(57)【要約】【課題】熱伝導率に関して顕著な異方性を有するグラファイト製の伝熱体の特性を有効に使い、冷媒で半導体素子を冷却する冷却器を伴う半導体装置において、冷却性能を向上させる技術を提供する。【解決手段】半導体装置２は、半導体素子１２ａと、冷却器３と、伝熱体２１を備えている。冷却器３は、半導体素子１２ａの幅広面１２１と対向している。冷却器３の流路Ｐａは、冷媒の流れ方向からみたときに、半導体素子１２ａよりも幅が広い。伝熱体２１は、半導体素子１２ａと冷却器３に挟まれており、所定面の面内方向の熱伝導率が所定面の法線方向の熱伝導率よりも高い異方性を有しているグラファイトで作られている。冷媒の流れ方向からみたときの伝熱体２１の幅Ｗ２は、半導体素子１２ａの幅Ｗ１よりも大きい。伝熱体２１は、所定面が冷媒の流れ方向と半導体素子１２ａの幅広面１２１の両方に対して非平行になっている。【選択図】図３
2019140332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子の一面と対向しているとともに冷媒の流路を有しており、前記冷媒の流れ方向からみたときに前記流路の幅が前記半導体素子よりも広い冷却器と、
前記半導体素子と前記冷却器に挟まれており、所定面の面内方向の熱伝導率が前記所定面の法線方向の熱伝導率よりも高い異方性を有しているグラファイトで作られている伝熱体と、
を備えており、
前記伝熱体は、前記流れ方向からみたときの幅が前記半導体素子の幅よりも広く、前記所定面が前記冷媒の流れ方向と前記半導体素子の前記一面の両方に対して非平行になっている、半導体装置。
【請求項２】
前記所定面が、前記半導体素子の前記一面に対して直交している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記一面の法線方向からみて、前記所定面が、前記流れ方向に対して、４５度から９０度の範囲で交差している、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記伝熱体は金属で覆われている、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。特に、半導体素子と、それを冷却する冷却器を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、半導体素子を収容した半導体モジュールと冷却器を備えた半導体装置が開示されている。半導体モジュールは扁平であり、両面の幅広面の夫々に伝熱体が露出している。夫々の伝熱体は、半導体モジュールのパッケージの内部で半導体素子と接触しているとともに、パッケージの外で冷却器と接している。半導体モジュールの両面に冷却器が接しており、冷却器は、半導体モジュールの両側から、伝熱体を介して半導体素子から熱を吸収する。
【０００３】
一方、熱伝導率の高い材料として、近年、熱伝導率の異方性を有するグラファイトが注目を集めている。グラファイトは、所定面の面内方向の熱伝導率が、所定面の法線方向の熱伝導率よりも顕著に高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６５６２０号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
本明細書は、熱伝導率に関して顕著な異方性を有するグラファイト製の伝熱体の特性を有効に使い、冷媒で半導体素子を冷却する冷却器を伴う半導体装置において、冷却性能を向上させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する半導体装置は、半導体素子と、冷却器と、伝熱体を備えている。冷却器は、半導体素子の一面と対向している。冷却器の流路は、冷媒の流れ方向からみたときに、半導体素子よりも幅が広い。伝熱体は、半導体素子と冷却器に挟まれており、所定面の面内方向の熱伝導率が所定面の法線方向の熱伝導率よりも高い異方性を有しているグラファイトで作られている。冷媒の流れ方向からみたときの伝熱体の幅は、半導体素子の幅よりも大きい。さらに、本明細書が開示する半導体装置では、伝熱体は、所定面が冷媒の流れ方向と半導体素子の一面（冷却器に対向する面）の両方に対して非平行になっている。
【０００７】
以下では、説明の便宜上、伝熱体において、熱伝導率が高い上記所定面を、高伝熱面と称する。本明細書が開示する半導体装置では、高伝熱面が半導体素子の一面と非平行になっている。即ち、高伝熱面が半導体素子から冷却器にわたって広がることになり、半導体素子から冷却器に向けて熱がよく伝達される。また、本明細書が開示する半導体装置では、伝熱体の幅が半導体素子の幅よりも広く、かつ、高伝熱面が、冷媒の流れ方向に対しても非平行になっている。この構造により、冷媒の流れ方向からみて、半導体素子から冷却器へ向けて、伝熱体を通じて拡がるように熱が伝達される。半導体素子よりも幅広の冷媒流路を流れる冷媒に効率よく熱を伝えることができる。
【０００８】
好ましくは、高伝熱面は、半導体素子の一面に対して直交していることが望ましい。このとき、高伝熱面に沿った半導体素子から冷却器までの伝熱経路が最短となる。
【０００９】
半導体素子の一面の法線方向からみて、高伝熱面は、冷媒の流れ方向に対して、４５度から９０度の範囲で交差しているとよい。半導体素子からその幅方向の外側へ向けての伝熱経路が短くなる。
【００１０】
伝熱板は金属で覆われていることも好適である。グラファイトは比較的に脆いので、金属で覆うことで、伝熱体の耐久性を高めることができる。
【００１１】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施例の半導体装置の斜視図である。
【図２】ＸＺ平面でカットした半導体装置の断面図である。
【図３】図２のIII−III線でカットした半導体装置の断面図である。
【図４】図２のIV−IV線でカットした半導体装置の断面図である。
【図５】半導体素子から冷却器への伝熱経路を説明する図である。
【図６】第１変形例の半導体装置の断面図である。
【図７】第２変形例の半導体装置の断面図である。
【図８】第２実施例の半導体装置の平面図である。
【図９】図８のIX−IX線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施例）図面を参照して第１実施例の半導体装置２を説明する。図１に、半導体装置２の斜視図を示す。半導体装置２は、電力変換器である。半導体装置２は、複数の半導体モジュール１０と複数の冷却器３が積層されたデバイスである。夫々の半導体モジュール１０には、半導体素子１２ａ、１２ｂが収容されている。図１では、一つの半導体モジュールだけに符号１０を付し、他の半導体モジュールには符号を省略した。また、図１では、一つの冷却器だけに符号３を付し、他の冷却器には符号を省略した。さらにまた、半導体装置２の全体が見えるように、半導体装置２を収容するケース３１は仮想線で描いてある。
【００１４】
１個の半導体モジュール１０は、２個の冷却器３に挟まれている。半導体モジュール１０と一方の冷却器３との間、及び、半導体モジュール１０と他方の冷却器３との間には、それぞれ絶縁板６が挟まれている。また、図１では、理解し易いように、１個の半導体モジュール１０とその両側の絶縁板６を積層体から抜き出して描いてある。
【００１５】
半導体モジュール１０と冷却器３は、共に平板型であり、複数の側面のうち最大面積の平坦面（幅広面）が対向するように積層されている。半導体モジュール１０と冷却器３は交互に積層されており、半導体装置２の積層方向の両端には冷却器が位置している。冷却器３は、内部を冷媒が通る単純な流路である。複数の冷却器３は、連結パイプ５ａ、５ｂで連結されている。半導体装置２の積層方向の一端に位置する冷却器３には、冷媒供給管４ａと冷媒排出管４ｂが連結されている。冷媒供給管４ａを通じて供給される冷媒は、連結パイプ５ａを通じて全ての冷却器３に分配される。冷媒は各冷却器３を通る間に隣接する半導体モジュール１０から熱を吸収する。各冷却器３を通った冷媒は連結パイプ５ｂを通り、冷媒排出管４ｂから排出される。矢印Ａが冷媒の流れ方向を示している。図１の座標系の＋Ｙ方向が、各冷却器３の内部での冷媒の流れ方向に相当する。他の図でも、＋Ｙ方向は冷媒の流れ方向に一致させてある。冷媒は液体であり、具体的には、水、あるいは、不凍液である。
【００１６】
半導体装置２は積層方向の一端に板バネ３２を伴ってケース３１に収容される。板バネ３２により、半導体モジュール１０と絶縁板６と冷却器３が積層された半導体装置２は、積層方向の両側から加圧される。積層方向の加圧により、半導体モジュール１０と絶縁板６と冷却器３が密着し、冷却効率が高まる。
【００１７】
半導体モジュール１０を説明する。半導体モジュール１０は、樹脂製のパッケージ１１に半導体素子１２ａ、１２ｂが封止されたデバイスである。半導体素子１２ａ、１２ｂは、電力変換用のスイッチング素子であり、具体的には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、あるいは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。絶縁板６と対向する一方の幅広面１１ａには、放熱板２０ａ、２０ｂが露出している。幅広面１１ａとは反対側の幅広面１１ｂには、別の放熱板２０ｃ、２０ｄ（図１では不図示）が露出している。半導体素子１２ａは、放熱板２０ａ、２０ｃで挟まれており、半導体素子１２ｂは、放熱板２０ｂ、２０ｄで挟まれている。詳しくは後述するが、放熱板２０ａ−２０ｄは、銅で覆われた伝熱体である。伝熱体はグラファイトで作られている。
【００１８】
半導体素子１２ａ、１２ｂは、一方の表面にコレクタ電極が露出しており、他方の電極にエミッタ電極が露出している。放熱板２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、パッケージ１１の内部で半導体素子１２ａ、１２ｂのいずれかの電極と導通している。
【００１９】
半導体モジュール１０のパッケージ１１の一つの幅狭面から３個の端子１８ａ、１８ｂ、１８ｃが延びており、反対側の幅狭面からは制御端子１９が延びている。パッケージ１１の内部で２個の半導体素子１２ａ、１２ｂは、直列に接続されており、正極端子１８ａ（負極端子１８ｂ）は、パッケージ１１の内部で、２個の半導体素子１２ａ、１２ｂの直列接続の正極側（負極側）と導通している。中点端子１８ｃは、パッケージ１１の内部で、２個の半導体素子１２ａ、１２ｂの直列接続の中点と導通している。端子１８ａ−１８ｃは、放熱板２０ａ−２０ｄのいずれかを介して、半導体素子１２ａ、１２ｂの電極と導通している。半導体素子１２ａ、１２ｂと端子１８ａ−１８ｃの間の導電経路については説明を省略する。制御端子１９は、半導体素子１２ａ、１２ｂのゲート電極、センスエミッタ電極、温度センサの端子などに接続されている。パッケージ１１の内部における制御端子１９の配線も図示と説明を省略する。
【００２０】
放熱板２０ａ−２０ｄは、半導体素子１２ａ、１２ｂの熱を冷却器３に伝える役割と、半導体素子１２ａ、１２ｂの電極と端子１８ａ−１８ｃをつなぐ導電経路の役割を担う。放熱板２０ａ−２０ｄは半導体素子１２ａ、１２ｂと導通しているので、半導体モジュール１０と冷却器３の間には絶縁板６が挟まれている。なお、冷却器３は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウムで作られており、導電性を有している。半導体モジュール１０と絶縁板６の間、及び、絶縁板６と冷却器３の間にはグリスが塗布されている。グリスは、熱の伝達効率を高めるために塗布されている。
【００２１】
図２に、半導体装置２を図中の座標系のＸＺ平面でカットした断面図を示す。図２は、半導体素子１２ａを通る平面でカットした断面図である。先に述べたように、半導体素子１２ａは、一対の放熱板２０ａ、２０ｃで挟まれている。半導体素子１２ａは平坦なチップであり、一方の幅広面１２１にコレクタ電極が露出しており、他方の幅広面１２２にエミッタ電極が露出している。一方の放熱板２０ａは、半導体素子１２ａの幅広面１２１に対向している。放熱板２０ａは、幅広面１２１に露出しているコレクタ電極と接合しているとともに導通している。他方の放熱板２０ｃは、幅広面１２２に対向している。放熱板２０ｃは、スペーサ１３を挟んで半導体素子１２のエミッタ電極と接合しているとともに導通している。放熱板２０ｃは、スペーサ１３を介して、半導体素子１２ａと熱的に接続している。
【００２２】
半導体素子１２ａを挟んでいる一対の冷却器３は、夫々、半導体素子１２ａの幅広面１２１、１２２と対向している。半導体素子１２の熱は、放熱板２０ａ、２０ｃを通じて冷却器３に吸収される。なお、冷却器３は、内部が空洞であり、その空洞が、冷媒の流路Ｐａとなっている。図２において、＋Ｙ方向、即ち、紙面手前側から奥側へ向けて冷媒が流れる。
【００２３】
前述したように、放熱板２０ａ、２０ｃは、グラファイトで作られている伝熱体２１を銅板２２で覆った構造を有している。伝熱体２１（グラファイト）は、所定面の面内方向の熱伝導率が所定面の法線方向の熱伝導率よりも高い異方性を有している素材である。以下では、熱伝導率が高い面を高伝熱面と称する。一般に、グラファイトの高伝熱面の熱伝導率は、約８００〜１９００Ｗ／ｍｋである。この数値は、銅（Ｃｕ）の熱伝導率（約３９０Ｗ／ｍＫ）や銀（Ａｇ）の熱伝導率（約４２０Ｗ／ｍＫ）よりも高い。他方、グラファイトの高伝熱面の法線方向の熱伝導率は、約３〜１０Ｗ／ｍＫと低い。半導体装置２では、グラファイトの異方性を有効に使って、半導体素子の冷却効率を高める。
【００２４】
図３に、図２のIII−III線でカットした半導体装置２の断面図を示す。図３では、半導体モジュール１０のパッケージ１１は、外側の輪郭だけを実線で示してあり、パッケージ１１に埋設されている半導体素子１２ａと放熱板２０ａ（伝熱体２１を覆っている銅板２２）は実線で描いてある。また、図４に、図２のIV−IV線でカットした半導体装置２の断面図を示す。図３、図４において、矢印Ａは、冷媒の流れ方向を示している。
【００２５】
伝熱体２１は、複数のグラファイトシート２３を積層したものである。図３、図４では、一部のグラファイトシートに符号「２３」を付し、残りのグラファイトシートには符号を省略した。グラファイトシート２３のシート面が、高伝熱面に対応する。図３、図４では、図中の座標系におけるＸＺ面が、高伝熱面と平行である。
【００２６】
図３と図４において、図面右側に示した矢印線Ｈｔが、高伝熱面の方向を示している。また、図面右側に示した矢印線ＦＬは、冷媒の流れ方向を示している。半導体装置２では、伝熱体２１の高伝熱面（矢印線Ｈｔ）が、冷媒の流れ方向（矢印線ＦＬ）に対して９０度で交差している。図３と図４の記号Ａｈが、高伝熱面と流れ方向の角度を示している。また、図中の座標系のＹＺ平面は、半導体素子１２ａの幅広面１２１と平行である。伝熱体２１の高伝熱面（矢印線Ｈｔ）は、半導体素子１２ａの幅広面１２１とも９０度で交差している。別言すれば、高伝熱面は、冷媒の流れ方向に直交しているとともに、半導体素子の幅広面１２１とも直交している。
【００２７】
また、図３に示すように、冷媒の流れ方向からみて、伝熱体２１の幅Ｗ２は、半導体素子１２ａの幅Ｗ１よりも広い。また、冷媒の流路の幅Ｗ３は、伝熱体２１の幅Ｗ２よりも広い。
【００２８】
伝熱体２１の高伝熱面が半導体素子１２ａの幅広面１２１と交差していることで、高伝熱面は半導体素子１２ａから冷却器３にわたって広がることになる。それゆえ、半導体素子１２ａから冷却器３に向けて熱がよく伝達される。特に、高伝熱面が幅広面１２１と直交していることで、高伝熱面に沿った半導体素子１２ａから冷却器３までの伝熱経路は最短となる。それゆえ、高伝熱面が幅広面１２１と直交している場合が、半導体素子１２ａから冷却器３へ最もよく熱が伝わる。
【００２９】
また、伝熱体２１の幅Ｗ２が半導体素子１２ａの幅Ｗ１よりも広くなっているとともに、伝熱体２１の高伝熱面（矢印線Ｈｔ）が、冷媒の流れ方向（矢印線ＦＬ）に対して直交している。この構造により、冷媒の流れ方向からみて、半導体素子１２ａから冷却器３へ向けて、伝熱体２１を通じて拡がるように熱が伝達される。図３の矢印Ｂが、半導体素子１２ａから外側へ熱が拡がる様子を模式的に表している。
【００３０】
図５に、図２の断面に相当する図であって、断面を示すハッチングを省略した図を示す。図５には、半導体素子１２ａから冷却器３に向けて伝熱体２１を伝わる熱の伝熱方向が矢印線によって模式的に示してある。なお、図５において、半導体モジュール１０の上側と下側には冷却器３が配置されているが、その図示は省略してある。
【００３１】
図５の破線Ｄ１は、半導体素子１２ａの縁から冷却器３へ向けて４５度の角度で広がるように延びる線を示しており、破線Ｄ２は、スペーサ１３の縁から冷却器３へ向けて４５度の角度で広がるように延びる線を示している。図５では、高伝熱方向は、紙面に平行な方向である。半導体素子１２ａの熱は、概ね、破線Ｄ１、Ｄ２に沿って広がる。図５に示すように、冷媒の流れ方向（図中のＹ方向）からみたときに、半導体素子１２ａ（スペーサ１３）から冷却器３に向けて、熱は、伝熱体２１の中を、半導体素子１２ａの外側に拡がるように伝わる。高伝熱面が流れ方向に直交するので、半導体素子１２の熱は冷却器３に向けて拡がるように伝わる。よって、高い冷却性能が得られる。
【００３２】
半導体素子１２ｂと、それを挟んでいる放熱板２０ｂ、２０ｄの関係についても、半導体素子１２ａと放熱板２０ａ、２０ｃの関係と同様である。
【００３３】
図６を参照して第１変形例の半導体装置２ａを説明する。図６は、図４に対応する断面図である。矢印Ａが冷媒の流れ方向を示している。第１変形例の半導体装置２ａも、半導体モジュール１０ａが一対の冷却器３に挟まれている。半導体モジュール１０ａのパッケージ１１は、半導体素子１２ａを埋設している。半導体素子１２ａは、パッケージ１１の内部で、一対の放熱板１２０ａ、１２０ｂに挟まれている。放熱板１２０ａは、半導体素子１２ａの一方の幅広面１２１に接合している。放熱板１２０ｂは、スペーサ１３を介して、半導体素子１２ａの他方の幅広面１２２と熱的に接続している。
【００３４】
放熱板１２０ａ、１２０ｂは、伝熱体２１ａが銅板２２で覆われているブロックである。伝熱体２１ａは、複数のグラファイトシート２３ａを積層したものである。図６では、一部のグラファイトシートに符号「２３ａ」を付し、残りのグラファイトシートには符号を省略した。グラファイトシート２３ａのシート面が、熱伝導率の高い高伝熱面に対応する。
【００３５】
図６では、高伝熱面は、図中の座標系のＸＺ面に対して４５度の角度をなしている。図６の右側に示した矢印線Ｈｔが、高伝熱面の面内方向を示している。また、矢印線Ｓｆは、半導体素子１２ａの幅広面１２１と平行な方向を示している。第１変形例の半導体装置では、伝熱体２１ａの高伝熱面（矢印線Ｈｔ）が、幅広面１２１に対して４５度の角度で交差している。図６の記号Ａｎが、高伝熱面と幅広面の交差角度を示している。なお、高伝熱面は、幅広面の法線方向（図中のＸ方向）からみて、冷媒の流れ方向（図中の矢印Ａの方向）に対して直交している。
【００３６】
伝熱体２１ａの高伝熱面（矢印線Ｈｔ）が、幅広面１２１（矢印線Ｓｆ）に対して４５度の角度で交差しているので、直交している場合には劣るが、高伝熱面は半導体素子１２ａから冷却器３にわたって広がることになる。それゆえ、半導体素子１２ａから冷却器３に向けて熱がよく伝達される。高伝熱面は、半導体素子１２ａの幅広面（冷却器３に対向する面）と非平行であればよい。ただし、高伝熱面は、半導体素子１２ａの幅広面に対して直交していることが望ましい。
【００３７】
図７を参照して、第２変形例の半導体装置２ｂを説明する。図７は、図３に対応する図であり、半導体素子１２ａの幅広面の法線方向から見た半導体装置２ｂの断面図である。図７では、半導体モジュール１０ｂのパッケージ１１は、外側の輪郭だけを実線で示してあり、パッケージ１１に埋設されている半導体素子１２ａと放熱板２２０（伝熱体２１ｂを覆っている銅板２２）は実線で描いてある。また、矢印Ａは、冷媒の流れ方向を示している。
【００３８】
伝熱体２１ｂは、複数のグラファイトシート２３ｂを積層したものである。図７では、一部のグラファイトシートに符号「２３ｂ」を付し、残りのグラファイトシートには符号を省略した。グラファイトシート２３ｂのシート面が、熱伝導率の高い高伝熱面に対応する。図７では、高伝熱面は、ＸＹ面に対して４５度の角度で交差している。
【００３９】
図７の下側に示した矢印線Ｈｔが、高伝熱面の面内方向を示している。また、矢印線ＦＬは、冷媒の流れ方向を示している。図７は、半導体素子１２ａの幅広面（冷却器３と対向する面）の法線方向から見た図に相当する。第２変形例の半導体装置２ｂでは、半導体素子１２ａの幅広面の法線方向からみたときに、高伝熱面（矢印線Ｈｔ）が流れ方向（矢印線ＦＬに対して４５度の角度で交差している。なお、半導体素子１２ａの幅広面と高伝熱面は直交している。さらに、伝熱体２１ｂの幅Ｗ２は、半導体素子１２ａの幅Ｗ１よりも広く、流路の幅Ｗ３は伝熱体２１ｂの幅よりも広い。
【００４０】
高伝熱面が流れ方向に対して４５度の角度で交差しているので、半導体素子１２ａの熱は、冷却器３に向けて、半導体素子１２ａの外側へ拡がるように伝わる。図７の矢印Ｂが、半導体素子１２ａから外側へ熱が拡がる様子を模式的に示している。半導体素子１２ａの熱が冷却器３へ向けて拡がるように伝わるので、冷却効率が向上する。高伝熱面と流れ方向は、非平行になっていれば、上記の効果が得られるが、好ましくは、高伝熱面と流れ方向は、４５度から９０度の角度で交差しているのがよい。４５度よりも小さい角度で交差していると、流れ方向と直交する方向に熱が伝わるための高伝熱面に沿った伝熱経路が長くなる。さらに好ましくは、高伝熱面と流れ方向は直交しているのがよい。
【００４１】
（第２実施例）図８と図９を参照して第２実施例の半導体装置２ｃを説明する。図８は、半導体装置２ｃの平面図であり、図９は、図８のIX−IX線に沿った断面図である。半導体装置２ｃは、半導体素子１２と冷却器３が放熱板２０を挟んで積層されているデバイスである。冷却器３は、第１実施例の冷却器と同じであり、図中の座標系の＋Ｙ方向に冷媒が流れる。
【００４２】
半導体装置２ｃは、半導体素子１２と、冷却器３と放熱板２０を備えている。冷却器３は、半導体素子１２の幅広面１２１と対向しているとともに冷媒の流路Ｐａを有している。冷却器３は、冷媒の流れ方向（図中のＹ方向）からみたときに、流路Ｐａの幅Ｗ３が半導体素子１２の幅Ｗ１よりも広い。放熱板２０は、半導体素子１２と冷却器３に挟まれている。放熱板２０は、グラファイトで作られている伝熱体２１を銅板２２で覆ったものである。
【００４３】
伝熱体２１は、複数のグラファイトシート２３を積層したものである。グラファイトシート２３は、シート面方向の熱伝導率が、シート面の法線方向の熱伝導率よりも高い。従って、伝熱体２１は、グラファイトシート２３のシート面方向の熱伝導率がシート面の法線方向の熱伝導率よりも高い異方性を有している。伝熱体２１は、流れ方向からみたときの幅Ｗ２が半導体素子１２の幅Ｗ１よりも広い。また、伝熱体２１は、熱伝導率の高い面が冷媒の流れ方向と半導体素子１２の幅広面１２１の両方に対して非平行になっている。より正確には、伝熱体２１は、熱伝導率の高い面が冷媒の流れ方向と半導体素子１２の幅広面１２１の両方に対して直交するように配置されている。図８の矢印線Ｈｔが熱伝導率の高い方向を示しており、矢印線ＦＬは冷媒の流れ方向を示している。矢印線Ｈｔと矢印線ＦＬの交差角度Ａｈが、冷媒の流れ方向と高伝熱面の交差角度を示している。上記の構造的特徴により、第２実施例の半導体装置２ｃも、第１実施例の半導体装置２と同様の効果が得られる。
【００４４】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。半導体素子はＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴに限られない。グラファイトシートの積層体である伝熱体は、銅板で覆われるかわりに、銀メッキなどで覆われていてもよい。
【００４５】
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】
【００４６】
２、２ａ、２ｂ、２ｃ：半導体装置
３：冷却器
６：絶縁板
１０、１０ａ、１０ｂ：半導体モジュール
１１：パッケージ
１２、１２ａ、１２ｂ：半導体素子
１３：スペーサ
２０、２０ａ−２０ｄ：放熱板
２１、２１ａ、２１ｂ：伝熱体
２２：銅板
２３、２３ａ、２３ｂ：グラファイトシート
１２０ａ、１２０ｂ、２２０：放熱板
【図１】
2019140332.tif 000003
【図２】
2019140332.tif 000004
【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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