(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-07
(45)【発行日】2024-11-15
(54)【発明の名称】パワーモジュールおよび電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H01L 25/07 20060101AFI20241108BHJP
H01L 25/18 20230101ALI20241108BHJP
H01L 23/28 20060101ALI20241108BHJP
H01L 23/36 20060101ALI20241108BHJP
【ＦＩ】
H01L25/04 C
H01L23/28 K
H01L23/36 C
H01L23/36 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2023542323
(86)(22)【出願日】2022-08-04
(86)【国際出願番号】 JP2022029905
(87)【国際公開番号】W WO2023022001
(87)【国際公開日】2023-02-23
【審査請求日】2023-09-06
(31)【優先権主張番号】P 2021134819
(32)【優先日】2021-08-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉竹 英俊
(74)【代理人】
【識別番号】100088845
【弁理士】
【氏名又は名称】有田 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】藤野 純司
(72)【発明者】
【氏名】川添 智香
(72)【発明者】
【氏名】高田 周平
(72)【発明者】
【氏名】井本 裕児
(72)【発明者】
【氏名】和田 文雄
【審査官】秋山 直人
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－２１４６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０４６４１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２０４３６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１４６７２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１６４３８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０１７１０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４０２３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／１４４９８０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２５／０７
Ｈ０１Ｌ ２３／２８
Ｈ０１Ｌ ２３／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
周壁部と、前記周壁部よりも内周側に形成され下方に凹む凹部とを有する放熱部材と、前記凹部内に接合された複数の絶縁基板と、
複数の前記絶縁基板上に搭載された複数の半導体素子と、
外部端子を有し、前記周壁部の上端に沿って固定されたケースと、
前記外部端子と前記半導体素子との間、複数の前記半導体素子の間、および前記半導体素子と複数の前記絶縁基板との間をそれぞれ接続する電極板を含む回路形成部材と、を備え、
前記放熱部材における前記周壁部の上下方向の厚みは、前記凹部の底面を形成する底壁部の上下方向の厚みよりも厚く、
前記凹部と前記ケースの内部は封止材で充填され、
隣接する各前記絶縁基板の間に配置され、前記凹部を複数に分割する仕切り部が設けられ、
前記仕切り部は、前記放熱部材と一体に形成された第１仕切り部に対して、前記ケースと一体に形成された第２仕切り部を組み合わせることで形成された、パワーモジュール。
【請求項2】
少なくとも１つの前記絶縁基板と前記放熱部材は、前記ケースの耐熱温度よりも融点の低いはんだにより接合された、請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項3】
前記電極板と前記ケースに形成された外部端子は、前記はんだよりも加熱温度が低い接合材により接合された、請求項２に記載のパワーモジュール。
【請求項4】
前記回路形成部材は、隣接する各前記絶縁基板を跨ぐように配置され、前記仕切り部のうち、前記回路形成部材と交差する部分の上下方向の厚みは、その他の部分の上下方向の厚みよりも薄い、請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項5】
前記回路形成部材はＮ側電極板を含み、複数の前記半導体素子は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相回路を構成するように接続され、
複数の前記絶縁基板のうち、前記Ｎ側電極板と接続された前記半導体素子が搭載された前記絶縁基板は、前記Ｕ，Ｖ，Ｗ相回路にそれぞれ対応するように三分割された、請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項6】
請求項１に記載のパワーモジュールを有し、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、パワーモジュールおよび電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
パワーモジュールは、産業機器から家電および情報端末まであらゆる製品に搭載され、環境問題の高まりとともに、電気エネルギーの発電、送電、および回生のあらゆる場面で普及しつつある。その中でも、電気自動車に搭載されるパワーモジュールについては、高い放熱性能が求められるとともに、水冷ジャケットに対する締結を確実にするために高い平面度が要求される。
【0003】
また、パワーモジュールについては、動作温度が高く、効率に優れている点で今後の主流となる可能性の高いＳｉＣ半導体に適用できるパッケージ形態であることも同時に求められている。
【0004】
例えば特許文献１には、放熱フィンを有する金属ベース（放熱部材に相当する）を備えたパワーモジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開第２０１３／１４１１５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
パワーモジュールでは大電流および高電圧が扱われるため、高い絶縁性能と放熱性能を有するセラミック基板が絶縁基板として用いられるが、セラミック基板を構成する基材の素材である窒化アルミおよび窒化ケイ素は、放熱部材の素材として用いられる銅およびアルミと比較して線膨張係数が著しく小さい。そのため、放熱部材と絶縁基板とを接合すると接合部には大きな熱応力が発生し、放熱部材の反りおよび温度サイクル時のクラックが発生しやすいという問題があった。
【0007】
特許文献１に記載の技術では、複数のセラミック基板が搭載される金属ベースにＶ溝が形成され、それぞれのセラミック基板上の半導体素子で発生する熱が干渉しない構造になっている。そのため、金属ベースの剛性が低下することで熱応力を低減させる効果が期待できるが、これとは逆に金属ベースの反りは大きくなるという懸念がある。
【0008】
そこで、本開示は、放熱部材と絶縁基板との接合による熱応力を低減し、熱応力で生じる放熱部材の反りを抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示に係るパワーモジュールは、周壁部と、前記周壁部よりも内周側に形成され下方に凹む凹部とを有する放熱部材と、前記凹部内に接合された複数の絶縁基板と、複数の前記絶縁基板上に搭載された複数の半導体素子と、外部端子を有し、前記周壁部の上端に沿って固定されたケースと、前記外部端子と前記半導体素子との間、複数の前記半導体素子の間、および前記半導体素子と複数の前記絶縁基板との間をそれぞれ接続する電極板を含む回路形成部材とを備え、前記放熱部材における前記周壁部の上下方向の厚みは、前記凹部の底面を形成する底壁部の上下方向の厚みよりも厚く、前記凹部と前記ケースの内部は封止材で充填され、隣接する各前記絶縁基板の間に配置され、前記凹部を複数に分割する仕切り部が設けられ、前記仕切り部は、前記放熱部材と一体に形成された第１仕切り部に対して、前記ケースと一体に形成された第２仕切り部を組み合わせることで形成された。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、放熱部材における絶縁基板が接合される凹部の底面を形成する底壁部の上下方向の厚みは、周壁部の上下方向の厚みよりも薄いため、放熱部材と絶縁基板との接合による熱応力を低減させることができる。一方、放熱部材における周壁部の上下方向の厚みは、底壁部の上下方向の厚みよりも厚いため、放熱部材の剛性を確保することができる。よって、放熱部材と絶縁基板との接合による熱応力で生じる放熱部材の反りを抑制することができる。
【0011】
この開示の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施の形態１に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の断面図である。
【図2】実施の形態１に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の上面図である。
【図3】実施の形態１に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の製造工程を示す模式図である。
【図4】実施の形態１に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の製造工程の他の例を示す模式図である。
【図5】実施の形態１の変形例１に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の上面図と仕切り部の断面図である。
【図6】実施の形態１の変形例２に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の断面図である。
【図7】実施の形態１の変形例２に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の上面図である。
【図8】実施の形態２に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の断面図である。
【図9】実施の形態２に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の上面図である。
【図10】実施の形態２の変形例に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の断面図である。
【図11】実施の形態３に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の上面図である。
【図12】実施の形態４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】
＜実施の形態１＞
＜構成＞
実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の断面図である。図２は、実施の形態１に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の上面図である。なお、図２では図面を見やすくするために封止樹脂７が省略されている。
＜構成＞
実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の断面図である。図２は、実施の形態１に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の上面図である。なお、図２では図面を見やすくするために封止樹脂７が省略されている。
【0014】
図１において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。以下の図に示されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向も、互いに直交する。以下においては、Ｘ方向と、当該Ｘ方向の反対の方向である－Ｘ方向とを含む方向を「Ｘ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｙ方向と、当該Ｙ方向の反対の方向である－Ｙ方向とを含む方向を「Ｙ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｚ方向と、当該Ｚ方向の反対の方向である－Ｚ方向とを含む方向を「Ｚ軸方向」ともいう。
【0015】
図１と図２に示すように、パワーモジュール２０２は、放熱部材１４と、２つのセラミック基板１０と、６つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）２１と、６つのダイオード２２と、ケース５と、信号端子６１と、外部端子６２と、電極板６３と、Ｎ側電極板６４と、Ｐ側電極板６５とを備えている。ここで、セラミック基板１０が絶縁基板に相当し、ＩＧＢＴ２１およびダイオード２２が半導体素子に相当する。
【0016】
放熱部材１４は、アルミ合金により形成され、周壁部１５と、底壁部１６と、仕切り部１７と、複数の冷却用ピン１８と、凹部１９とを備えている。
【0017】
底壁部１６は、Ｚ方向から視て矩形状に形成されている。周壁部１５は、Ｚ方向から視て矩形枠状に形成され、底壁部１６の外周側を囲繞している。周壁部１５における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは９０ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは７０ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは４ｍｍである。
【0018】
凹部１９は、周壁部１５よりも内周側に形成され、下方（－Ｚ方向）に凹む形状に形成されている。具体的には、凹部１９は、周壁部１５の内周面と、底壁部１６の上面（Ｚ方向の面）とで形成されている。
【0019】
仕切り部１７は、前後方向（Ｙ軸方向）に延在し、凹部１９の左右方向（Ｘ軸方向）の中央部に設けられている。仕切り部１７は、アルミ合金により底壁部１６と一体に形成されている。仕切り部１７の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは均一に形成されている。仕切り部１７の上端（Ｚ方向の端）が仕切り部１７の上方に位置する電極板６３と接触しないように、仕切り部１７と電極板６３との間には隙間が形成されている。
【0020】
凹部１９は、仕切り部１７によって左右方向（Ｘ軸方向）に２つに分割されている。凹部１９の左側部分（－Ｘ方向の部分）における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは６１ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは３１ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の深さは３ｍｍである。一方、凹部１９の右側部分（Ｘ方向の部分）における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは６１ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは３４ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の深さは３ｍｍである。
【0021】
凹部１９の左側部分（－Ｘ方向の部分）には、Ｐ側電極板６５が配置され、凹部１９の右側部分（Ｘ方向の部分）には、Ｎ側電極板６４が配置されている。以下、凹部１９の左側部分（－Ｘ方向の部分）をＰ側、凹部１９の右側部分（Ｘ方向の部分）をＮ側という。
【0022】
仕切り部１７の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは４ｍｍであり、周壁部１５の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みと同じである。なお、仕切り部１７は必須の構成ではなく、凹部１９を２つに分割する必要がない場合には仕切り部１７をなくすことも可能である。この場合、セラミック基板１０についても１つだけ配置されていてもよい。また、２つ以上の仕切り部１７を設けて、凹部１９を３つ以上に分割することも可能である。
【0023】
底壁部１６の下面（－Ｚ方向の面）には、下方（－Ｚ方向）に突出する１８０本の冷却用ピン１８が配置されている。冷却用ピン１８における、直径は２ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の長さは５ｍｍである。
【0024】
放熱部材１４の全面にはニッケルめっきが施されている。底壁部１６の上面（Ｚ方向の面）は、仕切り部１７によって２つに分割され、これら２つに分割された部分には、それぞれ２つのセラミック基板１０がはんだ３０を用いて接合されている。
【0025】
各セラミック基板１０は、窒化アルミ製の基材１１と、銅製の裏面導体層１２と、銅製の表面導体層１３とを備えている。基材１１における裏面（－Ｚ方向の面）には、裏面導体層１２がろう付けによって成膜されて形成され、基材１１における表面（Ｚ方向の面）には、表面導体層１３がろう付けによって成膜されて形成されている。
【0026】
Ｐ側に配置された基材１１における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは６０ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは３０ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．６４ｍｍである。Ｎ側に配置された基材１１における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは６０ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは３３ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．６４ｍｍである。
【0027】
Ｐ側に配置された裏面導体層１２における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは５６ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは２６ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．８ｍｍである。Ｎ側に配置された裏面導体層１２における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは５６ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは２９ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．８ｍｍである。
【0028】
Ｐ側に配置された表面導体層１３における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは５６ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは２６ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．８ｍｍである。Ｎ側には、３つの表面導体層１３がＹ軸方向に並んで形成されている。Ｎ側に配置された表面導体層１３における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは１７ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは２９ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．８ｍｍである。
【0029】
Ｐ側に配置された表面導体層１３の上面（Ｚ方向の面）には、ＩＧＢＴ２１とダイオード２２がはんだ３０を介して３組搭載されている。はんだ３０の含有率は、スズ９６．５％、銀３％、銅０．５％であり、はんだ３０の融点は２１７℃である。
【0030】
ＩＧＢＴ２１はシリコン製であり、ＩＧＢＴ２１における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは１５ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは１５ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．２ｍｍである。
【0031】
ダイオード２２はシリコン製であり、ダイオード２２における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは１５ｍｍ、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは１０ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．２ｍｍである。
【0032】
３組のＩＧＢＴ２１とダイオード２２の表面電極（図示せず）は、それぞれ銅製の３つの電極板６３に対してはんだ３０を用いて接合されている。電極板６３の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．５ｍｍである。
【0033】
ケース５は、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide：耐熱温度２８０℃）樹脂によりＺ方向から視て矩形枠状に形成され、放熱部材１４の周壁部１５の上端（Ｚ方向の端）に沿って接着剤（図示せず）を用いて接着されている。ケース５における、前後方向（Ｙ軸方向）の長さは９０ｍｍであり、左右方向（Ｘ軸方向）の長さは７０ｍｍであり、上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは６ｍｍである。
【0034】
ケース５におけるＰ側に対応する部分には、銅製の３つの外部端子６２がインサート成形され、さらには銅製のＰ側電極板６５が外部端子ごとインサート形成されている。３つの外部端子６２は、それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相回路に対応している。３つの電極板６３は、隣接する各セラミック基板１０を跨ぐように配置され、３つの電極板６３の一端部は、それぞれ３つの外部端子６２に対してはんだ３０を用いて接合されている。
【0035】
３つの電極板６３の他端部は、仕切り部１７と交差し、Ｎ側に配置されたセラミック基板１０の方へ延在している。具体的には、３つの電極板６３の他端部は、仕切り部１７の上方（Ｚ方向）を通って、それぞれＮ側に配置された３つの表面導体層１３に対してはんだ３０を用いて接合されている。外部端子６２およびＰ側電極板６５の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．５ｍｍである。
【0036】
Ｐ側の共通ドレインは、銅製のＰ側電極板６５にはんだ（図示せず）を用いて接合されている。Ｐ側電極板６５の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．５ｍｍである。
【0037】
一方、Ｎ側に配置された３つの表面導体層１３の上面（Ｚ方向の面）には、ＩＧＢＴ２１とダイオード２２がはんだ３０を介して１組ずつ搭載されている。
【0038】
ケース５におけるＮ側に対応する部分には、銅製のＮ側電極板６４が外部端子ごとインサート形成されている。３組のＩＧＢＴ２１とダイオード２２の表面電極（図示せず）は、Ｎ側電極板６４に対してはんだ３０を用いて接合されている。Ｎ側電極板６４の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．５ｍｍである。
【0039】
また、ケース５におけるＰ側とＮ側に対応する部分には、銅製の信号端子６１が６つずつ外部電極ごとインサート成形されている。ＩＧＢＴ２１の信号電極２１１は、アルミ製のワイヤ４１によって信号端子６１に対して接合されている。信号端子６１の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは０．５ｍｍであり、ワイヤ４１の直径は０．１５ｍｍである。
【0040】
ここで、電極板６３、Ｎ側電極板６４、およびＰ側電極板６５が、複数の半導体素子の間、および半導体素子とセラミック基板１０との間をそれぞれ接続する回路形成部材に相当する。また、Ｐ側とＮ側においてＩＧＢＴ２１とダイオード２２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相回路を構成するように接続されている。
【0041】
放熱部材１４の凹部１９とケース５の内側は、封止樹脂７により充填されることで絶縁封止されている。封止樹脂７は、シリカフィラーを分散させたエポキシ樹脂である。ここで、封止樹脂７が封止材に相当する。
【0042】
＜製造工程＞
次に、図３（ａ）～（ｄ）を用いて、パワーモジュール２０２の製造工程について説明する。図３（ａ）～（ｄ）は、実施の形態１に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の製造工程を示す模式図である。
次に、図３（ａ）～（ｄ）を用いて、パワーモジュール２０２の製造工程について説明する。図３（ａ）～（ｄ）は、実施の形態１に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の製造工程を示す模式図である。
【0043】
図３（ａ）に示すように、放熱部材１４における底壁部１６の上面（Ｚ方向の面）に、上下方向（Ｚ軸方向）の厚み０．３ｍｍのシート状のはんだ３０と、セラミック基板１０を配置し、セラミック基板１０の表面導体層１３の上（Ｚ方向）に、上下方向（Ｚ軸方向）の厚み０．２ｍｍのシート状のはんだ３０と、ＩＢＧＴ２１およびダイオード２２を配置し、さらにそれぞれの表面電極（図示せず）上（Ｚ方向）に上下方向（Ｚ軸方向）の厚み０．２ｍｍのシート状のはんだ３０をそれぞれ位置決めして配置する。
【0044】
この組み立て体をリフロー炉にて２６０℃まで加熱してはんだ３０を溶融させることで、図３（ｂ）に示すようにはんだ接合が行われる。
【0045】
次に、図３（ｃ）に示すように、信号端子６１と外部端子６２などがインサート形成されたケース５を放熱部材１４に対して接着剤（図示せず）を用いて接着する。電極板６３を位置決めして配置した後、この組み立て体をリフロー炉にて２６０℃まで加熱して、ＩＢＧＴ２１およびダイオード２２上のはんだ３０を溶融させて接合を行う。このとき、ケース５の素材がＰＰＳであり、その耐熱温度が２８０℃であるため、ケース５はリフロー炉の最高温度２６０℃に対する耐熱性を有する。はんだ３０の含有率がスズ９５％、アンチモン５％で融点が２４０℃というように、はんだ３０の融点が上記において説明したよりも高く、かつ、ケース５の素材がＰＢＴ（Poly Butylene Terephthalate：耐熱温度２２０℃以下）である場合、はんだ付け時の熱でケース５が変形する懸念があるため、ケース５の耐熱温度は少なくともはんだ３０の融点以上である必要がある。
【0046】
次に、図３（ｄ）に示すように、ワイヤ４１を用いてＩＧＢＴ２１の信号電極２１１（図２参照）と信号端子６１とを接合する。その後、液状の封止樹脂７をケース５の内側に注入し、オーブンにて１５０℃で１時間加熱硬化させて封止を完了させる。これにより、パワーモジュール２０２が完成する。
【0047】
または、図３（ａ）～（ｄ）の方法に代えて、図４（ａ）～（ｃ）の方法でパワーモジュール２０２を製造することも可能である。図４（ａ）～（ｃ）は、実施の形態１に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の製造工程の他の例を示す模式図である。
【0048】
図４（ａ）に示すように、放熱部材１４における底壁部１６の上面（Ｚ方向の面）に、上下方向（Ｚ軸方向）の厚み０．３ｍｍのシート状のはんだ３０と、セラミック基板１０を配置し、セラミック基板１０の表面導体層１３の上（Ｚ方向）に、上下方向（Ｚ軸方向）の厚み０．２ｍｍのシート状のはんだ３０と、ＩＢＧＴ２１およびダイオード２２を配置し、それぞれの表面電極（図示せず）上（Ｚ方向）に上下方向（Ｚ軸方向）の厚み０．２ｍｍのシート状のはんだ３０をそれぞれ位置決めして配置する。さらに、その上（Ｚ方向）に、電極板６３およびＮ側電極板６４を位置決め搭載する。
【0049】
この組み立て体をリフロー炉にて２６０℃まで加熱してはんだ３０を溶融させることで、図４（ｂ）に示すようにはんだ接合が行われる。
【0050】
次に、図４（ｃ）に示すように、信号端子６１と外部端子６２などがインサート形成されたケース５を放熱部材１４に対して接着剤（図示せず）を用いて接着する。導電性接着剤３１（硬化条件１８０℃、１ｈ）を用いて電極板６３と外部端子６２とを接合する。
【0051】
ワイヤ４１を用いてＩＧＢＴ２１の信号電極２１１（図２参照）と信号端子６１とを接合する。その後、液状の封止樹脂７をケース５の内側に注入し、オーブンにて１５０℃で１時間加熱硬化させて封止を完了させる。これにより、パワーモジュール２０２が完成する。
【0052】
ケース５を組み立て体に取り付ける前に、電極板６３とＮ側電極板６４とを搭載してはんだ接合を行うことにより、組み立て体をリフロー炉に入れる回数が１回で済む。また、導電性接着剤３１を使用して電極板６３と外部端子６２とを接合することで、耐熱温度の低いケース素材を使用することが可能となる。ここでは、電極板６３と外部端子６２との接合に際して導電性接着剤３１を用いたが、Ｂｉ－Ｓｎ系などの低温はんだ（融点１３９℃）を用いたり、ＴＩＧ溶接および超音波接合などの常温接合プロセスを用いることも可能である。
【0053】
＜効果＞
以上のように、実施の形態１に係るパワーモジュール２０２は、周壁部１５と、周壁部１５よりも内周側に形成され下方に凹む凹部１９とを有する放熱部材１４と、凹部１９内に接合された少なくとも１つのセラミック基板１０と、少なくとも１つのセラミック基板１０上に搭載された複数の半導体素子と、周壁部１５の上端に沿って固定され、内部に封止樹脂７が充填されたケース５と、複数の半導体素子の間、および半導体素子と少なくとも１つのセラミック基板１０との間をそれぞれ接続する電極板６３，６４，６５を含む回路形成部材とを備え、放熱部材１４における周壁部１５の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは、凹部１９の底面を形成する底壁部１６の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みよりも厚い。
以上のように、実施の形態１に係るパワーモジュール２０２は、周壁部１５と、周壁部１５よりも内周側に形成され下方に凹む凹部１９とを有する放熱部材１４と、凹部１９内に接合された少なくとも１つのセラミック基板１０と、少なくとも１つのセラミック基板１０上に搭載された複数の半導体素子と、周壁部１５の上端に沿って固定され、内部に封止樹脂７が充填されたケース５と、複数の半導体素子の間、および半導体素子と少なくとも１つのセラミック基板１０との間をそれぞれ接続する電極板６３，６４，６５を含む回路形成部材とを備え、放熱部材１４における周壁部１５の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは、凹部１９の底面を形成する底壁部１６の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みよりも厚い。
【0054】
したがって、放熱部材１４におけるセラミック基板１０が接合される凹部１９の底面を形成する底壁部１６の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは、周壁部１５の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みよりも薄いため、放熱部材１４とセラミック基板１０との接合による熱応力を低減させることができる。一方、放熱部材１４における周壁部１５の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは、底壁部１６の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みよりも厚いため、放熱部材１４の剛性を確保することができる。よって、放熱部材１４とセラミック基板１０との接合による熱応力で生じる放熱部材１４の反りを抑制することができる。
【0055】
以上のように、放熱部材１４の反りを抑制することで、パワーモジュール２０２の長期使用が可能となり、エネルギー消費量の削減、および生産工程の環境負荷の低減にもつながる。
【0056】
また、少なくとも１つのセラミック基板１０と放熱部材１４は、ケース５の耐熱温度よりも融点の低いはんだ３０により接合されているため、はんだ付け時の熱でケース５が変形することを抑制できる。
【0057】
また、電極板６３とケース５に形成された外部端子６２は、はんだ３０よりも加熱温度が低い導電性接着剤３１により接合されているため、ケース５の素材として耐熱温度の低い素材を使用することが可能となる。
【0058】
また、少なくとも１つのセラミック基板１０は複数のセラミック基板１０を備え、放熱部材１４には、隣接する各セラミック基板１０の間に配置され、凹部１９を複数に分割する仕切り部１７が設けられている。
【0059】
したがって、凹部１９に仕切り部１７を設けたことで、放熱部材１４の底壁部１６の剛性を向上させることができるため、放熱部材１４の反りをさらに抑制することができる。
【0060】
＜実施の形態１の変形例＞
次に、実施の形態１の変形例について説明する。図５（ａ）は、実施の形態１の変形例１に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の上面図であり、図５（ｂ）は、仕切り部１７１の断面図である。
次に、実施の形態１の変形例について説明する。図５（ａ）は、実施の形態１の変形例１に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の上面図であり、図５（ｂ）は、仕切り部１７１の断面図である。
【0061】
図５（ａ）に示すように、パワーモジュール２０２は、仕切り部１７に代えて、仕切り部１７１を備えている。仕切り部１７１は、仕切り部１７とは上端（Ｚ方向の端）の形状が異なっている。
【0062】
仕切り部１７の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは均一であったのに対して、仕切り部１７１のうち、電極板６３と交差する部分の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みは、その他の部分の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みよりも薄く形成されている。具体的には、仕切り部１７１のうち、電極板６３と交差する部分の上端（Ｚ方向の端）は、その他の部分の上端（Ｚ方向の端）よりも高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が低く形成されている。
【0063】
ここで、仕切り部１７１のうち、電極板６３と交差する部分とは、仕切り部１７１の延在方向の両端部１７１ａを除く部分１７１ｂであり、その他の部分とは、仕切り部１７１の延在方向の両端部１７１ａである。
【0064】
実施の形態１の変形例１では、回路形成部材は、隣接する各セラミック基板１０を跨ぐように配置され、仕切り部１７１のうち、回路形成部材と交差する部分の上下方向（Ｚ方向）の厚みは、その他の部分の上下方向（Ｚ方向）の厚みよりも薄い。
【0065】
したがって、仕切り部１７１と電極板６３との絶縁距離を十分に確保しつつ、仕切り部１７１の上下方向（Ｚ方向）の厚みについて薄くする部分を必要な部分のみに最小限にすることで、放熱部材１４の剛性を確保することができる。
【0066】
図６は、実施の形態１の変形例２に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の断面図である。図７は、実施の形態１の変形例２に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の上面図である。なお、図７では図面を見やすくするために封止樹脂７が省略されている。
【0067】
実施の形態１では、回路形成部材として電極板６３、Ｎ側電極板６４、およびＰ側電極板６５が用いられていたが、図６と図７に示すように、回路形成部材としてアルミ製のワイヤ４２が用いられていてもよい。ワイヤ４２の直径は０．４ｍｍである。
【0068】
この場合、Ｎ側電極板６４とＰ側電極板６５に代えて、Ｎ側端子６４ａとＰ側端子６５ａが設けられている。さらに、Ｎ側に配置されているセラミック基板１０の表面導体層１３には、ＩＧＢＴ２１とダイオード２２の表面電極に接続されるワイヤ４２をまとめる導体層１３１が形成され、導体層１３１とＮ側端子６４ａはワイヤ４２を用いて接続されている。また、Ｐ側に配置されているセラミック基板１０の表面導体層１３とＰ側端子６５ａは、ワイヤ４２を用いて接続されている。
【0069】
ワイヤ４２を用いて回路形成した場合、搭載されるＩＧＢＴ２１およびダイオード２２の形状または寸法が変わってもワイヤボンダーのプログラム変更で対応可能となる。また、ワイヤ４２を用いて回路形成した場合には、電極板６３、Ｎ側電極板６４、およびＰ側電極板６５を用いて回路形成した場合と比較すると接合部の応力が低いため、封止樹脂７として柔軟なシリコーンゲルで回路形成部材を封止することも可能となる。
【0070】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係るパワーモジュール２０２について説明する。図８は、実施の形態２に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の断面図である。図９は、実施の形態２に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の上面図である。図９では図面を見やすくするために封止樹脂７が省略されている。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
次に、実施の形態２に係るパワーモジュール２０２について説明する。図８は、実施の形態２に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の断面図である。図９は、実施の形態２に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の上面図である。図９では図面を見やすくするために封止樹脂７が省略されている。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【0071】
図８と図９に示すように、実施の形態２では、パワーモジュール２０２は、仕切り部１７に代えて、仕切り部５１を備えており、仕切り部５１は、ケース５と一体に形成されている。具体的には、仕切り部５１は、ケース５の内部の前壁（－Ｙ方向の壁）と後壁（Ｙ方向の壁）における左右方向（Ｘ軸方向）の中央部同士を接続するように形成されている。
【0072】
実施の形態１の変形例１の場合と同様に、仕切り部５１と電極板６３との絶縁距離の確保と、仕切り部５１の剛性の確保との両立を図るために、仕切り部５１のうち、電極板６３と交差する部分の上端（Ｚ方向の端）は、その他の部分の上端（Ｚ方向の端）よりも高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が低く形成されている。仕切り部５１における延在方向の両端部の上端（Ｚ方向の端）は、ケース５の上端（Ｚ方向の端）と高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が同じである。
【0073】
また、３つの電極板６３は、それぞれ３つの外部端子６２と一体化され、ケース５に対してインサート形成されている。ケース５が放熱部材１４に接着剤（図示せず）を用いて接着されることで、仕切り部５１が凹部１９の底面に接着される。
【0074】
以上のように、実施の形態２に係るパワーモジュール２０２では、仕切り部５１は、ケース５と一体に形成されているため、ケース５の一部が放熱部材１４の凹部１９の仕切りとして機能し、ケース５が放熱部材１４に接着剤（図示せず）で接着されることで、ケース５の一部によって放熱部材１４の剛性を確保することができる。
【0075】
＜実施の形態２の変形例＞
図１０は、実施の形態２の変形例に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の断面図である。図１０に示すように、放熱部材１４と一体に形成された仕切り部１７に対して、ケース５と一体に形成された仕切り部５１を組み合わせたものであってもよい。具体的には、仕切り部５１は、図８と図９に示した仕切り部５１における延在方向の両端部に対応する部分に形成され、仕切り部１７は、図８と図９に示した仕切り部５１における延在方向の両端部を除く部分に対応する部分に形成されている。ケース５が放熱部材１４に接着剤（図示せず）を用いて接着されることで、仕切り部５１と仕切り部１７が接着される。この場合も、実施の形態２の場合と同様の効果が得られる。
図１０は、実施の形態２の変形例に係るパワーモジュール２０２（６ｉｎ１）の断面図である。図１０に示すように、放熱部材１４と一体に形成された仕切り部１７に対して、ケース５と一体に形成された仕切り部５１を組み合わせたものであってもよい。具体的には、仕切り部５１は、図８と図９に示した仕切り部５１における延在方向の両端部に対応する部分に形成され、仕切り部１７は、図８と図９に示した仕切り部５１における延在方向の両端部を除く部分に対応する部分に形成されている。ケース５が放熱部材１４に接着剤（図示せず）を用いて接着されることで、仕切り部５１と仕切り部１７が接着される。この場合も、実施の形態２の場合と同様の効果が得られる。
【0076】
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係るパワーモジュール２０２について説明する。図１１は、実施の形態３に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の上面図である。図１１では図面を見やすくするために封止樹脂７が省略されている。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
次に、実施の形態３に係るパワーモジュール２０２について説明する。図１１は、実施の形態３に係るパワーモジュール（６ｉｎ１）の上面図である。図１１では図面を見やすくするために封止樹脂７が省略されている。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【0077】
実施の形態１，２では、Ｎ側に配置されているセラミック基板１０は１つであり、また、セラミック基板１０を構成する表面導体層１３は３つ形成されていたが、図１１に示すように、実施の形態３では、Ｎ側に配置されているセラミック基板１０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相回路にそれぞれ対応するように３つに分割されている。具体的には、Ｎ側には、３つのセラミック基板１０がＹ軸方向に並んで配置されている。
【0078】
ドレインとして表面導体層１３を共有化しているＰ側では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相回路は１つのセラミック基板１０に配置されている。一方、表面導体層１３を絶縁するべきＮ側では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相回路はそれぞれ３つのセラミック基板１０に配置されている。
【0079】
以上のように、実施の形態３に係るパワーモジュール２０２では、回路形成部材はＮ側電極板６４を含み、ＩＧＢＴ２１とダイオード２２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相回路を構成するように接続され、複数のセラミック基板１０のうち、Ｎ側電極板６４と接続されたＩＧＢＴ２１とダイオード２２が搭載されたセラミック基板１０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相回路にそれぞれ対応するように三分割されている。
【0080】
セラミック基板１０の寸法が大きくなるとセラミック基板１０と放熱部材１４で生じる熱応力も増加するが、Ｎ側に配置されている各セラミック基板１０のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法は、Ｐ側に配置されているセラミック基板１０のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法よりも小さいため、実施の形態１，２の場合よりもセラミック基板１０と放熱部材１４で生じる熱応力を低減することができる。これにより、実施の形態１，２の場合よりも放熱部材１４の反りを抑制することが可能となる。
【0081】
＜実施の形態１～３の変形例＞
上記では、セラミック基板１０の基材１１の素材として窒化アルミを用いたが、窒化ケイ素またはアルミナを用いても、上記の場合と同様の効果が得られる。
上記では、セラミック基板１０の基材１１の素材として窒化アルミを用いたが、窒化ケイ素またはアルミナを用いても、上記の場合と同様の効果が得られる。
【0082】
上記では、裏面導体層１２および表面導体層１３として銅製のものを用いたが、裏面導体層１２および表面導体層１３がアルミ製であってもその表面をニッケルめっきなどではんだ濡れするように改質することで、上記の場合と同様の効果が得られる。
【0083】
上記では、放熱部材１４の素材としてアルミ合金を用いたが、銅または銅合金を用いても、上記の場合と同様の効果が得られる。
【0084】
上記では、ＩＧＢＴ２１とダイオード２２としてシリコン製のものを用いたが、シリコンカーバイドおよび窒化ガリウムなどのワイドバンドギャップ半導体製のものを用いても、上記の場合と同様の効果が得られる。
【0085】
上記では、はんだ３０として含有率がスズ９６．５％、銀３％、銅０．５％で、融点が２１７℃のものを用いたが、含有率がスズ９９．３％、銅０．７％で、融点が２２４℃のものまたは、含有率がスズ９５％、アンチモン５％で、融点が２４０℃のものを用いても、上記の場合と同様の効果が得られる。また、一部をはんだ以外の接合材料である銀エポキシ接着剤、銀焼結材、またはろう付け材に置き換えても、上記の場合と同様の効果が得られる。
【0086】
上記では、ワイヤ４１としてアルミ製のものを用いたが、鉄などの添加剤を微量含んだアルミ合金製または銅製のワイヤを用いても、上記の場合と同様の効果が得られる。
【0087】
上記では、ケース５としてＰＰＳ製のものを用いたが、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）製に置き換えることで耐熱性を向上させることも可能である。
【0088】
上記では、各種電極板として銅製のものを用いたが、適宜ニッケルめっきが施されていたり、銅合金またはニッケルめっきアルミ製のものに置き換えても、上記の場合と同様の効果が得られる。
【0089】
上記では、封止樹脂７としてシリカフィラーを分散させたエポキシ樹脂を用いたが、アルミナなどのフィラーでもよく、エポキシ樹脂にシリコーン樹脂を混合させたものを用いても、上記の場合と同様の効果が得られる。また、シリコーン樹脂のみで封止する方法でも上記の場合と同様の効果が得られる。
【0090】
また、仕切り部１７では、少なくとも延在方向の両端部の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みが周壁部１５の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みと同じであることが望ましいが、わずかに厚いだけでも剛性を増す効果はある。また、接合に用いられているはんだ３０の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みが０．３ｍｍ以上あれば、はんだ３０の流れ出し抑制の効果はある。
【0091】
裏面導体層１２の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みと基材１１の上下方向（Ｚ軸方向）の厚みとを合わせた値が１．１ｍｍよりも薄い場合は、セラミック基板１０の位置決めとしても機能しつつ、裏面導体層１２と基材１１とを重ね合わせることでパワーモジュール２０２の大型化を伴わずに反りの抑制が可能となる。
【0092】
また、異なる仕様または異なる寸法のセラミック基板１０が配置される可能性があり、放熱部材１４に仕切り部１７の形成が困難な場合、図３（ａ）のはんだ付け工程において、仕切り部１７に相当する部分に押さえ治具を取り付けて放熱部材１４を固定しながら加熱または冷却することによって反りを抑制して接合することも可能である。放熱部材１４に仕切り部１７が形成されている場合でも反り抑制のための押さえ治具は有効と考えられる。
【0093】
また、実施の形態２、実施の形態２の変形例、および実施の形態３に対して、実施の形態１の変形例２のように回路形成部材としてワイヤ４２が用いられていてもよい。また、実施の形態１の変形例１、実施の形態２、および実施の形態３における電極板６３と外部端子６２との接合に際して、図４（ｃ）のように導電性接着剤３１を用いてもよい。
【0094】
また、実施の形態３に対して、実施の形態１の変形例１のように仕切り部１７に代えて、仕切り部１７１が設けられていてもよいし、実施の形態２のように仕切り部１７に代えて、仕切り部５１が設けられていてもよい。さらには、実施の形態３に対して、実施の形態２の変形例のように仕切り部１７に仕切り部５１を組み合わせてもよい。
【0095】
＜実施の形態４＞
本実施の形態は、上述した実施の形態１～３に係るパワーモジュールを電力変換装置に適用したものである。実施の形態１～３に係るパワーモジュールの適用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４として、三相のインバータに実施の形態１～３に係るパワーモジュールを適用した場合について説明する。
本実施の形態は、上述した実施の形態１～３に係るパワーモジュールを電力変換装置に適用したものである。実施の形態１～３に係るパワーモジュールの適用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４として、三相のインバータに実施の形態１～３に係るパワーモジュールを適用した場合について説明する。
【0096】
図１２は、実施の形態４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。
【0097】
図１２に示す電力変換システムは、電源１００、電力変換装置２００、負荷３００から構成される。電源１００は、直流電源であり、電力変換装置２００に直流電力を供給する。電源１００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１００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。
【0098】
電力変換装置２００は、電源１００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１００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２００は、図１２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２０１と、主変換回路２０１を制御する制御信号を主変換回路２０１に出力する制御回路２０３とを備えている。
【0099】
負荷３００は、電力変換装置２００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。
【0100】
以下、電力変換装置２００の詳細を説明する。主変換回路２０１は、スイッチング素子（図示せず）と還流ダイオード（図示せず）を備えており、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１００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２０１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２０１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２０１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１～３のいずれかに相当するパワーモジュール２０２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２０１の３つの出力端子は、負荷３００に接続される。
【0101】
また、主変換回路２０１は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示せず）を備えているが、駆動回路はパワーモジュール２０２に内蔵されていてもよいし、パワーモジュール２０２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２０１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２０１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２０３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。
【0102】
制御回路２０３は、負荷３００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２０１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２０１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２０１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２０１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。
【0103】
本実施の形態に係る電力変換装置２００では、主変換回路２０１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１～３に係るパワーモジュール２０２を適用するため、耐久性の向上を実現することができる。
【0104】
本実施の形態では、２レベルの三相インバータに実施の形態１～３に係るパワーモジュール２０２を適用する例を説明したが、実施の形態１～３に係るパワーモジュール２０２の適用は、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実施の形態１～３に係るパワーモジュール２０２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コンバータに実施の形態１～３に係るパワーモジュール２０２を適用することも可能である。
【0105】
また、実施の形態１～３に係るパワーモジュール２０２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。
【0106】
この開示は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、限定的なものではない。例示されていない無数の変形例が、想定され得るものと解される。
【0107】
なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【0108】
５ ケース、７ 封止樹脂、１０ セラミック基板、１４ 放熱部材、１５ 周壁部、１６ 底壁部、１７ 仕切り部、１９ 凹部、２１ ＩＧＢＴ、２２ ダイオード、３０ はんだ、３１ 導電性接着剤、４２ ワイヤ、５１ 仕切り部、６２ 外部端子、６３ 電極板、６４ Ｎ側電極板、６５ Ｐ側電極板、１７１ 仕切り部、２００ 電力変換装置、２０１ 主変換回路、２０２ パワーモジュール、２０３ 制御回路。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】