JP7433480B2 - パワー半導体装置およびその製造方法ならびに電力変換装置 - Google Patents

パワー半導体装置およびその製造方法ならびに電力変換装置 Download PDF

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Description

本開示は、パワー半導体装置およびその製造方法ならびに電力変換装置に関する。
電力用半導体素子を備えたパワー半導体装置の一形態として、電力用半導体素子を搭載したパワーモジュール部とヒートシンクとを一体化したヒートシンク一体型のパワー半導体モジュールが提案されている（特許文献１～特許文献１０）。
特許第５２３６１２７号公報 特許第５３７３６８８号公報 特許第５４１８６０１号公報 特許第５４３２０８５号公報 特許第６００９２０９号公報 特許第６０９１６３３号公報 特開平０６－５７５０号公報 特開２０１１－１５５１１８号公報 国際公開ＷＯ２０１８－０７９３９６号 国際公開ＷＯ２０１８－０９７０２７号
パワー半導体装置としてのヒートシンク一体型のパワー半導体モジュールでは、パワーモジュール部とヒートシンクとを一体化させることについて、生産性のさらなる向上が求められている。
本開示は、このような開発の一環としてなされたものであり、一つの目的は、生産性のさらなる向上を図ることができるパワー半導体装置を提供することであり、他の目的は、そのようなパワー半導体装置の製造方法を提供することであり、さらに他の目的は、そのようなパワー半導体装置を適用した電力変換装置を提供することである。
本開示に係るパワー半導体装置は、パワーモジュール部とヒートシンクベース部と複数の放熱フィンとを有する。パワーモジュール部は、第１凹凸部が形成されたモジュールベースを有し、モジュールベースに電力用半導体素子が搭載されて封止材によって封止されている。ヒートシンクベース部は、第２凹凸部が形成され、第２凹凸部と第１凹凸部とを互いに嵌合させる態様でモジュールベースに接合されている。複数の放熱フィンは、ヒートシンクベース部に装着されている。モジュールベースおよびヒートシンクベース部は、モジュールベースとヒートシンクベース部とが接合された状態で、第１凹凸部および第２凹凸部のいずれかが、空間として残されるバッファ凹部を備える態様で形成されている。
本開示に係るパワー半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。第１凹凸部が形成されたモジュールベースを用意する。モジュールベースに電力用半導体素子を搭載し、第１凹凸部を露出させる態様で電力用半導体素子を封止材により封止することによって、パワーモジュール部を形成する。第１凹凸部と嵌合する第２凹凸部が形成されたヒートシンクベース部を用意する。第１凹凸部と第２凹凸部とを互いに対向させて、パワーモジュール部におけるモジュールベースおよびヒートシンクベース部の一方を他方に押圧し、第１凹凸部と第２凹凸部とを互いに嵌合させることによって、モジュールベースとヒートシンクベース部とを一体化する。モジュールベースを用意する工程およびヒートシンクベース部を用意する工程では、モジュールベースとヒートシンクベース部とが接合された状態で、第１凹凸部および第２凹凸部のいずれかが、空間として残されるバッファ凹部を備える態様で形成される。
本開示に係る電力変換装置は、上記パワー半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、主変換回路を制御する制御信号を主変換回路に出力する制御回路とを備えている。
本開示に係るパワー半導体装置によれば、モジュールベースおよびヒートシンクベース部は、モジュールベースとヒートシンクベース部とが接合された状態で、第１凹凸部および第２凹凸部のいずれかが、空間として残されるバッファ凹部を備える態様で形成されている。これにより、モジュールベースとヒートシンクベース部とを一体化する際の荷重を低減することができる。その結果、生産性を向上することができるパワー半導体装置が得られる。
本開示に係るパワー半導体装置の製造方法によれば、モジュールベースを用意する工程およびヒートシンクベース部を用意する工程では、モジュールベースとヒートシンクベース部とが接合された状態で、第１凹凸部および第２凹凸部のいずれかが、空間として残されるバッファ凹部を備える態様で形成される。これにより、モジュールベースとヒートシンクベース部とを一体化する際の荷重を低減することができる。その結果、パワー半導体装置の生産性を向上させることができる。
本開示に係る電力変換装置によれば、上記パワー半導体装置を有していることで、生産性を向上することができる電力変換装置が得られる。
実施の形態１に係るパワー半導体装置を示す、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、図１に示すパワー半導体装置のパワーモジュール部におけるモジュールベースに形成された凹凸部のパターンの一例を示す下面図である。 同実施の形態において、パワーモジュール部とヒートシンクとを一体化した状態を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図４に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図５に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の作用効果を説明するための第１の図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の作用効果を説明するための第２の図である。 同実施の形態において、凹凸部の構造の第１変形例を示す、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の作用効果を説明するための第３の図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の作用効果を説明するための第４の図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の作用効果を説明するための第５の図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の作用効果を説明するための第６の図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の作用効果を説明するための第７の図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の作用効果を説明するための第８の図である。 同実施の形態において、パワー半導体装置の作用効果を説明するための第９の図である。 同実施の形態において、パワーモジュール部におけるモジュールベースに形成さされた凹凸部のパターンの他の例を示す下面図である。 同実施の形態において、凹凸部の構造の第２変形例を示す、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、凹凸部の構造の第３変形例を示す、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、凹凸部の構造の第４変形例を示す、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、ヒートシンクの構造の第１変形例を示す、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、ヒートシンクの構造の第２変形例を示す、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、ヒートシンクにおける放熱フィンの構造の第１変形例を示す下面図である。 同実施の形態において、図２３に示すヒートシンクの作用効果を説明するための下面図である。 同実施の形態において、図２３に示すヒートシンクの作用効果を説明するための、製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図２３に示すヒートシンクの作用効果を説明するための、図２４に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図２１に示すヒートシンクの作用効果を説明するための、製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図２１に示すヒートシンクの作用効果を説明するための、図２７に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、ヒートシンクにおける放熱フィンの構造の第２変形例を示す下面図である。 同実施の形態において、図２９に示すヒートシンクの作用効果を説明するための下面図である。 同実施の形態において、ヒートシンクにおける放熱フィンの構造の第３変形例を示す下面図である。 同実施の形態において、図３１に示すヒートシンクの作用効果を説明するための下面図である。 同実施の形態において、バッファ凹部の作用効果を説明するための、パワー半導体装置の一部を拡大した部分拡大断面図と、一部断面とを含む側面図である。 実施の形態２に係るパワー半導体装置を示す、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、パワーモジュール部とヒートシンクとを一体化した状態の一例を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、パワーモジュール部とヒートシンクとを一体化した状態の他の例を示す、一部断面を含む側面図である。 実施の形態３に係る、パワー半導体装置を適用した電力変換装置のブロック図である。
実施の形態１．
実施の形態１に係るパワー半導体装置について説明する。図１に、パワー半導体装置の一部断面を含む分解側面図を示す。図１に示すように、パワー半導体装置１は、パワーモジュール部１１およびヒートシンク５１を備えている。パワーモジュール部１１には、第１凹凸部としての凹凸部１５が形成されている。ヒートシンク５１には、第２凹凸部としての凹凸部５５が形成されている。
パワーモジュール部１１は、モジュールベース１３を備えている。モジュールベース１３の一方の表面には、絶縁シート２１を介在させてリードフレーム２３が配置されている。リードフレーム２３には、はんだ２５によってチップ２７が接合されている。チップ２７には、電力半導体素子が形成されている。チップ２７等は、封止材としてのモールド樹脂２９によって封止されている。モールド樹脂２９の側面から、リードフレーム２３の一部が外部端子として突出している。
モジュールベース１３の他方の表面には、凹凸部１５が形成されている。凹凸部１５は、平坦部１５ｆに凹部１５ａ等が形成された態様の凹凸形状とされる。凹凸部１５は、凹部１５ａとバッファ凹部１５ｃとを含む。すなわち、この場合、モジュールベース１３は、凹凸部１５がバッファ凹部１５ｃを備える態様で形成されている。バッファ凹部１５ｃについては後述する。
図２に示すように、凹部１５ａ等は、たとえば、第１方向としてのＹ軸方向に沿って延在するとともに、Ｙ軸方向と交差するＸ軸方向に間隔を開けて形成されている。なお、凹凸部１５とは、凹部１５ａおよびバッファ凹部１５ｃを含むモジュールベース１３の表面全体の形状を意味する。
ヒートシンク５１は、放熱拡散部５３ａを含むヒートシンクベース部５３と、放熱フィン６３とを備えている。ここでは、ヒートシンク５１として、かしめ加工によって放熱フィン６３とヒートシンクベース部５３とを一体化したかしめ構造のヒートシンク５１ａが採用されている。ヒートシンクベース部５３（放熱拡散部５３ａ）には、凹凸部５５が形成されている。凹凸部５５は、平坦部５５ｆに凸部５５ａが形成された態様の凹凸形状とされる。
放熱フィン６３は、ヒートシンクベース部５３において、凹凸部５５が形成されている側とは反対の側に、第２方向としてのＺ軸方向に延在するように配置されるとともに、第３方向としてのＸ軸方向に互いに間隔を開けて配置されている。
図３に示すように、パワー半導体装置１では、パワーモジュール部１１に形成された凹凸部１５と、ヒートシンク５１に形成された凹凸部５５とを、かしめ加工によって互いに嵌合させることで、パワーモジュール部１１とヒートシンク５１とが接合されて、一体化されている。ここで、バッファ凹部１５ｃには、凸部５５ａは嵌合していない。具体的には、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３とが嵌合された状態で、凹凸部１５には、凹部が空間として残されるバッファ凹部１５ｃが形成されている。また、バッファ凹部１５ｃは、凹凸部１５と凹凸部５５とが互いに嵌合して隣り合う一の凹部１５ａと他の凹部１５ａとの間に一つ配置されているが、二つ以上配置されていてもよい。
モジュールベース１３は、たとえば、切削加工、ダイキャスト加工、鋳造加工または押出加工等によって作製される。モジュールベース１３は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等によって形成される。ヒートシンクベース部５３は、切削加工、ダイキャスト加工、鋳造加工または押出加工等によって作製される。ヒートシンクベース部５３は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等によって形成される。実施の形態１に係るパワー半導体装置１は、上記のように構成される。
次に、上述したパワー半導体装置１の製造方法の一例について説明する。まず、凹部１５ａおよびバッファ凹部１５ｃを含む凹凸部１５が形成されたモジュールベース１３を用意する（図４参照）。電力半導体素子が形成されたチップ２７をモジュールベース１３に搭載し、モールド樹脂２９により封止することによって、パワーモジュール部１１を形成する（図４参照）。また、凹凸部５５およびかしめ部６１が形成されたヒートシンク５１ａ（５１）を用意する（図４参照）。さらに、板状の複数の放熱フィン６３を用意する（図４参照）。
次に、図４に示すように、パワーモジュール部１１のモジュールベース１３に形成された凹凸部１５と、ヒートシンクベース部５３に形成された凹凸部５５とが対向するように、パワーモジュール部１１とヒートシンクベース部５３とを配置する。また、複数の放熱フィン６３を、ヒートシンクベース部５３に形成されたかしめ部６１と対向する位置に配置する。
次に、図５に示すように、複数の放熱フィン６３のそれぞれを、対応する、隣り合うかしめ部６１とかしめ部６１との間に位置する溝（フィン挿入溝）に挿入し、かしめ部６１に向けて、加工ツールとしてのプレス刃７１を挿入する。
次に、図６に示すように、プレス刃７１をかしめ部６１に接触させる。その状態で、パワーモジュール部１１を上方から押圧することで、モジュールベース１３（パワーモジュール部１１）の凹凸部１５とヒートシンクベース部５３の凹凸部５５とが互いに嵌合し、パワーモジュール部１１がヒートシンクベース部５３に接合される。
また、プレス刃７１によってかしめ部６１がかしめられることによって、複数の放熱フィン６３がヒートシンクベース部５３に接合される。その後、プレス刃７１を取り外すことによって、図３に示すパワーモジュール部１１とヒートシンク５１とを一体化させたパワー半導体装置１が完成する。
上述したパワー半導体装置１では、モジュールベース１３には、ヒートシンクベース部５３に形成された凹凸部５５における凸部５５ａが嵌合されないバッファ凹部１５ｃが形成されている。これにより、モジュールベース１３をヒートシンクベース部５３に接合する際の荷重を低減することができる。このことについて、模式的な図を用いて説明する。
まず、図７に、比較の対象として、バッファ凹部が形成されていないモジュールベース１３の場合における、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３とを嵌合させる前（ヒートシンクかしめ前）の状態と、嵌合させた後（ヒートシンクかしめ後）の状態とを模式的に示す。
一方、図８に、実施の形態１に係る、バッファ凹部１５ｃが形成されたモジュールベース１３の場合における、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３とを嵌合させる前（ヒートシンクかしめ前）の状態と、嵌合させた後（ヒートシンクかしめ後）の状態とを模式的に示す。なお、いずれの場合も、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３とを嵌合させる際には、プレス荷重として、基準となる荷重を付与した。この基準となる荷重を、「１ＡｋＮ」と記す。
図７に示すように、バッファ凹部が形成されていないモジュールベース１３の場合には、基準の１ＡｋＮの荷重を加えても、モジュールベース１３における平坦部１５ｆとヒートシンクベース部５３における平坦部５５ｆとの間には距離があり、ヒートシンクかしめは完了していない。ここで、ヒートシンクかしめが完了したとは、プレス荷重を増加させても、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３との間の隙間が変化しない状態をいう。
一方、図８に示すように、バッファ凹部１５ｃが形成されているモジュールベース１３の場合には、基準の１ＡｋＮの荷重を加えた際に、バッファ凹部１５ｃの周囲に位置するモジュールベース１３の部分が塑性変形をする。このため、モジュールベース１３における平坦部１５ｆとヒートシンクベース部５３における平坦部５５ｆとが接触し、プレス荷重を増加させても、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３との間の隙間は変化せず、ヒートシンクかしめが完了する。
このように、実施の形態１に係るパワー半導体装置１では、モジュールベース１３にバッファ凹部１５ｃを設けることで、ヒートシンクかしめを完了させるために加えるプレス荷重を低減することができる。
また、バッファ凹部１５ｃの周囲に位置するモジュールベース１３の部分が塑性変形をすることで、バッファ凹部１５ｃが設けられていない場合と比べて、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３（ヒートシンク５１）との相対的な位置ずれに対する許容範囲が広がることになる。
このため、ヒートシンクかしめの際の、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３（ヒートシンク５１）との位置決め精度を緩くすることができ、位置決め治具として、より簡便な位置決め治具を用いることができる。これにより、特許文献９、１０のそれぞれに開示された、モジュールベースに形成された凹凸部とヒートシンクに形成された凹凸部とを嵌合することによって一体化させたパワー半導体装置と比較すると、生産性の良好なヒートシンクかしめを実現することができる。
さらに、位置決め精度の観点（緩和）から、図９に示すように、凹凸部１５として、凹部１５ａの深さよりも深い凹部１５ｂを設け、凹凸部５５として、凸部５５ａの高さより高い凸部５５ｂを設けてもよい。
このようなより深い凹部１５ｂとより高い凸部５５ｂとを設けることで、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３（ヒートシンク５１）との位置合わせをする際に、ヒートシンクベース部５３（ヒートシンク５１）に対するモジュールベース１３のおおよその位置合わせを行うことができる。
その状態で荷重を加えることで、より高い凸部５５ｂが、より深い凹部１５ｂの傾斜部分をスライドし、ヒートシンクかしめが開始される。この場合には、Ｘ軸方向の位置決め精度をさらに緩やかにすることができ、位置決め治具としてさらに簡便な位置決め治具を用いることができる。これにより、生産性のさらに良好なヒートシンクかしめを実現することができる。
より深い凹部１５ｂは、モジュールベース１３において、Ｘ軸方向（正方向）の端とＸ軸方向（負方向）の端とに配置させ、より高い凸部５５ｂは、ヒートシンクベース部５３において、Ｘ軸方向（正方向）の端とＸ軸方向（負方向）の端とに配置させることが望ましい。これにより、ヒートシンクベース部５３（ヒートシンク５１）に対するモジュールベース１３のおおよその位置合わせを容易に行うことができ、ヒートシンクかしめの生産性の向上に寄与することができる。
次に、発明者らは、バッファ凹部１５ｃの効果について、塑性加工解析（シミュレーション）による評価を行った。この評価について説明する。
図１０に、解析に用いたモデルとして、バッファ凹部が形成されていないモデル（比較例）と、バッファ凹部が形成されているモデル（実施の形態）とを示す。モジュールベース１３およびヒートシンクベース部５３のそれぞれにおける各部の寸法を、短い部分（短い寸法線参照）では、数ｍｍ程度に設定し、長い部分（長い寸法線参照）では、数十ｍｍ程度に設定した。凸部５５ａのＸ軸方向の中心線の位置（点線参照）と、凹部１５ａ等のＸ軸方向の中心線の位置（点線参照）とを一致させた。
また、モジュールベース１３の材質として、純アルミニウムのＡ１０５０系を設定した。ヒートシンクベース部５３の材質として、アルミニウム－マグネシウム－シリコン系のＡ６０６３系を設定した。このモデルを用いて、バッファ凹部の有無によって、モジュールベース１３等がどのように塑性変形するかを解析した。
その結果を、図１１および図１２に示す。図１１および図１２では、バッファ凹部が形成された実施の形態１に係るモデル（モデルＡ）を上段に示し、バッファ凹部が形成されていない比較例に係るモデル（モデルＢ）を下段に示す。なお、解析においては、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３とのそれぞれにおいて、格子を設定して解析を行ったが、図１１および図１２では、図面が煩雑になるのを避けるために、それぞれの輪郭だけを示し、格子は示されていない。
図１１では、モデルＡおよびモデルＢのそれぞれについて、ヒートシンクかしめ前の状態と、基準の荷重（１ＡｋＮ）を加えた状態と、基準の荷重の１．５倍の荷重（１．５ＡｋＮ）を加えた状態とを示す。
図１２では、モデルＡおよびモデルＢのそれぞれについて、基準の荷重の２．０倍の荷重（２．０ＡｋＮ）を加えた状態と、基準の荷重の２．５倍の荷重（２．５ＡｋＮ）を加えた状態と、基準の荷重の３．０倍の荷重（３．０ＡｋＮ）を加えた状態とを示す。
図１１および図１２に示すように、プレス荷重が大きくなるにしたがい、モデルＡおよびモデルＢの双方において、凸部５５ａが凹部１５ａに嵌まり込み、モジュールベース１３の平坦部１５ｆとヒートシンクベース部５３の平坦部５５ｆとの間の隙間が徐々に狭くなることがわかる。
次に、図１１および図１２に示す評価結果に基づいて、プレス荷重とその隙間との関係を求めた。その結果を、図１３に示す。横軸はプレス荷重である。縦軸は隙間ＲＤである。図１４に示すように、隙間ＲＤは、モジュールベース１３の平坦部１５ｆとヒートシンクベース部５３の平坦部５５ｆとの間の距離とした。なお、この距離は、モジュールベース１３の凸部がヒートシンクベース部の凹部に嵌め込まれるまでに残された距離と捉えることができる。
ここで、隙間ＲＤの値が０．０５ｍｍ以下になった場合にヒートシンクかしめが完了したとする。そうすると、ヒートシンクかしめを完了させるのに要するプレス荷重は、モデルＢ（比較例）では、２．５ＡｋＮであるのに対して、モデルＡ（実施の形態１）では、２．０ＡｋＮであることがわかった。したがって、モデルＡ（実施の形態１）では、モデルＢ（比較例）と比較して、ヒートシンクかしめを完了させるのに要するプレス荷重を２０％低減できることが判明した。
上述した評価結果は一例であり、モジュールベース１３およびヒートシンクベース部５３において、バッファ凹部１５ｃを含む構造を工夫することによって、プレス荷重をさらに低減することが可能である。
プレス荷重を低減できるのは、バッファ凹部１５ｃによって、モジュールベース１３等が塑性変形することに起因すると考えられる。発明者らは、その塑性変形量を評価した。図１５に、ヒートシンクかしめ前の状態を示す。図１６に、基準のプレス荷重の３．０倍のプレス荷重（３．０ＡｋＮ）を加えた状態における塑性変形量（Ｘ軸方向）の等高線（コンター図）を示す。
図１５および図１６に示すように、ヒートシンクかしめ前の状態から、プレス荷重（３．０ＡｋＮ）を加えることで、モジュールベース１３は、Ｘ軸方向に約±０．２ｍｍ程度塑性変形していることがわかった。この評価から、バッファ凹部１５ｃが形成されていることに伴って生じるモジュールベース１３の塑性変形が、プレス荷重の低減に寄与することが確認できた。
なお、凸部５５ａ等が嵌合しないバッファ凹部１５ｃを設ける領域（面積）を増減することによって、ヒートシンクかしめ後のモジュールベース１３とヒートシンクベース部５３との保持強度を調整することができる。保持強度とは、この場合、垂直引張強度であり、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３とを引張試験をした際に、モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３とが引き離される直前の最大強度をいう。モジュールベース１３とヒートシンクベース部５３との保持強度が要求される場合には、プレス荷重の低減効果が得られる程度に、バッファ凹部１５ｃの領域（面積）を調整すればよい。
（バッファ凹部のバリエーション）
上述したパワー半導体装置１におけるモジュールベース１３に形成されたバッファ凹部１５ｃとしては、Ｙ軸方向に沿って一様に形成されている場合を例に挙げて説明した（図２参照）。バッファ凹部１５ｃとしては、これに限られるものではなく、図１７に示すように、Ｙ軸方向に沿って不連続に形成されたバッファ凹部１５ｃでもよい。この場合においても、バッファ凹部１５ｃが一様に形成されている場合と同様の効果を得ることができる。
なお、バッファ凹部１５ｃを含む凹凸部１５が不連続に形成されている場合には、ヒートシンクベース部５３に形成される凹凸部５５も、凹凸部１５に対応するように不連続に形成されている。
また、上述したパワー半導体装置１におけるモジュールベース１３では、凸部５５ａがそれぞれ嵌合する隣り合う凹部１５ａと凹部１５ａとの間のそれぞれ（７箇所）に、一つのバッファ凹部１５ｃが配置されている場合を例に挙げて説明した（図３参照）。
バッファ凹部１５ｃの配置態様としては、これに限られるものではなく、図１８に示すように、隣り合う凹部１５ａと凹部１５ａとの間にバッファ凹部１５ｃを形成した構造を、モジュールベース１３において、一箇所だけ設けるようにしてもよい。また、図１９に示すように、隣り合う凹部１５ａと凹部１５ａとの間にバッファ凹部１５ｃを形成した構造を、モジュールベース１３において、４箇所設けるようにしてもよい。このようなバッファ凹部１５ｃの配置態様であっても、プレス荷重の低減に寄与することができる。
さらに、上述したパワー半導体装置１では、モジュールベース１３にバッファ凹部１５ｃを形成した構造を例に挙げて説明したが、バッファ凹部をヒートシンクベース部５３に形成してもよい。
図２０に示すように、パワー半導体装置１では、モジュールベース１３に凹凸部１７が形成されている。凹凸部１７は、平坦部１７ｆに凸部１７ａ等が形成された態様の凹凸形状とされる。ヒートシンクベース部５３（放熱拡散部５３ａ）に、凹凸部５７が形成されている。凹凸部５７は、凹部５７ａとバッファ凹部５７ｃとを含む。
バッファ凹部５７ｃには、凸部１７ａは嵌合しない。凹凸部５７は、平坦部５７ｆに凹部５７ａとバッファ凹部５７ｃとが形成された態様の凹凸形状とされる。すなわち、この場合、ヒートシンクベース部５３は、凹凸部５７が、バッファ凹部５７ｃを備える態様で形成されている。
ヒートシンクベース部５３に形成される凹凸部５７が、モジュールベース１３に形成された凹凸部１７の凸部１７ａが嵌合しないバッファ凹部５７ｃを含むことで、図１等に示すパワー半導体装置１と同様に、プレス荷重を低減することができ、制裁性の向上に寄与することができる。
（放熱フィン）
ヒートシンク５１の放熱フィン６３は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等から形成された板材（圧延材）とされる。このような板材とすることで、加工性と放熱性との双方を両立させることができる。
さらに、放熱フィン６３にエンボス加工を施すことによって、放熱フィン６３の表面に微小な凹みを形成してもよい。放熱フィン６３の表面に凹みを形成することで、放熱フィン６３の放熱表面積が増加し、放熱性能を向上させることができる。また、エンボス加工は、放熱フィン６３をプレス加工によって製造する際に使用する金型によって施すことができる。これにより、生産コストを増やすことなく、放熱フィン６３の表面にエンボス加工を施すことができる。
さらに、エンボス加工が施された放熱フィン６３を積層させた場合には、隣り合う放熱フィン６３と放熱フィン６３との間で接触する接触面積が減少し、放熱フィン６３間同士の表面摩擦を低減することができる。これにより、ヒートシンクベース部５３と放熱フィン６３とを一体化するかしめ加工に使用する生産設備の簡略化を図ることができる。また、生産タクトの短縮が図られて、生産性を向上させることができる。
また、エンボス加工を施した放熱フィン６３では、放熱フィン６３をヒートシンクベース部５３にかしめ加工する際に、エンボス加工が施された凹みに、かしめ部６１が食い込むことで、アンカー効果を発揮させることができる。これにより、放熱フィン６３がかしめ部から引き抜く方向の摩擦力が大きくなり、放熱フィン６３のヒートシンクベース部５３に対する垂直引張強度を向上させることができる。
ここで、放熱フィン６３の硬度がヒートシンクベース部５３の硬度よりも高い（硬い）場合には、ヒートシンクベース部５３のかしめ部６１は、放熱フィン６３に食い込むというよりは、エンボス加工が施された放熱フィン６３の表面に倣うように塑性変形をすることになる。これにより、エンボス加工が施された放熱フィンのヒートシンクベース部５３に対する垂直引張強度を向上させることができる。
一方、ヒートシンクベース部５３（かしめ部６１）の硬度が放熱フィン６３の硬度よりも高い（硬い）場合には、かしめ部６１が、放熱フィン６３の表面に喰い込むことで、放熱フィン６３が塑性変形することになる。この場合には、エンボス加工による効果というよりは、放熱フィンが６３が塑性変形することによって、ヒートシンクベース部５３に対する垂直引張強度を向上させることができる。
これらの知見から、放熱フィン６３のヒートシンクベース部５３に対する垂直引張強度を向上させるには、放熱フィン６３の表面にエンボス加工を施す手法、および、ヒートシンクベース部５３（かしめ部６１）の硬度を放熱フィン６３の硬度よりも高い（硬い）する手法のうち、少なくともいずれかの手法を採ることが望ましい。
発明者らは、ヒートシンクベース部５３をアルミニウム－マグネシウム－シリコン合金のアルミニウム６０００系の材料から形成し、放熱フィン６３を純アルミニウムのアルミニウム１０００系の材料から形成した試料（試料Ａ）を作製し、垂直引張強度を評価した。また、比較例として、ヒートシンクベース部５３と放熱フィン６３との双方を、純アルミニウムのアルミニウム１０００系の材料から形成した試料（試料Ｂ）を作製し、垂直引張強度を評価した。その結果、試料Ａの垂直引張強度は、試料Ｂの垂直引張強度よりも約２．５～３．６倍強いことがわかった。
なお、パワー半導体装置１では、モジュールベース１３、ヒートシンクベース部５３および放熱フィン６３の材料としては、アルミニウム系の材料に限られるものではなく、パワー半導体装置１の仕様に応じて、適宜、最適な材料が使用される。たとえば、放熱能力の観点からでは、放熱フィン３６としては、アルミニウム系の材料よりも熱伝導率が大きい銅系の板材を適用することで、放熱性能をさらに向上させることができる。
上述したパワー半導体装置１では、ヒートシンク５１として、かしめ加工によって放熱フィン６３とヒートシンクベース部５３とを一体化したかしめ構造のヒートシンク５１ａが採用されている。これにより、ヒートシンクベース部５３とは別個に、仕様に応じた放熱フィン６３を設計し製造することができ、ヒートシンク５１ａの放熱能力の向上に寄与することができる。
また、パワー半導体装置１のヒートシンク５１として、かしめ構造のヒートシンク５１ａの他に、放熱フィン６３とヒートシンクベース部５３とが一体化に形成されたヒートシンク５１を適用してもよい。図２１に示すように、ヒートシンク５１として、押出加工、切削加工または鍛造加工によって、ヒートシンクベース部５３と放熱フィン６３とを一体的に形成したヒートシンク５１ｂでもよい。また、図２２に示すように、ダイキャスト加工によって、ヒートシンクベース部５３と放熱フィン６３とを一体的に形成したヒートシンク５１ｃでもよい。
さらに、ヒートシンクベース部５３に配置する放熱フィン６３の配置態様として、図２３に示すように、ヒートシンクベース部５３の外周に沿って位置する外周領域以外の領域に、放熱フィン６３を配置させてもよい。この場合には、図２４に示すように、ヒートシンクベース部５３における外周領域を、かしめ加工を行う際の荷重受け部６５として機能させることができる。
図２５に示すように、放熱フィン６３をヒートシンクベース部５３にかしめ加工によりかしめた後、ヒートシンクセット治具７３に、ヒートシンクベース部５３を載置する。次に、パワーモジュール部１１を上方から、ヒートシンクベース部５３に向けて押圧することにより、モジュールベース１３に形成された凹凸部１５と、ヒートシンクベース部５３に形成された凹凸部５５とが互いに嵌合し、パワーモジュール部１１がヒートシンクベース部５３に接合される。
その後、ヒートシンクセット治具７３を取り外すことで、図２６に示すように、パワーモジュール部１１とヒートシンク５１（ヒートシンクベース部５３）とが一体化されたパワー半導体装置１が製造される。ヒートシンクセット治具７３を用いてパワーモジュール部１１とヒートシンク５１とを一体化することで、ヒートシンクセット治具７３を用いない場合と比べて、一体化をより簡易的にかつ効率的に行うことができる。
また、ヒートシンクセット治具７３は、放熱フィン６３とヒートシンクベース部５３とが一体化に形成されたヒートシンク５１ｂ、５１ｃを用いた場合にも適用することができる。図２７に示すように、放熱フィン６３とヒートシンクベース部５３とが一体的に形成されたヒートシンク５１ｂ、５１ｃを、ヒートシンクセット治具７３に載置する。
次に、パワーモジュール部１１を上方から、ヒートシンクベース部５３に向けて押圧することにより、モジュールベース１３に形成された凹凸部１５と、ヒートシンクベース部５３に形成された凹凸部５５とが互いに嵌合し、パワーモジュール部１１とヒートシンクベース部５３とが一体化される。
その後、ヒートシンクセット治具７３を取り外すことで、図２８に示すように、パワーモジュール部１１とヒートシンク５１とが一体化されたパワー半導体装置１が製造される。放熱フィン６３とヒートシンクベース部５３とが一体化に形成されたヒートシンク５１の場合には、ヒートシンクセット治具７３を用いることで、パワーモジュール部１１とヒートシンク５１とを容易に一体化することができる。
なお、ヒートシンクベース部５３と放熱フィン６３とを一体的に形成したヒートシンク５１ｂ、５１ｃの場合、図５に示すプレス刃７１に替えて、プレス刃７１の先端をフラットな形状とした治具（図示せず）を使用してもよい。この場合には、その治具をヒートシンクベース部５３に接触させた状態でパワーモジュール部１１を上方から押圧することで、パワーモジュール部１１をヒートシンクベース部５３に接合することができる。
また、放熱フィン６３としては、Ｙ軸方向に沿って一様に形成されている場合を例に挙げて説明した（図２３参照）。放熱フィン６３としては、これに限られるものではなく、図２９に示すように、Ｙ軸方向に沿って不連続に形成された放熱フィン６３ａと放熱フィン６３ｂとからなる放熱フィン６３でもよい。
この場合においても、図３０に示すように、放熱フィン６３の配置態様として、ヒートシンクベース部５３の外周に沿って位置する外周領域を除く態様で、放熱フィン６３を配置させることが望ましく、ヒートシンクベース部５３における外周領域を、かしめ加工を行う際の荷重受け部６５として機能させることができる。
さらに、図３１に示すように、放熱フィン６３ａのＸ軸方向の位置に対して、放熱フィン６３ｂのＸ軸方向の位置をずらすように配置された放熱フィン６３でもよい。この場合には、互いに隣り合う放熱フィン６３ａと放熱フィン６３ａとの間に放熱フィン６３ｂが位置することで、パワー半導体装置１としての放熱性を向上させることができる。また、図３２に示すように、ヒートシンクベース部５３における外周領域を、かしめ加工を行う際の荷重受け部６５として機能させることができる。
また、パワーモジュール部１１とヒートシンク５１とを一体化したパワー半導体装置１では、パワーモジュール部１１のモジュールベース１３のサイズは、パワーモジュール部１１（金型）において一義的に設定されている。このため、パワー半導体装置１（パワーモジュール部１１）において発生する熱の発熱密度が変わる場合には、ヒートシンクベース部５３の厚さを除くサイズ（幅と奥行き）、放熱フィン６３の枚数、放熱フィン６３のサイズを変えることで、それぞれの発熱密度に応じた放熱能力を確保することができる。
すなわち、一つのパワーモジュール部１１に対して、仕様に応じて発生する様々な発熱量に対応しうるヒートシンク５１をパワーモジュール部１１に接合させることができる。これにより、特許文献１～８のそれぞれに開示された、モールド樹脂から構成されるモールド部とモジュールベース部とにサイズに制約があるパワー半導体装置と比べると、パワーモジュール部１１の共通化を図ることができる。その結果、パワー半導体装置１（パワーモジュール部１１）の生産性向上に寄与することができる。
なお、図３３に示すように、完成したパワー半導体装置１では、バッファ凹部１５ｃは空間として残るため、その空間の形成状態からヒートシンクかしめ工程の良否を判定することも可能になる。たとえば、パワー半導体装置１に光を照射してその投影面積を測定し、空間のヒートシンクベース部５３からの高さ（寸法線参照）を見積もることで、ヒートシンクかしめ工程の良否を判定するができる。このような測定器具を設けることで、ヒートシンクかしめ工程の良否判定を自動的に行うことができる。
また、空間として残るバッファ凹部１５ｃに空気（風）を流すことで、パワー半導体装置１において発生した熱の放熱に寄与することができる。特に、ファン（図示せず）等を用いて、強制的に空冷させる場合に大きな効果を発揮させることができる。
実施の形態２．
実施の形態２に係るパワー半導体装置について説明する。図３４に、パワー半導体装置１の一部断面を含む分解側面図を示し、図３５に、パワーモジュール部１１とヒートシンク５１とを一体化したパワー半導体装置１の側面図を示す。
図３４および図３５に示すように、パワー半導体装置１におけるヒートシンクベース部５３は、放熱拡散部５３ａと嵩上げ部５３ｂとから構成される。嵩上げ部５３ｂは、放熱拡散部５３ａからパワーモジュール部１１側に向かって突出するように形成されている。なお、これ以外の構成については、図１等に示すパワー半導体装置１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
上述したパワー半導体装置１では、前述したバッファ凹部１５ｃが形成されていることによる生産性向上の効果に加えて、次のような効果が得られる。パワー半導体装置１では、放熱拡散部５３ａからパワーモジュール部１１側に向かって突出するように嵩上げ部５３ｂが形成されている。これにより、パワーモジュール部１１におけるモールド樹脂２９から突出するリードフレーム２３と、ヒートシンクベース部５３の放熱拡散部５３ａとの絶縁距離Ｌを確保することができる。
ヒートシンクベース部５３は、切削加工、鍛造加工、押出加工またはダイキャスト加工によって製造されており、嵩上げ部５３ｂは、そのヒートシンクベース部５３を製造する際に同時に形成される。このため、嵩上げ部５３ｂの厚み（高さ）を自由に設定することができ、生産性を阻害することなく、仕様に応じた必要な絶縁距離Ｌを容易に確保することができる。
なお、図３６に示すように、リードフレーム２３と放熱拡散部５３ａとの絶縁距離Ｌを確保する手法としては、モジュールベース１３の厚さを厚くする構造も考えられる。この場合には、モジュールベース１３が厚くなることに伴ってモジュールベース１３の熱容量が増加することになるため、モールド樹脂２９を成型する際の生産性等を考慮すると、放熱拡散部５３ａに嵩上げ部５３ｂを形成することによって、絶縁距離Ｌを確保することが望ましい。
また、モジュールベース１３に形成される凹凸部１５として、平坦部１５ｆに凹部１５ａ等が形成された態様の凹凸形状とされ、ヒートシンクベース部５３（放熱拡散部５３ａ）に形成される凹凸部５５として、平坦部５５ｆに凸部５５ａが形成された態様の凹凸形状とされる場合について説明した。凹凸形状としては、モジュールベース１３では、平坦部に凸部が形成された態様の凹凸形状とされ、ヒートシンクベース部５３では、平坦部に凹部が形成された態様の凹凸形状とされていてもよい。この場合には、ヒートシンクベース部５３における凹凸形状が、バッファ凹部を備えることになる。
実施の形態３．
ここでは、上述した実施の形態１または実施の形態２において説明したパワー半導体装置１を適用した電力変換装置について説明する。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３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。
図３７は、本実施の形態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。図３７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は種々のものにより構成することが可能であり、たとえば、直流系統、太陽電池、蓄電池により構成することができる。また、交流系統に接続された整流回路またはＡＣ／ＤＣコンバータにより構成してもよい。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してもよい。
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３７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。
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す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、たとえば、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベーター、または、空調機器向けの電動機として用いられる。
以下、電力変換装置２００の詳細について説明する。主変換回路２０１は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えている（いずれも図示せず）。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１００から供給される直流電力が交流電力に変換されて、負荷３００に供給される。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、本実施の形態に係る主変換回路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および各還流ダイオードの少なくともいずれかに、上述した実施の形態１または実施の形態２に係るパワー半導体装置１を、半導体モジュール２０２として構成する。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。
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、駆動回路は半導体モジュール２０２に内蔵されていてもよいし、半導体モジュール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。
制御回路２０３は、負荷３００に所望の電力が供給されるように、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。たとえば、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に、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またはオフ信号を駆動信号として出力する。
本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路２０１の各スイッチング素子および各還流ダイオードの少なくともいずれかに、実施の形態１または実施の形態２において説明したパワー半導体装置１を、半導体モジュール２０２として適用する。これにより、電力変換装置の生産性の向上に寄与することができる。
本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本開示を適用する例について説明したが、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レベルまたは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コンバータまたはＡＣ／ＤＣコンバータに本開示を適用することも可能である。
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、たとえば、放電加工機、レーザー加工機、誘導加熱調理器または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または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。
なお、各実施の形態において説明したパワー半導体装置については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本開示は上記で説明した範囲ではなく、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でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示は、パワーモジュールとヒートシンクとを一体化したヒートシンク一体型のパワー半導体装置に有効に利用される。
１ パワー半導体装置、１１ パワーモジュール部、１３ モジュールベース、１５ 凹凸部、１５ａ、１５ｂ 凹部、１５ｃ バッファ凹部、１５ｆ 平坦部分、１７ 凹凸部、１７ａ、１７ｂ 凸部、１７ｆ 平坦部分、２１ 絶縁シート、２３ リードフレーム、２５ はんだ、２７ チップ、２９ モールド樹脂、５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ ヒートシンク、５３ ヒートシンクベース部、５３ａ 放熱拡散部、５３ｂ 嵩上げ部、５５ 凹凸部、５５ａ、５５ｂ 凸部、５５ｆ 平坦部、５７ 凹凸部、５７ａ、５７ｂ 凹部、５７ｃ バッファ凹部、５７ｆ 平坦部、６１ フィンかしめ部、６３ 放熱フィン、６３ａ、６３ｂ 放熱フィン、６５ 荷重受け部、７１ プレス刃、７３ ヒートシンクセット治具。

Claims (14)

  1. 第１凹凸部が形成されたモジュールベースを有し、前記モジュールベースに電力用半導体素子が搭載されて封止材によって封止されたパワーモジュール部と、
    第２凹凸部が形成され、前記第２凹凸部と前記第１凹凸部とを互いに嵌合させる態様で前記モジュールベースに接合されたヒートシンクベース部と、
    前記ヒートシンクベース部に装着された複数の放熱フィンと
    を有し、
    前記モジュールベースおよび前記ヒートシンクベース部は、前記モジュールベースと前記ヒートシンクベース部とが接合された状態で、前記第１凹凸部および前記第２凹凸部のいずれかが、空間として残されるバッファ凹部を備える態様で形成された、パワー半導体装置。
  2. 前記ヒートシンクベース部は、前記放熱フィンが装着された放熱拡散部を含み、
    前記第２凹凸部は、前記放熱拡散部に形成された、請求項１記載のパワー半導体装置。
  3. 前記ヒートシンクベース部は、
    前記放熱フィンが装着された放熱拡散部と、
    前記放熱拡散部から前記パワーモジュール部が位置する側に向かって嵩上げされた嵩上げ部と
    を含み、
    前記第２凹凸部は、前記嵩上げ部に形成された、請求項１記載のパワー半導体装置。
  4. 前記第１凹凸部は、第１方向に延在するように形成され、
    前記第２凹凸部は、前記第１方向に延在するように形成された、請求項１～３のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
  5. 前記第１凹凸部および前記第２凹凸部には、不連続な部分が設けられた、請求項４記載のパワー半導体装置。
  6. 前記バッファ凹部は、前記第１凹凸部と前記第２凹凸部とが互いに嵌合して隣り合う一の凹部と他の凹部との間に、少なくとも１つ配置された、請求項１～５のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
  7. 複数の前記放熱フィンは、第２方向にそれぞれ延在するように配置されるとともに、前記第２方向と交差する第３方向に互いに間隔を開けて配置された、請求項１～６のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
  8. 複数の前記放熱フィンは、
    前記第２方向にそれぞれ延在する複数の放熱フィン第１部と、
    複数の前記放熱フィン第１部とは、前記第２方向に間隔を開けて、前記第２方向にそれぞれ延在する複数の放熱フィン第２部と
    を含む、請求項７記載のパワー半導体装置。
  9. 複数の前記放熱フィン第１部のそれぞれの前記第３方向の位置と、複数の前記放熱フィン第２部のそれぞれの前記第３方向の位置とは、互いにずれている、請求項８記載のパワー半導体装置。
  10. 前記放熱フィンは、前記ヒートシンクベース部における外周部に位置する領域以外の領域に装着された、請求項１～９のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
  11. 第１凹凸部が形成されたモジュールベースを用意する工程と、
    前記モジュールベースに電力用半導体素子を搭載し、前記第１凹凸部を露出させる態様で前記電力用半導体素子を封止材により封止することによって、パワーモジュール部を形成する工程と、
    前記第１凹凸部と嵌合する第２凹凸部が形成されたヒートシンクベース部を用意する工程と、
    前記第１凹凸部と前記第２凹凸部とを互いに対向させて、前記パワーモジュール部における前記モジュールベースおよび前記ヒートシンクベース部の一方を他方に押圧し、前記第１凹凸部と前記第２凹凸部とを互いに嵌合させることによって、前記モジュールベースと前記ヒートシンクベース部とを一体化する工程と
    を備え、
    前記モジュールベースを用意する工程および前記ヒートシンクベース部を用意する工程では、前記モジュールベースと前記ヒートシンクベース部とが接合された状態で、前記第１凹凸部および前記第２凹凸部のいずれかが、空間として残されるバッファ凹部を備える態様で形成される、パワー半導体装置の製造方法。
  12. 前記ヒートシンクベース部を用意する工程は、前記パワーモジュール部が接合される側とは反対側に、複数の放熱フィンが挿入される放熱フィン挿入溝と、前記放熱フィン挿入溝に挿入された前記放熱フィンをかしめるかしめ部とが形成された前記ヒートシンクベース部を用意する工程を含み、
    前記モジュールベースと前記ヒートシンクベース部とを一体化する工程は、
    前記第１凹凸部と前記第２凹凸部とを互いに対向させるとともに、複数の前記放熱フィンを対応する前記放熱フィン挿入溝に配置する工程と、
    かしめ治具を前記かしめ部に接触させ、前記ヒートシンクベース部を前記モジュールベースに向けて押圧することにより、前記第１凹凸部と前記第２凹凸部とを互いに嵌合させるとともに、前記かしめ部をかしめて複数の前記放熱フィンを前記ヒートシンクベース部に装着させて、前記モジュールベース、前記ヒートシンクベース部および複数の前記放熱フィンを一体化する工程と
    を含む、請求項１１記載のパワー半導体装置の製造方法。
  13. 前記ヒートシンクベース部を用意する工程は、前記パワーモジュール部が接合される側とは反対側に、複数の放熱フィンが一体的に配置された前記ヒートシンクベース部を用意する工程を含み、
    前記モジュールベースと前記ヒートシンクベース部とを一体化する工程は、
    前記ヒートシンクベース部をヒートシンクセット治具に配置する工程と、
    前記ヒートシンクセット治具に配置された前記ヒートシンクベース部の前記第２凹凸部に前記第１凹凸部が対向するように、前記パワーモジュール部を配置する工程と、
    前記パワーモジュール部を前記ヒートシンクベース部に向かって押圧することにより、前記第１凹凸部と前記第２凹凸部とを互いに嵌合する工程と
    を含む、請求項１１記載のパワー半導体装置の製造方法。
  14. 請求項１～１０のいずれか１項に記載のパワー半導体装置を有し、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。
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