(57)【要約】【課題】本明細書では、グリス抜けを抑制することができるとともに、少ない工程数で製造できる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おり、伝熱板の一部が樹脂パッケージの表面に露出している。伝熱板の露出面には、露出面を円弧状に延びる溝が形成されており、それらの溝群が露出面の全体に亘って分布している。各溝は他の前記溝（これも露出面を円弧状に延びている）と交差している。このパワーカードを採用することにより、研磨痕をグリスの移動に影響を与える溝に流用することができる。すなわち、グリス抜けを抑制することができ、工程数をふやすことなく製造することができる。【選択図】図３
2020043305.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、
前記伝熱板の露出面を円弧状に延びる溝が、各溝が他の前記溝と交差する関係で、露出面全体に亘って分布しているパワーカード。
【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。
【背景技術】
【０００２】
パワーカードは、パワーカードと冷却器の間にグリスを充填した状態で用いられることがある。グリスは、パワーカードと冷却器の間の隙間を満たし、パワーカードから冷却器への伝熱効率を高める。その構成では「グリス抜け」と呼ばれる次の現象が生じることがある。半導体素子の熱サイクルに応じてパワーカードは変形する。パワーカードの冷却器と対向する面が、その面に直交する方向に変形すると、パワーカードと冷却器の間の隙間の体積が増減する。パワーカードと冷却器の間の隙間体積が減少したときに、グリスが押し出される。パワーカードと冷却器の間の隙間体積が元に戻るときに、一部のグリスが元の位置に戻らない現象が生じる。これが繰り返されることによって、パワーカードと冷却器の間の隙間を充填しているグリスの量が減少する。グリスの量が減少すると、パワーカードから冷却器への伝熱効率が下がる。
また、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。この場合には、パワーカードと絶縁板の間の隙間を充填しているグリスが、隙間から抜けることがある。
【０００３】
グリス抜けを抑える技術の一つが特許文献１に開示されている。特許文献１では、グリス抜けを抑制するために、パワーカードの冷却器と対向する面に、複数の渦巻き状の溝を二次元的に配置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０６２９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示するパワーカードでは、パワーカードの冷却器と対向する面に、複数の渦巻き状の溝を二次元的に配置する。このため、特許文献１に開示するパワーカードでは、パワーカードに溝を形成するために、レーザー加工等の二次加工が必要となる。二次加工が必要になると、パワーカードの製造コストが増加する。本明細書では、グリス抜けを抑制することができるとともに、少ない工程数で製造できる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おり、伝熱板の一部が樹脂パッケージの表面に露出している。伝熱板の露出面には、露出面を円弧状に延びる溝が形成されており、それらの溝群が露出面の全体に亘って分布している。各溝は他の前記溝（これも露出面を円弧状に延びている）と交差している。
【０００７】
グリスは溝に沿って移動しやすく、溝を横切る方向には移動し難い。各溝が他の溝に交差する関係にあると、交差する溝によってグリスが移動し難くなる。例えば、第１の溝が第１方向に延び、第２の溝が第２方向に延び、両者が交差していると、第２方向には移動しやすいものの第１方向には移動し難い第２の溝によって第１の溝に沿った移動が抑制される。結果、伝熱板と冷却器の間に充填されているグリスはいずれの方向へも抜け難くなる。
【０００８】
伝熱板の露出面は平面度を高めるために研磨され、研磨痕が残る。研磨痕は、研磨加工に伴って生成される筋状の溝群である。研磨痕は、ツールマークとも呼ばれている。研磨痕の深さは十ミクロン未満である。そのような微細な研磨痕がグリスの移動方向を規制する。グリスは研磨痕に沿って移動しやすく、研磨痕を横切る方向には移動し難い。研磨痕を、グリスの移動に影響を与える溝に流用することができる。
【０００９】
露出面を平面に研磨する工具の移動軌跡を選択すると、露出面を円弧状に延びるツールマークが多数形成され、それらのツールマーク群が露出面の全体に亘って分布している関係を得ることができる。また、各ツールマークが他のツールマーク（これも露出面を円弧状に延びている）と交差している関係を得ることができる。
すなわち、本明細書に開示するパワーカードは、伝熱板の露出面を平面加工することで製造でき、二次加工を必要としない。本明細書に開示するパワーカードによると、グリス抜けを抑制することができ、工程数をふやすことなく製造することができる。
【００１０】
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】
【００１１】
【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】パワーカードの正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線における伝熱板の部分断面図である。
【図５】実施例のパワーカードの加工方法を示す正面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における伝熱板の部分断面図である。
【図７】複数のパワーカードの加工方法を示す正面図である。
【図８】パワーカードの加工方法の変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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８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８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１６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８に挟まれる。パワーカード２０と一方の冷却器８との間には絶縁板２２が挟まれており、パワーカード２０と他方の冷却器８との間には絶縁板４４が挟まれている。パワーカード２０と絶縁板２２、４４の間には、グリス（図１では不図示）が塗布される。絶縁板２２、４４と冷却器８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２２、４４を半導体装置２から抜き出して描いてある。
【００１３】
パワーカード２０と冷却器８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８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８は、内部を冷媒が通る流路である。複数の冷却器８は、連結パイプ１０、１２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８には、冷媒供給管４と冷媒排出管６が連結されている。冷媒供給管４を通じて供給される冷媒は、連結パイプ１０を通じて全ての冷却器８に分配される。冷媒は各冷却器８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８を通った冷媒は連結パイプ１２を通り、冷媒排出管６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。
【００１４】
半導体装置２は積層方向の一端に板バネ１４を伴ってケース１６に収容される。板バネ１４により、パワーカード２０と絶縁板２２、４４と冷却器８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、４４と冷却器８が密着し、冷却効率が高まる。
【００１５】
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３４内に半導体素子２４、２６が封止されたデバイスである。半導体素子２４、２６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２２と対向する一方の幅広面３２には、伝熱板２８、３０が露出している。幅広面３２とは反対側の幅広面５２（図１では不図示、図２参照）には、別の伝熱板４８、５０が露出している。半導体素子２４は、伝熱板２８、４８で挟まれており、半導体素子２６は、伝熱板３０、５０で挟まれている。なお、伝熱板２８、３０、４８、５０は銅により構成されている。
【００１６】
半導体素子２４、２６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２８、３０、４８、５０は、パッケージ３４の内部で半導体素子２４、２６のいずれかの電極と導通している。
【００１７】
図１に示すように、パワーカード２０のパッケージ３４の一つの幅狭面から３個の端子３８、４０、４２が延びており、反対側の幅狭面からは制御端子３６が延びている。パッケージ３４の内部で２個の半導体素子２４、２６は、直列に接続されており、正極端子４２は、パッケージ３４の内部で、２個の半導体素子２４、２６の直列接続の正極側と導通している。負極端子４０は、前記直列接続の負局側と導通している。中点端子３８は、パッケージ３４の内部で、前記直列接続の中点と導通している。端子３８、４０、４２は、伝熱板２８、３０、４８、５０のいずれかを介して、半導体素子２４、２６の電極と導通している。半導体素子２４、２６と端子３８、４０、４２の間の導電経路については説明を省略する。制御端子３６は、半導体素子２４、２６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３４の内部における制御端子３６の配線も図示と説明を省略する。
【００１８】
図２を参照してパワーカード２０と冷却器８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２４、２６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２４は、一対の伝熱板２８、４８で挟まれている。半導体素子２４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２８は、半導体素子２４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５４により接合しているとともに導通している。伝熱板４８は、半導体素子２４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５４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２６も半導体素子２４と同様に、一対の伝熱板３０、５０で挟まれている。さらに、半導体素子２６も、ハンダ５４により伝熱板３０及び５０と接合しているとともに導通している。パッケージ３４は、射出成形により形成され、半導体素子２４及び２６を封止する。なお、半導体素子２４と伝熱板２８又は伝熱板４８の間と、半導体素子２６と伝熱板３０又は伝熱板５０の間には、必要に応じて銅などの導体で構成されるスペーサを設けてもよい。
【００１９】
伝熱板２８、３０、４８、５０は、半導体素子２４、２６の熱を冷却器８に伝える役割と、半導体素子２４、２６の電極と端子３８、４０、４２（図１参照）をつなぐ導電経路の役割を担う。伝熱板２８、３０、４８、５０は半導体素子２４、２６と導通している。また、冷却器８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２８、３０、４８、５０と冷却器８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８の間には絶縁板２２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８の間には絶縁板４４が挟まれている。なお、パワーカード２０と絶縁板２２、４４の間、及び、絶縁板２２、４４と冷却器８の間にはグリス４６が塗布されている。グリス４６は、熱の伝達効率を高めるために塗布されている。
【００２０】
半導体素子２４、２６を挟んでいる一対の冷却器８は、夫々、半導体素子２４、２６の両方の幅広面と対向している。先に述べたように、伝熱板２８、４８はパッケージ３４の幅広面３２、５２の夫々に露出している。半導体素子２４の熱は、この伝熱板２８、４８を通じて冷却器８に吸収される。同様に、半導体素子２６の熱は、伝熱板３０、５０を通じて冷却器８に吸収される。なお、冷却器８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２４から半導体素子２６の方向に冷媒が流れる。
【００２１】
伝熱板２８、３０の露出面について、図３を参照して説明する。図３に、パワーカード２０の正面図を示す。図３は、パワーカード２０をＸ軸の正方向から見た図である。図３では、絶縁板２２が一点鎖線で描かれている。また、図３では、半導体素子２４、２６は破線で描かれている。さらに、図３では、グリスが塗布されている領域が二点鎖線Ｇで描かれている。すなわち、伝熱板２８、３０の露出面の全面には、グリスが塗布されている。
【００２２】
図３に示すように、伝熱板２８、３０は、平面視したときに、周囲を樹脂製のパッケージ３４に囲まれている。また、伝熱板２８、３０は、平面視したときにその全体が絶縁板２２と重なっている。また、パワーカード２０の裏面についても、伝熱板４８、５０（図２参照）と、パッケージ３４、絶縁板４４（図２参照）の関係は同様である。そのため、説明は省略する。
【００２３】
先に述べたように、パワーカード２０の幅広面３２と絶縁板２２の間の隙間にはグリスが充填されている。グリスは、熱の伝達効率を高めるために塗布されている。パワーカード２０を繰り返し使用することで、グリス抜けが発生することがある。
【００２４】
ここで、グリス抜けの原因について説明する。半導体装置２では、グリスの層が薄いほどパワーカードに対する冷却能力が高まる。上述したように、半導体装置２では、パワーカード２０と絶縁板２２、４４と冷却器８の積層ユニットに板ばね１４（図１参照）により積層方向に荷重が加えられ、グリス４６（図２参照）の層が薄く延ばされる。グリスの厚みは２０〜４０ミクロン程度であることが好ましい。グリスの厚みが数十ミクロンオーダになると、半導体素子の発熱と冷却の繰り返し（熱サイクル）で生じるポンピングやブリードアウトと呼ばれる現象によりグリスが流出するおそれがある。
【００２５】
ポンピングとは、パワーカードの熱変形により、パワーカードと冷却器の間の隙間幅が局所的に狭まったり元に戻ったりする現象である。パワーカードの熱変形は、積層方向からみて半導体素子と重なる範囲で顕著である。別言すれば、パワーカードと冷却器の隙間は、伝熱板の中央部で最も狭まる。そのため、隙間幅が狭まるとグリスがパワーカードと冷却器に圧縮され、グリスは伝熱板の中央部から周囲へと拡がる。隙間幅が元に戻る際にグリスは隙間に吸い込まれる。ここで、隙間幅が元に戻る際に伝熱板の露出面の外まで拡がったグリスの一部が伝熱板の露出面の外に流出したままの状態になる場合がある。グリスの一部が伝熱板の露出面の外に流出したままの状態になると、流出したグリスの一部が千切れることにより生じた隙間に空気が入り込む。空気はグリスよりも熱伝導率が低い。隙間に空気が入り込むことにより伝熱板と冷却器の間の熱抵抗が上昇する。
【００２６】
また、ブリードアウトは、グリス自体の熱膨張収縮によりパワーカードと冷却器の隙間からグリスが抜ける現象である。グリスが膨張すると、グリスは伝熱板の周囲へと拡がる。膨張した際に伝熱板の外まで拡がったグリスの一部が伝熱板の外に流出したままの状態になる場合がある。これにより、ポンピングと同様に、流出したグリスの一部が千切れることにより生じた隙間に空気が入り込み、伝熱板と冷却器の間の熱抵抗が上昇する。
【００２７】
上述したポンピングやブリードアウトにより、グリスは伝熱板の露出面の中央部から周囲へと移動する。このため、伝熱板の露出面の表面形状は、グリスの移動に影響を与える。以下、伝熱板の露出面の加工方法について説明する。
【００２８】
パワーカード２０の製造時には、パワーカード２０の幅広面３２、すなわち、伝熱板２８、３０の露出面及び周囲に存在するパッケージ３４の表面は、平面加工される。この平面加工工程において伝熱板２８、３０の表面に、図３に示すような微細な溝群６０が形成される。
【００２９】
図５を用いて、溝群６０の加工方法の一例について説明する。図５は、パワーカード２０の平面加工工程における回転円板７０と、パワーカード２０の動きを示す正面図である。回転円板７０の直径は、伝熱板２８、３０の露出面の一辺よりも大きい。回転円板７０は、外周部に等間隔で設けられた４本のカッター７０ｃを有する。カッター７０ｃは、回転円板７０の底部に設けられている。すなわち、カッター７０ｃは、回転円板７０のパワーカード２０と対向する面に設けられている。回転円板７０は、回転方向Ｒｆに回転しながら送り方向Ｓｆに移動する。回転円板７０は、回転するカッター７０ｃによりパワーカード２０の冷却器８に対向する面（以下、冷却面とする）を研磨する。パワーカード２０は回転円板７０のカッター７０ｃにより研磨されることで、パワーカード２０の冷却面の平面度を確保する。これにより冷却器８と接触する面積を増加させ、伝熱効率を向上させる。
【００３０】
回転円板７０のカッター７０ｃがパワーカード２０の冷却面を研磨する際、研磨されたパワーカード２０の冷却面に、研磨痕が残る。研磨痕は、研磨の際に不可避的に残ってしまう溝である。研磨痕はツールマークとも呼ばれる。回転円板７０のカッター７０ｃが通った軌跡にツールマークが残る。図５に示すように、回転円板７０が送り方向Ｓｆに移動し、パワーカード２０の冷却面を研磨する際、パワーカード２０も回転方向Ｒｐに回転する。これにより、回転円板７０のカッター７０ｃがパワーカード２０の冷却面を研磨する際、回転円板７０の送り方向Ｓｆのパワーカード２０に対する角度は相対的に変化する。別言すれば、カッター７０ｃが通る軌跡は、パワーカード２０に対して相対的に回転する。また、回転円板７０の回転方向Ｒｆの回転により、カッター７０ｃは、円弧を描く。このカッター７０ｃが描く円弧は、パワーカード２０の回転により、様々な方向を向く。このため、カッター７０ｃが描く円弧は、伝熱板２８の露出面上で交差する関係で、伝熱板２８の露出面全体に亘って分布する。
【００３１】
図６を用いて、カッター７０ｃの軌跡の形状について説明する。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における伝熱板２８の部分断面図である。図６では、回転円板７０のカッター７０ｃが伝熱板２８の露出面を研磨する過程を描いている。回転円板７０のカッター７０ｃは、伝熱板２８の露出面を研磨しながら、送り方向Ｓｆに移動する。この研磨する過程において、研磨されるパワーカード２０が振動する。この振動により、平面度を向上させる平面加工工程においてツールマークが不可避的に発生する。図６に示すように、ツールマークは、カッター７０ｃが加工したことにより伝熱板の露出面に形成される溝である。この溝（ツールマーク）の高さＨ１は、１０ミクロン程度である。パワーカード２０の平面加工工程において伝熱板２８の露出面に、６０（１）が形成される。また、伝熱板３０の露出面についても、同様に形成される。パワーカード２０の裏面側の伝熱板４８、５０（図２参照）の露出面についても、同様に溝が形成される。なお、図６は、カッター７０ｃの傾きを誇張して表現した図である。
【００３２】
ここで図３に戻り、パワーカード２０の伝熱板２８の露出面に形成された溝群６０の詳細について説明する。溝群６０の一つ溝を６０（ｉ）と表現する。この（ｉ）は、上述した平面加工工程において溝６０（ｉ）が形成される順序を示す。すなわち、伝熱板２８の露出面が平面加工される際、まず６０（１）が形成され、次に６０（２）が形成され、さらに６０（３）が形成される。ここでは、伝熱板２８の平面加工が開始されたとき、パワーカード２０の３個の端子３８、４０、４２がＺ軸正側にあるとき、すなわち、パワーカード２０の向きが図３に示す状態である場合について説明する。この場合、回転円板７０は、伝熱板２８の露出面のＹ軸負側の外周２８ｌに直交する方向で伝熱板２８を研磨する（図５参照）。それゆえ、最初に形成される溝６０（１）は、伝熱板２８の露出面の外周２８ｌ上の２点を、カッター７０ｃが回転する円弧で結ぶ。その後、回転円板７０は、カッター７０ｃを回転させながら、送り方向Ｓｆに移動する。このため、回転円板７０のパワーカード２０の伝熱板２８と平面視上で重なる面積が増加する。すなわち、カッター７０ｃが伝熱板２８に描く円弧は大きくなる。また、この時、パワーカード２０も同時に回転する。これにより、伝熱板２８の外周２８ｌは、カッター７０ｃが描く円弧から離れる方向に回転する。また、Ｚ軸負側の外周２８ｄは、カッター７０ｃが描く円弧に近づく方向に回転する。したがって、２番目に形成される溝６０（２）は、外周２８ｌ上の溝６０（１）の円弧の上端より低い１点と、外周２８ｄの中央よりＹ軸側の点を結ぶ円弧となる。次の溝６０（３）ができる段階では、回転円板７０はさらに送り方向Ｓｆに移動するとともに、パワーカード２０も回転する。そのため溝６０（３）は、外周２８ｌ上の溝６０（２）の円弧の上端より低い１点と、外周２８ｄ上の溝６０（２）の下端よりＹ軸側の点を結ぶ円弧となる。
【００３３】
以上、溝群６０の形成される工程を説明した。理解を助けるために、溝群６０の一本ずつを分けて説明したが、実際の平面加工の工程では、カッター７０ｃは伝熱板２８の夫々の外周（２８ｒ、２８ｕ、２８ｌ、２８ｄ）から、様々な角度で円弧を描く。その結果、例えば図３に示すように、伝熱板２８の外周２８ｕの中央の１点から外周２８ｒの中央よりＺ軸負側の点を結ぶ溝６０ａと、外周２８ｒの外周２８ｕ付近の点と外周２８ｄの中央付近の点を結ぶ溝６０ｂは交差する。相互に交差する関係を有する複数の溝が、伝熱板２８の露出面全体に亘って分布している。すなわち、伝熱板２８の露出面を円弧状に延びる溝６０（ｉ）が、各溝が他の前記溝と交差する関係で、伝熱板２８の露出面全体に亘って分布している。なお、図３では、溝群６０の夫々の円弧は、図４にて説明する溝６０（ｉ）の立壁６０（ｉ）ｔを示す。立壁６０（ｉ）ｔの幅を正面図上で表すため、溝群６０、６２は、太線で表現している。また、伝熱板３０の露出面についても平面加工工程で同様の溝群６２が設けられる。さらに、パワーカード２０の裏面側の伝熱板４８、５０（図２参照）の露出面についても、裏面側の平面加工工程で同様の溝群が設けられる。
【００３４】
図４を用いて溝６０（１）の形状について説明する。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における伝熱板２８の部分断面図である。溝６０（１）は、伝熱板２８の露出面からその略直交に突出している立壁６０（１）ｔと、立壁６０（１）ｔの頂点とＹ軸正側に隣接する立壁の根元を結ぶ平坦な斜面６０（１）ｓからなっている。溝６０（ｉ）は、連続して伝熱板２８の露出面に形成されている。なお、図４では溝６０（ｉ）の形状を理解しやすくするために、溝６０（ｉ）は同間隔で同じ向きに表現されている。しかし、先に述べたように、溝６０（ｉ）は、伝熱板２８の夫々の外周（２８ｒ、２８ｕ、２８ｌ、２８ｄ）から様々な角度で描かれる円弧である。実際の伝熱板２８の露出面に設けられている溝６０（ｉ）の間隔や、向きは一様でない。様々な間隔で、異なる向きの溝６０（ｉ）が混在している。また、図４では、理解を助けるために溝６０（ｉ）が拡大して描かれているが、実際の立壁６０（ｉ）ｔの高さＨ１は１０ミクロン程度である。
【００３５】
ここで、溝群６０がグリス抜けを抑制するメカニズムについて説明する。先に述べたように、ポンピングやブリードアウトにより、グリスは伝熱板２８の露出面の中央部から周囲へと移動する。このとき、グリスは伝熱板２８の露出面に形成された溝に沿って移動する。露出面の中央部と周囲を結ぶ溝の本数が少なく、さらに一定の方向を向いている場合、グリスは、その溝の方向に沿って露出面の中央部から周囲へと移動する。溝の本数が少なければ、溝一本当りのグリスの流れる量は多くなる。流れる量が多ければ、溝はグリスを収容しきれずに伝熱板の露出面の外に流出しやすくなる。すなわち、グリス抜けが発生しやすくなる。また、一定方向の溝に沿ってグリスが移動する場合、その方向に移動するグリスの量が増える。同じ方向に移動するグリスの量が増えると、グリスの移動する速度が速くなる。グリスの移動する速度が速くなると、ポンピングやブリードアウトが発生している間にグリスが伝熱板の露出面の外に流出しやすくなる。すなわち、グリス抜けが発生しやすくなる。
【００３６】
図３に示すように、伝熱板２８の露出面に形成された溝群６０は、露出面の中央部と周囲を結ぶ溝６０（ｉ）が多数有しており、さらにその夫々の溝６０（ｉ）は、先に述べたように、様々な方向を向いている。このため、グリスは、ポンピングやブリードアウトが発生した場合に、様々な方向を向いている溝６０（ｉ）に分散して移動する。すなわち、溝６０（ｉ）一本に流れるグリスの量は減少する。流れるグリスの量が少なければ、伝熱板２８の溝６０（ｉ）はグリスを収容することができる。すなわち、伝熱板２８の露出面の外に流出しにくい。別言すれば、グリスが抜けを抑制することができる。また、様々な方向を向いている溝６０（ｉ）に沿ってグリスが移動する速度は、一定方向の溝に沿ってグリスが移動する速度より遅くなる。グリスが移動する速度が遅くなると、ポンピングやブリードアウトが発生している間にグリスが伝熱板の露出面の外まで移動することが難しくなる。すなわち、グリス抜けを抑制することができる。
【００３７】
上述した通り、パワーカード２０の平面加工工程で、伝熱板２８の露出面に溝群６０が形成され、その溝群６０により、グリス抜けを抑制することができる。すなわち、本明細書に開示するパワーカードは、伝熱板の露出面を平面加工することで製造でき、二次加工を必要としない。本明細書に開示するパワーカードによると、グリス抜けを抑制することができ、工程数をふやすことなく製造することができる。
【００３８】
以下、図７及び図８を用いて、溝群の加工方法の変形例について説明する。図７では、複数のパワーカードの加工方法について説明する。図７には、その一例として２つのパワーカード２０が、ターンテーブル７２に固定されている。図５同様、回転円板７０の直径は、伝熱板２８、３０の露出面の一辺よりも大きい。回転円板７０は、４本のカッター７０ｃを有する。回転円板７０は、回転方向Ｒｆに回転しながら送り方向Ｓｆに移動する。回転円板７０は、カッター７０ｃによりパワーカード２０の冷却器８に対向する面（以下、冷却面とする）を研磨する。その際、ターンテーブル７２が回転方向Ｒｔに回転する。これにより、回転円板７０のカッター７０ｃがパワーカード２０の冷却面を研磨する際、回転円板７０の送り方向Ｓｆと２つのパワーカード２０の角度は相対的に変化する。従って、カッター７０ｃが通る軌跡は、２つのパワーカード２０に対して相対的に回転する。回転円板７０の回転方向Ｒｆの回転により、カッター７０ｃは、円弧を描く。また、そのカッター７０ｃが描く円弧は、ターンテーブル７２の回転により、様々な方向を向く。従って、カッター７０ｃが描く円弧は、伝熱板２８の露出面上で交差する関係で、伝熱板２８の露出面全体に亘って分布する。従って、２つのパワーカード２０を１つの平面加工工程において加工することができる。また、先に述べたように、平面加工において形成される交差するツールマーク（すなわち、溝）により、グリス抜けを抑制することができる。別言すれば、グリス抜けが発生しにくいパワーカード２０を、工程数をふやすことなく製造することができる。
【００３９】
図８では、パワーカード２０を固定させた場合における溝群の加工方法の変形例について説明する。パワーカード２０を固定させても、回転円板７０の送り方向とパワーカード２０の角度を相対的に変化させることにより、伝熱板の露出面全体に交差する溝を形成することができる。例えば、パワーカード２０を固定し、回転円板７０を渦巻き状に移動させてもよい。図８に示すように、回転円板７０を渦巻き状の送り方向Ｔｆに移動させることにより、回転円板７０のカッター７０ｃがパワーカード２０の冷却面を研磨する際、回転円板７０の送り方向Ｔｆとパワーカード２０の角度は相対的に変化する。従って、カッター７０ｃが通る軌跡は、パワーカード２０に対して、相対的に回転する。回転円板７０の回転方向Ｒｆの回転により、カッター７０ｃは、円弧を描く。また、そのカッター７０ｃが描く円弧は、回転円板７０ｃが渦巻き状の送り方向Ｔｆに移動することで様々な方向を向く。従って、カッター７０ｃが描く円弧は、伝熱板２８の露出面上で交差する関係で、伝熱板２８の露出面全体に亘って分布する。従って、パワーカード２０を固定した工程でも、回転円板７０の送り方向を選択することで、パワーカード２０を平面加工することができ、先に述べたように、交差するツールマーク（すなわち、溝）により、グリス抜けを抑制することができる。別言すれば、グリス抜けが発生しにくいパワーカード２０を、工程数をふやすことなく製造することができる。
【００４０】
伝熱板２８の露出面に残る溝の形状や本数は、平面加工における条件（回転円板７０の回転数や、送り速度、パワーカード２０の回転数、カッター７０ｃの数や外形等）により異なる。従って、パワーカード２０に収容されている半導体素子の発熱量や外形の大きさにより、上述した平面加工における条件を変えることで、溝の形状や本数を調整することができる。これにより、種類や大きさの異なる半導体素子や伝熱板に対して、適した形状や本数の溝を形成すことができる。また、一つのパワーカード２０に収容される伝熱板２８の露出面と、隣接する伝熱板３０の露出面を平面加工する際の回転数や送り速度等を変更することで、夫々の露出面に形成される溝群を変えることができる。例えば、伝熱板２８の露出面には幅の狭い溝を多く形成し、隣接する伝熱板３０の露出面に幅の広い溝を少なく形成することができる。
【００４１】
実施例におけるパワーカード２０は、２つの半導体素子を有している。しかし、本明細書に開示する技術は、他の数、例えば１つや３つ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。また、実施例におけるパワーカード２０は、幅広面の両面に伝熱板を備えているが、片側のみに伝熱板を備えるパワーカードにも、本明細書に開示する技術は、適用できる。
【００４２】
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】
【００４３】
２：半導体装置
４：冷媒供給管
６：冷媒排出管
８：冷却器
１０、１２：連結パイプ
１４：板バネ
１６：ケース
２０：パワーカード
２２、４４：絶縁板
２４、２６：半導体素子
２８、３０、４８、５０：伝熱板
２８ｒ、２８ｕ、２８ｌ、２８ｄ：伝熱板の外周
３２、５２：幅広面
３４：パッケージ
３６：制御端子
３８、４０、４２：電極端子
４６：グリス
５４：はんだ
６０、６２：溝群
６０（ｉ）、６０（ａ）６０（ｂ）：溝
６０（ｉ）ｔ：立壁
６０（ｉ）ｓ：斜面
７０：回転円板
７０ｃ：カッター
７２：ターンテーブル
Ｒｆ、Ｒｐ、Ｒｔ：回転方向
Ｓｆ、Ｔｆ：送り方向
【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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【図８】
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