(57)【要約】【課題】半導体素子から放熱装置に至る熱伝導性を優れたものとしつつ、優れた応力緩和機能を発揮することができるとともに短時間で製造することができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１０は、セラミック基板１４の一面１４ａに金属回路が接合されるとともに他面に金属板１６が接合されて形成された回路基板１１を備える。半導体装置１０において、金属回路には半導体素子１２が接合されるとともに金属板１６に半導体素子１２の冷却を行うヒートシンク１３が応力緩和部材２０を介して熱的に接合されている。応力緩和部材２０は平面視多角形状をなす高熱伝導性材料のコーナ部Ｃを平面視がラウンド形状をなすように機械的に加工してなるものである。【選択図】図３
2008294284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の一面に第１金属板が接合されるとともに他面に第２金属板が接合されて形成された回路基板を備え、前記第１金属板に半導体素子が接合されるとともに前記第２金属板に前記半導体素子の冷却を行う放熱装置が熱的に結合された半導体装置であって、
前記第２金属板と放熱装置との間に板状をなす応力緩和部材が介在され、該応力緩和部材が平面視多角形状をなす高熱伝導性材料のコーナ部を平面視がラウンド形状をなすように機械的に加工してなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記応力緩和部材は、前記第１金属板への半導体素子の接合面に対向する面全体が第２金属板に接合されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記応力緩和部材のコーナ部と、該コーナ部に対向する位置にある第２金属板のコーナ部とは段差構造をなす請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記応力緩和部材は、前記コーナ部以外の縁が前記第２金属板の縁に合致している請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記応力緩和部材は、前記第１金属板への半導体素子の接合面に対向する面に凹所が形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁基板の一面に第１金属板が接合されるとともに他面に第２金属板が接合されて形成された回路基板を備え、第１金属板に半導体素子が接合されるとともに第２金属板に半導体素子の冷却を行う放熱装置が熱的に結合された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パワーモジュール等の半導体装置において、回路基板は窒化アルミニウムなどの絶縁基板の表裏両面に金属板が設けられてなり、回路基板における表面の金属板に半導体素子が熱的に結合（接合）されている。このような半導体装置において、半導体素子と絶縁基板との線膨張係数の相違に起因して、半導体素子と絶縁基板との半田接続部に熱応力が発生する。そして、この熱応力によって半田接続部にクラックが生じたり、絶縁基板に接合された放熱装置の絶縁基板への接合雌に反りが生じたりして放熱性能が低下するという問題があった。
【０００３】
そこで、このような問題を解決したパワーモジュールとして、一面が発熱体搭載面となされた絶縁基板と、該絶縁基板の他面にはんだ付けされた放熱体と、放熱体にねじ止めされたヒートシンクとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。前記放熱体は、アルミニウム、銅などの高熱伝導性材料からなる１対の板状をなす放熱体本体の間に、インバー合金などの低熱膨張材が介在されたものである。しかしながら、特許文献１に記載のパワーモジュールにおいては、放熱体とヒートシンクとがねじ止めされているだけであるので、両者間での熱伝導性が十分ではなく、十分な放熱性能が得られないという問題があった。
【０００４】
そこで、十分な放熱性能を得ることを可能とした半導体装置として、特許文献２に開示された放熱装置がある。特許文献２の放熱装置は、一面が発熱体搭載面となされた絶縁基板と、絶縁基板の他面に固定されたヒートシンクとを備えている。また、絶縁基板における発熱体搭載面とは反対側の面に金属層が形成されている。そして、この放熱装置においては、絶縁基板とヒートシンクとの間に、高熱伝導性材料からなり、かつ応力吸収空間を有する応力緩和部材が介在させられ、応力緩和部材が、絶縁基板及びヒートシンクに金属接合されている。このため、絶縁基板とヒートシンクとの間の熱伝導性が優れたものになり、絶縁基板に搭載される半導体素子から発せられる熱の放熱性能が向上する。
【０００５】
また、熱応力は半田接続部の中心からの距離が大きいほど大きくなり、半田接続部の周縁部や角部に集中する。そして、半田接合部の周縁部や角部に集中する熱応力を緩和することを可能としたパワーモジュールとして、特許文献３に開示の電子部品の冷却構造及び電子回路装置が提案されている。該電子回路装置において、電子部品と基板の電気的な接続部以外には、電子部品又は基板に熱伝導のための半田接続用の金属層が設けられている。この金属層は、該金属層における中心軸に対して対称に３つ以上の部分に分割され、かつ分割された部分の、金属層中心から遠い部分が丸みを帯びるように形成されている。そして、この３つ以上に分割された金属層に対応して半田接合部も３つ以上に分割されている。このため、特許文献１の電子回路装置においては、熱応力（熱ひずみ）が発生しても、金属層及び半田接合部は中心から遠い部分が丸みを帯びているため、熱応力の集中が避けられることで熱応力が緩和され、クラックの発生等が回避されるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１５３０７５号公報
【特許文献２】特開２００６−２９４６９９号公報
【特許文献３】特開２００２−１７６１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、近年では半導体装置において熱応力の緩和を達成しつつ、さらなる冷却性能の向上、すなわち半導体素子から放熱装置に至る熱伝導性の向上が切望されている。また、特許文献３における熱応力の緩和のための構成は、半田付け前の電子部品や基板に設けられた金属層に丸みを持たせるため、電子部品や基板に負担の少ない化学処理（めっき処理）を行わざるをえず、熱応力緩和のための構成を備えた電子回路装置の製造に非常に時間を要するという問題があった。この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、半導体素子から放熱装置に至る熱伝導性を優れたものとしつつ、優れた応力緩和機能を発揮することができるとともに短時間で製造することができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、絶縁基板の一面に第１金属板が接合されるとともに他面に第２金属板が接合されて形成された回路基板を備え、前記第１金属板に半導体素子が接合されるとともに前記第２金属板に前記半導体素子の冷却を行う放熱装置が熱的に結合された半導体装置であって、前記第２金属板と放熱装置との間に板状をなす応力緩和部材が介在され、該応力緩和部材が平面視多角形状をなす高熱伝導性材料のコーナ部を平面視がラウンド形状をなすように機械的に加工してなることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明によれば、回路基板における絶縁基板と放熱装置との線膨張係数の相違に起因して半導体装置に熱応力が発生したとき、応力緩和部材が変形して熱応力を緩和することができる。ここで、熱応力は応力緩和部材の内側より周縁部の方が大きく作用し、コーナ部は最も大きく作用する。そして、応力緩和部材においてはコーナ部がラウンド形状に形成されることにより、該コーナ部がピン角状に形成されている場合に比して作用する熱応力を低減させることができる。よって、半導体装置においては、コーナ部がラウンド形状に形成された応力緩和部材を設けることで優れた応力緩和機能を発揮することができる。さらに、応力緩和部材は、半導体素子や基板等が一体化されたものではなく、該半導体素子や基板に負荷を掛けないように考慮する必要がない。よって、応力緩和部材のコーナ部は、高熱伝導性材料をプレス加工のように、直接機械的に加工することにより形成される。よって、コーナ部をラウンド形状にするため、例えば、高熱伝導性材料を化学処理（めっきやエッチング）する場合に比して応力緩和部材を簡単、かつ短時間で製造することができ、ひいては半導体装置を短時間で製造することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、前記応力緩和部材は、前記第１金属板への半導体素子の接合面に対向する面全体が第２金属板に接合されている。この発明によれば、半導体素子から発せられた熱は、半導体素子の接合面から回路基板及び応力緩和部材を介して放熱装置に伝わる。このとき、応力緩和部材には回路基板（第２金属板）に対して非接合領域が存在しないため、回路基板から応力緩和部材への伝熱が、該応力緩和部材に非接合領域が存在する場合に比して向上され、半導体素子から発せられた熱の放熱装置への伝熱性能を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、前記応力緩和部材のコーナ部と、該コーナ部に対向する位置にある第２金属板のコーナ部とは段差構造をなす。
【００１１】
この発明によれば、応力緩和部材のコーナ部がラウンド形状に形成され、該コーナ部は第２金属板のコーナ部より内側に凹んだ位置にある。このため、第２金属板のコーナ部と放熱装置とに挟まれた位置には応力緩和空間が設けられている。このため、応力緩和部材のコーナ部に大きな熱応力が作用しても応力緩和部材の変形が応力緩和空間によって許容され、熱応力を緩和することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の半導体装置において、前記応力緩和部材は、前記コーナ部以外の縁が前記第２金属板の縁に合致している。この発明によれば、応力緩和部材のコーナ部がラウンド形状に形成され、側辺に凹部が形成されることによる応力緩和部材の面積減少を最小限に抑え、金属板から応力緩和部材への伝熱性能の低下を抑制することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置において、前記応力緩和部材は、前記第１金属板への半導体素子の接合面に対向する面に凹所が形成されていてもよい。この発明によれば、コーナ部をラウンド形状に形成することにより、該コーナ部がピン角状に形成されている場合に比して作用する熱応力を低減することができ、熱応力を効果的に緩和することができる。そして、応力緩和部材に熱応力が作用しても応力緩和部材の変形が凹所によって許容され、熱応力を緩和することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体素子から放熱装置に至る熱伝導性を優れたものとしつつ、優れた応力緩和機能を発揮することができるとともに短時間で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の半導体装置を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。なお、図１〜図３は、半導体装置を模式的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くするために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。
【００１６】
図２に示すように、半導体装置１０は、回路基板１１に半導体素子１２が接合されるとともに放熱装置としてのヒートシンク１３が熱的に結合されたものである。まず、前記回路基板１１の構成について説明する。回路基板１１は、絶縁基板としての四角板状をなすセラミック基板１４と、該セラミック基板１４の一面１４ａに接合された第１金属板としての２個の金属回路１５と、セラミック基板１４において前記一面１４ａに背向する他面１４ｂに接合された第２金属板としての金属板１６とから形成されている。金属板１６は、セラミック基板１４とヒートシンク１３とを接合する接合層として機能する。
【００１７】
前記回路基板１１において、セラミック基板１４は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成されている。また、金属回路１５及び金属板１６は、例えば、アルミニウム系金属や銅等で形成されている。前記ヒートシンク１３はアルミニウム系金属や銅等で形成されている。なお、アルミニウム系金属とはアルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。
【００１８】
また、図１に示すように、前記半導体素子１２は平面視四角形状をなす。そして、半導体素子１２は、半田層Ｈ（図２参照）を介して金属回路１５に接合され、半導体素子１２はセラミック基板１４の一面１４ａに金属回路１５を介して熱的に結合されている。なお、半導体素子１２は、１個の金属回路１５に２個接合されている。半導体素子１２は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｒａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオードが用いられている。
【００１９】
図２に示すように、前記ヒートシンク１３の内部には流体（例えば、冷却水）が流れる流路１３ａが形成されている。また、ヒートシンク１３と、回路基板１１における金属板１６との間には、該回路基板１１とヒートシンク１３との接合領域を形成する応力緩和部材２０が介装されている。応力緩和部材２０は、アルミニウムといった高熱伝導性材料から平面視が略四角形の平板状に形成されている。そして、応力緩和部材２０は、一面２０ｅ全体が金属板１６にろう付けされ、前記一面２０ｅに背向する他面２０ｆ全体がヒートシンク１３にろう付けされている。すなわち、応力緩和部材２０と金属板１６の間、及び応力緩和部材２０とヒートシンク１３との間にはろう材よりなる接合部が形成されている（図示せず）。
【００２０】
このため、回路基板１１とヒートシンク１３とは、応力緩和部材２０を介して熱的に結合され、回路基板１１（半導体素子１２）から発せられた熱が応力緩和部材２０を伝導してヒートシンク１３に伝わるようになっている。なお、応力緩和部材２０において、半導体素子１２の金属回路１５への接合面１２ａに対向する一面２０ｅ全体が金属板１６に接合されている。
【００２１】
次に、応力緩和部材２０について詳細に説明する。なお、図３（ａ）は半導体装置１０の平面図であるが、応力緩和部材２０を分かり易く図示するため、セラミック基板１４、金属板１６及び半導体素子１２を２点鎖線で示している。また、図３（ａ）において、応力緩和部材２０の上下に対向する側辺を第１側辺２０ａと第２側辺２０ｂとし、左右に対向する側辺を第３側辺２０ｃと第４側辺２０ｄとする。そして、前記第１〜第４側辺２０ａ〜２０ｄと、四つのコーナ部Ｃとによって応力緩和部材２０の周縁部が形成されている。この応力緩和部材２０は、平面視四角形状なす高熱伝導性材料の四つのコーナ部Ｃを、プレス加工（機械的加工）により平面視ラウンド形状に形成することにより製造されている。
【００２２】
コーナ部Ｃは、該コーナ部Ｃを形成する隣接する２側辺（第１側辺２０ａと第４側辺２０ｄ、第２側辺２０ｂと第４側辺２０ｄ、第２側辺２０ｂと第３側辺２０ｃ、第１側辺２０ａと第３側辺２０ｃ）同士を円弧状に繋ぐように平面視がラウンド形状に形成されている。すなわち、コーナ部Ｃは、該コーナ部Ｃを形成する隣接する２側辺との間にピン角状をなす部位が形成されないように滑らかな円弧状に形成されている。また、コーナ部Ｃは、応力緩和部材２０の内側に向けて凹むのではなく、応力緩和部材２０の外側に向けて凸となる円弧状に形成されている。
【００２３】
なお、本実施形態では応力緩和部材２０が一辺３０ｍｍの正方形状に形成されている。そして、応力緩和部材２０の平面形状と金属板１６の平面形状はほぼ同じになっており、応力緩和部材２０と金属板１６は同じサイズとなっている。このような応力緩和部材２０において、コーナ部Ｃは直径３．５〜１０ｍｍの円の一部を形成する円弧状に形成されるのが好ましく、直径３．５〜５ｍｍの円の一部を形成する円弧状に形成されるのが特に好ましい。直径が３．５ｍｍより小さいと、コーナ部Ｃに集中する熱応力の緩和機能を十分に発揮できず好ましくないからである。一方、直径が１０ｍｍを越えると、応力緩和部材２０のコーナ部Ｃを形成するために切除される部位が多くなり、応力緩和部材２０の面積が小さくなってしまう。すると、応力緩和部材２０の、回路基板１１（金属板１６）及びヒートシンク１３に対する接合面積が小さくなり、半導体素子１２から発せられた熱の伝熱面積が小さくなって好ましくないからである。
【００２４】
なお、応力緩和部材２０においては、コーナ部Ｃを形成する高熱伝導性材料の外形線上の任意の点に対する接線Ｍ１を引いた場合、該接線Ｍ１は応力緩和部材２０の範囲内を通過しないようになっている。これは、コーナ部Ｃのラウンド形状が、応力緩和部材２０を形成する高熱伝導性材料を内側に向けて切り欠いていないからである。
【００２５】
上記構成の応力緩和部材２０の金属板１６及びヒートシンク１３に対するろう付けは、応力緩和部材２０と同じ平面形状をなすシート状のろう材を用いて行われる。すなわち、ろう材において、コーナ部はラウンド形状をなしている。このため、応力緩和部材２０の接合状態では、コーナ部Ｃの外側にろう材が付着していない。
【００２６】
また、応力緩和部材２０は、ラウンド形状のコーナ部Ｃが形成される前の高熱伝導性材料の平面形状では金属板１６の平面形状と同じになっている。このため、応力緩和部材２０において、コーナ部Ｃ以外の縁は、金属板１６の縁と合致するようになっている。よって、図３（ｂ）に示すように、応力緩和部材２０の各コーナ部Ｃは、金属板１６のコーナ部１６ａより内側に位置し、応力緩和部材２０の各コーナ部Ｃと該コーナ部Ｃに対向する金属板１６のコーナ部１６ａとは、回路基板１１の厚み方向に段差構造をなしている。そして、応力緩和部材２０の各コーナ部Ｃは、金属板１６の直下であり、ヒートシンク１３の直上に位置している。このため、金属板１６とヒートシンク１３との間には、応力緩和部材２０の各コーナ部Ｃによって応力緩和空間Ｓが形成されている。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、応力緩和部材２０において、前記第１側辺２０ａと第２側辺２０ｂの長さの中心点を通過する直線を基準線Ｌ１とする。また、応力緩和部材２０において、第３側辺２０ｃと第４側辺２０ｄの長さの中心点を通過する直線を基準線Ｌ２とする。この場合、第１側辺２０ａとその両側の第３及び第４側辺２０ｃ，２０ｄとの間に形成されるコーナ部Ｃと、第２側辺２０ｂとその両側の第３及び第４側辺２０ｃ，２０ｄとの間に形成されるコーナ部Ｃとは、基準線Ｌ２を挟んで対称となる位置に配置されるとともに対称な形状に形成されている。また、第３側辺２０ｃとその両側の第１及び第２側辺２０ａ，２０ｃとの間に形成されるコーナ部Ｃと、第４側辺２０ｄとその両側の第１及び第２側辺２０ａ，２０ｂとの間に形成されるコーナ部Ｃとは、基準線Ｌ１を挟んで対称となる位置に配置されるとともに対称な形状に形成されている。
【００２８】
また、応力緩和部材２０のコーナ部Ｃを通過する２つの対角線のうち一方を基準線Ｌ３とし、他方を基準線Ｌ４とする。この場合、第１側辺２０ａと第４側辺２０ｄの間に形成されるコーナ部Ｃと、第２側辺２０ｂと第３側辺２０ｃの間に形成されるコーナ部Ｃとは、前記基準線Ｌ３を挟んで対称な位置に配置されるとともに対称な形状に形成されている。さらに、第１側辺２０ａと第３側辺２０ｃの間に形成されるコーナ部Ｃと、第２側辺２０ｂと第４側辺２０ｄの間に形成されるコーナ部Ｃとは、前記基準線Ｌ４を挟んで対称な位置に配置されるとともに対称な形状に形成されている。
【００２９】
さて、このように構成した半導体装置１０は、例えば、車載電動モータの駆動に適用されることにより、車両の運転状況に応じて車載電動モータに供給する電力を制御する。そして、半導体素子１２から発せられた熱は半導体素子１２の直下に向けて伝導され、金属回路１５、セラミック基板１４、金属板１６、及び応力緩和部材２０を介してヒートシンク１３に伝導される。
【００３０】
応力緩和部材２０は高熱伝導性材料より形成されているため、回路基板１１（金属板１６）とヒートシンク１３との間の伝熱性が優れたものとなり、半導体素子１２から発せられた熱の放熱性能が向上する。また、応力緩和部材２０において、半導体素子１２の金属回路１５に対する接合面１２ａに対向する面全体が金属板１６に接合されている。このため、応力緩和部材２０において、半導体素子１２からヒートシンク１３に向けて伝導される熱の経路上に金属板１６への非接合領域が存在しておらず、金属板１６に伝導された熱を効率良くヒートシンク１３へ伝導させることができる。
【００３１】
ヒートシンク１３に伝導された熱は、ヒートシンク１３内の流路１３ａを流れる流体に伝導されるとともに持ち去られ、放熱される。すなわち、ヒートシンク１３は、流路１３ａを流れる流体によって強制冷却されるため、半導体素子１２で発せられた熱が効率良く除去され、結果として半導体素子１２が回路基板１１への結合側（接合側）から冷却される。
【００３２】
半導体素子１２から発せられた熱がヒートシンク１３に伝わった際には、セラミック基板１４及びヒートシンク１３は高温となり、熱膨張する。一方、半導体素子１２からの発熱が停止すると、セラミック基板１４及びヒートシンク１３の温度は低下し、熱収縮する。そして、熱膨張及び熱収縮の際には、セラミック基板１４とヒートシンク１３の線膨張係数の相違に起因し、半導体装置１０に熱応力が発生する。
【００３３】
しかし、本実施形態の半導体装置１０では、応力緩和部材２０の全てのコーナ部Ｃがラウンド形状に形成されている。このため、コーナ部Ｃがピン角状に形成されている場合に比して、コーナ部Ｃに作用する熱応力が低減される。また、金属板１６のコーナ部１６ａとヒートシンク１３との間には応力緩和空間Ｓが形成されている。よって、熱応力が発生したとき、応力緩和空間Ｓによって応力緩和部材２０の変形が許容され、熱応力が緩和される。その結果、応力緩和部材２０と金属板１６の間、及び応力緩和部材２０とヒートシンク１３との間の接合部にクラックが生じたり、ヒートシンク１３の回路基板１１への接合面に反りが生じることが防止される。
【００３４】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）回路基板１１とヒートシンク１３との間に高熱伝導性材料よりなる応力緩和部材２０を介在させた。このため、回路基板１１におけるセラミック基板１４とヒートシンク１３との線膨張係数の相違に起因して熱応力が発生しても応力緩和部材２０の変形により熱応力を緩和することができる。また、半導体装置１０に発生する熱応力は、応力緩和部材２０の内側より周縁部の方が大きく作用する。そして、熱応力が大きく作用するコーナ部Ｃをラウンド形状に形成した。このため、コーナ部Ｃがピン角状に形成されている場合に比して、コーナ部Ｃに作用する熱応力が低減され、応力緩和部材２０によって優れた応力緩和機能を発揮することができる。その結果として、半導体装置１０において、熱応力により、応力緩和部材２０と金属板１６との接合部、及び応力緩和部材２０とヒートシンク１３との接合部にクラックが生じたり、ヒートシンク１３に反りが生じたりすることを防止することができる。
【００３５】
さらに、応力緩和部材２０のコーナ部Ｃは高熱伝導性材料をプレス加工することにより形成されている。このため、例えば、高熱伝導性材料をめっき処理やエッチング処理等の化学処理によってラウンド形状にする場合に比して、応力緩和部材２０を簡単、かつ短時間で製造することができ、ひいては半導体装置１０を短時間で製造することができる。
【００３６】
（２）応力緩和部材２０は半導体素子１２の接合面１２ａに対向する面全体が金属板１６に接合されている。そして、半導体素子１２から発せられた熱は、半導体素子１２の接合面１２ａから回路基板１１及び応力緩和部材２０を介してヒートシンク１３に伝わる。このとき、応力緩和部材２０には金属板１６に対して非接合領域が存在しないため、応力緩和部材２０を介したヒートシンク１３への伝熱性が、非接合領域が存在する場合に比して向上される。よって、応力緩和部材２０のコーナ部Ｃがラウンド形状に形成され、応力緩和部材２０の金属板１６への接合面積が削減された構成であっても、応力緩和部材２０を介したヒートシンク１３への伝熱性能の低下を抑制している。したがって、半導体装置１０においては、伝熱性能を低下させることなく優れた応力緩和機能を発揮することができる。
【００３７】
（３）応力緩和部材２０は、一枚の板状をなし、複数に分割されていない。よって、背景技術のように分割箇所の縁部に角部が形成されてしまうようなことがなく、コーナ部Ｃの他に熱応力が作用してしまう角部が存在しないようになっている。よって、本実施形態の半導体装置１０によれば、応力緩和部材２０に熱応力が集中する箇所を無くすことで熱応力を効率良く緩和することができる。
【００３８】
（４）応力緩和部材２０の各コーナ部Ｃをラウンド形状に形成し、金属板１６のコーナ部１６ａと応力緩和部材２０とを段差構造に形成することにより、該コーナ部Ｃに対向する金属板１６のコーナ部１６ａとヒートシンク１３との間には応力緩和空間Ｓが形成されている。このため、応力緩和部材２０が熱応力を受けたとき、応力緩和空間Ｓにより応力緩和部材２０の変形が許容され、熱応力を効果的に緩和することができる。
【００３９】
（５）応力緩和部材２０において、コーナ部Ｃを除いた縁は、金属板１６の縁と合致するようになっている。このため、応力緩和部材２０のコーナ部Ｃがラウンド形状に形成されることによる応力緩和部材２０の面積減少を最小限に抑え、金属板１６から応力緩和部材２０への伝熱性能の低下を抑制することができる。
【００４０】
（６）応力緩和部材２０の各コーナ部Ｃは、基準線Ｌ１〜Ｌ４を挟んで対称となる位置に配置されるとともに、対称となる形状に形成されている。このため、応力緩和部材２０の周縁部における熱応力緩和の不均衡、すなわち、熱応力の局所的な集中が緩和され、熱応力の最大値を低減することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図３（ａ）の２点鎖線に示すように、応力緩和部材２０において、半導体素子１２の接合面１２ａに対向する面に、応力緩和部材２０の厚み内に形成される穴や、応力緩和部材２０を厚み方向に貫通する孔等の凹所２２を形成してもよい。
【００４２】
○  応力緩和部材２０は平面形状が金属板１６の平面形状より小さくてもよい。すなわち、応力緩和部材２０は、回路基板１１における金属板１６の周縁より内側に配置され、各コーナ部Ｃがラウンド形状に形成されていてもよい。
【００４３】
○  図４に示すように、応力緩和部材２０の各コーナ部２０ｋを直線状に面取りしてラウンド形状にしてもよい。
○  コーナ部Ｃの形状は、実施形態のような円弧状や図４に示す直線状に面取りした形状以外であってもよく、さらには、基準線Ｌ１〜Ｌ４に対して対応するコーナ部Ｃ同士が非対称な形状であってもよい。すなわち、応力緩和部材２０のコーナ部Ｃの形状は、該応力緩和部材２０が対応する金属板１６のコーナ部１６ａにおいて、最も鋭角なコーナ部１６ａよりも鈍な角であれば任意に変更してもよい。
【００４４】
○  実施形態において、全てのコーナ部Ｃをラウンド形状に形成したが、いずれか１つのコーナ部Ｃ、２つのコーナ部Ｃ、又は３つのコーナ部Ｃをラウンド形状に形成してもよい。
【００４５】
○  ヒートシンク１３は強制冷却式の冷却器であればよく、ヒートシンク１３を流れる流体は水に限らず、例えば、他の液体や空気などの気体であってもよい。また、沸騰冷却式の冷却器であってもよい。
【００４６】
○  回路基板１１上に金属回路１５が２個形成される構成に限らず、金属回路１５が１個又は３個以上形成されるとともに、金属回路１５上に半導体素子１２が１個又は３個以上接合された構成としてもよい。
【００４７】
○  半導体装置１０は、車載用に限らず他の用途に使用するものに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態の半導体装置を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】（ａ）は半導体装置における応力緩和部材を示す平面図、（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線断面図。
【図４】回路基板における金属板の別例を示す平面図。
【符号の説明】
【００４９】
Ｃ，２０ｋ…コーナ部、Ｓ…応力緩和空間、１０…半導体装置、１１…回路基板、１２…半導体素子、１２ａ…接合面、１３…放熱装置としてのヒートシンク、１４…絶縁基板としてのセラミック基板、１４ａ…一面、１４ｂ…他面、１５…第１金属板としての金属回路、１６…第２金属板としての金属板、１６ａ…コーナ部、２０…応力緩和部材、２０ａ〜２０ｄ…第１〜第４側辺、２２…凹所。
【図１】
2008294284.tif 000003
【図２】
2008294284.tif 000004
【図３】
2008294284.tif 000005
【図４】
2008294284.tif 000006