(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を有する半導体モジュールと、
前記半導体モジュールを挟持するように配置される一対の絶縁部材と、
前記一対の絶縁部材を挟持するように配置され、内部で第１方向に向かって冷却媒体を流通させる一対の冷却チューブと、
を備える両面冷却型半導体装置であって、
前記半導体モジュールは、矩形状の凸面からなる第１凸状部を有し、
前記絶縁部材は、前記半導体モジュールの前記第１凸状部に当接する第１面の反対面側であって矩形状の凸面からなる第２凸状部を有し、
前記冷却チューブは、前記絶縁部材の前記第２凸状部に当接するチューブ当接面を有し、
前記半導体モジュールの前記第１凸状部の矩形状凸面の前記第１方向幅をＨａ１とし、該第１凸状部の矩形状凸面の前記第１方向に直交する第２方向幅をＨａ２とし、
前記絶縁部材の前記第２凸状部の矩形状凸面の前記第１方向幅をＨｂ１とし、該第２凸状部の矩形状凸面の前記第２方向幅をＨｂ２とし、
前記冷却チューブの前記チューブ当接面の前記第２方向幅をＨｃ２とした場合に、
下記の式１の関係を有し、
前記第１方向において、前記絶縁部材のうち前記冷却チューブに当接する部分は、前記半導体モジュールの前記第１凸状部の外側に位置しないことを特徴とする両面冷却型半導体装置。
【数１】
0004506692.tif 000009
【請求項２】
さらに、下記の式２の関係を有し、
前記第２方向において、前記絶縁部材のうち前記冷却チューブに当接する部分は、前記半導体モジュールの前記第１凸状部の外側に位置しない請求項１記載の両面冷却型半導体装置。
【数２】
0004506692.tif 000010
【請求項３】
半導体素子を有する半導体モジュールと、
前記半導体モジュールを挟持するように配置される一対の絶縁部材と、
前記一対の絶縁部材を挟持するように配置され、内部で第１方向に向かって冷却媒体を流通させる一対の冷却チューブと、
を備える両面冷却型半導体装置であって、
前記半導体モジュールは、矩形状の凸面からなる第１凸状部を有し、
前記絶縁部材は、前記半導体モジュールの前記第１凸状部に当接する第１面の反対面側であって矩形状の凸面からなる第２凸状部を有し、
前記冷却チューブは、前記絶縁部材の前記第２凸状部に当接するチューブ当接面を有し、
前記半導体モジュールの前記第１凸状部の矩形状凸面の前記第１方向幅をＨａ１とし、該第１凸状部の矩形状凸面の前記第１方向に直交する第２方向幅をＨａ２とし、
前記絶縁部材の前記第２凸状部の矩形状凸面の前記第１方向幅をＨｂ１とし、該第２凸状部の矩形状凸面の前記第２方向幅をＨｂ２とし、
前記冷却チューブの前記チューブ当接面の前記第２方向幅をＨｃ２とした場合に、
下記の式３の関係を有し、
前記第２凸状部の矩形状凸面の前記第２方向幅のそれぞれの端部は、前記第１凸状部の矩形状凸面の前記第２方向幅の両端部よりも外側に位置せず、
前記第２方向において、前記絶縁部材のうち前記冷却チューブに当接する部分は、前記半導体モジュールの前記第１凸状部の外側に位置しない請求項１記載の両面冷却型半導体装置。
【数３】
0004506692.tif 000011
【請求項４】
前記冷却チューブは、前記第２凸状部を嵌め入れる凹状部を有し、
前記第２凸状部の凸面の高さをＴｂとし、前記凹状部の深さをＴｃとした場合に、
下記の式４の関係を有する請求項１〜３の何れか一項に記載の両面冷却型半導体装置。
【数４】
0004506692.tif 000012
【請求項５】
前記第１凸状部及び前記第２凸状部は、前記半導体素子と前記冷却チューブとの対向空間に配置される請求項１〜４の何れか一項に記載の両面冷却型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールを両面から冷却する両面冷却型半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷却性能を向上するために、半導体モジュールを両面から冷却する両面冷却型半導体装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この両面冷却型半導体装置は、半導体モジュールの両面側に一対の絶縁部材を配置し、当該一対の絶縁部材を冷却チューブで挟持するように配置する構成からなる。
【特許文献１】特開２００１−３５２０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、両面冷却型半導体装置では、絶縁部材と冷却チューブとを確実に当接させるため、且つ、半導体モジュールと絶縁部材とを確実に当接させるために、冷却チューブを絶縁部材及び半導体モジュール側へ押圧している。
【０００４】
また、半導体モジュールの両側面には、半導体素子が発生した熱を放熱するための放熱板を備えている。そして、この放熱板は、半導体モジュールにおいて凸状部を形成している。つまり、絶縁部材は、半導体モジュールの凸状部と冷却チューブとにより挟圧されることになる。
【０００５】
このように、絶縁部材を半導体モジュールの凸状部と冷却チューブとにより挟圧することで、冷却チューブの一部が変形する。具体的には、冷却チューブのうち半導体モジュールの凸状部に対応する部分が、凹状に変形する。つまり、絶縁部材のうち半導体モジュールの凸状部に当接する部分は、冷却チューブに埋設されることになる。一方、絶縁部材のうち半導体モジュールの凸状部に当接する部分の外側部分は、冷却チューブに埋設されない。従って、絶縁部材のうち半導体モジュールの凸状部の輪郭部分に相当する位置において、応力が集中し、結果としてクラックが発生するおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、絶縁部材に応力が集中することを回避することによりクラックの発生を防止することができる両面冷却型半導体装置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】
【０００７】
本発明の第１の両面冷却型半導体装置は、半導体素子を有する半導体モジュールと、半導体モジュールを挟持するように配置される一対の絶縁部材と、一対の絶縁部材を挟持するように配置され、内部で第１方向に向かって冷却媒体を流通させる一対の冷却チューブとを備える。そして、半導体モジュールは、矩形状の凸面からなる第１凸状部を有する。絶縁部材は、第１凸状部に当接する第１面の反対面側であって矩形状の凸面からなる第２凸状部を有する。冷却チューブは、第２凸状部に当接するチューブ当接面を有する。
【０００８】
さらに、第１凸状部の矩形状凸面の第１方向幅をＨａ１とし、該第１凸状部の矩形状凸面の第１方向に直交する第２方向幅をＨａ２とし、第２凸状部の矩形状凸面の第１方向幅をＨｂ１とし、該第２凸状部の矩形状凸面の第２方向幅をＨｂ２とし、冷却チューブのチューブ当接面の第２方向幅をＨｃ２とした場合に、下記の式１の関係を有する。さらに加えて、第１方向において、絶縁部材のうち冷却チューブに当接する部分は、半導体モジュールの第１凸状部の外側に位置しない。
【０００９】
【数１】
0004506692.tif 000002
【００１０】
ここで、第１方向とは、冷却チューブの内部を冷却媒体が流通する方向である。すなわち、第１方向は、冷却チューブが延在する方向である。そして、本発明の両面冷却型半導体装置によれば、第１方向において、絶縁部材のうち冷却チューブに当接する部分は、半導体モジュールの第１凸状部の外側に位置しない。従って、冷却チューブにより半導体モジュール及び絶縁部材を挟圧したとしても、第１方向において、絶縁部材のうち半導体モジュールの第１凸状部の輪郭部分に相当する位置で、応力が集中することを回避できる。つまり、第１方向において、絶縁部材にクラックが発生することを確実に防止できる。
【００１１】
また、上述した本発明の第１の両面冷却型半導体装置は、さらに、下記の式２の関係を有し、第２方向において、絶縁部材のうち冷却チューブに当接する部分は、半導体モジュールの第１凸状部の外側に位置しないようにするとよい。
【００１２】
【数２】
0004506692.tif 000003
【００１３】
ここで、第２方向とは、冷却チューブの内部を冷却媒体が流通する方向に直交する方向である。すなわち、第２方向は、冷却チューブが延在する方向に直交する方向、いわゆる冷却チューブの幅方向である。そして、第２方向において、上述したクラックの発生の問題が生じる場合とは、特に、冷却チューブの第２方向幅Ｈｃ２が、半導体モジュールの第１凸状部の矩形状凸面の第２方向幅Ｈａ２以上の場合である。この場合とは、第２方向において、冷却チューブが、半導体モジュールの第１凸状部の外側に位置している。このときに、絶縁部材のうち冷却チューブに当接する部分が、半導体モジュールの第１凸状部の外側に位置していると、上述したクラックが発生するおそれがある。
【００１４】
しかし、本発明の両面冷却型半導体装置によれば、冷却チューブにより半導体モジュール及び絶縁部材を挟圧したとしても、第１方向に加えて第２方向においても、絶縁部材のうち半導体モジュールの第１凸状部の輪郭部分に相当する位置で、応力が集中することを回避できる。つまり、第１方向に加えて第２方向においても、絶縁部材にクラックが発生することを確実に防止できる。
【００１５】
また、本発明の第２の両面冷却型半導体装置は、半導体素子を有する半導体モジュールと、半導体モジュールを挟持するように配置される一対の絶縁部材と、一対の絶縁部材を挟持するように配置され、内部で第１方向に向かって冷却媒体を流通させる一対の冷却チューブとを備える。そして、半導体モジュールは、矩形状の凸面からなる第１凸状部を有する。絶縁部材は、第１凸状部に当接する第１面の反対面側であって矩形状の凸面からなる第２凸状部を有する。冷却チューブは、第２凸状部に当接するチューブ当接面を有する。
【００１６】
さらに、第１凸状部の矩形状凸面の第１方向幅をＨａ１とし、該第１凸状部の矩形状凸面の第１方向に直交する第２方向幅をＨａ２とし、第２凸状部の矩形状凸面の第１方向幅をＨｂ１とし、該第２凸状部の矩形状凸面の第２方向幅をＨｂ２とし、冷却チューブのチューブ当接面の第２方向幅をＨｃ２とした場合に、下記の式３の関係を有する。さらに加えて、第２方向において、絶縁部材のうち冷却チューブに当接する部分は、半導体モジュールの第１凸状部の外側に位置しない。
【００１７】
【数３】
0004506692.tif 000004
【００１８】
本発明の第２の両面冷却型半導体装置によれば、冷却チューブにより半導体モジュール及び絶縁部材を挟圧したとしても、第２方向においても、絶縁部材のうち半導体モジュールの第１凸状部の輪郭部分に相当する位置で、応力が集中することを回避できる。つまり、第２方向においても、絶縁部材にクラックが発生することを確実に防止できる。
【００１９】
また、本発明の第１、第２の両面冷却型半導体装置は、冷却チューブは、第２凸状部を嵌め入れる凹状部を有し、第２凸状部の凸面の高さをＴｂとし、凹状部の深さをＴｃとした場合に、下記の式４の関係を有するようにするとよい。
【００２０】
【数４】
0004506692.tif 000005
【００２１】
これにより、冷却チューブが半導体モジュール及び絶縁部材を挟圧した場合に、確実に、絶縁部材のうちの第２凸状部の外側部分が冷却チューブに当接することを回避できる。従って、絶縁部材に応力が集中することを確実に回避できる。
【００２２】
また、このように、冷却チューブに凹状部を有する場合には、当該凹状部を以下のように成形するとよい。すなわち、凹状部は、冷却チューブに第２凸状部に応じた基礎凹状部を予め形成する基礎凹状部形成工程と、第２凸状部を基礎凹状部に加圧して、基礎凹状部の深さよりも深い加圧凹状部を形成する加圧工程とにより形成するとよい。
【００２３】
つまり、絶縁部材の第２凸状部を冷却チューブの基礎凹状部に嵌め合わせるように配置しておき、その後、絶縁部材を冷却チューブに押圧することで、より深い加圧凹状部を形成する。これにより、絶縁部材と冷却チューブとの当接面の位置決めを非常に容易に且つ正確に行うことができる。その結果、半導体モジュールの第１凸状部と絶縁部材の第２凸状部との相対位置を、確実に上述した関係となるようにすることができる。すなわち、確実に、絶縁部材にクラックが発生することを防止できる。
【００２４】
ここで、冷却性能を確保するためには、半導体素子が発生した熱が冷却チューブへ伝達されることが必要である。そして、半導体素子が発熱した熱は、半導体素子から半導体モジュールの第１凸状面を介して絶縁部材へ伝達される。さらに、絶縁部材へ伝達した熱は、絶縁部材の第２凸状面を介して冷却チューブへ伝達される。
【００２５】
そこで、半導体モジュールの第１凸状部及び絶縁部材の第２凸状部が、半導体素子と冷却チューブとの対向空間に配置されるようにするとよい。つまり、半導体モジュール、絶縁部材、及び冷却チューブが上下方向に積層されているとした場合に、半導体素子の直下又は直上に、半導体モジュールの第１凸状部及び絶縁部材の第２凸状部が配置していることになる。これにより、半導体素子が発生した熱を確実に冷却チューブへ伝達することができる。つまり、十分な冷却性能を確保することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の両面冷却型半導体装置によれば、絶縁部材に応力が集中することを回避することができる。その結果、絶縁部材にクラックの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態の両面冷却型半導体装置１について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、両面冷却型半導体装置１の正面図を示す。図２は、両面冷却型半導体装置１の右側面図を示す。以下、特に説明しない限り、上下方向とは図１及び図２の上下方向を意味し、水平方向とは図１及び図２の水平方向（横方向）を意味する。そして、冷媒流通方向（本発明における第１方向）とは図１の左右方向（図２の前後方向）を意味し、チューブ幅方向（本発明における第２方向）とは図１の前後方向（図２の左右方向）を意味する。
【００２８】
図１及び図２に示すように、両面冷却型半導体装置１は、半導体モジュール１０と、一対の絶縁部材２０、３０と、一対の冷却チューブ４０、５０と、放熱グリス６１〜６４とから構成される。
【００２９】
半導体モジュール１０は、扁平矩形状の樹脂ケース１１と、半導体素子１２と、複数の端子１３・・１３と、一対の放熱板１４、１５とを備える。半導体素子１２は、扁平矩形状からなり、例えば、電力変換回路を構成するＩＧＢＴ素子などである。この半導体素子１２は、樹脂ケース１１の内部に配置されている。複数の端子１３・・１３は、半導体素子１２に電気的に接続されている。そして、これら複数の端子１３・・１３は、樹脂ケース１２の図２の左右側面から外側へ水平方向に延在する。これらの端子１３・・１３は、他の電気部品に接続される。
【００３０】
一対の放熱板１４、１５（第１の放熱板１４及び第２の放熱板１５）は、それぞれ、金属からなり、樹脂ケース１１よりも小さな扁平矩形状からなる。具体的には、それぞれの放熱板１４、１５の冷媒流通方向の幅（本発明における第１方向幅）はＨａ１であり、それぞれの放熱板１４、１５のチューブ幅方向の幅（本発明における第２方向幅）はＨａ２である。
【００３１】
そして、一対の放熱板１４、１５は、半導体素子１２の上下側の両面を挟持するように配置されている。つまり、第１の放熱板１４は、半導体素子１２の上面に当接して配置されている。さらに、第１の放熱板１４の上面側は、樹脂ケース１１の上面よりも上側へ突出している。そして、第２の放熱板１５は、半導体素子１２の下面に当接して配置されている。さらに、第２の放熱板１５の下面側は、樹脂ケース１１の下面よりも下側に突出している。つまり、半導体モジュール１０全体として見た場合には、上側及び下側に凸状部（本発明における第１凸状部）を有する形状をなしている。この上側の凸状部は、第１の放熱板１４により形成され、下側の凸状部は、第２の放熱板１５により形成される。そして、これらの凸状部の矩形状凸面のそれぞれの輪郭辺長がＨａ１、Ｈａ２となる。
【００３２】
一対の絶縁部材２０、３０（第１の絶縁部材２０及び第２の絶縁部材３０）は、板状からなり、電気絶縁性及び良熱伝導性を備えた材料、例えば、セラミックス、エポキシ等の樹脂材料、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等からなる。この一対の絶縁部材２０、３０は、半導体素子１２及び一対の放熱板１４、１５を上下側から挟持するように配置されている。そして、この一対の絶縁部材２０、３０のそれぞれは、基板部２１と、絶縁凸部２２とを有している。
【００３３】
基板部２１は、矩形の平板状からなる。この基板部２１は、樹脂ケース１１の上面とほぼ同等の大きさからなる。そして、第１の絶縁部材２０の基板部２１の下面側は、第１の放熱板１４の上面側に当接している。ただし、当該基板部２１の下面と第１の放熱板１４の上面との間には、僅かな放熱グリス６１が介在している。また、第２の絶縁部材３０の基板部２１の上面側は、第２の放熱板１５の下面側に当接している。ただし、当該基板部２１の上面と第２の放熱板１５の下面との間には、僅かな放熱グリス６２が介在している。
【００３４】
絶縁凸部２２の冷媒流通方向の幅（本発明における第１方向幅）はＨｂ１であり、絶縁凸部２２のチューブ幅方向の幅（本発明における第２方向幅）はＨｂ２である。また、絶縁凸部２２の突出高さは、Ｔｂである。そして、絶縁凸部２２の冷媒流通方向の幅Ｈｂ１は、一対の放熱板１４、１５の冷媒流通方向の幅Ｈａ１以下である。すなわち、下記の式５の関係を有する。また、絶縁凸部２２のチューブ幅方向の幅Ｈｂ２は、一対の放熱板１４、１５のチューブ幅方向の幅Ｈａ２以下である。すなわち、下記の式６の関係を有する。
【００３５】
【数５】
0004506692.tif 000006
【００３６】
そして、第１の絶縁部材２０において、絶縁凸部２２は、基板部２１の上面側に配置されている。すなわち、第１の絶縁部材２０全体として見た場合には、上側に凸状部（本発明における第２凸状部）を有する形状をなしている。そして、この上側の凸状部は、絶縁凸部２２により形成され、当該凸状部の矩形状凸面のそれぞれの輪郭辺長がＨｂ１、Ｈｂ２である。さらに、この第１の絶縁部材２０の絶縁凸部２２の矩形状凸面の冷媒流通方向の端部は、第１の放熱板１４の矩形状凸面の冷媒流通方向の両端部よりも外側に位置しないように配置している。また、第１の絶縁部材２０の絶縁凸部２２の矩形状凸面のチューブ幅方向の端部は、第１の放熱板１４の矩形状凸面のチューブ幅方向の両端部よりも外側に位置しないように配置している。そして、第１の絶縁部材２０の絶縁凸部２２は、半導体素子１２の直上に位置するように配置している。
【００３７】
また、第２の絶縁部材３０において、絶縁凸部２２は、基板部２１の下面側に配置されている。すなわち、第２の絶縁部材３０全体として見た場合には、下側に凸状部（本発明における第２凸状部）を有する形状をなしている。そして、この下側の凸状部は、絶縁部凸部２２により形成され、当該凸状部の矩形状凸面のそれぞれの輪郭辺長がＨｂ１、Ｈｂ２である。さらに、この第２の絶縁部材３０の絶縁凸部２２の矩形状凸面の冷媒流通方向の端部は、第２の放熱板１５の矩形状凸面の冷媒流通方向の両端部よりも外側に位置しないように配置している。また、第２の絶縁部材３０の絶縁凸部２２の矩形状凸面のチューブ幅方向の端部は、第２の放熱板１５の矩形状凸面のチューブ幅方向の両端部よりも外側に位置しないように配置している。そして、第２の絶縁部材３０の絶縁凸部２２は、半導体素子１２の直下に位置するように配置している。
【００３８】
一対の冷却チューブ４０、５０（第１の冷却チューブ４０及び第２の冷却チューブ５０）は、アルミニウムからなる扁平状の長尺体である。この一対の冷却チューブ４０、５０は、半導体素子１２、一対の放熱板１４、１５、及び、一対の絶縁部材２０、３０を上下側から挟持するように配置されている。そして、冷却チューブ４０、５０の冷媒流通方向の幅は、Ｈｃ１である。冷却チューブ４０、５０のチューブ幅方向の幅は、Ｈｃ２である。そして、冷却チューブ４０、５０の冷媒流通方向の幅Ｈｃ１は、一対の放熱板１４、１５及び一対の絶縁部材２０、３０の冷媒流通方向の幅Ｈａ１、Ｈｂ１以上である。すなわち、下記の式７の関係を有する。また、冷却チューブ４０、５０のチューブ幅方向の幅Ｈｃ２は、一対の放熱板１４、１５及び一対の絶縁部材２０、３０のチューブ幅方向の幅Ｈａ２、Ｈｂ２以上である。すなわち、下記の式８の関係を有する。
【００３９】
【数６】
0004506692.tif 000007
【００４０】
そして、冷却チューブ４０、５０の内部には、長手方向（図１の左右方向）に向かって冷却媒体を流通させる流路４１、５１が、チューブ幅方向に複数本並列して形成されている。つまり、冷却チューブ４０、５０は、非常に薄肉な板状部材から形成されている。さらに、これらの冷却チューブ４０、５０には、絶縁部材２０、３０の絶縁凸部２２に対応する凹状部４２、５２が形成されている。
【００４１】
具体的には、第１の冷却チューブ４０の下面側には、第１の絶縁部材２０の絶縁凸部２２に対応する第１の凹状部４２が形成されている。そして、この第１の凹状部４２に、第１の絶縁部材２０の絶縁凸部２２が嵌め入れられた状態となっている。さらに、第１の凹状部４２の凹面には、第１の絶縁部材２０の絶縁凸部２２の凸面が当接している。ただし、第１の凹状部４２の凹面と第１の絶縁部材２０の絶縁凸部２２の凸面との間には、僅かな放熱グリス６３が介在している。
【００４２】
また、第２の冷却チューブ５０の下面側には、第２の絶縁部材３０の絶縁凸部２２に対応する第２の凹状部５２が形成されている。そして、この第２の凹状部５２に、第２の絶縁部材３０の絶縁凸部２２が嵌め入れられた状態となっている。さらに、第２の凹状部５２の凹面には、第２の絶縁部材３０の絶縁凸部２２の凸面が当接している。ただし、第２の凹状部５２の凹面と第２の絶縁部材３０の絶縁凸部２２の凸面との間には、僅かな放熱グリス６４が介在している。
【００４３】
そして、この冷却チューブ４０、５０の凹状部４２、５２の深さは、Ｔｃである。この凹状部４２、５２の深さＴｃは、絶縁凸部２２の突出高さＴｂより小さい。すなわち、下記の式９の関係を有する。従って、冷却チューブ４０、５０は、絶縁部材２０、３０の基板部２１に当接しない。
【００４４】
【数７】
0004506692.tif 000008
【００４５】
ここで、上述した構成からなる両面冷却型半導体装置１の製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。ここで説明する製造方法とは、半導体モジュール１０及び一対の絶縁部材２０、３０が予め一体的に接合されたものと、一対の冷却チューブ４０、５０との接合に関する製造方法である。ここで、図３は、第１の製造方法を説明する図である。図３（ａ）は、前記接合前の状態を示し、図３（ｂ）は、前記接合後の状態を示す。また、図４は、第２の製造方法を説明する図である。図４（ａ）は、前記接合前の状態を示し、図４（ｂ）は、前記接合後の状態を示す。なお、図３及び図４において、第１の絶縁部材２０及び第１の冷却チューブ４０は、図示しない。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、第１の冷却チューブ４０の下面、及び、第２の冷却チューブ５０の上面は、何れも平坦面をなしている。すなわち、この段階では、冷却チューブ４０、５０には、上述した第１の凹状部４２及び第２の凹状部５２は形成されていない。
【００４７】
そして、第２の絶縁部材３０を第２の冷却チューブ５０の上面に押圧する（本発明における加圧工程）。また、図示しないが、第１の絶縁部材２０を第１の冷却チューブ４０の下面に押圧する（本発明における加圧工程）。ここで、冷却チューブ４０、５０は、非常に薄肉の板状部材により形成されており、且つ、内部に流路５１を形成しているため、絶縁部材２０、３０よりも剛性が低い。従って、第２の絶縁部材３０を第２の冷却チューブ５０の上面に押圧することにより、図３（ｂ）に示すように、第２の冷却チューブ５０の上面に第２の凹状部５２が形成される。また、図示しないが、第１の絶縁部材２０を第１の冷却チューブ４０の下面に押圧することにより、第１の冷却チューブ４０の下面に第１の凹状部４２が形成される。
【００４８】
そして、第１の絶縁部材２０を第１の冷却チューブ４０の下面に押圧することにより、第１の絶縁部材２０と第１の冷却チューブ４０との密着性が高くなる。また、第２の絶縁部材３０を第２の冷却チューブ５０の下面に押圧することにより、第２の絶縁部材３０と第２の冷却チューブ５０との密着性が高くなる。この結果、冷却性能を向上することができる。
【００４９】
次に、図４（ａ）（ｂ）を参照して第２の製造方法について説明する。図４（ａ）に示すように、第２の冷却チューブ５０の上面には、予め第１の基礎凹状部５３が形成されている（本発明における基礎凹状部形成工程）。この第１の基礎凹状部５３の深さは、Ｔｃ２である。そして、この第１の基礎凹状部５３の深さＴｃ２は、上述した第２の凹状部５２の深さＴｃより浅くされている。また、図示しないが、第１の冷却チューブ４０の下面には、予め第２の基礎凹状部が形成されている（本発明における基礎凹状部形成工程）。この第２の基礎凹状部の深さは、上述した第１の凹状部４２より浅くされている。さらに、第１、第２の基礎凹状部５３は、第１、第２の絶縁部材２０、３０の絶縁凸部２２に対応する形状からなる。すなわち、それぞれの冷媒流通方向の幅及びチューブ幅方向の幅は、Ｈｂ１、Ｈｂ２とほぼ同等である。
【００５０】
そして、第２の絶縁部材３０の絶縁凸部２２を第２の基礎凹状部５３へ嵌め合わせるように位置決めする。また、第１の絶縁部材２０の絶縁凸部２２を第１の基礎凹状部へ嵌め合わせるように位置決めする。
【００５１】
続いて、第２の絶縁部材３０を第２の冷却チューブ５０の上面に押圧する（本発明における加圧工程）。また、図示しないが、第１の絶縁部材２０を第１の冷却チューブ４０の下面に押圧する（本発明における加圧工程）。このように、第２の絶縁部材３０を第２の冷却チューブ５０の上面に押圧することにより、図４（ｂ）に示すように、第２の冷却チューブ５０の上面に第２の基礎凹状部５３よりも深さの深い第２の凹状部５２が形成される。また、図示しないが、第１の絶縁部材２０を第１の冷却チューブ４０の下面に押圧することにより、第１の冷却チューブ４０の下面に第１の基礎凹状部より深さの深い第１の凹状部４２が形成される。
【００５２】
このように、冷却チューブ４０、５０に予め第１、第２の基礎凹状部５３を形成することで、絶縁部材２０、３０を冷却チューブ４０、５０へ押圧する際に、両者の位置決めをすることができる。従って、押圧することによる位置ずれなどが生じることを防止できる。
【００５３】
以上説明したような両面冷却型半導体装置１によれば、絶縁部材２０、３０のうち放熱板１２、１３の輪郭部分に当接する位置に、応力が集中することなく、クラックが発生することを防止できる。
【００５４】
以下に、このことについて説明する。まず、図５及び図６を参照して、従来の両面冷却型半導体装置２について説明する。ここで、図５は、図１に対応する図であって、従来の両面冷却型半導体装置２の正面図を示す。図６は、従来の両面冷却型半導体装置２の右側面図を示す。なお、上述した本実施形態の両面冷却型半導体装置１と同一構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図５及び図６に示すように、両面冷却型半導体装置２の一対の絶縁部材７０、８０は、平板状からなる場合である。従って、一対の絶縁部材７０、８０は、上述した基板部２１のみからなり、絶縁凸部２２を有しない形状である。具体的には、絶縁部材７０、８０の冷媒流通方向の幅Ｈｘ１は、放熱板１２、１３の冷媒流通方向の幅Ｈａ１よりも大きい。また、絶縁部材７０、８０のチューブ幅方向の幅Ｈｘ２は、放熱板１２、１３のチューブ幅方向の幅Ｈａ２よりも大きい。
【００５６】
ここで、従来の両面冷却型半導体装置２においても、本実施形態の両面冷却型半導体装置１と同様に、図３及び図４に示したように、まず、半導体モジュール１０及び一対の絶縁部材７０、８０を予め一体的に接合しておき、当該接合されたものと一対の冷却チューブ４０、５０との接合を行う。
【００５７】
このとき、第１の絶縁部材７０と第１の冷却チューブ４０との間において、第１の絶縁部材７０のうち第１の放熱板１２の直上に位置する範囲が、第１の冷却チューブ４０の下面にめり込むようになる。そして、第１の絶縁部材７０のうち第１の放熱板１２の直上に位置する範囲の周囲は、第１の冷却チューブ４０の下面にはほとんどめり込まない。従って、第１の絶縁部材７０の下面側のうち第１の放熱板１２の輪郭部分に当接する位置（図５及び図６のＡ部）に、応力が集中する。
【００５８】
また、第２の絶縁部材８０と第２の冷却チューブ５０との間において、第２の絶縁部材８０のうち第２の放熱板１３の直下に位置する範囲が、第２の冷却チューブ５０の上面にめり込むようになる。そして、第２の絶縁部材８０のうち第２の放熱板１３の直下に位置する範囲の周囲は、第２の冷却チューブ５０の上面にはほとんどめり込まない。従って、第２の絶縁部材８０の下面側のうち第２の放熱板１３の輪郭部分に当接する位置（図５及び図６のＢ部）に、応力が集中する。
【００５９】
その結果、絶縁部材７０、８０の図５及び図６のＡ部及びＢ部において、クラックが発生するおそれがある。
【００６０】
これに対して、本実施形態の両面冷却型半導体装置１は、以下のようになる。まず、上述した式９により、絶縁部材２０、３０のうち冷却チューブ４０、５０に当接する部分は、絶縁部材２０、３０の絶縁凸部２２の凸面のみである。
【００６１】
そして、冷媒流通方向及びチューブ幅方向において、第１の絶縁部材２０の絶縁凸部の矩形状凸面の端部は、第１の放熱板１４の矩形状凸面の両端部よりも外側に位置していない。すなわち、第１の絶縁部材２０のうち冷却チューブ４０に当接する部分は、第１の放熱板１２の直上に位置する範囲の周囲には存在しない。また、冷媒流通方向及びチューブ幅方向において、第２の絶縁部材３０の絶縁凸部の矩形状凸面の端部は、第２の放熱板１５の矩形状凸面の両端部よりも外側に位置していない。すなわち、第２の絶縁部材３０のうち冷却チューブ５０に当接する部分は、冷媒流通方向において、第２の放熱板１３の直下に位置する範囲の周囲には存在しない。
【００６２】
従って、半導体モジュール１０及び一対の絶縁部材１２、１３を一対の冷却チューブ４０、５０に押圧するとしても、絶縁部材２０、３０に応力が集中することはない。つまり、絶縁部材２０、３０にクラックが発生することを確実に防止できる。
【００６３】
また、上述した第２の製造方法を採用した場合には、絶縁部材２０、３０を冷却チューブ４０、５０へ押圧する際に、両者の位置決めをすることができる。これにより、絶縁部材２０、３０のうち冷却チューブ４０に当接する部分が、放熱板１２、１３の直上又は直下に位置する範囲の周囲に確実に存在しないようにすることができる。すなわち、絶縁部材２０、３０にクラックが発生することをより確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】両面冷却型半導体装置１の正面図を示す。
【図２】両面冷却型半導体装置１の右側面図を示す。
【図３】両面冷却型半導体装置１の第１の製造方法を説明する図である。
【図４】両面冷却型半導体装置１の第２の製造方法を説明する図である。
【図５】従来の両面冷却型半導体装置２の正面図を示す。
【図６】従来の両面冷却型半導体装置２の右側面図を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１：両面冷却型半導体装置、  ２：従来の両面冷却型半導体装置、
１０：半導体モジュール、  １１：樹脂ケース、  １２：半導体素子、
１３：端子、  １４、１５：放熱板、
２０、３０：絶縁部材、  ２１：基板部、  ２２：絶縁凸部、
４０、５０：冷却チューブ、  ４１、５１：流路、  ４２、５２：凹状部、
５３：基礎凹状部、  ６１〜６４：放熱グリス、  ７０、８０：従来の絶縁部材
【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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