功率半导体装置以及电力转换装置

技术领域

本公开涉及功率半导体装置以及电力转换装置。

背景技术

日本特开2017-199813号公报(专利文献1)公开了一种半导体装置，其具备散热基座、绝缘电路基板、电极端子以及功率半导体元件。绝缘电路基板包含绝缘基板、设置于绝缘基板的下表面的第1导体层、以及设置于绝缘基板的上表面的第2导体层。第1导体层使用接合部件与散热基座接合。功率半导体元件搭载于绝缘电路基板上。电极端子使用超声波焊头与第2导体层超声波接合。第2导体层与电极端子的接合界面处的第2导体层和电极端子的结晶粒径为1μm以上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-199813号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所公开的半导体装置中，在将电极端子与第2导体层超声波接合时，在电极端子与第2导体层的界面处产生大量的金属粉。该金属粉有时附着于第2导体层等、半导体装置内的部件而在半导体装置动作时引起半导体装置的绝缘破坏。本公开是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供具有更高的可靠性的功率半导体装置以及电力转换装置。

用于解决课题的手段

本公开的功率半导体装置具备绝缘基板、功率半导体元件以及电极端子。绝缘基板包含绝缘层和导电电路图案，导电电路图案设置于绝缘层上。功率半导体元件与导电电路图案接合。电极端子与导电电路图案超声波接合。电极端子包含带状导体和导电膜，带状导体包含端部。带状导体的端部包含第1表面，该第1表面与导电电路图案对置。导电膜覆盖第1表面，并且固相扩散接合于导电电路图案。带状导体的端部与导电电路图案通过导电膜相互分离。导电膜的第1维氏硬度大于导电电路图案的第2维氏硬度。

本公开的电力转换装置具备：主转换电路，其具有本公开的功率半导体装置，并且对所输入的电力进行转换而输出；以及控制电路，其将对主转换电路进行控制的控制信号输出至主转换电路。

发明效果

在将电极端子与导电电路图案超声波接合时产生的金属粉减少。因此，在功率半导体装置中发生绝缘破坏的可能性减少。本公开的功率半导体装置以及电力转换装置具有更高的可靠性。

附图说明

图1是实施方式1的功率半导体模块的概略局部放大俯视图。

图2是实施方式1的功率半导体模块的、图1所示的剖面线II-II的概略剖视图。

图3是实施方式1的功率半导体模块的、图2所示的区域III的概略局部放大剖视图。

图4是示出实施方式1的功率半导体模块的电极端子的接合工序的概略剖视图。

图5是实施方式1的功率半导体模块的电极端子与导电电路图案的接合部的截面SEM图像。

图6是实施方式2的功率半导体模块的概略局部放大剖视图。

图7是实施方式3的功率半导体模块的概略局部放大剖视图。

图8是示出实施方式3的功率半导体模块所包含的电极端子的制造方法的流程的图。

图9是示出实施方式3的功率半导体模块所包含的电极端子的制造方法的一个工序的概略局部放大立体图。

图10是示出实施方式3的功率半导体模块所包含的电极端子的制造方法中的、图9所示的工序的下一个工序的概略局部放大立体图。

图11是示出实施方式3的功率半导体模块所包含的电极端子的制造方法中的、图10所示的工序的下一个工序的概略局部放大立体图。

图12是示出实施方式4的电力转换系统的结构的框图。

具体实施方式

以下，对本公开的实施方式进行说明。另外，对相同的结构标注相同的参照标号，不重复其说明。

实施方式1.

参照图1至图5，对实施方式1的功率半导体装置1进行说明。功率半导体装置1主要具备绝缘基板12、功率半导体元件(20、25)、电极端子31、34、37以及导电线41、42a、42b、43a、43b。功率半导体装置1也可以还具备基板11、壳体30以及密封部件48。

基板11例如由Cu那样的金属、CuMo那样的合金或AlSiC那样的金属基复合材料形成。基板11被固定于壳体30。基板11支承绝缘基板12。基板11是使在功率半导体元件(20、25)中产生的热量释放到功率半导体装置1的外部的散热器。

绝缘基板12包含绝缘层13和导电电路图案15。绝缘基板12也可以还包含导体层14。

绝缘层13也可以由氮化铝(AlN)、氧化铝(Al

导电电路图案15设置于绝缘层13的第1主面上。导电电路图案15钎焊于绝缘层13。导电电路图案15由铜那样的金属形成。导电电路图案15例如为轧制铜箔。导电电路图案15的维氏硬度小于导电膜33的维氏硬度。在将导电电路图案15钎焊于绝缘层13时对导电电路图案15进行热处理，因此，导电电路图案15的维氏硬度小于带状导体32的维氏硬度。导电电路图案15的维氏硬度例如为40HV以上且50HV以下。导电电路图案15的厚度例如为0.25mm以上且1.0mm以下。

导电电路图案15例如包含导体图案15a、15b、15c、15d。参照图5，导电电路图案15(导体图案15a)与电极端子31之间的接合部处的导电电路图案15(导体图案15a)的结晶粒径大于1μm。在本说明书中，结晶粒径是指根据导电电路图案15(导体图案15a)与电极端子31之间的接合部的截面SEM图像测量出的晶粒的直径的平均值。

导体层14设置于与绝缘层13的第1主面相反的一侧的绝缘层13的第2主面上。导体层14由铜那样的金属形成。导体层14例如为轧制铜箔。导体层14也可以是电解铜箔。电解铜箔的维氏硬度具有小于轧制铜箔的维氏硬度的倾向。因此，导体层14为电解铜箔时的功率半导体装置1的效果与导体层14为轧制铜箔时的功率半导体装置1的效果相同。导体层14的厚度例如为0.25mm以上且1.0mm以下。导体层14的厚度可以与导电电路图案15的厚度相同，也可以与导电电路图案15的厚度不同。导体层14能够减少由绝缘层13的热膨胀系数与导电电路图案15的热膨胀系数之差引起的绝缘基板12的翘曲。绝缘基板12被固定于基板11。具体而言，导体层14使用焊料那样的导电性接合部件17与基板11接合。

功率半导体元件(20、25)例如包含开关元件20和续流二极管25。开关元件20例如为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅型双极晶体管(IGBT)。开关元件20例如包含漏极21、源极22以及栅极23。续流二极管25与开关元件20反向并联连接。续流二极管25是肖特基势垒二极管(SBD)或续流二极管(FWD)。续流二极管25包含阴极26和阳极27。功率半导体元件(20、25)由硅(Si)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)那样的半导体材料形成。

功率半导体元件(20、25)使用导电性接合部件24、28与导电电路图案15接合。具体而言，开关元件20(漏极21)使用导电性接合部件24与导体图案15a接合。续流二极管25(阴极26)使用导电性接合部件28与导体图案15a接合。导电性接合部件24、28可以是无铅焊料那样的焊料，也可以是银纳米颗粒烧结体那样的金属微粒烧结体。

电极端子31、34、37被固定于壳体30。电极端子31包含带状导体32和导电膜33。

带状导体32例如由无氧铜(例如，C1020-1/2H、C1020-1/4H或C1020-H)或韧铜形成。带状导体32的厚度t

导电膜33覆盖第1表面32a、第2表面32b和端面32c。导电膜33也可以覆盖带状导体32的整个表面。导电膜33例如为镍镀膜。导电膜33的厚度t

电极端子34、37的结构与电极端子31的以上结构相同。

电极端子31与导电电路图案15(特别是，导体图案15b)超声波接合。带状导体32的端部32e与导电电路图案15接合。导电膜33位于带状导体32的端部32e(或带状导体32的第1表面32a)与导电电路图案15之间。带状导体32的端部32e(或带状导体32的第1表面32a)与导电电路图案15通过导电膜33相互分离。导电膜33固相扩散接合于导电电路图案15。例如，Ni和Cu可以构成完全固溶型合金。因此，在导电膜33由Ni形成、并且导电电路图案15由Cu形成的情况下，导电膜33能够固相扩散接合于导电电路图案15。参照图5，导电电路图案15与电极端子31之间的接合部处的带状导体32的结晶粒径大于1μm。

在带状导体32的第2表面32b形成有凹凸构造32f。凹凸构造32f是超声波焊头50(参照图4)的加压痕。具体而言，与形成于超声波焊头50的末端的滚花部53的形状互补的凹凸构造32f形成于第2表面32b。导电膜33覆盖凹凸构造32f。在导电膜33上也形成有与凹凸构造32f相同的凹凸构造。

电极端子31的带状导体32的端部32e的厚度t

导电线41、42a、42b、43a、43b例如为Al线、Au线或Cu线那样的金属线。在导电线41中流过比导电线42a、42b、43a、43b中流过的电流大的电流。因此，导电线41各自的直径大于导电线42a、42b、43a、43b各自的直径。导电线41各自的直径例如大于200μm且为600μm以下。导电线42a、42b、43a、43b各自的直径例如为50μm以上且200μm以下。电极端子31、34、37利用导电线41、42a、42b、43a、43b和导电电路图案15与功率半导体元件(20、25)电连接。

具体而言，导电线41键合于导体图案15a、续流二极管25的阳极27以及开关元件20的源极22。这样，电极端子31利用导电线41与功率半导体元件(20、25)和续流二极管25电连接。电极端子31是在源极22与漏极21之间流动的主电流流过的主电极端子。在导电线41中流过主电流。

导电线42a键合于电极端子34和导体图案15d。导电线42b键合于导体图案15d以及开关元件20的源极22。这样，电极端子34利用导电线42a、42b与开关元件20电连接。电极端子34是源极用控制电极端子。

导电线43a键合于电极端子37、导体图案15c以及开关元件20的栅极23。导电线43b键合于导体图案15c以及开关元件20的栅极23。这样，电极端子37利用导电线43a、43b与开关元件20电连接。电极端子37是栅极用控制电极端子。

壳体30由聚苯硫醚树脂(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT)或聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)那样的绝缘性树脂形成。绝缘基板12和功率半导体元件(20、25)由壳体30包围。壳体30使用粘接剂(未图示)等固定于基板11。

密封部件48对功率半导体元件(20、25)、绝缘基板12、包含电极端子31、34、37的端部32e在内的电极端子31、34、37的一部分以及导电线41、42a、42b、43a、43b进行密封。密封部件48由环氧树脂或硅胶那样的绝缘树脂形成。也可以在密封部件48的绝缘树脂中分散有填料。

对本实施方式的功率半导体装置1的制造方法中的得到电极端子31的工序进行说明。将Cu板那样的金属板切断，得到带状导体32。将带状导体32浸渍于镀敷液中。使电流流过阳极27与作为带状导体32的阴极之间。在带状导体32的表面形成导电膜33。在导电膜33为镍膜的情况下，例如可以使用瓦特(Watt)浴、伍德(Wood)浴或氨基磺酸浴作为镀敷液。瓦特浴含有硫酸镍、盐酸镍和硼酸作为主成分。伍德浴含有氯化镍和盐酸作为主成分。氨基磺酸浴含有氯化镍、氨基磺酸镍和硼酸作为主成分。

参照图4，对本实施方式的功率半导体装置1的制造方法中的、将电极端子31与导电电路图案15(导体图案15a)超声波接合的工序进行说明。

将电极端子31载置在导电电路图案15(导体图案15a)上。将超声波焊头50按压于电极端子31。超声波焊头50对导电电路图案15(导体图案15a)与电极端子31(导电膜33)之间的界面施加沿该界面的超声波振动、以及与该界面垂直的方向的压力。导电膜33固相扩散接合于导电电路图案15。导电膜33位于带状导体32的端部32e(或带状导体32的第1表面32a)与导电电路图案15(导体图案15a)之间。带状导体32的端部32e(或带状导体32的第1表面32a)与导电电路图案15通过导电膜33相互分离。这样，电极端子31与导电电路图案15超声波接合。

导电电路图案15(导体图案15a)的维氏硬度小于导电膜33的维氏硬度。因此，在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时，在导电电路图案15和导电膜33中，主要是导电电路图案15发生变形。导电电路图案15的变形缓和了在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时施加于导电膜33的冲击。能够防止导电膜33由于由超声波焊头50所施加的压力而破裂。在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时，导电膜33防止导电电路图案15与带状导体32直接接触。因此，在导电电路图案15与电极端子31之间的接合界面处产生的金属粉的量减少。导电膜33良好地固相扩散接合于导电电路图案15。

参照图5，导电电路图案15与电极端子31之间的接合部处的导电电路图案15的结晶粒径大于1μm。导电电路图案15与电极端子31之间的接合部处的带状导体32的结晶粒径大于1μm。这是因为，在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时，导电膜33防止导电电路图案15和带状导体32直接接触，从而抑制导电电路图案15的晶粒和带状导体32的晶粒微细化。其结果是，在导电电路图案15的晶粒和带状导体32的晶粒微细化时所产生的金属粉减少。附着于功率半导体装置1内的部件上的金属粉减少。能够防止功率半导体装置1发生绝缘破坏。功率半导体装置1具有更高的可靠性。

与此相对，在比较例的功率半导体装置中，电极端子31不包含导电膜33，导电电路图案15与带状导体32相互直接接触。此外，导电电路图案15和带状导体32双方由相同的材料(例如，Cu)形成。因此，在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时，由于施加于导电电路图案15与电极端子31(带状导体32)之间的接合界面的超声波振动和压力，导电电路图案15的晶粒和带状导体32的晶粒微细化。导电电路图案15与带状导体32之间的接合部处的导电电路图案15的结晶粒径成为1μm以下，导电电路图案15与电极端子31之间的接合部处的带状导体32的结晶粒径也成为1μm以下。在导电电路图案15的晶粒和带状导体32的晶粒微细化时，产生大量的金属粉。大量的金属粉附着于比较例的功率半导体装置内的部件，引起比较例的功率半导体装置的绝缘破坏。比较例的功率半导体装置具有更低的可靠性。

表1示出作为本实施方式的功率半导体装置1的一例的实施例和比较例中在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时所产生的金属粉的数量。如下所述那样地对金属粉的数量进行了计数。对导电电路图案15中的除与电极端子31超声波接合的部分外的部分喷上黑色喷雾，将导电电路图案15的该部分着色成黑色。使用光学显微镜，对通过将电极端子31与导电电路图案15超声波接合而飞散到导电电路图案15的黑色区域上的金属粉的数量进行计数。在实施例和比较例中，由超声波焊头50施加于电极端子31的载荷为700N。如表1所示，在实施例中所产生的金属粉的数量远远少于在比较例中所产生的金属粉的数量。

[表1]

在超声波焊头50形成有滚花部53。若将超声波焊头50按压于电极端子31，则滚花部53嵌入电极端子31。在带状导体32和导电膜33中，主要是带状导体32发生变形。在带状导体32的第2表面32b形成凹凸构造32f作为超声波焊头50的加压痕。在导电膜33上也形成与凹凸构造32f相同的凹凸构造。

在滚花部53嵌入电极端子31时，从电极端子31产生金属屑。金属屑的一部分附着于滚花部53。但是，在本实施方式中，带状导体32的第2表面32b被具有比带状导体32的维氏硬度大的维氏硬度的导电膜33覆盖。因此，从电极端子31产生的金属屑减少。附着于功率半导体装置1内的部件上的金属屑减少。能够防止功率半导体装置1发生绝缘破坏。功率半导体装置1具有更高的可靠性。此外，附着于滚花部53的金属屑也减少。使用硫酸那样的药液去除附着于滚花部53的金属屑的频率减少。功率半导体装置1的生产率提高。

在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时，有时第1表面32a上的导电膜33破损，第1表面32a的一部分从导电膜33露出。即使第1表面32a的一部分从导电膜33露出，在本实施方式中也能够减少金属粉的产生量。

对本实施方式的功率半导体装置1的效果进行说明。

功率半导体装置1具备绝缘基板12、功率半导体元件(20、25)以及电极端子31。绝缘基板12包含绝缘层13、以及设置于绝缘层13上的导电电路图案15。功率半导体元件(20、25)与导电电路图案15接合。电极端子31与导电电路图案15超声波接合。电极端子31包含带状导体32和导电膜33，所述带状导体32包含端部32e。带状导体32的端部32e包含第1表面32a，该第1表面32a与导电电路图案15对置。导电膜33覆盖第1表面32a，并且固相扩散接合于导电电路图案15。带状导体32的端部32e与导电电路图案15通过导电膜33相互分离。导电膜33的第1维氏硬度大于导电电路图案15的第2维氏硬度。

因此，在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时，导电电路图案15与导电膜33相互不直接接触，在导电电路图案15和导电膜33中，主要是导电电路图案15发生变形。在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时产生的金属粉减少。在功率半导体装置1中发生绝缘破坏的可能性减少。功率半导体装置1具有更高的可靠性。此外，由于电极端子31与导电电路图案15超声波接合，因此，与使用焊料将电极端子31与导电电路图案15接合的情况相比，能够在电极端子31中流过更大的电流，并且电极端子31与导电电路图案15之间的接合部具有更长的寿命。

在本实施方式的功率半导体装置1中，带状导体32的第3维氏硬度小于导电膜33的第1维氏硬度，并且大于导电电路图案15的第2维氏硬度。

因此，在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时，在导电电路图案15、带状导体32以及导电膜33中，主要是导电电路图案15发生变形。在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时产生的金属粉减少。功率半导体装置1具有更高的可靠性。

在本实施方式的功率半导体装置1中，带状导体32的端部32e包含与第1表面32a相反的一侧的第2表面32b。在第2表面32b形成有凹凸构造32f。导电膜33还覆盖凹凸构造32f。

在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时，在带状导体32和导电膜33中，主要是带状导体32发生变形。在使用超声波焊头50将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时产生的金属屑减少。功率半导体装置1具有更高的可靠性。功率半导体装置1的生产率提高。

在本实施方式的功率半导体装置1中，带状导体32的端部32e包含端面32c，该端面32c连接第1表面32a与第2表面32b。导电膜33覆盖第1表面32a、包含凹凸构造32f的第2表面32b、以及端面32c。

在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时产生的金属粉和金属屑减少。功率半导体装置1具有更高的可靠性。功率半导体装置1的生产率提高。

在本实施方式的功率半导体装置1中，导电电路图案15与电极端子31之间的接合部处的导电电路图案15的第1结晶粒径大于1μm。导电电路图案15与电极端子31之间的接合部处的带状导体32的第2结晶粒径大于1μm。

因此，在将电极端子31与导电电路图案15超声波接合时产生的金属粉减少。功率半导体装置1具有更高的可靠性。

在本实施方式的功率半导体装置1中，导电膜33的厚度t

由于导电膜33的厚度t

实施方式2.

参照图6对实施方式2的功率半导体装置1b及其制造方法进行说明。本实施方式的功率半导体装置1b具备与实施方式1的功率半导体装置1相同的结构，起到了相同的效果，但主要在以下方面不同。

在功率半导体装置1b中，带状导体32的端面32c从导电膜33露出。

对本实施方式的功率半导体装置1b的制造方法中的得到电极端子31的工序进行说明。将Cu板那样的金属板浸渍于镀敷液中。使电流在阳极与作为金属板的阴极之间流动。在金属板的表面形成导电膜33。将金属板切断，得到带状导体32。这样，在本实施方式中，在对金属板进行镀敷之后，将镀敷后的金属板切断，由此得到电极端子31。因此，带状导体32的端面32c从导电膜33露出。由于通过一次镀敷能够得到多个电极端子31，因此能够降低功率半导体装置1b的制造成本。

实施方式3.

参照图7，对实施方式3的功率半导体装置1c及其制造方法进行说明。本实施方式的功率半导体装置1c具备与实施方式1的功率半导体装置1相同的结构，起到了相同的效果，但主要在以下方面不同。在功率半导体装置1c中，带状导体32的端部32e的厚度t

参照图8至图11，对本实施方式的功率半导体装置1c的制造方法中的得到电极端子31的工序进行说明。

参照图8和图9，准备Cu板那样的金属板38(步骤S1)。参照图8和图10，通过对金属板38进行冲压加工，从金属板38得到带状导体32(步骤S2)。具体而言，将金属板38切断，并对金属板38进行弯曲加工，并且通过锻造使金属板38的端部薄壁化。参照图8，对带状导体32进行清洗(步骤S3)。参照图8和图11，在带状导体32的表面形成导电膜33(步骤S4)。例如，将带状导体32浸渍于镀敷液中。使电流在阳极27与作为带状导体32的阴极之间流动。在带状导体32的表面形成作为镀膜的导电膜33。参照图8，对被导电膜33覆盖的带状导体32进行清洗(步骤S5)。这样，得到本实施方式的电极端子31。

在本实施方式中，在步骤S2中，在通过将金属板38切断、进行弯曲加工、薄壁化而得到带状导体32之后，在步骤S4中，形成导电膜33。因此，在对金属板38进行弯曲加工以及薄壁化时，导电膜33不会破损。

本实施方式的功率半导体装置1c的效果除了实施方式1的功率半导体装置1的效果之外，还起到了以下效果。

在本实施方式的功率半导体装置1c中，带状导体32的端部32e的厚度t

由于能够增加除端部32e外的带状导体32的厚度t

实施方式4.

本实施方式是将上述的实施方式1至实施方式3的功率半导体装置1、1b、1c中的任意一个应用于电力转换装置。本公开并不限于特定的电力转换装置，以下，作为实施方式4，对将本公开的功率半导体装置1、1b、1c中的任意一个应用于三相的逆变器的情况进行说明。

图12所示的电力转换系统由电源100、电力转换装置200、负载300构成。电源100是直流电源，向电力转换装置200供给直流电。电源100没有特别限定，例如可以由直流系统、太阳能电池或蓄电池构成，也可以由与交流系统连接的整流电路或AC/DC转换器构成。电源100也可以由将从直流系统输出的直流电转换为规定的电力的DC/DC转换器构成。

电力转换装置200是连接在电源100与负载300之间的三相的逆变器，将从电源100供给的直流电转换为交流电，并向负载300供给交流电。如图12所示，电力转换装置200具备：主转换电路201，其将直流电转换为交流电并输出；以及控制电路203，其将对主转换电路201进行控制的控制信号输出至主转换电路201。

负载300是由从电力转换装置200供给的交流电驱动的三相的电动机。另外，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、铁道车辆、电梯或空调设备的电动机。

以下，对电力转换装置200的详细情况进行说明。主转换电路201具备开关元件(未图示)和续流二极管(未图示)。开关元件对从电源100供给的电压进行开关，由此主转换电路201将从电源100供给的直流电转换为交流电，并供给至负载300。主转换电路201的具体的电路结构有各种结构，但本实施方式的主转换电路201是2电平的三相全桥电路，可以由6个开关元件和与各个开关元件反向并联的6个续流二极管构成。可以应用上述的实施方式1至实施方式3的功率半导体装置1、1b、1c中的任意一个所包含的开关元件20和续流二极管25作为主转换电路201的各开关元件和各续流二极管。可以应用上述的实施方式1至实施方式3的功率半导体装置1、1b、1c中的任意一个作为构成主转换电路201的功率半导体装置202。6个开关元件每2个开关元件串联连接而构成上下臂，各上下臂构成全桥电路的各相(U相、V相以及W相)。并且，各上下臂的输出端子、即主转换电路201的3个输出端子与负载300连接。

此外，主转换电路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装置202，也可以设置于功率半导体装置202的外部。驱动电路生成对主转换电路201所包含的开关元件进行驱动的驱动信号，并向主转换电路201的开关元件的控制电极提供驱动信号。具体而言，依照来自控制电路203的控制信号，将使开关元件成为接通状态的驱动信号和使开关元件成为断开状态的驱动信号输出至各开关元件的控制电极。

控制电路203对主转换电路201的开关元件进行控制以向负载300供给电力。具体而言，根据应向负载300供给的电力来计算主转换电路201的各开关元件应成为接通状态的时间(接通时间)。例如，能够通过根据应向负载300输出的电压来调制开关元件的接通时间的PWM控制对主转换电路201进行控制。然后，向主转换电路201所具备的驱动电路输出控制指令(控制信号)，使得在各时刻向应成为接通状态的开关元件输出接通信号，向应成为断开状态的开关元件输出断开信号。驱动电路依照该控制信号向各开关元件的控制电极输出接通信号或断开信号作为驱动信号。

在本实施方式的电力转换装置200中，应用实施方式1至实施方式3的功率半导体装置1、1b、1c中的任意一个作为主转换电路201所包含的功率半导体装置202。因此，本实施方式的电力转换装置200具有更高的可靠性。

在本实施方式中，对将本公开应用于2电平的三相逆变器的例子进行了说明，但不限于此，能够将本公开应用于各种电力转换装置。在本实施方式中设为2电平的电力转换装置，但也可以是3电平的电力转换装置，还可以是多电平的电力转换装置。在电力转换装置向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。在电力转换装置向直流负载等供给电力的情况下，也可以将本公开应用于DC/DC转换器或AC/DC转换器。

应用了本公开的电力转换装置并不限于负载为电动机的情况，例如能够组装于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器供电系统的电源装置。应用了本公开的电力转换装置还能够用作太阳能发电系统或蓄电系统等的功率调节器。

应认为本次所公开的实施方式1-4在所有方面都是例示，并不是限制性的。只要不矛盾，也可以组合本次所公开的实施方式1-4中的至少两个。本公开的范围是由权利要求书来表示的，而不是由上述说明来表示的，意在包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。

标号说明

1、1b、1c：功率半导体装置；11：基板；12：绝缘基板；13：绝缘层；14：导体层；15：导电电路图案；15a、15b、15c、15d：导体图案；17：导电性接合部件；20：开关元件；21：漏极；22：源极；23：栅极；24：导电性接合部件；25：续流二极管；26：阴极；27：阳极；28：导电性接合部件；30：壳体；31：电极端子；32：带状导体；32a：第1表面；32b：第2表面；32c：端面；32e：端部；32f：凹凸构造；33：导电膜；34、37：电极端子；38：金属板；41、42a、42b、43a、43b：导电线；48：密封部件；50：超声波焊头；53：滚花部；100：电源；200：电力转换装置；201：主转换电路；202：功率半导体装置；203：控制电路；300：负载。