JP5114324B2

JP5114324B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP5114324B2
Application number: JP2008176955A
Authority: JP
Inventors: 昌吾森; 泰造栗林; 忍田村
Original assignee: Toyota Industries Corp; Showa Denko KK
Current assignee: Toyota Industries Corp; Resonac Holdings Corp
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-07-07
Also published as: JP2010016295A

Description

本発明は、絶縁基板の一面に第１金属板が接合されるとともに他面に第２金属板が接合され、第１金属板に半導体素子が接合されるとともに第２金属板と半導体素子の冷却を行うヒートシンクとが互いに熱伝導可能な状態で結合された半導体装置に関する。

パワーモジュール等の半導体装置としては、窒化アルミニウムなどからなる絶縁基板の表裏両面に純アルミニウムなどの金属板を接合し、裏面金属板とヒートシンク（放熱装置）とを互いに熱伝導可能な状態で結合したものがある。この種の半導体装置では、表面金属板に半田付けなどにより接合した半導体素子の発する熱を、裏面金属板に接合したヒートシンクから放熱するようになっている。

そして、従来、このような裏面金属板とヒートシンクとを互いに熱伝導可能な状態で結合した半導体装置として、パワー半導体素子及び絶縁性基板の線膨張率と同じオーダの線膨張率を有する低熱膨張金属板を絶縁性基板に接合し、絶縁性基板が接合された側の面と反対側の低熱膨張金属板の面にヒートシンクを接合したパワー半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−６７１７号公報

ところで、発熱量の大きい半導体素子が使用されるパワーモジュール等の半導体装置においては、冷却効率を下げることなく、半導体装置に発生する熱応力を緩和する機能を向上させたいという要求がある。そこで、特許文献１に記載のパワー半導体装置では、ヒートシンクに溝を形成することで仕切り壁が形成され、その仕切り壁は、低熱膨張金属板が接合されている領域の下方で、なおかつ、ヒートシンク内壁の内側に位置するようになる。そして、このパワー半導体装置では、仕切り壁の下端を拘束しない構造になっている。そのため、このパワー半導体装置の構成では、仕切り壁の下端が拘束された構造に比べ、ヒートシンクの剛性が低くなるので、ヒートシンクと絶縁性基板との間の熱応力がヒートシンク側の変形により低減される可能性がある。しかし、低熱膨張金属板が接合されている領域の直下に仕切り壁を設けただけであるため、ヒートシンクの剛性を十分に低減できず、ヒートシンクから十分な熱応力緩和機能を得ることはできなかった。また、特許文献１では、その他の構成として、低熱膨張金属板が接合されている領域の下方以外に、低熱膨張金属板が接合されていない領域の下方に、下端が拘束されていない仕切り壁を設けた構成も開示している。しかし、下端が拘束されていない仕切り壁はヒートシンクの剛性にあまり寄与しないため、低熱膨張金属板に比べて幅方向に大きいヒートシンクを用いる場合には、ヒートシンクの剛性が過度に低下してしまいヒートシンクにとって最低限必要な剛性を下回ってしまう虞があった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導体素子からヒートシンクに至るまでの熱伝導性を低下させずに、ヒートシンクに十分な熱応力緩和機能を付与し、なおかつ、ヒートシンクの剛性が過度に低下することを回避できる半導体装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、絶縁基板の一面に第１金属板が接合されるとともに他面に第２金属板が接合され、前記第１金属板に半導体素子が接合されるとともに前記第２金属板と前記半導体素子の冷却を行うヒートシンクとが互いに熱伝導可能な状態で結合された半導体装置であって、前記ヒートシンクは、ケース部を備え、前記ケース部の内壁の内側に設けられた複数の仕切り壁によって複数の冷媒通路が区画されており、前記ケース部の表面には、前記第２金属板を接合するための接合領域と、前記第２金属板が接合されない非接合領域とが形成され、前記複数の仕切り壁は、半導体素子側端部が前記ケース部の内面に接合されるとともに半導体素子側端部とは反対側の端部が非接合である第１の仕切り壁と、半導体素子側端部及び半導体素子側端部とは反対側の端部の両方が前記ケース部の内面に接合される第２の仕切り壁とからなり、前記接合領域と対応する位置を通る仕切り壁として、少なくとも前記第１の仕切り壁が設けられ、前記非接合領域と対応する位置のみを通る仕切り壁として、前記第２の仕切り壁のみが設けられていることを要旨とする。

この発明では、接合領域と対応する位置及び非接合領域と対応する位置に仕切り壁が配設されているため、接合領域と対応する位置を通る仕切り壁しか設けられていない場合に比べてヒートシンク全体の剛性を低減できる。しかも、第１の仕切り壁を接合領域と対応するように設けることで、半導体装置が温度変化した場合には、ヒートシンクの接合領域の部分が変形し易くなっており、ヒートシンクは半導体装置に生じる熱応力を十分に緩和できる。さらに、第１の仕切り壁を接合領域と対応するように設けたうえで、非接合領域と対応する位置のみを通る仕切り壁は、第２の仕切り壁のみであるため、ヒートシンクの剛性が過度に低下することを回避できる。したがって、支障が生じる程にヒートシンクの剛性を低下させることなく、ヒートシンクに十分な熱応力緩和機能を付与することができる。

また、絶縁基板の他面に接合された第２金属板とヒートシンクとは熱伝導可能な状態で結合されており、半導体から発生した熱は第１金属板、絶縁基板、第２金属板を介してヒートシンクに伝達され、ヒートシンク内部を流れる冷媒と熱交換されることによりヒートシンク外部に逃がされる。したがって、半導体素子から発生した熱は円滑にヒートシンクに伝達されるため、半導体素子からヒートシンクに至るまでの熱伝導性を優れたものにすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記接合領域と対応する位置を通る仕切り壁は、全て前記第１の仕切り壁であることを要旨とする。
この発明では、接合領域と対応する位置に第１の仕切り壁と第２の仕切り壁とが混在する場合に比べて、ヒートシンクの剛性を低減することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１の仕切り壁は、前記半導体素子側端部とは反対側の端部が前記ケース部の内面に接していることを要旨とする。

この発明では、第１の仕切り壁のうち接合領域側端部とは反対側の端部とヒートシンクの内面との間に隙間が存在する場合に比べて、第１の仕切り壁を介してより円滑にヒートシンク全体に熱を伝導させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記第２金属板と前記ヒートシンクとの間に高熱伝導性材料からなる応力緩和部材が介在されていることを要旨とする。

この発明では、ヒートシンクのみならず、応力緩和部材によっても半導体装置に生じた熱応力を緩和することができる。

本発明によれば、半導体素子からヒートシンクに至るまでの熱伝導性を低下させずに、ヒートシンクに十分な熱応力緩和機能を付与し、なおかつ、ヒートシンクの剛性が過度に低下することを回避できる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。なお、図１及び図２は、半導体装置の構成を模式的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くするために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。

図１に示すように、半導体装置１０は、絶縁回路基板１１を備え、絶縁回路基板１１上に半導体素子（半導体チップ）１２が搭載されている。絶縁回路基板１１は、絶縁基板としてのセラミック基板１３の表面１３ａに第１金属板（金属回路板）１４が接合されるとともにセラミック基板１３の裏面１３ｂに第２金属板１５が接合されることで構成されている。なお、第１金属板１４及び第２金属板１５は、アルミニウムや銅により形成されている。

セラミック基板１３は、図１における上側が半導体素子１２の搭載面となる表面１３ａ側とされており、半導体素子１２の搭載面に配線層として機能する第１金属板１４が接合されている。そして、第１金属板１４には、図示しない半田を介して半導体素子１２が接合されている。半導体素子１２としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオードが用いられる。

一方、セラミック基板１３において図１の下側となる裏面１３ｂ側には、セラミック基板１３とヒートシンク１６とを結合する結合層として機能する第２金属板１５が接合されている。

ヒートシンク１６は金属製であるとともに、半導体素子１２で発生した熱を強制的に除去する強制冷却式の冷却器として機能する。ヒートシンク１６の冷却能力は、半導体素子１２が定常発熱状態（通常状態）にある場合、半導体素子１２で発生した熱が絶縁回路基板１１を介してヒートシンク１６に伝導されて円滑に除去されるように設定されている。そして、ヒートシンク１６は平面視矩形状に形成されるとともに、その外郭が扁平中空状のケース部１８によって構成されている。ケース部１８には、その表面１８ａに図示しないろう材により第２金属板１５が接合される接合領域Ｓと、接合領域Ｓの周囲に存在し、第２金属板１５が接合されていない非接合領域Ｐとが形成されている。ケース部１８においては、図１の下側に位置する表面１８ａの反対側には裏面１８ｂが構成されている。そして、ケース部１８はその内部に一直線状に延びる第１の仕切り壁２０及び第２の仕切り壁２１が設けられている。

第１の仕切り壁２０及び第２の仕切り壁２１は、ヒートシンク１６の長手方向（図１で示すＸ方向）に等間隔に並ぶように設けられるとともに、隣り合う第１，第２の仕切り壁２０，２１同士及び第２の仕切り壁２１とケース部１８の内側壁部１８ｃとによって冷却媒体が流れる複数の冷媒流路１６ａを区画している。また、第１，第２の仕切り壁２０，２１は、互いに平行となるように延びている。なお、複数の冷媒流路１６ａは、全て同一の流路面積となるように設定されている。

全ての第１の仕切り壁２０は、接合領域Ｓの直下を通り、積層方向（図１で示すＺ方向）において接合領域Ｓと対応する位置および、非接合領域Ｐのうち接合領域Ｓから仕切り壁２０の延設方向（図２で示すＹ方向）へ延びた第１非接合領域Ｐ１（図２参照）と対応する位置に配設されている。また、第１の仕切り壁２０は、半導体素子１２側に存在する半導体素子側端部としての上端部２０ａがケース部１８の上側内面１８ｄに接合されている。また、図１及び図２に示すように、全ての第１の仕切り壁２０は、半導体素子側端部とは反対側の端部としての下端部２０ｂが、第１の仕切り壁２０の延設方向（図２で示すＹ方向）全体において、ケース部１８の下側内面１８ｅと接した状態でケース部１８の下側内面１８ｅと非接合になっている。そして、接合領域Ｓの直下には、第１の仕切り壁２０のみが存在するように構成されている。なお、第１の仕切り壁２０の上端部２０ａとケース部１８の上側内面１８ｄとは、その間に図示しないろう材が配置されることにより接合されている。また、第１の仕切り壁２０の下端部２０ｂとケース部１８の下側内面１８ｅとは、その間にろう材が配置されておらず非接合になっている。

また、図１に示すように、全ての第２の仕切り壁２１は、接合領域Ｓの下方に存在することなく積層方向において非接合領域Ｐのうち接合領域Ｓから仕切り壁２０の延在方向（図２で示すＹ方向）へ延びた第１非接合領域Ｐ１以外の第２非接合領域Ｐ２のみと対応する位置に配設されている。そして、この第２非接合領域Ｐ２と対応する位置のみに設けられた仕切り壁は、第２の仕切り壁２１のみとなっている。全ての第２の仕切り壁２１は、その上端部２１ａとケース部１８の上側内面１８ｄとの間に図示しないろう材が配置されることにより、その上端部２１ａがケース部１８の上側内面１８ｄに接合されている。また、全ての第２の仕切り壁２１は、その下端部２１ｂとケース部１８の下側内面１８ｅの間に図示しないろう材が配置されることにより、その下端部２１ｂがケース部１８の下側内面１８ｅに接合されている。なお、第１の仕切り壁２０及び第２の仕切り壁２１によって構成された冷媒流路１６ａは、ケース部１８に設けられた図示しない入口部及び出口部と連通し、入口部及び出口部は、車両に装備された冷媒循環路に連結可能に形成されている。なお、絶縁回路基板１１及び半導体素子１２はヒートシンク１６に複数搭載されているが、図示の都合上、１個のみ示している。

次に、前記のように構成された半導体装置１０の作用について説明する。
半導体装置１０は、ハイブリッド車に搭載されるとともに、図示しない冷却媒体循環路にヒートシンク１６がパイプを介して連通された状態で使用される。冷却媒体循環路にはポンプ及びラジエータが設けられ、ラジエータは、モータにより回転されるファンを備え、ラジエータからの放熱が効率よく行われるようになっている。冷媒として、例えば、水が使用される。

半導体装置１０に搭載された半導体素子１２が駆動されると、半導体素子１２から熱が発生する。半導体素子１２から発生した熱は、半導体素子１２の直下に向けて伝導され、第１金属板１４、セラミック基板１３、第２金属板１５を介してヒートシンク１６に伝導される。そして、ヒートシンク１６に熱が伝導される際、絶縁回路基板１１及びヒートシンク１６は高温となり、熱膨張する。このとき、セラミック基板１３と、ヒートシンク１６及び第１，第２金属板１４，１５との線膨張係数が異なることで、セラミック基板１３とヒートシンク１６及び第１，第２金属板１４，１５との膨張量が異なっても、膨張量が異なる分、ヒートシンク１６が変形することで、半導体装置１０に生じる熱応力を緩和する。しかも、ヒートシンク１６では、接合領域Ｓと対応する部分は、とくに剛性が低く、接合領域Ｓと対応する部分はとくに変形するため、ヒートシンク１６は半導体装置１０に生じる熱応力を十分に緩和することができる。したがって、セラミック基板１３及びヒートシンク１６の温度上昇時に、セラミック基板１３と第２金属板１５との間の接合部にクラックが生じたり、ヒートシンク１６の絶縁回路基板１１への接合面に反りが生じたりすることを抑制できる。

一方、半導体素子１２からの発熱が停止すると、セラミック基板１３及びヒートシンク１６の温度は低下し、熱収縮する。このときも、ヒートシンク１６が変形することで、半導体装置１０に生じる熱応力を緩和する。したがって、セラミック基板１３及びヒートシンク１６の温度低下時に、セラミック基板１３と第２金属板１５との間の接合部にクラックが生じたり、ヒートシンク１６の絶縁回路基板１１への接合面に反りが生じたりすることを抑制できる。

また、ヒートシンク１６に熱が伝導されると、ケース部１８、及び第１，第２の仕切り壁２０，２１と、冷媒流路１６ａを流れる冷媒との間で熱交換が行われ、半導体素子１２から発生した熱は冷媒によって持ち去られる。即ち、ヒートシンク１６は、冷媒流路１６ａを流れる冷却媒体によって強制冷却されるため、半導体素子１２等からヒートシンク１６に至る熱の伝導経路における温度勾配が大きくなり、半導体素子１２で発生した熱が絶縁回路基板１１を介して効率よく除去される。

ここで、第１の仕切り壁２０は、ヒートシンク１６の剛性にほとんど寄与しないため、仮に、第２非接合領域Ｐ２の下方に設ける仕切り壁を第１の仕切り壁２０とした場合には、ヒートシンク１６が許容する限度よりも剛性が低下してしまい、例えば、ケース部１８が自身の形状を保持できなくなるというような事態が生じる虞がある。しかし、本実施形態では、第２非接合領域Ｐ２に存在する仕切り壁は、上端部２１ａ及び下端部２１ｂの両方がケース部１８の内面１８ｄ，１８ｅに接合された第２の仕切り壁２１である。そして、第２の仕切り壁２１は、ケース部１８の変形を抑制するように機能するため、ヒートシンク１６の剛性が過度に低下することを抑制し、ヒートシンク１６は適切な剛性に設定されている。したがって、ヒートシンク１６は、その剛性が、極力、低減されることで十分な熱応力緩和機能を発揮でき、なおかつ、支障が生じる程に、剛性が低下し過ぎることは回避されている。

この実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）ケース部１８内において、接合領域Ｓと対応する位置を通る仕切り壁として第１の仕切り壁２０が存在し、非接合領域Ｐのうちの第２非接合領域Ｐ２と対応する位置のみを通る仕切り壁として第２の仕切り壁２１が配設されている。したがって、接合領域Ｓおよび、第１非接合領域Ｐ１と対応する位置を通る仕切り壁しか設けられておらず、非接合領域Ｐのうち第２非接合領域Ｐ２のみと対応する仕切り壁が設けられていないヒートシンクに比べて、ヒートシンク１６の剛性を低減することができる。その結果、半導体装置１０に対して生じる熱応力を緩和することができる。

（２）非接合領域Ｐのうち第２非接合領域Ｐ２のみと対応する位置に配設された第２の仕切り壁２１は、上端部２１ａ及び下端部２１ｂの両方ともケース部１８の内面に接合されている。したがって、ヒートシンク１６の剛性を低減できるためヒートシンク１６に十分な熱応力緩和機能を付与することができ、なおかつ、支障が生じる程に、ヒートシンク１６の剛性が低下し過ぎることを回避できる。

（３）第１の仕切り壁２０は、その上端部２０ａがケース部１８の上側内面１８ｄに接合されるとともに、その下端部２０ｂがケース部１８の下側内面１８ｅに接合されていない。したがって、ヒートシンク１６の接合領域Ｓおよび、非接合領域Ｐのうち第１非接合領域Ｐ１部分においては、ヒートシンク１６の非接合領域Ｐのうち第２非接合領域Ｐ２部分に比べて剛性が小さい。その結果、セラミック基板１３に近いヒートシンク１６の接合領域Ｓの部分は、非接合領域Ｐのうちの第２非接合領域Ｐ２に比べて変形し易く構成されているため、セラミック基板１３とヒートシンク１６との線膨張係数の相違に起因した熱応力を効果的に緩和することができる。

（４）非接合領域Ｐのうち第２非接合領域Ｐ２と対応する位置のみを通る仕切り壁は、第２の仕切り壁２１のみである。したがって、ヒートシンク１６の剛性が過度に低下することをより確実に回避できる。

（５）接合領域Ｓおよび、非接合領域Ｐのうち第１非接合領域Ｐ１と対応する位置を通る仕切り壁は、全て第１の仕切り壁２０である。したがって、接合領域Ｓと対応する位置に、例えば、第１の仕切り壁２０以外に第２の仕切り壁２１も設けられている場合に比べて、ヒートシンク１６の剛性をより低減することができる。

（６）各第１の仕切り壁２０は、その下端部２０ｂがケース部１８の下側内面１８ｅに直接接している。したがって、第１の仕切り壁２０に伝達された熱を、下端部２０ｂからケース部１８に伝達することができるため、円滑にヒートシンク１６全体に熱を伝達させることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○ 各第１の仕切り壁２０は、その延設方向において、下端部２０ｂ全体がケース部１８の下側内面１８ｅに対して非接合となるように構成しなくともよい。各第１の仕切り壁２０は、少なくとも接合領域Ｓの直下に位置する下端部２０ｂの部分がケース部１８の下側内面１８ｅに対して非接合となっていればよく、例えば、各第１の仕切り壁２０は、接合領域Ｓの直下に位置する下端部２０ｂの部分のみをケース部１８の下側内面１８ｅに対して非接合としてもよい。そして、各第１の仕切り壁２０において、非接合領域Ｐのうち第１非接合領域Ｐ１の直下に位置する下端部２０ｂの部分はケース部１８の下側内面１８ｅに対して接合するように構成してもよい。

○ 接合領域Ｓおよび、非接合領域Ｐのうち第１非接合領域Ｐ１と対応する位置を通る仕切り壁は、第１の仕切り壁２０だけでなくともよい。例えば、図３に示すように、接合領域Ｓと対応する位置に第１の仕切り壁３０と第２の仕切り壁３１とが混在する構成に変更してもよい。この場合、下端部３０ｂがケース部１８の下側内面１８ｅに接合されていない第１の仕切り壁３０と下端部３１ｂがケース部１８の下側内面１８ｅに接合された第２の仕切り壁３１とを、間隔を空けて交互に並設してもよい。

○ 第１の仕切り壁２０の延設方向を変更してもよい。例えば、第１の仕切り壁２０がヒートシンク１６の長手方向に対して平行になるように構成してもよい。また、この場合、第２の仕切り壁２１の延設方向も、ヒートシンク１６の長手方向に対して平行になるように延設してもよい。

○ 各第１の仕切り壁２０同士は、並設方向に連続して延びる構成でもよい。また、各第２の仕切り壁２１は、並設方向に連続して延びる構成でもよい。そして、第１の仕切り壁２０と第２の仕切り壁２１とが並設方向に連続して延びるように構成してもよい。したがって、例えば、連続する波板状のコルゲートフィンを用いて、第１の仕切り壁２０としての第１のフィン及び第２の仕切り壁２１としての第２のフィンを構成してもよい。この場合、第１のフィンの上端部と別の第１のフィンの上端部とは連続するとともに、第１のフィンの下端部と別の第１のフィンの下端部とは連続するように構成される。また、第２のフィンの上端部と別の第２のフィンの上端部とは、連続するとともに、第２のフィンの下端部と別の第２のフィンの下端部とは、連続するように構成される。

○ 図４に示すように、第２金属板１５とヒートシンク１６との間に高熱伝導性材料からなる応力緩和部材４０を介在させてもよい。そして、この場合、応力緩和部材４０を介して第２金属板１５とヒートシンク１６とは、互いに熱伝導可能に構成されている。そして、応力緩和部材４０には、応力吸収空間としての複数の貫通孔４１が設けられていてもよい。また、たとえばアルミニウム板によって構成されていてもよい。このように構成すれば、ヒートシンク１６のみならず、応力緩和部材４０によっても半導体装置に生じた熱応力を緩和することができる。また、貫通孔４１は、第１の仕切り壁２０及び第２の仕切り壁２１の長手方向（延設方向）に沿った長さが、第１の仕切り壁２０及び第２の仕切り壁２１の並設方向に沿った長さよりも長くなるように形成されている。具体的には、貫通孔４１は、楕円形状に形成されるとともに、長軸が第１の仕切り壁２０及び第２の仕切り壁２１の長手方向に平行で、短軸が第１の仕切り壁２０及び第２の仕切り壁２１の並設方向に平行となるように配置されている。したがって、応力緩和部材４０は、第１の仕切り壁２０及び第２の仕切り壁２１の延設方向に変形し易く構成されている。

○ ヒートシンク１６を構成する材料については、セラミック基板１３と線膨張係数が異なる金属材料であればよく、例えば、ヒートシンク１６をアルミニウムや銅等で形成してもよい。なお、アルミニウムとは純アルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。

○ セラミック基板１３を構成する具体的な材料については、とくに限定されない。セラミック基板１３は、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素などにより形成すればよい。

○ ヒートシンク１６は内部に水が流れる構成としたが、水以外にもアルコール等の他の液体が流れる構成としてもよい。また、ヒートシンク１６を流れる冷媒は、液体に限らず、空気などの気体であってもよい。

○ 半導体装置１０は、車載用に限らず他の用途に使用するものに適用してもよい。
○ ヒートシンク１６はケース部１８と第１,第２の仕切り壁２０，３０，２１，３１との接合部はろう付したが、金属材料を押し出し成形して形成してもよい。

○ 第１の仕切り壁２０，３０の下端部２０ｂ，３０ｂは内面１８ｅに接していなくてもよい。ただし接していたほうが熱伝導が期待できる。

半導体装置の模式断面図。図１のＡ−Ａ線模式部分断面図。別の実施形態における半導体装置の模式断面図。別の実施形態における半導体装置の模式断面図。

符号の説明

Ｓ…接合領域、Ｐ…非接合領域、Ｐ１…第１非接合領域、Ｐ２…第２非接合領域、１０…半導体装置、１２…半導体素子、１３…絶縁基板としてのセラミック基板、１４…第１金属板、１５…第２金属板、１６…ヒートシンク、１８…ケース部、１８ａ…表面、１８ｂ…上側内面、１８ｄ…下側内面、２０，３０…第１の仕切り壁、２０ａ…半導体素子側端部としての上端部、２０ｂ，３０ｂ…半導体素子側端部とは反対側の端部としての下端部、２１，３１…第２の仕切り壁。

Claims

絶縁基板の一面に第１金属板が接合されるとともに他面に第２金属板が接合され、前記第１金属板に半導体素子が接合されるとともに前記第２金属板と前記半導体素子の冷却を行うヒートシンクとが互いに熱伝導可能な状態で結合された半導体装置であって、
前記ヒートシンクは、ケース部を備え、
前記ケース部の内壁の内側に設けられた複数の仕切り壁によって複数の冷媒通路が区画されており、
前記ケース部の表面には、前記第２金属板を接合するための接合領域と、前記第２金属板が接合されない非接合領域とが形成され、
前記複数の仕切り壁は、半導体素子側端部が前記ケース部の内面に接合されるとともに半導体素子側端部とは反対側の端部が非接合である第１の仕切り壁と、半導体素子側端部及び半導体素子側端部とは反対側の端部の両方が前記ケース部の内面に接合される第２の仕切り壁とからなり、
前記接合領域と対応する位置を通る仕切り壁として、少なくとも前記第１の仕切り壁が設けられ、
前記非接合領域と対応する位置のみを通る仕切り壁として、前記第２の仕切り壁のみが設けられていることを特徴とする半導体装置。
前記接合領域と対応する位置を通る仕切り壁は、全て前記第１の仕切り壁である請求項１に記載の半導体装置。
前記第１の仕切り壁は、前記半導体素子側端部とは反対側の端部が前記ケース部の内面に接している請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
前記第２金属板と前記ヒートシンクとの間に高熱伝導性材料からなる応力緩和部材が介在されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置。