(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合部材と、前記接合部材をろう付けにより接合した被接合部材とを有する半導体装置において、
前記被接合部材には前記接合部材との接合面に開口する貫通穴が設けられ、
前記貫通穴に連通する通路が前記接合部材における前記被接合部材との接合面または前記被接合部材における前記接合部材との接合面の少なくとも一方に設けられ、
前記通路は、前記接合部材と前記被接合部材との接合部分の縁から前記貫通穴側に離れた位置と前記貫通穴の位置との間に設けられ、
前記通路は溝であり、
前記被接合部材は、電子部品を冷却するための冷却器を構成する蓋部材であり、
前記接合部材は、前記電子部品が設けられた絶縁部材であり、
前記冷却器は、箱状に形成されるフレームと、前記フレームの内部において互いに隙間を空けた状態で複数設けられるフィンと、前記フレームの内部を閉塞する前記蓋部材と、を備えること、
を特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載する半導体装置において、
前記通路の深さは、前記貫通穴に向かうに従って大きくなること、
を特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載する半導体装置において、
前記貫通穴は、前記被接合部材の前記接合面と反対側の面の開口部が前記冷却器に備わる複数のフィンの隙間に位置すること、
を特徴とする半導体装置。
【請求項４】
ろう付けにより接合部材と被接合部材とを接合する半導体装置の製造方法において、
前記被接合部材に前記接合部材との接合面に開口する貫通穴を設け、前記貫通穴に連通する通路を前記接合部材における前記被接合部材との接合面または前記被接合部材における前記接合部材との接合面の少なくとも一方に設けておき、前記接合部材における前記被接合部材との接合面と前記被接合部材における前記接合部材との接合面との間にろう材を配置し、前記ろう材を溶融させて凝固させることにより前記接合部材と前記被接合部材とを接合するものであり、前記通路は、前記接合部材と前記被接合部材との接合部分の縁から前記貫通穴側に離れた位置と前記貫通穴の位置との間に設けられ、
前記通路は溝であり、
前記被接合部材は、電子部品を冷却するための冷却器を構成する蓋部材であり、
前記接合部材は、前記電子部品が設けられた絶縁部材であり、
前記冷却器は、箱状に形成されるフレームと、前記フレームの内部において互いに隙間を空けた状態で複数設けられるフィンと、前記フレームの内部を閉塞する前記蓋部材と、を備えること、
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付けにより接合した接合部材と被接合部材を有する半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置において、例えば冷却器の蓋のような被接合部材に、絶縁部材（絶縁基板）のような接合部材をろう付けにより接合する際に、接合部材と被接合部材との間に配置したろう材を昇温させて溶融させる。このとき、接合部材と被接合部材との隙間が一様であると、溶融したろう材の濡れ広がり方に規則性がなくなってしまう。また、その後、ろう材を降温させて凝固させることにより接合層を形成する際には、接合部材の周辺部分が冷え易く、ろう材は外周縁部から凝固が始まる傾向がある。【０００３】
そのため、ろう材の内部に存在していた空気が接合層の内部に閉じ込められ、接合層の内部における不特定な場所において不特定な広さでボイド（空気層）が残ってしまうおそれがある。そして、このようにボイドが残ってしまうと、半導体素子などの電子部品から発生した熱を安定的に冷却器に伝達して排出することができず、冷却器による電子部品の冷却機能が十分に発揮できないおそれがある。【０００４】
ここで、特許文献１には、空気を排出する技術が開示されている。具体的には、電子部品がはんだ接合される一対の電極に、空気の誘導路を形成している。この誘導路は、電子部品の下面にある隙間と電子部品の外側とに開口する。そして、樹脂を供給して絶縁層を形成するときに電子部品の下面にある隙間に発生する空気を、誘導路を介して電子部品の外側の開口部分から排出するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５８６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術のように誘導路が電子部品の外側に開口していると、外部の空気が電子部品の外側の開口部分から誘導路を経由して、電子部品の下面にある隙間に形成された絶縁層に混入するおそれがある。また、前記のように、接合部材に被接合部材をろう付けにより接合する際にはろう材は外周縁部から凝固が始まる傾向があるので、接合部材の外側から空気を十分に排出できないおそれがある。したがって、電子部品の下面にある隙間に形成された絶縁層にボイドが残ってしまう。【０００７】
また、接合部材（特許文献１では例えば電子部品）と被接合部材（特許文献１では例えば電極）との接合時および接合後において、線膨張率の大ききが異なる接合部材と被接合部材に熱が加わったときに熱応力が発生する。このとき、特に接合部分の外周部分に剥離や亀裂が発生し易い。そのため、特許文献１の技術のように接合部材と被接合部材との接合部分の外側まで誘導路を設けておくと、接合部分の外側における誘導路に熱応力が集中して、接合部材と被接合部材が変形して接合が外れ易くなるおそれがある。【０００８】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、接合層の内部にボイドが残らないように、接合部材と被接合部材とをろう付けにより接合することができる半導体装置およびその製造方法を提供すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、接合部材と、前記接合部材をろう付けにより接合した被接合部材とを有する半導体装置において、前記被接合部材には前記接合部材との接合面に開口する貫通穴が設けられ、前記貫通穴に連通する通路が前記接合部材における前記被接合部材との接合面または前記被接合部材における前記接合部材との接合面の少なくとも一方に設けられ、前記通路は、前記接合部材と前記被接合部材との接合部分の縁から前記貫通穴側に離れた位置と前記貫通穴の位置との間に設けられ、前記通路は溝であり、前記被接合部材は、電子部品を冷却するための冷却器を構成する蓋部材であり、前記接合部材は、前記電子部品が設けられた絶縁部材であり、前記冷却器は、箱状に形成されるフレームと、前記フレームの内部において互いに隙間を空けた状態で複数設けられるフィンと、前記フレームの内部を閉塞する前記蓋部材と、を備えること、を特徴とする。
【００１０】
この態様によれば、被接合部材には接合部材との接合面に開口する貫通穴が設けられ、貫通穴に連通する通路が接合部材における被接合部材との接合面または被接合部材における接合部材との接合面の少なくとも一方に設けられる。そのため、接合部材と被接合部材との間をろう付けする際にろう材は通路に誘導されて規則性を持って濡れ広がる。したがって、ろう材の内部に存在しうる空気は、通路を通って貫通穴から排出される。ゆえに、ろう材が凝固して形成された接合層の内部にボイドが残らないように、接合部材と被接合部材とをろう付けにより接合することができる。
また、通路は、接合部材と被接合部材との接合部分の縁から貫通穴側に離れた位置と貫通穴の位置との間に設けられているので、通路は、接合部材と被接合部材とを接合する際に接合部材の外周縁部の位置では開口していない。そのため、外部から通路の内部に空気が混入するおそれがなく、より確実に接合層の内部にボイドが残らない。
また、接合部材と被接合部材とはろう材により確実に接合されるので、接合時および接合後において接合部材と被接合部材に熱が加わっても、接合部材と被接合部材との接合は外れない。
また、ろう材は溝に誘導されて濡れ広がり易く、ろう材の内部に存在しうる空気は溝を通って貫通穴から排出され易くなる。
また、冷却器を構成する蓋部材と接合部材との間の接合層の内部にボイドが残らないので、接合部材に設けられた電子部品を確実に冷却することができる。
【００１３】
本発明の一態様として、前記通路の深さは、前記貫通穴に向かうに従って大きくなること、が好ましい。【００１４】
ここで、ろう材はクリアランスの小さいところから大きいところへ向かって凝固する性質を有する。
そのため、この態様によれば、通路の深さは貫通穴に向かうに従って大きくなるので、ろう材は貫通穴に向かって濡れ広がる。そのため、ろう材の内部に存在しうる空気は、より確実に貫通穴から排出される。したがって、より確実に接合層の内部にボイドが残らない。【００１９】
本発明の一態様として、前記貫通穴は、前記被接合部材の前記接合面と反対側の面の開口部が前記冷却器に備わる複数のフィンの隙間に位置すること、が好ましい。
【００２０】
この態様によれば、貫通穴は被接合部材の接合面と反対側の面の開口部が冷却器に備わる複数のフィンの隙間に位置するので、ろう材の内部に存在しうる空気を冷却器の内部に排出することができる。そのため、より確実に接合層の内部にボイドが残らない。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた本発明の別態様は、ろう付けにより接合部材と被接合部材とを接合する半導体装置の製造方法において、前記被接合部材に前記接合部材との接合面に開口する貫通穴を設け、前記貫通穴に連通する通路を前記接合部材における前記被接合部材との接合面または前記被接合部材における前記接合部材との接合面の少なくとも一方に設けておき、前記接合部材における前記被接合部材との接合面と前記被接合部材における前記接合部材との接合面との間にろう材を配置し、前記ろう材を溶融させて凝固させることにより前記接合部材と前記被接合部材とを接合するものであり、前記通路は、前記接合部材と前記被接合部材との接合部分の縁から前記貫通穴側に離れた位置と前記貫通穴の位置との間に設けられ、前記通路は溝であり、前記被接合部材は、電子部品を冷却するための冷却器を構成する蓋部材であり、前記接合部材は、前記電子部品が設けられた絶縁部材であり、前記冷却器は、箱状に形成されるフレームと、前記フレームの内部において互いに隙間を空けた状態で複数設けられるフィンと、前記フレームの内部を閉塞する前記蓋部材と、を備えること、を特徴とする。
【００２２】
この態様によれば、被接合部材に接合部材との接合面に開口する貫通穴を設け、貫通穴に連通する通路を接合部材における被接合部材との接合面または被接合部材における接合部材との接合面の少なくとも一方に設けておき、接合部材における被接合部材との接合面と被接合部材における接合部材との接合面との間にろう材を配置し、ろう材を溶融させて凝固させることにより接合部材と被接合部材とを接合する。そのため、接合部材と被接合部材とを接合する際にろう材は通路に誘導されて規則性を持って濡れ広がる。したがって、ろう材の内部に存在しうる空気は、通路を通って貫通穴から排出される。ゆえに、ろう材が凝固して形成された接合層の内部にボイドが残らないように、接合部材と被接合部材とをろう付けにより接合することができる。
また、通路は、接合部材と被接合部材との接合部分の縁から貫通穴側に離れた位置と貫通穴の位置との間に設けられているので、通路は、接合部材と被接合部材とを接合する際に接合部材の外周縁部の位置では開口していない。そのため、外部から通路の内部に空気が混入するおそれがなく、より確実に接合層の内部にボイドが残らない。
また、接合部材と被接合部材とはろう材により確実に接合されるので、接合時および接合後において接合部材と被接合部材に熱が加わっても、接合部材と被接合部材との接合は外れない。
また、ろう材は溝に誘導されて濡れ広がり易く、ろう材の内部に存在しうる空気は溝を通って貫通穴から排出され易くなる。
また、冷却器を構成する蓋部材と接合部材との間の接合層の内部にボイドが残らないので、接合部材に設けられた電子部品を確実に冷却することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る半導体装置およびその製造方法によれば、接合層の内部にボイドが残らないように、接合部材と被接合部材とをろう付けにより接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の半導体装置の側面図である。
【図２】冷却器と絶縁部材とをろう付け治具に取り付けた状態を示す上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施例１について絶縁部材と冷却器の蓋とを分解した状態の斜視図である。
【図５】実施例１について絶縁部材と冷却器の蓋とが接合する様子を示す上面図である。
【図６】実施例１について絶縁部材と冷却器の蓋とが接合する様子を示す側面図である。
【図７】実施例２について絶縁部材と冷却器の蓋とを分解した状態の斜視図である。
【図８】実施例２について絶縁部材と冷却器の蓋とが接合する様子を示す側面図である。
【図９】実施例３について絶縁部材と冷却器の蓋とを分解した状態の斜視図である。
【図１０】実施例３について絶縁部材と冷却器の蓋とが接合する様子を示す上面図である。
【図１１】実施例４について絶縁部材と冷却器の蓋とが接合する様子を示す上面図である。
【図１２】実施例４について絶縁部材と冷却器の蓋とが接合する様子を示す側面図である。
【図１３】実施例４におけるその他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を具体化した形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の半導体装置１の側面図である。図１に示すように、半導体装置１は、冷却器１０と、絶縁部材１２と、電子部品１４などを備える。
【００２６】
冷却器１０は、フレーム１６と、フィン１８と、蓋２０などを備える。フレーム１６は、材質が一例としてアルミ（線膨張率約２５ｐｐｍ／℃）であって、箱状に形成されている。フィン１８は、フレーム１６の内部において複数設けられ、隣接するフィン１８同士が隙間２２を空けた状態で設けられている。なお、隙間２２は冷却水の水路となる。
【００２７】
蓋２０は、材質が一例としてアルミ（線膨張率約２５ｐｐｍ／℃）であって、平板状に形成されている。また、蓋２０には、後述するように貫通穴４０が設けられている。そして、貫通穴４０におけるフィン１８側の開口部４０ｂは、隙間２２に開口する位置に設けられている。貫通穴４０は、空気が通過できる程度の大きさであって、ろう材３２（図３参照）が貫通穴４０の内部の面に表面張力で保持されて抜け落ちない程度の大きさであり、具体的には穴径が数ｍｍ以下である。
【００２８】
絶縁部材１２は、冷却器１０の蓋２０の上に設けられた絶縁基板であり、線膨張率は一例として４〜４．５ｐｐｍ／℃である。そして、絶縁部材１２と蓋２０との間には、ろう材３２（図３参照）が凝固した接合層２４が設けられている。電子部品１４は、絶縁部材１２の上面に設けられ、ＩＧＢＴ等の大電力を制御する半導体素子とダイオードとを内蔵した半導体モジュールである。
【００２９】
このような構成のもと、半導体装置１における電子部品１４の冷却は、以下のように行われる。電子部品１４で発生した熱は、絶縁部材１２、接合層２４、蓋２０を介してフィン１８に伝達する。このとき、不図示の冷却水を冷却器１０の蓋２０に設けられた冷却水入口２６（図２参照）から供給する。すると、冷却水が隙間２２を流れることにより、冷却水とフィン１８との間で熱交換が行われる。これにより、電子部品１４で発生した熱が冷却水に吸収される。その後、熱を吸収した冷却水は蓋２０に設けられた冷却水出口２８（図２参照）から排出される。以上により、電子部品１４で発生した熱は半導体装置１の外部に排出されるので、電子部品１４は冷却される。
なお、本実施例では、接合部材と被接合部材との接合の一例として、以下、絶縁部材１２と蓋２０との接合について説明する。
【００３０】
図２と図３は、半導体装置１の製造工程の一部を示す図であり、冷却器１０と絶縁部材１２とをろう付け治具３０に取り付けた状態を示す図である。そして、図２は上面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図２においては説明の便宜上、押圧部材３６を省略して示している。
【００３１】
図２に示すように、絶縁部材１２は、１個の冷却器１０に対し合計４個設けられている。
そして、図３に示すように、蓋２０にろう材３２（金属接合材など）を介して絶縁部材１２を配置し、さらに、絶縁部材１２にろう付け治具３０に支持される押圧部材３６を配置している。
ろう付け治具３０は、例えば、図３に示すように箱形の形状の外枠３８を有しており、この外枠３８内に冷却器１０を配置することができる構造を有している。
【００３２】
このような構造のもと、冷却器１０と絶縁部材１２とを取り付けたろう付け治具３０を不図示の加熱炉内に配置する。そして、加熱炉内をろう材３２の溶融温度以上に昇温させてろう材３２を溶融させた後、加熱炉内をろう材３２の溶融温度未満に降温させる。これにより、ろう材３２は一旦溶融して絶縁部材１２と蓋２０との隙間を濡れ広がった後に凝固して接合層２４（図１参照）となり、絶縁部材１２と蓋２０とをろう付けにより接合することができる。
【００３３】
そこで、このような絶縁部材１２と冷却器１０の蓋２０とのろう付けによる接合に関する本発明の実施例について、以下に詳細に説明する。
〔実施例１〕
図４〜図６は、実施例１について、図２における２点鎖線で示される１個の絶縁部材１２に着目し、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９を示した図である。そして、図４は、絶縁部材１２と蓋２０とを分解した状態の斜視図である。図５と図６は、絶縁部材１２と蓋２０とが接合する様子を示す図であり、図５は上面図を示し、図６は図５のＢ−Ｂ断面図を示す。
【００３４】
図４〜図６に示すように、蓋２０には、貫通穴４０と溝４２が設けられている。また、蓋２０は、絶縁部材１２との接合面２０ａと、この接合面２０ａと反対側の面であってフィン１８が設けられる側の面２０ｂとを備えている。
【００３５】
貫通穴４０は、押圧部材３６（図３参照）による押圧方向に蓋２０を貫通し、接合面２０ａに開口する接合面２０ａ側の開口部４０ａと、面２０ｂに開口するフィン１８側の開口部４０ｂとを備える。そして、開口部４０ｂは、図１に示すように、冷却器１０として構成された状態で複数のフィン１８の隙間２２に位置するように設けられている。また、図４〜図６に示す例においては、貫通穴４０は、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９における中心付近に位置するように、絶縁部材１２の１個につき１個設けている。しかし、図４〜図６に示す例に限らず、貫通穴４０は絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９における中心付近以外に設けてもよく、また、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９の１箇所につき複数個設けてもよい。
【００３６】
溝４２は、蓋２０における接合面２０ａに、微細なレーザなどで加工して設けられている。溝４２は、貫通穴４０に連通する通路の一例であり、貫通穴４０を中心として放射状に設けられている。図４〜図６に示す例において、溝４２は、１個の貫通穴４０につき、貫通穴４０の中心部を中心とする円周方向に８等分した位置に合計８本設けられている。しかしながら、溝４２の合計の本数はこのように８本に限らず何本であってもよく、例えば、絶縁部材１２における蓋２０との接合面１２ｂの面積の大きさに応じて本数を適宜設定してもよい。
【００３７】
また、溝４２は、図４〜図６に示すように、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９の縁３９ａから貫通穴４０側に所定距離離れた位置Ｘと貫通穴４０の位置との間に設けられている。そのため、溝４２は、絶縁部材１２と蓋２０とを接合する際に絶縁部材１２の外周縁部１２ａの位置では開口していない。
また、図６に示すように、溝４２の底部４２ａは、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９の縁３９ａ側から貫通穴４０に向かって下り勾配で傾斜している。そのため、溝４２の深さは貫通穴４０に向かうに従って大きくなっている。なお、溝４２の底部４２ａを傾斜させないで、溝４２の深さを一定としてもよい。
【００３８】
このような構成のもと、実施例１によれば以下のような作用効果を奏する。
接合面１２ｂと接合面２０ａとの間に配置されたろう材３２は、溶融して凝固するときに溝４２に誘導されて規則的に濡れ広がる。そのため、ろう材３２の内部に存在しうる空気は溝４２に誘導され、この溝４２を通って貫通穴４０から冷却器１０内に排出される。
【００３９】
特に、溝４２の底部４２ａは、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９の縁３９ａ側から貫通穴４０に向かって下り勾配で傾斜しており、溝４２の深さは貫通穴４０に向かうに従って大きくなっている。ここで、ろう材３２は、接合部材と被接合部材の間のクリアランスの小さいところから大きいところへ向かって固まっていく性質を有している。そのため、ろう材３２の内部に存在しうる空気は、溝４２の深さが大きい貫通穴４０側に向かって流れ、貫通穴４０から冷却器１０内に排出される。そして、貫通穴４０は開口部４０ｂが複数のフィン１８の隙間２２に位置するので、ろう材３２の内部に存在しうる空気は隙間２２に排出される。したがって、ろう材３２が凝固して形成される接合層２４の内部にボイドが残らない。ゆえに、電子部品１４から発生した熱を安定的に冷却器１０に伝達して排出することができるので、電子部品１４などを安定的に冷却することができる。
【００４０】
また、溝４２は、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９の縁３９ａから貫通穴４０側に所定距離離れた位置Ｘと貫通穴４０の位置の間に設けられている。そのため、溝４２は、絶縁部材１２と蓋２０とを接合する際に外周縁部１２ａの位置では開口していない。したがって、外部から溝４２の内部に空気が混入するおそれがなく、より確実に接合層２４の内部にボイドが残らない。
【００４１】
また、溝４２は、絶縁部材１２と蓋２０とを接合する際に絶縁部材１２の外周縁部１２ａの位置では開口していないので、接合部分３９の縁３９ａにおいても絶縁部材１２と蓋２０とはろう材３２により確実に接合される。そのため、接合時および接合後において絶縁部材１２と蓋２０に熱が加わって熱応力が発生しても熱応力が集中しないので、絶縁部材１２と蓋２０との接合は外れない。
また、貫通穴４０の内部の面に表面張力で保持されたろう材３２が最終的に凝固して蓋の役目を果たすことにより貫通穴４０は塞がれるので、冷却器１０の内部を流れる冷却水が貫通穴４０から外部に漏れる恐れはない。
【００４２】
〔実施例２〕
図７，図８は、実施例２について、図２における２点鎖線で示される１個の絶縁部材１２に着目し、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分を示した図である。そして、図７は、絶縁部材１２と蓋２０とを分解した状態の斜視図である。図８は、絶縁部材１２と蓋２０とが接合する様子を示す図であり、図５のＢ−Ｂ断面に相当する図である。なお、上面図は図５と同様に示されるので省略する。
【００４３】
図７と図８に示すように、蓋２０には貫通穴４０が設けられ、絶縁部材１２には溝４４が設けられている。
ここで、貫通穴４０の説明は、実施例１と同様であるので省略する。
溝４４は、絶縁部材１２における接合面１２ｂに、微細なレーザなどで加工して設けられている。溝４４は、絶縁部材１２と蓋２０とを接合する際に貫通穴４０が位置する位置を中心として放射状に設けられている。そのため、溝４４は、絶縁部材１２と蓋２０とを接合する際に貫通穴４０に連通する。このように、溝４４は、貫通穴４０に連通する通路の一例である。
【００４４】
なお、図７に示す例においては、貫通穴４０は、絶縁部材１２と蓋２０とを接合する際に絶縁部材１２の中心の位置に位置するようにしている。そのため、溝４４は、絶縁部材１２の中心付近の位置を中心として放射状に設けられている。
【００４５】
図７に示す例において、溝４４は、１個の絶縁部材１２につき、絶縁部材１２の中心付近を中心とする円周方向に８等分した位置に合計８本設けられている。しかしながら、溝４４の合計の本数はこのように８本に限らず何本であってもよく、例えば絶縁部材１２の接合面１２ｂの面積の大きさに応じて本数を適宜設定してもよい。
なお、図７に示すように、絶縁部材１２の接合面１２ｂと蓋２０の接合面２０ａの間にろう材３２を配置して絶縁部材１２と蓋２０とを接合する。
【００４６】
また、溝４４は、図７と図８に示すように、絶縁部材１２の外周縁部１２ａから中心側に所定距離離れた位置Ｙと絶縁部材１２の中心の位置との間に設けられている。これにより、溝４４は、図８に示すように、絶縁部材１２の外周縁部１２ａから貫通穴４０側に所定距離離れた位置Ｙと貫通穴４０の位置との間に設けられていることになる。そのため、溝４４は、絶縁部材１２の外周縁部１２ａの位置では開口していない。
【００４７】
また、図８に示すように、溝４４の底部４４ａは、絶縁部材１２の外周縁部１２ａ側から中心付近に向かって上り勾配で傾斜している。そのため、溝４４の深さは、貫通穴４０に向かうに従って大きくなっている。なお、変形例として、溝４４の底部４４ａを傾斜させないで、溝４４の深さを一定としてもよい。
【００４８】
このような構成のもと、実施例２によれば以下のような作用効果を奏する。
接合面１２ｂと接合面２０ａとの間に配置されたろう材３２は、溶融して凝固するときに溝４４に誘導されて規則的に濡れ広がる。そのため、ろう材３２の内部に存在しうる空気は溝４４に誘導され、この溝４４を通って貫通穴４０から冷却器１０内に排出される。
【００４９】
特に、溝４４の底部４４ａは、絶縁部材１２の外周縁部１２ａから中心付近に向かって上り勾配で傾斜しており、溝４４の深さは中心付近に向かうに従って大きくなっている。ここで、ろう材３２は、接合部材と被接合部材の間のクリアランスの小さいところから大きいところへ向かって固まっていく性質を有している。そのため、ろう材３２の内部に存在しうる空気は、溝４４の深さが大きい絶縁部材１２の中心付近に向かって流れ、貫通穴４０から冷却器１０内に排出される。そして、貫通穴４０は開口部４０ｂが複数のフィン１８の隙間２２に位置するので、ろう材３２の内部に存在しうる空気は隙間２２に排出される。したがって、ろう材３２が凝固して形成される接合層２４の内部にボイドが残らない。ゆえに、電子部品１４から発生した熱を安定的に冷却器１０に伝達して排出することができるので、電子部品１４などを安定的に冷却することができる。
【００５０】
また、溝４４は、絶縁部材１２の外周縁部１２ａから中心側に所定距離離れた位置Ｙと絶縁部材１２の中心の位置との間に設けられている。そのため、溝４４は、外周縁部１２ａの位置では開口していない。したがって、外部から溝４４内に空気が混入するおそれがない。したがって、より確実に接合層２４の内部にボイドが残らない。
【００５１】
また、溝４４は外周縁部１２ａの位置では開口していないので、接合部分３９の縁３９ａにおいても絶縁部材１２と蓋２０とはろう材３２により確実に接合されている。そのため、接合時および接合後において絶縁部材１２と蓋２０に熱が加わっても熱応力が集中しないので、絶縁部材１２と蓋２０との接合は外れない。
また、貫通穴４０の内部の面に表面張力で保持されたろう材３２が最終的に凝固して蓋の役目を果たすことにより貫通穴４０は塞がれるので、冷却器１０の内部を流れる冷却水が貫通穴４０から外部に漏れる恐れはない。
【００５２】
〔実施例３〕
図９,図１０は、実施例３について、図２における２点鎖線で示される１個の絶縁部材１２に着目し、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分を示した図である。そして、図９は、絶縁部材１２と蓋２０とを分解した状態の斜視図である。図１０は、絶縁部材１２と蓋２０とが接合する様子を示す上面図である。なお、図１０のＣ−Ｃ断面図は、図６と同様に示されるので省略する。
【００５３】
図９と図１０に示すように、蓋２０には、貫通穴４０と傾斜部４６が設けられている。
ここで、貫通穴４０の説明は、実施例１や実施例２と同様であるので省略する。
傾斜部４６は、図９に示すように、貫通穴４０を中心にすり鉢状に形成された傾斜部分であり、実施例１の溝４２や実施例２の溝４４と同様に、貫通穴４０に連通する通路の一例である。また、傾斜部４６は、図９と図１０に示すように、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９の縁３９ａから貫通穴４０側に所定距離離れた位置Ｚと貫通穴４０の位置との間に設けられている。そのため、傾斜部４６は、絶縁部材１２と蓋２０とを接合する際に絶縁部材１２の外周縁部１２ａの位置では開口していない。
【００５４】
このような構成のもと、実施例３によれば以下のような作用効果を奏する。
接合面１２ｂと接合面２０ａとの間に配置されたろう材３２は、溶融して凝固するときに傾斜部４６に誘導されて規則的に濡れ広がる。そのため、ろう材３２の内部に存在しうる空気は傾斜部４６に誘導され、この傾斜部４６を通って貫通穴４０から冷却器１０内に排出される。
【００５５】
特に、傾斜部４６は、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９の縁３９ａ側から貫通穴４０に向かって下り勾配で傾斜しており、傾斜部４６の深さは貫通穴４０に向かうに従って大きくなっている。ここで、ろう材３２は、接合部材と被接合部材の間のクリアランスの小さいところから大きいところへ向かって固まっていく性質を有している。そのため、ろう材３２の内部に存在しうる空気は、貫通穴４０から冷却器１０内に排出される。そして、貫通穴４０は開口部４０ｂが複数のフィン１８の隙間２２に位置するので、ろう材３２の内部に存在しうる空気は隙間２２に排出される。したがって、ろう材３２が凝固して形成される接合層２４の内部にボイドが残らない。ゆえに、電子部品１４から発生した熱を安定的に冷却器１０に伝達して排出することができるので、電子部品１４などを安定的に冷却することができる。
【００５６】
また、傾斜部４６は、絶縁部材１２と蓋２０との接合部分３９の縁３９ａから貫通穴４０側に所定距離離れた位置Ｚと貫通穴４０の位置の間に設けられており、絶縁部材１２と蓋２０とを接合する際に外周縁部１２ａの位置では開口していない。そのため、外部から傾斜部４６の内部に空気が混入するおそれがなく、より確実に接合層２４の内部にボイドが残らない。
さらに、実施例１，２と同様に、貫通穴４０の内部の面に表面張力で保持されたろう材３２が最終的に凝固して蓋の役目を果たすことにより貫通穴４０は塞がれるので、冷却器１０の内部を流れる冷却水が貫通穴４０から外部に漏れる恐れはない。
【００５７】
〔実施例４〕
図１１と図１２は、実施例４について、図２における２点鎖線で示される１個の絶縁部材１２に着目し、絶縁部材１２と冷却器１０の蓋２０との接合部分を示した図であり、図１１は上面図を示し、図１２は図１１のＤ−Ｄ断面図を示す。
【００５８】
図１１と図１２に示すように、蓋２０において、絶縁部材１２と蓋２０とを接合したときの絶縁部材１２の中心付近の位置に微小な凹み４８が１個設けられている。なお、その他の例として、図１３に示すように、絶縁部材１２の中心付近に凹み５０を１個設けてもよい。また、凹み４８と凹み５０は、絶縁部材１２の中心付近に設けられることに限らず、また、複数個設けてもよい。
【００５９】
このような構成のもと、実施例４によれば以下のような作用効果を奏する。
ろう材３２が溶融した後、周囲から凝固するときに接合層２４内で発生しうる空気は、凹み４８または凹み５０に集中的に溜まるので、凹み４８または凹み５０の他の部分における接合率を確保することができる。そのため、絶縁部材１２と蓋２０とを確実にろう付けにより接合することができる。
【００６０】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
上記の実施例では、冷却器１０の蓋２０に直接的に絶縁部材１２を接合したが、蓋２０と絶縁部材１２の間に不図示の金属板を挟む例も考えることができる。この例の場合には、絶縁部材１２の代わりに金属板に、溝や凹みなどを設ける。
【００６１】
また、前記の実施例１〜４に示す絶縁部材１２と冷却器１０の蓋２０との間の接合時には、フレーム１６と冷却器１０の蓋２０との間、およびフィン１８と冷却器１０の蓋２０との間についても同時にろう付けによる接合を行ってもよい。
また、本発明は、冷却器１０の蓋２０以外の被接合部材についても適用できる。
また、冷却器１０の蓋２０に溝４２を設け、同時に絶縁部材１２に溝４４を設けてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１    半導体装置
１０    冷却器
１２    絶縁部材
１２ａ  外周縁部
１２ｂ  接合面
１４    電子部品
１８    フィン
２０    蓋
２０ａ  接合面
２０ｂ  面
２２    隙間
２４    接合層
３２    ろう材
３９    接合部分
３９ａ  縁
４０    貫通穴
４０ａ  開口部
４０ｂ  開口部
４２    溝
４２ａ  底部
４４    溝
４４ａ  底部
４６    傾斜部
４８    凹み
５０    凹み
【図１】
0005549678.tif 000002
【図２】
0005549678.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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