(57)【要約】【課題】本明細書は、ポンプアウトが生じにくいパワーカードを開示する。【解決手段】本明細書が開示するパワーカードは、半導体素子と伝熱板と樹脂パッケージを備えている。半導体素子は、伝熱板に固定された状態で樹脂パッケージ中に封止されている。伝熱板の一部は、樹脂パッケージの表面に露出している。本明細書が開示するパワーカードでは、伝熱板に接する位置に変形容易部材が配置されており、その変形容易部材が樹脂パッケージ中に封止されている。変形容易部材は、樹脂パッケージを形成する樹脂より容易に変形する。伝熱板の膨張力で変形容易部材が変形することで、伝熱板の膨張力が分散する。これにより、伝熱板の変形を抑制することができる。即ち、ポンプアウトを抑制することができる。【選択図】図２
2020035909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と伝熱板と樹脂パッケージを備えており、前記半導体素子が前記伝熱板に固定された状態で前記樹脂パッケージ中に封止されているとともに、前記伝熱板の一部が前記樹脂パッケージの表面に露出しているパワーカードであり、
前記伝熱板に接する位置に前記樹脂パッケージを形成する樹脂より容易に変形する変形容易部材が配置されており、その変形容易部材が前記樹脂パッケージ中に封止されていることを特徴とするパワーカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体素子と伝熱板と樹脂パッケージを備えており、半導体素子が伝熱板に固定された状態で樹脂パッケージ中に封止されているとともに、伝熱板の一部が樹脂パッケージの表面に露出しているパワーカードが知られている。本明細書は、そのパワーカードに関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に上記のパワーカードが開示されている。パワーカードによると、樹脂パッケージによって外部の環境から半導体素子を保護でき、半導体素子が発生する熱を伝熱板を経由して樹脂パッケージ外に伝熱することができる。
パワーカードは、表面に露出している伝熱板を、水冷または空冷方式の冷却器に対向する姿勢に配置して用いる。伝熱板と冷却器間の熱抵抗を下げるために、伝熱板と冷却器の間にグリス層を挟み込む。
パワーカードと冷却器の間を電気的に絶縁させたい場合があり、パワーカードと冷却器の間に絶縁板を挟み込むことがある。この場合は、伝熱板と絶縁板の間にグリス層を挟み込み、絶縁板と冷却器の間にグリス層を挟み込む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６５６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体素子が動作すると発熱し、伝熱板の温度が高まり、伝熱板が膨張して変形する。伝熱板が変形すると、伝熱板と冷却器の間の間隔、あるいは伝熱板と絶縁板の間の間隔が変化する。間隔が狭まると、その間隔に充填されているグリスが周囲へ移動する。半導体素子の動作が停止して冷却される際には前記の間隔が元に戻って広がり、周囲に移動したグリスが元の位置に吸引される。しかしながら、実際にはグリスが戻りきらず、長期間使用した場合に、前記間隔からグリスが流出してしまう現象が生じる。前記間隔からグリスが流出してしまうことをポンプアウトと表現する。
【０００５】
本明細書は、ポンプアウトが生じにくいパワーカードを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するパワーカードは、半導体素子と伝熱板と樹脂パッケージを備えている。半導体素子は、伝熱板に固定された状態で樹脂パッケージ中に封止されている。伝熱板の一部は、樹脂パッケージの表面に露出している。本明細書が開示するパワーカードでは、伝熱板に接する位置に変形容易部材が配置されており、その変形容易部材が樹脂パッケージ中に封止されている。変形容易部材は、樹脂パッケージを形成する樹脂より容易に変形する。なお、半導体素子は伝熱板に直接に固定されていることもあれば、伝熱ブロック等を介して伝熱板に間接的に固定されていることもある。
【０００７】
本発明者は、従来のパワーカードによってポンプアウトが生じる原因を研究し、伝熱板が樹脂パッケージによって拘束されていることが影響することを確認した。即ち、伝熱板が加熱され膨張する場合、伝熱板の周囲を拘束している樹脂パッケージの存在によって冷却器または絶縁板の側に向けて変形する量が大きくなり、そのために前記間隔（伝熱板と冷却器の間の間隔、あるいは伝熱板と絶縁板の間の間隔）が狭くなってグリスが押し出される現象が顕在化することを確認した。そこで、変形容易部材を利用する対策に想到し、伝熱板に接する位置に変形容易部材を配置するとともに、その変形容易部材を樹脂パッケージ中に封止する構造を採用したところ、伝熱板の膨張によって前記間隔が狭くなる現象が抑制され、ポンプアウトを抑制できることを確認した。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例のパワーカードを搭載する半導体装置の斜視図である。
【図２】図１の座標系におけるＸＹ平面でカットした半導体装置の断面の一部である。
【図３】実施例の半導体装置の断面の拡大図である。
【図４】実施例の第１変形例の半導体装置の断面の拡大図である。
【図５】実施例の第２変形例の半導体装置の断面の拡大図である。
【図６】実施例の第３変形例の半導体装置の断面の拡大図である。
【図７】片側冷却の場合の変更例の半導体装置の断面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して実施例のパワーカードを説明する。まず、パワーカード２０が搭載されている半導体装置２について図１を用いて説明する。図１は、半導体装置２の斜視図である。半導体装置２は、複数のパワーカード２０と複数の冷却器６が積層されたユニットである。なお、図１では、一つのパワーカードだけに符号２０を付し、他のパワーカードには符号を省略している。同様に一つの冷却器だけに符号６を付し、他の冷却器には符号を省略している。また、半導体装置２の全体が見えるように、半導体装置２を収容するケース１２は仮想線で描いてある。１個のパワーカード２０は、２個の冷却器６に挟まれる。パワーカード２０と一方の冷却器６との間には絶縁板２２ａが挟まれており、パワーカード２０と他方の冷却器６との間には絶縁板２２ｂが挟まれている。パワーカード２０と絶縁板２２ａ、２２ｂの間には、グリス（図１では不図示）が塗布される。絶縁板２２ａ、２２ｂと冷却器６の間にはグリスが塗布される。また、図１は、理解し易いように、１個のパワーカード２０と絶縁板２２ａ、２２ｂを半導体装置２から抜き出して描いてある。
【００１１】
パワーカード２０と冷却器６は、共に平板型であり、複数の側面のうち最大面積の平坦面（幅広面）が対向するように積層されている。パワーカード２０と冷却器６は交互に積層されており、半導体装置２の積層方向の両端には冷却器が位置している。冷却器６は、内部を冷媒が通る単純な流路である。複数の冷却器６は、連結パイプ８ａ、８ｂで連結されている。半導体装置２の積層方向の一端に位置する冷却器６には、冷媒供給管４ａと冷媒排出管４ｂが連結されている。冷媒供給管４ａを通じて供給される冷媒は、連結パイプ８ａを通じて全ての冷却器６に分配される。冷媒は各冷却器６を通る間に隣接するパワーカード２０から熱を吸収する。各冷却器６を通った冷媒は連結パイプ８ｂを通り、冷媒排出管４ｂから排出される。冷媒は液体であり、具体的には、水、あるいは、不凍液である。
【００１２】
半導体装置２は積層方向の一端に板バネ１０を伴ってケース１２に収容される。板バネ１０により、パワーカード２０と絶縁板２２と冷却器６が積層された半導体装置２は、積層方向の両側から加圧される。積層方向の加圧により、パワーカード２０と絶縁板２２と冷却器６が密着し、冷却効率が高まる。
【００１３】
パワーカード２０について説明する。パワーカード２０は、樹脂製のパッケージ２８に半導体素子２４ａ、２４ｂが封止されたデバイスである。半導体素子２４ａ、２４ｂは、電力変換用のスイッチング素子であり、具体的には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、あるいは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。絶縁板２２ａと対向する一方の幅広面２０ａには、伝熱板２６ａ、２６ｂが露出している。幅広面２０ａとは反対側の幅広面２０ｂには、別の伝熱板２６ｃ、２６ｄ（図１では不図示）が露出している。半導体素子２４ａは、伝熱板２６ａ、２６ｃで挟まれており、半導体素子２４ｂは、伝熱板２６ｂ、２６ｄで挟まれている。なお、伝熱板２６ａ−２６ｄは銅により構成されている。
【００１４】
半導体素子２４ａ、２４ｂは、一方の表面にコレクタ電極が露出しており、他方の電極にエミッタ電極が露出している。伝熱板２６ａ−２６ｄは、パッケージ２８の内部で半導体素子２４ａ、２４ｂのいずれかの電極と導通している。
【００１５】
パワーカード２０のパッケージ２８の一つの幅狭面から３個の端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃが延びており、反対側の幅狭面からは制御端子３０が延びている。パッケージ２８の内部で２個の半導体素子２４ａ、２４ｂは、直列に接続されており、正極端子３２ｃ（負極端子３２ｂ）は、パッケージ２８の内部で、２個の半導体素子２４ａ、２４ｂの直列接続の正極側（負極側）と導通している。中点端子３２ａは、パッケージ２８の内部で、２個の半導体素子２４ａ、２４ｂの直列接続の中点と導通している。端子３２ａ−３２ｃは、伝熱板２６ａ−２６ｄのいずれかを介して、半導体素子２４ａ、２４ｂの電極と導通している。半導体素子２４ａ、２４ｂと端子３２ａ−３２ｃの間の導電経路については説明を省略する。制御端子３０は、半導体素子２４ａ、２４ｂのゲート電極、センスエミッタ電極、温度センサの端子などに接続されている。パッケージ２８の内部における制御端子３０の配線も図示と説明を省略する。
【００１６】
図２を参照してパワーカード２０と冷却器６との間の構造について説明する。図２は、図１のパワーカード２０を図中の座標系のＸＹ面に平行な平面であって半導体素子２４ａ、２４ｂを横切る平面でカットした断面図である。先に述べたように、半導体素子２４ａは、一対の伝熱板２６ａ、２６ｃで挟まれている。半導体素子２４ａは平坦なチップであり、Ｘ軸方向正側の幅広面にコレクタ電極が露出しており、他方の幅広面にエミッタ電極が露出している。伝熱板２６ａは、半導体素子２４ａのＸ軸方向正側の幅広面に露出しているコレクタ電極と、ハンダ３６により接合しているとともに導通している。伝熱板２６ｃは、半導体素子２４ａのＸ軸方向負側の幅広面に露出しているエミッタ電極と、ハンダ３６により接合しているとともに導通している。また、半導体素子２４ｂも半導体素子２４ａと同様に、一対の伝熱板２６ｂ、２６ｄで挟まれている。さらに、半導体素子２４ｂも、ハンダ３６により伝熱板２６ｂ及び２６ｄと接合しているとともに導通している。パッケージ２８は、射出成形により形成され、半導体素子２４ａ及び２４ｂを封止する。なお、半導体素子２４ａと伝熱板２６ａ又は伝熱板２６ｃの間と、半導体素子２４ｂと伝熱板２６ｂ又は伝熱板２６ｄの間には、必要に応じて銅などの導体で構成されるブロックを設けてもよい。
【００１７】
伝熱板２６ａ−２６ｄは、半導体素子２４ａ、２４ｂの熱を冷却器６に伝える役割と、半導体素子２４ａ、２４ｂの電極と端子３２ａ−３２ｃ（図１参照）をつなぐ導電経路の役割を担う。伝熱板２６ａ−２６ｄは半導体素子２４ａ、２４ｂと導通している。また、冷却器６も、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウムで作られており、導電性を有している。伝熱板２６ａ−２６ｄと冷却器６の間の短絡を防止するため、パワーカード２０とＸ軸正側の冷却器６の間には絶縁板２２ａが挟まれている。一方、パワーカード２０とＸ軸負側の冷却器６の間には絶縁板２２ｂが挟まれている。なお、パワーカード２０と絶縁板２２ａ、２２ｂの間、及び、絶縁板２２と冷却器６の間にはグリス３４が塗布されている。グリス３４は、熱の伝達効率を高めるために塗布されている。
【００１８】
半導体素子２４ａ、２４ｂを挟んでいる一対の冷却器６は、夫々、半導体素子２４ａの両方の幅広面と対向している。半導体素子２４ａの熱は、伝熱板２６ａ、２６ｃを通じて冷却器６に吸収される。同様に、半導体素子２４ｂの熱は、伝熱板２６ｂ、２６ｄを通じて冷却器６に吸収される。なお、冷却器６は、内部が空洞であり、その空洞が、冷媒の流路となっている。図２では冷媒はＹ軸正側の方向に流れる。即ち、半導体素子２６ａから半導体素子２６ｂの方向に冷媒が流れる。
【００１９】
図３を参照して変形容易部材について説明する。図３は図２におけるＩＩＩに示す破線部を拡大した図である。なお、以下において、図３−図７におけるＸ軸正側を上側、Ｘ軸負側を下側と表現し、伝熱板や変形容易部材のＸ軸方向の幅を高さと表現する。また、変形容易部材について理解しやすいように、伝熱板２６ａ、２６ｃのＹ軸負側の幅狭面周辺のみを描いている。伝熱板２６ａ、２６ｃのＹ軸正側の幅狭面と、Ｚ軸方向の両幅狭面にも、同様に変形容易部材が設けられている。また、半導体素子２４ｂを挟んでいる伝熱板２６ｂ、２６ｄにも、同様に変形容易部材が設けられている。
【００２０】
伝熱板２６ａのＹ軸負方向の幅狭面中央部に接するように、正方形断面の変形容易部材４０ａが設けられている。変形容易部材４０ａの一面と、伝熱板２６ａのＹ軸負側の幅狭面が当接している。変形容易部材４０ａの上下方向の高さは、伝熱板２６ａの高さの略半分を占めている。また、変形容易部材４０ａと、グリス３４の間には、パッケージ２８が挟まれている。別言すれば、変形容易部材４０ａは、上側の面、Ｙ軸負側の面、下側の面を、パッケージ２８中に封止されている。さらに、変形容易部材４０ａは、パッケージ２８を構成する樹脂よりも変形しやすい材質で形成されている。具体的には、シリコンにより形成されている。変形容易部材４０ａを幅狭面に接着した伝熱板２６ａと、変形容易部材４０ｃを幅狭面に接着した伝熱板２６ｃで半導体素子２４ａを挟み込み、樹脂を射出して、パッケージ２８を形成する。
【００２１】
ここで、伝熱板２６ａの変形するメカニズムについて説明する。半導体素子２４ａが動作して発熱すると、伝熱板２６ａの温度が高まる。温度が高まったことにより、伝熱板２６ａの内部には膨張しようとする力（以下、膨張力という）が発生する。ここで、先に述べたように、伝熱板２６ａの外周は、樹脂により形成されるパッケージ２８で封止されている。即ち、伝熱板２６ａの外周は、パッケージ２８により拘束されている。従って伝熱板２６ａの膨張力は、伝熱板２６ａの外周を膨張させることができない。伝熱板２６ａの膨張力は、パッケージ２８に伝わる。作用反作用の法則により、伝熱板２６ａは、伝熱板２６ａとパッケージ２８が当接する部位において、パッケージ２８から伝熱板２６ａの内部に向く力を受ける。本明細書では、この力を拘束力と表現する。ここで、伝熱板２６ａからパッケージ２８に伝わる膨張力が大きければ、伝熱板２６ａがパッケージ２８から受ける拘束力も大きくなる。伝熱板２６ａからパッケージ２８に伝わる膨張力が小さければ、伝熱板２６ａがパッケージ２８から受ける拘束力も小さくなる。また、図３―図７では、膨張力を実線の矢印で示し、拘束力を破線の矢印で示す。各矢印の向きは、夫々膨張力、拘束力の向きを示す。
【００２２】
また、先に述べたように、伝熱板２６ａの冷却器６に対向する面は、絶縁板２２ａとの間に間隔が存在し、この間隔にグリス３４が挟まれている。従って、パッケージ２８により封止されていない。別言すれば、伝熱板２６ａの冷却器６に対向する面は、開放されている。パッケージ２８から伝熱板２６ａに伝わる拘束力は、開放されている伝熱板２６ａの冷却器６に対向する面を絶縁板２２ａの方向に伝熱板２６ａを変形させる。この変形は、伝熱板２６ａのパッケージ２８により拘束されている部位では小さく、伝熱板２６ａの拘束されている部位から最も離れた伝熱板２６ａの中心部で最も大きくなる。即ち、伝熱板２６ａは、拘束力により湾曲する。伝熱板２６ａの湾曲により、伝熱板２６ａの中心部では、伝熱板２６ａと絶縁板２２ａの間の間隔が最も小さくなる。従って、グリス３４は、伝熱板２６ａの中心部から、外周部の方向に押し出される。即ち、ポンプアウトが生じる。
【００２３】
上述した通り、伝熱板２６ａがパッケージ２８から受ける拘束力が伝熱板２６ａを湾曲させる。伝熱板２６ａがパッケージ２８から受ける拘束力が大きければ、伝熱板２６ａが湾曲する量も大きくなる。拘束力が小さければ、伝熱板２６ａが湾曲する量も小さくなる。また、先に述べたように、伝熱板２６ａがパッケージ２８から受ける拘束力の大きさは、伝熱板２６ａからパッケージ２８に伝わる膨張力の大きさに比例する。従って、伝熱板２６ａがパッケージ２８から受ける拘束力、もしくは伝熱板２６ａからパッケージ２８に伝わる膨張力を小さくすることで、伝熱板２６ａの湾曲を抑制することができる。伝熱板２６ａの湾曲を抑制することができれば、ポンプアウトを抑制することができる。
【００２４】
変形容易部材４０ａは、先に述べたように、変形容易部材４０ａの一面と、伝熱板２６ａのＹ軸負側の幅狭面が接している。また、変形容易部材４０ａは、パッケージ２８を形成する樹脂より変形しやすい。従って、伝熱板２６ａとパッケージ２８が当接する部位では拘束力は伝熱板２６ａに伝わるが、変形容易部材４０ａが設けられている部位では、拘束力は変形容易部材４０ａを変形させる力に変換される。即ち、変形容易部材４０ａが設けられている部位では、拘束力は伝熱板２６ａに伝わりにくい。別言すれば、伝熱板２６ａがパッケージ２８から受ける拘束力は小さくなる。従って、先に述べたように、伝熱板２６ａの湾曲を抑制することができる。また、変形容易部材４０ｃについても、伝熱板２６ｃに対して同様に作用する。
【００２５】
図４―図７を用いて変形容易部材の変形例を説明する。図４―図７は、図３と同様な範囲を示す拡大図である。図４を用いて第１変形例を説明する。変形容易部材４０ｅは、伝熱板２６ａの半導体素子２４ａと対向する面の端部に設けられている。伝熱板２６ａは、半導体素子２４ａと対向する面の端部に段差を有している。この段差の高さと幅は、変形容易部材４０ｅの高さと幅と同じである。変形容易部材４０ｅの高さは、伝熱板２６ａの高さの半分を占めている。変形容易部材４０ｅのＹ軸方向の幅は、変形容易部材４０ｅの高さと略同等である。伝熱板２６ａの段差の下側の面と、変形容易部材４０ｅの上側の面が当接している。伝熱板２６ａの段差のＹ軸負側の面と、変形容易部材４０ｅＹ軸正側の面が当接している。従って、変形容易部材４０ｅは、伝熱板２６ａのＹ軸負側の面及び下側の面の両方に接している。変形容易部材４０ｅは、パッケージ２８を形成する樹脂より変形しやすい。変形容易部材４０ｅを端部に接着した伝熱板２６ａと、伝熱板２６ｃで半導体素子２４ａを挟み込み、樹脂を射出して、パッケージ２８を形成する。即ち、変形容易部材４０ｅは、パッケージ２８により封止されている。変形容易部材４０ｅを伝熱板２６ａの端部に設けることで、伝熱板２６ａの膨張力は、パッケージ２８に伝わる力と、変形容易部材４０ｅを変形させる力に分散される。従って、パッケージ２８に伝わる力は小さくなる。即ち、パッケージ２８から伝熱板２６ａに伝わる拘束力も小さくなる。別言すれば、伝熱板２６ａの湾曲を抑制することができる。また、下側の伝熱板２６ｃの端部に設けられた変形容易部材４０ｅについても、伝熱板２６ｃに対して同様に作用する。
【００２６】
図５を用いて第２変形例を説明する。図５では、長方形断面の変形容易部材４０ｆが、端部に段差を有する伝熱板２６ａと、２６ｃにより上下から挟まれている。より詳細には、変形容易部材４０ｆは、伝熱板２６ａの段差の下側の面と、伝熱板２６ｃの段差の上側の面で上下から挟まれている。変形容易部材４０ｆのＹ軸正側の幅広面は、伝熱板２６ａの段差のＹ軸負側の面と、半導体素子２４ａのＹ軸負側の幅狭面と、伝熱板２６ｃの段差のＹ軸負側の面と当接している。従って、変形容易部材４０ｆは、伝熱板２６ａの段差のＹ軸負側の面と、下側の面の両方に接している。また、変形容易部材４０ｆは、伝熱板２６ｃの段差のＹ軸負側の面と、上側の面の両方に接している。変形容易部材４０ｆの高さは、上側の伝熱板２６ａの高さの略半分から、下側の伝熱板２６ｃの高さの略半分までを占めている。変形容易部材４０ｆの上側の面が伝熱板２６ａの段差の下側の面と接するＹ軸方向の距離は、伝熱板２６ａの高さの略半分である。変形容易部材４０ｆの下側の面が伝熱板２６ｃの段差の上側の面と接するＹ軸方向の距離も、伝熱板２６ｃの高さの略半分である。変形容易部材４０ｆのＹ軸方向の幅は、伝熱板２６ａの高さと略等しい。変形容易部材４０ｆはパッケージ２８を形成する樹脂より変形しやすい。変形容易部材４０ｆにより覆われた半導体素子２４ａを伝熱板２６ａと、伝熱板２６ｃで挟み込み、樹脂を射出して、パッケージ２８を形成する。即ち、変形容易部材４０ｆは、パッケージ２８により封止されている。変形容易部材４０ｆを伝熱板２６ａ及び２６ｃの端部に接するように設けることで、伝熱板２６ａの膨張力は、パッケージ２８に伝わる力と、変形容易部材４０ｆを変形させる力に分散される。従って、パッケージ２８に伝わる力は小さくなる。即ち、パッケージ２８から伝熱板２６ａに伝わる拘束力も小さくなる。別言すれば、伝熱板２６ａの湾曲を抑制することができる。変形容易部材４０ｆは、伝熱板２６ｃに対して同様に作用する。
【００２７】
変形容易部材は、上側の伝熱板２６ａと、下側の伝熱板２６ｃで異なる形状であってもよい。また、変形容易部材は、１個の伝熱板に対して複数設けられていてもよい。図６を用いて第３変形例を説明する。図６では、上側の伝熱板２６ａは、Ｙ軸負側の幅狭面の中央部に伝熱板２６ａの高さの略半分を占める凹部を有している。略正方形断面の変形容易部材４０ｇは、伝熱板２６ａの凹部に収容されている。別言すれば、変形容易部材４０ｇの上側の面と、Ｙ軸正側の面と、下側の面は、伝熱板２６ａの凹部の下側の面と、Ｙ軸負側の面と、上側の面に夫々に接している。また、先に述べたように、変形容易部材４０ｇはパッケージ２８を形成する樹脂より変形しやすい。変形容易部材４０ｇのＹ軸負側の面は、図６に示すように、パッケージ２８により封止されている。変形容易部材４０ｇを伝熱板２６ａの凹部に収容することで、伝熱板２６ａの膨張力は、パッケージ２８に伝わる力と、変形容易部材４０ｇを変形させる力に分散される。従って、パッケージ２８に伝わる力は小さくなる。即ち、パッケージ２８から伝熱板２６ａに伝わる拘束力も小さくなる。別言すれば、伝熱板２６ａの湾曲を抑制することができる。
【００２８】
また、下側の伝熱板２６ｃには、２つの変形容易部材４０ｈ、４０ｉが設けられている。伝熱板２６ｃは、変形容易部材４０ｈ、４０ｉを収容する２つの凹部を有している。変形容易部材４０ｈを収容する凹部（以下、第１凹部とする）は、伝熱板２６ｃの上側の面に設けられた凹部である。一方、変形容易部材４０ｉを収容する凹部（以下、第２凹部とする）は、伝熱板２６ｃのＹ軸負側の面に設けられた凹部である。第１凹部は、伝熱板２６ｃの高さの略半分を占める。また、第１凹部のＹ軸方向の幅は、第１凹部の高さの半分である。第１凹部は、伝熱板２６ｃのＹ軸負側の端末から第１凹部の幅と同じ幅の伝熱板２６ｃを確保した位置に配置されている。変形容易部材４０ｈは、この第１凹部に収容されている。即ち、変形容易部材４０ｈのＹ軸正側の面と、下側の面と、Ｙ軸側の面は、伝熱板２６ｃの第１凹部のＹ軸正側の面と、下側の面と、Ｙ軸側の面と夫々に接している。また、第２凹部は、第１凹部を９０度回転した形状である。第２凹部は、第１凹部の下側の面と、伝熱板２６ｃの下側の面の中間に位置する。変形容易部材４０ｉは、この第２凹部に収容されている。即ち、変形容易部材４０ｉの上側の面と、Ｙ軸正側の面と、下側の面は、伝熱板２６ｃの第２凹部の上側の面と、Ｙ軸正側の面と、下側の面に夫々に接している。変形容易部材４０ｈ、４０ｉはパッケージ２８を形成する樹脂より変形しやすい。変形容易部材４０ｇを凹部に収容した伝熱板２６ａと、変形容易部材４０ｈ、４０ｉを凹部に収容した伝熱板２６ｃで半導体素子２４ａを挟み込み、樹脂を射出して、パッケージ２８を形成する。即ち、変形容易部材４０ｇ、４０ｈ、４０ｉは、パッケージ２８により封止されている。変形容易部材４０ｈ、４０ｉを伝熱板２６ｃの第１凹部、第２凹部に設けることで、伝熱板２６ｃの膨張力は、パッケージ２８に伝わる力と、変形容易部材４０ｈ、４０ｉを変形させる力に分散される。従って、パッケージ２８に伝わる力は小さくなる。即ち、パッケージ２８から伝熱板２６ｃに伝わる拘束力も小さくなる。別言すれば、伝熱板２６ｃの湾曲を抑制することができる。
【００２９】
半導体装置２では、冷却器６が半導体素子２４ａの上下両方に備えられている。しかし、本明細書に開示する技術は、例えば下側にのみ冷却器６が備えられている半導体装置においても適用できる。図７は、下側にのみ冷却器６が備えられている場合の変形容易部材の一例である。変形容易部材４０ｊは、半導体素子２４ａの上側の幅広面及び両側の幅狭面を覆っている。別言すれば、変形容易部材４０ｊの凹部に、半導体素子２４ａが収容されている。変形容易部材４０ｊのＹ軸方向の幅は、伝熱板２６ｃの幅よりも大きい。変形容易部材４０ｊは、伝熱板２６ｃの上側の面の一部と接している。変形容易部材４０ｊはパッケージ２８を形成する樹脂より変形しやすい。伝熱板２６ｃの上側の面に、ハンダ３６により接合された半導体素子２４ａを、変形容易部材４０ｊで覆い、樹脂を射出して、パッケージ２８を形成する。即ち、変形容易部材４０ｊは、パッケージ２８により封止されている。変形容易部材４０ｊは、伝熱板２６ｃの上側の面と接しているため、伝熱板２６ａの膨張力は、パッケージ２８に伝わる力と、変形容易部材４０ｊを変形させる力に分散される。従って、パッケージ２８に伝わる力は小さくなる。即ち、パッケージ２８から伝熱板２６ｃに伝わる拘束力も小さくなる。別言すれば、伝熱板２６ｃの湾曲を抑制することができる。
【００３０】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。半導体素子はＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴに限られない。また、本実施例におけるパワーカードは２個の半導体素子を有している。本明細書に開示する技術は、他の個数の半導体素子を有しているパワーカードにも、適用できる。
【００３１】
伝熱板は、銅板に限定されず、他の導体であってもよい。また、変形容易部材は、シリコンにより形成されているが、ウレタン等、他の材質であってもよい。さらに、冷却器６に導通するおそれがないとき、例えば、冷却器６が絶縁材料により構成されている場合には、絶縁板を設けなくてもよい。
【００３２】
変形容易部材は、パワーカードの平面視における伝熱板の４辺全てに設定する必要はない。例えば、Ｙ軸方向に対向する２辺のみに変形容易部材を設け、Ｚ軸方向に対向する２辺には変形容易部材を設けなくてもよい。また、変形容易部材の形状や材質については、伝熱板の形状や、半導体素子から発生する熱量等により異なる。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
２：半導体装置
４ａ：冷媒供給管
４ｂ：冷媒排出管
６：冷却器
８ａ、８ｂ：連結パイプ
１０：板バネ
１２：ケース
２０：パワーカード
２０ａ、２０ｂ：幅広面
２２ａ、２２ｂ：絶縁板
２４ａ、２４ｂ：半導体素子
２６ａ〜２６ｄ：伝熱板
２８：パッケージ
３０：制御端子
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ：電極端子
３４：グリス
３６：ハンダ
４０ａ〜４０ｊ：変形容易部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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