(57)【要約】【課題】半導体素子を２枚の金属板で挟むとともに各金属板の外側の面に冷却器を接合し、当該冷却器で半導体素子および金属板を挟んでなる半導体装置において、金属板と冷却器の両接合面の平面サイズを大きくすることなく当該両面の接触面積を増加させ、当該両面の位置ずれを抑制できるようにする。【解決手段】互いに対向する金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９の接合面９ａとには、それぞれ凹凸１０、１１が形成されるとともに、当該両面の接合状態では当該両面の凹凸が噛み合っており、互いに対向する金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９の接合面９ａとの間には、電気的に絶縁性を有する絶縁膜１２が介在しており、この絶縁膜１２を介して当該両面の凹凸が噛み合っている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子（１）と、
前記半導体素子（１）の表面側、裏面側にそれぞれ電気的および熱的に接合された金属板（２、３）と、
前記各金属板（２、３）における前記半導体素子（１）とは反対側の面である放熱面（２ｂ、３ｂ）に熱的に接合された冷却器（９）とを備える半導体装置において、
互いに対向する前記金属板（２、３）の前記放熱面（２ｂ、３ｂ）と前記冷却器（９）の接合面（９ａ）とには、それぞれ凹凸（１０、１１）が形成されるとともに、当該両面の接合状態では当該両面の凹凸が噛み合っており、
互いに対向する前記金属板（２、３）の前記放熱面（２ｂ、３ｂ）と前記冷却器（９）の接合面（９ａ）との間には、電気的に絶縁性を有する絶縁膜（１２）が介在しており、この絶縁膜（１２）を介して当該両面の凹凸が噛み合っていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記冷却器（９）は、内部に冷却液が流れる冷却流路（９ｂ）を有するものであり、
前記冷却流路（９ｂ）は、前記冷却器（９）の接合面（９ａ）に形成された前記凹凸（１１）のうち凸部の内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体素子（１）と、
前記半導体素子（１）の表面側、裏面側にそれぞれ電気的および熱的に接合された金属板（２、３）と、
前記各金属板（２、３）における前記半導体素子（１）とは反対側の面である放熱面（２ｂ、３ｂ）に熱的に接合された冷却器（９’）とを備える半導体装置において、
互いに対向する前記金属板（２、３）の前記放熱面（２ｂ、３ｂ）と前記冷却器（９’）の接合面（９ａ）とには、それぞれ凹凸（１０、１１）が形成されるとともに、当該両面の接合状態では当該両面の凹凸が噛み合っており、
前記冷却器（９’）は、電気的に絶縁性を有する絶縁材料により構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記金属板（２、３）の前記放熱面（２ｂ、３ｂ）に形成された前記凹凸（１０）は、平面サイズが前記半導体素子（１）よりも大きな突出する半球状の１個の凸部であり、
前記放熱面（２ｂ、３ｂ）に対向する前記冷却器（９）の接合面（９ａ）に形成された前記凹凸（１１）は、前記金属板（２、３）側の前記凹凸（１０）とサイズおよび形状が同一の半球状をなす窪んだ１個の凹部であり、
これら半球状の凸部と凹部とが噛み合ったものとなっていることを特徴とする請求項１または３に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を２枚の金属板で挟むとともに各金属板の外側の面に冷却器を接合することで、当該冷却器で半導体素子および金属板を挟んだ構成を有し、半導体素子の表裏両面にて金属板、冷却器を介した放熱が可能な半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の半導体装置としては、半導体素子と、半導体素子の表面側、裏面側にそれぞれ電気的および熱的に接合された金属板と、各金属板における半導体素子とは反対側の面である放熱面に熱的に接合された冷却器とを備えるものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような構成においては、半導体素子の表裏の各面にて金属板と半導体素子とが電気的・熱的に接続され、金属板は半導体素子の電極および放熱板として機能する。また、冷却器は、当該冷却器と金属板との間に電気絶縁性の絶縁基板を介在させ、グリスなどにより固定されており、半導体素子の表裏の各面から金属板を介して伝わる熱を冷却器にて放熱するようにしている。
【特許文献１】特許第３５２５８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のものでは、金属板と冷却器の間に挟みこむ絶縁基板の熱抵抗が高く、熱伝導性の向上の妨げとなっていた。従来では、金属板および冷却器の各接合面、絶縁基板は、すべて平坦面であり、金属板および冷却器の両接合面の接触面積を増加して、熱障壁となる絶縁基板の熱密度を低くするには、当該両接合面の面積の増加、すなわち半導体装置の平面サイズの増加は避けられなかった。
【０００５】
また、従来では、金属板と冷却器のそれぞれ平坦な接合面の間に絶縁基板をはさみグリスにより固定しているが、この場合、振動などによる金属板と冷却器の位置ずれが問題となっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体素子を２枚の金属板で挟むとともに各金属板の外側の面に冷却器を接合し、当該冷却器で半導体素子および金属板を挟んでなる半導体装置において、金属板と冷却器の両接合面の平面サイズを大きくすることなく当該両面の接触面積を増加させ、当該両面の位置ずれを抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、互いに対向する金属板（２、３）の放熱面（２ｂ、３ｂ）と冷却器（９）の接合面（９ａ）とには、それぞれ凹凸（１０、１１）が形成されるとともに、当該両面の接合状態では当該両面の凹凸が噛み合っており、互いに対向する金属板（２、３）の放熱面（２ｂ、３ｂ）と冷却器（９）の接合面（９ａ）との間には、電気的に絶縁性を有する絶縁膜（１２）が介在しており、この絶縁膜（１２）を介して当該両面の凹凸が噛み合っていることを特徴としている。
【０００８】
それによれば、金属板（２、３）の放熱面（２ｂ、３ｂ）と冷却器（９）の接合面（９ａ）とを接合したときに、当該両面の凹凸（１０、１１）同士が噛み合った状態となり、しかも当該両面の間には電気絶縁性の絶縁膜（１２）が介在する。そのため、金属板（２、３）と冷却器（９）との電気的絶縁を確保できるとともに、当該両面が平坦面である場合に比べて、当該両面の平面サイズを大きくすることなく当該両面の接触面積を増加させ、当該両面の位置ずれを抑制することができる。
【０００９】
ここにおいて、請求項２に記載の発明のように、冷却器（９）が、内部に冷却液が流れる冷却流路（９ｂ）を有するものである場合に、冷却流路（９ｂ）は、冷却器（９）の接合面（９ａ）に形成された凹凸（１１）のうち凸部の内部に設けられているものとしてもよい。
【００１０】
それによれば、金属板（２、３）の放熱面（２ｂ、３ｂ）に接する凸部の内部に冷却流路（９ｂ）を設けることで、冷却性能の向上が期待できる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明においては、互いに対向する金属板（２、３）の放熱面（２ｂ、３ｂ）と冷却器（９’）の接合面（９ａ）とには、それぞれ凹凸（１０、１１）が形成されるとともに、当該両面の接合状態では当該両面の凹凸が噛み合っており、冷却器（９’）は、電気的に絶縁性を有する絶縁材料により構成されていることを特徴としている。
【００１２】
それによれば、金属板（２、３）の放熱面（２ｂ、３ｂ）と冷却器（９’）の接合面（９ａ）とを接合したときに、当該両面の凹凸（１０、１１）同士が噛み合った状態となり、しかも冷却器（９’）が電気絶縁材料よりなるため、絶縁層を介在させなくても金属板（２、３）と冷却器（９’）との電気的絶縁を確保できるとともに、当該両面が平坦面である場合に比べて、当該両面の平面サイズを大きくすることなく当該両面の接触面積を増加させ、当該両面の位置ずれを抑制することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明のように、上記請求項１または３に記載の発明においては、金属板（２、３）の放熱面（２ｂ、３ｂ）に形成された凹凸（１０）は、平面サイズが半導体素子（１）よりも大きな突出する半球状の１個の凸部であり、放熱面（２ｂ、３ｂ）に対向する冷却器（９）の接合面（９ａ）に形成された凹凸（１１）は、金属板（２、３）側の凹凸（１０）とサイズおよび形状が同一の半球状をなす窪んだ１個の凹部であり、これら半球状の凸部と凹部とが噛み合ったものとなっているものとしてもよい。
【００１４】
それによれば、金属板（２、３）の放熱面（２ｂ、３ｂ）側の凸部と冷却器（９）の接合面（９ａ）側の凹部とが、それぞれ噛み合う１個のものとなっているため、金属板（２、３）の放熱面（２ｂ、３ｂ）と冷却器（９）の接合面（９ａ）との位置合わせが容易になる。
【００１５】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置１００の概略断面構成を示す図である。この半導体装置１００は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。
【００１８】
本実施形態の半導体装置１００は、大きくは、半導体素子１を２枚の金属板２、３で挟み、半導体素子１を含む両金属板２、３の間をモールド樹脂６で封止し、各金属板２、３における半導体素子１とは反対側の面である放熱面２ｂ、３ｂをモールド樹脂６より露出させてなり、さらに各金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂに、それぞれ冷却器９を接合してなる。
【００１９】
半導体素子１は、表裏の両面から電流の取り出しが可能な素子であり、たとえばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、ＦＷＤ（フライホイールダイオード）やパワートランジスタなどの縦型パワー素子などである。ここでは、半導体素子１は板状であり、その表面、裏面は図１中の上面、下面である。
【００２０】
そして、半導体素子１の表裏両面は、当該半導体素子１の電極および放熱部材として機能する一対の金属板２、３にて挟まれている。これら金属板２、３は、銅合金もしくはアルミ合金等の熱伝導性および電気伝導性に優れた金属によって構成されており、ここでは、この種の一般的なものと同様に、実質的に矩形板状をなす。
【００２１】
ここで、一対の金属板２、３のうち第１の金属板２は、半導体素子１の表面（図１中の上面）側に設けられ、第２の金属板３は、半導体素子１の裏面（図１中の下面）側に設けられている。
【００２２】
それにより、両金属板２、３は、互いの内面２ａ、３ａにて対向するとともに、半導体素子１を挟むように配置されている。また、各金属板２、３において内面２ａ、３ａは半導体素子１側の面であるが、この内面２ａ、３ａとは反対側の面である外面２ｂ、３ｂが上記放熱面２ｂ、３ｂとして構成されている。
【００２３】
そして、両金属板２、３の内面２ａ、３ａの間において、半導体素子１の表面と第１の金属板２の内面２ａとの間は、はんだ４によって電気的・熱的に接続されている。また、半導体素子１の裏面と第２の金属板３との間には、ブロック体５が介在している。
【００２４】
このブロック体５は、電気導電性、熱伝導性に優れた矩形ブロック状のもので、通常銅からなるが、モリブデンなどを用いてもよい。そして、半導体素子１とブロック体５との間、および、ブロック体５と第１の金属板２の内面２ａとの間は、それぞれ、はんだ４によって電気的・熱的に接続されている。
【００２５】
ここで、上記の各部を接続するはんだ４は、一般的な半導体装置の分野にて採用されるはんだ材料とすることができ、たとえば、すず−銅合金系はんだなどの鉛フリーはんだを採用することができる。
【００２６】
そして、図１に示されるように、本実施形態の半導体装置１００においては、一対の金属板２、３およびこれに挟み込まれた半導体素子１、ブロック体５が、モールド樹脂６にて封止されている。このモールド樹脂６はエポキシ樹脂などの通常のモールド材料よりなり、成形金型を用いた樹脂成形などの一般的な手法によって作製されたものである。
【００２７】
また、図１に示されるように、一対の金属板２、３のそれぞれにおいて放熱面２ｂ、３ｂが、モールド樹脂６から露出している。これにより、本半導体装置１００は、半導体素子１の表裏両面のそれぞれにて、第１の金属板２、第２の金属板３を介した放熱が行われる両面放熱型の構成となっている。
【００２８】
また、一対の金属板２、３は、はんだ４やブロック体５を介して、半導体素子１の表裏各面の図示しない電極に電気的に接続されている。そして、図示しないけれども、たとえば一対の平面矩形の金属板２、３のそれぞれの一部が、当該矩形の辺部からモールド樹脂６の外部まで突出した端子として構成されており、この端子が外部と電気的に接続されるようになっている。
【００２９】
また、図１に示されるように、半導体装置１００においては、第２の金属板３の周囲に、リード部７が設けられている。このリード部７は１本でもよいが、通常複数本設けられている。このリード部７は、たとえば、半導体素子１の制御用端子などとして機能するものであり、一部がモールド樹脂６に封止され、残部が外部と接続されるためにモールド樹脂６から露出している。
【００３０】
そして、モールド樹脂６の内部では、半導体素子１の表面とリード部７とが、ボンディングワイヤ８を介して電気的・機械的に接続されている。このボンディングワイヤ８は、Ａｕ（金）やＡｌ（アルミ）などよりなる一般的なワイヤボンディングにより形成されたものである。
【００３１】
このような構成において、第１の金属板２と半導体素子１との間に介在するブロック体５は、この半導体素子１とリード部７とのワイヤボンディングを行うにあたって、上記ワイヤ８の高さを維持するために、半導体素子１のワイヤボンディング面と第１の金属板２との間の高さを確保している。
【００３２】
そして、本半導体装置１００では、冷却器９は、各金属板２、３における半導体素子１とは反対側の面である放熱面２ｂ、３ｂ側に設けられ、放熱板２ｂ、３ｂと熱的に接合されている。つまり、両金属板２、３で半導体素子１を挟んだものが、さらに冷却器９で挟まれた構成とされている。
【００３３】
この冷却器９は、たとえばアルミや銅などの熱伝導性に優れた金属よりなる板状のものであり、内部には、ポンプなどによって水やオイルなどの冷却液が流れる冷却流路９ｂを備えている。
【００３４】
冷却器９は、その接合面９ａを各金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂに接触させた状態で接合されているが、冷却器９の固定は、この種の半導体装置と同様に、たとえば、ねじやクリップなどの締結手段などにより行われる。
【００３５】
そして、半導体装置１００の動作時には、半導体素子１の表裏の各面にて金属板２、３と半導体素子１とが電気的・熱的に接続されているため、金属板２、３は半導体素子１の電極および放熱板として機能する。
【００３６】
また、冷却器９は、図示しないポンプなどにより冷却器９の冷却流路９ｂに冷却液を流すことにより、半導体素子１の表裏の各面から金属板２、３を介して伝わる熱を放熱するようになっている。
【００３７】
ここで、本実施形態では、さらに、互いに対向する金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９の接合面９ａとには、それぞれ凹凸１０、１１が形成されている。そして、これら金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９の接合面９ａとの両面が接合された状態では、当該両面の凹凸１０、１１が噛み合っている。
【００３８】
ここでは、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂおよび冷却器９の接合面９ａに、図１中の紙面垂直方向に延びるストライプ状の突起と溝よりなる凹凸をそれぞれ形成することにより、当該両面に凹凸１０、１１を形成している。
【００３９】
そして、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂ側の凹凸１０の凸部が、冷却器９の接合面９ａ側の凹凸１１の凹部に入り込み、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂ側の凹凸１０の凹部が、冷却器９の接合面９ａ側の凹凸１１の凸部に入り込むことで、当該両凹凸１０、１１が噛み合っている。なお、これら凹凸１０、１１は、上述のような平面ストライプ状に限定されるものではなく、たとえば平面格子状あるいは多数の凸部が点在する島状などであってもよい。
【００４０】
さらに、本実施形態では、冷却器９の冷却流路９ｂは、冷却器９の接合面９ａに形成された凹凸１１のうち凸部の内部に設けられている。これら凹凸１０、１１は、切削加工やプレス加工などにより形成することができる。
【００４１】
ここで、限定するものではないが、各金属板２、３の厚さは数ｍｍ程度、冷却器９の厚さは１ｃｍ程度であるが、凹凸１０、１１の深さ、つまり凹部の底から凸部の頂部までの高さは、たとえば１ｍｍ以上であって金属板２、３の厚さの半分以下程度とすることができる。
【００４２】
また、互いに対向する金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９の接合面９ａとの間には、電気的に絶縁性を有する絶縁膜１２が介在しており、この絶縁膜１２を介して当該両面の凹凸１０、１１が噛み合っている。つまり、当該凹凸１０、１１の表面同士は直接接触しているのではなく、絶縁膜１２を介して接触している。それにより、絶縁膜１２は当該両面の凹凸形状を承継した状態で介在したものとなっている。
【００４３】
この絶縁膜１２は、各種の酸化膜や窒化膜などのセラミックスの膜である。このような絶縁膜１２は、たとえば金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂ、あるいは冷却器９の接合面９ａに対して、溶射、スパッタ、蒸着などにより形成される。また、その厚みはたとえば２０ｕｍ程度であり、当該厚さを確保するために、絶縁膜１２内にスペーサを入れたりしてもよい。
【００４４】
次に、上記半導体装置１００の製造方法について述べる。まず、上記図１においてモールド樹脂６が無い状態のワークを作製する。このワークは、第１の金属板２、半導体素子１、ブロック体５、第２の金属板３を、はんだ４を介して積層し接合するとともに、リード部７と半導体素子１との間でワイヤボンディングを行うことにより、作製される。
【００４５】
次に、このワークをモールド樹脂６により封止する。この樹脂封止は、金型を用いた一般的なトランスファーモールド法により行われる。当該ワークを当該金型にセットした状態で、金型内にモールド樹脂６を注入し充填することで、モールド樹脂６による封止が完了する。
【００４６】
次に、締結などによって、モールド樹脂６より露出する金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂに、冷却器９を取り付け固定する。なお、この金属板２、３と冷却器９との接合部においては、上記凹凸１０、１１および絶縁膜１２を予め形成しておく。こうして、本実施形態の半導体装置１００ができあがる。
【００４７】
ところで、本実施形態によれば、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９の接合面９ａとを接合したときに、当該接合された両面の間には絶縁膜１２が介在するため、金属板２、３と冷却器９とは電気的に絶縁されるが、これら両部材２、３、９の熱的接続は確保される。
【００４８】
そして、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９の接合面９ａとの両面の凹凸１０、１１同士が噛み合った状態となるため、当該両面が平坦面である場合に比べて、当該両面の平面サイズを大きくすることなく当該両面の接触面積が増加する。
【００４９】
それによって、両部材２、３、９間の絶縁膜１２の面積が増加し、絶縁膜１２の熱密度が低減され、放熱性能の向上が図れる。また、両面の凹凸１０、１１同士が噛み合った状態となることで、当該両面の位置ずれが抑制される。
【００５０】
また、上述したが、本実施形態では、冷却器９の冷却流路９ｂを、冷却器９の接合面９ａに形成された凹凸１１のうち凸部の内部に設けている。つまり、当該凹凸１１においては、その凹部の底部から凸部の頂部までが実質的に凸部に相当するものであるが、この凹部の内部に冷却液が流れる空間を形成し、これを冷却流路９ｂとしている。
【００５１】
それによれば、金属板２、３側の凹凸１０に接する冷却器９側の凸部自体の温度が、その内部に設けられた冷却流路９ｂによって低く保持されるため、冷却性能が大幅に向上するという利点がある。
【００５２】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置１０１の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に対して冷却器の材質を変更したものであり、ここでは、第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。
【００５３】
上記第１実施形態では、冷却器９は金属よりなるものであり電気伝導性を有するものであったため、金属板２、３と冷却器９との間に絶縁膜１２を介在させていたが、本実施形態では、冷却器９’を、電気的に絶縁性を有する絶縁材料により構成している。
【００５４】
具体的には、本実施形態の冷却器９’は、熱伝導性、耐熱性に優れた高熱伝導性樹脂、たとえばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などにより成形されたものを用いる。また、これら樹脂に対して熱伝導性を上げるためにカーボンナノチューブやカーボン粉末などを混入させたものであってもよい。さらに、本実施形態の冷却器９’としては、セラミックを成形したものであってもよい。
【００５５】
また、本実施形態においても、互いに対向する金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９’の接合面９ａとには、それぞれ凹凸１０、１１が形成されるとともに、当該両面の接合状態では当該両面の凹凸が噛み合っている。しかし、ここでは、冷却器９’が電気絶縁性であるため、当該両面間には上記絶縁膜は存在せず、当該両面の凹凸１０、１１同士は直接、接して熱的に接合されている。
【００５６】
このように、本第２実施形態によれば、絶縁膜を介在させなくても金属板２、３と冷却器９’との電気的絶縁を確保できる。また、本実施形態によっても、上記実施形態と同様、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９’の接合面９ａとの両面が平坦面である場合に比べて、当該両面の平面サイズを大きくすることなく当該両面の接触面積を増加させ、当該両面の位置ずれを抑制することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置１０２の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態に対して凹凸１０、１１の形状を変更したものであり、この変更点を中心に述べることとする。
【００５８】
図３に示されるように、本実施形態では、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂに形成された凹凸１０は、突出する１個の半球状の凸部である。この半球状の凹凸１０は、言い換えれば凸レンズ状であり、その平面サイズが半導体素子１よりも大きなものである。つまり、この凹凸１０は平面形状が実質円形であるが、この円の範囲内に半導体素子１が位置するものとなっている。
【００５９】
一方、放熱面２ｂ、３ｂに対向する冷却器９の接合面９ａに形成された凹凸１１は、金属板２、３側の凹凸１０とサイズおよび形状が同一の半球状をなす窪んだ凹部である。それによって、これら金属板２、３側の半球状の凸部と冷却器９側の半球状の凹部とが噛み合ったものとなっている。
【００６０】
なお、この場合も、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂとこれに対向する冷却器９の接合面９ａとの間には、絶縁膜１２が介在しており、上記両半球状の凸部と凹部とは、絶縁膜１２を介して接している。
【００６１】
本第３実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂと冷却器９’の接合面９ａとの両面が平坦面である場合に比べて、当該両面の平面サイズを大きくすることなく当該両面の接触面積を増加させ、当該両面の位置ずれを抑制することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂ側の凸部と冷却器９の接合面９ａ側の凹部とが、それぞれ噛み合う１個のものとなっている。そのため、１個の大きな凹凸同士を噛み合わせればよいので、当該両面の位置合わせが容易になる。また、金属板２、３に大きな半球状の凸部を形成しているので、金属板２、３の熱容量が増加し、効率よく熱抵抗を軽減する効果が期待される。
【００６３】
また、本実施形態は上記第２実施形態と組み合わせてもよい。つまり、図３に示される冷却器９を、電気的に絶縁性を有する絶縁材料により構成してもよい。その場合には、上記同様、絶縁膜を介在させなくても金属板２、３と冷却器９’との電気的絶縁を確保できる。
【００６４】
（他の実施形態）
なお、金属板２、３の放熱面２ｂ、３ｂおよび冷却器９の接合面９ａの両面に形成された凹凸１０、１１の平面パターンは、上記したストライプ状、格子状あるいは１個の半球状などの形状に限定されるものではなく、上記した凹凸１０、１１による効果から明らかなように、各種の平面パターンが可能である。
【００６５】
また、一対の金属板２、３に挟まれる半導体素子１としては、両面に配置される一対の金属板２、３を電極や放熱板として用いることが可能なものであればよく、２個あってもよいし、３個以上でもよい。
【００６６】
また、上述したように、ブロック体５は、半導体素子１と第１の金属板２との間に介在し、これら両部材１、２の間の高さを確保する役割を有するものであるが、可能であるならば、上記各実施形態において、ブロック体５は存在しないものであってもよい。この場合、たとえば、上記図１において、半導体素子１の表面と対向する第１の金属板２の内面２ａの部位を突出させ、この突出部と半導体素子１とを直接はんだ付けするようにしてもよい。
【００６７】
また、上記各実施形態では、冷却器９、９’は冷却流路９ｂを内蔵する水冷式のものであったが、冷却器としては冷却流路を持たないものでもよく、たとえば、冷却フィンなどを持つ空冷式のものであってもよい。
【００６８】
また、冷却器９の接合面９ａに当該接合面９ａと直交する方向にバネ性を持たせてもよい。そうすれば、冷却器９と金属板２、３との密着性が両金属板２、３の平行度に依存しない構成とすることが可能となる。たとえば、冷却器９の接合面９ａ自体を板バネで形成したり、あるいは冷却器９自体を、バネ弾性を有する樹脂などの材質で構成したりすればよい。
【００６９】
また、半導体装置としては、半導体素子と、半導体素子の表面側、裏面側にそれぞれ電気的および熱的に接合された金属板と、各金属板の放熱面に熱的に接合された冷却器とを備えるものであればよく、上記各実施形態に示されるようなモールド樹脂６が無い構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    半導体素子
２    第１の金属板
２ｂ  第１の金属板の放熱面
３    第２の金属板
３ｂ  第２の金属板の放熱面
９    冷却器
９ａ  冷却器の接合面
９ｂ  冷却流路
９’  冷却器
１０  金属板の放熱面に形成された凹凸
１１  冷却器の接合面に形成された凹凸
１２  絶縁膜
【図１】
2010062490.tif 000003
【図２】
2010062490.tif 000004
【図３】
2010062490.tif 000005