JPH1140715A - 半導体素子用冷却装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子が均一に圧接されて効率のよい冷
却ができ、半導体素子の電気的特性の安定化や信頼度の
向上が図れるとともに、製造コストを低減した半導体素
子用冷却装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 蓋ブロック２Ａが接合される主面とは反
対側の主面において、平面視輪郭形状が矩形となった凹
状の圧接面ＰＳ３が形成されており、この部分の表面硬
度が、加圧成形処理によりビッカース硬度でＨＶ＝７０
〜９０の範囲となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子から発
生する熱を外部に伝導し放散するための半導体素子用冷
却装置およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大電力用の半導体素子としては、ＧＴＯ
サイリスタ（gate turn off thyristor）やＩＧＢＴ（i
nsulated gate bipolar transistor）などがある。これ
らの外観形状は、筒状の絶縁体を間に挟んで、当該絶縁
体の両端にそれぞれ外部主電極が配設された構成となっ
ている。そして、外部主電極の外側主面には、大電力用
の半導体素子が通電中に発生する熱を効率よく放散させ
るための液冷式の半導体素子用冷却装置が配設されてい
る。

【０００３】図５に半導体素子用冷却装置１０の平面構
成を示し、図６に、図５におけるＡ−Ａ線での断面構成
を示す。

【０００４】図６に示すように、半導体素子用冷却装置
１０は冷却ブロック本体１と、該冷却ブロック本体１の
下面側に接合された蓋ブロック２とを備えて直方体形状
をなしている。これら冷却ブロック本体１や蓋ブロック
２の材質としては熱伝導性の観点から通常、銅材（タフ
ピッチ銅）が使用されている。

【０００５】冷却ブロック本体１は、一方主面にくし歯
状の冷却フィン部４ａを有した構造となっている。冷却
フィン部４ａは、冷却ブロック本体１に所定深さの溝部
４を縦横に複数形成することで設けられている。蓋ブロ
ック２は冷却ブロック本体１に対応する矩形の平板状に
形成されている。

【０００６】そして、溝部４の開口側を覆うように、蓋
ブロック２がロウ付けにより接合され、冷却ブロック本
体１と蓋ブロック２とが液密にシールされた構造となっ
ている。このような構造とすることで、溝部４は冷却ブ
ロック本体１および蓋ブロック２を冷却するための冷却
液を案内する流路を構成することになる。なお、冷却ブ
ロック本体１と蓋ブロック２との間には、ロウ材３が介
在している。

【０００７】また、冷却ブロック本体１の一側面に、溝
部４に通じる流入管５が接続されると共に、冷却ブロッ
ク本体１の他側面にも、溝部４に通じる排出管６が接続
されており、冷却液が流入管５を通じて溝部４に案内さ
れ、全ての溝部４を満たした後、排出管６より排出され
るように構成されている。

【０００８】なお、後に説明するが、蓋ブロック２とは
反対側の面が半導体素子に圧接される面となるので、こ
れを圧接面ＰＳ１と呼称する。

【０００９】ここで、半導体素子用冷却装置１０を半導
体素子に取り付けた状態を図７に示す。図７において
は、半導体素子としてＧＴＯサイリスタ１１を例示して
おり、ＧＴＯサイリスタ１１の２つの外部主電極１２に
それぞれ圧接面ＰＳ１が接触するように半導体素子用冷
却装置１０が配設されている。

【００１０】ＧＴＯサイリスタ１１の本体である素子部
は絶縁筒１３の内部に配置されており、２つの外部主電
極１２を外部からの圧力で内部方向に付勢し、素子部に
設けられた内部主電極に圧接することで、電気的な接続
を保つ構成になっている。半導体素子用冷却装置１０
は、この外部からの圧力によって外部主電極１２に圧接
され、半導体素子用冷却装置１０との接触を保つ構成と
なっている。

【００１１】この状態で半導体素子用冷却装置１０に冷
却液を流し、ＧＴＯサイリスタ１１に通電すれば、通電
中に発生する熱は、外部主電極１２の主面から冷却ブロ
ック本体１や蓋ブロック２側に伝導され、冷却液を通じ
て外部に放熱される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体素子用冷
却装置１０は以上のように構成されているが、以下に説
明する２つの問題を有していた。第１の問題は、先に説
明したように半導体素子用冷却装置１０においては、図
６に示すように、冷却ブロック本体１と蓋ブロック２と
をロウ付けにより接合している。そして、この種のロウ
付けに際して、一般にロウ材３として銀ロウ等が用いら
れている。

【００１３】従って、このロウ付け時におけるロウ材３
の溶融温度は６００〜８００℃程度であり、この熱が銅
製の冷却ブロック本体１および蓋ブロック２に伝わり、
その材料となっている銅の軟化によって変形が生じるこ
とがあった。

【００１４】すなわち、ＧＴＯサイリスタ１１は使用に
際して、外部から圧力が加えられた状態となり、それが
長期間に渡って維持されることになる。そして、先に説
明したように外部からの圧力は半導体素子用冷却装置１
０にも加わり、半導体素子用冷却装置１０は外部主電極
１２に圧接され続けることになる。この外部からの圧力
は９．８×１０⁶〜１４．７×１０⁶Ｐａ（１００〜１５
０ｋｇｆ／ｃｍ²）にもなり、ロウ付け時における銅の
軟化と相俟って、冷却ブロック本体１の圧接面ＰＳ１が
変形し、圧接力が不均一になるという事態を招いてい
た。

【００１５】ここで、図８〜図１０を用いて、冷却ブロ
ック本体１の圧接面ＰＳ１の変形状態を説明する。図８
は、ＧＴＯサイリスタ１１と半導体素子用冷却装置１０
との圧接状態を長期に渡って維持した後の、ＧＴＯサイ
リスタ１１の外部主電極１２の圧接面を示す平面図であ
る。そして、図９は、図８におけるＢ−Ｂ線での断面図
である。

【００１６】また、図１０は、ＧＴＯサイリスタ１１と
半導体素子用冷却装置１０との圧接状態を長期に渡って
維持した後の、半導体素子用冷却装置１０の断面図であ
る。

【００１７】図８に示すように、外部主電極１２の圧接
面ＰＳ２には、半導体素子用冷却装置１０の冷却フィン
部４ａおよび溝部４の形状を反映した凹凸模様が表われ
ている。これは外部主電極１２も、素子パッケージの工
程におけるロウ付け工程で加熱され、冷却ブロック本体
１と同様に軟化していることを示している。

【００１８】なお、図９に示すように、半導体素子用冷
却装置１０の冷却フィン部４ａに対応して凹部１４が形
成され、溝部４に対応して凸部１５が形成され、凹凸模
様を構成している。

【００１９】また、図１０に示すように、半導体素子用
冷却装置１０の圧接面ＰＳ１においては、冷却フィン部
４ａに対応して凸部１６が形成され、溝部４に対応して
凹部１７が形成され、外部主電極１２の圧接面ＰＳ２と
は反転した凹凸模様を構成している。

【００２０】このように、半導体素子用冷却装置１０お
よび外部主電極１２の圧接面ＰＳ１およびＰＳ２におい
て凹凸模様が形成されるということは、圧接力に差があ
ることを示すものであり、このような圧接状態において
は、ＧＴＯサイリスタ１１の冷却が不十分となり素子特
性の劣化を招来する等の第１の問題があった。

【００２１】圧接力の不均一を改善するには、冷却ブロ
ック本体１の変形を防ぐ必要があり、そのために冷却ブ
ロック本体１の圧接面ＰＳ１側の厚み、すなわち図７に
示す寸法ｔを厚くする方法が考えられるが、この方法で
は半導体素子用冷却装置１０の冷却能力の低下を招来す
るという問題があった。

【００２２】第２の問題は、冷却ブロック本体１の圧接
面ＰＳ１の平面化工程のコストが増大することである。
平面化工程は冷却ブロック本体１と蓋ブロック２を銀ロ
ウ付けにより接合した後、ロウ付の際に発生する熱ひず
みによる反りや、ロウ材の厚み差による傾きなどに起因
する平行度不良を修正するとともに、表面粗さ（平面
度）を規定値以内に加工するために不可欠な工程であ
る。

【００２３】これら規定値はＧＴＯサイリスタの場合、
平面度５〜１０μｍ、平行度２０〜５０μｍ程度となっ
ている。そして、平面化は従来、旋盤やフライス盤によ
る切削加工や研磨加工により行われていたので、加工に
相当の時間を要し、製造コストを増加させていた。

【００２４】本発明は上記のような問題を解消するため
になされたもので、半導体素子が均一に圧接されて効率
のよい冷却ができ、半導体素子の電気的特性の安定化や
信頼度の向上が図れるとともに、製造コストを低減した
半導体素子用冷却装置およびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の半導体素子用冷却装置は、一方主面に冷却流体用の
流路が形成された第１の冷却ブロックと、前記一方主面
を覆い、前記流路を液密にシールするようにロウ付けに
より接合される第２の冷却ブロックとを備え、前記第１
の冷却ブロックの一方主面とは反対側の他方主面が前記
半導体素子の外部主電極の主面に圧接され、前記半導体
素子が通電中に発生する熱を外部に放散させる半導体素
子用冷却装置において、前記第１の冷却ブロックの前記
他方主面の、少なくとも前記半導体素子の外部主電極の
主面に圧接される圧接面の表面硬度が、加圧成形処理に
よりビッカース硬度でＨＶ＝７０〜９０の範囲となって
いる。

【００２６】本発明に係る請求項２記載の半導体素子用
冷却装置の製造方法は、半導体素子の外部主電極の主面
に圧接され、該半導体素子が通電中に発生する熱を外部
に放散させる半導体素子用冷却装置の製造方法であっ
て、一方主面に冷却流体用の流路が形成された第１の冷
却ブロックを準備する工程(ａ)と、前記一方主面を覆
い、前記流路を液密にシールするように第２の冷却ブロ
ックをロウ付けにより接合する工程(ｂ)と、接合済みの
前記第１および第２の冷却ブロックを加圧成形用金型に
搭載し、前記第１および第２の冷却ブロックを加圧成形
することで、前記第１の冷却ブロックの一方主面とは反
対側の他方主面の、少なくとも前記半導体素子の外部主
電極の主面に圧接される圧接面の表面硬度をビッカース
硬度でＨＶ＝７０〜９０の範囲にする工程(ｃ)とを備え
ている。

【００２７】本発明に係る請求項３記載の半導体素子用
冷却装置の製造方法は、前記第１および第２の冷却ブロ
ックの材質は、銅あるいはアルミニウム、またはこれら
の合金の何れかであって、前記所定の圧力が、４．９×
１０⁷〜９．８×１０⁷Ｐａ（５００〜１０００ｋｇｆ／
ｃｍ²）の範囲となっている。

【００２８】本発明に係る請求項４記載の半導体素子用
冷却装置の製造方法は、前記加圧成形用金型は、前記第
１および第２の冷却ブロックを収容する有底無蓋の箱状
の下金型と、前記下金型の上部開口部から挿入され、前
記第１および第２の冷却ブロックを押圧する上金型とを
備え、前記他方主面を押圧する前記上金型の先端部は、
その平面度が５μｍ以下であって、前記工程(ｃ)は、前
記第１および第２の冷却ブロックを加圧成形すると同時
に、前記他方主面の平面度を５μｍ以下にする工程を含
んでいる。

【００２９】

【発明の実施の形態】

＜実施の形態＞ ＜装置構成＞本発明に係る実施の形態として、図１に半
導体素子用冷却装置１０Ａの平面構成を示し、図２に、
図１おけるＡ−Ａ線での断面構成を示す。

【００３０】図２に示すように、半導体素子用冷却装置
１０Ａは冷却ブロック本体１Ａ（第１の冷却ブロック）
と、該冷却ブロック本体１Ａの下面側に接合された蓋ブ
ロック２Ａ（第２の冷却ブロック）とを備えて直方体形
状をなしている。これら冷却ブロック本体１Ａや蓋ブロ
ック２Ａの材質としては銅あるいはアルミニウム、また
はこれらの合金の何れかが使用されるが、一般的には熱
伝導性の観点から、銅材（タフピッチ銅）が使用されて
いる。

【００３１】冷却ブロック本体１Ａは、一方主面にくし
歯状の冷却フィン部４ａを有した構造となっている。冷
却フィン部４ａは、冷却ブロック本体１Ａに所定深さの
溝部４を縦横に複数形成することで設けられている。

【００３２】蓋ブロック２Ａは冷却ブロック本体１Ａに
対応する矩形の平板状に形成されている。そして、溝部
４の開口側を覆うように、蓋ブロック２Ａがロウ付けに
より接合され、冷却ブロック本体１Ａと蓋ブロック２Ａ
とが液密にシールされた構造となっている。このような
構造とすることで、溝部４は冷却ブロック本体１Ａおよ
び蓋ブロック２Ａを冷却するための冷却液を案内する流
路を構成することになる。なお、冷却ブロック本体１Ａ
と蓋ブロック２Ａとの間には、ロウ材３が介在してい
る。

【００３３】なお、蓋ブロック２Ａが接合される主面と
は反対側の主面において、平面視輪郭形状が矩形となっ
た凹状領域が形成されており、これが後に説明するよう
に、半導体素子に圧接される圧接面ＰＳ３となる。この
圧接面ＰＳ３の表面硬度は、ビッカース硬度でＨＶ＝７
０〜９０程度となっている。

【００３４】また、蓋ブロック２Ａの外側主面にも凹状
領域が存在するが、こちらは、後に説明する外部からの
圧力が加わる面であるので加圧面ＡＳと呼称する。

【００３５】なお、図１に示すように、冷却ブロック本
体１Ａの一側面に、溝部４に通じる流入管５が接続され
ると共に、冷却ブロック本体１Ａの他側面にも、溝部４
に通じる排出管６が接続されており、冷却液が流入管５
を通じて溝部４に案内され、全ての溝部４を満たした
後、排出管６より排出されるように構成されている。

【００３６】ここで、半導体素子用冷却装置１０Ａを半
導体素子に取り付けた状態を図３に示す。図３において
は、半導体素子として円盤形状のＧＴＯサイリスタ１１
を例示しており、ＧＴＯサイリスタ１１の２つの外部主
電極１２の圧接面ＰＳ２に、それぞれ半導体素子用冷却
装置１０Ａの圧接面ＰＳ３が接触するように半導体素子
用冷却装置１０Ａが配設されている。

【００３７】ＧＴＯサイリスタ１１の本体である素子部
は絶縁筒１３の内部に配置されており、円盤形状の２つ
の外部主電極１２を外部からの圧力で内部方向に付勢
し、素子部に設けられた内部主電極に圧接することで、
電気的な接続を保つ構成になっている。半導体素子用冷
却装置１０Ａも、この外部からの圧力によって外部主電
極１２に圧接され、半導体素子用冷却装置１０Ａと外部
主電極１２との接触を保つ構成となっている。

【００３８】ここで、外部から加わる圧力は、９．８×
１０⁶〜１４．７×１０⁶Ｐａ（１００〜１５０ｋｇｆ／
ｃｍ²）であるが、圧接面ＰＳ３の表面硬度は、後述す
るような硬化処理を行うことで、ビッカース硬度でＨＶ
＝７０〜９０程度となっているので、圧接によって圧接
面ＰＳ３が変形するという事態は防止される。従って、
ＧＴＯサイリスタ１１の使用に際して、外部から圧力が
加えられた状態が長期間に渡って維持される場合であっ
ても、半導体素子用冷却装置１０Ａおよび外部主電極１
２の圧接面ＰＳ３およびＰＳ２において凹凸模様が形成
されるということはなく、圧接力は均一に外部主電極１
２の圧接面ＰＳ２に与えられ、ＧＴＯサイリスタ１１は
十分冷却され、素子特性の劣化を招来することはない。

【００３９】＜製造方法＞ここで、以上説明した半導体
素子用冷却装置１０Ａの製造方法について説明する。ま
ず、一方主面にくし歯状の冷却フィン部４ａを有した冷
却ブロック本体１Ａを形成する。冷却フィン部４ａは、
熱伝導性の良好な銅やアルミニウムのブロック材に切削
加工を施し、所定深さの溝部４を縦横に複数形成するこ
とで得られる。本実施の形態では、銅を使用する例につ
いて説明する。なお、鍛造により冷却ブロック本体１Ａ
を形成しても良い。

【００４０】次に、冷却ブロック本体１Ａに対応する矩
形の平板状の蓋ブロック２Ａを準備し、ロウ材３を冷却
ブロック本体１Ａと蓋ブロック２Ａとの間に挟んで、加
熱することによりロウ材３を溶かして、冷却ブロック本
体１Ａと蓋ブロック２Ａとを液密に接合する。

【００４１】次に、図４に示すように、接合済みの冷却
ブロック本体１Ａと蓋ブロック２Ａとを加圧成形用金型
２０にセットする。

【００４２】ここで、加圧成形用金型２０の構成につい
て説明する。加圧成形用金型２０は、冷却ブロック本体
１Ａおよび蓋ブロック２Ａを収容する有底無蓋の箱状の
下金型２１と、下金型２１の上部開口部から挿入され、
冷却ブロック本体１Ａおよび蓋ブロック２Ａを押圧する
上金型２２とで構成されている。

【００４３】下金型２１の内部形状は、冷却ブロック本
体１Ａおよび蓋ブロック２Ａの輪郭形状にほぼ合致する
形状であり、蓋ブロック２Ａが底部側に位置するように
冷却ブロック本体１Ａおよび蓋ブロック２Ａを配置す
る。

【００４４】下金型２１の底部の角部には逃げ溝２３が
形成されており、冷却ブロック本体１Ａおよび蓋ブロッ
ク２Ａの挿入の際には空気抜きとして機能し、挿入をス
ムーズにできる。

【００４５】上金型２２の先端部ＴＰは凸部になってお
り、上金型２２の内壁との間に隙間が形成されている。
その差し渡し寸法はＧＴＯサイリスタ１１の外部主電極
１２の直径より大きくなっている。そして、上金型２２
の先端部の平面視輪郭形状が、冷却ブロック本体１Ａに
相似する矩形形状であれば、図１に示すように平面視輪
郭形状が矩形となった圧接面ＰＳ３が形成されることに
なる。なお、上金型２２の先端部の平面視輪郭形状は、
ＧＴＯサイリスタ１１の外部主電極１２の直径より大き
な直径を有する円形形状でも良い。

【００４６】また、上金型２２の先端部ＴＰの平面度は
５μｍ以下、上金型２２と下金型２１の平行度は２０μ
ｍ以下となるよう製作されている。

【００４７】ここで、製造工程の説明に戻る。上記のよ
うな加圧成形用金型２０に接合済みの冷却ブロック本体
１Ａと蓋ブロック２Ａとをセットし、図中において矢示
するように上金型２２を下降させて、圧力４．９×１０
⁷Ｐａ〜９．８×１０⁷Ｐａ（５００〜１０００ｋｇｆ／
ｃｍ²）を加えると、上金型２２の先端部ＴＰが接触す
る冷却ブロック本体１Ａの表面が陥没し、凹状の圧接面
ＰＳ３が形成され、半導体素子用冷却装置１０Ａが完成
する。

【００４８】この加圧成形工程により、ロウ付け工程に
起因して軟化していた冷却ブロック本体１Ａおよび蓋ブ
ロック２Ａが塑性変化し、その表面硬度はビッカース硬
度でＨＶ＝７０〜９０程度となる。なお、軟化した状態
の表面硬度は、ビッカース硬度でＨＶ＝４０〜６０程度
あり、軟化する前の銅（タフピッチ銅）のビッカース硬
度はＨＶ＝９０〜１００程度であるので、加圧成形工程
により、軟化する前の硬度にまでほぼ回復したことにな
る。

【００４９】このように、冷却ブロック本体１Ａの圧接
面ＰＳ３の表面硬度を高めることで、圧接によって圧接
面ＰＳ３が変形するという事態を防止できるので、冷却
ブロック本体１Ａの圧接面ＰＳ３側の厚み、すなわち図
３に示す寸法ｔを厚くする必要はなく、表面硬度が増加
したことにより逆に薄くすることも可能となる。寸法ｔ
が薄くなれば、それに比例して伝導熱抵抗が低下し、半
導体素子用冷却装置１０Ａの冷却能力が向上することに
なる。なお、加圧成形を行う場合、寸法ｔは５ｍｍ程度
にすることもできる。

【００５０】また、上金型２２の先端部ＴＰの平面度は
５μｍ以下、上金型２２と下金型２１の平行度は２０μ
ｍ以下に設定しているので、冷却ブロック本体１Ａの圧
接面ＰＳ３の平面度は５μｍ以下、平行度は２０μｍ以
下となり、加圧成形工程と同時に平面化工程も施される
ことになる。従って、従来のように、旋盤やフライス盤
による切削加工や研磨加工を必要とする平面化工程が不
要となり、加工時間を短縮して製造コストを削減するこ
とが可能となる。

【００５１】なお、下金型２１の底部の角部には逃げ溝
２３が形成されているので、加圧成形工程により、蓋ブ
ロック２Ａの外側主面に凹状の加圧面ＡＳが形成される
ことになる。この面は冷却ブロック本体１Ａの圧接面Ｐ
Ｓ３ほど、平面度や平行度は要求されないが、上述した
ように加圧成形用金型２０の加工精度が高く設定されて
いるので、圧接面ＰＳ３に準じた平面度や平行度が得ら
れることになる。

【００５２】＜変形例＞なお、以上説明した半導体素子
用冷却装置１０Ａにおいては、上金型２２の先端部ＴＰ
は凸部になっており、上金型２２の内壁との間に隙間が
形成されている例を示したが、これは、加圧によって冷
却ブロック本体１Ａが圧縮された場合に、圧縮力の逃げ
場とするものであり、結果的に圧接面ＰＳ３が凹状とな
っていた。

【００５３】しかし、この圧縮力の逃げ場を形成せず、
上金型２２の先端部ＴＰの差し渡し寸法を冷却ブロック
本体１Ａの寸法とほぼ同じにすれば、圧接面ＰＳ３は凹
状にはならない。

【００５４】また、下金型２１の底部の角部に逃げ溝２
３が形成されているが、これは必ずしも必要なものでは
なく、省略することもでき、その場合は加圧面ＡＳは凹
状にはならない。

【００５５】また、冷却ブロック本体１Ａが、くし歯状
の冷却フィン部４ａを有した構造となっていたが、この
構造はくし歯状に限定されるものではなく、Ｕ字状やう
ず巻き状であっても本願発明を適用することで同様の作
用効果を得ることができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明に係る請求項１記載の半導体素子
用冷却装置によれば、第１の冷却ブロックと第２の冷却
ブロックとが、ロウ付けにより接合され、ロウ付けに際
しての加熱によりそれらの表面が軟化するような場合で
あっても、第１の冷却ブロックの他方主面の、少なくと
も半導体素子の外部主電極の主面に圧接される圧接面の
表面硬度が、加圧成形処理により、ビッカース硬度でＨ
Ｖ＝７０〜９０となるので、半導体素子の外部主電極の
主面に圧接される圧力が、例えば９．８×１０⁶〜１
４．７×１０⁶Ｐａ（１００〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ²）で
ある場合でも圧接によって圧接面が変形するという事態
は防止される。従って、半導体素子の使用に際して、外
部から圧力が加えられた状態が長期間に渡って維持され
る場合であっても、冷却流体用の流路の形状を反映した
凹凸模様が半導体素子用冷却装置の圧接面に形成される
ということはなく、半導体素子用冷却装置が外部主電極
に均一に圧接され、半導体素子が確実に冷却され、素子
特性の劣化を招来することが防止される。

【００５７】本発明に係る請求項２記載の半導体素子用
冷却装置の製造方法によれば、請求項１記載の半導体素
子用冷却装置に適した製造方法が得られる。

【００５８】本発明に係る請求項３記載の半導体素子用
冷却装置の製造方法によれば、第１および第２の冷却ブ
ロックの材質が、銅あるいはアルミニウム、またはこれ
らの合金の何れかである場合に、圧接面の表面硬度を、
ビッカース硬度でＨＶ＝７０〜９０とすることができ
る。

【００５９】本発明に係る請求項４記載の半導体素子用
冷却装置の製造方法によれば、第１および第２の冷却ブ
ロックの加圧成形と同時に他方主面、すなわち圧接面の
平面度を５μｍ以下にすることができ、半導体素子用冷
却装置に要求される平面度を満足することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る半導体素子用冷却装置の平面構
成を説明する図である。

【図２】 本発明に係る半導体素子用冷却装置の断面構
成を説明する図である。

【図３】 本発明に係る半導体素子用冷却装置を半導体
素子に取り付けた状態を示す図である。

【図４】 本発明に係る半導体素子用冷却装置の製造工
程を説明する図である。

【図５】 従来の半導体素子用冷却装置の平面構成を説
明する図である。

【図６】 従来の半導体素子用冷却装置の断面構成を説
明する図である。

【図７】 従来の半導体素子用冷却装置を半導体素子に
取り付けた状態を示す図である。

【図８】 従来の半導体素子用冷却装置の問題点を説明
する図である。

【図９】 従来の半導体素子用冷却装置の問題点を説明
する図である。

【図１０】 従来の半導体素子用冷却装置の問題点を説
明する図である。

【符号の説明】

１Ａ 冷却ブロック本体（第１の冷却ブロック）、２Ａ
蓋ブロック（第２の冷却ブロック）、３ ロウ材、Ｐ
Ｓ３ 圧接面、１１ ＧＴＯサイリスタ（半導体素
子）、１２ 外部主電極、２０ 加圧成形用金型、２１
下金型、２２ 上金型、ＴＰ 先端部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方主面に冷却流体用の流路が形成され
   た第１の冷却ブロックと、前記一方主面を覆い、前記流
   路を液密にシールするようにロウ付けにより接合される
   第２の冷却ブロックとを備え、 前記第１の冷却ブロックの一方主面とは反対側の他方主
   面が前記半導体素子の外部主電極の主面に圧接され、前
   記半導体素子が通電中に発生する熱を外部に放散させる
   半導体素子用冷却装置において、 前記第１の冷却ブロックの前記他方主面の、少なくとも
   前記半導体素子の外部主電極の主面に圧接される圧接面
   の表面硬度が、加圧成形処理によりビッカース硬度でＨ
   Ｖ＝７０〜９０の範囲となっていることを特徴とする半
   導体素子用冷却装置。
2. 【請求項２】 半導体素子の外部主電極の主面に圧接さ
   れ、該半導体素子が通電中に発生する熱を外部に放散さ
   せる半導体素子用冷却装置の製造方法であって、 (ａ)一方主面に冷却流体用の流路が形成された第１の冷
   却ブロックを準備する工程と、 (ｂ)前記一方主面を覆い、前記流路を液密にシールする
   ように第２の冷却ブロックをロウ付けにより接合する工
   程と、 (ｃ)接合済みの前記第１および第２の冷却ブロックを加
   圧成形用金型に搭載し、前記第１および第２の冷却ブロ
   ックを加圧成形することで、前記第１の冷却ブロックの
   一方主面とは反対側の他方主面の、少なくとも前記半導
   体素子の外部主電極の主面に圧接される圧接面の表面硬
   度をビッカース硬度でＨＶ＝７０〜９０の範囲にする工
   程とを備える、半導体素子用冷却装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の冷却ブロックの材
   質は、銅あるいはアルミニウム、またはこれらの合金の
   何れかであって、 前記所定の圧力は、４．９×１０⁷〜９．８×１０⁷Ｐａ
   （５００〜１０００ｋｇｆ／ｃｍ²）の範囲の圧力であ
   る、請求項２記載の半導体素子用冷却装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記加圧成形用金型は、 前記第１および第２の冷却ブロックを収容する有底無蓋
   の箱状の下金型と、 前記下金型の上部開口部から挿入され、前記第１および
   第２の冷却ブロックを押圧する上金型とを備え、 前記他方主面を押圧する前記上金型の先端部は、その平
   面度が５μｍ以下であって、 前記工程(ｃ)は、 前記第１および第２の冷却ブロックを加圧成形すると同
   時に、前記他方主面の平面度を５μｍ以下にする工程を
   含む、請求項３記載の半導体素子用冷却装置の製造方
   法。