脂上的环氧树脂。
50.在本实施方式中，密封树脂9的材料是传递模压树脂(transfer molding resin)。因此，密封树脂9通过被加压以及加热而成形。
51.如图2所示，接合材料2在俯视时相比于第1外周端1o配置于内侧。接合材料2包括第2外周端2o。第2外周端2o在俯视时相比于第1外周端1o配置于内侧。第2外周端2o被第1外周端1o包围。
52.如图2以及图3所示，突出部31在俯视时相比于第1外周端1o配置于内侧。突出部31包括突出面3s。突出面3s具有第3外周端3o。第3外周端3o在俯视时相比于第1外周端1o配置于内侧。第3外周端3o在俯视时被第1外周端1o包围。第3外周端3o也可以在俯视时相比于第2外周端2o配置于内侧。
53.如图3所示，露出面1e配置于第1外周端1o与接合材料2之间。露出面1e从第1外周端1o朝向内侧延伸。露出面1e从第1外周端1o延伸至第2外周端2o。接合面1j相比于第2外周端2o配置于内侧。侧面1s配置于主面1m的第1外周端1o与背面1b的背面外周端1o2之间。侧
面1s从接合材料2以及布线接合材料5露出。侧面1s被密封树脂9密封。
54.如图3所示，接合材料2的第2外周端2o配置于主面1m。夹住露出面1e的第1外周端1o与第2外周端2o的第1距离d1是50μm以上且300μm以下。如图2以及图3所示，第1距离d1是第1外周端1o与第2外周端2o的最短距离。
55.如图3所示，突出面3s与接合材料2接合。接合材料2覆盖突出面3s的整个面。接合材料2到达突出面3s的第3外周端3o。沿着突出面3s的第1外周端1o与第3外周端3o的第2距离d2是50μm以上且300μm以下。如图2以及图3所示，第2距离d2是第1外周端1o与第3外周端3o的俯视时的最短距离。
56.只要接合材料2在俯视时相比于第1外周端1o配置于内侧、并且第1距离d1是50μm以上且300μm以下，则接合材料2的形状也可以适当地决定。例如，也可以以使接合材料2的尺寸从突出面3s朝向接合面1j变大的方式，构成接合材料2。接合材料2也可以在接合面1j处相比于突出面3s向外侧湿润扩展。第1距离d1也可以小于第2距离d2。
57.如图4所示，例如，也可以以使接合材料2的尺寸在突出面3s以及接合面1j处相同的方式，构成接合材料2。接合材料2也可以在接合面1j处与突出面3s相同地湿润扩展。第1距离d1也可以与第2距离d2相同。第3外周端3o也可以在俯视时与第2外周端2o重叠。
58.如图5所示，例如，也可以以使接合材料2的尺寸从突出面3s朝向接合面1j变小的方式，构成接合材料2。接合材料2也可以在接合面1j处相比于突出面3s向内侧湿润扩展。第1距离d1也可以大于第2距离d2。第3外周端3o也可以在俯视时相比于第2外周端2o配置于外侧。
59.如图6以及图7所示，突出部31的外周端(第3外周端3o)相比于主体部30的外周端配置于内侧。
60.参照图8以及图3，说明第1距离d1与剪切应力比r的关系。在本实施方式中，通过解析在背面1b的背面外周端1o2产生的剪切应力(热应力)，计算剪切应力比r。剪切应力比r是指，将在第1距离d1为0时(接合材料2到达第1外周端1o时)在背面外周端1o2产生的剪切应力的大小视为1的情况下的、在背面外周端1o2产生的剪切应力的大小。
61.在图8中，虚线表示阈值t。在剪切应力比r大于阈值t的情况下，可能在半导体元件1的端部附近产生故障。在剪切应力比r大于阈值t的情况下，例如，密封树脂9可能在半导体元件1的端部从半导体元件1剥离。在剪切应力比r大于阈值t的情况下，例如，可能在覆盖半导体元件1的端部的密封树脂9中产生裂纹。通过解析实际在密封树脂9中产生裂纹的半导体装置100的构造，计算阈值t。在本实施方式中，如图8所示，阈值t是0.945。
62.如图8所示，在第1距离d1是50μm以上且300μm以下的情况下，剪切应力比r是阈值t以下。因此，在第1距离d1是50μm以上且300μm以下的情况下，抑制在半导体元件1的端部附近产生故障。
63.如图8所示，在第1距离d1小于50μm的情况下，剪切应力比r是阈值t以上。因此，在第1距离d1小于50μm的情况下，可能在半导体元件1的端部附近产生故障。在接合材料2到达第1外周端1o的情况下，第1距离d1是0，所以可能在半导体元件1的端部附近产生故障。
64.如图8所示，在第1距离d1大的情况下，剪切应力比r是阈值t以上。因此，在第1距离d1大的情况下，可能在半导体元件1的端部附近产生故障。具体而言，在第1距离d1大于300μm的情况下，可能在半导体元件1的端部附近产生故障。
65.接下来，使用图9以及图10，说明实施方式1的变形例所涉及的半导体装置100的结构。以下，根据图9以及图10，说明实施方式1的变形例。此外，以下，对同一或者相当的部分附加同一符号，不反复进行重复的说明。
66.如图9所示，在实施方式1的变形例中，接合材料2配置于主面1m与主体部30之间。如图10所示，接合材料2包括第1接合部20和第2接合部21。第1接合部20在相比于第1外周端1o的内侧在高度位置上从主面1m延伸至突出面3s。第2接合部21在相比于第1外周端1o的内侧在高度位置上从突出面3s朝向主体部30延伸。第2接合部21也可以到达主体部30。第2接合部21相比于第3外周端3o配置于外侧。如图9以及图10所示，第2接合部21也可以至少部分性地覆盖突出部31的侧面1s。
67.接下来，说明本实施方式的作用效果。
68.根据实施方式1所涉及的半导体装置100，如图3所示，露出面1e配置于第1外周端1o与接合材料2之间。第1外周端1o以及露出面1e从接合材料2露出。因此，接合材料2未到达第1外周端1o。因此，能够减小在半导体元件1的端部产生的热应力。
69.参照图3，详细说明通过使第1外周端1o以及露出面1e从接合材料2露出而在半导体元件1的端部产生的热应力变小的机理。如图3所示，第1外周端1o以及露出面1e从接合材料2露出。露出面1e以及第1外周端1o被密封树脂9密封。密封树脂9具有比接合材料2低的弹性率。因此，半导体元件1的端部(第1外周端1o)相比于接合材料2到达第1外周端1o的情况易于变形。具体而言，半导体元件1的端部易于在上下方向上变形。因此，相比于接合材料2到达第1外周端1o的情况，能够减小在半导体元件1的端部在第1外周端1o与密封树脂9之间产生的热应力。
70.如图3所示，第1外周端1o以及露出面1e从接合材料2露出，所以能够减小在半导体元件1的端部产生的热应力。因此，能够抑制半导体元件1在半导体元件1的端部从密封树脂9剥离，能够抑制在覆盖半导体元件1的端部的密封树脂9中产生裂纹。
71.如图3所示，突出部31在相比于第1外周端1o的内侧从主体部30朝向主面1m突出。突出部31通过接合材料2与主面1m接合。因此，半导体元件1和散热器3通过接合材料2直接接合。因此，能够精度良好地配置半导体元件1和散热器3。
72.如图3所示，夹住露出面1e的第1外周端1o与第2外周端2o的第1距离d1是50μm以上且300μm以下。如图8所示，当第1距离d1是50μm以上且300μm以下的情况下，剪切应力比r低于阈值t，所以能够抑制密封树脂9在半导体元件1的端部从半导体元件1剥离，能够抑制在覆盖半导体元件1的端部的密封树脂9中产生裂纹。根据实施方式1所涉及的半导体装置100，第1距离d1是50μm以上且300μm以下，所以能够抑制密封树脂9在半导体元件1的端部从半导体元件1剥离，能够抑制在覆盖半导体元件1的端部的密封树脂9中产生裂纹。
73.如图3所示，沿着突出面3s的第1外周端1o与第3外周端3o的第2距离d2是50μm以上且300μm以下。接合材料2配置于突出面3s与主面1m之间。如图3以及图4所示，第2外周端2o可配置于在俯视时相比于第3外周端3o的外侧或者与第3外周端3o重叠的位置。因此，在第2距离d2是50μm以上且300μm以下的情况下，第1距离d1可能成为50μm以上且300μm以下。因此，第1距离d1是50μm以上且300μm以下，所以能够抑制密封树脂9在半导体元件1的端部从半导体元件1剥离，能够抑制在覆盖半导体元件1的端部的密封树脂9中产生裂纹。
74.密封树脂9的材料是传递模压树脂。因此，密封树脂9能够通过传递模压工序成形。
75.如图3所示，背面外周端1o2以及侧面1s从接合材料2以及布线接合材料5露出。背面外周端1o2以及侧面1s被密封树脂9密封。密封树脂9具有比接合材料2以及布线接合材料5低的弹性率。因此，半导体元件1的端部(背面外周端1o2以及侧面1s)相比于接合材料2以及布线接合材料5到达背面外周端1o2以及侧面1s的情况易于变形。因此，相比于接合材料2以及布线接合材料5到达背面外周端1o2以及侧面1s的情况，能够减小在半导体元件1的端部在背面外周端1o2以及侧面1s与密封树脂9之间产生的热应力。
76.在假设接合材料2在高度位置上仅配置于主面1m与突出面3s之间的情况下，在接合材料2的量增加时，接合材料2易于在主面1m上扩展，所以接合材料2可能到达第1外周端1o。在该情况下，在第1外周端1o与密封树脂9之间产生的热应力可能变大。
77.根据实施方式1的变形例所涉及的半导体装置100，如图10所示，接合材料2包括第2接合部21。第2接合部21在高度位置上从突出面3s朝向主体部30延伸。由此，即使接合材料2的量增加，第2接合部21也能够从突出面3s朝向主体部30流出。因此，抑制接合材料2在主面1m上扩展，所以即使接合材料2的量增加，也能够抑制接合材料2到达第1外周端1o。因此，即使接合材料2的量增加，露出面1e可能从接合材料2露出。由此，即使接合材料2的量增加，也能够容易地制造半导体装置100，所以能够减小半导体装置100的制造成本。
78.实施方式2.
79.接下来，使用图11～图13，说明实施方式2所涉及的半导体装置100的结构。实施方式2只要未特别说明，则具有与上述实施方式1相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式1相同的结构附加同一符号，不反复说明。
80.如图11所示，在实施方式2中，散热器3还包括周边部32。周边部32从主体部30朝向主面1m突出。
81.如图12所示，周边部32与接合材料2离开地配置。周边部32与突出部31隔开间隙地包围突出部31。
82.如图13所示，周边部32具有与突出部31相同的厚度。也可以通过在板状部件中设置槽g来形成包括主体部30、突出部31以及周边部32的散热器3。突出部31通过槽g从主体部30隔开。
83.接下来，说明本实施方式的作用效果。
84.根据实施方式2所涉及的半导体装置100，如图12所示，散热器3还包括周边部32。周边部32与突出部31隔开间隙地包围突出部31。因此，相比于突出部31未被周边部32包围的情况，能够减少将散热器3切削的加工。因此，能够简化散热器3的加工所需的工序。因此，能够减小半导体装置100的制造成本。
85.实施方式3.
86.接下来，使用图14，说明实施方式3所涉及的半导体装置100的结构。实施方式3只要未特别说明，则具有与上述实施方式1相同的结构以及作用效果。因此，对与上述实施方式1相同的结构附加同一符号，不反复说明。
87.如图14所示，半导体装置100还包括壳体4。壳体4包括内部空间is。以在内部空间is配置有散热器3、接合材料2以及半导体元件1的状态，密封树脂9被填充到壳体4的内部空间is。实施方式3所涉及的半导体装置100与实施方式1所涉及的半导体装置100的不同点是包括壳体4。
88.壳体4通过未图示的接合材料与金属层7接合。壳体4以及金属层7构成为半导体装置100的框体。壳体4的材料是可射出成形且具有高的耐热性的绝缘性的材料。具体而言，壳体4的材料例如包含聚苯硫醚、聚丁烯对酞酸盐、液晶树脂以及氟系树脂中的至少任意一个。
89.接下来，说明本实施方式的作用效果。
90.根据实施方式3所涉及的半导体装置100，如图14所示，半导体装置100还包括壳体4。壳体4以及金属层7构成为半导体装置100的框体。因此，能够将未图示的冷却器以及未图示的外部布线等容易地连接到半导体装置100的框体。因此，半导体装置100的制造工序被简化，所以能够减小半导体装置100的制造成本。
91.实施方式4.
92.本实施方式是将上述实施方式1～实施方式3的半导体装置应用于电力变换装置的例子。本公开不限定于特定的电力变换装置，以下，作为实施方式4，说明将本公开应用于三相的逆变器的情况。
93.图15示出应用本实施方式的电力变换装置的电力变换系统的结构的框图。
94.图15所示的电力变换系统包括电源101、电力变换装置200、负载300。电源101是直流电源，对电力变换装置200供给直流电力。电源101能够由各种形式构成，例如，既能够由直流系统、太阳能电池、蓄电池构成，也可以由与交流系统连接的整流电路、ac/dc转换器构成。另外，电源101也可以由将从直流系统输出的直流电力变换为预定的电力的dc/dc转换器构成。
95.电力变换装置200是连接于电源101与负载300之间的三相的逆变器，将从电源101供给的直流电力变换为交流电力，对负载300供给交流电力。电力变换装置200如图15所示具备：主变换电路201，将直流电力变换为交流电力而输出；以及控制电路203，将控制主变换电路201的控制信号输出给主变换电路201。
96.负载300是通过从电力变换装置200供给的交流电力来驱动的三相的电动机。此外，负载300不限于特定的用途，是搭载于各种电气设备的电动机，例如被用作面向混合动力汽车、电动汽车、铁路车辆、电梯或者空调设备的电动机。
97.以下，详细说明电力变换装置200。主变换电路201具备开关元件和回流二极管(未图示)，通过开关元件开关，将从电源101供给的直流电力变换为交流电力，并供给到负载300。主变换电路201的具体的电路结构有各种形式，但本实施方式的主变换电路201是2电平的三相全桥电路，能够包括6个开关元件和与各个开关元件逆并联的6个回流二极管。主变换电路201的各开关元件以及各回流二极管的至少任意一个是与上述实施方式1～实施方式3中的任意一个半导体装置相当的半导体装置100具有的开关元件或者回流二极管。6个开关元件将每2个开关元件串联连接而构成上下支路，各上下支路构成全桥电路的各相(u相、v相、w相)。而且，各上下支路的输出端子，即主变换电路201的3个输出端子与负载300连接。
98.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)，但驱动电路也可以内置于半导体装置100，还可以是与半导体装置100独立地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，并供给到主变换电路201的开关元件的控制电极。具体而言，依照来自后述控制电路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给各开关元件的控制电极。在将开关元件维持为导通状态的情况下，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)，在将开关元件维持为截止状态的情况下，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)。
99.控制电路203以对负载300供给期望的电力的方式，控制主变换电路201的开关元件。具体而言，根据应供给到负载300的电力，计算主变换电路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。而且，在各时间点，以向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的方式，向主变换电路201具备的驱动电路输出控制指令(控制信号)。驱动电路依照该控制信号，向各开关元件的控制电极输出导通信号或者截止信号作为驱动信号。
100.在本实施方式所涉及的电力变换装置中，作为构成主变换电路201的半导体装置100，应用实施方式1～实施方式3的半导体装置，所以能够实现能够减小在半导体元件的端部产生的热应力、并且能够精度良好地配置半导体元件和散热器的电力变换装置。
101.在本实施方式中，说明了将本公开应用于2电平的三相逆变器的例子，但本公开不限于此，能够应用于各种电力变换装置。在本实施方式中，设为2电平的电力变换装置，但也可以是3电平、多电平的电力变换装置，在对单相负载供给电力的情况下，也可以将本公开应用于单相的逆变器。另外，在对直流负载等供给电力的情况下，还能够将本公开应用于dc/dc转换器、ac/dc转换器。
102.另外，应用本公开的电力变换装置不限定于上述负载为电动机的情况，例如，既能够用作放电加工机、激光加工机、或者感应加热烹调器、非接触供电系统的电源装置，进而也能够用作太阳能发电系统、蓄电系统等的功率调节器。
103.应认为本次公开的实施方式在所有方面仅是例示而不是限制性的。本公开的范围并不是通过上述说明示出，而是通过权利要求书示出，意图包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有变更。