(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱性を向上させることができる技術を提供する。【解決手段】第１内側熱伝導体５１は、複数の第１グラファイト層５１１を備えている。第２内側熱伝導体５２は、複数の第２グラファイト層５２１を備えている。複数の第１グラファイト層５１１は、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向と直交する方向である第１方向に積層されている。複数の第２グラファイト層５２１は、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向、または、その方向と直交する方向であって第１方向と直交する第２方向に積層されている。【選択図】図２
2019087716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子の第１表面に接合されている第１放熱体と、を備えており、
前記第１放熱体は、
前記半導体素子の前記第１表面に接合されている金属の第１外側熱伝導体と、
前記第１外側熱伝導体の内部に配置されている第１内側熱伝導体と、
前記第１外側熱伝導体の内部に配置されており、前記半導体素子と前記第１放熱体とが並んでいる方向において前記第１内側熱伝導体に積層されている第２内側熱伝導体と、を備えており、
前記第１内側熱伝導体は、複数の第１グラファイト層を備えており、
前記第２内側熱伝導体は、複数の第２グラファイト層を備えており、
複数の前記第１グラファイト層は、前記半導体素子と前記第１放熱体とが並んでいる方向と直交する方向である第１方向に積層されており、
複数の前記第２グラファイト層は、前記半導体素子と前記第１放熱体とが並んでいる方向、または、その方向と直交する方向であって前記第１方向と直交する第２方向に積層されている、半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子の前記第１表面と反対側の第２表面に接合されている第２放熱体を更に備えており、
前記第２放熱体は、
前記半導体素子の前記第２表面に接合されている金属の第２外側熱伝導体と、
前記第２外側熱伝導体の内部に配置されている第３内側熱伝導体と、
前記第２外側熱伝導体の内部に配置されており、前記半導体素子と前記第２放熱体とが並んでいる方向において前記第３内側熱伝導体に積層されている第４内側熱伝導体と、を備えており、
前記第３内側熱伝導体は、複数の第３グラファイト層を備えており、
前記第４内側熱伝導体は、複数の第４グラファイト層を備えており、
複数の前記第３グラファイト層は、前記半導体素子と前記第２放熱体とが並んでいる方向と直交する方向である第３方向に積層されており、
複数の前記第４グラファイト層は、前記半導体素子と前記第２放熱体とが並んでいる方向、または、その方向と直交する方向であって前記第３方向と直交する第４方向に積層されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体素子の前記第１表面と反対側の第２表面に接合されている第２放熱体を更に備えており、
前記第２放熱体は、中実の金属体である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体素子と前記第１放熱体と前記第２放熱体とが封止樹脂によって封止されている、請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１外側熱伝導体は、外側に突出している突出部を備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されている半導体装置は、半導体素子と、半導体素子の表面に接合されている放熱体とを備えている。放熱体は、半導体素子の表面に接合されている金属熱伝導体を備えている。また、放熱体は、金属熱伝導体に接合されている第１熱伝導体と、半導体素子と放熱体とが並んでいる方向において第１熱伝導体に積層されている第２熱伝導体とを備えている。第１熱伝導体は、複数の第１グラファイト層を備えている。複数の第１グラファイト層は、半導体素子と放熱体とが並んでいる方向と直交する方向である第１方向に積層されている。第２熱伝導体は、複数の第２グラファイト層を備えている。複数の第２グラファイト層は、半導体素子と放熱体とが並んでいる方向と直交する方向である第１方向に積層されている。複数の第１グラファイト層と複数の第２グラファイト層とは、同じ第１方向に積層されている。特許文献１の半導体装置では、可撓性を有する熱伝導構造体とするために、複数の第１グラファイト層の積層方向と複数の第２グラファイト層の積層方向とを一致させる必要がある。
【０００３】
特許文献１の半導体装置では、半導体素子が動作すると半導体素子で熱が生じる。半導体素子で生じた熱は、放熱体によって放熱される。放熱体の金属熱伝導体と第１熱伝導体と第２熱伝導体とによって熱が伝導されて放熱される。半導体素子で生じた熱は、まず半導体素子に接合されている金属熱伝導体によって伝導され、続いて金属熱伝導体に接合されている第１熱伝導体によって伝導され、続いて第１熱伝導体に積層されている第２熱伝導体によって伝導される。
【０００４】
第１グラファイト層の熱伝導率は異方性を有している。第１グラファイト層は、複数の第１グラファイト層が積層されている方向には熱をあまり伝導しない。それに対して、第１グラファイト層は、複数の第１グラファイト層が積層されている方向と直交する方向には高い熱伝導率で熱を伝導する。そのため、第１熱伝導体では、半導体素子と放熱体とが並んでいる方向（複数の第１グラファイト層が積層されている方向と直交する方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。また、第１熱伝導体では、半導体素子と放熱体とが並んでいる方向と直交する方向であって第１方向と直交する第２方向（複数の第１グラファイト層が積層されている方向と直交する方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。
【０００５】
同様に、第２グラファイト層の熱伝導率は異方性を有している。第２グラファイト層は、複数の第２グラファイト層が積層されている方向には熱をあまり伝導しない。それに対して、第２グラファイト層は、複数の第２グラファイト層が積層されている方向と直交する方向には高い熱伝導率で熱を伝導する。そのため、第２熱伝導体では、半導体素子と放熱体とが並んでいる方向（複数の第２グラファイト層が積層されている方向と直交する方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。また、第２熱伝導体では、半導体素子と放熱体とが並んでいる方向と直交する方向であって第１方向と直交する第２方向（複数の第２グラファイト層が積層されている方向と直交する方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１１２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の半導体装置では、第１熱伝導体と第２熱伝導体とが、半導体素子と放熱体とが並んでいる方向に高い熱伝導率で熱を伝導する。また、第１熱伝導体と第２熱伝導体とが、半導体素子と放熱体とが並んでいる方向と直交する方向であって第１方向と直交する第２方向に高い熱伝導率で熱を伝導する。第１熱伝導体と第２熱伝導体とは、第１方向（複数の第１グラファイト層および複数の第２グラファイト層が積層されている方向）には熱をあまり伝導しない。そのため、半導体素子で生じた熱を第１方向へあまり放熱することができず、放熱性が低いという問題があった。そこで本明細書は、放熱性を向上させることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示する半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子の第１表面に接合されている第１放熱体と、を備えている。前記第１放熱体は、前記半導体素子の前記第１表面に接合されている金属の第１外側熱伝導体と、前記第１外側熱伝導体の内部に配置されている第１内側熱伝導体と、前記第１外側熱伝導体の内部に配置されており、前記半導体素子と前記第１放熱体とが並んでいる方向において前記第１内側熱伝導体に積層されている第２内側熱伝導体と、を備えている。前記第１内側熱伝導体は、複数の第１グラファイト層を備えている。前記第２内側熱伝導体は、複数の第２グラファイト層を備えている。複数の前記第１グラファイト層は、前記半導体素子と前記第１放熱体とが並んでいる方向と直交する方向である第１方向に積層されている。複数の前記第２グラファイト層は、前記半導体素子と前記第１放熱体とが並んでいる方向、または、その方向と直交する方向であって前記第１方向と直交する第２方向に積層されている。
【０００９】
この構成によれば、半導体素子が動作すると半導体素子で熱が生じる。半導体素子で生じた熱は、第１放熱体によって放熱される。第１放熱体の第１外側熱伝導体と第１内側熱伝導体と第２内側熱伝導体とによって熱が伝導されて放熱される。半導体素子で生じた熱は、まず半導体素子に接合されている金属の第１外側熱伝導体によって伝導され、続いて第１外側熱伝導体の内部に配置されている第１内側熱伝導体と第２内側熱伝導体とによって伝導され、再び第１外側熱伝導体によって伝導されて外部に放熱される。
【００１０】
第１内側熱伝導体は複数の第１グラファイト層を備えており、第２内側熱伝導体は複数の第２グラファイト層を備えている。グラファイトの熱伝導率は、金属の熱伝導率より高い。そのため、第１放熱体では、複数の第１グラファイト層と複数の第２グラファイト層とを備えることによって、金属のみの場合よりも効率良く熱を伝導することができる。
【００１１】
各第１グラファイト層の熱伝導率は、グラファイトの炭素原子の結合の関係によって異方性を有している。第１グラファイト層は、複数の第１グラファイト層が積層されている方向には熱をあまり伝導しない。それに対して、第１グラファイト層は、複数の第１グラファイト層が積層されている方向と直交する方向には高い熱伝導率で熱を伝導する。複数の第１グラファイト層は、半導体素子と第１放熱体とが並んでいる方向と直交する方向である第１方向に積層されている。そのため、第１内側熱伝導体では、半導体素子と第１放熱体とが並んでいる方向（複数の第１グラファイト層が積層されている方向と直交する方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。また、第１内側熱伝導体では、第１方向と直交する第２方向（複数の第１グラファイト層が積層されている方向と直交する方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。
【００１２】
同様に、各第２グラファイト層の熱伝導率は、グラファイトの炭素原子の結合の関係によって異方性を有している。第２グラファイト層は、複数の第２グラファイト層が積層されている方向には熱をあまり伝導しない。それに対して、第２グラファイト層は、複数の第２グラファイト層が積層されている方向と直交する方向には高い熱伝導率で熱を伝導する。ある態様では、複数の第２グラファイト層は、半導体素子と第１放熱体とが並んでいる方向に積層されている。そのため、第２内側熱伝導体では、半導体素子と第１放熱体とが並んでいる方向と直交する方向である第１方向と第２方向（いずれも複数の第２グラファイト層が積層されている方向と直交する方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。または、他の態様では、複数の第２グラファイト層は、半導体素子と第１放熱体とが並んでいる方向と直交する方向であって第１方向と直交する第２方向に積層されている。そのため、この第２内側熱伝導体では、半導体素子と第１放熱体とが並んでいる方向（複数の第２グラファイト層が積層されている方向と直交する方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。また、この第２内側熱伝導体では、第２方向と直交する第１方向（複数の第２グラファイト層が積層されている方向と直交する方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。
【００１３】
上記の構成によれば、半導体素子で生じた熱を金属の第１外側熱伝導体によって第１内側熱伝導体と第２内側熱伝導体とに伝導することができる。また、その熱を第１内側熱伝導体と第２内側熱伝導体とによって、半導体素子と第１放熱体とが並んでいる方向と、第１方向と、第２方向とに高い熱伝導率で伝導することができる。また、第１内側熱伝導体と第２内側熱伝導体とによって伝導された熱を第１外側熱伝導体によって多方向に放熱することができる。そのため、上記の構成によれば、半導体素子で生じた熱を第１放熱体の第１外側熱伝導体と第１内側熱伝導体と第２内側熱伝導体とによって効率良く伝導して多方向に放熱することができるので、放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例に係る半導体装置の断面図である。
【図２】図１の要部ＩＩの拡大図である。
【図３】第１実施例に係る各グラファイト層の斜視図である。
【図４】図１の要部ＩＶの拡大図である。
【図５】第２実施例に係る半導体装置の断面図である。
【図６】第２実施例の変形例に係る半導体装置の断面図である。
【図７】他の実施例に係る半導体装置の図２に対応する図である。
【図８】第１試験例の測定結果を示す図である。
【図９】第２試験例の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施例）
実施例に係る半導体装置１について図面を参照して説明する。図１に示すように、実施例に係る半導体装置１は、半導体素子２と、第１放熱体５と、第２放熱体７と、導電板３とを備えている。半導体素子２と、第１放熱体５と、第２放熱体７と、導電板３とは、Ｚ方向に並んでいる。半導体素子２と、第１放熱体５と、第２放熱体７と、導電板３とは、封止樹脂９０によって封止されている。封止樹脂９０の材料としては、エポキシ樹脂を用いることができる。その他に、封止樹脂９０は、硬化剤、応力緩和剤、硬化促進剤、フィラー等を含んでいてもよい。図１に示す半導体装置１は、パワーカードと呼ばれることもある。
【００１６】
半導体素子２は、例えばシリコン（Ｓｉ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の基板から形成されている。半導体素子２には、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の素子構造が形成されている。素子構造が例えばＩＧＢＴである場合、半導体素子２には、エミッタ領域、コレクタ領域、ボディ領域、ドリフト領域、ゲート電極などが形成されている（図示省略）。半導体素子２は、半導体装置１の動作時に発熱する。
【００１７】
半導体素子２の表面２１には、表面電極が配置されている（図示省略）。表面電極は、半導体素子２の表面２１を覆っている。表面電極は、導電性を有している。表面電極は、例えばアルミシリコン合金（ＡｌＳｉ）から形成されている。表面電極は、例えば半導体素子２に形成されているエミッタ領域と導通している。
【００１８】
半導体素子２の裏面２２には、裏面電極が形成されている（図示省略）。裏面電極は、半導体素子２の裏面２２を覆っている。裏面電極は、導電性を有している。裏面電極は、例えばニッケル（Ｎｉ）から形成されている。裏面電極は、例えば半導体素子２に形成されているコレクタ領域と導通している。
【００１９】
半導体素子２の裏面２２（第１表面の一例）には、第１放熱体５が接合されている。第１放熱体５は、はんだ９１によって半導体素子２の裏面２２に接合されている。第１放熱体５は、半導体素子２の裏面２２に形成されている裏面電極に接合されている。第１放熱体５は、裏面電極と導通している。はんだ９１としては、例えばＳｎ系はんだ、ＳｎＣｕ系はんだ、Ｚｎ系はんだ等を用いることができる。
【００２０】
第１放熱体５は、第１外側熱伝導体５３と、第１内側熱伝導体５１と、第２内側熱伝導体５２とを備えている。第１外側熱伝導体５３は、半導体素子２の裏面２２に接合されている。第１外側熱伝導体５３は、はんだ９１によって半導体素子２の裏面２２に形成されている裏面電極に接合されている。第１外側熱伝導体５３は、裏面電極と導通している。
【００２１】
第１外側熱伝導体５３は、例えば銅（Ｃｕ）から形成されている。第１外側熱伝導体５３は、銅（Ｃｕ）以外の金属から形成されていてもよい。第１外側熱伝導体５３は、導電性を有している。第１外側熱伝導体５３は、箱形に形成されている。第１外側熱伝導体５３は、直方体状に形成されている。
【００２２】
第１外側熱伝導体５３は、上面５３６と下面５３７と側面５３８とを備えている。第１外側熱伝導体５３の上面５３６は、Ｚ方向において半導体素子２側を向いている。下面５３７は、Ｚ方向において半導体素子２側と反対側を向いている。第１外側熱伝導体５３の下面５３７は、冷却器２０１に接触している。冷却器２０１は、第１放熱体５を冷却する。第１外側熱伝導体５３の側面５３８は、上面５３６と下面５３７との間に位置している。側面５３８は、Ｘ方向とＹ方向とにおいて外側を向いている（Ｙ方向の側面５３８は図示省略）。
【００２３】
図２に示すように、第１外側熱伝導体５３は、第１金属体５３１と第２金属体５３２とを備えている。なお、図２では封止樹脂９０を省略して示している。第１金属体５３１は、半導体素子２に接合されている。第１金属体５３１は、半導体素子２と第２金属体５３２との間に配置されている。第１金属体５３１は、第２金属体５３２の半導体素子２側の面に接合されている。第２金属体５３２は、第１金属体５３１に接合されている。第２金属体５３２は、第１金属体５３１の半導体素子２側と反対側の面に接合されている。
【００２４】
第１外側熱伝導体５３の第１金属体５３１と第２金属体５３２との境界部５６は、第１外側熱伝導体５３の上面５３６と下面５３７に存在していない。第１金属体５３１と第２金属体５３２との境界部５６は、第１外側熱伝導体５３の側面５３８に存在している。
【００２５】
第１外側熱伝導体５３は、第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とを収容している。第１外側熱伝導体５３は、第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とを囲んでいる。第１外側熱伝導体５３は、収容空間５４を備えている。収容空間５４は、第１外側熱伝導体５３の内部に形成されている。
【００２６】
第１内側熱伝導体５１は、第１外側熱伝導体５３の内部に配置されている。第１内側熱伝導体５１は、第１外側熱伝導体５３の収容空間５４に配置されている。第１内側熱伝導体５１は、第２内側熱伝導体５２よりも半導体素子２に近い側に配置されている。
【００２７】
第１内側熱伝導体５１は、複数の第１グラファイト層５１１を備えている。複数の第１グラファイト層５１１は、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交する方向である第１方向（Ｘ方向）に積層されている。各第１グラファイト層５１１は、グラファイトから形成されている。各第１グラファイト層５１１は、複数のグラフェン（図示省略）が積層されることによって形成されている。グラファイトの熱伝導率は、高熱伝導率方向では金属の熱伝導率より高い。銅（Ｃｕ）の熱伝導率は、約３９０Ｗ／ｍＫである。また、銀（Ａｇ）の熱伝導率は、約４２０Ｗ／ｍＫである。
【００２８】
第１グラファイト層５１１の熱伝導率は、炭素原子の結合の関係によって異方性を有している。熱伝導率が比較的高い方向と、熱伝導率が比較的高い方向とが存在している。図３に示すように、第１グラファイト層５１１の面内方向（第１高熱伝導率方向Ｄ１及び第２高熱伝導率方向Ｄ２）における熱伝導率が、面外方向（低熱伝導率方向Ｄ３）における熱伝導率より高い。第１高熱伝導率方向Ｄ１及び第２高熱伝導率方向Ｄ２における熱伝導率は、約８００〜１９００Ｗ／ｍＫである。低熱伝導率方向Ｄ３における熱伝導率は、約３〜１０Ｗ／ｍＫである。第１高熱伝導率方向Ｄ１と第２高熱伝導率方向Ｄ２と低熱伝導率方向Ｄ３とは互いに直交している。第１グラファイト層５１１の面外方向（低熱伝導率方向Ｄ３）は、第１グラファイト層５１１の厚み方向である。
【００２９】
図２に示すように、各第１グラファイト層５１１は、その第１高熱伝導率方向Ｄ１が、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と一致するように配置されている。各第１グラファイト層５１１は、その低熱伝導率方向Ｄ３が、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交するように配置されている。各第１グラファイト層５１１は、Ｚ方向に高い熱伝導率で熱を伝導する。各第１グラファイト層５１１は、Ｚ方向と直交する方向において、複数の第１グラファイト層５１１が積層されている方向である第１方向（Ｘ方向）には熱をあまり伝達しない。各第１グラファイト層５１１は、Ｚ方向と直交する方向であって、第１方向（Ｘ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）に高い熱伝導率で熱を伝導する。
【００３０】
第２内側熱伝導体５２は、第１外側熱伝導体５３の内部に配置されている。第２内側熱伝導体５２は、第１外側熱伝導体５３の収容空間５４に配置されている。第２内側熱伝導体５２は、第１内側熱伝導体５１よりも半導体素子２から遠い側に配置されている。
【００３１】
第２内側熱伝導体５２は、複数の第２グラファイト層５２１を備えている。複数の第２グラファイト層５２１は、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）に積層されている。各第２グラファイト層５２１は、グラファイトから形成されている。各第２グラファイト層５２１は、複数のグラフェン（図示省略）が積層されることによって形成されている。
【００３２】
第２グラファイト層５２１の熱伝導率は、炭素原子の結合の関係によって異方性を有している。熱伝導率が比較的高い方向と、熱伝導率が比較的高い方向とが存在している。図３に示すように、第２グラファイト層５２１の面内方向（第１高熱伝導率方向Ｄ１及び第２高熱伝導率方向Ｄ２）における熱伝導率が、面外方向（低熱伝導率方向Ｄ３）における熱伝導率より高い。第１高熱伝導率方向Ｄ１及び第２高熱伝導率方向Ｄ２における熱伝導率は、約８００〜１９００Ｗ／ｍＫである。低熱伝導率方向Ｄ３における熱伝導率は、約３〜１０Ｗ／ｍＫである。第１高熱伝導率方向Ｄ１と第２高熱伝導率方向Ｄ２と低熱伝導率方向Ｄ３とは互いに直交している。第２グラファイト層５２１の面外方向（低熱伝導率方向Ｄ３）は、第２グラファイト層５２１の厚み方向である。
【００３３】
図２に示すように、各第２グラファイト層５２１は、その第１高熱伝導率方向Ｄ１が、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交するように配置されている。各第２グラファイト層５２１は、その低熱伝導率方向Ｄ３が、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と一致するように配置されている。各第２グラファイト層５２１は、Ｚ方向には熱をあまり伝達しない。各第１グラファイト層５１１は、Ｚ方向と直交する方向である第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｙ方向）に高い熱伝導率で熱を伝導する。
【００３４】
第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とは、Ｚ方向に積層されている。第１外側熱伝導体５３と第１内側熱伝導体５１との間には、ろう材９６が配置されている。第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２との間には、ろう材９７が配置されている。第１外側熱伝導体５３と第２内側熱伝導体５２との間には、ろう材９８が配置されている。第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とは、ろう材９７によって接合されている。第１外側熱伝導体５３と第１内側熱伝導体５１とは、ろう材９６によって接合されている。第１外側熱伝導体５３と第２内側熱伝導体５２とは、ろう材９８によって接合されている。
【００３５】
各ろう材９６、９７、９８としては、例えばＡｇ系ろう材等を用いることができる。各ろう材９６、９７、９８は、チタン（Ｔｉ）を含有している。各ろう材９６、９７、９８のチタン（Ｔｉ）の含有率は、例えば５ｗｔ％以下である。チタン（Ｔｉ）の含有率は、３〜５ｗｔ％であってもよい。また、チタン（Ｔｉ）の含有率は、３ｗｔ％以下であってもよい。各ろう材９６、９７、９８のＺ方向の厚みは、例えば５０μｍである。Ｚ方向の厚みは、５０μｍ以下であってもよい。また、Ｚ方向の厚みは、２５μｍ以下であってもよい。
【００３６】
図１に示すように、半導体素子２の表面２１（第２表面の一例）には、導電板３が接合されている。半導体素子２の表面２１は裏面２２と反対側の面である。導電板３は、はんだ９２によって半導体素子２の表面２１に接合されている。導電板３は、半導体素子２の表面２１に形成されている表面電極に接合されている。
【００３７】
導電板３は、板状に形成されている。導電板３は、例えば銅（Ｃｕ）から形成されている。導電板３は、導電性および熱伝導性を有している。導電板３は、半導体素子２と第２放熱体７の間に配置されており、両者の間のスペーサーとしての機能を有している。
【００３８】
導電板３には、第２放熱体７が接合されている。第２放熱体７は、はんだ９３によって導電板３に接合されている。第２放熱体７は、はんだ９２、９３と導電板３を介して半導体素子２の表面２１に接合されている。第２放熱体７は、半導体素子２の表面２１に形成されている表面電極に接合されている。第２放熱体７は、表面電極と導通している。はんだ９２、９３としては、例えばＳｎ系はんだ、ＳｎＣｕ系はんだ、Ｚｎ系はんだ等を用いることができる。
【００３９】
第２放熱体７は、第２外側熱伝導体７３と、第３内側熱伝導体７１と、第４内側熱伝導体７２とを備えている。第２外側熱伝導体７３は、はんだ９２、９３と導電板３を介して半導体素子２の表面２１に接合されている。第２外側熱伝導体７３は、はんだ９２、９３と導電板３を介して半導体素子２の表面２１に形成されている表面電極に接合されている。第２外側熱伝導体７３は、表面電極と導通している。
【００４０】
第２外側熱伝導体７３は、例えば銅（Ｃｕ）から形成されている。第２外側熱伝導体７３は、銅（Ｃｕ）以外の金属から形成されていてもよい。第２外側熱伝導体７３は、導電性を有している。第２外側熱伝導体７３は、箱形に形成されている。第２外側熱伝導体７３は、直方体状に形成されている。
【００４１】
第２外側熱伝導体７３は、下面７３６と上面７３７と側面７３８とを備えている。第２外側熱伝導体７３の下面７３６は、Ｚ方向において半導体素子２側を向いている。上面７３７は、Ｚ方向において半導体素子２側と反対側を向いている。第２外側熱伝導体７３の上面７３７は、冷却器２０２に接触している。冷却器２０２は、第２放熱体７を冷却する。第２外側熱伝導体７３の側面７３８は、下面７３６と上面７３７との間に位置している。側面７３８は、Ｘ方向とＹ方向とにおいて外側を向いている（Ｙ方向の側面７３８は図示省略）。
【００４２】
図４に示すように、第２外側熱伝導体７３は、第１金属体７３１と第２金属体７３２とを備えている。なお、図４では封止樹脂９０を省略して示している。第１金属体７３１は、はんだ９２、９３と導電板３を介して半導体素子２に接合されている。第１金属体７３１は、導電板３と第２金属体７３２との間に配置されている。第１金属体７３１は、第２金属体７３２の導電板３側の面に接合されている。第２金属体７３２は、第１金属体７３１に接合されている。第２金属体７３２は、第１金属体７３１の導電板３側と反対側の面に接合されている。
【００４３】
第２外側熱伝導体７３の第１金属体７３１と第２金属体７３２との境界部７６は、第２外側熱伝導体７３の下面７３６と上面７３７に存在していない。第１金属体７３１と第２金属体７３２との境界部７６は、第２外側熱伝導体７３の側面７３８に存在している。
【００４４】
第２外側熱伝導体７３は、第３内側熱伝導体７１と第４内側熱伝導体７２とを収容している。第２外側熱伝導体７３は、第３内側熱伝導体７１と第４内側熱伝導体７２とを囲んでいる。第２外側熱伝導体７３は、収容空間７４を備えている。収容空間７４は、第２外側熱伝導体７３の内部に形成されている。
【００４５】
第３内側熱伝導体７１は、第２外側熱伝導体７３の内部に配置されている。第３内側熱伝導体７１は、第２外側熱伝導体７３の収容空間７４に配置されている。第３内側熱伝導体７１は、第４内側熱伝導体７２よりも半導体素子２に近い側に配置されている。
【００４６】
第３内側熱伝導体７１は、複数の第３グラファイト層７１１を備えている。複数の第３グラファイト層７１１は、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交する方向である第１方向（Ｘ方向）に積層されている。各第３グラファイト層７１１は、グラファイトから形成されている。各第３グラファイト層７１１は、複数のグラフェン（図示省略）が積層されることによって形成されている。
【００４７】
第３グラファイト層７１１の熱伝導率は、炭素原子の結合の関係によって異方性を有している。熱伝導率が比較的高い方向と、熱伝導率が比較的高い方向とが存在している。図３に示すように、第３グラファイト層７１１の面内方向（第１高熱伝導率方向Ｄ１及び第２高熱伝導率方向Ｄ２）における熱伝導率が、面外方向（低熱伝導率方向Ｄ３）における熱伝導率より高い。第１高熱伝導率方向Ｄ１及び第２高熱伝導率方向Ｄ２における熱伝導率は、約８００〜１９００Ｗ／ｍＫである。低熱伝導率方向Ｄ３における熱伝導率は、約３〜１０Ｗ／ｍＫである。第１高熱伝導率方向Ｄ１と第２高熱伝導率方向Ｄ２と低熱伝導率方向Ｄ３とは互いに直交している。第３グラファイト層７１１の面外方向（低熱伝導率方向Ｄ３）は、第３グラファイト層７１１の厚み方向である。
【００４８】
図４に示すように、各第３グラファイト層７１１は、その第１高熱伝導率方向Ｄ１が、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）と一致するように配置されている。各第３グラファイト層７１１は、その低熱伝導率方向Ｄ３が、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交するように配置されている。各第３グラファイト層７１１は、Ｚ方向に高い熱伝導率で熱を伝導する。各第３グラファイト層７１１は、Ｚ方向と直交する方向において、複数の第３グラファイト層７１１が積層されている方向である第１方向（Ｘ方向）には熱をあまり伝達しない。各第３グラファイト層７１１は、Ｚ方向と直交する方向であって、第１方向（Ｘ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）に高い熱伝導率で熱を伝導する。
【００４９】
第４内側熱伝導体７２は、第２外側熱伝導体７３の内部に配置されている。第４内側熱伝導体７２は、第２外側熱伝導体７３の収容空間７４に配置されている。第４内側熱伝導体７２は、第３内側熱伝導体７１よりも半導体素子２から遠い側に配置されている。
【００５０】
第４内側熱伝導体７２は、複数の第４グラファイト層７２１を備えている。複数の第４グラファイト層７２１は、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）に積層されている。各第４グラファイト層７２１は、グラファイトから形成されている。各第４グラファイト層７２１は、複数のグラフェン（図示省略）が積層されることによって形成されている。
【００５１】
第４グラファイト層７２１の熱伝導率は、炭素原子の結合の関係によって異方性を有している。熱伝導率が比較的高い方向と、熱伝導率が比較的高い方向とが存在している。図３に示すように、第４グラファイト層７２１の面内方向（第１高熱伝導率方向Ｄ１及び第２高熱伝導率方向Ｄ２）における熱伝導率が、面外方向（低熱伝導率方向Ｄ３）における熱伝導率より高い。第１高熱伝導率方向Ｄ１及び第２高熱伝導率方向Ｄ２における熱伝導率は、約８００〜１９００Ｗ／ｍＫである。低熱伝導率方向Ｄ３における熱伝導率は、約３〜１０Ｗ／ｍＫである。第１高熱伝導率方向Ｄ１と第２高熱伝導率方向Ｄ２と低熱伝導率方向Ｄ３とは互いに直交している。第４グラファイト層７２１の面外方向（低熱伝導率方向Ｄ３）は、第４グラファイト層７２１の厚み方向である。
【００５２】
図４に示すように、各第４グラファイト層７２１は、その第１高熱伝導率方向Ｄ１が、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交するように配置されている。各第４グラファイト層７２１は、その低熱伝導率方向Ｄ３が、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）と一致するように配置されている。各第４グラファイト層７２１は、Ｚ方向には熱をあまり伝達しない。各第３グラファイト層７１１は、Ｚ方向と直交する方向である第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｙ方向）に高い熱伝導率で熱を伝導する。
【００５３】
第３内側熱伝導体７１と第４内側熱伝導体７２とは、Ｚ方向に積層されている。第２外側熱伝導体７３と第３内側熱伝導体７１との間には、ろう材８６が配置されている。第３内側熱伝導体７１と第４内側熱伝導体７２との間には、ろう材８７が配置されている。第２外側熱伝導体７３と第４内側熱伝導体７２との間には、ろう材８８が配置されている。ろう材８６、８７、８８としては、例えばＡｇ系ろう材等を用いることができる。第３内側熱伝導体７１と第４内側熱伝導体７２とは、ろう材８７によって接合されている。第２外側熱伝導体７３と第３内側熱伝導体７１とは、ろう材８６によって接合されている。第２外側熱伝導体７３と第４内側熱伝導体７２とは、ろう材８８によって接合されている。
【００５４】
以上、第１実施例に係る半導体装置１について説明した。上述の説明から明らかなように、半導体装置１では、第１放熱体５が、半導体素子２の裏面２２に接合されている金属の第１外側熱伝導体５３と、第１外側熱伝導体５３の内部に配置されている第１内側熱伝導体５１及び第２内側熱伝導体５２とを備えている。第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とは、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）において積層されている。第１内側熱伝導体５１は、複数の第１グラファイト層５１１を備えている。複数の第１グラファイト層５１１は、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交する方向である第１方向（Ｘ方向）に積層されている。第２内側熱伝導体５２は、複数の第２グラファイト層５２１を備えている。複数の第２グラファイト層５２１は、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）に積層されている。
【００５５】
この構成によれば、半導体素子２が動作することによって生じた熱が第１放熱体５によって放熱される。半導体素子２で生じた熱は、半導体素子２に接合されている第１外側熱伝導体５３に伝導され、続いて第１外側熱伝導体５３の内部に配置されている第１内側熱伝導体５１及び第２内側熱伝導体５２に伝導され、再び第１外側熱伝導体５３に伝導されて外部に放熱される。
【００５６】
グラファイトの熱伝導率は、金属の熱伝導率より高い。第１放熱体５では、複数の第１グラファイト層５１１と複数の第２グラファイト層５２１とを備えることによって、金属のみの場合よりも効率良く熱を伝導することができる。
【００５７】
第１内側熱伝導体５１を構成する複数の第１グラファイト層５１１は、熱伝導率において異方性を有している。各第１グラファイト層５１１は、複数の第１グラファイト層５１１が積層されている第１方向（Ｘ方向）には熱をあまり伝導しない。それに対して、各第１グラファイト層５１１は、複数の第１グラファイト層５１１が積層されている第１方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向とＺ方向）には高い熱伝導率で熱を伝導する。そのため、第１内側熱伝導体５１では、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。また、第１内側熱伝導体５１では、Ｚ方向に直交する方向であって、第１方向（Ｘ方向）に直交する第２方向（Ｙ方向）に高い熱伝導率で熱が伝導される。
【００５８】
同様に、第２内側熱伝導体５２を構成する複数の第２グラファイト層５２１は、熱伝導率において異方性を有している。各第２グラファイト層５２１は、複数の第２グラファイト層５２１が積層されている方向（Ｚ方向）には熱をあまり伝導しない。それに対して、各第２グラファイト層５２１は、複数の第２グラファイト層５２１が積層されている方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｘ方向とＹ方向）には高い熱伝導率で熱を伝導する。そのため、第２内側熱伝導体５２では、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交する方向である第１方向（Ｘ方向）と第２方向（Ｙ方向）とに高い熱伝導率で熱が伝導される。
【００５９】
上記の構成によれば、半導体素子２で生じた熱を金属の第１外側熱伝導体５３によって第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とに伝導することができる。また、その熱を第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とによって、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と、第１方向（Ｘ方向）と、第２方向（Ｙ方向）とに高い熱伝導率で伝導することができる。また、第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とによって伝導された熱を第１外側熱伝導体５３によって多方向に放熱することができる。そのため、上記の構成によれば、半導体素子２で生じた熱を第１放熱体５の第１外側熱伝導体５３と第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とによって効率良く伝導して多方向に放熱することができるので、放熱性を向上させることができる。なお、複数の第１グラファイト層５１１の積層方向と複数の第２グラファイト層５２１の積層方向とが一致していると、熱を伝導する方向が一致してしまうので多方向に放熱することができなくなる。
【００６０】
また、半導体装置１は、半導体素子２の表面２１に接合されている第２放熱体７を備えている。第２放熱体７は、第１放熱体５と同様の構成を備えている。そのため、半導体素子２の裏面２２側だけではなく、それとは反対側の表面２１側においても放熱性を向上させることができる。
【００６１】
以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
（第２実施例）
図５に示すように、第２実施例に係る半導体装置１では、第１放熱体５の第１外側熱伝導体５３が、外側に突出している突出部５５を付加的に備えていてもよい。突出部５５は、例えば銅（Ｃｕ）から形成されている。突出部５５は、銅（Ｃｕ）以外の金属から形成されていてもよい。突出部５５は、第１外側熱伝導体５３の第１金属体５３１に固定されている。突出部５５は、第１外側熱伝導体５３の第１金属体５３１と一体または別体で形成されている。突出部５５は、封止樹脂９０によって封止されている。突出部５５は、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交する第１方向（Ｘ方向）に突出している。突出部５５は、第１方向（Ｘ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）にも突出している（図示省略）。
【００６３】
同様に、第２放熱体７の第２外側熱伝導体７３が、外側に突出している突出部７５を付加的に備えていてもよい。突出部７５は、例えば銅（Ｃｕ）から形成されている。突出部７５は、銅（Ｃｕ）以外の金属から形成されていてもよい。突出部７５は、第２外側熱伝導体７３の第１金属体７３１に固定されている。突出部７５は、第２外側熱伝導体７３の第１金属体７３１と一体または別体で形成されている。突出部７５は、封止樹脂９０によって封止されている。突出部７５は、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交する第１方向（Ｘ方向）に突出している。突出部７５は、第１方向（Ｘ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）にも突出している（図示省略）。
【００６４】
また、図６に示すように、第１放熱体５における突出部５５は、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）に突出していてもよい。同様に、第２放熱体７における突出部７５は、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）に突出していてもよい。
【００６５】
グラファイトの熱容量は金属の熱容量より小さい。そのため、第１放熱体５が複数の第１グラファイト層５１１と複数の第２グラファイト層５２１とを備えている構成では、第１放熱体５が金属のみで構成されている場合よりも、第１放熱体５の熱容量が小さくなる。上記の構成によれば、第１外側熱伝導体５３が金属の突出部５５を備えているので、第１放熱体５の熱容量を向上させることができる。そのため、半導体素子２で生じた熱が第１放熱体５に伝導される際に、第１放熱体５の温度が急激に上昇することを抑制することができる。第２放熱体７についても同様である。
【００６６】
また、上記の半導体装置１では、第１外側熱伝導体５３の第１金属体５３１と第２金属体５３２との境界部５６が、第１外側熱伝導体５３の上面５３６と下面５３７に存在していない。第１金属体５３１と第２金属体５３２との境界部５６は、第１外側熱伝導体５３の側面５３８に存在している。そのため、第１外側熱伝導体５３の上面５３６と下面５３７を均一な面にすることができる。第２外側熱伝導体７３についても同様である。
【００６７】
（その他の実施例）
上記の実施例では、第１内側熱伝導体５１が、第２内側熱伝導体５２よりも半導体素子２に近い側に配置されていたが、この構成に限定されるものではない。いくつかの実施例では、それとは逆に、第２内側熱伝導体５２が、第１内側熱伝導体５１よりも半導体素子２に近い側に配置されていてもよい。
【００６８】
同様に、上記の実施例では、第３内側熱伝導体７１が、第４内側熱伝導体７２よりも半導体素子２に近い側に配置されていたが、この構成に限定されるものではない。いくつかの実施例では、それとは逆に、第４内側熱伝導体７２が、第３内側熱伝導体７１よりも半導体素子２に近い側に配置されていてもよい。
【００６９】
上記の実施例では、複数の第２グラファイト層５２１が、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）に積層されていたが、この構成に限定されるものではない。いくつかの実施例では、複数の第２グラファイト層５２１が、半導体素子２と第１放熱体５とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交する方向であって、第１方向（Ｘ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）に積層されていてもよい。複数の第１グラファイト層５１１が積層されている第１方向（Ｘ方向）と、複数の第２グラファイト層５２１が積層されている第２方向（Ｙ方向）とは直交している。
【００７０】
各第２グラファイト層５２１は、複数の第２グラファイト層５２１が積層されている方向（Ｙ方向）には熱をあまり伝導しない。それに対して、各第２グラファイト層５２１は、複数の第２グラファイト層５２１が積層されている方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向とＺ方向）には高い熱伝導率で熱を伝導する。そのため、第２内側熱伝導体５２では、Ｚ方向とＸ方向に高い熱伝導率で熱を伝導することができる。第１内側熱伝導体５１と第２内側熱伝導体５２とによって、Ｘ方向とＹ方向とＺ方向とに高い熱伝導率で熱を伝導することができる。特にＺ方向に効率良く熱を伝導することができる。
【００７１】
同様に、上記の実施例では、複数の第４グラファイト層７２１が、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）に積層されていたが、この構成に限定されるものではない。いくつかの実施例では、複数の第４グラファイト層７２１が、半導体素子２と第２放熱体７とが並んでいる方向（Ｚ方向）と直交する方向であって、第１方向（Ｘ方向）と直交する第２方向（Ｙ方向）に積層されていてもよい。複数の第３グラファイト層７１１が積層されている第１方向（Ｘ方向）と、複数の第４グラファイト層７２１が積層されている第２方向（Ｙ方向）とは直交している。この構成によれば、上記と同様に、第３内側熱伝導体７１と第４内側熱伝導体７２とによって、Ｘ方向とＹ方向とＺ方向とに高い熱伝導率で熱を伝導することができる。特にＺ方向に効率良く熱を伝導することができる。
【００７２】
上記の実施例では、第１外側熱伝導体５３の第１金属体５３１と第２金属体５３２との境界部５６が、第１外側熱伝導体５３の下面５３７に存在していない構成であったが、この構成に限定されるものではない。いくつかの実施例では、第１金属体５３１と第２金属体５３２との境界部５６が、第１外側熱伝導体５３の下面５３７に存在していてもよい。
【００７３】
同様に、上記の実施例では、第２外側熱伝導体７３の第１金属体７３１と第２金属体７３２との境界部７６が、第２外側熱伝導体７３の上面７３７に存在していない構成であったが、この構成に限定されるものではない。いくつかの実施例では、第１金属体７３１と第２金属体７３２との境界部７６が、第２外側熱伝導体７３の上面７３７に存在していてもよい。
【００７４】
上記の半導体装置１を製造する場合は、半導体素子２に第１放熱体５を接合する前または接合した後に、第１放熱体５の第１外側熱伝導体５３の下面５３７を工作機械によって削ることがある。そのため、第１外側熱伝導体５３の下面５３７側に削り代を設けておいてもよい。
【００７５】
図７に示すように、第１外側熱伝導体５３は、第１金属体５３１と第２金属体５３２と第３金属体５３３とを備えていてもよい。第１金属体５３１と第２金属体５３２と第３金属体５３３とは、半導体素子２に近い側から遠い側に向けてＺ方向に並んでいる。なお、図７では封止樹脂９０を省略して示している。第１金属体５３１は、半導体素子２に接合されている。第１金属体５３１は、半導体素子２と第２金属体５３２との間に配置されている。第１金属体５３１は、第２金属体５３２の半導体素子２側の面に接合されている。第２金属体５３２は、第１金属体５３１に接合されている。第２金属体５３２は、第１金属体５３１と第３金属体５３３との間に配置されている。第２金属体５３２は、第１金属体５３１の半導体素子２側と反対側の面に接合されている。また、第２金属体５３２は、第３金属体５３３の半導体素子２側の面に接合されている。第３金属体５３３は、第２金属体５３２に接合されている。第３金属体５３３は、第２金属体５３２の半導体素子２側と反対側の面に接合されている。
【００７６】
第１外側熱伝導体５３の第１金属体５３１と第２金属体５３２との境界部５６は、第１外側熱伝導体５３の上面５３６と下面５３７に存在していない。第１金属体５３１と第２金属体５３２との境界部５６は、第１外側熱伝導体５３の側面５３８に存在している。
【００７７】
第１外側熱伝導体５３の第２金属体５３２と第３金属体５３３との境界部５７は、第１外側熱伝導体５３の上面５３６と下面５３７に存在していない。第２金属体５３２と第３金属体５３３との境界部５７は、第１外側熱伝導体５３の側面５３８に存在している。
【００７８】
上記の実施例では、第２放熱体７が、第２外側熱伝導体７３と、第３内側熱伝導体７１と、第４内側熱伝導体７２とを備えている構成であったが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、第２放熱体７が、これらの構成を備えておらず、金属のみから形成されていてもよい。第２放熱体７は中実の金属体であり、その内部に第３内側熱伝導体７１と第４内側熱伝導体７２が配置されていない。第２放熱体７を構成する金属は、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）である。この第２放熱体７は、はんだ９２、９３と導電板３を介して半導体素子２の表面２１に接合されている。第２放熱体７は、半導体素子２の表面２１に形成されている表面電極に接合されている。第２放熱体７は、表面電極と導通している。この構成によれば、第２放熱体７が中実の金属体であるので、例えば超音波やＸ線を用いて半導体装置１を検査するときに第２放熱体７を明確に確認することができる。また、第２放熱体７にグラファイトが用いられないので、半導体装置１のコストを低減することができる。
【００７９】
上記の実施例では、半導体素子２と第２放熱体７の間に導電板３がスペーサーとして配置されていたが、この構成に限定されるものではなく、導電板３を設けなくてもよい。この場合、第２放熱体７は、はんだ９３と導電板３を介さずに、はんだ９２によって半導体素子２の表面２１に接合されている。この構成によれば、半導体素子２と第２放熱体７の間に導電板３が介在しないので、半導体素子２と第２放熱体７の接触面積を拡大することができる。そのため、半導体素子２で生じた熱を放熱するときの放熱面積を拡大することができ、放熱性を向上させることができる。また、半導体装置１のＺ方向の厚みを薄くすることができる。
【００８０】
（第１試験例）
上記の半導体装置１における第１放熱体５の熱伝導率について試験を行った。第１試験例では、第１放熱体５における各ろう材９６、９７、９８のチタン（Ｔｉ）の含有率を３〜５ｗｔ％とした。また、各ろう材９６、９７、９８のＺ方向の厚みを５０μｍとした。この場合に、第１放熱体５におけるグラファイトの割合を変えて第１放熱体５の熱伝導率を測定した。測定結果を図８に示す。図８に示すように、第１放熱体５におけるグラファイトの割合が８５ｗｔ％以上である場合は、８５ｗｔ％未満である場合よりも、第１放熱体５の熱伝導率が顕著に高いことが確認された。また、第１放熱体５におけるグラファイトの割合が８７ｗｔ％以上である場合は、８７ｗｔ％未満である場合よりも、第１放熱体５の熱伝導率が更に高いことが確認された。また、第１放熱体５におけるグラファイトの割合が９３ｗｔ％以上である場合は、９３ｗｔ％未満である場合よりも、第１放熱体５の熱伝導率が更に高いことが確認された。
【００８１】
（第２試験例）
第２試験例では、第１放熱体５における各ろう材９６、９７、９８のチタン（Ｔｉ）の含有率を３ｗｔ％以下とした。また、各ろう材９６、９７、９８のＺ方向の厚みを２５μｍ以下とした。この場合に、第１放熱体５におけるグラファイトの割合を変えて第１放熱体５の熱伝導率を測定した。測定結果を図９に示す。図９に示すように、第１放熱体５におけるグラファイトの割合が６０ｗｔ％以上である場合は、上記の第１試験例における８６ｗｔ％以上の場合と同程度の熱伝導率になることが確認された。また、第１放熱体５におけるグラファイトの割合が６８ｗｔ％以上である場合は、６８ｗｔ％未満である場合よりも、第１放熱体５の熱伝導率が更に高いことが確認された。また、第１放熱体５におけるグラファイトの割合が７４ｗｔ％以上である場合は、７４ｗｔ％未満である場合よりも、第１放熱体５の熱伝導率が更に高いことが確認された。
【００８２】
本明細書が開示する技術要素について、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。
【００８３】
半導体装置は、半導体素子の第１表面と反対側の第２表面に接合されている第２放熱体を更に備えていてもよい。第２放熱体は、半導体素子の第２表面に接合されている金属の第２外側熱伝導体と、第２外側熱伝導体の内部に配置されている第３内側熱伝導体と、第２外側熱伝導体の内部に配置されており、半導体素子と第２放熱体とが並んでいる方向において第３内側熱伝導体に積層されている第４内側熱伝導体と、を備えていてもよい。第３内側熱伝導体は、複数の第３グラファイト層を備えていてもよい。第４内側熱伝導体は、複数の第４グラファイト層を備えていてもよい。複数の第３グラファイト層は、半導体素子と第２放熱体とが並んでいる方向と直交する方向である第３方向に積層されていてもよい。複数の第４グラファイト層は、半導体素子と第２放熱体とが並んでいる方向、または、その方向と直交する方向であって第３方向と直交する第４方向に積層されていてもよい。
【００８４】
この構成によれば、半導体素子の第１表面側だけではなく、それとは反対側の第２表面側においても放熱性を向上させることができる。
【００８５】
半導体素子と第１放熱体と第２放熱体とが封止樹脂によって封止されていてもよい。
【００８６】
第１外側熱伝導体は、外側に突出している突出部を備えていてもよい。
【００８７】
この構成によれば、第１放熱体の熱容量を向上させることができる。そのため、半導体素子で生じた熱が第１放熱体に伝導される際に、第１放熱体の温度が急激に上昇することを抑制することができる。
【００８８】
半導体装置は、半導体素子の第１表面と反対側の第２表面に接合されている第２放熱体を更に備えていてもよい。第２放熱体は、中実の金属体であってもよい。
【００８９】
この構成によれば、例えば超音波やＸ線を用いて半導体装置を検査するときに第２放熱体を明確に確認することができる。
【００９０】
なお、上記の実施例におけるＸ方向とＹ方向とＺ方向は説明のための便宜的な方向であり、互いに変更可能である。
【００９１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００９２】
１      ：半導体装置
２      ：半導体素子
５      ：第１放熱体
７      ：第２放熱体
２１    ：表面
２２    ：裏面
５１    ：第１内側熱伝導体
５２    ：第２内側熱伝導体
５３    ：第１外側熱伝導体
５５    ：突出部
７１    ：第３内側熱伝導体
７２    ：第４内側熱伝導体
７３    ：第２外側熱伝導体
７５    ：突出部
９０    ：封止樹脂
５１１  ：第１グラファイト層
５２１  ：第２グラファイト層
７１１  ：第３グラファイト層
７２１  ：第４グラファイト層
【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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