(57)【要約】【課題】  部品点数を増加させることなく、複数の半導体装置の各々と放熱体との間に間隙が発生するのを回避し、複数の半導体装置を１つの放熱体で効率的に冷却することを可能にする。【解決手段】  半導体モジュール１００は、配線基板１２０と、配線基板上に配置された複数の半導体装置１３０と、複数の半導体装置上に配置された放熱体１４０とを有する。放熱体１４０は、複数の半導体装置１３０に共通の本体１４１と、複数の半導体装置１３０に熱的に接触されるように本体１４１から複数の半導体装置１３０の側に突出した複数の突起部１５０とを含む。放熱体の本体１４１及び複数の突起部１５０は一体的に形成されている。各突起部１５０は、該突起部の底面が複数の半導体装置１３０のうちの対応する１つの上面に追従して変位することを可能にするように形成された１つ以上のスリット１５１を有する。【選択図】  図３
2011096826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、前記配線基板上に配置された複数の半導体装置と、前記複数の半導体装置上に配置された放熱体とを有する半導体モジュールであって、
前記放熱体は、前記複数の半導体装置に共通の本体と、前記複数の半導体装置に熱的に接触されるように前記本体から前記複数の半導体装置の側に突出した、前記本体と一体的に形成された複数の突起部とを有し、
各突起部は、該突起部の底面が前記複数の半導体装置のうちの対応する１つの上面に追従して変位するように該突起部の側面から切り込まれたスリットを有する、
半導体モジュール。
【請求項２】
各突起部は、相異なる面内に形成された複数の前記スリットを有する、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記複数のスリットは、互いに交差する方向から切り込まれた２つのスリットを含む、請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記複数の半導体装置は、第１の半導体装置と、該第１の半導体装置の厚さより小さい厚さを有する第２の半導体装置とを含み、
前記複数の突起部は、前記第１の半導体装置に熱的に接触される第１の突起部と、前記第２の半導体装置に熱的に接触される第２の突起部とを含み、前記本体からの前記第１の突起部の突出高さは、前記第２の突起部の突出高さより小さい、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記スリット内に熱伝導材が挿入されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体装置を含む半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化及び高機能化に伴い、電子機器に搭載される半導体チップや半導体パッケージ等の半導体装置には、大量のデータを高速処理することが要求されている。そのため、半導体装置の動作周波数や動作電流が高まっており、半導体装置の発熱量が増大している。半導体装置を安定して動作させるためには、半導体装置の温度を所定の温度以下に維持することが必要である。従って、半導体装置が発生する熱を放散する放熱／冷却手段を設けることが不可欠となっている。
【０００３】
また、複数の半導体チップや半導体パッケージを含む例えばマルチ・チップ・モジュール（ＭＣＭ）やシステム・イン・パッケージ（ＳｉＰ）等の半導体モジュールが使用されるに至っている。このような半導体装置においては、典型的に、複数の半導体装置が共通の配線基板（回路基板等とも呼ぶ）上にフェイスダウン実装され、該複数の半導体装置上に共通の放熱構造が配置される。すなわち、半導体装置の裏面側を主たる放熱面とし、複数の半導体装置の放熱面上に配置された単一の放熱板又はヒートシンク等が、これら半導体素子からの熱を放散する。
【０００４】
図１に、複数の半導体装置を含む従来技術に係る典型的な半導体モジュール１０を例示する。図１（ａ）は半導体モジュール１０の上面図であり、該図中の点線３０は搭載される半導体装置の位置を示している。図１（ｂ）は図１（ａ）の直線Ａ−Ａ’側から半導体モジュール１０を透視的に見た断面図を示している。図１（ａ）は半導体モジュール１０の一部のみを示しているが、半導体モジュール１０は例えば、直線Ａ−Ａ’に関して対称な構造を有する。
【０００５】
半導体モジュール１０は、配線基板２０と、複数の半導体装置３０と、ヒートシンク４０とを含んでいる。半導体モジュール１０は更に、補強板６０と、ヒートシンク４０を配線基板２０及び／又は補強板６０に固定するバネ付きネジ６１とを含んでいる。この例において、各半導体装置３０は半導体パッケージである。半導体パッケージ３０は、半導体チップ３１、パッケージ基板３２、パッケージ基板３２のチップ搭載面と反対側の表面に形成された複数のパッド３３、パッド３３上に形成された複数のはんだボール３４、及びヒートスプレッダ３５を有する。各半導体装置３０は、配線基板２０表面のパッド２１上でのはんだボール３４のリフローによって、配線基板２０上にフェイスダウン実装されている。ヒートシンク４０は、必要に応じてサーマルグリース等を介して、複数の半導体装置３０の放熱面３６に接触しており、これら半導体装置３０が発生した熱を放散することができる。
【０００６】
しかしながら、機能が異なる複数の半導体装置を搭載する半導体モジュールにおいては、半導体チップそれぞれの厚さや、半導体パッケージそれぞれのパッケージ規格（厚さを含む）などが異なり得る。また、半導体装置それぞれの厚さが同一の場合であっても、配線基板への実装時の製造誤差、配線基板の反り、及び／又はバネ付きネジの固定具合などによって、それぞれの半導体装置の実装高さや傾きにバラつきが生じ得る。
【０００７】
図２は、同一パッケージ規格であるにもかかわらず実装高さに不均一が生じる例を示している。図２（ａ）を参照するに、２つの半導体装置３０のうち一方の半導体装置において、配線基板２０に対する平行性が損なわれ、その放熱面３６とヒートシンク４０との間に間隙７０が生じている。これは、例えば、リフロー工程における製造誤差によって生じ得る。図２（ｂ）を参照するに、配線基板２０自体に反りが発生し、２つの半導体装置３０それぞれの放熱面３６とヒートシンク４０との間に間隙７０が生じている。これは、例えば、回路基板２０と半導体装置３０との間の熱膨張率の不整合によってリフロー工程時や使用時の熱サイクルによって生じ得る。なお、本明細書においては、半導体装置とヒートシンクとの間に間隙を生じさせるように半導体装置の放熱面が放熱体に対して傾斜することを“実装傾き”と称する。
【０００８】
実装傾きによる半導体装置３０とヒートシンク４０との間の間隙７０は、半導体装置３０又はその一部からの熱の放散を妨げ、半導体装置３０の動作の安定性や信頼性を低下させることになる。
【０００９】
厚さ等が異なる複数の半導体装置を１つの放熱体で冷却する半導体モジュールにおいて、上述のような間隙の発生を回避する技術として、各半導体装置と放熱体との間に、柔軟性又は流動性を有する比較的厚い熱伝導材料の層を介在させる手法が知られている。このような介在層としては通常、グリース状又はシート状のサーマルコンパウンドが用いられ、半導体装置と放熱体との接合部において、間隙の発生が抑制されるとともに応力が緩和され得る。また、熱伝導率の向上のため、介在層にはんだを用いる手法も提案されている。はんだからなる介在層を用いる場合、その溶融時の流動性により、放熱体の実装時に半導体装置の厚さバラつき等を吸収し、各半導体装置と放熱体とを間隙なく比較的高い熱伝導率で接合することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−３２１２５７号公報
【特許文献２】特開平１１−２６６５９号公報
【特許文献３】特開２００２−２６１２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、各半導体装置と放熱体との間に熱伝導材料層を介在させる手法においては、上述のような間隙の発生を回避するのに十分な厚さの熱伝導材料を挿入すると、半導体装置と放熱体との間で熱抵抗が増大し、半導体装置の冷却能力が大幅に低下してしまう。
【００１２】
この問題は、熱伝導材料にサーマルコンパウンドに代えてはんだを用いることにより軽減され得る。しかしながら、現実には、放熱体の実装時に該はんだが半導体チップ等の半導体装置の表面側に廻り込むことを防止するために、半導体装置と該はんだとの間に別個の熱伝導体を介在させる必要がある。故に、半導体モジュールの部品点数が増加するとともに、はんだを用いたことによる冷却能力の改善効果が制限される。また、該はんだは、半導体モジュールの使用時には凝固しているため、使用時の熱サイクル等によって生じる半導体装置と放熱体との間の応力を緩和する効果は、サーマルコンパウンドを用いる手法と比較して低いものとなる。さらに、はんだ接合後に放熱体を取り外すためには再度の加熱処理を要し、半導体モジュール内の半導体装置又はその他の構成要素をアップグレード／リペアする作業が困難になる等、半導体モジュールの保守性が低下するという問題もある。
【００１３】
故に、部品点数を増加させることなく、複数の半導体装置の各々と放熱体との間に間隙が発生するのを回避し、複数の半導体装置を１つの放熱体で効率的に冷却することが可能な半導体モジュール実装構造が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一観点によれば、配線基板と、配線基板上に配置された複数の半導体装置と、複数の半導体装置上に配置された放熱体とを有する半導体モジュールが提供される。放熱体は、複数の半導体装置に共通の本体と、上記複数の半導体装置に熱的に接触されるように上記本体から上記複数の半導体装置の側に突出した複数の突起部とを含む。上記本体及び複数の突起部は一体的に形成されている。各突起部は、該突起部の側面から切り込まれたスリットを有する。スリットは、突起部の底面が上記複数の半導体装置のうちの対応する１つの上面に追従して変位することが可能なように形成されている。
【発明の効果】
【００１５】
一体的に形成された放熱体自体が複数の半導体装置間の厚さの差や各半導体装置の実装傾きを吸収する。それにより、別個の部品を用いることなく、放熱体と複数の半導体装置の各々との間の良好な接触を確保し、複数の半導体装置で発生される熱を１つの放熱体で効率的に放散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】複数の半導体装置を含む従来技術に係る半導体モジュールを例示する図である。
【図２】図１の半導体モジュールにおいて生じ得る問題を例示する図である。
【図３】複数の半導体装置を含む一実施形態に係る半導体モジュールを例示する図である。
【図４】図３の半導体モジュールにおける変位吸収動作を例示する図である。
【図５】図３の半導体モジュールにおける他の変位吸収動作を例示する図である。
【図６】変位吸収機構の一例を示す図である。
【図７】変位吸収機構の他の一例を示す図である。
【図８】半導体モジュールの第１変形例を示す図である。
【図９】半導体モジュールの第２変形例を示す図である。
【図１０】半導体モジュールの第３変形例を示す図である。
【図１１】半導体モジュールの第４変形例を示す図である。
【図１２】変位吸収機構の製造方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、種々の構成要素は必ずしも同一の尺度で描かれていない。また、図面全体を通して、同一あるいは対応する構成要素には同一あるいは類似の参照符号を付する。
【００１８】
先ず、図３を参照して、複数の半導体装置を含む一実施形態に従った半導体モジュール１００を説明する。図３（ａ）は半導体モジュール１００の上面図であり、該図中の点線１３０は搭載される半導体装置の位置を示している。図３（ｂ）は図３（ａ）の直線Ａ−Ａ’側から半導体モジュール１００を透視的に見た断面図を示している。図３（ａ）は半導体モジュール１００の一部のみを示しているが、半導体モジュール１００は例えば、直線Ａ−Ａ’に関して対称な構造を有する。
【００１９】
半導体モジュール１００は、配線基板１２０と、複数の半導体装置１３０と、放熱体１４０とを含んでいる。半導体モジュール１００は更に、必要に応じて、補強板１６０と、放熱体１４０を固定する固定手段１６１とを含む。配線基板１２０は、特に限定されないが、例えば、エポキシ系樹脂基板であり、必要に応じて複数の樹脂絶縁層と配線層とを含み得る。なお、配線基板１２０は、半導体装置１３０及び放熱体１４０が実装される電子機器のマザーボードであってもよい。補強板１６０は、例えば金属板又は合金板であり、配線基板１２０の半導体装置搭載面と反対側に配置されている。固定手段１６１は、例えば図示のようなバネ付きネジとし得るが、バネ構造を有しないネジ等、放熱体１４０と配線基板１２０及び／又は補強板１６０とを固定可能なその他の手段であってもよい。
【００２０】
各半導体装置１３０は、例えばボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）型やランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）型など、表面にアレイ状の接続端子群を有する半導体ベアチップ又は半導体パッケージとし得る。図示の例においては、各半導体装置１３０は半導体パッケージである。この半導体パッケージ１３０は、半導体チップ１３１、パッケージ基板１３２、パッケージ基板１３２のチップ搭載面と反対側の表面に形成された複数のパッド１３３、パッド１３３上に形成された複数の接続端子１３４、及びヒートスプレッダ１３５を有する。パッケージ基板１３２は例えば樹脂基板又はセラミック基板であり、複数の接続端子１３４は例えばはんだボールアレイ又は金属ピン等の導電性コネクタのアレイである。各半導体装置１３０は、例えば、配線基板１２０表面のパッド１２１上でのはんだボール１３４のリフローによって、配線基板１２０上にフェイスダウン実装されている。
【００２１】
なお、半導体パッケージ１３０内の半導体チップ１３１は、好ましくは、ＢＧＡ型やＬＧＡ型の半導体チップであり、パッケージ基板１３２上にフリップチップ実装されている。そして、半導体チップ１３１の上面（裏面）に配置されたヒートスプレッダ１３５により、半導体チップ１３１で発生された熱が半導体パッケージ１３０の放熱面１３６すなわちヒートスプレッダ１３５の上面へと伝導される。ヒートスプレッダ１３５は高熱伝導率材料を有し、好ましくは、銅（Ｃｕ）、Ｃｕ合金、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ合金、又はカーボン・コンポジット（炭素繊維／樹脂複合材）を有する。シリコン（Ｓｉ）等の半導体チップ１３１とヒートスプレッダ１３５との熱膨張率の差を吸収するよう、ヒートスプレッダ１３５は好ましくはグリース状又はシート状のサーマルコンパウンドを介して半導体チップ１３１に接触される。サーマルコンパウンドは、熱伝導性が良好な例えばアルミナフィラー等の金属酸化物粒子や金属微粒子をシリコーンオイルに混入して形成してもよい。
【００２２】
放熱体１４０は、例えばＣｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、又はＡｌ合金を有する放熱板やヒートシンクとし得る。図示の例においては、放熱体１４０は、好ましくは平面状である本体１４１の頂面に複数の放熱フィン１４２を有するヒートシンクである。ヒートシンク１４０は、複数の半導体装置１３０の放熱面１３６に熱的接触し、これら半導体装置１３０が発生した熱を放散することができる。ヒートシンク１４０は、必要に応じて、例えば半導体装置１３０が半導体ベアチップである場合などにおいて、グリース状又はシート状のサーマルコンパウンド等を介して半導体装置１３０に接触される。それにより、半導体装置１３０とヒートシンク１４０との熱膨張率の差が吸収され得る。サーマルコンパウンドは、例えばアルミナフィラー等の金属酸化物粒子や金属微粒子等を含んでいてもよい。
【００２３】
ヒートシンク１４０は更に、複数の半導体装置１３０の放熱面１３６と接触される受熱面（底面）に、各半導体装置１３０に位置的に対応して、本体１４１から半導体装置１３０側に突出した複数の突起部１５０を有する。突起部１５０は本体１４１に一体形成されている。なお、以下では、後述する機能に鑑み、突起部１５０を変位吸収機構１５０とも称する。変位吸収機構１５０は、半導体装置１３０の放熱面１３６の高さや実装傾きに追従して変形する弾性構造を構成する。
【００２４】
例えば、変位吸収機構１５０は、当該突起部の側面から切り込まれた１つ以上のスリット１５１を有する。スリット１５１は、上下に分離された２つ以上の板状のプレート部１５２と、上下に隣接し合うプレート部１５２を接続する接続部１５３とを有する。なお、接続部１５３は、後述するようにプレート部１５２の変位の支点となり、以下ではヒンジ部とも称する。各スリット１５１は、ヒンジ部１５３に隣接する閉鎖端１５１ａと、開放端１５１ｂとを有し、図示のように、閉鎖端１５１ａにスリット高さより大きい直径を有する円柱状等の空洞部を有していてもよい。このような空洞部はヒンジ部１５３の支点機能を高め得る。
【００２５】
図示の例において、ヒートシンク１４０は２つのスリット１５１−１、２と、ヒンジ部１５３−１、２と、３つのプレート部１５２−１、２、３とを有する２段の変位吸収機構１５０を有している。なお、スリット１５１−１をヒートシンク１４０の本体１４１と突起部１５０との境界に形成し、最上段のプレート部１５２−１が存在しない構造としてもよい。一設計例として、各プレート部は１ｍｍ−２ｍｍの厚さを有し、各スリット部は５０μｍ−４００μmの高さを有し、変位吸収機構１５０全体でおよそ３ｍｍ−７ｍｍの高さを有し得る。また、半導体装置１３０に当接される最下段のプレート部１５２−３は、半導体装置１３０で発生された熱を受け取るのに十分な熱容量を有するよう、より上段のプレート部１５２−１、２より厚く形成されてもよい。各プレート部１５２は平面形状において、例えば、対応する半導体装置１３０の放熱面１３６と略等しい大きさ及び形状を有し、好ましくは平面方向の実装誤差を許容し得るよう、各辺が例えば１ｍｍといった大きさだけ半導体装置１３０の対応する辺より大きく設計される。代替的に、各プレート部１５２は、半導体パッケージの許容温度に応じた十分な熱容量を有するよう、半導体装置１３０の放熱面１３６の大きさより有意に大きく設計されてもよい。
【００２６】
変位吸収機構１５０は、半導体装置１３０の厚さの差や実装傾きを吸収し、半導体装置１３０の放熱面１３６とヒートシンク１４０（最下段のプレート部１５２−３）との接触面に間隙が発生することを防止し得る。故に、複数の半導体装置１３０とヒートシンク１４０との間に、半導体装置１３０の厚さの差や実装傾きに影響を受けることがない熱伝導路が形成される。
【００２７】
ここで、図４及び５に、ヒートシンク１４０の変位吸収機構１５０による効果を例示する。例えば、図４（ａ）に示すように、固定手段１６１の不均一な固定などによってヒートシンク１４０が配線基板１２０ひいては半導体装置１３０の放熱面１３６に対して傾斜を有することがある。このような場合であっても、変位吸収機構１５０は、プレート部１５２がヒンジ部１５３を支点としてスリット１５１を変形させるように変位することによって、該傾斜を吸収することができる。また、図４（ｂ）に示すように、配線基板１２０自体に反りが発生し、複数の半導体装置１３０それぞれの放熱面１３６に実装傾きが生じた場合であっても、変位吸収機構１５０は同様に該実装傾きを吸収することができる。さらに、図５に示すように、複数の半導体装置１３０のうちの一部の規格が異なり、例えばはんだボール１３４のピッチ及び高さ、ひいては半導体パッケージ１３０の厚さが異なることがある。このような場合であっても、変位吸収機構１５０は、一方が他方より大きく収縮することによって、該厚さの差を吸収することができる。故に、種々の状況において、変位吸収機構１５０の動作により、各半導体装置１３０の放熱面１３６とヒートシンク１４０との間に間隙が発生することが防止される。なお、図示した変形後のスリット１５１の形状は必ずしも正確に描写したものではない。
【００２８】
このように、各半導体装置１３０の厚さや実装傾きに追従して弾性変形する変位吸収機構１５０を放熱体１４０として一体形成することにより、半導体装置１３０で発生された熱を効率良く放散させることが可能である。故に、例えば意図的に厚化した熱伝導材料層などの別個の要素を用いることなく、放熱体と各半導体装置との間の良好な熱的接触を確保し、複数の半導体装置で発生される熱を１つの放熱体で効率的に放散させることができる。
【００２９】
また、変位吸収機構１５０は、半導体モジュール１００の動作時においても、複数の半導体装置１３０に掛かる荷重を均等化するので、熱サイクルによる一部の半導体装置への過大な荷重や応力の発生を抑制し、半導体モジュールの動作の安定性や信頼性を高め得る。さらに、ヒートシンク１４０は半導体装置１３０に加圧接触されるので、後にヒートシンク１４０を取り外して半導体装置１３０及び／又はその他の構成要素のアップグレード／リペアを容易に行うことができ、半導体モジュールの保守性が向上され得る。
【００３０】
続いて、図６を参照して、図３に示した変位吸収機構１５０をより詳細に説明する。図６（ａ）はヒートシンク１４０の底面図、図（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図６（ａ）中の直線Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’に沿った断面図を示している。
【００３１】
この例において、四角柱形状の突起部１５０は、４つの側面のうち対向する２つの側面から切り込まれたスリット１５１−１、２を有している。この２段の変位吸収機構１５０においては、２つのヒンジ部１５３−１、２は、変位吸収機構１５０が当接される各半導体装置の対向する２辺上に位置し、互いに平行（直線Ｃ−Ｃ’に平行な方向）に延在している。故に、この変位吸収機構１５０は、１つの軸方向（図６（ｂ）の紙面に垂直な方向）の周りで回転するような半導体装置の実装傾きを、図６（ｂ）に矢印で示すように、ヒンジ部１５３−１、２を支点とするプレート部１５２−２、３の変位によって吸収することができる。この変位吸収機構１５０はまた、最下段のプレート部１５２−３を水平に保ったまま上方向に収縮し、複数の半導体装置間の厚さの差を吸収することも可能である。
【００３２】
なお、図６の変位吸収機構１５０は、上記１つの軸方向に垂直な軸方向（図６（ｃ）の紙面に垂直な方向）の周りで回転するような実装傾きに対しても、可動範囲は制限されるものの、ヒンジ部１５３−１、２の弾性変形によって吸収することができる。
【００３３】
変位吸収機構１５０は、より複雑な、あるいは、より大きい変位吸収動作を実現するために種々の変形を加えることが可能である。その一例を図７に示す。図７（ａ）−（ｃ）はそれぞれ図６（ａ）−（ｃ）と同様の図を表している。図７の変形例において、２段の変位吸収機構１５０’の２つのヒンジ部１５３’−１、２は、変位吸収機構１５０’が当接される各半導体装置の隣接し合う２辺上に位置し、互いに実質的に垂直に延在している。故に、この変位吸収機構１５０’は、２つの軸方向（図６（ｂ）及び（ｃ）それぞれの紙面に垂直な方向）の周りで回転するような半導体装置の実装傾きを、ヒンジ部１５３’−１、２を支点とするプレート部１５２−２、３の合成変位によって吸収することができる。この変位吸収機構１５０’は故に、例えば半導体チップ１３０のお椀状の反りのような一層複雑な実装傾きを、図６の例より大きい可動範囲で吸収することができる。
【００３４】
なお、図６及び７の断面図（（ｂ）、（ｃ））においては、各変位吸収機構１５０の２つのスリット１５１−１、２が、互いに対して且つ本体１４１に対して、実質的に平行であるように描かれている。しかしながら、スリット１５１−１、２は例えば、少なくとも一方が本体１４１に対して傾斜を有していてもよい。
【００３５】
また、図６及び７においては四角柱形状の突起部１５０として説明したが、突起部１５０は例えば円柱、又は六角柱等の多角柱の形状を有していてもよい。このような形状の突起部においても、その側面から例えば３つといったスリットを形成すること等により、所望の可動方向を有する変位吸収機構を構成することができる。
【００３６】
さらに、より多くの異なる軸方向及び／又は支点位置を有する変位吸収機構を組み合わせることにより、より自由度の大きい変位吸収動作を実現することができる。逆に、例えば配線基板１２０の反り方向が予め分かっている場合のように、所望の変位吸収動作が予め知られている場合には、例えば１段の変位吸収機構などによって製造コストを低減することができる。
【００３７】
次に、図８−１１を参照して、図３及び６に示した半導体モジュール１００の変形例を説明する。なお、これらの図において、図３と対応する要素には一桁目のみを変更した参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３８】
図８は第１の変形例に係る半導体モジュール２００を示している。半導体モジュール２００は、パッケージ規格、特に厚さ規格、の異なる複数の半導体パッケージ２３０−１、２を含んでおり、それに対応して、ヒートシンク２４０は、本体２４１からの突出高さの異なる複数の変位吸収機構２５０−１、２を有している。半導体パッケージ２３０−１は半導体パッケージ２３０−２の厚さより大きい厚さを有し、半導体パッケージ２３０−１に当接される変位吸収機構２５０−１は、半導体パッケージ２３０−２に当接される変位吸収機構２５０−２より小さい高さを有する。このように所与の半導体装置２３０の組み合わせに応じて変位吸収機構２５０の高さを当初より変更しておくことにより、放熱体２４０と複数の半導体装置２３０との間の荷重及び熱的接触をより均一に保つことが可能になる。
【００３９】
なお、変位吸収機構２５０−１、２のスリット２５１は、図示のように変位吸収機構２５０−１と２５０−２とで異なる高さ位置に形成してもよいが、後述する製造上の観点から、変位吸収機構２５０−１と２５０−２とで同一の高さ位置に形成することが好ましい。
【００４０】
図９は、第２の変形例に係る半導体モジュール３００を示している。半導体モジュール３００は、変位吸収機構３５０のスリット３５１内に挿入された熱伝導材３５５を有する。熱伝導材３５５は、スリット３５１によって上下方向に隔てられたプレート部３５２間での熱伝導を高め、半導体装置３３０で発生された熱を効率的にヒートシンク３４０の放熱側（例えば、本体３４１及び放熱フィン３４２）に伝えるよう作用する。
【００４１】
例えば、熱伝導材３５５は、グリース状のサーマルコンパウンドとすることができ、ディスペンサによってスリット３５１内に充填される。あるいは、熱伝導材３５５は、シート状のサーマルコンパウンドとしてもよく、プレート部３５２に挟まれるように挿入される。これらサーマルコンパウンドは好ましくは、例えばアルミナ等の金属化合物粒子や金属微粒子などの放熱用フィラーを含む。
【００４２】
また、サーマルコンパウンド３５５に代えて、あるいは加えて、例えば金属線を編んだ金属メッシュ等、弾性を有する他の熱伝導材をスリット３５１内に挿入してもよい。金属メッシュは、プレート部３５２間での熱伝導を一層高めるよう作用し得る。
【００４３】
図１０は、第３の変形例に係る半導体モジュール４００を示している。半導体モジュール４００においては、変位吸収機構４５０の複数段のスリット４５１の少なくとも１つが、半導体装置４３０への当接前の初期状態において、三角形状の断面形状、すなわち、開放端４５１ｂ側から閉鎖端４５１ａ側に向かって高さが減少する形状を有する。図示の例においては、変位吸収機構４５０の全てのスリット４５１が三角形状の断面形状を有している。このような三角形状のスリット４５１は、矩形状のスリット（例えば、図３のスリット１５１）より大きい変位吸収量を可能にする。
【００４４】
また、半導体装置４３０が配線基板４２０の反り等によって所与の実装傾きを有する場合など、三角形状のスリット４５１又はその他の形状のスリットと組み合わせて、最下段のプレート部の底面をヒートシンク４４０の本体平面に対して予め傾斜させてもよい。
【００４５】
図１１は、第４の変形例に係る半導体モジュール５００を示している。図１１（ａ）は半導体モジュール５００の断面図を示しており、図１１（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、スリット５５１−２の高さ位置からから見た最下段のプレート部５５２−３の頂面、中段のプレート部５５２−２の底面を示している。例えば、プレート部５５２−３はその頂面に凹部５５２ａを有し、プレート部５５２−２はその底面に凸部５５２ｂを有する。凹部５５２ａ及び凸部５５２ｂは、スリット５５１−２が狭まるように変位吸収機構５５０が収縮するときに互いに噛み合う位置に形成されており、変位吸収機構５５０の変位吸収量を増大させる。なお、プレート部５５２−２はプレート部５５２−３と同様に頂面に凹部を有し、最上段のプレート部５５２−１はプレート部５５２−２と同様に底面に凸部を有し得る。また、プレート部の頂面側に凹部５５２ａを設け、図８を参照して説明したサーマルコンパウンドや金属メッシュを凹部５５２ａ内に配置することも可能である。
【００４６】
次に、図１２を参照して、図３等に示した放熱体１４０が有する変位吸収機構１５０の製造方法を説明する。ここでは、好適な一例として、浸漬方式のワイヤ放電加工機を用いる方法を説明するが、機械加工などのその他の方法を用いることも可能である。図１２（ａ）、（ｂ）は、互いに直交する２つの側面方向から見たときの様子を模式的に示している。
【００４７】
先ず、機械加工によって変位吸収機構１５０となる突起が形成されたヒートシンク１４０を、浸漬槽内６０１内の水又はオイル等の誘電体６０２中に浸漬し、好ましくは水平に固定する。例えば直径５０μｍ−３００μｍの黄銅系合金やタングステンなどを有する電極ワイヤ６０３をワイヤボビン６０４から引き出し、突起の側面のスリット１５１を形成すべき高さ位置に配置する。その後、電源６０５により、ヒートシンク１４０と電極ワイヤ６０３との間に電圧を印加し、それによる放電によってヒートシンク１４０（Ｃｕ又はＡｌ等）の一部を溶融除去しながら、電極ワイヤ６０３をスリット加工方向に移動させる。そして、ヒンジ部１５３、すなわち、上下隣接するプレート部１５２の接続部を残存させる位置で移動を停止させる。これにより、電極ワイヤ６０３の直径に対応する高さのスリット１５１が形成される。必要に応じて、スリット１５１の閉鎖端１５１ａにて、例えば直径数百μｍから１ｍｍ程度の空洞部を、同様に放電加工により形成する。
【００４８】
複数のスリット１５１を形成する場合、上述の方法を繰り返し行えばよい。なお、複数の半導体装置にそれぞれ当接される複数の変位吸収機構１５０が共通の高さ位置にスリット１５１を有する場合、図１２（ｂ）に示すように、それらスリット１５１の幾つかを同時に形成することが可能である。故に、製造上のスループットの観点から、放熱体の複数の変位吸収機構は、共通の高さ位置にスリットを有することが好ましい。
【００４９】
以上、実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。例えば、上述の種々の変形例は、必要に応じて、相互に組み合わせて適用することが可能である。また、上述の実施形態は、１つの半導体装置に１つの（１段又は複数段の）変位吸収機構を配置する構成に限定されず、一部又は全ての半導体装置に対して、例えば図６又は図７の２×２のアレイ状の変位吸収機構など、複数の変位吸収機構を配置してもよい。
【００５０】
以上の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
配線基板と、前記配線基板上に配置された複数の半導体装置と、前記複数の半導体装置上に配置された放熱体とを有する半導体モジュールであって、
前記放熱体は、前記複数の半導体装置に共通の本体と、前記複数の半導体装置に熱的に接触されるように前記本体から前記複数の半導体装置の側に突出した、前記本体と一体的に形成された複数の突起部とを有し、
各突起部は、該突起部の底面が前記複数の半導体装置のうちの対応する１つの上面に追従して変位するように該突起部の側面から切り込まれたスリットを有する、
半導体モジュール。
（付記２）
各突起部は、相異なる面内に形成された複数の前記スリットを有する、付記１に記載の半導体モジュール。
（付記３）
前記複数のスリットは、互いに反対方向から切り込まれた２つのスリットを含む、付記２に記載の半導体モジュール。
（付記４）
前記複数のスリットは、互いに交差する方向から切り込まれた２つのスリットを含む、付記２又は３に記載の半導体モジュール。
（付記５）
前記突起部は四角柱形状を有し、前記複数のスリットは、４つの側面のうち隣接し合う２つの側面から切り込まれた２つのスリットを含む、付記４に記載の半導体モジュール。
（付記６）
前記複数の半導体装置は、第１の半導体装置と、該第１の半導体装置の厚さより小さい厚さを有する第２の半導体装置とを含み、
前記複数の突起部は、前記第１の半導体装置に熱的に接触される第１の突起部と、前記第２の半導体装置に熱的に接触される第２の突起部とを含み、前記本体からの前記第１の突起部の突出高さは、前記第２の突起部の突出高さより小さい、
付記１乃至５の何れか一に記載の半導体モジュール。
（付記７）
前記スリット内に熱伝導材が挿入されている、付記１乃至６の何れか一に記載の半導体モジュール。
（付記８）
前記熱伝導材は、サーマルコンパウンド及び金属メッシュのうちの少なくとも一方を含む、付記７に記載の半導体モジュール。
（付記９）
前記突起部は、前記スリットにより形作られた、互いに隔てられた複数のプレート部及び隣接し合う２つの前記プレート部を接続する接続部を有し、
前記スリットは、前記接続部に向かって高さが減少する三角形状を有する、
付記１乃至８の何れか一に記載の半導体モジュール。
（付記１０）
前記スリットを介して対向する前記突起部内の２つの面のうち、一方の面は凸部を有し、他方の面は前記凸部に対応した位置に凹部を有する、付記１乃至９の何れか一に記載の半導体モジュール。
（付記１１）
各突起部は、前記複数の突起部に共通の面内に形成された前記スリットを有する、付記１乃至１０の何れか一に記載の半導体モジュール。
（付記１２）
前記複数の突起部のうちの少なくとも１つの突起部において、前記複数のスリットにより互いに隔てられた該突起部の複数の板状部分のうち、該突起部の前記底面を有する最下段の板状部分の厚さは他の板状部分の厚さより大きい、付記１乃至１１の何れか一に記載の半導体モジュール。
（付記１３）
前記複数の突起部のうちの少なくとも１つの突起部において、該突起部の前記底面は、前記本体との境界を為す該突起部の上面に対して傾斜している、付記１乃至１２の何れか一に記載の半導体モジュール。
【符号の説明】
【００５１】
１００、２００、３００、４００、５００  半導体モジュール
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０  配線基板
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０  半導体装置
１３４  接続端子
１３６  半導体装置の放熱面
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０  放熱体
１４１、２４１、３４１  放熱体の本体
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０  放熱体の突起部（変位吸収機構）
１５１、２５１、３５１、４５１、５５１  スリット
１５１ａ、４５１ａ  スリットの閉鎖端
１５１ｂ、４５１ｂ  スリットの開放端
１５２、３５２、５５２  プレート部
１５３、５５３  接続（ヒンジ）部
３５５  熱伝導材
１６０  補強板
１６１  固定手段
５５２ａ  凹部
５５２ｂ  凸部
６０１  浸漬槽
６０２  誘電体（水又はオイル等）
６０３  電極ワイヤ
６０４  ワイヤボビン
６０５  電源
【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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