(57)【要約】  本発明は、高熱伝達であり、かつ、工作性に優れた半導体装置およびその製造方法を提供する。本発明は、絶縁基板１３と、絶縁基板上に設けられた半導体チップ１１と、絶縁基板裏面に、接合材２３を介して接合された冷却部材１２とを備える。絶縁基板は、絶縁板（６）と、絶縁板両面に設けられた導板５および導板７とを備える。冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材１と熱伝導金属部材２とが一体となった複合部材である。熱応力吸収部材は、絶縁基板裏面と接合する側に配置され、熱応力吸収部材の降伏応力が、接合材の降伏応力より小さい。
2015029511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、
前記絶縁基板裏面に、接合材を介して接合された冷却部材とを備え、
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、
前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、
前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする、
半導体装置。
【請求項２】
前記冷却部材に複数の絶縁基板を配置してなる、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記熱応力吸収部材が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成されていることを特徴とする、
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導板の少なくとも前記接合材と接触する部分は、銅または銅合金で構成され、
前記冷却部材と一体としてなる銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層を備える部材が、前記絶縁基板裏面に、前記接合材を介して接合されていることを特徴とする、
請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記導板が、銅または銅合金と、アルミニウムまたはアルミニウム合金との積層構造で構成されていることを特徴とする、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記導板が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成される層を含むことを特徴とする、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記熱伝導金属部材が、純度９９．０％未満のアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする、
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記冷却部材における前記熱伝導金属部材に接続された、アルミニウム合金で構成されるジャケット部材をさらに備えることを特徴とする、
請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体チップがＳｉＣで構成されていることを特徴とする、
請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、熱伝導金属部材の厚みが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、熱応力吸収部材の厚みは、該熱伝導金属部材の厚み以下であることを特徴とする、
請求項１から９のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、
前記絶縁基板裏面に接合された冷却部材とを備え、
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とが積み重なった複合部材であり、
前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、
前記熱応力吸収部材が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成されていることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項１２】
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、熱伝導金属部材の厚みが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、熱応力吸収部材の厚みは、該熱伝導金属部材の厚み以下であることを特徴とする、
請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、
（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、
（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とを熱間圧延することで一体化させ、複合部材である冷却部材を形成する工程と、
（ｄ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側を接合させる工程とを備え、
前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、
（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、
（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とから、複合部材である冷却部材を形成する工程と、
（ｄ）前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側に、コールドスプレー法を用いて、銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層を形成する工程と、
（ｅ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して、前記線膨張係数調整層を接合させる工程とを備え、
前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さく、
前記導板の少なくとも前記接合材と接触する部分は、銅または銅合金で構成されていることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、放熱性が要求される半導体装置および当該半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体チップを使用した半導体装置（パワーモジュール）においては、半導体チップから発せられる熱を効率良く放熱して、半導体チップの温度を所定温度以下に保つ必要がある。【０００３】
従来から、窒化珪素、窒化アルミニウムまたはアルミナ等の高熱伝導性の絶縁セラミックス板と、その両面に設けられたアルミニウムまたは銅（同合金を含む。以下、同じ）等の高熱伝導性金属からなる導板とが一体となった所謂絶縁基板の一面に、半田等の接合材を介して半導体チップが接合され、絶縁基板の他面に、半田等の接合材を介して直接的ないし間接的に冷却器が接合されたパワーモジュールがある。【０００４】
ところが、使用条件によっては、絶縁基板と冷却器との間の熱膨張係数の相違に起因して熱応力が発生し、絶縁基板と冷却器とを接合する接合材にクラックが生じて、要求される寿命期間に十分な放熱性能を維持できない場合があった。【０００５】
そこで、このような問題を解決するため、応力緩和部材を絶縁基板と冷却器の間に配置する提案が為されている（例えば特許文献１）。【０００６】
特許文献１における応力緩和部材は、複数の貫通穴が形成された肉厚０．３〜３ｍｍのアルミニウム板からなる。応力緩和部材の各貫通穴が応力吸収空間となっている。応力緩和部材は、絶縁基板およびヒートシンクにろう付されている。応力吸収空間の働きにより応力緩和部材が変形し、これにより熱応力が緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２９４６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のような応力吸収空間を有する応力緩和部材を備える半導体装置にあっては、２つの大きな問題がある。【０００９】
１つ目は、熱伝達性の問題である。応力緩和部材の平均的熱伝達率は、母材の平均的熱伝達率に比べて低い。これは、応力緩和部材の応力吸収空間は空気であり、その熱伝達率は極めて低いため、平均的には、応力吸収空間の体積割合分だけ母材の持つ熱伝達率から低下するためである。また、望ましくは厚さ１〜４ｍｍである応力緩和部材での、熱流の広がりが良くない。熱の流れが応力吸収空間に邪魔されてしまうためである。さらに、絶縁基板およびヒートシンクとの接続部には母材よりも熱伝達率が低いろう材を用いるが、この接続部の数が多いため、全体の熱抵抗を増加させてしまう。【００１０】
２つ目は、工作性の問題である。応力緩和部材と絶縁基板とのろう付は、処理温度の関係で絶縁基板に半導体チップを搭載した状態ではできない。すなわち、冷却器、応力緩和部材および絶縁基板が一体となった基板ＡＳＳＹ品（集合部品）の状態で、半導体チップのダイボンド、さらにはワイヤボンドをする必要がある。ダイボンド時およびワイヤボンド時には、絶縁基板は完全に固定されていることが望ましいが、冷却器と応力緩和部材との間では、その構造上十分な剛性を得にくい。よって、例えば加圧を必要とする工程では、絶縁基板またはチップの割れおよび破損、例えば超音波を用いた加工工程では、超音波抜けによる不着等の問題が生じる。【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、高熱伝達であり、かつ、工作性に優れた半導体装置およびそ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】
【００１２】
本発明の一態様に関する半導体装置は、絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、前記絶縁基板裏面に、接合材を介して接合された冷却部材とを備え、前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とが積み重なった複合部材であり、前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする。【００１３】
本発明の別の態様に関する半導体装置は、絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、前記絶縁基板裏面に接合された冷却部材とを備え、前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、前記熱応力吸収部材が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成されていることを特徴とする。【００１４】
本発明の一態様に関する半導体装置の製造方法は、（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とを熱間圧延することで一体化させ、複合部材である冷却部材を形成する工程と、（ｄ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側を接合させる工程とを備え、前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする。【００１５】
本発明の別の態様に関する半導体装置の製造方法は、（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とから、複合部材である冷却部材を形成する工程と、（ｄ）前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側に、コールドスプレー法を用いて、銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層を形成する工程と、（ｅ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して、前記線膨張係数調整層を接合させる工程とを備え、前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さく、前記導板の少なくとも前記接合材と接触する部分は、銅または銅合金で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の上記態様によれば、熱膨張係数との差に起因する熱応力を熱応力吸収部材を用いることで緩和することができる。よって、熱伝達性、工作性、信頼性およびコストを満足させることができる。【００１７】
本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に関する半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】一般的な３相インバーター用ＩＧＢＴモジュールの回路図である。
【図３】実施形態に関する半導体装置を１ｉｎ１のモジュールで構成した場合の断面図である。
【図４】実施形態に関する半導体装置を１ｉｎ１のモジュールで構成した場合の上面図である。
【図５】接合材のき裂長さの温度サイクル数依存性を示した図である。
【図６】温度サイクル後の冷却部材の反りまたはうねりと、熱伝導金属部材厚／熱応力吸収部材厚との関係を示した図である。
【図７】アルミニウムの純度と耐力との関係を示した図である。
【図８】実施形態に関する半導体装置の構造を示す断面図である。
【図９】実施形態に関する半導体装置の構造の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照しながら実施形態について説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
＜構成＞
以下、特に指定なく銅またはアルミニウム等の材料名を記載した場合は、他の添加物を含んだ例えば銅合金またはアルミニウム合金も包含するものとする。
【００２１】
図１は、本実施形態に関する半導体装置の構造を示す断面図である。図２は、一般的な３相インバーター用ＩＧＢＴモジュールの回路図であり、本実施形態に関する半導体装置を１ｉｎ１のモジュールで構成した場合の断面図を図３に、本実施形態に関する半導体装置を１ｉｎ１のモジュールで構成した場合の上面図を図４にそれぞれ示す。
【００２２】
図３および図４に示されるように、半導体チップ１１（ここではＩＧＢＴチップ、但しダイオードは図示せず）を搭載した絶縁基板１３が複数個（ここでは６個）、接合材２３を介して冷却部材１２に接合される。このモジュールは、エポキシ樹脂８で封止される。各モジュール間は、接合材２４を介してリードフレーム９で電気的に接続される。
【００２３】
冷却部材１２は、少なくとも純度９９．５％以上、望ましくは９９．９％以上の純アルミニウムで構成される熱応力吸収部材１と、銅またはアルミニウム等の熱伝導金属部材２とが積み重なった複合部材である。
【００２４】
図５は、熱サイクル試験（−４０℃〜１７５℃）における接合部材のき裂長さ、すなわち、接合材のき裂長さの温度サイクル数依存性を示す図である。但し、接合材２３は高強度はんだであり、絶縁基板１３はＤＢＣである。冷却部材１２が厚さが６ｍｍであるアルミ合金（合金呼称Ａ６０６３）と、厚さが０．５ｍｍである純度４Ｎのアルミニウムとの複合材である場合（図中、「熱応力吸収部材０．５ｔ」と記載）は、接合材２３にはほぼき裂が発生していない。冷却部材１２が、厚さが６．５ｍｍであるアルミ合金（Ａ６０６３）のみからなる場合（図中、「熱応力吸収部材なし」と記載）は、接合材２３にき裂が進展する。
【００２５】
図１に示される熱応力吸収部材１の厚み１０１は、アルミニウムの純度によって効果に対するコストの関係が異なるため、アルミニウムの純度によってその最適値が異なる。アルミニウムが高純度であるほど厚みは薄くできるが、およそ０．０５〜０．５ｍｍに設定すればよい。
【００２６】
熱伝導金属部材２には、コスト、重量、機械強度および耐腐食性の観点から、純度９９．０％未満のアルミニウム合金、例えば合金呼称Ａ６０６３（ＪＩＳ記号）のようなアルミニウム合金が用いられることが好ましい。
【００２７】
熱伝導金属部材２は、構造材を兼ねている。特に車載用途等においては、共振周波数を高く設定して、実使用時に共振しないよう配慮する必要があるため、熱伝導金属部材２には一定の厚さが必要である。車載用途等では、熱伝導金属部材２の厚さ１０２は、およそ２ｍｍ以上、固定使用の場合でも１ｍｍ以上の厚さを有していることが好ましい。逆に厚すぎると熱抵抗の増加が顕著になるため、１０ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下の厚さとしておくことが望ましい。
【００２８】
熱応力吸収部材１が高純度のアルミニウムで構成されている場合は、温度サイクル等で皺のような変形が見られることがあるため、その変形が構造材を兼ねる熱伝導金属部材２に大きな影響を与えないことも重要である。
【００２９】
図６は、熱サイクル試験（−４０℃〜１７５℃）１０００回終了後における冷却部材１２の最大のうねりまたは反りを示す図である。但し、接合材２３は高強度はんだであり、絶縁基板１３はＤＢＣである。熱応力吸収部材１（ここでは純度４Ｎの純アルミ）に対して熱伝導金属部材２（ここではアルミ合金）が８倍以上である場合には、ほぼ反りまたはうねりがないことがわかる。また、熱応力吸収部材１（ここでは純度４Ｎの純アルミ）に対して熱伝導金属部材２（ここではアルミ合金）が薄い場合には、うねりまたは反り等の変形が生じやすいことがわかる。特に、熱応力吸収部材１の方が厚い場合（熱応力吸収部材１の厚さ１０１に対し熱伝導金属部材２の厚さ１０２が１倍未満である場合）は、冷却部材１２の機械特性が熱応力吸収部材１に支配されるため、うねりまたは反りは制御された値にならない。よって、熱応力吸収部材１の厚さ１０１と熱伝導金属部材２の厚さ１０２との比においては、少なくとも１倍以上望ましくは８倍以上熱伝導金属部材２が厚いことが好ましい。
【００３０】
あらかじめなされる熱応力吸収部材１と熱伝導金属部材２との一体化は、接合強度の安定性およびコストの観点で、熱間圧延で行われることが好ましい。あるいは、熱伝導金属部材２上に、コールドスプレー法（粉末材料を溶融温度以下の固相状態で基材へ衝突させ、成膜する方法）または溶射法等で、アルミニウムの膜として熱応力吸収部材１を形成することも可能である。
【００３１】
このアルミニウムで構成された熱応力吸収部材１は最弱層であり、温度サイクルにより疲労破壊で徐々に亀裂進展する。構造材でもある熱伝導金属部材２と熱応力吸収部材１との接合界面がろう材等で形成される場合、熱応力吸収部材１の母材中ではなく、界面剥離のように界面部分で一気にクラックが進展する場合がある。そのため、熱伝導金属部材２と熱応力吸収部材１との接合は、接合材なしの直接接合であることが望ましい。
【００３２】
このように形成された、冷却部材１２における熱応力吸収部材１表面は、例えばＮｉめっき等で表面処理されていてもよい。また、冷却部材１２の熱伝達率を高めるため、熱伝導金属部材２には、フィンまたは溝等が形成される等により表面積が拡大されていることが好ましい。
【００３３】
さらに、熱伝導金属部材２の下方には、液冷タイプ冷却のためのウォータージャケット２１を備えることができる。ウォータージャケット２１は例えばアルミニウム合金で構成されており、熱伝導金属部材２に接続されている。
【００３４】
一方、半導体チップ１１は、ダイボンド材２２を介して絶縁基板１３上に接合されている。ダイボンド材２２には、例えば銀ナノ粒子の低温焼結材、Ｃｕ−ＳｎまたはＡｇ−Ｓｎのような液相拡散接合材、または、半田等の、電気および熱の良導体である接合材料を用いることができる。さらに、半導体チップ１１と絶縁基板１３とは、Ｃｕ固相拡散接合または超音波接合等の直接接合で接合されていてもよい。
【００３５】
絶縁基板１３は、ダイボンド材２２に接する導板５と、冷却部材１２に向かい合う導板７と、導板５および導板７に挟まれて配置された絶縁セラミックス６とを備える。これらはろう材等を用いてあらかじめ一体化されている。
【００３６】
導板５および導板７には、例えば銅またはアルミニウム等の電気および熱の良導体を用いることができる。絶縁セラミックス６には、窒化珪素、窒化アルミニウムまたはアルミナ等の、電気的に絶縁体であり、かつ、熱の良導体であるセラミックを用いることができる。
【００３７】
さらに、絶縁基板１３の導板７と冷却部材１２の熱応力吸収部材１とが、接合材２３を介して接合されている。接合材２３は、例えば銀ナノ粒子の低温焼結材、銀ペースト材、Ｃｕ−ＳｎまたはＡｇ−Ｓｎのような液相拡散接合材、または、半田等の、熱の良導体である接合材料を用いることができる。ただし、接合材２３の降伏応力（または耐力）は、使用する温度範囲で熱応力吸収部材１のそれよりも大きい必要がある。半田で接合する場合は、半田材の降伏応力も留意点であり、例えばＳｎ−Ｃｕ−Ｓｂのような高強度半田が好ましい。
【００３８】
なお、導板７と熱応力吸収部材１とは、接合材２３を介さずに、Ｃｕ固相拡散接合または超音波接合等の直接接合で接合されていてもよい。
【００３９】
このような構成によれば、熱発熱体である半導体チップ１１から冷却部材１２までの熱抵抗は極めて小さく、優れた熱伝達性を得ることができる。また、絶縁基板１３と冷却部材１２との熱膨張係数の相違に起因する熱応力は、熱応力吸収部材１（純アルミニウム板）の塑性変形によって大部分が吸収されるため、絶縁基板１３と冷却部材１２との間の接続信頼性が十分確保される。
【００４０】
図７は、アルミニウムの純度と耐力との関係を示した図である。図において、縦軸にアルミニウムの耐力（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）、横軸にアルミニウムの純度をそれぞれ示している。
【００４１】
一般に純アルミニウムと称される純度９９％以上のアルミニウムであっても、耐力（降伏応力）は異なる。３Ｎ（９９．９％）以上の純度であれば、加工硬化はほとんど起らない。よって、この観点からのみ見れば、純度３Ｎ（９９．９％）以上が望ましい。
【００４２】
しかし、純度９９．５％程度であっても、耐力（降伏応力）は純度４Ｎとの差異は小さい（２倍弱）。よって、比較的安価な接合材であるはんだの中でも、前述のＳｎ−Ｃｕ−Ｓｂのような高強度半田であれば、純度９９．５％のアルミニウムの耐力（降伏応力）が半田材の耐力（降伏応力）以下となる温度範囲が存在し、使用環境によっては実用上問題ない。
【００４３】
アルミニウム材のコストは高純度の方が高くなるため、設計にあたっては、使用環境に合わせて実用上問題のない範囲で好適な純度を選択すればよい。
【００４４】
以上のように、絶縁基板１３と冷却部材１２との熱膨張係数の相違に起因する熱応力を、簡易な構造で緩和することができるため、熱伝達性、工作性、信頼性およびコストを満足させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、アルミニウム合金から構成されるウォータージャケット２１と冷却部材１２とが、冷却部材１２の外周部分で電子ビーム溶接またはＦＳＷ（摩擦攪拌溶接）等によりシールされている液冷タイプの冷却器を開示しているが、冷却器は空冷タイプであってもよい。また、液冷タイプであっても、ウォータージャケット２１と冷却部材１２とのシールは溶接に限られるものではなく、Ｏリング等の高弾性材料またはガスケット等を挟んでシールすることも可能である。
【００４６】
また、ウォータージャケット２１の材質はアルミニウム合金に限られるものではないが、例えば、ＡＤＣ１２のようなアルミニウム合金は好適である。ＡＤＣ１２であれば、安価な製造方法であるアルミダイキャスト法を用いて製造することができる。また、前述したように、冷却部材１２との溶接が可能である。さらに、ＡＤＣ１２の線膨張係数は冷却部材１２の線膨張係数と同様であるため、ウォータージャケット２１と冷却部材１２との間の接合部に熱応力が発生しない。そして、ＡＤＣ１２は、軽量かつ安価である。
【００４７】
また、本実施形態では、絶縁基板への半導体チップ１１の搭載数は１つとなっているが（図１参照）、同種、若しくは、ＩＧＢＴとダイオードとの組み合わせのような機能の異なる半導体チップが、同一の絶縁基板に複数搭載されている場合であってもよい。また、複数の絶縁基板が同一の冷却器に搭載されている場合（図４参照）等の様々な組み合わせが可能である。
【００４８】
また、半導体チップ１１の材質に関しては、Ｓｉのみならず、ＳｉＣまたはＧａＮ等のような所謂ワイドバンドギャップ半導体、あるいはそれらの混載等が可能であり、特に制約はない。ここで、ワイドバンドギャップ半導体とは、一般に、およそ２ｅＶ以上の禁制帯幅をもつ半導体を指し、ＧａＮに代表される３族窒化物、ＺｎＯに代表される２族窒化物、ＺｎＳｅに代表される２族カルコゲナイドおよびＳｉＣ等が知られている。
【００４９】
特に、Ｓｉチップに比べ大電流密度で使用可能で、チップ面積さらには装置全体の小型化が可能なＳｉＣチップは、チップ面積が小さいために冷却器に至る熱流の広がり方が熱抵抗に顕著に影響を与える。よって、熱の広がりを妨害するものがなく熱広がりの良好な本発明は、ＳｉＣチップ搭載の半導体装置に対して好適である。
【００５０】
＜効果＞
本実施形態によれば、半導体装置が、絶縁基板１３と、絶縁基板１３上に設けられた半導体チップ１１と、絶縁基板１３裏面に、接合材２３を介して接合された冷却部材１２とを備える。
【００５１】
絶縁基板１３は、絶縁板としての絶縁セラミックス６と、絶縁セラミックス６両面に設けられた導板５および導板７とを備える。
【００５２】
冷却部材１２は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材１と熱伝導金属部材２とが一体となった複合部材である。
【００５３】
熱応力吸収部材１は、絶縁基板１３裏面と接合する側に配置され、熱応力吸収部材１の降伏応力は、接合材２３の降伏応力より小さい。
【００５４】
このような構成によれば、絶縁基板１３の実効線膨張係数と、冷却部材１２の熱膨張係数との差に起因する熱応力を、シンプルな構造である熱応力吸収部材１を用いることで緩和することができる。よって、熱伝達性、工作性、信頼性およびコストを満足させることができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、半導体チップ１１を搭載した絶縁基板１３が複数個、接合材２３を介して冷却部材１２の一部である熱応力吸収部材１に接合されるため、各絶縁基板ごとに熱応力吸収部材１を配するよりも安価に半導体装置を提供することができる。
【００５６】
また、このモジュールをエポキシ樹脂８で封止した場合の独特の効果として、取り扱いが容易であり、冷却板に接合する前に半導体チップの特性を検査し、良品のみ冷却板に搭載することができること、さらに、それにより、高品質かつ安価にインバーターを構成することができることがある。
【００５７】
なお、いわゆるケース型と呼ばれる、ゲル状の材料で封止する場合においても、上記、エポキシ封止独特の効果以外の効果を得ることができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、熱応力吸収部材１が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成されている。
【００５９】
このような構成によれば、絶縁基板１３の実効線膨張係数と、冷却部材１２の線膨張係数との差により発生する熱応力を、熱応力吸収部材１の（純アルミニウム材）の塑性変形により低減することができる。純度９９．５％以上のアルミニウムを採用することにより、接合材２３をはんだ（高強度はんだ）で構成する場合でも、接合材２３の降伏応力（または耐力）を熱応力吸収部材１の降伏応力より大きく設定することが可能であり、接合材２３に比較的安価なはんだを採用しつつ、温度サイクルに対して十分な信頼性を確保することができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、熱伝導金属部材２が、純度９９．０％未満のアルミニウム合金で構成されている。
【００６１】
このような構成によれば、純アルミニウムである熱応力吸収部材１と熱伝導金属部材２との接合が容易であり、コスト、重量、機械強度および耐腐食性の観点で望ましい。さらに、ウォータージャケット２１にも軽量、高耐食性およびコストの観点からアルミニウム合金（アルミダイキャスト）を用いることが一般的であるが、この構造によれば、溶接ができ、かつ、シール構造が不要となるため、安価に製造できる。また、同様の素材を用いることで機械特性のミスマッチを抑制することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、半導体装置が、冷却部材１２における熱伝導金属部材２に接続された、アルミニウム合金で構成されるジャケット部材としてのウォータージャケット２１を備える。
【００６３】
このような構成によれば、ウォータージャケット２１がアルミニウム合金（アルミダイキャスト）で構成されるため、冷却部材１２との固定およびシールが溶接ででき、特別なシール構造が不要となる。よって、安価に製造できる。また、同様の素材を用いることで機械特性のミスマッチを抑制することができる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、半導体装置の製造方法が、絶縁基板１３を用意する工程と、絶縁基板１３上に半導体チップ１１を配置する工程と、冷却部材１２を形成する工程と、絶縁基板１３裏面に、接合材２３を介して冷却部材１２の熱応力吸収部材１側を接合させる工程とを備える。
【００６５】
絶縁基板１３を用意する工程とは、絶縁板としての絶縁セラミックス６と、絶縁セラミックス６両面に設けられた導板５および導板７とを備える絶縁基板１３を用意する工程である。
【００６６】
冷却部材１２を形成する工程とは、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材１と熱伝導金属部材２とを熱間圧延することで一体化させ、複合部材である冷却部材１２を形成する工程である。
【００６７】
なお、熱応力吸収部材１の降伏応力は、接合材２３の降伏応力より小さい。
【００６８】
このような構成によれば、絶縁基板１３の実効線膨張係数と、冷却部材１２の熱膨張係数との差に起因する熱応力を、シンプルな構造である熱応力吸収部材１を用いることで緩和することができる。よって、熱伝達性、工作性、信頼性およびコストを満足させることができる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
＜構成＞
図８は、本実施形態に関する半導体装置の構造を示す断面図である。絶縁基板１３ａの導板５ａおよび導板７ａが銅または銅合金で形成されている所謂ＤＢＣ基板（ダイレクトボンデッドカッパー基板、銅貼り基板）のような場合、図８に示されるように、冷却部材１２の熱応力吸収部材１（純アルミニウム板）上に接合され、一体化している線膨張係数調整層３１を設けてもよい。
【００７０】
この線膨張係数調整層３１は、ＤＢＣ基板の導板（導板５ａおよび導板７ａ）と同様の銅または銅合金から形成されていることが好ましい。また、その形成方法としては、冷却部材１２の熱応力吸収部材１側と銅板（線膨張係数調整層３１）とを、ろう付け等で接合して一体化する方法であってもよいし、冷却部材１２の熱応力吸収部材１側に、コールドスプレー法または溶射法等で、銅の膜として線膨張係数調整層３１を形成する方法であってもよい。特にコールドスプレー法は、比較的安価で大面積に銅の厚膜を形成できるので好ましい。
【００７１】
そして、絶縁基板１３ａ裏面に、接合材２３を介して、線膨張係数調整層３１を接合させる。
【００７２】
このような構成によれば、接合材２３の上下面両側が同じ材料からなる部材となるため、接合材２３に加わる熱応力が均等化され、絶縁基板１３ａと冷却部材１２との間の接合信頼性がより一層向上する。特に、接合材２３が半田の場合、効果は顕著である。
【００７３】
＜変形例＞
図９は、本実施形態に関する半導体装置の構造の他の例を示す断面図である。図９に示されるように、絶縁基板１３ｂの導板５ｂは、銅板５１とアルミニウム板５２とから構成される。また、絶縁基板１３ｂの導板７ｂは、アルミニウム板７２と銅板７１とから構成される。銅板５１および銅板７１は、銅または銅合金で構成される。アルミニウム板５２およびアルミニウム板７２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される。
【００７４】
導板５ｂ、絶縁セラミックス６および導板７ｂがすべて一体となった絶縁基板１３ｂのように、導板７ｂの表面側が銅（銅板７１）である場合は、上記の場合と同様に、熱応力吸収部材１の上に一体化してなる線膨張係数調整層３１を設けることにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
さらに、アルミニウム板７２（さらにはアルミニウム板５２）が、少なくとも純度９９．５％以上、望ましくは９９．９％以上の純アルミニウムである場合、絶縁基板１３ｂの絶縁セラミックス主因の熱応力が緩和されるため、絶縁基板１３ｂと冷却部材１２との間の接合信頼性はさらに向上する。
【００７６】
＜効果＞
本実施形態によれば、導板７ａ、または導板７ｂの接合材２３と接触する部分である銅板７１は、銅または銅合金で構成されている。そして半導体装置は、絶縁基板裏面に、接合材２３を介して接合された、銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層３１を備えている。冷却部材１２は、線膨張係数調整層３１にさらに接合されている。
【００７７】
このような構成によれば、絶縁基板の導板に熱伝導率の高い銅を用いる所謂ＤＢＣ基板の場合、接合材２３に接触する部分の導板（導板７ａまたは銅板７１）と同様の銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層３１を、絶縁基板裏面に接合材２３を介して接合させることで、接合材２３を挟む両側の部材に熱応力が均等化され、絶縁基板と冷却部材１２との間の接合信頼性が向上する。特に、接合材２３が半田で構成される場合、その効果は顕著である。
【００７８】
また、本実施形態によれば、導板５ｂおよび導板７ｂが、銅または銅合金と、アルミニウムまたはアルミニウム合金との積層構造で構成されている。
【００７９】
このような構成によれば、導板として、熱伝導率の高い銅と塑性変形しやすいアルミニウムとが積層された積層構造を用いる場合に、接合材２３に接触する部分の導板（銅板７１）と同様の銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層３１を、絶縁基板１３ｂ裏面に接合材２３を介して接合させることで、接合材２３を挟む両側の部材に熱応力が均等化され、絶縁基板１３ｂと冷却部材１２との間の接合信頼性が向上する。特に、接合材２３が半田で構成される場合、その効果は顕著である。
【００８０】
また、本実施形態によれば、導板５ｂおよび導板７ｂが、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成される層を含む。
【００８１】
このような構成によれば、絶縁基板１３ｂの絶縁セラミックス６主因の熱応力が緩和されるので、絶縁基板１３ｂと冷却部材１２との間の接合信頼性が向上する。
【００８２】
また、本実施形態によれば、半導体装置の製造方法が、絶縁基板を用意する工程と、絶縁基板上に半導体チップ１１を配置する工程と、冷却部材１２を形成する工程と、線膨張係数調整層３１を形成する工程と、絶縁基板裏面に、接合材２３を介して、線膨張係数調整層３１を接合させる工程とを備える。
【００８３】
絶縁基板を用意する工程とは、絶縁板としての絶縁セラミックス６と、絶縁セラミックス６両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程である。
【００８４】
冷却部材１２を形成する工程とは、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材１と熱伝導金属部材２とから、複合部材である冷却部材１２を形成する工程である。
【００８５】
線膨張係数調整層３１を形成する工程とは、冷却部材１２の熱応力吸収部材１側に、コールドスプレー法を用いて、銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層３１を形成する工程である。
【００８６】
なお、熱応力吸収部材１の降伏応力は、接合材２３の降伏応力より小さく、導板７ａまたは導板７ｂの少なくとも接合材２３と接触する部分は、銅または銅合金で構成されている。
【００８７】
このような構成によれば、絶縁基板の導板に熱伝導率の高い銅を用いる所謂ＤＢＣ基板の場合、接合材２３に接触する部分の導板（導板７ａまたは銅板７１）と同様の銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層３１を、絶縁基板裏面に接合材２３を介して接合させることで、接合材２３を挟む両側の部材に熱応力が均等化され、絶縁基板と冷却部材１２との間の接合信頼性が向上する。特に、線膨張係数調整層３１を形成するコールドスプレー法は、銅の膜として線膨張係数調整層３１を形成する方法であり、比較的安価で大面積に銅の厚膜を形成できるので好ましい。
【００８８】
上記各実施形態では、各構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件等についても記載している場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本発明が記載されたものに限られることはない。よって、例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲内において想定される。例えば、任意の構成要素を変形する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
１  熱応力吸収部材、２  熱伝導金属部材、５，５ａ，５ｂ，７，７ａ，７ｂ  導板、６  絶縁セラミックス、８  エポキシ樹脂、９  リードフレーム、１１  半導体チップ、１２  冷却部材、１３，１３ａ，１３ｂ  絶縁基板、２１  ウォータージャケット、２２  ダイボンド材、２３，２４  接合材、３１  線膨張係数調整層、５１，７１  銅板、５２，７２  アルミニウム板、１０１，１０２  厚み。
【図１】
2015029511.tif 000003
【図２】
2015029511.tif 000004
【図３】
2015029511.tif 000005
【図４】
2015029511.tif 000006
【図５】
2015029511.tif 000007
【図６】
2015029511.tif 000008
【図７】
2015029511.tif 000009
【図８】
2015029511.tif 000010
【図９】
2015029511.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月20日(2015.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、
前記絶縁基板裏面に、接合材を介して接合された冷却部材と、アルミニウム合金で構成される冷却器ジャケットとからなる冷却器とを備え、
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、
前記熱伝導金属部材の前記熱応力吸収部材と接続する面とは反対側の面において、突起または溝が形成され、
前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、
前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする、
半導体装置。
【請求項２】
前記冷却部材に複数の絶縁基板を配置してなる、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記熱応力吸収部材が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成されていることを特徴とする、
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導板の少なくとも前記接合材と接触する部分は、銅または銅合金で構成され、
前記冷却部材と一体としてなる銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層を備える部材が、前記絶縁基板裏面に、前記接合材を介して接合されていることを特徴とする、
請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記導板が、銅または銅合金と、アルミニウムまたはアルミニウム合金との積層構造で構成されていることを特徴とする、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記導板が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成される層を含むことを特徴とする、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記熱伝導金属部材が、純度９９．０％未満のアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする、
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体チップがＳｉＣで構成されていることを特徴とする、
請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、熱伝導金属部材の厚みが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、熱応力吸収部材の厚みは、該熱伝導金属部材の厚み以下であることを特徴とする、
請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、
前記絶縁基板裏面に接合された冷却部材と、アルミニウム合金で構成される冷却器ジャケットとからなる冷却器とを備え、
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とが積み重なった複合部材であり、
前記熱伝導金属部材の前記熱応力吸収部材と接続する面とは反対側の面において、突起または溝が形成され、
前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、
前記熱応力吸収部材が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成されていることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項１１】
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、熱伝導金属部材の厚みが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、熱応力吸収部材の厚みは、該熱伝導金属部材の厚み以下であることを特徴とする、
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、
（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、
（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とを熱間圧延することで一体化させ、複合部材である冷却部材を形成する工程と、
（ｄ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側を接合させる工程とを備え、
前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、
（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、
（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とから、複合部材である冷却部材を形成する工程と、
（ｄ）前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側に、コールドスプレー法を用いて、銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層を形成する工程と、
（ｅ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して、前記線膨張係数調整層を接合させる工程とを備え、
前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さく、
前記導板の少なくとも前記接合材と接触する部分は、銅または銅合金で構成されていることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の一態様に関する半導体装置は、絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、前記絶縁基板裏面に、接合材を介して接合された冷却部材と、アルミニウム合金で構成される冷却器ジャケットとからなる冷却器とを備え、前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、前記熱伝導金属部材の前記熱応力吸収部材と接続する面とは反対側の面において、突起または溝が形成され、前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の別の態様に関する半導体装置は、絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、前記絶縁基板裏面に接合された冷却部材と、アルミニウム合金で構成される冷却器ジャケットとからなる冷却器とを備え、前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とが積み重なった複合部材であり、前記熱伝導金属部材の前記熱応力吸収部材と接続する面とは反対側の面において、突起または溝が形成され、前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、前記熱応力吸収部材が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成されていることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月30日(2016.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、
前記絶縁基板裏面に、接合材を介して接合された冷却部材と、アルミニウム合金で構成される冷却器ジャケットとからなる冷却器とを備え、
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、
前記熱伝導金属部材の前記熱応力吸収部材と接続する面とは反対側の面において、突起または溝が形成され、
前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、
前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする、
半導体装置。
【請求項２】
前記冷却部材に複数の絶縁基板を配置してなる、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記熱応力吸収部材が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成されていることを特徴とする、
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導板の少なくとも前記接合材と接触する部分は、銅または銅合金で構成され、
前記冷却部材と一体としてなる銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層を備える部材が、前記絶縁基板裏面に、前記接合材を介して接合されていることを特徴とする、
請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記導板が、銅または銅合金と、アルミニウムまたはアルミニウム合金との積層構造で構成されていることを特徴とする、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記導板が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成される層を含むことを特徴とする、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記熱伝導金属部材が、純度９９．０％未満のアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする、
請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体チップがＳｉＣで構成されていることを特徴とする、
請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材と熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、熱伝導金属部材の厚みが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、熱応力吸収部材の厚みは、該熱伝導金属部材の厚み以下であることを特徴とする、
請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板と、
前記絶縁基板上に設けられた半導体チップと、
前記絶縁基板裏面に接合された冷却部材と、アルミニウム合金で構成される冷却器ジャケットとからなる冷却器とを備え、
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とが積み重なった複合部材であり、
前記熱伝導金属部材の前記熱応力吸収部材と接続する面とは反対側の面において、突起または溝が形成され、
前記熱応力吸収部材は、前記絶縁基板裏面と接合する側に配置され、
前記熱応力吸収部材が、純度９９．５％以上のアルミニウムで構成されていることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項１１】
前記冷却部材は、アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とが一体となった複合部材であり、熱伝導金属部材の厚みが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、熱応力吸収部材の厚みは、該熱伝導金属部材の厚み以下であることを特徴とする、
請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、
（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、
（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とを熱間圧延することで一体化させ、複合部材である冷却部材を形成する工程と、
（ｄ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側を接合させる工程とを備え、
前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、
（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、
（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とから、複合部材である冷却部材を形成する工程と、
（ｄ）前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側に、コールドスプレー法を用いて、銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層を形成する工程と、
（ｅ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して、前記線膨張係数調整層を接合させる工程とを備え、
前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さく、
前記導板の少なくとも前記接合材と接触する部分は、銅または銅合金で構成されていることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の一態様に関する半導体装置の製造方法は、（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とを熱間圧延することで一体化させ、複合部材である冷却部材を形成する工程と、（ｄ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側を接合させる工程とを備え、前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さいことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の別の態様に関する半導体装置の製造方法は、（ａ）絶縁板と、前記絶縁板両面に設けられた導板とを備える絶縁基板を用意する工程と、（ｂ）前記絶縁基板上に半導体チップを配置する工程と、（ｃ）アルミニウムで構成される熱応力吸収部材とアルミニウム合金で構成される熱伝導金属部材とから、複合部材である冷却部材を形成する工程と、（ｄ）前記冷却部材の前記熱応力吸収部材側に、コールドスプレー法を用いて、銅または銅合金で構成される線膨張係数調整層を形成する工程と、（ｅ）前記絶縁基板裏面に、接合材を介して、前記線膨張係数調整層を接合させる工程とを備え、前記熱応力吸収部材の降伏応力が、前記接合材の降伏応力より小さく、前記導板の少なくとも前記接合材と接触する部分は、銅または銅合金で構成されていることを特徴とする。
【国際調査報告】
2015029511.tif 000012
2015029511.tif 000013
2015029511.tif 000014
2015029511.tif 000015