(57)【要約】【課題】冷却器を用いて半導体モジュールを冷却する半導体装置において、部品点数を少なくし、設計と構成を簡素化しても、各半導体モジュールを効率よく均一に冷却する。【解決手段】１つの冷却器５に複数の半導体モジュール３を設置し、各半導体モジュール３のそれぞれに弾性材７を設置し、各弾性材７を１つの押え部材９で押すことで、各半導体モジュール３を冷却器５に押し付けるように構成されている半導体装置１であって、第１の大きさの力で挟み込むことで、押え部材を９塑性変形させた後、第２の力で挟み込むことで、各半導体モジュール３を冷却器５に押し付けるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの冷却器に複数の半導体モジュールを設置し、前記各半導体モジュールのそれぞれに弾性材を設置し、前記各弾性材を１つの押え部材で押すことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されている半導体装置であって、
前記冷却器と前記押え部材とを用いて前記各半導体モジュールと前記各弾性材とを第１の大きさの力で挟み込むことで、前記弾性材を弾性変形させて前記押え部材を塑性変形させた後、前記冷却器と前記押え部材とを用いて前記各半導体モジュールと前記各弾性材とを前記弾性材に発生する応力と前記押え部材に発生する応力とが弾性限度内になるような第２の力で挟み込むことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記冷却器と前記押え部材とを用いて、前記各半導体モジュールと前記各弾性材とを前記第１の大きさの力で挟み込むことで、前記押え部材の、前記総ての弾性材が当接している部位とこの近傍の部位とを局部的に塑性変形させたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、
前記弾性材は皿バネであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
１つの冷却器に複数の半導体モジュールを設置し、前記各半導体モジュールのそれぞれに弾性材を設置し、前記各弾性材を１つの押え部材で押すことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されている半導体装置であって、
前記冷却器と前記押え部材とを用いて前記各半導体モジュールと前記各弾性材とを前記弾性材に発生する応力と前記押え部材に発生する応力とが弾性限度内になるような力で挟み込むことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されているとともに、前記押え部材の、前記弾性材に接している部位が、前記挟み込み方向における前記各半導体モジュールの寸法差に応じて塑性変形していることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特に、冷却器を用いて半導体モジュールを冷却するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１０で示すような半導体装置３０１が知られている。
【０００３】
半導体装置３０１では、冷却器３０３の上に複数のパワーカードタイプの半導体モジュール３０５を設置し、各半導体モジュール３０５のそれぞれを、複数のバネ３０７を用いて冷却器３０３に押し付けている。これにより、各半導体モジュール３０５の高さ寸法にばらつきがあっても、各半導体モジュール３０５のそれぞれを適宜の力で冷却器３０３に押し付けることができ、各半導体モジュール３０５の冷却効率が高められている。
【０００４】
なお、冷却器３０３と半導体モジュール３０５との間に、グリース３０９を設けて各半導体モジュール３０５の冷却効率を高めていることもある。グリース３０９は、各半導体モジュール３０５の高さ寸法のばらつきを吸収して、半導体モジュール３０５のそれぞれを適宜の力で冷却器３０３に押し付ける役割を果たしている。
【０００５】
また、従来、図１１で示すような半導体装置３２１が知られている。
【０００６】
半導体装置３２１では、冷却器３２３の上に複数のパワーカードタイプの半導体モジュール３２５を設置し、各半導体モジュール３２５のそれぞれを、１つのバネ３２７を用いて、冷却器３０３に押し付けている。
【０００７】
バネ３２７と各半導体モジュール３２５の間には、弾性体で構成された均等荷重変換プレート３２９が設けられており、この均等荷重変換プレート３２９により、各半導体モジュール３２５の高さ寸法のばらつきを吸収して、半導体モジュール３２５のそれぞれを適宜の力で冷却器３２３に押し付けて、各半導体モジュール３２５の冷却効率を高めている。
【０００８】
なお、冷却器３２３と半導体モジュール３２５との間に、グリース３３１を設けて各半導体モジュール３２５の冷却効率を高めていることもある。グリース３３１は、各半導体モジュール３２５の高さ寸法のばらつきを吸収して、半導体モジュール３２５のそれぞれを適宜の力で冷却器３２３に押し付ける役割を果たしている。
【０００９】
また、従来、図１２で示すような半導体装置３４１が知られている。
【００１０】
半導体装置３４１では、複数の半導体モジュール３４５のそれぞれを、バネ３４７を用いて冷却器３４３で両側から挟み込んでいる。そして、冷却器３４３をわずかに変形させることで各半導体モジュール３４５の高さ寸法のばらつきを吸収し、各半導体モジュール３４５を冷却器３４３に押し付けて、各半導体モジュール３４５の冷却効率を高めている。
【００１１】
なお、冷却器３４３と半導体モジュール３４５との間に、グリース３４９を設けて各半導体モジュール３４５の冷却効率を高めていることもある。グリース３４９は、各半導体モジュール３４５の高さ寸法のばらつきを吸収して、半導体モジュール３４５のそれぞれを適宜の力で冷却器３４３に押し付ける役割を果たしている。
【００１２】
また、従来、図１３で示すような半導体装置３６１が知られている。
【００１３】
半導体装置３６１は、複数の半導体モジュール３６５のそれぞれを、バネ３６７を用いて冷却器３６３で両側から挟み込んでいる。
【００１４】
なお、半導体装置３６１では、バネ３６７と各半導体モジュール３６５の間に、弾性体で構成された均等荷重変換プレート３６９が設けられており、この均等荷重変換プレート３６９により、各半導体モジュール３６５の高さ寸法のばらつきを吸収して、半導体モジュール３６５のそれぞれを適宜の力で冷却器３６３に押し付けて、各半導体モジュール３６５の冷却効率を高めている。
【００１５】
なお、冷却器３６３と半導体モジュール３６５との間に、グリース３７１を設けて各半導体モジュール３６５の冷却効率を高めていることもある。グリース３７１は、各半導体モジュール３６５の高さ寸法のばらつきを吸収して、半導体モジュール３６５のそれぞれを適宜の力で冷却器３６３に押し付ける役割を果たしている。
【００１６】
また、従来、図１４で示すような半導体装置３８１が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【００１７】
半導体装置３８１では、半導体モジュール３８３を冷却器３８５で押え挟んで冷却するのであるが、押える高さがばらついたとき、このばらつき（公差）を吸収するために、冷却に関与しない部分に変形する弾性体３８７を介在させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１０−２１２４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、図１０で示す従来の半導体装置３０１では、各半導体モジュール３０５のそれぞれを、半導体モジュール３０５と同じ数のバネ３０７で押しているので、部品点数が多く構造が煩雑になり、コストが上昇するという問題がある。
【００２０】
また、図１１に示す従来の半導体装置３２１では、各半導体モジュール３２５の高さ寸法のばらつきが大きい場合、このばらつきを吸収することが難しいという問題がある。なお、グリース３３１の厚さを変えてばらつきを吸収すると、グリース３３１が厚くなり、半導体モジュール３２５のところで熱伝導率が低下し、各半導体モジュール３２５の冷却性能がばらつくという問題がある。
【００２１】
また、図１２に示す従来の半導体装置３４１では、各半導体モジュール３４５を冷却器３４３で両側から挟み込んでいる構造なので、図１０や図１２で示すような各半導体モジュール３０５，３２５の片面を冷却しているものよりも構成部品が多くなって設計や構造が煩雑になり、コストが上昇するという問題がある。
【００２２】
また、図１２に示す従来の半導体装置３４１では、冷却器３４３のＰ部の変形だけでは、各半導体モジュール３４５の高さ寸法のばらつきを吸収することが難しいという問題がある。なお、グリース３４９の厚さを変えてばらつきを吸収すると、グリース３４９が厚くなった半導体モジュール３４５のところで熱伝導率が低下し、各半導体モジュール３４５の冷却性能がばらつくという問題がある。
【００２３】
また、図１３に示す従来の半導体装置３６１でも、図１２に示す半導体装置３４１と同様な問題が発生する。
【００２４】
さらに、図１４に従来の半導体装置３８１では、１つの半導体モジュール３８３を冷却するようになっており、複数の半導体モジュール３８３をならべておいて冷却しようとすると、調整幅不足により各半導体モジュール３８３の高さ寸法のばらつきに対応することができず、各半導体モジュール３８３を均一に冷却することができないという問題がある。
【００２５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、冷却器を用いて半導体モジュールを冷却する半導体装置において、部品点数を少なくし、設計と構成を簡素化しても、各半導体モジュールを効率よく均一に冷却することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
請求項１に記載の発明は、１つの冷却器に複数の半導体モジュールを設置し、前記各半導体モジュールのそれぞれに弾性材を設置し、前記各弾性材を１つの押え部材で押すことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されている半導体装置であって、前記冷却器と前記押え部材とを用いて前記各半導体モジュールと前記各弾性材とを第１の大きさの力で挟み込むことで、前記弾性材を弾性変形させて前記押え部材を塑性変形させた後、前記冷却器と前記押え部材とを用いて前記各半導体モジュールと前記各弾性材とを前記弾性材に発生する応力と前記押え部材に発生する応力とが弾性限度内になるような第２の力で挟み込むことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されている半導体装置である。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、前記冷却器と前記押え部材とを用いて、前記各半導体モジュールと前記各弾性材とを前記第１の大きさの力で挟み込むことで、前記押え部材の、前記総ての弾性材が当接している部位とこの近傍の部位とを局部的に塑性変形させた半導体装置である。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、前記弾性材は皿バネである半導体装置である。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、１つの冷却器に複数の半導体モジュールを設置し、前記各半導体モジュールのそれぞれに弾性材を設置し、前記各弾性材を１つの押え部材で押すことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されている半導体装置であって、前記冷却器と前記押え部材とを用いて前記各半導体モジュールと前記各弾性材とを前記弾性材に発生する応力と前記押え部材に発生する応力とが弾性限度内になるような力で挟み込むことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されているとともに、前記押え部材の、前記弾性材に接している部位が、前記挟み込み方向における前記各半導体モジュールの寸法差に応じて塑性変形している半導体装置である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、冷却器を用いて半導体モジュールを冷却する半導体装置において、部品点数を少なくし、設計と構成を簡素化しても、各半導体モジュールを効率よく均一に冷却することができる半導体装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置における初期状態（押え部材による挟み込みを始める前の状態）を示す図である。
【図３】図２に示す状態で弾性材と押え部材とに発生する応力を示す図であり、（ａ）は高さの高い（上下方向の寸法が大きい）半導体モジュールにおける応力を示しており、（ｂ）は高さの低い（上下方向の寸法が小さい）半導体モジュールにおける応力を示しており、（ｃ）は中間の高さの半導体モジュールにおける応力を示している。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置において、押え部材が塑性変形する第１の力による挟み込みをしている状態を示す図である。
【図５】図４に示す状態で弾性材と押え部材とに発生する応力を示す図であり、（ａ）は高さの高い（上下方向の寸法が大きい）半導体モジュールにおける応力を示しており、（ｂ）は高さの低い（上下方向の寸法が小さい）半導体モジュールにおける応力を示しており、（ｃ）は中間の高さの半導体モジュールにおける応力を示している。
【図６】本発明の実施形態に係る半導体装置において、第１の力による挟み込みを解除した状態を示す図である。
【図７】図６に示す状態で弾性材と押え部材とに発生する応力を示す図であり、（ａ）は高さの高い（上下方向の寸法が大きい）半導体モジュールにおける応力を示しており、（ｂ）は高さの低い（上下方向の寸法が小さい）半導体モジュールにおける応力を示しており、（ｃ）は中間の高さの半導体モジュールにおける応力を示している。
【図８】本発明の実施形態に係る半導体装置において、第２の力による挟み込みをしている状態を示す図である。
【図９】図８に示す状態で弾性材と押え部材とに発生する応力を示す図であり、（ａ）は高さの高い（上下方向の寸法が大きい）半導体モジュールにおける応力を示しており、（ｂ）は高さの低い（上下方向の寸法が小さい）半導体モジュールにおける応力を示しており、（ｃ）は中間の高さの半導体モジュールにおける応力を示している。
【図１０】従来の冷却装置を示す図である。
【図１１】従来の冷却装置を示す図である。
【図１２】従来の冷却装置を示す図である。
【図１３】従来の冷却装置を示す図である。
【図１４】従来の冷却装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態に係る半導体装置１は、半導体モジュール（パワー素子チップ）３が冷却器５によって冷却されるようになっている。半導体モジュール３として、たとえば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ＦＷＤ（フリーホイールダイオード；Ｆｒｅｅｗｈｅｅｌ  Ｄｉｏｄｅ）が採用される。
【００３３】
以下説明の便宜のために、空間内における所定の三方向を、縦方向、横方向、上下方向という場合がある。縦方向と横方向と上下方向とはお互いが直交している。
【００３４】
半導体装置１では、図１等で示すように、１つの冷却器５に複数の半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）が設置されている。各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のそれぞれには、弾性材（たとえば皿バネ）７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）が設置されている。
【００３５】
そして、半導体装置１では、各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）を１つの押え部材（押え板）９で押すことで、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）を冷却器５に押し付けている。
【００３６】
さらに説明すると、半導体装置１では、押え部材９の弾性限度の値は、皿バネ弾性材の弾性限度の値よりも小さくなっている。そして、まず、冷却器５と押え部材（プレート）９とを用いて各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを第１の大きさの力で上下方向から挟み込むことで、各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）を弾性変形させると同時に押え部材９を塑性変形させている。
【００３７】
押え部材９を塑性変形させた後、冷却器５と押え部材９とを用いて各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを、上記第１の力よりも小さい力であって各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）に発生する応力と押え部材９に発生する応力とが弾性限度内になるような第２の力で上下方向から挟み込むことで、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）を冷却器５に押し付けている。
【００３８】
なお、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とが、冷却器５と押え部材９とにより第１の大きさの力で挟み込まれても、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）や冷却器５等は壊れることはなく塑性変形しないようになっている。また、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とが、冷却器５と押え部材９とにより第２の大きさの力で挟み込まれているとき、冷却器５と各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）と押え部材９とは一体化している。
【００３９】
また、半導体装置１では、冷却器５と押え部材９とを用いて、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを上記第１の大きさの力で挟み込むことで、総ての皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）が当接している部位（押え部材９の部位）とこの近傍の部位とを局部的に塑性変形させている。
【００４０】
半導体装置１についてさらに詳しい説明する。
【００４１】
冷却器５は、たとえば、アルミニウムもしくはこの合金等の弾性限度の値が小さめの金属で構成されている。また、冷却器５は、たとえば押し出し成形によって形成されており、矩形な平板状になっている。冷却器５の厚さ方向が上下方向になっており、図１の紙面に直交する方向（縦方向）に、冷媒が流れる貫通孔（図示せず）が延びている。貫通孔は複数設けられており、横方向に所定のピッチでならんでいる。
【００４２】
半導体モジュール３は矩形な平板状に形成されており、冷却器５の上面に載置されている。半導体モジュール３の厚さ方向は、上下方向になっている。なお、冷却器５と半導体モジュール３との間には、薄い膜状の伝熱部材（たとえば熱伝導グリース）１１が設けられている場合がある。
【００４３】
各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）は、横方向（横方向および縦方向であってもよい。）で所定の間隔をあけて配置されている。各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のそれぞれには、皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）が載置されている。皿バネ７は、内径側が下側になって半導体モジュール３に接触しており、外径側が上側になっており、上下方向の力に対して弾性を発揮するようになっている。
【００４４】
なお、図１等では、皿バネ７の貫通孔（皿バネ７の中央部を貫通している貫通孔）の表示は省略している。
【００４５】
押え部材９は、冷却器５と同様に、たとえば、アルミニウムもしくはこの合金等の弾性限度の値が小さめの金属で構成されており、塑性変形をしていない初期状態は矩形な平板状になっており、押え部材９の厚さ方向が上下方向になっている。
【００４６】
冷却器５の上面からは、押え部材９を支持する押え部材支持体１３が上方に突出している。そして、押え部材支持体１３によって、冷却器５と押え部材９とで、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを挟み込むようになっている。
【００４７】
なお、押え部材支持体１３としてたとえばスタッドボルトとナットとを掲げることができる。
【００４８】
次に、半導体装置１の組立作業について説明する。
【００４９】
まず、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）を冷却器５に載置する。このとき、薄い膜状の伝熱部材１１を冷却器５と各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）との間に設けてもよい。
【００５０】
続いて、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のそれぞれに、皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）を載置し、各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）の上に押え部材９を載置する（図２参照）。
【００５１】
この状態では、各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）と押え部材９とに発生する応力は、図３で示すように、ほぼ「０」になっている（図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の参照符号Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを参照）。
【００５２】
ここで、図３、図５、図７、図９について説明する。図３、図５、図７、図９の各グラフは、冷却器５と押え部材９とで、半導体モジュール３と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを挟み込むときのひずみと応力との関係を示しており、横軸が押え部材９に発生するひずみを示しており、縦軸が押え部材９に発生する応力を示している。
【００５３】
また、図３、図５、図７、図９の（ａ）は、皿バネ７Ａに当接する押え部材９の部位におけるひずみと応力との関係を示しており、図３、図５、図７、図９の（ｂ）は、皿バネ７Ｂに当接する押え部材９の部位におけるひずみと応力との関係を示しており、図３、図５、図７、図９の（ｃ）は、皿バネ７Ｃに当接する押え部材９の部位におけるひずみと応力との関係を示している。
【００５４】
また、各半導体モジュール３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、たとえば、仕様上では高さ寸法（無負荷時の上下方向の寸法）の値がお互いに等しくなっているが、個体差により、半導体モジュール３Ａの高さ寸法（上下方向の寸法）の値が最も大きく、次に、半導体モジュール３Ｃの高さ寸法（上下方向の寸法）の値が大きく、半導体モジュール３Ｂの高さ寸法（上下方向の寸法）の値が最も小さくなっている。
【００５５】
さらに、図３、図５、図７、図９に記載されているＡＬ弾性域は、押え部材９の弾性限度の領域を示しており、ＡＬ塑性域は、押え部材９の塑性領域を示している。また、ばね弾性域は、皿バネ７の弾性限度の領域を示しており、ばね塑性域は、皿バネ７の塑性領域を示している。
【００５６】
続いて、冷却器５と押え部材９とにより第１の力で半導体モジュール３と皿バネ７とを挟み込む（図４参照）。この状態では、押え部材９に発生する応力は、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に参照符号Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃで示すようになっている。これにより、押え部材９の、たとえば皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）に接している部位が局部的に塑性変形する。
【００５７】
続いて、冷却器５と押え部材９とによる半導体モジュール３と皿バネ７との挟み込み力を「０」にする（図６参照）。この状態では、各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）と押え部材９とに発生する応力は、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に参照符号Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ３ｃで示すようになっている。
【００５８】
続いて、冷却器５と押え部材９とにより上記第１の力よりも小さい第２の力で半導体モジュール３と皿バネ７とを挟み込む（図８参照）。この状態では、各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）と押え部材９とに発生する応力は、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に参照符号Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ４ｃで示すようになっている。
【００５９】
なお、冷却器５と押え部材９とによる挟み込みとこの挟み込みの解除は、冷却器５と各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とに対して、押え部材９を上下方向にのみ動かして行う。
【００６０】
このようにして、組み立られた半導体装置１では、すでに理解されるように、皿バネ７の荷重によって押え部材９のバネ接触部が塑性変形しており、各半導体モジュール３Ａ，３Ｂ，３Ｃの高さのばらつきが吸収されている。すなわち、皿バネ７の材料の剛性（弾性限度）を押え部材９のものよりも大きくして、各半導体モジュール３Ａ，３Ｂ，３Ｃの高さのばらつきを押え部材９の塑性変形（図１で示す参照符号１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ参照）で吸収し、組み付け終了後の温度変化による寸法の変化を、皿バネ７や押え部材９の弾性で吸収している。なお、皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）の高さ寸法に個体差があっても、この個体差も吸収される。
【００６１】
半導体装置１によれば、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）を１つの押え部材９で押すように構成されているので、部品点数が少なく設計や構成が簡素化されており、製造コストを低減することができる。
【００６２】
また、半導体装置１によれば、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のそれぞれを各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）のそれぞれで冷却器５側に押しているので、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）が冷却器５側に確実に付勢され、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）を効率よく均一に冷却することができる。
【００６３】
また、従来のように、１つの弾性材を使用して複数の半導体モジュールを押圧する場合と、半導体装置１のように、複数の皿バネ７を使用して複数の半導体モジュール３を押圧する場合とを比べると、半導体装置の質量を小さくすることができる。従来の半導体装置の１つの弾性材の質量は、多数の半導体モジュールを押圧する必要があるために大きくなり、半導体装置１の複数の皿バネ７の合計質量よりも大きくなってしまうからである。
【００６４】
さらに、半導体装置１によれば、冷却器５と押え部材９とを用いて各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを第１の大きさの力で挟み込んで押え部材９のみを塑性変形させているので、上記塑性変形により押え部材９の一部が凹み、この凹部１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）のそれぞれに皿バネ７が当接するので、皿バネ７が横方向や縦方向に動いてしまうことが無くなる。
【００６５】
また、半導体装置１によれば、押え部材９に塑性変形による凹部１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）が形成されているので、各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）の弾性域が拡張されており、上述した冷却器５と押え部材９を用いて各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを、皿バネ７に発生する応力と押え部材９に発生する応力とが弾性限度内になるような第２の力で挟み込むことが容易になっている。さらに、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の高さ寸法がばらついても、各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）の変形代（伸び代や縮み代）をそろえることができ、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）が冷却器５を押す力を均一にすることができる。また、押え部材９が局部的に塑性変形しているだけなので、外観の悪化が防止される。
【００６６】
また、半導体装置１によれば、伝熱部材１１の厚さをほぼ均一にすることができ、各半導体モジュール３を均一に冷却することができる。
【００６７】
さらに、半導体装置１によれば、冷却器５と押え部材９とを用いて各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを第１の大きさの力で挟み込むことで、押え部材９の、総ての皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）が当接している部位とこの近傍の部位とが局部的に塑性変形しているので、各皿バネ７の弾性域が拡張された状態になっており、大きな反発力の弾性材を使用することができる。
【００６８】
また、半導体装置１によれば、弾性材が皿バネで構成されているので、小さい弾性材で大きな押圧力（半導体モジュール３が冷却器５を押す力）を得ることができ、さらに、皿バネ７の外径側の部位を押え部材９に当接させれば、冷却器５と押え部材９とを用いて各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と各皿バネ７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）とを第１の大きさの力で挟み込んだとき、押え部材９が塑性変形しやすくなる。
【００６９】
なお、各半導体モジュール３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）が異なる規格のもので高さ寸法が異なっている場合は、規格の異なる（無負荷状態の高さ寸法やバネ常数が異なる）皿バネを採用してもよい。たとえば、半導体モジュールの高さが低い場合には、高さの高い皿バネを使用し、半導体モジュールの高さが高い場合には、高さの低い皿バネを使用してもよい。この場合、無負荷状態における半導体モジュールの高さ寸法と皿バネの高さ寸法との和が一定になることが望ましい。
【００７０】
また、半導体装置１では、１つの冷却器５に複数の半導体モジュール３を設置し、各半導体モジュール３のそれぞれに弾性材７を設置し、各弾性材７を１つの押え部材９で押しているが、１つの冷却器５に複数の半導体モジュール３を設置し、各半導体モジュール３のそれぞれに弾性材７を設置し、各半導体モジュール３のうちの所定の一群の半導体モジュール（複数の半導体モジュール）３を１つの押え部材９で押し、各半導体モジュール３のうちの所定の他の一群の半導体モジュール（単数もしくは複数の半導体モジュール）３を他の１つの押え部材９で押す構成であってもよい。
【００７１】
また、半導体装置１を、１つの冷却器に複数の半導体モジュールを設置し、前記各半導体モジュールのそれぞれに弾性材を設置し、前記各弾性材を１つの押え部材で押すことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されている半導体装置であって、前記冷却器と前記押え部材とを用いて前記各半導体モジュールと前記各弾性材とを前記弾性材に発生する応力と前記押え部材に発生する応力とが弾性限度内になるような力で挟み込むことで、前記各半導体モジュールを前記冷却器に押し付けるように構成されているとともに、前記押え部材の、前記弾性材に接している部位が、前記挟み込み方向における前記各半導体モジュールの寸法差に応じて、各弾性材に発生する応力をほぼ均一化するために塑性変形している半導体装置として把握してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１  半導体装置
３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）  半導体モジュール
５  冷却器
７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）  弾性材（皿バネ）
９  押え部材
【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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【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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【図１４】
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