(57)【要約】  絶縁基板と冷却器との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができ、且つ、半導体素子の熱を適切に冷却することができる半導体装置を提供する。半導体装置（１）は、絶縁基板（６０）、前記絶縁基板（６０）上に配置された半導体素子（７１）、冷却器（１０）、及び、前記絶縁基板（６０）と前記冷却器（１０）との間に配置されたポーラス金属板（５０）を備える。ポーラス金属板（５０）の穴（５１）は、少なくともポーラス金属板（５０）の冷却器側を向く面（５０ｃ）に開口する穴であり、冷却器側から絶縁基板側に向かうにしたがって当該穴の断面が縮小する形状をなしている。
2010143273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、この絶縁基板上に配置された半導体素子と、冷却器と、複数の穴が形成されたポーラス金属板であって上記絶縁基板と上記冷却器との間に配置されたポーラス金属板と、を備える半導体装置において、
上記ポーラス金属板の上記穴は、少なくとも上記ポーラス金属板の上記冷却器側を向く面に開口する穴であり、上記冷却器側から上記絶縁基板側に向かうにしたがって当該穴の断面が縮小する形状をなす
半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記ポーラス金属板の前記穴は、円錐形状及び円錐台形状のいずれかである
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であって、
前記ポーラス金属板の前記穴は、上記ポーラス金属板の前記絶縁基板側を向く面から前記冷却器側を向く面にわたって上記ポーラス金属板を貫通する貫通孔である
半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置であって、
前記ポーラス金属板の前記貫通孔の側面と間隙を介して上記穴の内部に配置された熱伝導体を有し、
上記熱伝導体は、上記ポーラス金属板の前記絶縁基板側を向く面から前記冷却器側を向く面にわたって延びる形態をなす
半導体装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記ポーラス金属板の前記穴は、前記冷却器側を向く面にのみ開口する有底穴である
半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置であって、
前記ポーラス金属板の前記有底穴の側面と間隙を介して上記穴の内部に配置された熱伝導体を有し、
上記熱伝導体は、上記ポーラス金属板の上記有底穴の底面から上記冷却器側を向く面にわたって延びる形態をなす
半導体装置。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記ポーラス金属板は、
本体部と、
前記穴に側面を囲まれて、上記ポーラス金属板の前記冷却器側を向く面から前記絶縁基板側に延びる熱伝導部であって、上記本体部と一体に連結した熱伝導部と、を有する
半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置であって、
前記ポーラス金属板の前記穴は、
環の一部が途切れた断面形状で、上記ポーラス金属板の前記絶縁基板側を向く面から前記冷却器側を向く面にわたって上記ポーラス金属板を貫通する貫通孔であり、前記熱伝導部の側面の周囲に配置されてなり、
上記ポーラス金属板の前記本体部と上記熱伝導部とは、上記貫通孔の環が途切れている位置で一体に連結してなる
半導体装置。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体装置であって、
前記ポーラス金属板の前記穴は、
環状及び環の一部が途切れた形状のいずれかの断面形状で、上記ポーラス金属板の前記冷却器側を向く面から上記絶縁基板側に延び、上記ポーラス金属板の上記冷却器側を向く面にのみ開口する有底穴であり、前記熱伝導部の側面の周囲に配置されてなり、
上記ポーラス金属板の前記本体部と上記熱伝導部とは、少なくとも、上記熱伝導部の上記絶縁基板側で一体に連結してなる
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体素子が発する熱を冷却する冷却器を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車等の電源として、電力変換機能を有するインバータ装置が用いられている。インバータ装置は、スイッチング素子として複数の半導体素子を備えている。このインバータ装置の半導体素子は、電力変換等に伴って発熱するため、積極的に冷却される必要がある。このため、半導体素子が発する熱を冷却する冷却機構を備える半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３７５５６号公報
【０００４】
特許文献１には、絶縁基板と、この絶縁基板上に配置された半導体素子と、冷却手段と、絶縁基板と冷却手段との間に配置されたポーラス金属板と、を備える半導体装置が開示されている。ポーラス金属板には、ポーラス金属板の絶縁基板側を向く面から冷却手段側を向く面にわたってポーラス金属板を貫通する円柱形状の貫通孔が複数形成されている。このようなポーラス金属板は、貫通孔のために剛性が低下し、たわみやすくなる。従って、このポーラス金属板を絶縁基板と冷却手段との間に配置することで、線膨張率の小さな絶縁基板と線膨張率の大きな冷却手段（放熱板）との熱伸び差を吸収し、応力を緩和することができると記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、絶縁基板と冷却手段との線膨張率差によって生じる応力を緩和するために、ポーラス金属板を貫通する円柱形状の貫通孔を多数形成すると、ポーラス金属板の熱容量及び熱伝導性が低下する。このため、ポーラス金属板において、半導体素子から絶縁基板に伝わった熱を、適切に、冷却手段（冷却器）に伝えることができなくなる虞があった。特に、半導体素子において瞬時に大量の発熱が生じた場合は、半導体素子から絶縁基板に伝わった熱を、ポーラス金属板において吸収しきれなくなる虞があった。このように、特許文献１の半導体装置では、半導体素子の熱を適切に冷却することができない虞があった。【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、絶縁基板と冷却器との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができ、且つ、半導体素子の熱を適切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】
【０００７】
(1)本発明の一態様は、絶縁基板と、この絶縁基板上に配置された半導体素子と、冷却器と、複数の穴が形成されたポーラス金属板であって上記絶縁基板と上記冷却器との間に配置されたポーラス金属板と、を備える半導体装置において、上記ポーラス金属板の上記穴は、少なくとも上記ポーラス金属板の上記冷却器側を向く面に開口する穴であり、上記冷却器側から上記絶縁基板側に向かうにしたがって当該穴の断面（断面積）が縮小する形状をなす半導体装置である。【０００８】
上述の半導体装置では、絶縁基板と冷却器（絶縁基板に比べて線膨張率が大きい）との間にポーラス金属板が配置されている。しかも、ポーラス金属板の穴は、少なくともポーラス金属板の冷却器側を向く面に開口している。このようなポーラス金属板では、少なくともポーラス金属板の冷却器側の部位の剛性が低くなり、ポーラス金属板の冷却器側の部位がたわみやすくなる。このように、ポーラス金属板について、冷却器（絶縁基板に比べて大きく熱伸びする部材）側の部位の剛性を低下させることで、ポーラス金属板において、絶縁基板と冷却器との熱伸び差を吸収し、絶縁基板と冷却器との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。【０００９】
しかも、ポーラス金属板の穴は、冷却器側から絶縁基板側に向かうにしたがって当該穴の断面（ポーラス金属板をその厚み方向に直交する方向に切断したときの当該穴の断面）が縮小する形状をなしている。このように、ポーラス金属板において、絶縁基板（線膨張率の小さい部材、すなわち熱伸びが小さい部材）側の部位にかかる穴の断面を小さくしても、冷却器（線膨張率の大きい部材、すなわち熱伸びが大きい部材）側の部位にかかる穴の断面を大きくしておけば、絶縁基板と冷却器との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。【００１０】
その上、熱源である半導体素子に近い部位（絶縁基板側の部位）にかかる穴の断面を小さくしているので、ポーラス金属板の熱容量及び熱伝導性を高めることができる。さらには、半導体素子において瞬時に大量の発熱が生じた場合でも、ポーラス金属板について絶縁基板側の部位の熱容量を高めているので、半導体素子から絶縁基板に伝わった熱を、ポーラス金属板において適切に吸収することができる。以上より、上述の半導体装置では、半導体素子の熱を適切に冷却することができる。【００１１】
なお、「少なくともポーラス金属板の冷却器側を向く面に開口する穴」としては、例えば、「ポーラス金属板の絶縁基板側を向く面（表面）から冷却器側を向く面（裏面）にわたってポーラス金属板を貫通する貫通孔（ポーラス金属板の表面と裏面とに開口する貫通孔）」、「ポーラス金属板の冷却器側を向く面（裏面）にのみ開口する有底穴」を挙げることができる。【００１２】
(2)さらに、(1)に記載の半導体装置であって、前記ポーラス金属板の前記穴は、円錐形状及び円錐台形状のいずれかである半導体装置とすると良い。【００１３】
上述の半導体装置では、ポーラス金属板の穴を、円錐形状または円錐台形状としている。詳細には、冷却器側から絶縁基板側に向かうにしたがって当該穴の断面が縮小する形状として、円錐形状または円錐台形状を選択している。円錐形状または円錐台形状の穴は、形成容易である。例えば、円錐形状または円錐台形状の刃を有するドリルを用いて、金属板を切削加工することで、円錐形状または円錐台形状の穴を有するポーラス金属板を作製することができる。従って、上述の半導体装置は、低コストとなる。【００１４】
(3)さらに、(1)または(2)に記載の半導体装置であって、前記ポーラス金属板の前記穴は、上記ポーラス金属板の前記絶縁基板側を向く面から前記冷却器側を向く面にわたって上記ポーラス金属板を貫通する貫通孔である半導体装置とすると良い。【００１５】
上述の半導体装置では、ポーラス金属板の穴を、ポーラス金属板の絶縁基板側を向く面（表面）から冷却器側を向く面（裏面）にわたってポーラス金属板を貫通する貫通孔としている。このような貫通孔を有するポーラス金属板は、剛性が低く、たわみやすくなる。このため、絶縁基板と冷却器との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。【００１６】
(4)さらに、(3)に記載の半導体装置であって、前記ポーラス金属板の前記貫通孔の側面と間隙を介して上記穴の内部に配置された熱伝導体を有し、上記熱伝導体は、上記ポーラス金属板の前記絶縁基板側を向く面から前記冷却器側を向く面にわたって延びる形態をなす半導体装置とすると良い。【００１７】
上述の半導体装置では、ポーラス金属板の穴（貫通孔）の内部に熱伝導体を配置している。この熱伝導体は、ポーラス金属板の絶縁基板側を向く面（表面）から冷却器側を向く面（裏面）にわたって延びる形態をなしている。このため、絶縁基板と冷却器との間に熱伝導体も配置されるので、ポーラス金属板に加えて、この熱伝導体を通じても、半導体素子から絶縁基板に伝わった熱を、冷却器に伝えることができる。これにより、半導体素子から冷却器への熱伝導性が向上するので、半導体素子の冷却性能を高めることができる。【００１８】
しかも、この熱伝導体を、ポーラス金属板の穴（貫通孔）の側面と間隙を介して穴（貫通孔）の内部に配置している。このため、ポーラス金属板がたわむ際に、熱伝導体によってポーラス金属板のたわみが妨げられることがない。これにより、ポーラス金属板によって、絶縁基板と冷却器との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。【００１９】
(5)また、(1)または(2)に記載の半導体装置であって、前記ポーラス金属板の前記穴は、前記冷却器側を向く面にのみ開口する有底穴である半導体装置とすると良い。【００２０】
上述の半導体装置では、ポーラス金属板の穴を、冷却器側を向く面（裏面）にのみ開口する有底穴としている。これにより、ポーラス金属板の絶縁基板側を向く面（表面）には穴の開口が存在しなくなるので、ポーラス金属板について、熱源である半導体素子に近い部位（絶縁基板側の部位）の熱容量及び熱伝導性を高めることができる。これにより、半導体素子の冷却性能を高めることができる。【００２１】
なお、ポーラス金属板において、線膨張率の小さい（すなわち、熱伸びが小さい）絶縁基板側を向く面（表面）に穴の開口が無くても、線膨張率の大きな（すなわち、熱伸びが大きい）冷却器側を向く面（裏面）に穴の開口を設けておけば、絶縁基板と冷却器との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。【００２２】
(6)さらに、(5)に記載の半導体装置であって、前記ポーラス金属板の前記有底穴の側面と間隙を介して上記穴の内部に配置された熱伝導体を有し、上記熱伝導体は、上記ポーラス金属板の上記有底穴の底面から上記冷却器側を向く面にわたって延びる形態をなす半導体装置とすると良い。【００２３】
上述の半導体装置では、ポーラス金属板の穴（有底穴）の内部に熱伝導体を配置している。この熱伝導体は、ポーラス金属板の穴（有底穴）の底面から冷却器側を向く面（裏面）にわたって延びる形態をなしている。このため、絶縁基板と冷却器との間に熱伝導体も配置されるので、ポーラス金属板に加えて、この熱伝導体を通じても、半導体素子から絶縁基板に伝わった熱を、冷却器に伝えることができる。これにより、半導体素子の冷却性能を高めることができる。【００２４】
しかも、この熱伝導体を、ポーラス金属板の穴（有底穴）の側面と間隙を介して穴（有底穴）の内部に配置している。このため、ポーラス金属板がたわむ際に、熱伝導体によってポーラス金属板のたわみが妨げられることがない。これにより、ポーラス金属板によって、絶縁基板と冷却器との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。【００２５】
(7)また、(1)に記載の半導体装置であって、前記ポーラス金属板は、本体部と、前記穴に側面を囲まれて、上記ポーラス金属板の前記冷却器側を向く面から前記絶縁基板側に延びる熱伝導部であって、上記本体部と一体に連結した熱伝導部と、を有する半導体装置とすると良い。【００２６】
上述の半導体装置では、ポーラス金属板が、本体部と、前記穴（前記貫通孔または前記有底穴）に側面を囲まれてポーラス金属板の冷却器側を向く面（裏面）から絶縁基板側に延びる熱伝導部とを有している。このような形態のポーラス金属板は、(4)または(6)に記載の半導体装置における「ポーラス金属板＋熱伝導体」と同様な作用効果を奏することができる。上述のポーラス金属板の「本体部」が(4)または(6)の「ポーラス金属板」に相当し、上述のポーラス金属板の「熱伝導部」が(4)または(6)の「熱伝導体」に相当し、上述のポーラス金属板の「穴」が(4)または(6)の「間隙（ポーラス金属板の穴の側面と熱伝導体との間の間隙）」に相当するからである。【００２７】
具体的には、上述の半導体装置では、本体部（(4)または(6)のポーラス金属板に相当する部位）に加えて、熱伝導部（(4)または(6)の熱伝導体に相当する部位）を通じても、半導体素子から絶縁基板に伝わった熱を、冷却器に伝えることができる。これにより、半導体素子から冷却器への熱伝導性が良好になるので、半導体素子の冷却性能を高めることができる。【００２８】
しかも、熱伝導部（(4)または(6)の熱伝導体に相当する部位）と本体部（(4)または(6)のポーラス金属板に相当する部位）との間には、前記穴（(4)または(6)の間隙Ｓに相当する部位）が介在している。このため、ポーラス金属板（本体部）がたわむ際に、熱伝導部によってポーラス金属板（本体部）のたわみが妨げられることがない。従って、上述の半導体装置でも、(4)または(6)の半導体装置と同様に、ポーラス金属板によって、絶縁基板と冷却器との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。【００２９】
ここで、(4)に記載の半導体装置とは、前述のように、ポーラス金属板の穴（貫通孔）の側面と間隙を介して穴（貫通孔）の内部に配置された熱伝導体を有し、この熱伝導体が、ポーラス金属板の絶縁基板側を向く面から冷却器側を向く面にわたって延びる形態をなす半導体装置である。また、(6)に記載の半導体装置とは、前述のように、ポーラス金属板の穴（有底穴）の側面と間隙を介して穴（有底穴）の内部に配置された熱伝導体を有し、この熱伝導体が、ポーラス金属板の穴（有底穴）の底面から冷却器側を向く面にわたって延びる形態をなす半導体装置である。【００３０】
また、(4)または(6)に記載の半導体装置では、ポーラス金属板と熱伝導体とは別部品である。これに対し、上述の半導体装置では、熱伝導部が、ポーラス金属板の本体部と一体に連結している。すなわち、熱伝導部（(4)または(6)において熱伝導体に相当する部位）と本体部（(4)または(6)においてポーラス金属板に相当する部位）とが一部品で構成されている。このため、部品点数が少なくなり、半導体装置の生産性が向上する。従って、上述の半導体装置は、低コストとなる。【００３１】
(8)さらに、(7)に記載の半導体装置であって、前記ポーラス金属板の前記穴は、環の一部が途切れた断面形状で、上記ポーラス金属板の前記絶縁基板側を向く面から前記冷却器側を向く面にわたって上記ポーラス金属板を貫通する貫通孔であり、前記熱伝導部の側面の周囲に配置されてなり、上記ポーラス金属板の前記本体部と上記熱伝導部とは、上記貫通孔の環が途切れている位置で一体に連結してなる半導体装置とすると良い。【００３２】
上述の半導体装置では、ポーラス金属板の穴を、環の一部が途切れた断面形状（ポーラス金属板をその厚み方向に直交する方向に切断したときの穴の断面が、環の一部が途切れた形状）で、ポーラス金属板の絶縁基板側を向く面（表面）から冷却器側を向く面（裏面）にわたってポーラス金属板を貫通する貫通孔としている。この貫通孔は、熱伝導部の側面の周囲に配置されている。そして、ポーラス金属板の本体部と熱伝導部とは、貫通孔の環が途切れている位置で一体に連結している。このような形態のポーラス金属板は、前述のように、(4)に記載の半導体装置における「ポーラス金属板＋熱伝導体」と同様な作用効果を奏することができる。【００３３】
なお、上述のポーラス金属板の「本体部」が(4)の「ポーラス金属板」に相当し、上述のポーラス金属板の「熱伝導部」が(4)の「熱伝導体」に相当し、上述のポーラス金属板の「貫通孔」が(4)の「間隙（ポーラス金属板の穴の側面と熱伝導体との間の間隙）」に相当する。【００３４】
また、「環の一部が途切れた断面形状」としては、例えば、円環を２等分したような断面形状、円環の一部を削除したＣ字状の断面形状等を挙げることができる。また、環は、円環に限らず、いすれの形状（四角など）の環であっても良い。【００３５】
(9)また、(7)に記載の半導体装置であって、前記ポーラス金属板の前記穴は、環状及び環の一部が途切れた形状のいずれかの断面形状で、上記ポーラス金属板の前記冷却器側を向く面から上記絶縁基板側に延び、上記ポーラス金属板の上記冷却器側を向く面にのみ開口する有底穴であり、前記熱伝導部の側面の周囲に配置されてなり、上記ポーラス金属板の前記本体部と上記熱伝導部とは、少なくとも、上記熱伝導部の上記絶縁基板側で一体に連結してなる半導体装置とすると良い。【００３６】
上述の半導体装置では、ポーラス金属板の穴を、環状または環の一部が途切れた断面形状（ポーラス金属板をその厚み方向に直交する方向に切断したときの穴の断面が、環状または円環の一部が途切れた形状）で、ポーラス金属板の冷却器側を向く面（裏面）から絶縁基板側に延び、ポーラス金属板の冷却器側を向く面（裏面）にのみ開口する有底穴としている。この有底穴は、熱伝導部の側面の周囲に配置されている。そして、ポーラス金属板の本体部と熱伝導部とは、少なくとも、熱伝導部の絶縁基板側で一体に連結している。このような形態のポーラス金属板は、前述のように、(6)に記載の半導体装置における「ポーラス金属板＋熱伝導体」と同様な作用効果を奏することができる。【００３７】
なお、上述のポーラス金属板の「本体部」が(6)の「ポーラス金属板」に相当し、上述のポーラス金属板の「熱伝導部」が(6)の「熱伝導体」に相当し、上述のポーラス金属板の「有底穴」が(6)の「間隙（ポーラス金属板の穴の側面と熱伝導体との間の間隙）」に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例１にかかる半導体装置の斜視図である。
【図２】同半導体装置の断面図であり、図１のＣ−Ｃ矢視断面図に相当する。
【図３】実施例１にかかる冷却器のフィン部材の斜視図である。
【図４】実施例１にかかるポーラス金属板の斜視図である。
【図５】同ポーラス金属板の作用効果を説明する図であり、図２のＤ部拡大図に相当する。
【図６】同ポーラス金属板の作用効果を説明する図であり、図２のＤ部拡大図に相当する。
【図７】実施例２にかかる半導体装置の断面図であり、図１のＣ−Ｃ矢視断面図に相当する。
【図８】実施例２にかかるポーラス金属板の作用効果を説明する図であり、図７のＥ部拡大図に相当する。
【図９】実施例３にかかる半導体装置の断面図であり、図１のＣ−Ｃ矢視断面図に相当する。
【図１０】実施例３にかかるポーラス金属板の作用効果を説明する図であり、図９のＦ部拡大図に相当する。
【図１１】実施例４にかかる半導体装置の断面図であり、図１のＣ−Ｃ矢視断面図に相当する。
【図１２】実施例４にかかるポーラス金属板の作用効果を説明する図であり、図１１のＧ部拡大図に相当する。
【図１３】実施例５にかかる半導体装置の断面図であり、図１のＣ−Ｃ矢視断面図に相当する。
【図１４】実施例５にかかるポーラス金属板の斜視図である。
【図１５】同ポーラス金属板の表面の一部を示す図である。
【図１６】同ポーラス金属板の横断面の一部を示す図である。
【図１７】同ポーラス金属板の裏面の一部を示す図である。
【図１８】同ポーラス金属板の作用効果を説明する図であり、図１３のＨ部拡大図に相当する。
【図１９】実施例６にかかる半導体装置の断面図であり、図１のＣ−Ｃ矢視断面図に相当する。
【図２０】実施例６にかかるポーラス金属板の斜視図である。
【図２１】同ポーラス金属板の横断面図である。
【図２２】同ポーラス金属板の裏面図である。
【図２３】同ポーラス金属板の作用効果を説明する図であり、図１９のＪ部拡大図に相当する。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（実施例１）
次に、本発明の実施例１について、図面を参照しつつ説明する。
本実施例１の半導体装置１は、図１に示すように、半導体素子７１〜７４と、絶縁基板６０と、ポーラス金属板５０と、冷却器１０とを有している。詳細には、半導体素子７１〜７４は、それぞれ、絶縁基板６０上に配置（ハンダ付け）されている。ポーラス金属板５０は、絶縁基板６０と冷却器１０との間に配置されている。なお、図１の矢印は、冷却器１０の内部を流れる冷媒（例えば、水）の流れ方向を示している。
【００４０】
冷却器１０は、外枠を形成するフレーム３０と、フレーム３０内に収容されたフィン部材２０とを備えている。フレーム３０とフィン部材２０とは、ロウ付けにより接合されている。
【００４１】
フィン部材２０は、アルミニウムからなり、図３に示すように、矩形平板状をなすベース２１と、ベース２１の一面から突出する複数（本実施例１では１０本）のフィン２２とを備えている。フィン２２は、矩形平板状をなしている。複数（本実施例１では１０本）のフィン２２は、ベース２１の短手方向（冷媒の流れ方向に直交する方向）に、一定の間隙をあけて一列に並べられている。各フィン２２の間には、冷媒の流路２５が形成される。このフィン部材２０は、例えば、アルミニウムの押出成形により一体成形することができる。
【００４２】
フレーム３０は、矩形平板状をなすアルミニウム製の第１フレーム部材３１と、断面コ字状をなすアルミニウム製の第２フレーム部材３２とを有している（図１，図２参照）。第１フレーム部材３１と第２フレーム部材３２とは、ロウ付けにより接合されている。これにより、フレーム３０は、矩形筒状をなす。このフレーム３０では、長手方向（冷媒の流れ方向に一致する方向）の一端が、冷媒を導入する導入口３０ａとなり、長手方向の他端が、冷媒を排出する排出口３０ｂとなっている（図１参照）。
【００４３】
冷却器１０を構成する第１フレーム部材３１の表面３１ｂには、一定の間隙をあけて、４つのポーラス金属板５０が配置されている（図１，図２参照）。４つのポーラス金属板５０は、ぞれぞれ、第１フレーム部材３１の表面３１ｂにロウ付けされている。
【００４４】
ポーラス金属板５０は、アルミニウムからなり、図４に示すように、矩形平板状をなしている。このポーラス金属板５０には、ポーラス金属板５０の厚み方向に貫通する複数の貫通孔５１が形成されている。この貫通孔５１は、図２に示すように、ポーラス金属板の表面５０ｂ（絶縁基板６０側を向く面）から裏面５０ｃ（冷却器１０側を向く面）にわたって、ポーラス金属板５０を貫通している。従って、貫通孔５１は、ポーラス金属板５０の表面５０ｂと裏面５０ｃとに開口している。
【００４５】
しかも、貫通孔５１は、冷却器１０側から絶縁基板６０側に（裏面５０ｃから表面５０ｂに、図２において下方から上方に）向かうにしたがって、貫通孔５１の断面（ポーラス金属板５０をその厚み方向に直交する方向に切断したときの貫通孔５１の断面）が縮小する形状をなしている。詳細には、貫通孔５１は、裏面５０ｃから表面５０ｂに向かうにしたがって縮径する（孔の直径が縮小する）円錐台形状をなしている（図４参照）。
【００４６】
さらに、各々のポーラス金属板５０の表面５０ｂには、絶縁基板６０が配置されている（図１，図２参照）。絶縁基板６０は、ポーラス金属板５０の表面５０ｂにロウ付けされている。この絶縁基板６０は、電気絶縁性を有する部材（例えば、アルミナ等のセラミック）からなり、矩形平板状をなしている。
【００４７】
さらに、４つの絶縁基板６０の表面６０ｂには、半導体素子７１〜７４が配置されている（図１，図２参照）。半導体素子７１〜７４は、絶縁基板６０の表面６０ｂにハンダ付けされている。半導体素子７１〜７４は、ＩＧＢＴ等の半導体素子である。
【００４８】
ここで、本実施例１にかかる半導体装置１における冷却作用について説明する。半導体素子７１〜７４は、使用に伴って発熱する。これらの熱は、絶縁基板６０を通じて、ポーラス金属板５０に伝えられる。さらに、フレーム３０（第１フレーム部材３１）に伝えられて、フレーム３０の内部に収納されているフィン部材２０の各々のフィン２２に伝えられる。
【００４９】
フレーム３０の内部には、図１に矢印で示すように、導入口３０ａを通じて冷媒（例えば、水）が連続的に導入される。フレーム３０の内部に導入された冷媒は、フィン２２とフィン２２との間に形成される流路２５を、排出口３０ｂに向かって流れてゆく。これにより、フィン部材２０の各々のフィン２２は、流路２５を流れる冷媒と熱交換を行うことができる。すなわち、半導体素子７１〜７４から各々のフィン２２に伝えられた熱を、流路２５を流れる冷媒に放出することができる。流路２５を流れつつフィン２２の熱を吸収した冷媒は、排出口３０ｂを通じてフレーム３０の外部に排出される。このようにして、発熱した半導体素子７１〜７４を冷却することができる。
【００５０】
ところで、絶縁基板６０とフレーム３０（第１フレーム部材３１）とでは、線膨張率が大きく異なる。具体的には、例えば、アルミナからなる絶縁基板６０を用いた場合、その線膨張率は約７×１０−６／℃である。一方、アルミニウムからなるフレーム３０（第１フレーム部材３１）の線膨張率は、約２３×１０−６／℃である。この例の場合、フレーム３０（第１フレーム部材３１）の線膨張率は、絶縁基板６０の線膨張率の３倍以上となる。従って、半導体素子７１〜７４が発した熱が絶縁基板６０と第１フレーム部材３１とに伝わったとき、フレーム３０（第１フレーム部材３１）は、絶縁基板６０に比べて大きく熱伸び（熱膨張）する。
【００５１】
これに対し、本実施例１の半導体装置１では、前述のように、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との間に、ポーラス金属板５０を配置している。しかも、ポーラス金属板５０には、ポーラス金属板５０の裏面５０ｃ（ポーラス金属板５０の冷却器１０側を向く面）及び表面５０ｂに開口する貫通孔５１が形成されている（図２参照）。このようなポーラス金属板５０では、少なくともポーラス金属板５０の冷却器１０側の部位５４の剛性が低くなり、ポーラス金属板５０の冷却器１０側の部位５４がたわみやすくなる（図５参照）。このように、ポーラス金属板５０について冷却器１０側の部位５４の剛性を低下させることで、ポーラス金属板５０において、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との熱伸び差を吸収し、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる（図５参照）。なお、図５では、ポーラス金属板５０が撓み、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との熱伸び差を吸収している様子を示している。
【００５２】
しかも、ポーラス金属板５０の貫通孔５１は、冷却器１０側から絶縁基板６０側に（裏面５０ｃから表面５０ｂに、図２において下方から上方に）向かうにしたがって、貫通孔５１の断面（ポーラス金属板５０をその厚み方向に直交する方向に切断したときの貫通孔５１の断面）が縮小する形状をなしている。詳細には、貫通孔５１は、裏面５０ｃから表面５０ｂに向かうにしたがって縮径する（孔の直径が縮小する）円錐台形状をなしている。このように、ポーラス金属板５０において、絶縁基板６０（熱伸びが小さい部材）側の部位５３にかかる貫通孔５１の断面を小さく（換言すれば、貫通孔５１の孔径を小さく）しても、冷却器１０（熱伸びが大きい部材）側の部位５４にかかる貫通孔５１の断面を大きく（換言すれば、貫通孔５１の孔径を大きく）しておけば、絶縁基板６０と冷却器１０との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。
【００５３】
その上、熱源である半導体素子７１〜７４に近い部位（絶縁基板６０側の部位）にかかる、貫通孔５１の断面を小さく（換言すれば、貫通孔５１の孔径を小さく）することで、裏面５０ｃの開口部５１ｃと等しい断面（孔径）で表面５０ｂまで延びる円柱形状の貫通孔５１Ｋ（図６において二点差線で示す貫通孔）を形成する場合に比べて、ポーラス金属板の体積（重量）を高めることができる（図６参照）。これにより、ポーラス金属板５０の熱容量及び熱伝導性を高めることができる。
【００５４】
さらには、半導体素子７１〜７４において瞬時に大量の発熱が生じた場合でも、半導体素子７１〜７４から絶縁基板６０に伝わった熱を、ポーラス金属板５０において適切に吸収することができる。上記形状の貫通孔５１を有するポーラス金属板５０では、裏面５０ｃの開口部５１ｃと等しい断面（孔径）で表面５０ｂまで延びる円柱形状の貫通孔５１Ｋ（図６において二点差線で示す貫通孔）を形成する場合に比べて、絶縁基板６０側の部位５３の熱容量が高くなるからである。
以上より、本実施例１の半導体装置１では、半導体素子７１〜７４の熱を適切に冷却することができる。
【００５５】
次に、半導体装置１の製造方法について説明する。
まず、アルミニウム製のフィン部材２０を用意する。フィン部材２０は、例えば、アルミニウムの押出成形により一体成形することができる。また、アルミニウム製の矩形平板状の第１フレーム部材３１と、アルミニウム製の第２フレーム部材３２とを用意する。第２フレーム部材３２は、矩形平板状のアルミニウム板を、コの字状にプレス加工することで製造できる。
【００５６】
さらに、複数の貫通孔５１が形成されたポーラス金属板５０を、４個用意する。このポーラス金属板５０は、例えば、貫通孔５１と同等の円錐台形状の刃を有するドリルを用いて、矩形平板状のアルミニウム板を切削加工（貫通孔５１を形成）することで作製することができる。また、４個の絶縁基板６０（例えば、アルミナからなるセラミック板）を用意する。
【００５７】
次に、組立工程に進み、フィン部材２０を、第２フレーム部材３２の底面３２ｂ上に配置する（図１参照）。その後、第２フレーム部材３２に蓋をするように、第１フレーム部材３１を、第１フレーム部材３１の上端面３２ｃ上に配置する。このとき、フィン部材２０のフィン２２の上端面２２ｂと第１フレーム部材３１の裏面３１ｃとが接触する（図２参照）。さらに、第１フレーム部材３１の表面３１ｂ上に、一定の間隙をあけて、４つのポーラス金属板５０を一列に配置する（図１参照）。さらに、各々のポーラス金属板５０の表面５０ｂ上に、絶縁基板６０を配置する。なお、第１フレーム部材３１の裏面３１ｃと、第２フレーム部材３２の底面３２ｂと、ポーラス金属板５０の裏面５０ｃと、絶縁基板６０の裏面６０ｃ（図２参照）には、予めロウ材（例えば、融点６００℃）が塗布されている。
【００５８】
その後、接合工程に進み、上述のようにして、フィン部材２０、第１フレーム部材３１、第２フレーム部材３２、ポーラス金属板５０、及び絶縁基板６０を組み合わせたもの（組み合わせ体）を、電気炉（図示なし）内に収容する。次いで、電気炉内の温度を６００℃にまで上昇させて、ロウ材を溶融させる。その後、組み合わせ体を電気炉内から取り出し、冷却して、ロウ材を硬化させる。これにより、フィン部材２０、第１フレーム部材３１、第２フレーム部材３２、ポーラス金属板５０、及び絶縁基板６０を、ロウ付けにより接合することができる。このとき、フィン部材２０と第１フレーム部材３１と第２フレーム部材３２とがロウ付けされて、冷却器１０となる。その後、絶縁基板６０の表面６０ｂに、半導体素子７１〜７４をハンダ付けすることで、本実施例１の半導体装置１（図１参照）が完成する。
【００５９】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２について、図面を参照しつつ説明する。
本実施例２の半導体装置１００（図１，図７参照）は、実施例１の半導体装置１（図１，図２参照）と比較して、ポーラス金属板５０の貫通孔５１の内部に熱伝導体を配置した点のみが異なり、その他については同様である。従って、ここでは、実施例１と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。
【００６０】
本実施例２の半導体装置１００では、図７に示すように、ポーラス金属板５０の各々の貫通孔５１の内部に、熱伝導体４０を配置している。この熱伝導体４０は、ポーラス金属板５０と同じくアルミニウム製で、ポーラス金属板５０の表面５０ｂ（絶縁基板６０側を向く面）から裏面５０ｃ（冷却器１０側を向く面）にわたって延びる形態（詳細には、円錐台形状）をなしている。従って、各々の熱伝導体４０は、絶縁基板６０の裏面６０ｃと冷却器１０を構成する第１フレーム部材３１の表面３１ｂとに接触した状態で、ポーラス金属板５０の貫通孔５１の内部に配置される。このため、ポーラス金属板５０に加えて、熱伝導体４０を通じても、半導体素子７１〜７４から絶縁基板６０に伝わった熱を、冷却器１０に伝えることができる。これにより、半導体素子７１〜７４から冷却器１０への熱伝導性が向上するので、半導体素子の冷却性能を高めることができる。
【００６１】
しかも、本実施例２では、熱伝導体４０を、貫通孔５１よりも僅かに小さい（細い）円錐台形状としている。このため、熱伝導体４０が、ポーラス金属板５０の貫通孔５１の側面５１ｆと間隙Ｓを介して貫通孔５１の内部に配置される（図７，図８参照）。このため、図８に示すように、ポーラス金属板５０がたわむ際に、熱伝導体４０によってポーラス金属板５０のたわみが妨げられることがない。これにより、本実施例２の半導体装置１００でも、実施例１の半導体装置１と同様に、ポーラス金属板５０によって、絶縁基板６０と冷却器１０（詳細には、第１フレーム部材３１）との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。なお、図８では、ポーラス金属板５０が撓み、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との熱伸び差を吸収している様子を示している。
【００６２】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について、図面を参照しつつ説明する。
本実施例３の半導体装置２００（図１，図９参照）は、実施例１の半導体装置１（図１，図２参照）と比較して、ポーラス金属板の穴形状のみが異なり、その他については同様である。従って、ここでは、実施例１と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。
【００６３】
実施例１では、ポーラス金属板５０の穴を、ポーラス金属板５０の表面５０ｂと裏面５０ｃとに開口する貫通孔５１とした。これに対し、本実施例３では、ポーラス金属板２５０の穴を、裏面２５０ｃ（冷却器１０側を向く面）にのみ開口する有底穴２５１としている（図９参照）。この有底穴２５１は、実施例１の貫通孔５１と同様に、冷却器１０側から絶縁基板６０側に（裏面２５０ｃから表面２５０ｂに、図９において下方から上方に）向かうにしたがって、有底穴２５１の断面（ポーラス金属板２５０をその厚み方向に直交する方向に切断したときの有底穴２５１の断面）が縮小する形状をなしている。詳細には、有底穴２５１は、裏面２５０ｃから表面２５０ｂ側に向かうにしたがって縮径する（孔の直径が縮小する）円錐台形状をなしている。
【００６４】
このポーラス金属板２５０は、例えば、有底穴２５１と同等の円錐台形状の刃を有するドリルを用いて、矩形平板状のアルミニウム板を切削加工（有底穴２５１を形成）することで作製することができる。
【００６５】
上述のように、ポーラス金属板２５０の穴を、裏面２５０ｃ（冷却器１０側を向く面）にのみ開口する有底穴２５１とすることで、ポーラス金属板２５０の表面２５０ｂ（絶縁基板６０側を向く面）には穴の開口が存在しなくなる。これにより、ポーラス金属板２５０では、実施例１のポーラス金属板５０に比べて、熱源である半導体素子７１〜７４に近い部位（絶縁基板６０側の部位２５３）の熱容量及び熱伝導性を高めることができる。このため、本実施例３の半導体装置２００では、実施例１の半導体装置１よりも、半導体素子の冷却性能を高めることができる。
【００６６】
なお、本実施例３のポーラス金属板２５０では、上述のように、有底穴２５１を、絶縁基板６０（熱伸びが小さい部材）側を向く面（表面２５０ｂ）に開口することなく、冷却器１０（熱伸びが大きい部材）側を向く面（裏面２５０ｃ）に開口する穴としている。このように、有底穴２５１の開口を、冷却器１０（熱伸びが大きい部材）側を向く面（裏面２５０ｃ）に設けることで、ポーラス金属板２５０の冷却器１０側の部位２５４の剛性が低くなり、ポーラス金属板２５０の冷却器１０側の部位２５４がたわみやすくなる（図１０参照）。これにより、ポーラス金属板２５０において、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との熱伸び差を吸収し、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる（図１０参照）。なお、図１０では、ポーラス金属板２５０が撓み、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との熱伸び差を吸収している様子を示している。
【００６７】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４について、図面を参照しつつ説明する。
本実施例４の半導体装置３００（図１，図１１参照）は、実施例３の半導体装置２００（図１，図９参照）と比較して、ポーラス金属板２５０の有底穴２５１の内部に熱伝導体を配置した点のみが異なり、その他については同様である。従って、ここでは、実施例３と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。
【００６８】
本実施例４の半導体装置３００では、図１１に示すように、ポーラス金属板２５０の各々の有底穴２５１の内部に、熱伝導体３４０を配置している。この熱伝導体３４０は、ポーラス金属板２５０と同じくアルミニウム製で、ポーラス金属板２５０の有底穴２５１の底面２５１ｄから裏面２５０ｃ（冷却器１０側を向く面）にわたって延びる形態（詳細には、円錐台形状）をなしている。従って、各々の熱伝導体３４０は、ポーラス金属板２５０の有底穴２５１の底面２５１ｄと冷却器１０を構成する第１フレーム部材３１の表面３１ｂとに接触した状態で、ポーラス金属板２５０の有底穴２５１の内部に配置される。このため、ポーラス金属板２５０に加えて、熱伝導体３４０を通じても、半導体素子７１〜７４から絶縁基板６０に伝わった熱を、冷却器１０に伝えることができる。これにより、半導体素子７１〜７４から冷却器１０への熱伝導性が向上するので、半導体素子の冷却性能を高めることができる。
【００６９】
しかも、本実施例４では、熱伝導体３４０を、有底穴２５１よりも僅かに小さい（細い）円錐台形状としている。このため、熱伝導体３４０が、ポーラス金属板２５０の有底穴２５１の側面２５１ｆと間隙Ｓを介して有底穴２５１の内部に配置される（図１１，図１２参照）。このため、図１２に示すように、ポーラス金属板２５０がたわむ際に、熱伝導体３４０によってポーラス金属板２５０のたわみが妨げられることがない。これにより、本実施例４の半導体装置３００でも、ポーラス金属板２５０によって、絶縁基板６０と冷却器１０（詳細には、第１フレーム部材３１）との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。なお、図１２では、ポーラス金属板２５０が撓み、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との熱伸び差を吸収している様子を示している。
【００７０】
（実施例５）
次に、本発明の実施例５について、図面を参照しつつ説明する。
本実施例５の半導体装置４００（図１，図１３参照）は、実施例１の半導体装置１（図１，図２参照）と比較して、ポーラス金属板の穴形状のみが異なり、その他については同様である。
【００７１】
実施例１では、ポーラス金属板５０の穴を、裏面５０ｃから表面５０ｂに向かうにしたがって縮径する（孔の直径が縮小する）円錐台形状の貫通孔５１とした。
【００７２】
これに対し、本実施例５では、図１４〜図１７に示すように、ポーラス金属板４５０の穴を、円環の一部が途切れた（具体的には、円環を２等分した）断面形状（ポーラス金属板４５０をその厚み方向に直交する方向に切断したときの穴の断面が、円環の一部が途切れた形状）で、ポーラス金属板４５０の表面４５０ｂ（絶縁基板６０側を向く面）から裏面４５０ｃ（冷却器１０側を向く面）にわたってポーラス金属板４５０を貫通する貫通孔４５１，４５２としている。
【００７３】
この貫通孔４５１，４５２の外周面４５１ｆ，４５２ｆ及び内周面４５１ｇ，４５２ｇは、互いに等しいテーパ角で、ポーラス金属板４５０の裏面４５０ｃから表面４５０ｂに向かうにしたがって縮径するテーパ面をなしている（図１３〜図１７参照）。
上述のような形態の貫通孔４５１，４５２では、冷却器１０側から絶縁基板６０側に（裏面４５０ｃから表面４５０ｂに、図１３において下方から上方に）向かうにしたがって、貫通孔４５１，４５２の断面（ポーラス金属板４５０をその厚み方向に直交する方向に切断したときの貫通孔４５１，４５２の断面）が縮小する（図１４〜図１７参照）。
【００７４】
本実施例５のポーラス金属板４５０は、平板矩形状の本体部４５５と、貫通孔４５１，４５２と、本体部４５５と一体に連結する熱伝導部４５６とを有している（図１３〜図１７参照）。熱伝導部４５６は、側面４５６ｂを貫通孔４５１，４５２に囲まれて、ポーラス金属板４５０の裏面４５０ｃ（冷却器１０側を向く面）から表面４５０ｂ（絶縁基板６０側を向く面）にわたって延びる円錐台形状をなしている。本体部４５５と熱伝導部４５６とは、貫通孔４５１，４５２が途切れている位置で一体に連結（貫通孔４５１，４５２が途切れている位置で、ポーラス金属板４５０の裏面４５０ｃから表面４５０ｂにわたって延びる連結部４５７，４５８によって一体に連結）している（図１５〜図１７参照）。
このポーラス金属板４５０は、例えば、マシニングセンタにより、矩形平板状のアルミニウム板を切削加工（貫通孔４５１，４５２を形成）することで作製することができる。
【００７５】
なお、図１５は、ポーラス金属板４５０の一部を表面４５０ｂ側から見た図である。図１６は、ポーラス金属板４５０のうち図１５に示す部位を、表面４５０ｂと裏面４５０ｃとの間の位置（厚み方向中間位置）で表面４５０ｂに沿って切断した断面図である。図１７は、ポーラス金属板４５０のうち図１５に示す部位を裏面４５０ｃ側から見た図である。
【００７６】
上述のようなポーラス金属板４５０は、実施例２の半導体装置１００における「ポーラス金属板５０＋熱伝導体４０」と同様な作用効果を奏することができる。本実施例５のポーラス金属板４５０の「本体部４５５」が、実施例２の「ポーラス金属板５０」に相当し、本実施例５のポーラス金属板４５０の「熱伝導部４５６」が、実施例２の「熱伝導体４０」に相当し、本実施例５のポーラス金属板４５０の「貫通孔４５１，４５２」が、実施例２の「間隙Ｓ（ポーラス金属板５０の貫通孔５１の側面５１ｆと熱伝導体４０との間の間隙）」に相当するからである。
【００７７】
具体的には、本実施例５の半導体装置４００では、本体部４５５（実施例２のポーラス金属板５０に相当する部位）に加えて、熱伝導部４５６（実施例２の熱伝導体４０に相当する部位）を通じても、半導体素子７１〜７４から絶縁基板６０に伝わった熱を、冷却器１０に伝えることができる。これにより、半導体素子７１〜７４から冷却器１０への熱伝導性が良好になるので、半導体素子の冷却性能を高めることができる。
【００７８】
しかも、熱伝導部４５６（実施例２の熱伝導体４０に相当する部位）と本体部４５５（実施例２のポーラス金属板５０に相当する部位）との間には、貫通孔４５１，４５２（実施例２の間隙Ｓに相当する部位）が介在している（図１３，図１８参照）。このため、図１８に示すように、ポーラス金属板４５０（本体部４５５）がたわむ際に、熱伝導部４５６によってポーラス金属板４５０（本体部４５５）のたわみが妨げられることがない。これにより、本実施例５の半導体装置４００でも、実施例２の半導体装置１００と同様に、ポーラス金属板４５０によって、絶縁基板６０と冷却器１０（詳細には、第１フレーム部材３１）との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。なお、図１８では、ポーラス金属板４５０の本体部４５５が撓み、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との熱伸び差を吸収している様子を示している。
【００７９】
ところで、実施例２の半導体装置１００では、ポーラス金属板５０と熱伝導体４０とは別部品である。これに対し、本実施例５の半導体装置４００では、ポーラス金属板４５０の本体部４５５と熱伝導部４５６とは、貫通孔４５１，４５２が途切れている位置（連結部４５７，４５８、図１５〜図１７参照）で一体に連結している。すなわち、熱伝導部４５６（実施例２の熱伝導体４０に相当する部位）と本体部４５５（実施例２のポーラス金属板５０に相当する部位）とが一部品で構成されている。このため、部品点数が少なくなり、半導体装置の生産性が向上する。従って、本実施例５の半導体装置４００は、低コストとなる。
【００８０】
（実施例６）
次に、本発明の実施例６について、図面を参照しつつ説明する。
本実施例６の半導体装置５００（図１，図１９参照）は、実施例３の半導体装置２００（図１，図９参照）と比較して、ポーラス金属板の穴形状のみが異なり、その他については同様である。
【００８１】
実施例３では、ポーラス金属板２５０の穴を、裏面２５０ｃにのみ開口する有底穴２５１であって、裏面２５０ｃから表面２５０ｂ側に向かうにしたがって縮径する（孔の直径が縮小する）円錐台形状の有底穴２５１とした（図９参照）。
【００８２】
これに対し、本実施例６では、図１９〜図２２に示すように、ポーラス金属板５５０の穴を、裏面５５０ｃ（冷却器１０側を向く面）にのみ開口する有底穴５５１であって、円環の断面形状（ポーラス金属板５５０をその厚み方向に直交する方向に切断したときの穴の断面が、円環状）で、ポーラス金属板５５０の裏面５５０ｃから表面５５０ｂ（絶縁基板６０側を向く面）側に延びる有底穴５５１としている。
【００８３】
この有底穴５５１の外周面５５１ｆ及び内周面５５１ｇは、互いに等しいテーパ角で、ポーラス金属板５５０の裏面５５０ｃから表面５５０ｂに向かうにしたがって縮径する（直径が縮小する）テーパ面をなしている（図１９，図２０参照）。
上述のような形態の有底穴５５１では、冷却器１０側から絶縁基板６０側に（裏面５５０ｃから表面５５０ｂに、図１９において下方から上方に）向かうにしたがって、有底穴５５１の断面（ポーラス金属板５５０をその厚み方向に直交する方向に切断したときの有底穴５５１の断面）が縮小する（図２０〜図２２参照）。
【００８４】
本実施例６のポーラス金属板５５０は、平板矩形状の本体部５５５と、有底穴５５１と、本体部５５５と一体に連結する熱伝導部５５６とを有している（図１９〜図２２参照）。熱伝導部５５６は、側面５５６ｂを有底穴５５１に囲まれて、ポーラス金属板５５０の裏面５５０ｃ（冷却器１０側を向く面）から表面５５０ｂ（絶縁基板６０側を向く面）側に延びる円錐台形状をなしている。本体部５５５と熱伝導部５５６とは、熱伝導部５５６の絶縁基板６０側で一体に連結（熱伝導部５５６の絶縁基板６０側に位置する円盤状の連結部５５７によって一体に連結）している（図１９，図２３参照）。
このポーラス金属板５５０は、例えば、マシニングセンタにより、矩形平板状のアルミニウム板を切削加工（有底穴５５１を形成）することで作製することができる。
【００８５】
なお、図２１は、ポーラス金属板５５０を、表面５５０ｂと裏面５５０ｃとの間の位置（厚み方向中間位置）で表面５５０ｂに沿って切断した断面図である。図２２は、ポーラス金属板５５０を裏面５５０ｃ側から見た図である。
【００８６】
上述のようなポーラス金属板５５０は、実施例４の半導体装置３００における「ポーラス金属板２５０＋熱伝導体３４０」と同様な作用効果を奏することができる。本実施例６のポーラス金属板５５０の「本体部５５５」が、実施例４の「ポーラス金属板２５０」に相当し、本実施例６のポーラス金属板５５０の「熱伝導部５５６」が、実施例４の「熱伝導体３４０」に相当し、本実施例６のポーラス金属板５５０の「有底穴５５１」が、実施例６の「間隙Ｓ（ポーラス金属板２５０の有底穴２５１の側面２５１ｆと熱伝導体３４０との間の間隙）」に相当するからである。
【００８７】
具体的には、本実施例６の半導体装置５００では、本体部５５５（実施例４のポーラス金属板２５０に相当する部位）に加えて、熱伝導部５５６（実施例４の熱伝導体３４０に相当する部位）を通じても、半導体素子７１〜７４から絶縁基板６０に伝わった熱を、冷却器１０に伝えることができる。これにより、半導体素子７１〜７４から冷却器１０への熱伝導性が良好になるので、半導体素子の冷却性能を高めることができる。
【００８８】
しかも、熱伝導部５５６（実施例４の熱伝導体３４０に相当する部位）と本体部５５５（実施例４のポーラス金属板２５０に相当する部位）との間には、有底穴５５１（実施例４の間隙Ｓに相当する部位）が介在している（図１９，図２３参照）。このため、図２３に示すように、ポーラス金属板５５０（本体部５５５）がたわむ際に、熱伝導部５５６によってポーラス金属板５５０（本体部５５５）のたわみが妨げられることがない。従って、本実施例６の半導体装置５００でも、実施例４の半導体装置３００と同様に、ポーラス金属板５５０によって、絶縁基板６０と冷却器１０（詳細には、第１フレーム部材３１）との線膨張率差によって生じる応力を適切に緩和することができる。なお、図２３では、ポーラス金属板５５０の本体部５５５が撓み、絶縁基板６０と冷却器１０（第１フレーム部材３１）との熱伸び差を吸収している様子を示している。
【００８９】
ところで、実施例４の半導体装置３００では、ポーラス金属板２５０と熱伝導体３４０とは別部品である。これに対し、本実施例６の半導体装置５００では、ポーラス金属板５５０の本体部５５５と熱伝導部５５６とは、熱伝導部５５６の絶縁基板６０側（連結部５５７）で一体に連結している（図１９，図２３参照）。すなわち、熱伝導部５５６（実施例４の熱伝導体３４０に相当する部位）と本体部５５５（実施例４のポーラス金属板２５０に相当する部位）とが一部品で構成されている。このため、部品点数が少なくなり、半導体装置の生産性が向上する。従って、本実施例６の半導体装置５００は、低コストとなる。
【００９０】
以上において、本発明を実施例１〜６に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００９１】
例えば、実施例１〜４では、ポーラス金属板５０，２５０の穴（貫通孔５１、有底穴２５１）を円錐台形状とした。しかしながら、ポーラス金属板の穴の形状は、冷却器側から絶縁基板側に向かうにしたがって当該穴の断面が縮小する形状であれば、いずれの形状であっても良い。例えば、円錐形状、角錐形状、角錐台形状などが挙げられる。
また、実施例６では、ポーラス金属板５５０の有底穴５５１の断面形状を円環としたが、円環の一部が途切れた断面形状（例えば、実施例５のように円環を２等分した断面形状）としても良い。
【符号の説明】
【００９２】
１，１００，２００，３００，４００，５００  半導体装置
１０  冷却器
２０  フィン部材
４０，３４０  熱伝導体
５０，２５０，４５０，５５０  ポーラス金属板
５０ｂ，２５０ｂ，４５０ｂ，５５０ｂ  ポーラス金属板の表面（絶縁基板側を向く面）
５０ｃ，２５０ｃ，４５０ｃ，５５０ｃ  ポーラス金属板の裏面（冷却器側を向く面）
５１，４５１，４５２  貫通孔（ポーラス金属板の穴）
６０  絶縁基板
７１，７２，７３，７４  半導体素子
２５１，５５１  有底穴（ポーラス金属板の穴）
２５１ｄ  有底穴の底面
４５５，５５５  ポーラス金属板の本体部
４５６，５５６  ポーラス金属板の熱伝導部
４５６ｂ、５５６ｂ  熱伝導部の側面
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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