(57)【要約】【課題】短絡故障時における爆発的破壊を抑制できる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、第１金属板と、前記第１金属板に向き合う第２金属板と、前記第１金属板と前記第２金属板との間に配置された複数の半導体素子モジュールと、を備える。前記半導体素子モジュールは、前記第１金属板に接続された第１金属部材と、前記第２金属板に接続された第２金属部材と、前記第１金属部材と前記第２金属部材との間に配置された半導体素子と、前記第１金属部材と前記第２金属部材との間に前記半導体素子を封じた樹脂部材と、を有する。前記第１金属部材は、前記半導体素子に接続される第１部分と、前記半導体素子が配置された側において、前記第１部分の前記半導体素子に向き合う表面と交差する方向に延在する第２部分と、を有し、前記樹脂部材は、前記第２部分を覆う。【選択図】図１
2019021682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属板と、
前記第１金属板に向き合う第２金属板と、
前記第１金属板と前記第２金属板との間に配置された複数の半導体素子モジュールと、
を備え、
前記半導体素子モジュールは、前記第１金属板に電気的に接続された第１金属部材と、前記第２金属板に電気的に接続された第２金属部材と、前記第１金属部材と前記第２金属部材との間に配置された半導体素子と、前記第１金属部材と前記第２金属部材との間に前記半導体素子を封じた樹脂部材と、を有し、
前記第１金属部材は、前記半導体素子に電気的に接続される第１部分と、前記半導体素子が配置された側において、前記第１部分の前記半導体素子に向き合う表面と交差する方向に延在する第２部分と、を有し、
前記樹脂部材は、前記第２部分を覆う半導体装置。
【請求項２】
前記第２部分は、前記半導体素子に向き合う表面に略垂直な方向に延在する請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２部分は、その延在方向における長さが前記半導体素子の厚さよりも長い請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２部分は、前記半導体素子側の内面と、前記内面側に突出した端部を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１金属部材と前記記第１金属板とを接合し、前記第２金属部材と前記第２金属部材とを接合する第１接合部材をさらに備え、
前記半導体素子モジュールは、前記半導体素子と前記第１金属部材とを接合し、前記半導体素子と前記第２金属部材とを接合する第２接合部材をさらに有し、
前記第２接合部材の融点は、前記第１接合部材の融点よりも高い請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体素子は、前記第１金属部材に電気的に接続された第１電極と、前記第２金属部材に電気的に接続された第２電極と、ゲート電極と、を有し、
前記半導体素子モジュールは、前記ゲート電極に電気的に接続されたゲート端子をさらに有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１金属板と前記第２金属板との間の空間において、前記複数の半導体素子モジュール間に配置され、前記ゲート端子に電気的に接続された第１配線と、前記第２金属板および前記第２金属部材を介して前記第２電極に電気的に接続された第２配線と、を含む絶縁基板をさらに備えた請求項６記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐圧数kVを有するMW級の電力変換器は、大電流容量の半導体装置を用いて構成される。このような半導体装置は、並列実装された複数の半導体素子を含むが、そのうちの１つが短絡故障した場合、その素子に短絡電流が集中し、爆発的な破壊に至ることがある。半導体装置の短絡故障に適宜対応し、電力変換器を安定に動作させるためには、そのような破壊モードを抑制することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭５６−４７９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、短絡故障時における爆発的破壊を抑制できる半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置は、第１金属板と、前記第１金属板に向き合う第２金属板と、前記第１金属板と前記第２金属板との間に配置された複数の半導体素子モジュールと、を備える。前記半導体素子モジュールは、前記第１金属板に電気的に接続された第１金属部材と、前記第２金属板に電気的に接続された第２金属部材と、前記第１金属部材と前記第２金属部材との間に配置された半導体素子と、前記第１金属部材と前記第２金属部材との間に前記半導体素子を封じた樹脂部材と、を有する。前記第１金属部材は、前記半導体素子に電気的に接続される第１部分と、前記半導体素子が配置された側において、前記第１部分の前記半導体素子に向き合う表面と交差する方向に延在する第２部分と、を有し、前記樹脂部材は、前記第２部分を覆う。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図である。
【図２】実施形態に係る半導体素子モジュールを示す模式断面図である。
【図３】実施形態に係る半導体素子モジュールの特性を示す模式図である。
【図４】実施形態に係る半導体素子モジュールの製造過程を模式的に示す斜視図である。
【図５】図４に続く製造過程を示す斜視図である。
【図６】実施形態に係る半導体装置の一部を模式的に示す斜視図である。
【図７】実施形態に係る半導体装置の製造過程を模式的に示す斜視図である。
【図８】図７に続く製造過程を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００８】
さらに、各図中に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に直交し、それぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を表す。また、Ｚ方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。なお、下記の説明における上下は、便宜上、図中の方向に言及するものであり、絶対的な方向を意味するものではない。
【０００９】
図１は、実施形態に係る半導体装置１００を示す模式断面図である。半導体装置１００は、例えば、コンバータ等の電力変換機器に用いられる大電流型半導体装置である。半導体装置１００は、２つの金属板１０および２０の間に複数の半導体素子モジュール１を配置した構造を有する。金属板１０および２０には、銅、アルミニウムなどの導電性および熱伝導性の高い材料を用いる。
【００１０】
金属板１０は、ベース１０ａと、凸部１０ｂと、冷却フィン１０ｃと、を含む。凸部１０ｂは、ベース１０ａの上面１０Ｔに設けられ、冷却フィン１０ｃは、ベース１０ａの下面１０Ｂに設けられる。
【００１１】
金属板２０は、ベース２０ａと、凸部２０ｂと、冷却フィン２０ｃと、を含む。凸部２０ｂは、ベース２０ａの下面２０Ｂに設けられ、冷却フィン２０ｃは、ベース２０ａの上面２０Ｔに設けられる。
【００１２】
金属板１０および２０は、凸部１０ｂと凸部２０ｂとが向き合うように配置される。半導体素子モジュール１は、凸部１０ｂと凸部２０ｂとの間に配置される。半導体素子モジュール１は、接合部材３０を介して凸部１０ｂに接合され、金属板１０に電気的に接続される。また、半導体素子モジュール１は、接合部材４０を介して凸部２０ｂに接合され、金属板２０に電気的に接続される。接合部材３０および４０は、例えば、ハンダ材または導電性接着材である。
【００１３】
金属板２０は、ベース２０ａの下面に設けられた支持突起２０ｄをさらに含む。支持突起２０ｄには、絶縁基板５０が付設される。絶縁基板５０は、金属板１０および２０の間の空間において、隣合う半導体素子モジュール１の間に配置される。絶縁基板５０は、ゲート配線５３と、エミッタ配線５５（もしくは、ソース配線５５）と、を含む。半導体素子モジュール１のゲート端子ＧＴは、ゲート配線５３に電気的に接続される。エミッタ配線５５は、例えば、絶縁基板５０を支持突起２０ｄに固定したネジ、および、支持突起２０ｄとの接触により、金属板２０に電気的に接続される。さらに、エミッタ配線５５は、金属板２０を介して半導体素子モジュール１に電気的に接続される。
【００１４】
半導体装置１００では、例えば、半導体素子１５（図２参照）をモジュール化した後に、金属板１０と金属板２０との間に配置する。このため、半導体素子モジュール１を特性試験した後に実装することが可能であり、半導体素子１５の故障に起因する半導体装置１００の不良を大幅に低減することができる。また、金属板１０と金属板２０との間に半導体素子１５を直接実装する構造では、金属板１０および２０の半導体素子１５に接続される表面の平坦度、および、接合部材の厚さなどに高い精度が要求される。これに対して、半導体装置１００では、半導体素子１５をモジュール化した後に実装することから、加工精度を緩和することが可能であり、製造コストを削減することができる。
【００１５】
図２は、実施形態に係る半導体素子モジュール１を示す模式断面図である。半導体素子モジュール１は、２つの金属部材１１および１３の間に半導体素子１５を配置し、樹脂封止した構造を有する。
【００１６】
半導体素子１５は、電力用半導体チップであり、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、あるいはＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のゲート電極を有するスイッチング素子である。また、ＦＲＤ（Fast Recovery Diode）等のダイオードであってもよい。金属部材１１および１３には、銅、アルミニウムなどの導電性および熱伝導性の高い材料を用いる。
【００１７】
図２に示すように、半導体素子１５は、金属部材１１の上面１１Ｔに接合部材２１を介して電気的に接続される。金属部材１１は、第１部分１１ａと、第２部分１１ｂと、を含む。半導体素子１５は、第１部分１１ａに電気的に接続される。第２部分１１ｂは、半導体素子１５が配置された側において、上面１１Ｔと交差する方向（Ｚ方向）に延在する。第２部分１１ｂは、上面１１Ｔに対して略垂直方向に延在することが好ましい。また、第２部分１１ｂは、上面１１Ｔにつながる内面１１ｓを有する。さらに、第２部分１１ｂは、内面１１ｓから突出した端部１１ｅを有する。
【００１８】
半導体素子１５の上には、金属スペーサ１７が設けられ、接合部材２３を介して電気的に接続される。金属部材１３は、金属スペーサ１７の上に設けられ、接合部材２５を介して電気的に接続される。この例では、金属部材１３は、金属スペーサ１７を介して半導体素子１５に電気的に接続される。
【００１９】
後述するように、金属部材１１の第２部分１１ｂは、半導体素子１５に近い位置に設けられ、その高さが高いほど有効に機能する。この例では、金属部材１３と半導体素子１５との間に金属スペーサ１７を配置することにより、金属部材１３から第２部分１１ｂまでの距離を所定の値、例えば、１．５ｍｍ以上とし、金属部材１１と金属部材１３との間の絶縁耐圧を確保する。
【００２０】
金属スペーサ１７は、例えば、第１部分１７ａと、第２部分１７ｂとを有する。第１部分１７ａは、接合部材２３を介して半導体素子１５に接続される。第２部分１７ｂは、金属部材１３と第１部分１７ａとの間に位置する。第２部分１７ｂは、例えば、上方から見て、第１部分１７ａよりも小さいサイズに設けられる。すなわち、上方から見て、第２部分１７ｂの外縁は、第１部分１７ａの外縁の内側に位置する。
【００２１】
図２に示すように、半導体素子モジュール１は、金属フレーム１９を含む。金属フレーム１９は、金属部材１３と半導体素子１５との間に位置する。金属スペーサ１７の第２部分１７ｂは、上方から見て金属フレーム１９の開口にフィットする形状を有し、金属フレーム１９の開口に挿入される（図５（ａ）参照）。金属スペーサ１７は、金属フレーム１９の端から第２部分１１ｂまでの距離を所定の値以上とし、金属部材１１と金属フレーム１９との間の絶縁耐圧を確保する。例えば、金属部材１１の厚さは３ｍｍ以上であり、金属部材１３および金属スペーサ１７のトータル厚も３ｍｍ以上である。また、金属スペーサ１７の第１部分１７ａに対する第２部分１７ｂの段差は、例えば、０．５ｍｍである。
【００２２】
半導体素子モジュール１は、樹脂部材２７をさらに含む。半導体素子１５は、樹脂部材２７により金属部材１１と金属部材１３との間に封じられる。樹脂部材２７は、金属部材１１の第２部分１１ｂを覆う。また、樹脂部材２７は、金属部材１１の下面１１Ｂが半導体素子モジュール１の下面に露出され、金属部材１３の上面１３Ｔが半導体素子モジュール１の上面に露出されるように設けられる。
【００２３】
図３（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る半導体素子モジュール１の特性を示す模式図である。図３（ａ）は、比較例に係る半導体素子モジュール２の断面を示す模式図であり、図３（ｂ）は、実施形態に係る半導体素子モジュール１の断面を示している。
【００２４】
半導体素子モジュール２は、金属部材３１と金属部材３３との間に半導体素子１５を配置した構造を有する。半導体素子モジュール２は、金属部材３１が金属部材１１の第２部分１１ｂに該当する部分を有さない点で、半導体素子モジュール１とは異なる。
【００２５】
例えば、半導体素子１５が短絡故障すると、半導体素子モジュール１および２には、短絡電流が流れ、ジュール熱により半導体素子１５が高温になる。このため、接合部材２１、２３および樹脂部材２７の一部が溶融、気化する。これにより、樹脂部材２７の内圧が高まり、樹脂部材２７に亀裂ＣＤが生じる。そして、図３（ａ）に示すように、亀裂ＣＤが樹脂部材２７の外面に達すると、溶融物が外部に噴出される。その結果、半導体素子１５と金属部材１１もしくは１３との間に空隙が生じると、短絡電流の流路が遮断され、アーク放電による爆発的な破壊に至る場合がある。
【００２６】
これに対し、本実施形態に係る半導体素子モジュール１では、金属部材１１のＺ方向に延びる第２部分１１ｂにおいて、亀裂ＣＤの伸長がブロックされる。さらに、内面側に突出した端部１１ｅにより、樹脂部材２７の内圧による膨張を抑制する方向に応力が生じる。これにより、第２部分１１ｂに対する樹脂部材２７の密着状態が保持され、亀裂ＣＤの拡大が抑制される。この結果、亀裂ＣＤを介した溶融物の噴出を抑制し、半導体素子モジュール１の短絡状態を維持することができる。したがって、半導体素子モジュール１では、爆発的な破壊モードを抑制することが可能となる。また、亀裂ＣＤを介した溶融物の噴出を回避することにより、樹脂部材２７の外面への溶融物の付着が抑制される。これにより、金属部材１１と金属部材１３との間の沿面距離が維持され、絶縁耐圧の低下を防ぐことができる。
【００２７】
金属部材１１の第２部分１１ｂが上記のような機能を発揮するためには、第２部分１１ｂと半導体素子１５との間の距離を短くし、第２部分１１ｂを高く形成することが望ましい。第２部分１１ｂの高さ（すなわち、Ｚ方向の長さ）は、少なくとも、半導体素子１５の厚さよりも高い。さらに、第２部分１１ｂに対する樹脂部材２７の密着度を保持するためには、端部１１ｅの突出量を大きくすることが好ましい。しかしながら、そのような構成は、端部１１ｅと金属部材１３との間の距離を短縮し、その間の絶縁耐圧の低下を招く。本実施形態では、金属部材１３と半導体素子１５との間に金属スペーサ１７を配置することにより、端部１１ｅと金属部材１３との間の所定の距離を確保し、絶縁耐圧の低下を抑制することができる。
【００２８】
次に、図４（ａ）〜５（ｃ）を参照して、半導体素子モジュール１の製造方法を説明する。図４（ａ）〜５（ｃ）は、半導体素子モジュール１の製造過程を模式的に示す斜視図である。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、第１部分１１ａと第２部分１１ｂとを有する金属部材１１を準備する。第２部分１１ｂは、例えば、曲げ加工により形成される。第２部分１１ｂの端部１１ｅは、例えば、コイニングにより内側に突出するように形成される。
【００３０】
図４（ｂ）に示すように、金属部材１１の第１部分１１ａの上に半導体素子１５をマウントする。半導体素子１５は、例えば、ＩＧＢＴであり、コレクタ電極（図示しない）、エミッタ電極１５ｅ、およびゲート電極１５ｇを有する。半導体素子１５は、コレクタ電極が設けられた下面を金属部材１１に向けてマウントされる。半導体素子１５は、接合部材２１（図２参照）を介して金属部材１１に接続される。
【００３１】
この例では、金属部材１１の上に２つの半導体素子１５がマウントされる。金属部材１１の上にマウントされる半導体素子１５の数は任意であり、例えば、図２に示すように、１つの半導体素子１５を金属部材１１の上にマウントしても良く、また、３つ以上の半導体素子１５を金属部材１１の上にマウントしても良い。
【００３２】
図４（ｃ）に示すように、半導体素子１５の上に金属スペーサ１７を配置する。金属スペーサ１７は、第１部分１７ａと、第２部分１７ｂと、を有する。第１部分１７ａは、上方から見てエミッタ電極１５ｅにフィットした形状を有する。例えば、第１部分１７ａは、エミッタ電極１５ｅと同形、もしくは、相似形である。また、第２部分１７ｂは、第１部分１７ａの上に位置し、上方から見て、第２部分１７ｂの外縁は、第１部分１７ａの外縁の内側に位置する。これにより、ゲート電極１５ｇを覆うことなく、金属スペーサ１７を配置することができる。金属スペーサ１７は、接合部材２３（図２参照）を介して半導体素子１５に接続される。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、金属フレーム１９を金属スペーサ１７に被せるように配置する。金属フレーム１９は、金属スペーサ１７の第２部分１７ｂにフィットする形状の開口、金属部材１１の第２部分１１ｂと干渉しないように設けられた開口等、複数の開口を有する。金属フレーム１９は、金属スペーサ１７の第２部分１７ｂを、その開口に挿入することにより位置決めされる。
【００３４】
また、金属フレーム１９は、ゲート電極１５ｇの上方に位置しないように設けられた開口を有する。さらに、金属フレーム１９は、ゲート電極１５ｇに近接した位置に、ゲート端子ＧＴとなる端子部を有する。
【００３５】
図５（ｂ）に示すように、金属部材１３を金属スペーサ１７および金属フレーム１９の上に配置する。金属部材１３は、金属スペーサ１７の第２部分１７ｂおよび金属フレーム１９に接合部材２５（図２参照）を介して接続される。金属部材１３は、ゲート電極１５ｇの上方に位置する切り欠き部を有し、ゲート電極１５ｇに接続される金属ワイヤに干渉しないように配置される。金属部材１３は、金属部材１１と同じ材料から形成されても良いし、金属部材１１と金属部材１３との間の形状の違い起因する熱歪みを低減するために、金属部材１１とは線膨張係数の異なる材料を用いて形成しても良い。  
続いて、ゲート電極１５ｇと、金属フレーム１９の端子と、を電気的に接続する金属ワイヤＭＷをボンディングする。
【００３６】
図５（ｃ）に示すように、金属部材１１、１３、金属フレーム１９の一部および金属ワイヤＭＷを覆う樹脂部材２７をモールドする。これにより、半導体素子１５は、金属部材１１と金属部材１３との間に樹脂封止される。
【００３７】
続いて、ゲート端子ＧＴ、および、金属部材１３に電気的に接続されたフレーム端子２９を残して、金属フレーム１９を切り落とす。この際、ゲート端子ＧＴおよびフレーム端子２９を曲げ加工しても良い（図１参照）。
【００３８】
さらに、金属部材１１の下面１１Ｂおよび金属部材１３の上面１３Ｔを樹脂部材２７から露出させるために切削加工を施し、半導体素子モジュール１を完成させる。金属部材１１の下面１１Ｂおよび金属部材１３の上面１３Ｔを樹脂部材２７から露出させる方法として、樹脂モールド成型時に、樹脂が下面１１Ｂおよび上面１３Ｔに回り込まないように成形しても良い。
【００３９】
図６（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置１００の一部を模式的に示す斜視図である。図６（ａ）および（ｂ）は、例えば、金属板１０（図１参照）を除去した半導体装置１００の内部を示している。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、半導体装置１００は、２以上の半導体素子モジュール１を含む。これらの半導体素子モジュール１は、すべて同一の半導体素子１５を含む必要はなく、例えば、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子とＦＲＤ等のダイオードが混在しても良い。また、絶縁基板５０は、全ての半導体素子モジュール１のゲート端子ＧＴを接続できるような態様で配置される。
【００４１】
絶縁基板５０は、例えば、ゲート配線５３と、エミッタ配線５５を含み、ゲート端子ＧＴは、ゲート配線５３に電気的に接続される。また、エミッタ配線５５は、金属板２０を介して半導体素子モジュール１の金属部材１３に電気的に接続される。なお、図６（ａ）では、便宜上、ゲート端子ＧＴとゲート配線５３との接続部分の表示を省略している。ゲート配線５３およびエミッタ配線５５は、例えば、絶縁基板５０の同一面に設けられても良く、また、上面および下面にそれぞれ設けられても良い。さらに、絶縁基板５０は、ゲート配線およびエミッタ配線５５を外部回路に接続するための外部端子５７を有する。
【００４２】
図６（ｂ）に示すように、半導体素子モジュール１のゲート端子ＧＴは、曲げ加工されており、絶縁基板５０に設けられた貫通孔ＴＨに挿入される。さらに、ゲート端子ＧＴは、例えば、ハンダを用いてゲート配線に電気的に接続される（図１参照）。また、半導体素子モジュール１のフレーム端子２９も貫通孔ＴＨに挿入されるが、電気的な接続は施されない。
【００４３】
次に、図７（ａ）〜８（ｃ）を参照して、半導体装置１００の製造方法を説明する。図７（ａ）〜８（ｃ）は、半導体装置１００の製造過程を模式的に示す斜視図である。
【００４４】
図７（ａ）に示すように、複数の凸部２０ｂが設けられた金属板２０を準備する。金属板２０の裏面側には、複数の冷却フィン２０ｃが設けられている（図１参照）。また、金属板２０は、外部端子ＥＴ２と、複数の固定ポートＦＰと、を含む。
【００４５】
図７（ｂ）に示すように、金属板２０に絶縁基板５０を付設する。絶縁基板５０は、凸部２０ｂを露出させる複数の開口を有する。絶縁基板５０は、例えば、金属板２０に設けられた支持突起２０ｄにネジ止めされる（図１参照）。
【００４６】
図７（ｃ）に示すように、接合部材４０を介して凸部２０ｂの上に半導体素子モジュール１を配置する。接合部材４０には、例えば、半導体素子モジュール１に用いられる接合部材２１、２３および２５よりも融点が低いものを用いることが好ましい。
【００４７】
接合部材２１、２３および２５には、例えば、錫と銅もしくは銀を含むハンダ材（融点２２０℃程度）を使用し、接合部材４０には、例えば、錫とビスマスを含むハンダ材（融点２００℃以下）を使用する。また、鉛と錫を含み、鉛の含有量が多いハンダ材（融点３００℃程度）を接合部材２１、２３および２５に使用し、接合部材４０には、錫と銅もしくは銀または鉛を含むハンダ材（融点１８０〜２２０℃程度）を使用する。
【００４８】
これにより、半導体素子モジュール１を金属板２０に接続する際に、半導体素子モジュール１の内部の接合部材２１、２３および２５の再溶融を防ぐことができる。結果として、樹脂部材２７のクラックや、接合部材の流出などに起因する半導体素子モジュール１の故障を防ぐことができる。また、接合部材２１、２３および２５の再溶融を防ぐことにより、半導体素子モジュール１の信頼性を向上させることもできる。
【００４９】
図８（ａ）に示すように、半導体素子モジュール１を配置した金属板２０の上に、金属板１０を配置する。金属板１０は、複数の冷却フィン１０ｃと、外部端子ＥＴ１と、複数の固定ポートＦＰと、を有する。さらに、図示しない裏面側に複数の凸部１０ｂを有する。凸部１０ｂは、接合部材３０を介して半導体素子モジュール１に接続される。この場合も、接合部材３０には、接合部材２１、２３および２５よりも融点が低い材料を用いる。
【００５０】
図８（ｂ）に示すように、金属板１０と金属板２０との間のスペースを囲むケース６０を付設し、半導体素子モジュール１を密封する。金属板１０と金属板２０との間のスペースには、例えば、絶縁性ガスやゲル状の絶縁材、もしくは、絶縁性の樹脂が充填される。ゲル状の絶縁材は、例えば、シリコンゲルなどである。絶縁性の樹脂は、例えば、ポッティング樹脂やモールド樹脂などである。
【００５１】
図８（ｃ）に示すように、金属板１０の上面および金属板２０の下面に水冷ジャケット７０および８０をそれぞれ付設し、半導体装置１００を完成させる。水冷ジャケット７０および８０は、冷却水の導入・排出口ＷＰをそれぞれ有する。
【００５２】
半導体装置１００では、冷却フィン１０ｃおよび２０ｃが設けられた表面をそれぞれ水冷ジャケット７０および８０で覆い、内部に純水を循環させることにより半導体素子モジュール１を効率的に冷却することができる。
【００５３】
また、金属板１０、２０、金属部材１１、１３および金属スペーサ１７には、銅、アルミニウム等の熱伝導性や電気伝導性が高い材料を用いる。これらの材料として、例えば、アルミニウムを用いる場合、接続部材３０、４０、および２１、２３、２５により接続される表面には、はんだ付けが可能となるように、銅もしくはニッケル等をコートする。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１、２…半導体素子モジュール、  １０、２０…金属板、  １０Ｂ、１１Ｂ、２０Ｂ…下面、  １０Ｔ、１１Ｔ、１３Ｔ…上面、  １０ａ、２０ａ…ベース、  １０ｂ、２０ｂ…凸部、  １０ｃ、２０ｃ…冷却フィン、  １１、１３、３１、３３…金属部材、  １１ａ、１７ａ…第１部分、  １１ｂ、１７ｂ…第２部分、  １１ｅ…端部、  １１ｓ…内面、  １５…半導体素子、  １５ｅ…エミッタ電極、  １５ｇ…ゲート電極、  １７…金属スペーサ、  １９…金属フレーム、  ２０ｄ…支持突起、  ２１、２３、２５、３０、４０…接合部材、  ２７…樹脂部材、  ２９…フレーム端子、  ５０…絶縁基板、  ５３…ゲート配線、  ５５…エミッタ配線、  ５７、ＥＴ１、ＥＴ２…外部端子、  ６０…ケース、  ７０…水冷ジャケット、  １００…半導体装置、  ＣＤ…亀裂、  ＦＰ…固定ポート、  ＧＴ…ゲート端子、  ＭＷ…金属ワイヤ、  ＴＨ…貫通孔、  ＷＰ…導入・排出口
【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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