(57)【要約】【課題】  半導体チップの両面に設けられた一対のヒートシンクとを備えるとともに装置のほぼ全体を樹脂でモールドした半導体装置が、絶縁材を介して冷却器と接触している半導体装置の冷却構造において、半導体装置と冷却器との相対的な位置ずれを防止する。【解決手段】  半導体チップ１０とその両面に一対のヒートシンク２０、３０を接合してなる装置であって当該装置のほぼ全体を樹脂６０でモールドした半導体装置１００が、絶縁材１１０を介して冷却器１２０と接触している半導体装置の冷却構造において、半導体装置１００の上下両面には、半導体装置１００と冷却器１２０との相対的な位置関係を規制するための壁状のガイド部１５０が設けられている。【選択図】        図１
2005123233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子（１０）と、この発熱素子（１０）の両面から放熱するための一対の放熱板（２０、３０）とを備える装置であって当該装置のほぼ全体を樹脂（６０）でモールドした半導体装置（１００）が、絶縁材（１１０）を介して冷却器（１２０）と接触している半導体装置の冷却構造において、
前記半導体装置（１００）の外周には、前記半導体装置（１００）と前記冷却器（１２０）との相対的な位置関係を規制するためのガイド部（１５０）が設けられていることを特徴とする半導体装置の冷却構造。
【請求項２】
前記ガイド部（１５０）は、前記半導体装置（１００）の片面側もしくは両面側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の冷却構造。
【請求項３】
前記ガイド部（１５０）は、前記樹脂（６０）により成形されたものであ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の冷却構造。
【請求項４】
前記ガイド部（１５０）は、前記冷却器（１２０）の周囲にて前記半導体装置（１００）から突出する壁状のものであり、前記ガイド部（１５０）の高さは、前記絶縁材（１１０）の厚さと前記冷却器（１２０）の厚さの半分の厚さとの合計厚さ以下の大きさであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置の冷却構造。
【請求項５】
前記ガイド部（１５０）は、前記半導体装置（１００）の両面に設けられており、
前記半導体装置（１００）の一面側では、前記半導体装置（１００）の１辺に、前記ガイド部（１５０）が配置されており、
前記半導体装置（１００）の他面側では、前記半導体装置（１００）の一面側にて前記ガイド部（１５０）が配置されている１辺とは反対側の１辺に、前記ガイド部（１５０）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置の冷却構造。
【請求項６】
前記ガイド部（１５０）は、前記冷却器（１２０）の周囲にて前記半導体装置（１００）から突出する壁状のものであり、前記ガイド部（１５０）の高さは、前記絶縁材（１１０）の厚さの２倍の厚さと前記冷却器（１２０）の厚さとの合計厚さの大きさと同じであることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の冷却構造。
【請求項７】
前記半導体装置（１００）は、その平面形状が矩形状であり、前記半導体装置（１００）の４辺に対応して前記ガイド部（１５０）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置の冷却構造。
【請求項８】
前記ガイド部（１５０）は、前記半導体装置（１００）から突出する壁状のものであり、前記ガイド部（１５０）の高さは、前記絶縁材（１１０）の厚さ以下の大きさであることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱素子の両面に設けられた一対の放熱板とを備えるとともに装置のほぼ全体を樹脂でモールドした半導体装置が、絶縁材を介して冷却器と接触している半導体装置の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷却構造に用いられる半導体装置としては、一般に、発熱素子と、この発熱素子の両面から放熱するための一対の放熱板とを備える装置であって当該装置のほぼ全体を樹脂でモールドしたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような半導体装置は、一対の放熱板の両側に、絶縁材を介して冷却器を設けることで、放熱性の向上を図るようにしている。図６は、このような半導体装置の冷却構造の一般的な断面構成を示す概略断面図である。
【０００４】
図６に示される半導体装置１００’において、発熱素子１０の下面には接合材５０を介して放熱板としての下側ヒートシンク２０が接合され、発熱素子１０の上面には、接合材５０、ヒートシンクブロック４０、接合材５０を介して放熱板としての上側ヒートシンク３０が接合されている。そして、半導体装置１００’は、装置のほぼ全体が樹脂６０にてモールドされている。
【０００５】
ここで、半導体装置１００’においては、下側ヒートシンク２０の下面および上側ヒートシンク３０の上面が、樹脂６０から露出しており、これらヒートシンク２０、３０の露出面に対して、絶縁材１１０を介して冷却器１２０が接触している。
【０００６】
このように、図６においては、下側から、冷却器１２０、絶縁材１１０、半導体装置１００’、絶縁材１１０、冷却器１２０という積層構成を有する冷却構造となっている。ここで、たとえばネジ等の締結手段等を用いて、上下の冷却器１２０によって半導体装置１００’が挟み込まれた形で固定されている。
【０００７】
また、この冷却構造では、絶縁材１１０の両側にはグリースを塗布して密着させており、半導体装置１００’は、リードフレーム７０や端子２１、３１を介して、ブスバーや回路基板に接続される。
【０００８】
そして、発熱素子１０からの熱は、両面のヒートシンク２０、３０を介して冷却器１２０へ放熱される。そして、冷却器１２０によりヒートシンク２０、３０は冷却されることで、放熱特性を高めている。なお、冷却器１２０は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）等からなり、内部を冷却水が流れる水冷式やフィンを有する空冷式等のものである。
【特許文献１】特開２００３−１１００６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記図６に示されるような従来の冷却構造では、半導体装置１００’を一対の冷却器１２０、１２０で締め付け力によって狭持した構成であるため、組み付け工程の時に、半導体装置１００’が落下する可能性がある。
【００１０】
また、外部のたとえばブスバーと冷却器１２０とが振動などにより位置がずれた場合、半導体装置１００’の熱が冷却されなくなってしまう。つまり、半導体装置１００’は、冷却器１２０が歪んだりしても、同じように冷却器１２０の間で所定の位置にある必要がある。
【００１１】
また、絶縁材１１０も、グリースの密着力と冷却器１２０間の締め付けのみで固定されており、熱サイクルなどにより密着強度が落ちたり、冷却器１２０がクリープして応力緩和して締め付け力が弱くなったりすると、取り付け方向によっては、落下したりずれたりする可能性がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発熱素子の両面に設けられた一対の放熱板とを備えるとともに装置のほぼ全体を樹脂でモールドした半導体装置が、絶縁材を介して冷却器と接触している半導体装置の冷却構造において、半導体装置と冷却器との相対的な位置ずれを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明によれば、発熱素子（１０）と、この発熱素子（１０）の両面から放熱するための一対の放熱板（２０、３０）とを備える装置であって当該装置のほぼ全体を樹脂（６０）でモールドした半導体装置（１００）が、絶縁材（１１０）を介して冷却器（１２０）と接触している半導体装置の冷却構造において、半導体装置（１００）の外周には、半導体装置（１００）と冷却器（１２０）との相対的な位置関係を規制するためのガイド部（１５０）が設けられていることを特徴としている。
【００１４】
それによれば、半導体装置（１００）の外周に設けられているガイド部（１５０）により、半導体装置（１００）と冷却器（１２０）との相対的な位置関係が規制される。
【００１５】
よって、本発明によれば、発熱素子（１０）の両面に設けられた一対の放熱板（２０、３０）とを備えるとともに装置のほぼ全体を樹脂でモールドした半導体装置（１００）が、絶縁材（１１０）を介して冷却器（１２０）と接触している半導体装置の冷却構造において、半導体装置（１００）と冷却器（１２０）との相対的な位置ずれを防止することができる。
【００１６】
ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の半導体装置の冷却構造においては、ガイド部（１５０）は、半導体装置（１００）の片面側もしくは両面側に設けられたものにできる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または請求項２に記載の半導体装置の冷却構造において、ガイド部（１５０）は、樹脂（６０）により成形されたものにすることができる。
【００１８】
また、この種の冷却構造においては、複数個の半導体装置を冷却器を介在させた形で積層する構造が採用されることが多い。つまり、冷却器、半導体装置、冷却器、半導体装置、冷却器、半導体装置、……、というように積層される。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、そのような積層構造を採る場合において、好適な構成を提供するものである。
【００２０】
すなわち、請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３に記載の半導体装置の冷却構造において、ガイド部（１５０）は、冷却器（１２０）の周囲にて半導体装置（１００）から突出する壁状のものであり、ガイド部（１５０）の高さは、絶縁材（１１０）の厚さと冷却器（１２０）の厚さの半分の厚さとの合計厚さ以下の大きさであることを特徴としている。
【００２１】
それによれば、積層されて隣接する冷却構造の間において、冷却器（１２０）と半導体装置（１００）との間に隙間を生じることがなく、冷却器（１２０）による冷却を適切に行うことができる。
【００２２】
もし、ガイド部（１５０）の高さが、本発明にて規定されている大きさよりも大きい場合には、積層されて隣接する冷却構造の間で、冷却器（１２０）と半導体装置（１００）との間に隙間を生じてしまう。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項３に記載の半導体装置の冷却構造において、ガイド部（１５０）は、半導体装置（１００）の両面に設けられており、半導体装置（１００）の一面側では、半導体装置（１００）の１辺に、ガイド部（１５０）が配置されており、半導体装置（１００）の他面側では、半導体装置（１００）の一面側にてガイド部（１５０）が配置されている１辺とは反対側の１辺に、ガイド部（１５０）が配置されていることを特徴としている。
【００２４】
冷却構造におけるガイド部（１５０）の配置構成としては、このような構成を採用することもできる。
【００２５】
ここで、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載された半導体装置の冷却構造において、ガイド部（１５０）は、冷却器（１２０）の周囲にて半導体装置（１００）から突出する壁状のものであり、ガイド部（１５０）の高さは、絶縁材（１１０）の厚さの２倍の厚さと冷却器（１２０）の厚さとの合計厚さの大きさと同じであることを特徴としている。
【００２６】
請求項５に記載の半導体装置の冷却構造おいて、本発明のようにガイド部（１５０）の高さを規定すれば、上記請求項４に記載の冷却構造と同様に、積層されて隣接する冷却構造の間において、冷却器（１２０）と半導体装置（１００）との間に隙間を生じることがなく、冷却器（１２０）による冷却を適切に行うことができる。つまり、本発明の冷却構造も、積層時に好適なものである。
【００２７】
また、請求項７に記載の発明のように、請求項１〜請求項３に記載の半導体装置の冷却構造において、半導体装置（１００）は、その平面形状が矩形状であり、半導体装置（１００）の４辺に対応してガイド部（１５０）が設けられたものにすることができる。
【００２８】
ここで、請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の半導体装置の冷却構造において、ガイド部（１５０）は、半導体装置（１００）から突出する壁状のものであり、ガイド部（１５０）の高さは、絶縁材（１１０）の厚さ以下の大きさであることを特徴としている。
【００２９】
請求項７に記載の半導体装置の冷却構造において、もし、ガイド部（１５０）の高さが絶縁材（１１０）の厚さよりも大きいと、冷却器（１２０）と半導体装置（１００）との間で隙間を生じてしまう。
【００３０】
それに対して、本発明のようにガイド部（１５０）の高さを絶縁材（１１０）の厚さ以下の大きさとすれば、冷却器（１２０）と半導体装置（１００）との間に隙間を生じることがなく、冷却器（１２０）による冷却を適切に行うことができる。
【００３１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００３３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の冷却構造Ｓ１の概略断面構成を示す図である。まず、本冷却構造Ｓ１における半導体装置１００について説明する。
【００３４】
この図１に示すように、本実施形態の半導体装置１００は、発熱素子としての半導体チップ１０と、放熱板としての下側ヒートシンク２０および上側ヒートシンク３０と、放熱ブロックとしてのヒートシンクブロック４０と、これらの間に介在する接合材５０と、これらをモールドする樹脂６０とを備えて構成されている。
【００３５】
この構成の場合、半導体チップ１０の下面と下側ヒートシンク２０の上面との間は、接合材である例えばはんだ５０によって接合されている。そして、半導体チップ１０の上面とヒートシンクブロック４０の下面との間も、接合材である例えばはんだ５０によって接合されている。
【００３６】
さらに、ヒートシンクブロック４０の上面と上側ヒートシンク３０の下面との間も、接合材である例えばはんだ５０によって接合されている。なお、接合材５０としては、はんだ以外にも、たとえば導電性接着剤等であってもよい。
【００３７】
これにより、上記構成においては、半導体チップ１０の上面では、接合材５０、ヒートシンクブロック４０、接合材５０および上側ヒートシンク３０を介して放熱が行われ、半導体チップ１０の下面では、接合材５０から下側ヒートシンク２０を介して放熱が行われる構成となっている。
【００３８】
なお、発熱素子１０としては、特に限定されるものではないが、本実施形態において発熱素子として用いられている上記半導体チップ１０は、たとえばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やサイリスタ等のパワー半導体素子から構成されている。この場合、半導体チップ１０のデバイス構造を、トレンチゲートタイプとすることが好ましい。もちろん、他のタイプのデバイス構造を用いるように構成しても良い。
【００３９】
上記半導体チップ１０の形状は、たとえば矩形状の薄板状とすることができる。また、下側ヒートシンク２０、上側ヒートシンク３０およびヒートシンクブロック４０は、たとえば銅合金もしくはアルミ合金等の熱伝導性及び電気伝導性の良い金属で構成されている。また、ヒートシンクブロック４０としては、一般的な鉄合金を用いてもよい。
【００４０】
この構成の場合、下側ヒートシンク２０および上側ヒートシンク３０は、半導体チップ１０の図示しない各主電極（たとえば、コレクタ電極やエミッタ電極等）に接合材であるはんだ５０を介して電気的にも接続されている。
【００４１】
また、下側ヒートシンク２０は、たとえば、全体としてほぼ長方形状の板材とすることができる。また、この下側ヒートシンク２０には、端子部２１が図１中の右方へ向けて延びるように突設されている。
【００４２】
また、ヒートシンクブロック４０は、たとえば、半導体チップ１０よりも１回り小さい程度の大きさの矩形状の板材とすることができる。
【００４３】
さらに、上側ヒートシンク３０も、たとえば、全体としてほぼ長方形状の板材で構成されており、端子部３１が右方へ向けて延びるように突設されている。
【００４４】
ここで、下側ヒートシンク２０の端子部２１および上側ヒートシンク３０の端子部３１は、それぞれブスバーや回路基板等の外部配線部材との接続を行うために設けられているものである。
【００４５】
さらに、図１に示されるように、一対のヒートシンク２０、３０の隙間、並びに、半導体チップ１０およびヒートシンクブロック４０の周囲部分には、樹脂６０が充填封止されている。
【００４６】
この樹脂６０はたとえばエポキシ樹脂等の通常のモールド材料を採用することができる。また、ヒートシンク２０、３０等を樹脂６０でモールドするにあたっては、上下型からなる成形型（図示しない）を使用し、トランスファーモールド法によって容易に行うことができる。
【００４７】
また、樹脂６０内において、半導体チップ１０とリードフレーム７０とは、ワイヤ８０によって結線され、電気的に接続されている。このワイヤ８０はワイヤボンディング等により形成され、金やアルミ等からなるものである。
【００４８】
次に、上記した構成の半導体装置１００の製造方法について、図１を参照して、簡単に説明する。まず、下側ヒートシンク２０の上面に、半導体チップ１０とヒートシンクブロック４０をはんだ付けする工程を実行する。
【００４９】
この場合、下側ヒートシンク２０の上面に、たとえば、はんだ箔を介して半導体チップ１０を積層するとともに、この半導体チップ１０の上にはんだ箔を介してヒートシンクブロック４０を積層する。この後、加熱装置（リフロー装置）によって上記はんだ箔を溶融させてから、硬化させる。
【００５０】
続いて、半導体チップ１０の制御電極（例えばゲートパッド等）とリードフレーム７０とをワイヤボンディングする工程を実行する。これにより、ワイヤ８０によって半導体チップ１０の制御電極とリードフレーム７０とが結線され電気的に接続される。
【００５１】
次いで、ヒートシンクブロック４０の上に上側ヒートシンク３０をはんだ付けする工程を実行する。この場合、ヒートシンクブロック４０の上にはんだ箔を介して上側ヒートシンク３０を載せる。そして、加熱装置によって上記はんだ箔を溶融させてから、硬化させる。
【００５２】
こうして溶融したはんだ箔が硬化すれば、硬化したはんだ５０が接合材５０として構成されることになる。そして、この接合材５０を介して、下側ヒートシンク２０、半導体チップ１０、ヒートシンクブロック４０、上側ヒートシンク３０間の接合および電気的・熱的接続が完了する。
【００５３】
しかる後、図示しない成形型を使用して、ヒートシンク２０、３０の隙間及び外周部に樹脂６０を充填する工程（モールド工程）を実行する。これにより、図１に示されるように、ヒートシンク２０、３０の隙間及び外周部等に、樹脂６０が充填封止される。
【００５４】
そして、樹脂６０が硬化した後、成形型内から半導体装置１００を取り出せば、半導体装置１００が完成する。
【００５５】
なお、半導体装置１００においては、上記構成の場合、下側ヒートシンク２０の下面及び上側ヒートシンク３０の上面が、それぞれ露出するように樹脂モールドされている。これにより、ヒートシンク２０、３０の放熱性が高められている。
【００５６】
このような半導体装置１００の両面、すなわち、樹脂６０から露出する下側ヒートシンク２０の下面及び上側ヒートシンク３０の上面には、それぞれ、絶縁材としての絶縁板１１０を介して、冷却器１２０が接触している。それにより、本実施形態の冷却構造Ｓ１が構成されている。
【００５７】
ここで、絶縁板１１０は、たとえばアルミナ等のセラミック等からなる電気絶縁性を有する板である。また、冷却器１２０は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）等からなり、内部を冷却水が流れる水冷式やフィンを有する空冷式等のものである。
【００５８】
このように、図１に示される本実施形態の半導体装置の冷却構造Ｓ１においては、下側から、冷却器１２０、絶縁材１１０、半導体装置１００、絶縁材１１０、冷却器１２０という積層構成を有する冷却構造となっている。
【００５９】
ここで、たとえばネジ等の締結手段等を用いて、上下の冷却器１２０によって半導体装置１００が挟み込まれた形で固定されている。また、この冷却構造では、絶縁材１１０の両側にはグリースを塗布して密着させており、半導体装置１００は、リードフレーム７０や端子２１、３１を介して、ブスバーや回路基板に接続される。
【００６０】
この冷却構造Ｓ１は、冷却器１２０、絶縁板１１０、半導体装置１００、絶縁板１１０、冷却器１２０というように積層するとともに、絶縁板１００の両面にグリース等を介在させた状態となるように組み付けた後、たとえばネジ等の締結手段等を用いて、上下の冷却器１２０によって半導体装置１００’が挟み込むように締め付け固定することで形成することができる。
【００６１】
そして、発熱素子１０からの熱は、両面のヒートシンク２０、３０を介して冷却器１２０へ放熱される。そして、冷却器１２０によりヒートシンク２０、３０は冷却されることで、放熱特性を高めている。
【００６２】
ここにおいて、本実施形態の冷却構造Ｓ１では、半導体装置１００の外周には、半導体装置１００と冷却器１２０との相対的な位置関係を規制するためのガイド部１５０が設けられている。
【００６３】
このガイド部１５０は、半導体装置１００の片面のみに設けられていてもよいが、本実施形態では、図１に示されるように、半導体装置１００の上下両面に、ガイド部１５０が設けられている。
【００６４】
また、本実施形態では、このガイド部１５０は、半導体装置１００における樹脂６０により成形されたものである。このようなガイド部１５０は、樹脂６０の成形型を改良することにより容易に作製することができる。なお、ガイド部１５０はセラミック等の別部材により形成されていてもよい。
【００６５】
そして、このガイド部１５０は、冷却器１２０の周囲にて半導体装置１００から突出する壁状のものである。ここで、ガイド部１５０の高さは、絶縁板１１０の厚さｔ２と冷却器１２０の厚さｔ１の半分の厚さｔ１／２との合計厚さ（ｔ１／２＋ｔ２）以下の大きさとすることが好ましい。
【００６６】
実際には、一対の冷却器１２０、１２０は、図１中の紙面垂直方向に延びるものであり、これら一対の冷却器１２０、１２０の間に、複数個の半導体装置１００が紙面垂直方向に配列して設けられている。
【００６７】
つまり、図１において、半導体装置１００の左右端部に位置する一対のガイド部１５０は、図中の上方に突出するとともに、紙面垂直方向（つまり、冷却器１２０の長手方向）に平行に延びる壁形状を有するものとなっている。
【００６８】
それによって、たとえば冷却構造Ｓ１を、図１に示される状態から９０度回転させて横に寝かせた状態としても、半導体装置１００が冷却器１２０からずれたり、絶縁板１１０が落下することがない。
【００６９】
このように、本実施形態によれば、半導体チップ（発熱素子）１０と、この半導体チップ１０の両面から放熱するための一対のヒートシンク（放熱板）２０、３０とを備える装置であって当該装置のほぼ全体を樹脂６０でモールドした半導体装置１００が、絶縁板（絶縁材）１１０を介して冷却器１２０と接触している半導体装置の冷却構造において、半導体装置１００の外周に、半導体装置１００と冷却器１２０との相対的な位置関係を規制するためのガイド部１５０が設けられていることを特徴とする半導体装置の冷却構造Ｓ１が提供される。
【００７０】
それによれば、半導体装置１００の外周に設けられているガイド部１５０により、半導体装置１００と冷却器１２０との相対的な位置関係が規制されるため、半導体装置１００と冷却器１２０との相対的な位置ずれを防止することができる。
【００７１】
また、この種の冷却構造においては、複数個の半導体装置を冷却器を介在させた形で積層する構造が採用されることが多い。つまり、冷却器、半導体装置、冷却器、半導体装置、冷却器、半導体装置、……、というように積層される。
【００７２】
図２は、本実施形態の冷却構造Ｓ１を複数個積層した状態を示す概略断面図である。このように、複数個の冷却構造Ｓ１が積層されてモジュールを形成した状態でとして使用されることが多い。
【００７３】
ここで、上述したように、本実施形態では、好ましい形態として、ガイド部１５０の高さを、絶縁板（絶縁材）１１０の厚さｔ２と冷却器１２０の厚さｔ１の半分の厚さｔ１／２との合計厚さ（ｔ１／２＋ｔ２）以下の大きさとしている（図１参照）。
【００７４】
そのため、図２に示されるような積層モジュールを構成した場合において、積層されて隣接する冷却構造Ｓ１の間にて、冷却器１２０と半導体装置１００との間に隙間を生じることがなく、冷却器１２０による冷却を適切に行うことができる。
【００７５】
もし、ガイド部１５０の高さが、上記のように規定した大きさよりも大きい場合には、積層されて隣接する冷却構造Ｓ１の間で、冷却器１２０と半導体装置１００との間に隙間を生じてしまうことは、図２から明らかである。
【００７６】
以上述べてきたように、本実施形態によれば、半導体装置１００や絶縁板１１０の落下防止やずれ防止のためのガイド部１５０を半導体装置１００に設けることによって、冷却構造や積層モジュールとしての信頼性を高めることができる。
【００７７】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の冷却構造Ｓ２を示す概略断面図である。ここでは、上記実施形態と相違するところを中心に述べることにする。
【００７８】
上記第１実施形態では、ガイド部１５０は、半導体装置１００の上下両面において、冷却器１２０の長手方向に一対ずつ設けられていたが、半導体装置１００の上下両面において、取付方向によっては、ガイド部１５０は一対ずつ設けられる必要はない。
【００７９】
本実施形態の半導体装置の冷却構造Ｓ２においては、ガイド部１５０は、半導体装置１００の両面に設けられており、半導体装置１００の一面側では、半導体装置１００の１辺にガイド部１５０が配置されており、半導体装置１００の他面側では、半導体装置１００の一面側にてガイド部１５０が配置されている１辺とは反対側の１辺に、ガイド部１５０が配置されている。
【００８０】
図３に示される例では、半導体装置１００の上面側では、半導体装置１００の紙面垂直方向に沿った右辺にガイド部１５０が配置されており、半導体装置１００の下面側では、半導体装置１００の紙面垂直方向に沿った左辺に、ガイド部１５０が配置されている。冷却構造におけるガイド部１５０の配置構成としては、このような構成を採用することもできる。
【００８１】
また、図３には、本実施形態の冷却構造Ｓ２を複数個積層した状態において、もう一つの冷却構造Ｓ２の上部の一部が、図３中の下方に示されている。
【００８２】
そして、このような積層モジュールに対応して、本実施形態では、冷却器１２０の周囲にて半導体装置１００から突出する壁状のガイド部１５０の高さは、絶縁板（絶縁材）１１０の厚さｔ２の２倍の厚さ２ｔ２と冷却器１２０の厚さｔ１との合計厚さ（ｔ１＋２ｔ２）の大きさと同じであることが好ましい。
【００８３】
本実施形態の半導体装置の冷却構造Ｓ２おいて、このようにガイド部１５０の高さを規定すれば、積層されて隣接する冷却構造Ｓ２の間において、冷却器１２０と半導体装置１００との間に隙間を生じることがなくなり、冷却器１２０による冷却を適切に行うことができる。
【００８４】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の冷却構造Ｓ３を示す概略断面図である。本実施形態は、上記第２実施形態を一部変形したものであり、上記第２実施形態と相違するところを中心に述べることにする。
【００８５】
本実施形態も、上記第２実施形態と同様、ガイド部１５０は、半導体装置１００の上下両面において、冷却器１２０の長手方向に１個ずつ設けたものである。
【００８６】
本実施形態の半導体装置の冷却構造Ｓ３においては、ガイド部１５０は、半導体装置１００の両面に設けられており、半導体装置１００の一面側では、半導体装置１００の１辺にガイド部１５０が配置されており、半導体装置１００の他面側では、半導体装置１００の一面側にてガイド部１５０が配置されている１辺と同じ側の１辺に、ガイド部１５０が配置されている。
【００８７】
図４に示される例では、半導体装置１００の上面側では、半導体装置１００の紙面垂直方向に沿った右辺にガイド部１５０が配置されており、半導体装置１００の下面側でも、半導体装置１００の紙面垂直方向に沿った右辺に、ガイド部１５０が配置されている。冷却構造におけるガイド部１５０の配置構成としては、このような構成を採用することもできる。
【００８８】
また、図４には、本実施形態の冷却構造Ｓ３を複数個積層した状態において、もう一つの冷却構造Ｓ３の上部の一部が、図４中の下方に示されている。
【００８９】
そして、このような積層モジュールに対応して、本実施形態においては、冷却器１２０の周囲にて半導体装置１００から突出する壁状のガイド部１５０の高さは、絶縁板（絶縁材）１１０の厚さｔ２と冷却器１２０の厚さｔ１の半分の厚さｔ１／２との合計厚さ（ｔ１／２＋ｔ２）以下の大きさと同じであることが好ましい。
【００９０】
本実施形態の半導体装置の冷却構造Ｓ３おいて、このようにガイド部１５０の高さを規定すれば、積層されて隣接する冷却構造Ｓ３の間において、冷却器１２０と半導体装置１００との間に隙間を生じることがなくなり、冷却器１２０による冷却を適切に行うことができる。
【００９１】
また、本実施形態の冷却構造Ｓ３を積層した積層モジュールでは、図４において、図示の状態から、モジュールを反時計回りに９０度回転させた状態としても絶縁板１１０の落下や半導体装置１００のずれが生じない。このように、モジュールの取付方向に応じて、ガイド部１５０の位置は適宜決めることができる。
【００９２】
（第４実施形態）
図５（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の冷却構造Ｓ４を示す概略断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）中に示される第４実施形態の半導体装置１００の斜視図である。
【００９３】
本実施形態では、図５（ｂ）に示されるように、半導体装置１００は、その平面形状が矩形状であり、半導体装置１００の４辺に対応してガイド部１５０が設けられている。
【００９４】
また、このガイド部１５０は、上記実施形態と同様に、冷却器１２０の周囲にて半導体装置１００から突出する壁状のものであるが、ガイド部１５０の高さは、絶縁板（絶縁材）１１０の厚さｔ２以下の大きさとしている。
【００９５】
上記図１に示される冷却構造においては、絶縁板１１０は落下のみならず、振動などにより図１中の紙面垂直方向にずれる可能性もある。
【００９６】
本実施形態では、それを防止するために、図５に示されるように、絶縁板１１０を４方で固定するように、高さが絶縁板１１０の厚さｔ２以下の大きさであるガイド部１５０を設けている。
【００９７】
もし、図５において、ガイド部１５０の高さが絶縁板１１０の厚さｔ２よりも大きいと、冷却器１２０の短手方向に延びる壁上のガイド部１５０が、冷却器１２０を持ち上げる形となり、位置する積層されて隣接する冷却構造Ｓ４の間で、冷却器１２０と半導体装置１００との間で隙間を生じてしまう。
【００９８】
それに対して、本実施形態のようにガイド部１５０の高さを絶縁板（絶縁材）１１０の厚さｔ２以下の大きさとすれば、積層されて隣接する冷却構造Ｓ４の間において、冷却器１２０と半導体装置１００との間に隙間を生じることがなく、冷却器１２０による冷却を適切に行うことができる。
【００９９】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態においては、絶縁板１１０に代えて、冷却器１２０の表面を絶縁性の膜でコーティングしてもよい。この場合、当該絶縁性の膜が、本発明でいう絶縁材として構成される。
【０１００】
また、上記実施形態では、ヒートシンクブロック４０が発熱素子１０と上側ヒートシンク３０との間に介在しているが、このヒートシンクブロックは、発熱素子とヒートシンク（放熱板）とを熱的および電気的に接続するとともに、発熱素子からボンディングワイヤを引き出す際の当該ワイヤの高さを確保する等のために、発熱素子と放熱板との間の高さを確保する役割を有しているものである。
【０１０１】
ここで、ヒートシンクブロックが不要な構成である場合には、もちろんヒートシンクブロックを省略した構成であってもよい。
【０１０２】
また、本発明は、発熱素子の両面に設けられた一対の放熱板とを備えるとともに装置のほぼ全体を樹脂でモールドした半導体装置が、絶縁材を介して冷却器と接触している半導体装置の冷却構造において、半導体装置と冷却器との相対的な位置ずれを防止すべく、半導体装置の外周にガイド部を設けたことを要部とするものであり、その他の部分は、適宜設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の冷却構造を示す概略断面図である。
【図２】上記第１実施形態に係る半導体装置の冷却構造を複数個積層した状態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の冷却構造を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の冷却構造を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第４実施形態に係る半導体装置の冷却構造を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）中に示される第４実施形態の半導体装置の斜視図である。
【図６】従来の一般的な半導体装置の冷却構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０…発熱素子としての半導体チップ、２０…放熱板としての下側ヒートシンク、
３０…放熱板としての上側ヒートシンク、６０…樹脂、１００…半導体装置、
１１０…絶縁材としての絶縁板、１２０…冷却器、１５０…ガイド部。
【図１】
2005123233.tif 000003
【図２】
2005123233.tif 000004
【図３】
2005123233.tif 000005
【図４】
2005123233.tif 000006
【図５】
2005123233.tif 000007
【図６】
2005123233.tif 000008