(57)【要約】【課題】ポンプアウトを抑制して熱的信頼性を向上することができる半導体装置を提供する。【解決手段】ヒートシンク２０と、裏面に放熱金属３７を有する半導体モジュール３０，３１，３２と、ヒートシンクにおける半導体モジュールの配置領域に接合され、ヒートシンクの線膨張係数より放熱金属の線膨張係数に近い金属プレート４０，４１，４２と、半導体モジュールの放熱金属側を、放熱グリース５０，５１，５２を介してヒートシンクの金属プレートへ押圧する板バネ６０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却器と、
裏面に放熱金属を有する半導体モジュールと、
前記冷却器における前記半導体モジュールの配置領域に接合され、前記冷却器の線膨張係数より前記放熱金属の線膨張係数に近い金属プレートと、
前記半導体モジュールの前記放熱金属側を、放熱グリースを介して前記冷却器の前記金属プレートへ押圧する押圧手段と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記金属プレートは、前記半導体モジュールとの対向面において半導体モジュール側に開口する凹部を有す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】
前記金属プレートの周囲において前記金属プレートの側面と前記冷却器との間に放熱グリースの溜まり室を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記凹部は前記金属プレートに複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記凹部は環状をなすことを特徴とする請求項２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、半導体モジュールと冷却器を備えた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１においては、半導体モジュールを押え用板状ばね及びその補強梁によってヒートシンクまたは放熱板に押し付け固定するとともに、押え用板状ばね及びその補強梁はヒートシンクまたは放熱板に対しネジにて固定し、半導体モジュールは、半導体素子が樹脂封止され中央部にネジ貫通孔が設けられている。
【０００３】
また、特許文献２においては、半導体モジュールと、半導体モジュールの表面に設けられ、半導体モジュールを冷却する冷却器と、半導体モジュールと冷却器との間に設けられ、熱伝導性を有する伝熱部材とを備える。伝熱部材が設けられた領域の外側で、冷却器と対向する半導体モジュールの表面、又は、半導体モジュールと対向する冷却器の表面の少なくとも一方の表面に、凹部が形成されている。この凹部によって、半導体モジュールと冷却器との間の隙間が拡張されているため、伝熱部材が半導体モジュールと冷却器との間の冷却領域の外側に掃き出されにくくなり、その結果として、冷却性能を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２９１６７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体モジュール裏面と半導体モジュールが圧接されるヒートシンクが、銅とアルミのような異種材料である場合、異種材料の線膨張係数差によって、半導体モジュールとヒートシンクとの間に配した放熱グリースが冷熱サイクルによってポンプアウトしやすく、熱的信頼性が低くなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、ポンプアウトを抑制して熱的信頼性を向上することができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、冷却器と、裏面に放熱金属を有する半導体モジュールと、前記冷却器における前記半導体モジュールの配置領域に接合され、前記冷却器の線膨張係数より前記放熱金属の線膨張係数に近い金属プレートと、前記半導体モジュールの前記放熱金属側を、放熱グリースを介して前記冷却器の前記金属プレートへ押圧する押圧手段と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、金属プレートが、冷却器における半導体モジュールの配置領域に接合され、冷却器の線膨張係数より放熱金属の線膨張係数に近い。そして、押圧手段により、半導体モジュールの放熱金属側が、放熱グリースを介して冷却器の金属プレートへ押圧される。このとき、放熱グリースは、半導体モジュールの放熱金属と、冷却器の線膨張係数より放熱金属の線膨張係数に近い金属プレートとの間に配されており、線膨張係数差が小さくなっているので、ポンプアウトを抑制して熱的信頼性を向上することができる。
【０００９】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の半導体装置において、前記金属プレートは、前記半導体モジュールとの対向面において半導体モジュール側に開口する凹部を有すると、ポンプアウトをより抑制して熱的信頼性を向上することができる。
【００１０】
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の半導体装置において、前記金属プレートの周囲において前記金属プレートの側面と前記冷却器との間に放熱グリースの溜まり室を有すると、ポンプアウトをより抑制して熱的信頼性を向上することができる。
【００１１】
請求項４に記載のように、請求項２に記載の半導体装置において、前記凹部は前記金属プレートに複数設けられているとよい。
請求項５に記載のように、請求項２に記載の半導体装置において、前記凹部は環状をなすとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ポンプアウトを抑制して熱的信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は実施形態における半導体装置の平面図、（ｂ）は半導体装置の左側面図、（ｃ）は半導体装置の正面図。
【図２】（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部での拡大図。
【図３】制御用回路基板を取り外した状態での半導体装置の平面図。
【図４】制御用回路基板およびバネ押えブラケットを取り外した状態での半導体装置の平面図。
【図５】制御用回路基板、バネ押えブラケットおよび板バネを取り外した状態での半導体装置の平面図。
【図６】（ａ）はヒートシンクおよび金属プレートを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。
【図７】（ａ）はヒートシンクおよび金属プレートを説明するための概略縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ部での拡大図。
【図８】半導体装置の分解斜視図。
【図９】半導体装置の製造工程を説明するための概略縦断面図。
【図１０】半導体装置の製造工程を説明するための概略縦断面図。
【図１１】（ａ）は別例の金属プレートを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図。
【図１２】比較のための半導体装置を示す概略縦断面図。
【図１３】比較のための半導体装置を示す概略縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。
【００１５】
図１，２，８に示すように、半導体装置（インバータ）１０は、冷却器としてのアルミ製のヒートシンク２０と、半導体モジュール３０，３１，３２と、銅製の金属プレート４０，４１，４２と、放熱グリース５０，５１，５２と、板バネ６０と、バネ押えブラケット７０を備えている。半導体モジュール３０，３１，３２は、裏面（下面）に銅製の放熱金属３７を有し、ヒートシンク２０の上に配置される。板バネ６０は、半導体モジュール３０，３１，３２の上に配置され、半導体モジュール３０，３１，３２の放熱金属３７側をヒートシンク２０に圧接するためのものである。バネ押えブラケット７０は、板バネ６０の上に配置され、板バネ６０を支持している。
【００１６】
押圧手段としてのバネ押えブラケット７０は、ヒートシンク２０にネジ８０により締結固定される。これによりバネ荷重が発生する。
図１，３に示すように、バネ押えブラケット７０の下面において締結用ボス７５ａ〜７５ｆが一体形成されている。詳しくは、長方形の板状をなすバネ押えブラケット７０は長辺がＸ方向に延び、半導体モジュール３０，３１，３２がＸ方向に並べられるが、一端側の半導体モジュール３０に対応する部位よりも外側に締結用ボス７５ａが突設されているとともに他端側の半導体モジュール３２に対応する部位よりも外側に締結用ボス７５ｂが突設されている。さらに、バネ押えブラケット７０の下面において半導体モジュール３０に対応する部位と半導体モジュール３１に対応する部位との間に締結用ボス７５ｃ，７５ｄがＹ方向に離間して突設されている。また、バネ押えブラケット７０の下面において半導体モジュール３１に対応する部位と半導体モジュール３２に対応する部位との間に締結用ボス７５ｅ，７５ｆがＹ方向に離間して突設されている。各締結用ボス７５ａ〜７５ｆは円筒状をなし、各締結用ボス７５ａ〜７５ｆの先端はヒートシンク２０に接触する。
【００１７】
図６に示すように、アルミ製のヒートシンク２０は、四角板状の本体部２１を備え、本体部２１の下面から板状のフィン部２２が複数枚並べた状態で突設されている。上面は、平面視において長方形状をなし、その長辺が水平方向でのＸ方向に延びるとともに短辺が水平方向でのＹ方向に延びている。ヒートシンク２０は、上下方向（Ｚ方向）において薄く形成されている。
【００１８】
ヒートシンク２０の四角板状の本体部２１の上面において半導体モジュール３０，３１，３２の載置部に対応する領域には凹部２３，２４，２５が形成されている。図７に示すように、凹部２３，２４，２５の深さ（ｔ１）は、１ｍｍ程度である。凹部２３，２４，２５の内部には金属プレート４０，４１，４２が配置され、凹部２３，２４，２５の底面と金属プレート４０，４１，４２とは、全面がロウ付け等にて接合されている。このように金属プレート４０〜４２は、ヒートシンク２０における半導体モジュール３０〜３２の配置領域に接合されている。
【００１９】
図６に示すように、ヒートシンク２０の本体部２１の上面においてバネ押えブラケット７０の各締結用ボス７５ａ〜７５ｆに対応する部位には、締結用ボス７５ａ〜７５ｆが着座する着座部２６ａ〜２６ｆが突設されている。つまり、半導体モジュール３０，３１，３２の並設方向であるＸ方向における一端側の半導体モジュール３０の載置部（金属プレート４０）よりも外側に着座部２６ａが形成されているとともに他端側の半導体モジュール３２の載置部（金属プレート４２）よりも外側に着座部２６ｂが形成されている。さらに、本体部２１の上面において半導体モジュール３０の載置部（金属プレート４０）と半導体モジュール３１の載置部（金属プレート４１）との間に着座部２６ｃ，２６ｄがＹ方向に離間して形成されている。また、本体部２１の上面において半導体モジュール３１の載置部（金属プレート４１）と半導体モジュール３２の載置部（金属プレート４２）との間に着座部２６ｅ，２６ｆがＹ方向に離間して形成されている。
【００２０】
図５に示すように、ヒートシンク２０の上部には、３個の半導体モジュール３０，３１，３２が、ヒートシンク２０の長さ方向（Ｘ方向）に並べて配置される。各半導体モジュール３０，３１，３２は、金属プレート４０，４１，４２の上に放熱グリース（シリコーングリース等）５０，５１，５２を介してヒートシンク２０上に載置される。
【００２１】
半導体モジュール３０には、Ｕ相における上アーム構成用パワートランジスタと下アーム構成用パワートランジスタが内蔵（樹脂封止）されている。半導体モジュール３１には、Ｖ相における上アーム構成用パワートランジスタと下アーム構成用パワートランジスタが内蔵（樹脂封止）されている。半導体モジュール３２には、Ｗ相における上アーム構成用パワートランジスタと下アーム構成用パワートランジスタが内蔵（樹脂封止）されている。パワートランジスタは、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等である。各半導体モジュール３０，３１，３２において上アーム構成用パワートランジスタと下アーム構成用パワートランジスタとは直列に接続（結線）され、直列回路の一端（正極入力）と他端（負極入力）と両パワートランジスタ間（出力）が外部に接続されることになる。
【００２２】
図５に示すように、各半導体モジュール３０，３１，３２は、板状の正極端子３４と、板状の負極端子３５と、板状の出力端子３６を備えている。また、各半導体モジュール３０，３１，３２は、図示しない制御信号用ピンを備えている。
【００２３】
各半導体モジュール３０，３１，３２の上部には、図４に示すように、板バネ６０が配置される。板バネ６０は、バネ鋼板よりなり、全体形状として平面視においてＸ方向に延びている。板バネ６０は、半導体モジュール３０，３１，３２毎の本体部６３ａ，６３ｂ，６３ｃを有する。つまり、３つの本体部６３ａ，６３ｂ，６３ｃは、平面視においてＸ方向に並べて配置されている。各本体部６３ａ，６３ｂ，６３ｃは、水平な中央部６１から両側部６２が延び、両側部６２は斜め下方に曲げて構成されている。両側部６２は中央部６１からＹ方向に延びており、板バネ６０は、中央部６１から互いに離間する方向に延び半導体モジュールに接する部位としての両側部６２を有する。
【００２４】
各本体部６３ａ，６３ｂ，６３ｃには、水平な連結部６４，６５，６６，６７が並設されている。各本体部６３ａ，６３ｂ，６３ｃは、板バネ６０を半導体モジュール３０，３１，３２の上部に配置した際に、各半導体モジュール３０，３１，３２の中央部付近に押圧力を付与するように所定の間隔をあけて設けられている。
【００２５】
板バネ６０の上部には、図３に示すように、バネ押えブラケット７０が配置される。バネ押えブラケット７０は、アルミ等の金属製板材よりなる。バネ押えブラケット７０は、図３に示すように、平面視においてＸ方向に延びる長方形の板状をなす。バネ押えブラケット７０は、締結用ボス７５ａ〜７５ｆを貫通するネジ８０をヒートシンク２０に螺入することによりバネ押えブラケット７０がヒートシンク２０に締結固定される。
【００２６】
詳しくは、図２（ｂ）に示すように、バネ押えブラケット７０の締結用ボス（円筒状突起）７５ａ〜７５ｆを貫通するネジ８０がヒートシンク２０に螺入され、これによりバネ押えブラケット７０がヒートシンク２０に固定されている。
【００２７】
また、複数の半導体モジュールの並設方向であるＸ方向における半導体モジュール３０，３１，３２の両側に締結用ボス７５ａ〜７５ｆが配置され、バネ押えブラケット７０の固定点は各半導体モジュール３０，３１，３２の両端部に設けられている。よって、複数の半導体モジュールの並設方向（Ｘ方向）における両端部のみをバネ押えブラケット７０の固定点とする場合に比べ、複数の半導体モジュールの並設方向（Ｘ方向）における両端部の間の部位においてもバネ押えブラケット７０の固定点が存在することにより、板バネ６０のバネ反力によるバネ押えブラケット７０の変形が抑えられる。これにより、バネ押えブラケット７０の小型化や軽量化や低コスト化が図られる。
【００２８】
半導体モジュール３０，３１，３２の上部に載置される板バネ６０は、バネ押えブラケット７０がヒートシンク２０に締結固定されることにより、上方から押し付けられ、変形させられる。これにより、各半導体モジュール３０，３１，３２は、板バネ６０における下方への付勢力によって下方に押し付けられることで、固定される。
【００２９】
バネ押えブラケット７０の上部には、図２に示すように、制御用回路基板９０が配置される。図１，３に示すように、バネ押えブラケット７０の上面には複数の柱部７６が形成され、複数の柱部７６の上に制御用回路基板９０が載置される。制御用回路基板９０を貫通するネジ１００をバネ押えブラケット７０の柱部７６に螺入することにより制御用回路基板９０がバネ押えブラケット７０に締結固定される。
【００３０】
また、制御用回路基板９０は、各半導体モジュール３０，３１，３２の制御信号用ピン（図示略）と電気的に接続される。制御用回路基板９０と半導体モジュール３０，３１，３２との間にはアルミ等の金属製板材よりなるバネ押えブラケット７０が位置しており、バネ押えブラケット７０がシールド材として機能する。即ち、バネ押えブラケット７０は、シールド材を兼ねている。
【００３１】
半導体装置１０は、ヒートシンク２０、３個の半導体モジュール３０，３１，３２、板バネ６０、バネ押えブラケット７０、および制御用回路基板９０の順に積層するように組み付けられる。そして、半導体装置１０は、板バネ６０とバネ押えブラケット７０の作用により、各半導体モジュール３０，３１，３２がヒートシンク２０の上面に圧接された状態で固定される。また、半導体装置１０では、ヒートシンク２０の作用により、各半導体モジュール３０，３１，３２が冷却される。
【００３２】
図６，７に示すように、金属プレート（銅板）４０，４１，４２は、平面視において四角形状をなし、厚さｔ１は１ｍｍ程度である。金属プレート４０，４１，４２は上面が半導体モジュール３０，３１，３２との対向面であり、上面には浅い凹部（溝）４５が複数設けられている。凹部４５は、各金属プレート４０，４１，４２の上面、即ち、半導体モジュール３０，３１，３２との対向面において半導体モジュール３０，３１，３２側に開口している。凹部４５は平面視において四角形状をなしている。凹部４５は金属プレート４０，４１，４２の上面にＸ，Ｙ方向に整列した状態で形成されている。図７に示すように、凹部４５の深さｄ１は、１００μｍ程度である。この凹部４５に図２（ｂ）に示すように放熱グリース５０，５１，５２が入り込んでいる。
【００３３】
図７に示すように、ヒートシンク２０の本体部２１の凹部２３，２４，２５において金属プレート４０，４１，４２が配置されるが、金属プレート４０，４１，４２よりも凹部２３，２４，２５が大きく形成されている。従って、金属プレート４０，４１，４２の外周面と凹部２３，２４，２５の側面との間に空隙が形成されている。この空隙（空間）が放熱グリースの溜まり室Ｒ１となっており、この溜まり室Ｒ１に図２（ｂ）に示すように放熱グリース５０，５１，５２が溜まっている。図７（ｂ）に示すように、放熱グリースの溜まり室Ｒ１は金属プレート４０，４１，４２の全周にわたり一定の幅Ｌ１（具体的には１ｍｍ程度）になるように形成されている。このようにして、金属プレート４０，４１，４２の周囲において金属プレート４０，４１，４２の側面とヒートシンク２０との間に放熱グリースの溜まり室Ｒ１を有する。
【００３４】
金属プレート４０，４１，４２は銅製であり、半導体モジュール３０〜３２の裏面（下面）の放熱金属３７は銅製であり、ヒートシンク２０はアルミ製である。銅の線膨張係数は１７ｐｐｍ／℃程度であり、アルミの線膨張係数は２７ｐｐｍ／℃程度である。よって、金属プレート４０，４１，４２はヒートシンク２０における半導体モジュール３０，３１，３２の配置領域に接合されるが、金属プレート４０，４１，４２はヒートシンク２０の線膨張係数より半導体モジュールの下面の放熱金属３７の線膨張係数に近い。
【００３５】
そして、図９に示すように、半導体モジュールの放熱金属３７に放熱グリース５０，５１，５２が塗布されているとともに、ヒートシンク２０に金属プレート４０，４１，４２が接合されている状態から、ヒートシンク２０（金属プレート４０，４１，４２）の上に半導体モジュール３０，３１，３２（放熱グリース５０，５１，５２）を載置する。このとき、放熱グリース５０，５１，５２の厚さは１５０μｍ程度である。そして、半導体モジュール３０，３１，３２の上に板バネ６０、バネ押えブラケット７０を配してネジ８０によりバネ押えブラケット７０をヒートシンク２０に締結するとバネ荷重が発生する。これにより、図１０に示すように、板バネ６０により半導体モジュール３０，３１，３２の放熱金属３７側が放熱グリース５０，５１，５２を介してヒートシンク２０の金属プレート４０，４１，４２へ押圧される。このとき、放熱グリース５０，５１，５２の厚さは５０μｍ程度であるとともに、放熱グリース５０，５１，５２が凹部４５に入るとともに溜まり室Ｒ１にも入る。
【００３６】
よって、銅製の放熱金属３７と銅製の金属プレート４０〜４２との間に線膨張係数の差がなく、熱サイクルによる放熱グリース５０，５１，５２における構造物の動きが抑えられる。これによりポンプアウトが抑制される。また、放熱グリース５０，５１，５２が金属プレート４０〜４２の凹部４５に入り込むことで、放熱グリース５０，５１，５２の金属プレート４０〜４２に対する接触長が長くなり（接触面積が大きくなり）、外的ストレスが加わったときに放熱グリース５０，５１，５２が動きにくくなる。また、押し出された放熱グリース５０，５１，５２が溜まり室Ｒ１に溜まることで、放熱グリース５０，５１，５２の位置ずれが防止される。
【００３７】
次に、このように構成した半導体装置１０の作用を説明する。
板バネ６０は、半導体モジュール３０，３１，３２の上面に配置され、バネ押えブラケット締結用ネジ８０により、バネ押えブラケット７０がヒートシンク２０に締結されることで、荷重が発生する。
【００３８】
半導体装置１０において半導体モジュール３０，３１，３２の駆動に伴い半導体モジュール３０，３１，３２は発熱する。この熱は裏面の放熱金属３７から放熱グリース５０，５１，５２を介してヒートシンク２０に逃がされる。例えばこのような熱サイクルが加わった際、放熱グリース５０，５１，５２におけるポンプアウトを防止できる。つまり、比較例として図１２に示すように平坦なヒートシンク２００の上面に放熱グリース２２０を介して半導体モジュール２１０を配して上から押圧支持した場合においては、次のようになる。
【００３９】
図１３に鎖線で示すように熱サイクルが加わると放熱グリース２２０が膨張と収縮を繰り返し、半導体モジュール２１０の下面とヒートシンク２００の上面との間において放熱グリース２２０が移動して収縮時に空気（気泡）が放熱グリース２２０内に巻き込まれて膨張時に空気が残留してしまう（グリース中に取り込まれる）。これにより、半導体モジュール２１０の下面とヒートシンク２００との間の放熱性能が低下してしまう。
【００４０】
これに対し本実施形態では、放熱グリース５０，５１，５２での空気（気泡）の取り込みが抑制され、半導体モジュールの下面とヒートシンクとの間の放熱性能の低下を防止することができる。
【００４１】
つまり、半導体モジュール３０，３１，３２とヒートシンク２０間の放熱グリース（シリコーングリース等）５０，５１，５２が熱的ストレスによってポンプアウトしにくい。具体的には、上面に１００μｍ程度の浅い凹部（溝）４５のある金属プレート（銅板）４０，４１，４２がヒートシンク２０上にロウ付け等で接合されているとともに、ヒートシンク２０と金属プレート４０，４１，４２の間には幅Ｌ１が１ｍｍ程度の放熱グリース５０，５１，５２の溜まり室（隙間）Ｒ１が設けられている。
【００４２】
このように、ヒートシンク２０上に、ヒートシンク２０より放熱金属３７に熱膨張係数が近い金属プレート（銅板）４０，４１，４２を設けることで、放熱グリース５０，５１，５２が介在する半導体モジュール裏面とヒートシンクとの間の線膨張係数差をなくし、熱ストレスによる放熱グリース５０，５１，５２の位置ずれが抑制される（熱サイクルが加わった際に生じるポンプアウトが抑止される）。
【００４３】
また、金属プレート４０，４１，４２上に設けられた浅い凹部（溝）４５により、放熱グリース５０，５１，５２の接触長が長くなり、外的ストレス時（たとえば熱サイクルや振動サイクルなど）に同じ応力が加わったとしても放熱グリース５０，５１，５２が流動しにくくなり、その結果、外的ストレスによる放熱グリース５０，５１，５２の位置ズレが抑制される。
【００４４】
さらには、金属プレート４０，４１，４２とヒートシンク２０の間に設けられた放熱グリース５０，５１，５２の溜まり室（隙間）Ｒ１により、外的ストレスに放熱グリース５０，５１，５２が外に押し出されるのが抑制される。また仮に押し出されたとしても、その後の収縮時に溜まり室Ｒ１から放熱グリース５０，５１，５２が吸い出され、空気（気泡）を巻き込むことを抑制できる。
【００４５】
これらにより、ポンプアウトの抑制につながり、熱的信頼性向上に寄与する。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）半導体装置の構造として、冷却器としてのヒートシンク２０と、裏面に放熱金属３７を有する半導体モジュール３０，３１，３２と、金属プレート４０，４１，４２と、押圧手段としての板バネ６０と、を備える。緩衝材としての金属プレート４０，４１，４２は、ヒートシンク２０における半導体モジュールの配置領域に接合され、ヒートシンク２０の線膨張係数より放熱金属３７の線膨張係数に近い。板バネ６０は、半導体モジュール３０，３１，３２の放熱金属３７側を、放熱グリース５０，５１，５２を介してヒートシンク２０の金属プレート４０，４１，４２へ押圧する。よって、放熱グリース５０，５１，５２は、半導体モジュールの放熱金属３７と、ヒートシンク２０の線膨張係数より放熱金属３７の線膨張係数に近い金属プレート４０，４１，４２との間に配されており、線膨張係数差が小さくなっている。これにより、ポンプアウトを抑制して熱的信頼性を向上することができる。
【００４６】
（２）金属プレート４０，４１，４２は、半導体モジュール３０，３１，３２との対向面において半導体モジュール側に開口する凹部４５を有する。よって、ポンプアウトをより抑制して熱的信頼性を向上することができる。
【００４７】
（３）金属プレート４０，４１，４２の周囲において金属プレート４０，４１，４２の側面とヒートシンク２０との間に放熱グリース５０，５１，５２の溜まり室（Ｒ１）を有する。よって、ポンプアウトをより抑制して熱的信頼性を向上することができる。
【００４８】
（４）バネ押えブラケット７０はヒートシンク２０に対し固定されるため、半導体モジュール３０，３１，３２に制約（貫通孔等）がない。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
【００４９】
・金属プレート４０，４１，４２の凹部４５は平面視で四角形状をなし、Ｘ，Ｙ方向に複数個並設した構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、図１１に示すように、金属プレート４３の上面において四角環状に形成した凹部４６であってもよい。即ち、凹部は環状をなしていてもよい。また凹部４５の平面視は四角形状でなくてもよく、凹部４５が無い場合に比べて、グリースとの接触長が長くなればよい。
【００５０】
・冷却器としてヒートシンク２０を使用しているが、放熱板（ブロック）、ケース一体型フィン等でもよいし、空冷式のヒートシンク２０に代わり水冷式の冷却器を用いてもよい。
【００５１】
・バネ押えブラケット７０はヒートシンク２０に締結固定したが、これに限るものではない。例えば、冷却器をケースに固定し、当該ケースにバネ押えブラケット７０を固定してもよい。
【００５２】
・バネ押えブラケット７０の固定方法としてネジ止めしたが、カシメ等により固定してもよい。
・前述の実施形態では半導体モジュールは３個図示されているが、その数量については、半導体装置の仕様（用途）に応じて適宜変更するものとする。
【００５３】
・半導体モジュール裏面の放熱金属は銅以外にも例えばアルミでもよい。
・冷却器はアルミ以外にも例えばセラミックス製でもよい。この場合、セラミックス製冷却器と銅製の放熱金属との間に例えば銅製の金属プレートを配すればよい。
【００５４】
・冷却器と半導体モジュール裏面の金属とは異なる材料である場合に適用することができる。
・金属プレートは冷却器の線膨張係数より放熱金属の線膨張係数に近いものであればその材料は問わない。
【００５５】
・図７（ｂ）で示したように金属プレート４０〜４２の上面とヒートシンク２０の上面とは面一であったが、面一でなくてもよい。
・その他、前述の実施形態における構成部品の材質、形状等については、半導体装置の仕様（用途）に応じて適宜変更するものとする。また、前述の実施形態における半導体装置の全体構成は、半導体装置の仕様（用途）に応じて適宜変更するものとする。
【符号の説明】
【００５６】
１０…半導体装置、２０…ヒートシンク、３０…半導体モジュール、３１…半導体モジュール、３２…半導体モジュール、３７…放熱金属、４０，４１，４２…金属プレート、４５…凹部、５０，５１，５２…放熱グリース、６０…板バネ、７０…バネ押えブラケット、Ｒ１…溜まり室。
【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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【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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