(57)【要約】【課題】高電気伝導率と低熱抵抗の両立可能な半導体モジュールを提供すること。【解決手段】対向する主面１ａと反対主面１ｂとの間を主電流の経路とする半導体素子１と、半導体素子１の主面１ａに接合された導電性と熱伝導性とを有する金属部材２と、を備え、金属部材２に比べ導電性が低いが熱伝導率が高い高熱伝導部材３が、半導体素子１の主面１ａの少なくとも一部に接合されていることを特徴とする半導体モジュールとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する主面と反対主面との間を主電流の経路とする半導体素子と、
前記半導体素子の前記主面に接合された導電性と熱伝導性とを有する金属部材と、
を備える半導体モジュールであって、
前記金属部材に比べ導電性が低く熱伝導率が高い高熱伝導部材が、前記半導体素子の前記主面の一部に接合されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体モジュールにおいて、
前記金属部材と前記高熱伝導部材とが接合されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体モジュールにおいて、
前記半導体素子の前記主面の中心部に前記金属部材が接合されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体モジュールにおいて、
前記半導体素子の前記主面の電極と前記金属部材との接合面積が、少なくとも前記半導体素子の前記反対主面の電極と外部端子との接合面積よりも大きいことを特徴とする半導体モジュール。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体モジュールにおいて、
前記高熱伝導部材は、前記金属部材との接合面積が、前記半導体素子の前記主面との接合面積よりも大きいことを特徴とする半導体モジュール。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体モジュールにおいて、
前記高熱伝導部材は、外周面のうち最も表面積が広い面が、前記半導体素子の前記主面と接合されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体モジュールにおいて、
前記高熱伝導部材における前記金属部材との接合面は、前記半導体素子と接合されている面に対向する面が含まれることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の半導体モジュールにおいて、
前記高熱伝導部材は、面方位により異なる熱伝導性を有し、高熱伝導方向の少なくとも一方向は、前記半導体素子の前記主面に沿う方向であることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の半導体モジュールにおいて、
前記高熱伝導部材は、面方位により異なる熱伝導性を有し、高熱伝導方向の少なくとも一方向は、前記半導体素子の前記主面に沿う方向に対して直交方向であることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の半導体モジュールにおいて、
前記高熱伝導部材は、面方位により異なる熱伝導性を有するものが複数設けられ、
前記複数の高熱伝導部材が、低熱伝導方向に間隔を空けて並設されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体モジュールにおいて、
前記複数の高熱伝導部材に、それぞれ、前記半導体素子が、対向する一対の辺を、前記低熱伝導方向に沿わせて接合されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項１２】
請求項１０に記載の半導体モジュールにおいて、
前記半導体素子が、前記複数の高熱伝導部材に対して、前記低熱伝導方向に沿う方向に跨って設けられていることを特徴とする半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子を備えた半導体モジュールは、半導体素子の高出力化と共に、小型化が求められており、小型化すると十分な放熱面積を確保することが困難となるために、熱抵抗の低減が求められている。
【０００３】
そこで、熱抵抗の低減が可能な半導体モジュールとして、熱伝導率の優れた異方性熱伝導材料を用いた半導体モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の半導体モジュールは、半導体素子の一方の面に接合されたベースプレートに、金属材料層に比して熱伝導率の優れた異方性熱伝導材料が、その熱伝導率の優れた方向を、一方の面に交わるように配向させて、複数配されている。したがって、半導体素子の熱は、ベースプレートに熱移動されると、金属材料層により熱拡散されると共に、異方性熱伝導材料に案内されて一方の面側から、その配向方向に熱拡散され、ベースプレートの全体に熱拡散される。これにより、半導体素子からの発熱を効率よく熱拡散して、半導体素子の温度上昇を効率よく抑えて、許容温度に保つことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４３８５１号公報
【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、上述の従来技術では、半導体素子としてＯＮ抵抗の小さい構造である縦型構造を想定しておらず、高熱伝導部材として使用するグラファイトの導電性が小さいため、電気伝導率が悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、高電気伝導率と低熱抵抗の両立可能な半導体モジュール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】
本発明の半導体モジュールは、主面と反対主面との間を主電流の経路とする半導体素子と、半導体素子の主面に接合された金属部材と、を備える。そして、金属部材に比べ導電性が低いが熱伝導率が高い高熱伝導部材が、半導体素子の主面の少なくとも一部に接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態の半導体モジュールにあっては、高電気伝導率と低熱抵抗の両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の半導体モジュールを示す平面図である。
【図２】実施の形態１の半導体モジュールＡを示す断面図であって、図１のＳ２−Ｓ２線の位置での断面を示す。
【図３】実施の形態２の半導体モジュールを示す平面図である。
【図４】実施の形態３の半導体モジュールを示す平面図である。
【図５】実施の形態４の半導体モジュールを示す平面図である。
【図６】、実施の形態４の半導体モジュールを示す断面図であって、図５のＳ６−Ｓ６線の位置での断面を示す。
【図７】実施の形態５の半導体モジュールを示す平面図である。
【図８】実施の形態５の半導体モジュールを示す断面図であって、図７のＳ８−Ｓ８線の位置での断面を示す。
【図９】実施の形態６の半導体モジュールを示す断面図である。
【図１０】実施の形態７の半導体モジュールを示す平面図である。
【図１１】実施の形態７の半導体モジュールの断面図であって、図１０のＳ１１−Ｓ１１線の位置での断面を示す。
【図１２】実施の形態８の半導体モジュールを示す平面図である。
【図１３】実施の形態９の半導体モジュールを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の半導体モジュールを実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の半導体モジュールＡを示す平面図であり、図２は実施の形態１の半導体モジュールＡを示す断面図である。
本実施の形態１の半導体モジュールＡは、図１、図２に示すように、半導体素子１、金属部材２、高熱伝導部材３、冷却器４、外部端子５を備える。
【００１１】
半導体素子１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体デバイスであり、主面１ａと反対主面１ｂとの間を電流経路とする縦型のもので、図示のように略直方体形状に形成されている。
金属部材２は、主面１ａに接続された一方の電極を構成するもので、導電性と熱伝導性を有した銅合金、銅などの金属材料により略直方体形状に形成されている。なお、金属部材２は、一体成形してもよいし、金属製薄板を積層して形成してもよい。
【００１２】
また、金属部材２の下面に接触して冷却器４が設けられている。この冷却器４は、金属部材２の熱を放熱して冷却するもので、アルミニウムなどの金属材料により形成されているとともに、周知のように空冷構造やオイル、水などの液体冷却構造などを備える。
【００１３】
高熱伝導部材３は、金属部材２に比べ導電性は低いが熱伝導率は高い素材により形成され、本実施の形態１では、熱伝導率が１５００（Ｗ/ｍＫ）と高いグラファイトシートを積層している。
【００１４】
さらに、本実施の形態１では、高熱伝導部材３は、第１部材３１と第２部材３２との２つの部材により構成されている。第１部材３１、第２部材３２は、金属部材２の上面２ａから凹んで形成された凹部２１に収容された状態で、図において水平方向（矢印Ｘ，Ｙ方向）の４面と下面との５面を金属部材２に接合されている。さらに、第１部材３１、第２部材３２の上面３ａの一部が半導体素子１の主面１ａに接合されている。
【００１５】
また、金属部材２の図において矢印Ｘに沿う方向で凹部２１と凹部２１との間には、半導体接合部２２が設けられており、この半導体接合部２２が、半導体素子１の主面１ａの中心部に接合されている。
【００１６】
なお、半導体接合部２２と半導体素子１の主面１ａとの接合には、はんだ、圧接などの金属接合や、導電性と熱伝導性を有する樹脂材料を介した接合を用いることができる。また、上述した高熱伝導部材３（第１部材３１、第２部材３２）と半導体素子１および金属部材２との接合も、同様の金属接合および樹脂材料を介した接合を用いることができる。
【００１７】
さらに、第１部材３１および第２部材３２は、高熱伝導方向が図１、図２に示すＸ方向とＺ方向となるように配置されている。すなわち、第１部材３１および第２部材３２は、矢印Ｘの方向および矢印Ｙの方向である水平面では、半導体素子１との接合面から、矢印Ｘの方向に延在され、矢印Ｘの方向に高熱伝動性を有する。また、第１部材３１および第２部材３２は、半導体素子１との接合面から、Ｚ方向に延在され、Ｚ方向にも高熱伝導性を有する。
【００１８】
外部端子５は、半導体素子１の反対主面１ｂに接合されている。この外部端子５は、半導体素子１に電流を流すためのもので、バスバやワイヤボンディングなどで構成されている。また、半導体素子１の電極（図示省略）と金属部材２との接触面積（半導体接合部２２の面積）が、半導体素子１の電極（図示省略）と外部端子５との接触（接合）面積よりも大きく形成されている。
【００１９】
（実施の形態１の作用）
次、実施の形態１の作用について説明する。
半導体素子１は、金属部材２の半導体接合部２２と外部端子５との間で通電を行い、主面１ａと反対主面１ｂとの間を電流経路として作動する。この場合、主面１ａ側では、金属部材２が主要な電流経路を担い、高い電気伝導率を確保することができる。
【００２０】
加えて、金属部材２の半導体接合部２２は、半導体素子１の中心部に接合されているため、中心部に接合しない場合と比較して、半導体素子１の主面１ａの電極面に対して、電流経路を広く確保して、電気抵抗を低く抑えることができる。そして、実施の形態１では、主面１ａの電極に対する半導体接合部２２の接合面積を、反対主面１ｂの電極に対する外部端子５の接合面積よりも広く形成しているため、主面１ａ側の接合による電気抵抗の影響が小さくなり、熱抵抗を低減することができる。
【００２１】
また、作動により半導体素子１が発熱した場合、主面１ａに接合された高熱伝導部材３の第１部材３１および第２部材３２が、半導体素子１で発生した熱を金属部材２の広い範囲に拡散する。すなわち、金属部材２に対して、高熱伝導部材３が接触する範囲に半導体素子１の熱を伝達する。このため、半導体素子１に金属部材２のみが接合された場合よりも熱抵抗を低減することができる。
【００２２】
さらに、金属部材２と高熱伝導部材３とが接合され、両者の間で互いに熱伝導を行うため、両者２，３の一部が離間している場合と比較して、金属部材２と高熱伝導部材３との熱抵抗をいっそう低減することができる。
【００２３】
加えて、高熱伝導部材３の第１部材３１および第２部材３２は、半導体素子１の外周端縁の内側から外側にかけて配置されているため、半導体素子１で発生する熱を半導体素子１の外側方向に拡散できる。これにより、熱抵抗をさらに低減することができる。
【００２４】
また、高熱伝導部材３の第１部材３１、第２部材３２は、主面１ａに沿う方向に延在して配置しているため、面積の小さな半導体素子１から熱を主面１ａに沿う方向に広く拡散し、熱抵抗をよりいっそう低減することができる。しかも、高熱伝導部材３の第１部材３１、第２部材３２は、半導体素子１の主面１ａとの接合面から、主面１ａに沿う方向である矢印Ｘの方向および主面１ａに直交する矢印Ｚの方向に延在され、これらの方向に高熱伝導性を有する。このため、半導体素子１から金属部材２に対して広い面積に半導体素子の熱を拡散できる。よって、熱抵抗をさらに低減することができる
【００２５】
（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の効果を列挙する。
１）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
対向する主面１ａと反対主面１ｂとの間を主電流の経路とする縦型の半導体素子１と、
半導体素子１の主面１ａに接合された導電性と熱伝導性とを有する金属部材２と、
を備える半導体モジュールであって、
金属部材２に比べ導電性が低く熱伝導率が高い高熱伝導部材３が、半導体素子１の主面１ａの一部に接合されていることを特徴とする。
したがって、半導体素子１の主面１ａに対する主要な電流経路を金属部材２が担うことで高電気伝導率を確保することができ、かつ、半導体素子１で発生した熱は高熱伝導部材３を介して拡散され、金属部材２のみの接触よりも熱抵抗を低減することができる。よって、高電気伝導率と低熱抵抗の両立が可能となる。
【００２６】
２）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
金属部材２と高熱伝導部材３とが接合されていることを特徴とする。
したがって、金属部材２と高熱伝導部材３とが接合されていない場合と比較して、金属部材２と高熱伝導部材３との間の熱伝導性が向上し、熱抵抗をさらに低減することができる。
【００２７】
３）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
半導体素子１の主面１ａの中心部に金属部材２の半導体接合部２２が接合されていることを特徴とする。
したがって、金属部材２を半導体素子１の主面１ａの中心部以外に接続した場合と比較して、半導体素子１の内部の電流経路を広く確保することが容易であり、電気抵抗を低減することが可能である。
【００２８】
４）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
半導体素子１の主面１ａの電極（図示省略）と金属部材２との接合面積が、少なくとも半導体素子１の反対主面１ｂの電極（図示省略）と外部端子５との接合面積よりも大きいことを特徴とする。
したがって、反対主面１ｂ側よりも主面１ａ側の電極との接合面積が小さい場合と比較して、主面１ａ側の接合による電気抵抗の熱影響が小さくなり、熱抵抗を低減することが可能となる。
【００２９】
５）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
高熱伝導部材３は、金属部材２との接合面積が、半導体素子１の主面１ａとの接合面積よりも大きいことを特徴とする。
したがって、高熱伝導部材３における金属部材２との接合面積が、半導体素子１の主面１ａとの接合面よりも小さい場合と比較して、半導体素子１の熱を金属部材２に拡散することができ、半導体素子１から金属部材２への方向の熱抵抗を低く抑えることができる。
【００３０】
６）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
高熱伝導部材３は、外周面のうち最も表面積が広い面の一つである上面３ａが、半導体素子１の主面１ａと接合されていることを特徴とする。
したがって、高熱伝導部材３において最も広い面である上面３ａから半導体素子１の熱を吸収することで、他の狭い面から半導体素子１の熱を吸収する場合よりも、金属部材２に向けて熱の拡散が可能である。これにより、半導体素子１から金属部材２への熱抵抗をさらに低減することができる。
【００３１】
７）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
高熱伝導部材３における金属部材２との接合面には、半導体素子１と接合されている上面３ａに対向する下面３ｂが含まれることを特徴とする。
したがって、高熱伝導部材３に対し、上面３ａに対向する下面３ｂを除く面に金属部材２を接合した場合と比較して、高熱伝導部材３における半導体素子１との接合面から金属部材２との接合面に向かって熱経路を広く確保することができる。これにより、半導体素子１と金属部材２との熱抵抗を低減することができる。特に、実施の形態１では半導体素子１を、高熱伝導部材３の外周面のうち最も表面積が広い面の一つである上面３ａに接合し、もう一つの最も表面積が広い面である下面３ｂを金属部材２に接合した。よって、上記５）のように、金属部材２との接合面に向かう熱経路を広く確保する効果を、より確実に得ることができる。
【００３２】
８）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
高熱伝導部材３は、面方位により異なる熱伝導性を有し、高熱伝導方向の少なくとも一方向は、半導体素子１の主面１ａに沿う方向（矢印Ｘ方向）であることを特徴とする。
したがって、半導体素子１から熱を、高熱伝導部材３において主面１ａに沿う方向に拡散し、熱抵抗を低減することができる。
【００３３】
９）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
高熱伝導部材３は、面方位により異なる熱伝導性を有し、高熱伝導方向の少なくとも一方向は、半導体素子１の主面１ａに沿う方向に対して直交方向（矢印Ｚ方向）であることを特徴とする。
したがって、高熱伝導部材３の高熱伝導方向を半導体素子１との接合面である主面１ａの垂直方向に設定することによって、半導体素子１から熱を接合面から垂直方向に拡散させ、熱抵抗を低減することができる。しかも、実施の形態１では、主面１ａの垂直方向に冷却器４を設けており、冷却器４に向かう熱抵抗を低減できる。
【００３４】
１０）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
高熱伝導部材３が半導体素子１の主面１ａに沿う方向の端面としての上面３ａを備え、この上面３ａが半導体素子１の主面１ａの外周端縁を跨いで設けられていることを特徴とする。
したがって、高熱伝導部材３は、半導体素子１で発生する熱を上面３ａに沿って半導体素子１の外側方向に拡散できるので、低熱抵抗を実現できる。
【００３５】
１１）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
高熱伝導部材３が金属部材２に形成された凹部２１に接合されていることを特徴とする。
したがって、高熱伝導部材３を単に金属部材２の端面に接合したものと比較して、高熱伝導部材３と金属部材２との接合面積を大きく確保して、熱抵抗を低減することができる。
【００３６】
１２）実施の形態１の半導体モジュールＡは、
高熱伝導部材３が複数（第１部材３１、第２部材３２）設けられ、
第１、第２両部材３１，３２が、それぞれ、半導体素子１の主面１ａの異なる外周端縁を跨いで設けられていることを特徴とする。
したがって、複数の高熱伝導部材３（第１部材３１、第２部材３２）から金属部材２に拡散され、さらに熱抵抗を低減できる。この場合、第１部材３１、第２部材３２が離間していることから、第１部材３１、第２部材３２どうしが接触しているものと比較して、相互に熱影響を受けにくく、熱抵抗を低減可能である。加えて、第１部材３１、第２部材３２のそれぞれの高熱伝導方向を、半導体素子１の内側から外側に向かう方向としたため、熱抵抗をさらに低減することができる。
【００３７】
（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態の半導体モジュールについて説明する。
なお、他の実施の形態の説明にあたり、既に説明した構成と共通する構成には同じ符号を付して説明を省略し、相違点のみ説明する。
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２の半導体モジュールを示す平面図である。
実施の形態２は、実施の形態１の変形例であり、高熱伝導部材２０３を構成する部材として、第１部材３１、第２部材３２に加え、第３部材２３３、第４部材２３４を設けたものである。
【００３８】
この場合、第３部材２３３、第４部材２３４は、金属部材２の上面２ａに埋め込まれた第１部材３１、第２部材３２と干渉しないよう設置する必要がある。そのため、第３部材２３３、第４部材２３４を、第１部材３１と第２部材３２と同様に金属部材２の上面２ａに埋め込む場合は、第３部材２３３、第４部材２３４の矢印Ｙ方向の側端面を、半導体素子１の外周端縁に略一致するよう配置する。この場合、望ましくは、第３部材２３３、第４部材２３４の上面を金属部材２の上面２ａよりも高い位置に配置し、第３部材２３３、第４部材２３４の側端面を、半導体素子１の側端面に接触させる。
【００３９】
また、第３部材２３３、第４部材２３４が、金属部材２の上面２ａに埋め込まれた第１部材３１、第２部材３２と干渉しないよう、第３部材２３３、第４部材２３４を、金属部材２の上面２ａに接合させてもよい。この場合、第３部材２３３、第４部材２３４の側端面を、半導体素子１の側端面１ｃに接触し、望ましくは接合する。なお、第３部材２３３および第４部材２３４の高熱伝導方向は、矢印Ｙ方向および矢印Ｚ方向である。
【００４０】
したがって、実施の形態２の半導体モジュールでは、半導体素子１の熱が、高熱伝導部材２０３の第１部材３１、第２部材３２に加え、第３部材２３３、第４部材２３４を介して、金属部材２に伝達される。このため、半導体素子１から金属部材２の広い範囲に拡散し、熱抵抗を、いっそう低減することができる。
【００４１】
以上ように、実施の形態２の半導体モジュールは、実施の形態１で説明した１）〜１２）の効果を奏する。
さらに、実施の形態２では、高熱伝導部材２０３は、第１部材３１、第２部材３２に加え、第３部材２３３、第４部材２３４を設けたため、熱抵抗をさらに低減できる。
【００４２】
（実施の形態３）
図４は、実施の形態３の半導体モジュールを示す平面図である。
この実施の形態３は、実施の形態１、２の変形例であり、高熱伝導部材３０３を構成する部材として、第１部材３３１、第２部材３３２、第３部材３３３、第４部材３３４を備える。
【００４３】
第１〜第４部材３３１〜３３４は、それぞれ、実施の形態１と同様に、金属部材２の凹部２１に埋め込まれた状態で接合されており、高熱伝動方向は、主面１ａの外周端縁に直交する方向および下方（矢印Ｚ方向）としている。
【００４４】
そして、各部材３３１〜３３４は、その幅寸法を、矩形の半導体素子１の一辺の長さの半分以下の寸法とし、水平方向で隣り合う各部材３３１〜３３４と半導体素子１の下方位置で直交する向きに配置している。これにより、第１〜第４部材３３１〜３３４が、半導体素子１の外周端縁に対して内側から外側に跨るように配置されている。
【００４５】
なお、図４では、外部端子５の図示を省略している。また、上記４）で述べたように、半導体素子１の主面１ａの電極と金属部材２との接合面積が、半導体素子１の反対主面１ｂの電極（図示省略）と図示を省略した外部端子５との接合面積よりも大きいものとする。
【００４６】
したがって、実施の形態３では、実施の形態１で述べた１）〜１２）の効果を奏する。そして、実施の形態３では、高熱伝導部材３０３の第１部材３３１〜第４部材３３４の全てが、上記９）〜１２）で述べた効果を奏する。
【００４７】
（実施の形態４）
図５は実施の形態４の半導体モジュールを示す平面図、図６は実施の形態４の半導体モジュールを示す断面図であって、図５のＳ６−Ｓ６線の位置での断面を示す。
【００４８】
この実施の形態４の半導体モジュールは、実施の形態１の変形例であり、高熱伝導部材４０３は、実施の形態１で示した第１部材３１に相当するもののみとした例である。また、この実施の形態４では、金属部材２の半導体接合部４２２と半導体素子１との接合面積が実施の形態１のものよりも広く確保されている。
以上説明した実施の形態４では、上述の１）〜１１）の効果を奏する。
【００４９】
（実施の形態５）
図７は実施の形態５の半導体モジュールを示す平面図、図８は実施の形態５の半導体モジュールを示す断面図であって、図７のＳ８−Ｓ８線の位置での断面を示す。
【００５０】
この実施の形態５の半導体モジュールは、実施の形態４の変形例であり、金属部材５０２の形状、高熱伝導部材５０３の形状および配置が実施の形態４と異なる。
【００５１】
すなわち、金属部材２の上面２ａに形成された凹部５２１は、金属部材２の矢印Ｘ方向の端面まで形成されている。
【００５２】
高熱伝導部材５０３は、半導体素子１の矢印Ｙ方向の寸法よりも幅広に形成されて、平面視で略正方形に形成され、かつ、金属部材２の凹部５２１に接合されている。この場合、高熱伝導部材５０３の矢印Ｘ方向の一端面が開放され、高熱伝導部材５０３の４面に接合されている。
【００５３】
したがって、高熱伝導部材５０３の高熱伝導方向は、主面１ａに沿う方向では、矢印Ｘ方向と矢印Ｙ方向との両方向となる。
以上説明した、実施の形態５にあっても、上述の１）〜１１）の効果を奏する。
【００５４】
（実施の形態６）
図９は実施の形態６の半導体モジュールを示す断面図である。
【００５５】
この実施の形態６の半導体モジュールは、実施の形態５の変形例であり、高熱伝導部材６０３の形状および配置が実施の形態５と異なる。
【００５６】
実施の形態６では、高熱伝導部材６０３は、凹部５２１の一部に収容されている。また、高熱伝導部材６０３は、その上面３ａが金属部材２の上面２ａ（半導体素子１との接合面）よりも高い位置に配置され、半導体素子１側の端部は、Ｌ字状の溝部６０３ａにより半導体素子１の主面１ａと側端面１ｃとに接合されている。
以上説明した、実施の形態６の半導体モジュールも、上述の１）〜１１）の効果を奏する。さらに、高熱伝導部材６０３は、半導体素子１の主面１ａに加え、側端面１ｃにも接合されているため、主面１ａのみの接合と比較して、熱伝導性を高め、熱抵抗の低減を図ることができる。
【００５７】
（実施の形態７）
図１０は実施の形態７の半導体モジュールを示す平面図、図１１は実施の形態７の半導体モジュールの断面図であって、図１０のＳ１１−Ｓ１１線の位置での断面を示す。
【００５８】
この実施の形態７の半導体モジュールは、図１０、図１１に示すように、金属部材７０２と高熱伝導部材７０３とが並列に、半導体素子１の主面１ａと冷却器４の上面とに接触して接合されている。すなわち、金属部材７０２は、上面２ａが半導体素子１の主面１ａに接合され、下面２ｂが冷却器４の上面に接合されている。また、高熱伝導部材７０３は、上面３ａが半導体素子１の主面１ａに接合され、下面３ｂが冷却器４の上面に接合されている。
【００５９】
なお、金属部材７０２と高熱伝導部材７０３とは、大きさが略等しく形成されている。また、高熱伝導部材７０３は、実施の形態１〜６と比較して、矢印Ｙ方向の寸法が大きく形成されていることから、矢印Ｙ方向への熱伝導性も実施の形態１〜６と比較して高く設定されている。
【００６０】
また、半導体素子１は、その矢印Ｘおよび矢印Ｙの方向に沿う平面の中心位置が、金属部材７０２上に配置されている。これにより、半導体素子１は、金属部材７０２との接合面積が、高熱伝導部材７０３との接合面積よりも大きく形成されている。
【００６１】
そして、図１０に示すように、半導体素子１における金属部材７０２との接合面積は、外部端子５との接合面積よりも広く設定されている。これにより、半導体素子１の主面１ａの電極（図示省略）と金属部材２との接合面積が、半導体素子１の反対主面１ｂに形成されている電極（図示省略）と外部端子５との接合面積よりも大きく形成されている。
【００６２】
したがって、半導体素子１に対する電流経路は金属部材７０２により確保し、高電気導率とすることができる。また、半導体素子１で発生した熱の拡散は、高熱伝導部材７０３が主に外気および冷却器４に拡散し、熱抵抗の低減を図ることができる。これにより、高電気伝導率と低熱抵抗との両立が可能となる。
そして、実施の形態７では、上記２）〜６）および８）〜１０）の効果も奏する。
【００６３】
（実施の形態８）
図１２は実施の形態８の半導体モジュールを示す平面図である。
この実施の形態８の半導体モジュールは、複数（２個の）半導体素子８１１、８１２を備える。そして、半導体素子８１１の主面（図示省略）に、第１部材８３１および第２部材８３２からなる高熱伝導部材８０３ａが接合され、半導体素子８１２に、第３部材８３３および第４部材８３４からなる高熱伝導部材８０３ｂが接合されている。また、各半導体素子８１１，８１２の反対主面１ｂ，１ｂの電極に、それぞれ、外部端子５が接合されている。
【００６４】
なお、第１部材８３１および第２部材８３２の金属部材８０２への設置状態は、図示は省略するが実施の形態１の設置状態を水平方向で９０度回転させたのと同様であり、図示を省略した凹部２１に接合されている。また、第３部材８３３および第４部材８３４の金属部材８０２への設置状態も、第１部材８３１および第２部材８３２と同様である。
【００６５】
上記の高熱伝導部材８０３ａ，８０３ｂの各部材８３１〜８３４は、矢印Ｘおよび矢印Ｙ方向では、半導体素子１との接合面から矢印Ｙ方向に延在される寸法が大きく、このため、相対的に矢印Ｙ方向への熱伝導性が高く、矢印Ｘ方向への熱伝導性が低い。
【００６６】
そして、高熱伝導部材８０３ａ，８０３ｂは、それぞれ、高熱伝導方向を矢印Ｙ方向に沿う方向に向けて配置され、低熱伝導方向である矢印Ｘ方向に間隔を空けて並設されている。
【００６７】
このように、高熱伝導部材８０３ａ，８０３ｂは、低熱伝導方向である矢印Ｘ方向に間隔を空けて並設されているため、高熱伝導方向に並設したものと比較して、相互の熱干渉を抑えることができる。したがって、複数（２個）の半導体素子８１１，８１２を設置する場合に、半導体素子８１１，８１２どうしの距離を短くでき、半導体モジュールの小型化を図ることができる。
【００６８】
したがって、実施の形態８では、上記１）〜１２）の効果に加え、下記の効果を奏する。
８−１）実施の形態８の半導体モジュールは、
８０３ａ，８０３ｂは、面方位により異なる熱伝導性を有するものが複数設けられ、
高熱伝導部材８０３ａ，８０３ｂが、低熱伝導方向（矢印Ｘ方向に沿う方向）に沿う方向に間隔を空けて並設されていることを特徴とする。
したがって、高熱伝導部材８０３ａ，８０３ｂの相互の熱干渉を抑え、半導体モジュールの小型化を図ることができる。
【００６９】
８−２）実施の形態８の半導体モジュールは、
複数の高熱伝導部材８０３ａ，８０３ｂに、それぞれ半導体素子８１１，８１２が、対向する一対の辺を、低熱伝導方向（矢印Ｘ方向に沿う方向）に沿わせて接合されていることを特徴とする。
したがって、高熱伝導部材８０３ａ，８０３ｂの相互の熱干渉を抑えつつ、２個の半導体素子８１１，８１２どうしの距離を短くして半導体モジュールの小型化を図ることができる。
【００７０】
（実施の形態９）
図１３は実施の形態９の半導体モジュールを示す平面図である。
この実施の形態９は、２個の高熱伝導部材９０３ａ，９０３ｂに跨って、２個の半導体素子９１１，９１２を接合した例である。
【００７１】
高熱伝導部材９０３ａ，９０３ｂは、図示のように、上方から見た平面形状が、矢印Ｘの方向に長く、矢印Ｙの方向に短い長方形形状に形成されている。これにより、高熱伝導部材９０３ａ，９０３ｂは、水平面の方位において相対的に矢印Ｘ方向に高熱伝導性を有し、矢印Ｙの方向に低熱伝導性を有する。
そして、高熱伝導部材９０３ａ，９０３ｂが、高熱伝導方向と低熱伝導方向とをそれぞれ同一方向に向けるとともに、低熱伝導方向に沿う方向である矢印Ｙの方向に間隔を空けて並設されている。なお、高熱伝導部材９０３ａ，９０３ｂは、それぞれ、実施の形態１と同様に、金属部材９０２の上面２ａに形成された凹部（図１３では図示省略）に収容された状態で、５面を凹部（図示省略）に接合されている。
【００７２】
さらに、２個の半導体素子９１１，９１２が、それぞれ、高熱伝導部材９０３ａ，９０３ｂの低熱伝導性の方向である矢印Ｙの方向に跨って設けられている。なお、半導体素子９１１，９１２は、金属部材９０２において高熱伝導部材９０３ａ，９０３ｂの間の部分を半導体接合部として接合されている。
【００７３】
したがって、実施の形態９では、上記１）〜１２）および８−１）の効果に加え、下記の効果を奏する。
９−１）実施の形態８の半導体モジュールは、
半導体素子９１１，９１２が、複数の高熱伝導部材９０３ａ，９０３ｂに対して、低熱伝導方向（矢印Ｙの方向）に沿う方向に跨って設けられていることを特徴とする。
したがって、半導体素子９１１，９１２から熱が伝達される各高熱伝導部材９０３ａ，９０３ｂの相互の熱干渉を抑えつつ、２個の半導体素子９１１，９１２どうしの距離を短くして半導体モジュールの小型化を図ることができる。
【００７４】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７５】
例えば、実施の形態では、１つの半導体素子に接合する高熱伝導部材の数として、１、２、４とした例を示したが、その数は、これに限らず、３あるいは４よりも多い数としてもよい。
【００７６】
また、実施の形態８，９において、高熱伝導部材を並設する数を、２とした例を示したが、その数は、これに限定されない。例えば、実施の形態８では、１個の半導体素子およびこれに接続された２個の高熱伝導部材を、２組設けた例を示したが、３組以上設けてもおよい。また、実施の形態９では、２個の高熱伝導部材に跨る半導体素子の数を２個としたが、１個あるいは３個以上の複数としてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
Ａ     半導体モジュール
１     半導体素子
１ａ   主面
１ｂ   反対主面
２     金属部材
３     高熱伝導部材
４     冷却器
５     外部端子
２１   凹部
３１   第１部材
３２   第２部材
２０３ 高熱伝導部材
３０３ 高熱伝導部材
４０３ 高熱伝導部材
５０２ 金属部材
５０３ 高熱伝導部材
５２１ 凹部
６０３ 高熱伝導部材
７０２ 金属部材
７０３ 高熱伝導部材
８０２ 金属部材
８０３ａ      高熱伝導部材
８０３ｂ      高熱伝導部材
８１１ 半導体素子
８１２ 半導体素子
９０２ 金属部材
９０３ａ      高熱伝導部材
９０３ｂ      高熱伝導部材
９１１，９１２       半導体素子
【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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