(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒートスプレッダと放熱体との間に介在する樹脂シートへの圧力印加が可能な半導体モジュールを提供する。【解決手段】半導体チップ２２が載置されるヒートスプレッダ２４とフィン２６ｂを有する放熱体２６の接着面３２とを接着結合する樹脂シート３０と、を備え、半導体チップ２２は、フィン２６ｂが占めるフィン領域に重なるように位置し、かつ、ヒートスプレッダ２４の端部が、フィン領域の外側の非フィン領域に位置している。【選択図】図１
2015038903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップが載置されるヒートスプレッダと、
前記ヒートスプレッダの前記半導体チップが載置される載置面とは反対側の面側に配設され、前記半導体チップにおいて発生した熱を外部へ放出する放熱体と、
前記ヒートスプレッダと前記放熱体との間に介在し、該ヒートスプレッダと該放熱体とを接着結合する樹脂シートと、を備え、
前記放熱体は、前記樹脂シートを介して前記ヒートスプレッダと接着結合される接着面とは反対側の非接着面に設けられたフィンを有し、
前記半導体チップは、前記ヒートスプレッダ上において、該ヒートスプレッダ、前記樹脂シート、及び前記放熱体を隔てて、前記非接着面に対して、前記フィンが占めるフィン領域に重なるように位置し、かつ、
前記ヒートスプレッダは、前記樹脂シート上において、該樹脂シート及び前記放熱体を隔てて、前記非接着面に対して前記フィン領域の外側に位置するフィン領域外端部を有することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記ヒートスプレッダは、前記樹脂シート上において複数設けられ、
前記非接着面において前記フィン領域の外側にある非フィン領域の少なくとも一部は、互いに隣接する前記ヒートスプレッダの間の領域及び該ヒートスプレッダの前記フィン領域外端部が対向するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記非フィン領域の前記一部は、互いに隣接する前記ヒートスプレッダの間の領域に対して該２つのヒートスプレッダが隣接する隣接方向に直交する方向において外側から内側にかけて前記隣接方向の幅が狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項２記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記非接着面において前記フィン領域の外側にある非フィン領域の少なくとも一部は、前記ヒートスプレッダの前記フィン領域外端部が対向し、かつ、前記樹脂シートが前記ヒートスプレッダと前記放熱体とを接着結合させるべく加圧される時に支持部材が接触する支持領域であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記フィン領域は、前記フィンとして規則的に並べられた複数の突起したピンのうち、最外郭の前記ピンを結んで得られる略矩形状の領域であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記フィン領域は、矩形に対して切り欠きが設けられた切欠部を有し、
前記非フィン領域の前記一部は、前記切欠部に対応する領域であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記非フィン領域の前記一部への冷却流体の流れを阻止する流体阻止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項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、半導体モジュールに係り、特に、半導体チップと、その半導体チップが載置されるヒートスプレッダと、そのヒートスプレッダの半導体チップが載置される載置面とは反対側の面側に配設され、半導体チップにおいて発生した熱を外部へ放出する放熱体と、ヒートスプレッダと放熱体との間に介在し、そのヒートスプレッダとその放熱体とを接着結合する樹脂シートと、を備える半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップが載置されるヒートスプレッダと放熱体とを樹脂シートを用いて接着結合させた半導体モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。上記の樹脂シートは、熱と圧力とを加えることでヒートスプレッダと放熱体とを接着結合させる接着力を発生する。従って、ヒートスプレッダと放熱体との接着結合は、ヒートスプレッダと放熱体との間に樹脂シートを介在させながらその樹脂シートに熱と圧力とを加えることにより実現される。
【０００３】
また、上記の半導体モジュールにおいて、放熱体は、ヒートスプレッダの半導体チップが載置される載置面とは反対側の面側に配設されており、半導体チップにおいて発生した熱を外部へ放出する機能を有している。この放熱体には、樹脂シートを介してヒートスプレッダと接着結合される接着面とは反対側の非接着面にフィンが設けられている。フィンは、空気や液体の冷却流体との熱交換を促進することにより放熱体の放熱性能を高める機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６８５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の如く、ヒートスプレッダと放熱体とを接着結合させるためには、ヒートスプレッダと放熱体との間に介在する樹脂シートに圧力を加えることが必要である。この樹脂シートへの圧力印加は、ヒートスプレッダ上に載置された半導体チップを傷つけることのないようにそのヒートスプレッダの半導体チップが載置されていない周辺箇所を放熱体側へ向けて加圧することにより実現される。
【０００６】
一方、上記した特許文献１記載の半導体モジュールの構造では、放熱体の非接着面においてフィンの占める領域が、ヒートスプレッダの外縁の外側にまで及んでいるため（特に図１参照）、樹脂シートへの圧力印加が行われる際、ヒートスプレッダの加圧が放熱部のフィンが設けられた箇所を支持中心にして行われることとなる。しかし、放熱部のフィンは、ヒートスプレッダの加圧時における支持部材として十分な耐圧性を有しないため、上記した半導体モジュールの構造では、放熱体に設けられたフィンの機能を確保することはできる一方で、ヒートスプレッダの加圧により放熱体の本体に反りが発生し、樹脂シートへの圧力印加が十分に行われず、その結果として、ヒートスプレッダと放熱体とを樹脂シートを介して接着結合させるのに十分な接着力が得られない可能性がある。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、放熱体に設けられたフィンの機能を損なうことなく、ヒートスプレッダとフィンが設けられた放熱体との間に介在する樹脂シートへの圧力印加を十分に行うことが可能な半導体モジュール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】
【０００８】
上記の目的は、半導体チップと、前記半導体チップが載置されるヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダの前記半導体チップが載置される載置面とは反対側の面側に配設され、前記半導体チップにおいて発生した熱を外部へ放出する放熱体と、前記ヒートスプレッダと前記放熱体との間に介在し、該ヒートスプレッダと該放熱体とを接着結合する樹脂シートと、を備え、前記放熱体は、前記樹脂シートを介して前記ヒートスプレッダと接着結合される接着面とは反対側の非接着面に設けられたフィンを有し、前記半導体チップは、前記ヒートスプレッダ上において、該ヒートスプレッダ、前記樹脂シート、及び前記放熱体を隔てて、前記非接着面に対して、前記フィンが占めるフィン領域に重なるように位置し、かつ、前記ヒートスプレッダは、前記樹脂シート上において、該樹脂シート及び前記放熱体を隔てて、前記非接着面に対して前記フィン領域の外側に位置するフィン領域外端部を有する半導体モジュールにより達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、放熱体に設けられたフィンの機能を損なうことなく、ヒートスプレッダとフィンが設けられた放熱体との間に介在する樹脂シートへの圧力印加を十分に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例である半導体モジュールの構成図である。
【図２】図１に示す半導体モジュールの各部における断面図である。
【図３】本実施例の半導体モジュールを上部と下部とで分解した構成を斜め上方から見た際の斜視図である。
【図４】本実施例の半導体モジュールを上部と下部とで分解した構成を斜め下方から見た際の斜視図である。
【図５】本実施例の半導体モジュールの上部、及び、ヒートスプレッダと放熱体とを樹脂シートを介して接着結合するうえで必要な支持部材を斜め上方から見た際の斜視図である。
【図６】本実施例の半導体モジュールの上部、及び、ヒートスプレッダと放熱体とを樹脂シートを介して接着結合するうえで必要な支持部材を斜め下方から見た際の斜視図である。
【図７】本実施例の半導体モジュールの上部を支持部材に設置した際の構成図である。
【図８】図７に示す構成の各部における断面図である。
【図９】半導体モジュールにおいて樹脂シートを介して放熱体と接着結合されるヒートスプレッダの加圧箇所を表した平面図である。
【図１０】本実施例の半導体モジュールの要部構造を表した断面図である。
【図１１】本実施例の半導体モジュールと対比される対比構造を表した断面図である。
【図１２】本実施例の半導体モジュールと支持部材との相対位置関係を表した平面図である。
【図１３】本実施例の半導体モジュールにおける冷却流体の流れを表した図である。
【図１４】本実施例の半導体モジュールと対比される対比構造における冷却流体の流れを表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明に係る半導体モジュールの具体的な実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例である半導体モジュール２０の構成図を示す。図２は、図１に示す半導体モジュール２０の各部における断面図を示す。尚、図２（Ａ）にはＡ−Ａ断面を、図２（Ｂ）にはＢ−Ｂ断面を、図２（Ｃ）にはＣ−Ｃ断面を、図２（Ｄ）にはＤ−Ｄ断面を、また、図２（Ｅ）にはＥ−Ｅ断面を、それぞれ示す。図３は、本実施例の半導体モジュール２０を上部と下部とで分解した構成を斜め上方から見た際の斜視図を示す。また、図４は、本実施例の半導体モジュール２０を上部と下部とで分解した構成を斜め下方から見た際の斜視図を示す。
【００１３】
本実施例の半導体モジュール２０は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載されており、電力変換を行うインバータなどのモータ制御装置に用いられるパワーモジュールである。
【００１４】
半導体モジュール２０は、半導体からなる半導体チップ２２を備えている。半導体チップ２２は、例えば三相モータの各相に対応して複数設けられている。半導体モジュール２０は、複数の半導体チップ２２を一つのパッケージに纏めたものである。半導体チップ２２は、スイッチング素子であるＩＧＢＴやパワーＭＯＳ−ＦＥＴ、或いは、そのスイッチング素子に並列接続されるダイオードなどである。尚、本実施例においては、半導体モジュール２０が１２個の半導体チップ２２を備えているものとする。
【００１５】
半導体モジュール２０は、また、半導体チップ２２が載置されるヒートスプレッダ２４を備えている。ヒートスプレッダ２４は、例えば銅やアルミニウム或いはそれらの金属を主成分とする合金などからなる矩形状の部材である。ヒートスプレッダ２４は、複数設けられている。各ヒートスプレッダ２４にはそれぞれ、一個以上の半導体チップ２２が載置される。ヒートスプレッダ２４上における半導体チップ２２の載置位置は、そのヒートスプレッダ２４の表面上の中央付近である。
【００１６】
尚、本実施例においては、半導体モジュール２０が６個のヒートスプレッダ２４を備えているものとし、一個のヒートスプレッダ２４に２個の半導体チップ２２（具体的には、一個のスイッチング素子からなる半導体チップ２２と一個のダイオードからなる半導体チップ２２との組み合わせ）が載置されるものとする。
【００１７】
半導体モジュール２０は、また、半導体チップ２２において発生した熱を外部へ放出する放熱体（ヒートシンク）２６を備えている。放熱体２６は、ヒートスプレッダ２４の、半導体チップ２２が載置される載置面とは反対側の面側に配設されている。６個のヒートスプレッダ２４は、放熱体２６の載置面上において、直列に並んで配置されている。放熱体２６は、例えば銅やアルミニウム或いはそれらの金属を主成分とする合金などからなる部材である。
【００１８】
放熱体２６は、平板状に形成された平板部２６ａと、剣山状に形成されたフィン２６ｂと、を有している。平板部２６ａは、６個のヒートスプレッダ２４を水平に並べるのに必要十分な大きさ（面積）を有している。６個のヒートスプレッダ２４は、平板部２６ａ上において所定方向に互いに隣接して配置されている。互いに隣接する２つのヒートスプレッダ２４の間には、隙間２８が形成されている。
【００１９】
半導体モジュール２０は、また、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６との間に介在する樹脂シート３０を備えている。樹脂シート３０は、柔軟性及び絶縁性を有するエポキシ樹脂などからなる部材であって、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを接着結合させる機能を有している。樹脂シート３０は、所定温度の熱と所定の圧力（例えば３ＭＰａ）とが加わることによりヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを接着結合させる。尚、樹脂シート３０の表面には、ヒートスプレッダ２４から放熱体２６への放熱性を高めるため、シリコングリスなどが塗布されていてもよい。樹脂シート３０は、６個のヒートスプレッダ２４を水平に並べるのに必要十分な大きさ（面積）を有している。この樹脂シート３０の大きさは、放熱体２６の平板部２６ａの大きさよりも小さくなるように設定されている。
【００２０】
また、放熱体のフィン２６ｂは、平板部２６ａの、ヒートスプレッダ２４が配設される面とは反対側の面、すなわち、樹脂シート３０を介してヒートスプレッダ２４と接着結合される接着面３２とは反対側の非接着面３４に設けられている。この非接着面３４は、略平面状に形成されている。フィン２６ｂは、放熱体２６の表面積を増加させることで、半導体チップ２２から伝達された熱を外部へ放出する放熱体２６としての放熱性能を高める機能を有している。
【００２１】
フィン２６ｂは、平板部２６ａの非接着面３４からそれぞれ円柱状に突起した複数のピン３６からなる。ピン３６は、平板部２６ａの非接着面３４において規則的に並ぶように設けられており、各ピン３６はそれぞれ、隣接するピン３６と所定距離離れて配置されている。平板部２６ａの非接着面３４には、フィン２６ｂが占める領域（以下、フィン領域と称す）４０が形成されている。このフィン領域４０は、平板部２６ａの非接着面３４全体の大きさよりも小さい大きさ（面積）を有している。
【００２２】
尚、フィン領域４０は、半導体チップ２２において発生した熱の外部への放出をフィン２６ｂを用いて効果的に行うべく、平板部２６ａの非接着面３４において、少なくともヒートスプレッダ２４の半導体チップ２２が載置される部位の直下にある領域を含み、その非接着面３４でフィン２６ｂにより放熱性能を高める必要のある領域のことであって、例えばすべてのピン３６のうち最も外側（最外郭）のピン３６を結んで得られる略矩形状の領域のことである。
【００２３】
放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４は、上記したフィン領域４０と、そのフィン領域４０外の非フィン領域４２と、を有している。フィン領域４０は、平板部２６ａの非接着面３４の略中央部を占めている。また、非フィン領域４２は、フィン領域４０の外周側においてそのフィン領域４０を囲むように平板部２６ａの非接着面３４の周縁部を占めている。非フィン領域４２は、放熱体２６の非接着面３４のうちフィン領域４０を除いた領域である。
【００２４】
放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４には、流路ケース４４が接着固定されている。流路ケース４４は、略断面コの字状に形成されている。流路ケース４４は、その平板部２６ａの非接着面３４との間で、冷却流体（水や空気など）を導く冷却流路４６を形成する。冷却流路４６内には、フィン２６ｂが露出される。冷却流路４６には、上記したフィン領域４０において略均一に具体的には平行に並んだ６個のヒートスプレッダ２４に対して略均一に冷却流体が流れる。冷却流体は、冷却流路４６の入口に流入した後、放熱体２６（主にフィン２６ｂ）との間で熱交換を行い、その後、冷却流路４６の出口から排出される。
【００２５】
上記した半導体モジュール２０において、半導体チップ２２としてのスイッチング素子のオン／オフが繰り返されると、そのスイッチング素子やダイオードからなる半導体チップ２２が発熱する。半導体チップ２２において発生した熱は、ヒートスプレッダ２４及び樹脂シート３０を介して放熱体２６に伝達された後、その放熱体２６から外部へ放出される。特に、冷却流路４６内に導かれた冷却流体が放熱体２６のフィン２６ｂのピン３６間を流通してその放熱体２６との間で熱交換を行うことにより、半導体チップ２２において発生した熱が冷却流路４６から外部へ放熱される。従って、本実施例の半導体モジュール２０によれば、放熱体２６の下方に形成された冷却流路４６内に冷却流体を導くことにより、放熱体２６の放熱性能を高めることが可能である。
【００２６】
また、上記した半導体モジュール２０において、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６とは、樹脂シート３０を介して接着結合される。半導体モジュール２０の製造時、樹脂シート３０がヒートスプレッダ２４と放熱体２６との間に介在された後、その樹脂シート３０に所定温度の熱と所定の圧力（例えば３ＭＰａ）とが加えられる。ヒートスプレッダ２４と放熱体２６との間に介在する樹脂シート３０に所定温度の熱と所定の圧力とが加えられると、その樹脂シート３０にヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを接着結合する接着力が発生する。従って、本実施例によれば、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６との間に介在する樹脂シート３０に所定温度の熱と所定の圧力とを加えることにより、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを樹脂シート３０を介して接着結合させることが可能である。
【００２７】
ところで、上記したヒートスプレッダ２４と放熱体２６との間に介在する樹脂シート３０への圧力印加は、ヒートスプレッダ２４を放熱体２６側へ向けて加圧することにより実現されるのが一般的である。しかし、ヒートスプレッダ２４上には半導体チップ２２が載置されるので、ヒートスプレッダ２４の放熱体２６側への加圧をヒートスプレッダ２４の載置面全体に対して行うことは、そのヒートスプレッダ２４上の半導体チップ２２を損傷させ得る点で適切でない。従って、ヒートスプレッダ２４の放熱体２６側への加圧については、ヒートスプレッダ２４上の半導体チップ２２を傷つけることのないようにそのヒートスプレッダ２４の半導体チップ２２が載置されていない周辺箇所を加圧するのが適切である。
【００２８】
図５は、本実施例の半導体モジュール２０の上部、及び、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを樹脂シート３０を介して接着結合するうえで必要な支持部材である冶具５０を斜め上方から見た際の斜視図を示す。図６は、本実施例の半導体モジュール２０の上部、及び、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを樹脂シート３０を介して接着結合するうえで必要な冶具５０を斜め下方から見た際の斜視図を示す。図７は、本実施例の半導体モジュール２０の上部を冶具５０に設置した際の構成図を示す。また、図８は、図７に示す構成の各部における断面図を示す。尚、図８（Ａ）にはＦ−Ｆ断面を、図８（Ｂ）にはＧ−Ｇ断面を、また、図８（Ｃ）にはＨ−Ｈ断面を、それぞれ示す。
【００２９】
本実施例において、半導体モジュール２０は、放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４に流路ケース４４が接着固定される前において、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６とが樹脂シート３０を介して接着結合される工程で冶具５０により支持される。冶具５０は、ヒートスプレッダ２４が放熱体２６側へ向けて加圧される際すなわち樹脂シート３０がヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを接着結合させるべく加圧される際に半導体モジュール２０（特に放熱体２６）を支持する支持部材である。
【００３０】
冶具５０は、半導体モジュール２０において放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４に流路ケース４４が接着固定される前、その半導体モジュール２０の非接着面３４の下方に設置される。そして、冶具５０は、ヒートスプレッダ２４が放熱体２６側へ向けて加圧される際すなわち樹脂シート３０がヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを接着結合させるべく加圧される際にその平板部２６ａの非接着面３４に接触される。
【００３１】
冶具５０は、略平板状に形成されており、放熱体２６の平板部２６ａの大きさと略同一の大きさ（面積）を有しかつ所定厚を有している。冶具５０は、平板部２６ａの非接着面３４に接触する接触部５２と、中心に開いた穴５４と、を有している。穴５４は、放熱体２６の非接着面３４においてフィン２６ｂが占めるフィン領域４０に対応した形状を有している。また、接触部５２は、フィン領域４０の外側にある非フィン領域４２に対応した形状を有している。
【００３２】
半導体モジュール２０は、放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４に冶具５０の接触部５２が接触するように冶具５０に設置される。この場合には、冶具５０の穴５４内に放熱体２６のフィン２６ｂが進入した状態で半導体モジュール２０が冶具５０の接触部５２に支持されることとなる。放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４において冶具５０の接触部５２が接触する領域は、その冶具５０により半導体モジュール２０を支持する支持領域であって、上記した非フィン領域４２と略一致する。
【００３３】
図９は、半導体モジュール２０において樹脂シート３０を介して放熱体２６と接着結合されるヒートスプレッダ２４の加圧箇所を表した平面図を示す。図１０は、本実施例の半導体モジュール２０の要部構造を表した断面図を示す。図１１は、本実施例の半導体モジュール２０と対比される対比構造１００を表した断面図を示す。また、図１２は、本実施例の半導体モジュール２０と冶具５０との相対位置関係を表した平面図を示す。
【００３４】
本実施例において、半導体モジュール２０の製造工程におけるヒートスプレッダ２４の放熱体２６側への加圧は、ヒートスプレッダ２４上の半導体チップ２２を傷つけることのないようにそのヒートスプレッダ２４の半導体チップ２２が載置されていない周辺箇所（図９において網掛けで示された領域）を放熱体２６側へ向けて加圧することにより実現される。
【００３５】
本実施例の半導体モジュール２０において、半導体チップ２２は、ヒートスプレッダ２４上において、そのヒートスプレッダ２４、樹脂シート３０、及び放熱体２６を隔てて、その放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４に対して、フィン２６ｂが占めるフィン領域４０に重なるように位置している。すなわち、放熱体２６におけるフィン領域４０は、平板部２６ａの非接着面３４において、少なくともヒートスプレッダ２４の半導体チップ２２が載置される部位の直下にある領域を含んでいる。半導体チップ２２と放熱体２６のフィン領域４０とを面に垂直な方向から見たときの両者の平面的な相対関係は、半導体チップ２２の全体がフィン領域４０内に位置するように規定されている。
【００３６】
このようなヒートスプレッダ２４の半導体チップ２２が載置される部位の直下にある非接着面３４の領域が、フィン２６ｂが占められたフィン領域４０である構造においては、その非接着面３４の領域がフィン２６ｂが設けられていない非フィン領域４２である構造に比べて、半導体チップ２２において発生した熱がヒートスプレッダ２４及び樹脂シート３０を介して放熱体２６のフィン２６ｂに伝達され易くなる。このため、本実施例の半導体モジュール２０によれば、半導体チップ２２がヒートスプレッダ２４上において放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４に対してフィン領域４０に重なるように位置することで、半導体チップ２２において発生した熱を放熱体２６のフィン２６ｂを通じて効果的に外部へ排出するうえで放熱性能が低下するのを回避することが可能である。
【００３７】
また、本実施例の半導体モジュール２０において、ヒートスプレッダ２４は、樹脂シート３０上において、その樹脂シート３０及び放熱体２６を隔てて、その放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４に対してフィン領域４０の外側（すなわち、非フィン領域４２）に位置する端部（以下、フィン領域外端部と称す）２４ａを有している。すなわち、ヒートスプレッダ２４の一部である周縁には、樹脂シート３０及び放熱体２６の平板部２６ａを隔てて放熱体２６の非接着面３４の非フィン領域４２に対向するフィン領域外端部２４ａが形成されている。
【００３８】
尚、上記したフィン領域外端部２４ａは、ヒートスプレッダ２４の周縁全周に亘って形成されていることが望ましいが、その周縁全周の一部のみ形成されていることとしてもよい。例えば、そのフィン領域外端部２４ａは、図１２に示す如く、ヒートスプレッダ２４の四隅にのみ形成されることとしてもよいし、或いは、ヒートスプレッダ２４の、隣接して配置されたヒートスプレッダ２４と対向する辺部分を除く周縁部分にのみ形成されることとしてもよい。
【００３９】
ヒートスプレッダ２４は、矩形状の部材である。一方、放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４において、フィン２６ｂが占めるフィン領域４０は、略矩形状に形成されているが、更に詳細には、矩形に対してフィン２６ｂが設けられていない切り欠きが設けられた切欠部４０ａを有している。フィン領域４０の切欠部４０ａは、ヒートスプレッダ２４のフィン領域外端部２４ａを含む四隅それぞれに対向する位置に設けられており、例えばテーパ状又は三角形状に形成されている。このフィン領域４０の切欠部４０ａは、樹脂シート３０上において互いに隣接するヒートスプレッダ２４の間の領域（隙間２８）に対してそれら２つのヒートスプレッダ２４が隣接する隣接方向に直交する方向において外側から内側にかけてその隣接方向における幅が徐々に狭くなるように、又は、樹脂シート３０上において両端のヒートスプレッダ２４の外側の領域に対して２つのヒートスプレッダ２４が隣接する隣接方向に直交する方向において外側から内側にかけてその隣接方向における幅が徐々に狭くなるように形成されている。
【００４０】
また、放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４において、フィン２６ｂが設けられていない非フィン領域４２は、上記した切欠部４０ａに対応する領域を含む。更に、放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４において、冶具５０により半導体モジュール２０が支持される支持領域は、上記した非フィン領域４２と略一致し、上記した切欠部４０ａに対応する領域を含む。
【００４１】
上記した非接着面３４において、冶具５０により半導体モジュール２０が支持される支持領域の一部は、フィン領域４０の外側である非フィン領域４２において、互いに隣接するヒートスプレッダ２４の間の領域（隙間２８）に対してそれら２つのヒートスプレッダ２４が隣接する隣接方向に直交する方向において外側から内側にかけてその隣接方向における幅が徐々に狭くなるように、又は、樹脂シート３０上における両端のヒートスプレッダ２４の外側の領域に対して２つのヒートスプレッダ２４が隣接する隣接方向に直交する方向において外側から内側にかけてその隣接方向における幅が徐々に狭くなるように形成されている。
【００４２】
冶具５０の接触部５２は、フィン領域４０の外側にある非フィン領域４２に対応した形状を有している。接触部５２は、上記した切欠部４０ａに対応して穴５４の中央寄りに向けて突出する突起５６を有している。突起５６は、ヒートスプレッダ２４の四隅それぞれに対向する位置に設けられており、例えばテーパ状や三角形状に形成されている。この接触部５２の突起５６は、根元側から先端側にかけてその幅が徐々に狭くなるように形成されている。
【００４３】
ここで、仮に、図１１に示す如く、放熱体２６の非接着面３４におけるフィン領域４０がヒートスプレッダ２４の外縁の外側にまで及び、かつ、その状況がヒートスプレッダ２４の周縁全周に亘っている対比構造では、ヒートスプレッダ２４が放熱体２６側へ向けて加圧されると、その加圧が、支持部材として十分でないフィン２６ｂが設けられたフィン領域４０を支持中心にして行われるため、その加圧により放熱体２６の平板部２６ａに反りが発生し、冶具５０による半導体モジュール２０の支持が不安定となる。
【００４４】
これに対して、上記した本実施例の構造においては、半導体モジュール２０の製造時におけるヒートスプレッダ２４と放熱体２６とが樹脂シート３０を介して接着結合される工程において半導体モジュール２０が冶具５０により支持される際、冶具５０の接触部５２の突起５６が、放熱体２６の非接着面３４の非フィン領域４２のうち切欠部４０ａに対応する領域に接触する。この切欠部４０ａは、上記の如く、ヒートスプレッダ２４のフィン領域外端部２４ａを含む四隅それぞれに対向する位置に設けられている。
【００４５】
このため、本実施例の半導体モジュール２０の構造によれば、半導体モジュール２０の製造時において、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６との間に介在する樹脂シート３０への圧力印加のためにヒートスプレッダ２４が放熱体２６側へ向けて加圧される際、ヒートスプレッダ２４のフィン領域外端部２４ａと冶具５０の接触部５２の突起５６とが放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４に垂直な方向において互いに対向して重なり合うので、その半導体モジュール２０（特に放熱体２６）が冶具５０の接触部５２により確実に支持され、放熱体２６の平板部２６ａにヒートスプレッダ２４への加圧による反りが発生することが回避される。
【００４６】
従って、本実施例の半導体モジュール２０によれば、放熱体２６に設けられたフィン２６ｂの機能（具体的には、半導体チップ２２において発生した熱の外部への効果的な排出機能）を損なうことなく、ヒートスプレッダ２４とフィン２６ｂが設けられた放熱体２６との間に介在する樹脂シート３０への圧力印加を十分に行うことができ、樹脂シート３０を用いてヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを接着結合させるのに十分な接着力を得ることができる。
【００４７】
尚、本実施例において、放熱体２６の非接着面３４においてフィン２６ｂが設けられていない切欠部４０ａは、ヒートスプレッダ２４の周縁近傍に対応する領域においてフィン領域４０の周縁側から中央側にかけて幅が徐々に狭くなるように先細り形状を有している。また、冶具５０の接触部５２の突起５６は、その切欠部４０ａの形状に合わせて、根元側から先端側にかけてその幅が徐々に狭くなるように形成されている。
【００４８】
このため、本実施例においては、放熱体２６の非接着面３４について、半導体チップ２２の載置付近の領域にできるだけフィン２６ｂ（フィン領域４０）を残しつつ、非フィン領域４２をできるだけフィン領域４０の中央側付近にまで拡大することができるので、フィン２６ｂによる放熱性能を維持しつつ、ヒートスプレッダ２４への加圧ひいては樹脂シート３０への圧力印加をフィン領域４０の中央寄りにまで行うことができる。従って、本実施例の半導体モジュール２０によれば、ヒートスプレッダ２４が複数並べられるときにも、互いに隣接するヒートスプレッダ２４が対向する辺側（すなわち樹脂シート３０の中央寄り）でも十分な圧力印加を行うことができ、ヒートスプレッダ２４への加圧をその略全周に亘って十分に行うことができ、ヒートスプレッダ２４と放熱体２６とを接着結合させる接着力を上げることが可能である。
【００４９】
図１３は、本実施例の半導体モジュール２０における冷却流体の流れを表した図を示す。また、図１４は、本実施例の半導体モジュール２０と対比される対比構造における冷却流体の流れを表した図を示す。尚、図１３及び図１４にはそれぞれ、半導体モジュール２０と流路ケース４４との相対位置関係を表した平面図を示している。
【００５０】
本実施例において、放熱体２６の非接着面３４においてフィン２６ｂが占められたフィン領域４０は、上記の如く、フィン２６ｂが設けられていない切欠部４０ａを有している。この切欠部４０ａは、樹脂シート３０上において互いに隣接するヒートスプレッダ２４の間の領域（隙間２８）に対向する位置に設けられている。また、製造完成後の半導体モジュール２０においては、冷却流体を導く冷却流路４６が形成されるように、放熱体２６の非接着面３４に流路ケース４４が接着固定されている。
【００５１】
ここで、仮に、図１４に示す如く、冷却流路４６の入口や出口に何ら冷却流体の流れを遮るものが無い構造では、上記した切欠部４０ａに対応する箇所に冷却流体が集中し易くなるので、半導体チップ２２の直下にある箇所での冷却流体の流速が下がり、放熱性能が低下する可能性がある。
【００５２】
これに対して、本実施例の半導体モジュール２０においては、流路ケース４４に、冷却流路４６の入口又は出口での冷却流体の流れを遮るブロック部材６０が設けられている。ブロック部材６０は、放熱体２６の非接着面３４の非フィン領域４２における上記の切欠部４０ａに対応する平面形状（テーパ状又は三角形状）を有し、かつ、非接着面３４と流路ケース４４とで形成される冷却流路４６の高さと略一致する高さを有している。尚、ブロック部材６０は、上記の切欠部４０ａの占める領域が閉じられるように壁が立設されるものであってもよい。ブロック部材６０は、流路ケース４４において、切欠部４０ａごとに、対応する切欠部４０ａに対応する領域に対向する位置に設けられている。各ブロック部材６０はそれぞれ、放熱体２６と流路ケース４４との接着固定後、上記の切欠部４０ａに対応する領域に対向する。
【００５３】
かかる構造においては、流路ケース４４が放熱体２６の非接着面３４に接着固定された後、冷却流路４６の入口及び出口の切欠部４０ａに対応する箇所にブロック部材６０が配置されるので、図１３に示す如く、冷却流路４６の入口に流入した冷却流体はブロック部材６０に遮られ、冷却流路４６の切欠部４０ａに対応する箇所への冷却流体の流れは阻止される。このため、冷却流路４６の入口に流入した冷却流体は、ブロック部材６０の両側に分かれ、互いに隣接する２つのブロック部材６０の間に集中し易くなる。
【００５４】
ブロック部材６０は上記の切欠部４０ａに対応する領域に対向し、切欠部４０ａはヒートスプレッダ２４の四隅それぞれに対向し、かつ、半導体チップ２２はヒートスプレッダ２４の表面上の中央付近に載置される。この点、冷却流路４６の入口で互いに隣接する２つのブロック部材６０の間に流入した冷却流体は、半導体チップ２２の直下を出口へ向けて流通する。そして、冷却流路４６の出口まで流通した冷却流体は、ブロック部材６０に遮られることで、その出口全体に亘って広がることなくブロック部材６０の両側に分かれて外部へ排出される。
【００５５】
このため、本実施例の半導体モジュール２０の構造によれば、冷却流体が半導体チップ２２の直下を流通し易くなり、その流速を高めることができるので、半導体チップ２２の温度低下を促進することができ、放熱体２６から冷却流体を経由した外部への放熱性能を高めることが可能である。
【００５６】
尚、上記の実施例においては、ブロック部材６０が特許請求の範囲に記載した「流通阻止手段」に相当している。
【００５７】
ところで、上記の実施例においては、一つの放熱体２６に対して複数のヒートスプレッダ２４を配置することとしたが、一つの放熱体２６に対して一つずつヒートスプレッダ２４を配置することとしてもよい。
【００５８】
また、上記の実施例においては、複数（６個）のヒートスプレッダ２４を、放熱体２６の載置面上において直列に並んで配置することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２行２列以上のマトリクス状に配置することとしてもよい。この場合、複数のヒートスプレッダ２４の配置位置に合わせて、放熱体２６の非接着面３４におけるフィン領域４０と非フィン領域４２とを設定し、かつ、冶具５０やブロック部材６０の形状や配置位置を設定することとすればよい。
【００５９】
また、上記の実施例においては、非フィン領域４２並びに冶具５０により半導体モジュール２０を支持する支持領域は、放熱体２６に平板状に形成された平板部２６ａの非接着面３４上の領域であるので平面であるが、冶具５０を支持できる形状であれば、例えば、曲面であることとしてもよいし、また、フィン２６ｂの互いに隣接するピン３６間の離間距離よりも短い距離離れた複数のピンからなる面であることとしてもよい。
【００６０】
また、上記の実施例においては、放熱体２６であるフィン２６ｂを、平板部２６ａの非接着面３４からそれぞれ円柱状に突起した複数のピン３６からなるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の平板がそれぞれ立設したストレート形状としてもよいし、また、複数の蛇行した板がそれぞれ立設したジグザグ形状としてもよい。かかる変形例においては、フィン領域４０は、フィン２６ｂが占める領域であればよく、フィン２６ｂを構成するすべての板のうち最も外側（最外郭）の板を囲むような略矩形状の領域であってもよい。
【００６１】
また、上記の実施例においては、冷却流路４６の入口又は出口での冷却流体の流れを遮るブロック部材６０を流路ケース４４に設けることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４に設けることとしてもよい。
【００６２】
また、上記の実施例においては、放熱体２６の平板部２６ａの非接着面３４におけるフィン領域４０外の非フィン領域４２と、冶具５０により半導体モジュール２０を支持する支持領域と、が略一致するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その支持領域は非フィン領域４２内に含まれるものとすればよく、非フィン領域４２は冶具５０が接触しない領域を含んでいてもよい。
【００６３】
更に、上記の実施例においては、冷却流路４６を流通する冷却流体を図１３に示す如く複数のヒートスプレッダ２４が隣接する隣接方向に直交する方向に流れるものとしているが、その隣接方向に流れるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
２０  半導体モジュール
２２  半導体チップ
２４  ヒートスプレッダ
２６  放熱体
２６ｂ  フィン
３０  樹脂シート
３２  接着面
３４  非接着面
３６  ピン
４０  フィン領域
４２  非フィン領域
４４  流路ケース
５０  冶具
５２  接触部
５６  突起
６０  ブロック部材
【図１】
2015038903.tif 000003
【図２】
2015038903.tif 000004
【図３】
2015038903.tif 000005
【図４】
2015038903.tif 000006
【図５】
2015038903.tif 000007
【図７】
2015038903.tif 000008
【図１０】
2015038903.tif 000009
【図１１】
2015038903.tif 000010
【図１２】
2015038903.tif 000011
【図１３】
2015038903.tif 000012
【図１４】
2015038903.tif 000013
【図６】
2015038903.tif 000014
【図８】
2015038903.tif 000015
【図９】
2015038903.tif 000016