(57)【要約】      （修正有）【課題】配線層を効率的に冷却することができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１００は、第１流路部材１と、第２流路部材２と、第１流路部材および第２流路部材の間に位置する回路ユニット１０と、を備える。回路ユニットは、ヒートシンク層３ａと、配線層４ａ〜４ｄと、ヒートシンク層および配線層の間に位置する半導体素子５とを有する。第１流路部材および第２流路部材の少なくともいずれかは、流路の一部を構成する絶縁性のセラミックスの第１部位７ａ、７ｂと、第１部位とは材質の異なる第２部位８ａ、８ｂとを有する。回路ユニットにおける配線層は、第１部位に接している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路部材と、
第２流路部材と、
前記第１流路部材および前記第２流路部材の間に位置する回路ユニットと、を備え、
該回路ユニットは、ヒートシンク層と、配線層と、前記ヒートシンク層および前記配線層の間に位置する半導体素子とを有し、
前記第１流路部材および前記第２流路部材の少なくともいずれかは、流路の一部を構成する絶縁性のセラミックスの第１部位と、該第１部位とは材質の異なる第２部位とを有し、
前記回路ユニットにおける前記配線層が、前記第１部位に接している、半導体装置。
【請求項２】
前記第２部位は、前記第１部位よりも密度が小さい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１流路部材および前記第２流路部材は、それぞれ前記第１部位および前記第２部位を有し、前記回路ユニットにおける前記配線層および前記ヒートシンク層が、前記第１流路部材および前記第２流路部材それぞれの前記第１部位に接している、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記流路における前記第１部位の表面に突起部を有する、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記突起部は、銅またはアルミニウムが主成分である、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記回路ユニットの並びにおいて、
前記ヒートシンク層、前記半導体素子、前記配線層の順を第１回路ユニットと、前記配線層、前記半導体素子、前記ヒートシンク層の順を第２回路ユニットとしたとき、前記第１流路部材および前記第２流路部材の間において、前記第１回路ユニットと前記第２回路ユニットとが隣接して位置している、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１流路部材および前記第２流路部材は、連結管で接続されている、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記連結管と、前記第１流路部材または前記第２流路部材との対向面間に接着層を有し、
該接着層の一部は、前記連結管における外周面から前記第１流路部材または前記第２流路部材にわたっている、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１流路部材、前記回路ユニット、前記第２流路部材を１組の冷却ユニットとしたとき、
２組の冷却ユニットにおいて、前記第１流路部材または前記第２流路部材を兼用している、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体素子と前記配線層との間に、ろう材、半田またはナノペーストを配置し、
前記半導体素子と前記ヒートシンク層との間に、前記ろう材、前記半田または前記ナノペーストを配置し、
前記第１流路部材および前記第２流路部材の少なくともいずれかにおける前記第１部位と前記第２部位との間に接着剤を配置し、
前記配線層、前記半導体素子、前記ヒートシンク層の並びとし、前記第１部位と前記配線層とが接するように前記第１流路部材および前記第２流路部材を配置した後に熱処理する、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項８または請求項９に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体素子と前記配線層との間に、ろう材、半田またはナノペーストを配置し、
前記半導体素子と前記ヒートシンク層との間に、前記ろう材、前記半田または前記ナノペーストを配置し、
前記第１流路部材および前記第２流路部材の少なくともいずれかにおける前記第１部位と前記第２部位との間に接着剤を配置し、
前記配線層、前記半導体素子、前記ヒートシンク層の並びとし、前記第１部位と前記配線層とが接するように前記第１流路部材および前記第２流路部材を配置し、
前記第１流路部材と前記連結管との間および前記第２流路部材と前記連結管との間に接着剤を配置した後に熱処理する、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両等の電力変換装置として、大電力用の半導体装置が広く用いられている。このような半導体装置としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）
のような半導体素子を採用したインバータ等がある。そして、大電力用の半導体装置では、スイッチング損失や導通損失等による発熱量が膨大となることから、冷却対策を講じた半導体装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９７９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
大電力用の半導体装置においては、半導体素子に信号を入力するための配線層が発熱しやすく、配線層の熱が半導体素子に伝わることで、半導体素子が正常に機能しなくなるという問題が発生するおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示は、このような事情に鑑みて案出されたものであり、配線層を効率的に冷却することができる半導体装置およびこの半導体装置の製造方法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】
【０００６】
本開示の半導体装置は、第１流路部材と、第２流路部材と、前記第１流路部材および前記第２流路部材の間に位置する回路ユニットと、を備える。そして、該回路ユニットは、ヒートシンク層と、配線層と、前記ヒートシンク層および前記配線層の間に位置する半導体素子とを有する。さらに、前記第１流路部材および前記第２流路部材の少なくともいずれかは、流路の一部を構成する絶縁性のセラミックスの第１部位と、該第１部位とは材質の異なる第２部位とを有する。そして、前記回路ユニットにおける前記配線層が、前記第１部位に接している。
【０００７】
また、本開示の半導体装置の製造方法は、前記半導体素子と前記配線層との間に、ろう材、半田またはナノペーストを配置し、前記半導体素子と前記ヒートシンク層との間に、前記ろう材、前記半田または前記ナノペーストを配置し、前記第１流路部材および前記第２流路部材の少なくともいずれかにおける前記第１部位と前記第２部位との間に接着剤を配置し、前記配線層、前記半導体素子、前記ヒートシンク層の並びとし、前記第１部位と前記配線層とが接するように前記第１流路部材および前記第２流路部材を配置した後に熱処理する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の半導体装置は、半導体素子を効率的に冷却することができるため、半導体素子が保有する機能の低下が少ない。
【０００９】
本開示の半導体装置の製造方法は、短時間で半導体装置を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の半導体装置における回路ユニットを横から見た概略図である。
【図３】本開示の半導体装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【図４】本開示の半導体装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【図５】本開示の半導体装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【図６】本開示の半導体装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【図７】本開示の半導体装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の半導体装置および半導体装置の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本開示の半導体装置１００は、図１に示すように、第１流路部材１と、第２流路部材２と、第１流路部材１および第２流路部材２の間に位置する回路ユニット１０とを備える。
【００１３】
そして、本開示の半導体装置１００における回路ユニット１０は、ヒートシンク層３ａと、配線層４ａ〜４ｄと、ヒートシンク層３ａおよび配線層４ａ〜４ｄの間に位置する半導体素子５とを有する。ここで、各配線層４ａ〜４ｄは、図１に示すように、ろう材、半田またはナノペースト（以下では総称して接合層と記載する）を介して、半導体素子５に接続されていてもよい（接合層９ａ〜９ｄ）。また、ヒートシンク層３ａも接合層９ｅを介して、半導体素子５に接続されていてもよい。
【００１４】
ここで、第１流路部材１および第２流路部材２は、それぞれの内部に冷却媒体（以下「冷媒」とも記載する。）を流すための流路６ａ、６ｂを有する。ここで、冷媒は、回路ユニット１０との熱交換が可能な液体や気体であればよい。例えば、液体の冷媒としては、純水やフッ素系の流体等であってもよく、これらに防錆剤が添加されたものであってもよい。このように、第１流路部材１の流路６ａおよび第２流路部材２の流路６ｂに冷媒を流すことで、配線層４ａ〜４ｄを含めた回路ユニット１０を両側から冷却することができる。
【００１５】
ここで、本開示の半導体装置１００の回路ユニット１０における配線層４ａ〜４ｄは、外部の装置や信号端子等に接続するための配線または端子である。また、本開示の半導体装置１００の回路ユニット１０におけるヒートシンク層３ａは、熱を逃がすための部材であるが、電流を流すことで電極として機能させてもよい。
【００１６】
また、本開示の半導体装置１００の回路ユニット１０における半導体素子５は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等
のパワー半導体である。また、回路ユニット１０はパワー半導体以外の回路素子として、その他の半導体素子（例えば、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode））や、コンデンサや抵抗
等を有してもよい。
【００１７】
例えば、図２においては、半導体素子５がＩＧＢＴである例を示しており、ヒートシンク層３ａ、３ｂを電極として機能させており、半導体素子５のコレクタがヒートシンク層３ａ側に、半導体素子５のゲートが配線層４ｄ側に、半導体素子５のエミットがヒートシンク層３ｂ側にあり、半導体素子５のコレクタにヒートシンク層３ａが接合層９ｅを介して接続し、半導体素子５のゲートに配線層４ａが接合層９ｄを介して接続し、半導体素子５のエミッタにヒートシンク層３ｂが接合層９ｆを介して接続している。
【００１８】
なお、配線層４やヒートシンク層３は、金属で構成されていればよいが、金属の中でも
、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等で構成されているならば、優れた熱伝導率を有するものとなる。また、接合層９は、例えば、銀系のろう材、錫系の半田、金、銀、銅またはニッケル系のナノペースト等であればよい。
【００１９】
そして、本開示の半導体装置１００において、第１流路部材１および第２流路部材２の少なくともいずれかは、流路６ａ、６ｂの一部を構成する絶縁性のセラミックスの第１部位７ａ、７ｂと、第１部位７ａ、７ｂとは材質の異なる第２部位８ａ、８ｂとを有し、回路ユニット１０における配線層４ａ〜４ｄが、第１部位７ａに接している。なお、図１においては、第１流路部材１が第１部位７ａおよび第２部位８ａを、第２流路部材２が第１部位７ｂおよび第２部位８ｂを有する例を示している。また、図１においては、回路ユニット１０における配線層４ａ〜４ｄが、第１流路部材１の第１部位７ａに接している例を示しているが、回路ユニット１０における配線層４ａ〜４ｄが第２流路部材２の第１部位７ｂに接するように、回路ユニット１０が配置されてもよいことは言うまでもない。
【００２０】
そして、第１部位７ａ、７ｂは、絶縁性のセラミックスで構成されていることから、電流を流す配線層４ａ〜４ｄが第１部位７ａ、７ｂに直に接するように配置する。また、第１部位７ａ、７ｂはそれぞれ流路６ａ、６ｂの一部を構成していることから、配線層４ａ〜４ｄで発生した熱を流路６ａ、６ｂに流れる冷媒へ効率的に逃がすことができる。よって、このような構成を満足していることで、配線層４ａ〜４ｄで発生した熱を効率的に冷却することができることから、本開示の半導体装置１００では、配線層４ａ〜４ｄの熱が半導体素子５に伝わり、半導体素子５が正常に機能しなくなるという問題が発生しにくい。
【００２１】
ここで、第１部位７ａ、７ｂを構成する絶縁性のセラミックスとしては、アルミナ質セラミックス、アルミナ−ジルコニア複合セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、窒化珪素質セラミックス等であればよい。特に、絶縁性のセラミックスの中でも、窒化珪素質セラミックスは、優れた熱伝導率および機械的強度を兼ね備えることから、窒化珪素質セラミックスで第１部位７ａ、７ｂを構成することで、本開示の半導体装置１００は、優れた放熱性および機械的強度を兼ね備えたものとなる。
【００２２】
例えば、窒化珪素質セラミックスとは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、窒化珪素を７０質量％以上含有するものである。そして、第１部位７ａ、７ｂを構成する材質は、以下の方法により確認することができる。まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値をＪＣＰＤＳカードで同定する。次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置（ＩＣＰ）または蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、各成分の定量分析を行う。ここで、ＸＲＤにおいて、窒化珪素の存在が確認され、ＩＣＰまたはＸＲＦで測定した珪素（Ｓｉ）の含有量から窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）に換算した含有量が７０質量％以上であれば、窒化珪素質セラミックスである。なお、他のセラミックスについても同様である。
【００２３】
また、第２部位８ａは、第１部位７ａとは異なる材質で構成されるが、金属、樹脂または第１部位７ａとは異なるセラミックス等で構成されていればよい。例えば、第１部位７ａを窒化珪素質セラミックスで構成し、第２部位８ａを炭化珪素質セラミックスで構成するならば、炭化珪素質セラミックスは窒化珪素質セラミックスよりも熱伝導率が高いことから、第１流路部材１を全て窒化珪素質セラミックスで構成する場合に比べて、第１流路部材１の放熱性を高めることができる。また、第１部位７ａを窒化珪素質セラミックスで構成し、第２部位８ａをアルミナ質セラミックスで構成するならば、アルミナ質セラミックスは窒化珪素質セラミックスに比べて製造コストが安いことから、第１流路部材１を安価に製造することができる。なお、第１部位７ｂと第２部位８ｂとの関係も、上述した第１部位７ａと第２部位８ａとの関係と同様であればよい。
【００２４】
また、第２部位８ａは、第１部位７ａよりも密度が小さくてもよい。このような構成を満足するならば、第１流路部材１を軽量化することができる。例えば、第１部位７ａが窒化珪素質セラミックス（約３．３ｇ／ｃｍ３）で構成されるならば、金属であればアルミニウム（約２．７ｇ／ｃｍ３）、樹脂であればポリイミド樹脂（約１．４ｇ／ｃｍ３）、セラミックスであればコージライト質セラミックス（約２．５ｇ／ｃｍ３）等で第２部位８ａを構成すれば、第２部位８ａは、第１部位７ａよりも密度が小さいものとなる。なお、第１部位７ｂと第２部位８ｂとの関係も、上述した第１部位７ａと第２部位８ａとの関係と同様であればよい。
【００２５】
また、本開示の半導体装置１００における第１流路部材１および第２流路部材２は、それぞれ第１部位７ａ、７ｂおよび第２部位８ａ、８ｂを有し、回路ユニット１０における配線層４ａ〜４ｄおよびヒートシンク層３ａが、第１流路部材１および第２流路部材２それぞれの第１部位７ａ、７ｂに接していてもよい。なお、図１においては、配線層４ａ〜４ｄが第１流路部材１の第１部位７ａに接し、ヒートシンク層３ａが第２流路部材２の第１部位７ｂに接している例を示しているが、配線層４ａ〜４ｄが第２流路部材２の第１部位７ｂに接し、ヒートシンク層３ａが第１流路部材１の第１部位７ａに接してもよいことは言うまでもない。このような構成を満足するならば、配線層４ａ〜４ｂおよびヒートシンク層３ａを介して、半導体素子５をさらに効率的に冷却することができる。
【００２６】
また、本開示の半導体装置２００は、図３に示すように、流路６ａ、６ｂにおける第１部位７ａ、７ｂの表面に突起部１１ａ〜１１ｈを有していてもよい。このような構成を満足するならば、突起部１１ａ〜１１ｈにより、流路６ａ、６ｂを流れる冷媒に乱流が生じることにより、第１部位７ａ、７ｂを介した冷媒との熱交換効率を向上させることができる。
【００２７】
ここで、突起部１１ａ〜１１ｈは、どのような材料で構成されていても構わないが、銅またはアルミニウムが主成分であるならば、高い熱伝導率により、第１部位７ａ、７ｂを介した冷媒との熱交換効率がさらに向上する。なお、銅またはアルミニウムが主成分とは、突起部１１ａ〜１１ｈを構成する全成分１００質量％のうち、銅またはアルミニウムが５０質量％以上であることである。
【００２８】
また、本開示の半導体装置３００は、図４に示すように、回路ユニットの並びにおいて、ヒートシンク層、半導体素子、配線層の順を第１回路ユニット１０と、配線層、半導体素子、ヒートシンク層の順を第２回路ユニット２０としたとき、第１流路部材１および第２流路部材２の間において、第１回路ユニット１０と第２回路ユニット２０とが隣接して位置していてもよい。図４においては、第１回路ユニット１０と第２回路ユニット２０とは、互いに隣接して配置され、上下が反対、即ち、「ヒートシンク層→半導体素子→配線層」と「配線層→半導体素子→ヒートシンク層」のように、互いに積層順序が逆になっている。このような構造を満足するならば、第１回路ユニット１０と第２回路ユニット２０との配置関係により、各回路ユニット（第１回路ユニット１０、第２回路ユニット２０）により発生する熱のバランスを取り、各回路ユニットを効率的に冷却することが可能となる。
【００２９】
なお、図４においては、２個の回路ユニットが左右に並んでいる例を示しているが、これに限らず、回路ユニットの個数は３個以上でもよいし、各回路ユニットは前後に並んでいてもよい。また、図４においては、同一の第１部位７ａ、７ｂに、第１回路ユニット１０および第２回路ユニット２０が接しているが、第１流路部材１や第２流路部材２に第１部位７が複数箇所存在し、別々の第１部位７に第１回路ユニット１０および第２回路ユニット２０がそれぞれ接していても構わない。
【００３０】
なお、第１回路ユニット１０および第２回路ユニット２０は、必ずしも同様の積層構造を有していなくてもよい。例えば、第１回路ユニット１０および第２回路ユニット２０において、各回路ユニットを構成する配線層４、半導体素子５およびヒートシンク層３の一部異なっている場合であっても、例えばヒートシンク層３や配線層４の厚さを変えるか、または、接合層９の内部に銅等の金属板を挿入することによって、各回路ユニットの厚みの差異を吸収し、応力的な歪を生じさせることなく第１流路部材１および第２流路部材２の間に収まるように構成してもよい。
【００３１】
本開示の半導体装置４００における第１流路部材１および第２流路部材２は、図５に示すように、連結管１２で接続されていてもよい。このような構成を満足するならば、第１流路部材１および第２流路部材２に同じ冷媒を流すことができることから、半導体装置４００を小型化することが可能となる。
【００３２】
また、本開示の半導体装置４００は、連結管１２と、第１流路部材１または第２流路部材２との対向面間に接着層を有し、接着層の一部は、連結管１２における外周面から第１流路部材１または第２流路部材２にわたっていてもよい。ここで、連結管１２における外周面とは、第１流路部材１または第２流路部材２との対向面に隣接する面である。このような構成を満足するならば、接着層により、流路６ａ、６ｂを流れる冷媒が、第１流路部材１または第２流路部材２と連結管１２との間から漏れることを抑制することができる。
【００３３】
接着層は、接着剤（例えば、シリコン系のろう材やポリイミド系の接着剤等）を、第１流路部材１または第２流路部材２と連結管１２との間に塗布した後、熱処理することで形成すればよい。
【００３４】
また、連結管１２は、耐熱性のある金属、樹脂、セラミックスであってもよく、熱処理において過度に熱膨張および熱収縮しない材料で構成されていてもよい。熱処理において過度に熱膨張および熱収縮しない樹脂としては、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
【００３５】
また、本開示の半導体装置５００は、図６に示すように、第１流路部材１、回路ユニット、第２流路部材２を１組の冷却ユニットとしたとき、２組の冷却ユニットにおいて、第１流路部材１または第２流路部材２を兼用してもよい。図６では、２組の冷却ユニットにおいて、第２流路部材２を兼用している構成を示している。このような構成を満足するならば、連結管１２で、冷却ユニット同士を連結することにより、冷却ユニットを３次元的に構成することができ、高密度の回路ユニット構造を構成しつつ、冷却効率の高いスタックタイプの半導体装置５００を実現することができる。
【００３６】
なお、連結管１２の代わりに、図７に示すように、連結管１２を一体化させた、連結穴１３を有するパイプ１４を用いてもよい。このように、パイプ１４を用いて、冷却ユニット同士を連結させれば、スタックタイプの半導体装置６００の構築を容易に行なうことができる。この場合、リング状のスペーサ１５を用意し、各流路部材（第１流路部材１、第２流路部材２）間において、パイプ１４を囲うようにスペーサ１５を配置すれば、各流路部材に跨って位置するパイプの挿通を容易に行うことが可能となる。なお。スペーサ１５には、パイプ１４が破損した際に、冷媒が漏れることを防ぐ効果もある。
【００３７】
なお、スペーサ１５は、耐熱性のある金属、樹脂、セラミックスであってもよく、熱処理において過度に熱膨張および熱収縮しない材料で構成されていてもよい。熱処理において過度に熱膨張および熱収縮しない樹脂としては、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
【００３８】
次に、本開示の半導体装置の製造方法の一例について説明する。ここでは、第１流路部
材および第２流路部材が、それぞれ第１部位および第２部位を有する場合を例に挙げ説明する。
【００３９】
まず、絶縁性のセラミックスで構成される、第１流路部材や第２流路部材の第１部位を準備する。ここで、第１部位は、金型により坏土を押し出す押出法、スラリーを用いたドクターブレード法、顆粒を用いたロールコンパクション法、グリーンシートを積層する積層法等で作製すればよい。また、第１部位とは材質の異なる、第１流路部材や第２流路部材の第２部位も準備する。
【００４０】
次に、配線層、ヒートシンク層、半導体素子を準備する。ここで、配線層は、第１流路部材の第１部位において、流路を構成する側とは反対側の表面上に形成しておく。同様に、ヒートシンク層は、第２流路部材の第１部位において、流路を構成する側とは反対側の表面上に形成しておく。ここで、配線層やヒートシンク層の形成方法としては、接合する材料同士を密着させ加圧・加熱することで原子の拡散を促し接合する拡散接合法、銅板やアルミニウム板等の金属板を絶縁性のセラミックスに直接貼り付ける直接接合法、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ等の活性金属を添加した銀および銅のろう材を介して金属板を接合するＡＭＢ（Active Metal Bonding）法、金属成分を主成分としたペーストを用いて形成する印刷法、チタンやクロムを下地層としスパッタリングで金属層を形成するスパッタ法、チタンやクロムを下地層とするか、または、微細な凹凸を形成した後に、金属層を形成するめっき法等を用いればよい。
【００４１】
ここで、配線層やヒートシンク層と同様の形成方法により、第１流路部材や第２流路部材の第１部位において、流路を構成する側の表面上に突起部を形成してもよい。なお、突起部を絶縁性のセラミックスで構成するならば、第１部位を作製する際に合わせて形成すればよい。
【００４２】
次に、半導体素子と配線層との間に、ろう材、半田またはナノペーストを配置し、半導体素子とヒートシンク層との間に、ろう材、半田またはナノペーストを配置し、第１流路部材および第２流路部材のそれぞれの第１部位と第２部位との間に接着剤を配置し、配線層、半導体素子、ヒートシンク層の並びとした後に熱処理を行なうことで、本開示の半導体装置を得る。熱処理の工程としては、一度固形化した、ろう材、半田またはナノペーストを加熱することで軟化させた後、冷却することで再度固形化させるリフロー工程等がある。
【００４３】
このような製造方法を採用することで、半導体素子および配線層、半導体素子およびヒートシンク層、第１部位および第２部位を同時に接合することができることから、半導体装置の製造時間を短縮できる。なお、各図に示すように、第１部位および第２部位は、互いの接合箇所に段差がある構造としておけば、第１部位と第２部位とを接合しやすくなる。
【００４４】
また、第１流路部材および第２流路部材を連結管で接続している半導体装置を得るには、半導体素子と配線層との間に、ろう材、半田またはナノペーストを配置し、半導体素子とヒートシンク層との間に、ろう材、半田またはナノペーストを配置し、第１流路部材および第２流路部材のそれぞれの第１部位と第２部位との間に接着剤を配置し、配線層、半導体素子、ヒートシンク層の並びとし、第１流路部材と連結管との間および第２流路部材と連結管との間に接着剤を配置した後に熱処理すればよい。このような製造方法を採用すれば、半導体素子および配線層、半導体素子およびヒートシンク層、第１部位および第２部位、第１流路部材および連結管、第２流路部材および連結管を同時に接合することができることから、半導体装置の製造時間を短縮できる。なお、連結管の代わりに、パイプおよびスペーサを接着剤で接合してもよい。
【００４５】
なお、連結管やスペーサを、熱処理の工程においても容易に過度に熱膨張および熱収縮しない素材で構成するならば、第１流路部材および第２流路部材の間隔を連結管やスペーサの長さをもって制御することができるので、半導体素子とヒートシンク層との間および半導体素子と配線層との間に位置する、ろう材、半田またはナノペーストの接合の度合いや各部材に掛かる圧力を調整することが可能となる。このような連結管、スペーサとしては、耐熱性のある金属、樹脂、セラミックスであればよいが、樹脂ならばポリイミド樹脂であってもよい。
【００４６】
また、半導体装置における回路ユニットを樹脂モールドで封止すれば、半導体装置としての信頼性を高めることができる。樹脂モールドとしては、シリコーンゲルやエポキシ樹脂等を用いればよい。なお、回路ユニットだけでなく、連結管、パイプ、スペーサもまとめて樹脂モールドすれば、連結管、パイプ、スペーサと、第１流路部材および第２流路部材との接合を補強することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０、２０：回路ユニット
１：第１流路部材
２：第２流路部材
３、３ａ、３ｂ：ヒートシンク層
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４e：配線層
５：半導体素子
６ａ、６ｂ：流路
７ａ、７ｂ：第１部位
８ａ、８ｂ：第２部位
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ：ろう材、半田またはナノペースト（接合層）
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ：突起部
１２：連結管
１３：連結穴
１４：パイプ
１５：スペーサ
１００、２００、３００、４００、５００、６００：半導体装置
【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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