(57)【要約】【課題】温度差が生じても従来よりは絶縁部材の剥離を抑止することができる半導体モジュールを提供することである。【解決手段】複数の半導体素子１６と、各半導体素子１６で生じる熱を放出する放熱部１５と、少なくとも半導体素子１６を覆う絶縁部材１４とを備える半導体モジュール１０において、絶縁部材１４は線膨張係数差によって生じる応力を緩和する応力緩和部１７（例えば長溝状スリット１７ａ，１７ｂ等）を有する構成とした。この構成によれば、放熱部１５と絶縁部材１４との間に温度差が生じても、絶縁部材１４に備える応力緩和部１７が線膨張係数差によって生じる応力を緩和する。こうして応力が緩和されるので、従来よりは絶縁部材１４の剥離を抑止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子と、各前記半導体素子で生じる熱を放出する放熱部と、少なくとも前記半導体素子を覆う絶縁部材とを備える半導体モジュールにおいて、
前記絶縁部材は、線膨張係数差によって生じる応力を緩和する応力緩和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】
前記応力緩和部は、前記放熱部の相互間に位置する部位に設けることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記応力緩和部は、スリットおよび穴のうちで一方または双方が形成される部位であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記応力緩和部は、前記スリット相互間に前記穴が形成されることを特徴とする請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記絶縁部材は、両面から覆うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記絶縁部材は、前記半導体素子に対向する面とは反対側の面に導体部材を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記導体部材は、予め前記絶縁部材と一体成形されることを特徴とする請求項６に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記絶縁部材は、絶縁フィルムまたは絶縁シートであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に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、複数の半導体素子、放熱部、絶縁部材を備える半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、放熱効率に優れ、高い形状精度を有する半導体冷却ユニットに関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この半導体冷却ユニットは、同文献の段落番号［００２０］および図１の記載を参照すると、半導体素子（１１）を挟むように相互に対面する２枚の電極板（１５）を有し、各電極板（１５）に対して絶縁層（３０）を介在させて冷却チューブ（２０）を接合する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０９３５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１で開示された半導体冷却ユニットの構成によれば、各電極板（１５）の全面に対して絶縁層（３０）を接着させ、絶縁層（３０）の全面に対して冷却チューブ（２０）を接着させている。一般的に電極板（１５）と冷却チューブ（２０）との間には大きな温度差が生じるので、絶縁層（３０）には線膨張係数差による応力が少なからず発生する。当該応力が接着力を上回る場合には、絶縁層（３０）の一部（多くは端面）から剥離が発生するという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、温度差が生じても従来よりは絶縁部材の剥離を抑止することができる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】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、複数の半導体素子と、各前記半導体素子で生じる熱を放出する放熱部と、少なくとも前記半導体素子を覆う絶縁部材とを備える半導体モジュールにおいて、前記絶縁部材は、線膨張係数差によって生じる応力を緩和する応力緩和部を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、放熱部と絶縁部材との間に温度差が生じても、絶縁部材に備える応力緩和部が線膨張係数差によって生じる応力を緩和する。こうして応力が緩和されるので、従来よりは絶縁部材の剥離を抑止することができる。
【０００８】
なお「半導体素子」は、通電に伴って発熱する任意の半導体素子が該当する。例えば、半導体チップ、ＦＥＴ（具体的にはＭＯＳＦＥＴ，ＪＦＥＴ，ＭＥＳＦＥＴ等）、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、パワートランジスタ、ダイオード、サイリスタなどが該当する。「放熱部」は、半導体素子で生じる熱を放出可能な任意の部材を適用でき、材質・材料・形状等を問わない。「絶縁部材」は、熱伝導性があり、電気的絶縁性を有すれば任意の部材を適用でき、材質や材料等を問わない。「応力緩和部」は、線膨張係数差によって生じる応力を緩和可能な任意の形態（例えばスリット・穴・凹凸等）を含む。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記応力緩和部は、前記放熱部の相互間に位置する部位に設けることを特徴とする。この構成によれば、絶縁部材に備える応力緩和部を放熱部の相互間部位に位置させる。半導体素子や放熱部から放出される熱で線膨張係数差によって応力が生じても、当該放熱部の相互間部位に位置する応力緩和部が当該応力を緩和する。したがって、絶縁部材の剥離をより確実に抑止することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記応力緩和部は、スリットおよび穴のうちで一方または双方が形成される部位であることを特徴とする。この構成によれば、応力緩和部としてスリットや穴を絶縁部材に形成すればよい。したがって、簡単かつ低コストで絶縁部材の剥離を抑止することができる。なお、「スリット」および「穴」の形状や数量等は任意に設定可能である。「スリット」には、切り込み（直線状、破線状、曲線状等を問わない）を含む。「穴」には、貫通穴と非貫通穴（すなわち凹部）とを含む。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記応力緩和部は、前記スリット相互間に前記穴が形成されることを特徴とする。この構成によれば、絶縁部材に複数のスリットおよび穴の双方が応力緩和部として形成され、複数のスリットの相互間に穴が形成される。スリットおよび穴のうちで一方の応力緩和部が応力の全部を緩和できない場合でも、他方で残余の応力を緩和する。したがって、絶縁部材の剥離をさらに確実に抑止することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記絶縁部材は、両面から覆うことを特徴とする。この構成によれば、絶縁部材は半導体素子や放熱部を覆う部材であるが、これらの半導体素子や放熱部についてその両面から覆う。こうすれば、絶縁部材の剥離を抑止できるだけでなく、両面側で電気的な絶縁性を確保することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記絶縁部材は、前記半導体素子を覆う内面と対向する外面に導体部材を有することを特徴とする。この構成によれば、導体部材は放熱部と同様に放熱作用がある。絶縁部材が受ける熱で線膨張係数差によって応力が生じても導体部材から放熱するので、絶縁部材の剥離をより確実に抑止することができる。なお「導体部材」は絶縁部材よりも熱伝導率が高い材質や材料等であれば任意である。例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等が該当する。導体部材の形状は問わない。すなわち、絶縁部材と関連する形状（例えば同一形状や類似形状等）で形成してもよく、絶縁部材とは無関係な形状で形成してもよい。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記導体部材は、予め前記絶縁部材と一体成形されることを特徴とする。この構成によれば、絶縁部材と導体部材とが予め一体成形されているので、あとは半導体素子や放熱部を覆えばよい。絶縁部材と導体部材との接着や接合を行う工程が不要になるので、半導体モジュールの製造に要する時間を短縮することができる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、前記絶縁部材は、絶縁フィルムまたは絶縁シートであることを特徴とする。この構成によれば、絶縁部材として用いる絶縁フィルムや絶縁シートは一般的に厚みが薄いので、半導体モジュール全体の体格を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】半導体モジュールの第１構成例を模式的に示す図である。
【図２】応力緩和部の第１構成例を模式的に示す平面図である。
【図３】半導体モジュールの第２構成例を模式的に示す図である。
【図４】応力緩和部の第２構成例を模式的に示す平面図である。
【図５】半導体モジュールの第３構成例を模式的に示す図である。
【図６】半導体モジュールの第４構成例を模式的に示す図である。
【図７】応力緩和部の第３構成例を模式的に示す図である。
【図８】応力緩和部の第４構成例を模式的に示す図である。
【図９】半導体モジュールで発生する熱を吸収する熱吸収部材（冷却装置）の構成例を模式的に示す斜視図である。
【図１０】半導体モジュールで発生する熱を吸収する熱吸収部材（冷却フィン）の構成例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。
【００１８】
〔実施の形態１〕
実施の形態１は、２つの半導体素子を備え、各半導体素子の両面側を絶縁部材で覆う半導体モジュール（いわゆる両面モジュール）の第１構成例であって、図１と図２を参照しながら説明する。図１（Ａ）には平面図で示し、図１（Ｂ）には図１（Ａ）に示すIB−IB矢視の断面図を示す。なお、図１（Ａ）に実線で示す導体部材１３と破線で示す絶縁部材１４とは、図１（Ｂ）にも示すように平面的に同一形状である。同じく、双方を破線で示す放熱部１５と半導体素子１６とは、図１（Ｂ）にも示すように平面的に同一形状である。いずれも各要素の存在を明示にするため、便宜的に相似形状で示しているに過ぎない。図２には絶縁部材の様々な第１構成例を模式的に平面図で示す。
【００１９】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す半導体モジュール１０は「半導体素子パッケージ」とも呼ばれ、樹脂封止部１１、２つの放熱部１５、２つの半導体素子１６などを有する。樹脂封止部１１は、各放熱部１５および各半導体素子１６を封止して所定形状（例えば直方体等のような多面体）に形成するための封止体である。この封止体は、半導体素子１６を封止可能な絶縁材料であれば任意である。例えば、エポキシ樹脂（ＥＰ）やフェノール樹脂（ＰＦ）等のような各種の樹脂、当該樹脂を主成分としてシリカ充填材等を加えた熱硬化性成形材料、レジン・モールド等のような耐熱樹脂、金属酸化物（例えばアルミナ等）や無機化合物（例えば窒化ケイ素等）などを含むセラミックスなどが該当する。
【００２０】
放熱部１５は、半導体素子１６で生じる熱を放出可能な任意の部材を適用でき、材質・材料・形状等を問わない。本形態の放熱部１５は、半導体素子１６と直接または間接に接して放熱する機能を担い、熱伝導率が高い材料（例えば銅板等のような金属板）で形成したものを用いる。各放熱部１５は、各半導体素子１６の発熱面（図示する上面や下面）に対向して配置される。放熱部１５の形状は任意であり、図示するような平板状でもよく、半導体素子１６の形状や発熱量等に応じて曲面状でもよい。板厚についても均一であると不均一であるとを問わない。
【００２１】
２つの半導体素子１６は、それぞれが目的とする処理を行う電気回路が半導体で形成されている。インバータやコンバータ等の電力変換装置に用いる場合には、一方の半導体素子１６を上アーム側に用い、他方の半導体素子１６を下アーム側に用いる。各半導体素子１６は、半導体チップ、スイッチング素子、当該スイッチング素子を駆動する駆動回路、還流用ダイオードなどが該当する。スイッチング素子は、例えばＦＥＴ（具体的にはＭＯＳＦＥＴ，ＪＦＥＴ，ＭＥＳＦＥＴ等）、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、パワートランジスタ、ダイオード、サイリスタなどが該当する。各半導体素子１６は、端子１２，１８との間でワイヤボンディング等によって予め接続される（図示せず）。
【００２２】
端子１２，１８には、信号や電力の入出力を行う外部装置を接続する。図１（Ａ）の構成例では、端子１２を上面側に設け、端子１８を下面側に設けている。なお、端子をどの面に設けるのかは任意であり、端子数を幾つに設定するのかも任意である。端子１２に接続する外部装置の一例としては、例えば各半導体素子１６へ個別に信号を入力するコントローラ（例えばＥＣＵやコンピュータ等）が該当する。端子１８に接続する外部装置の一例としては、回転電機（例えば発電機，電動機，電動発電機等）や電力系統等が該当する。図１（Ａ）の構成例では端子１８が３つあるので、各端子は三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の電力を出力する端子に対応する。よって、接続する外部装置の相数に応じて端子１８の数も異なってくる。端子１２，１８に代えて、例えばリード，ピン，バスバー等ように、外部装置との間で電気的な接続を行える導電性の部材（接続部材）を用いてもよい。半導体モジュール１０の表面から突出しているか、当該表面に露出しているかを問わない。
【００２３】
絶縁部材１４は、熱伝導性があり、電気的絶縁性を有すれば任意の部材を適用でき、材質や材料等を問わない。本形態の絶縁部材１４は、絶縁性の樹脂で形成される絶縁フィルムを用い、接着・溶着・一体成形等によって固定される。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、一面（図１（Ｂ）の上面または下面）における２つの放熱部１５の合計面積よりも広い面積で形成され、放熱部１５を介した半導体素子１６や、樹脂封止部１１の一部を覆う。この絶縁部材１４は、放熱部１５（あるいは半導体素子１６）の相互間に応力緩和部１７を有する。応力緩和部１７は、線膨張係数差によって生じる応力を緩和する機能を担う。本形態では、上下の両端から中央部にかけて形成される長溝状スリット１７ｂである。応力緩和部１７の形状（第１構成例）については後述する（図２を参照）。
【００２４】
導体部材１３は、絶縁部材１４を通じて放熱部１５から伝わる熱を外部に逃がす機能を担い、絶縁部材１４における放熱部１５（あるいは半導体素子１６）を覆う内面と対向する外面に備えられる。本形態の導体部材１３は、絶縁部材１４と平面的に同一形状に形成され、接着や溶着等によって予め絶縁部材１４と一体成形される。絶縁部材１４と平面的に同一形状に形成されることから、上述した長溝状スリット１７ｂと同一形状の長溝状スリット１７ａを有する。この導体部材１３は、絶縁部材１４よりも熱伝導率が高い材質や材料等であれば任意である。例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等が該当する。なお、絶縁部材１４と導体部材１３との厚みは、同一でもよく異なってもよい。
【００２５】
図２には、応力緩和部１７の第１構成例を平面図で示す。なお形状の相違を分かり易くするために、図２（Ａ）には図１（Ａ）に示す長溝状スリット１７ｂを含む絶縁部材１４を示す。導体部材１３は絶縁部材１４と平面的に同一形状であるので、長溝状スリット１７ａを含む導体部材１３を示すことにもなる。
【００２６】
図２（Ｂ）には、図２（Ａ）に示す長溝状スリット１７ａ，１７ｂのほかに、穴１７ｃ，１７ｄを有する構成を示す。具体的には、絶縁部材１４について長溝状スリット１７ｂの相互間に穴１７ｄを備える。同様に、導体部材１３については長溝状スリット１７ａの相互間に穴１７ｃを備える。
【００２７】
図２（Ｃ）には、図２（Ａ）に示す長溝状スリット１７ａ，１７ｂのほかに、長穴１７ｅ，１７ｆを有する構成を示す。ここにいう長穴は、長溝状スリットとほぼ同じ形状を意味する。具体的には、絶縁部材１４について長溝状スリット１７ｂの相互間に長穴１７ｆを備える。同様に、導体部材１３については長溝状スリット１７ａの相互間に長穴１７ｅを備える。長穴１７ｅ，１７ｆに代えて、後述する図２（Ｆ）のように、長溝状スリット１７ａ，１７ｂの相互間に穴群１７ｇ，１７ｈを備えてもよい。
【００２８】
図２（Ｄ）には、図２（Ａ）に示す長溝状スリット１７ａ，１７ｂに代えて、穴群１７ｇ，１７ｈを有する構成を示す。穴群１７ｇ，１７ｈは、いずれも離散的な点列状に形成される複数の穴からなる。具体的には、絶縁部材１４について長溝状スリット１７ｂに対応する位置に穴群１７ｈを備える。同様に、導体部材１３については長溝状スリット１７ａに対応する位置に穴群１７ｇを備える。
【００２９】
図２（Ｅ）には、図２（Ｄ）に示す穴群１７ｇ，１７ｈのほかに、長穴１７ｅ，１７ｆを有する構成を示す。具体的には、絶縁部材１４について穴群１７ｈの相互間に長穴１７ｆを備える。導体部材１３については穴群１７ｇの相互間に長穴１７ｅを備える。
【００３０】
図２（Ｆ）には、放熱部１５（あるいは半導体素子１６）の相互間において、上端から下端にかけて穴群１７ｇ，１７ｈを有する構成を示す。具体的には、絶縁部材１４について穴群１７ｈを備え、導体部材１３については穴群１７ｇを備える。図２（Ｅ）との対比では、図２（Ｄ）に示す穴群１７ｇ，１７ｈの相互間に対して、さらに穴群１７ｇ，１７ｈを備えた構成とも言える。
【００３１】
図２（Ｇ）には、図２（Ａ）に示す長溝状スリット１７ａ，１７ｂに代えて、線状スリット１７ｉ，１７ｊを有する構成を示す。線状スリット１７ｉ，１７ｊは鋏やナイフ等で切ったような複数の線状スリットで構成される点で、幅がある長溝状スリット１７ａ，１７ｂと相違する。具体的には、絶縁部材１４について長溝状スリット１７ｂに対応する位置に線状スリット１７ｊを備える。導体部材１３については長溝状スリット１７ａに対応する位置に線状スリット１７ｉを備える。
【００３２】
図２（Ｇ）のさらなる変形例としては、図示しないが下記の態様が該当する。第１に、線状スリット１７ｉ，１７ｊの相互間に長穴１７ｅ，１７ｆや穴群１７ｇ，１７ｈを備える態様である。第２に、線状スリット１７ｉ，１７ｊを図２（Ｇ）に示すような直線状に代えて（あるいは加えて）、破線状や曲線状等で形成する態様である。第３に、線状スリット１７ｉ，１７ｊに代えて（あるいは加えて）、所定字状（例えばＸ字状、Ｙ字状、Ｔ字状等）を複数個形成する態様である。
【００３３】
図２（Ｈ）には、図２（Ａ）に示す長溝状スリット１７ａ，１７ｂに代えて、多角形状スリット１７ｋ，１７ｍを有する構成を示す。多角形状スリット１７ｋ，１７ｍは三角形以上の多角形で構成される点で、幅がある長溝状スリット１７ａ，１７ｂと相違する。具体的には、絶縁部材１４について長溝状スリット１７ｂに対応する位置に多角形状スリット１７ｍを備える。導体部材１３については長溝状スリット１７ａに対応する位置に多角形状スリット１７ｋを備える。図示しないが、多角形状スリット１７ｋ，１７ｍの相互間に長穴１７ｅ，１７ｆや穴群１７ｇ，１７ｈを備えてもよい。
【００３４】
なお図示しないが、図２（Ａ）〜図２（Ｈ）に示す構成以外の構成であって、スリット（長溝状スリット１７ｂ、線状スリット１７ｊ、多角形状スリット１７ｍ）、および、穴（穴１７ｄ、穴群１７ｈ）のうちで二以上を適宜組み合わせて絶縁部材１４における放熱部１５（半導体素子１６）の相互間に形成する構成としてもよい。同様にして、スリット（長溝状スリット１７ａ、線状スリット１７ｉ、多角形状スリット１７ｋ）、および、穴（穴１７ｃ、穴群１７ｇ）のうちで二以上を適宜組み合わせて導体部材１３における放熱部１５（半導体素子１６）の相互間に形成する構成としてもよい。
【００３５】
上述した実施の形態１によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、半導体モジュール１０において、絶縁部材１４は、線膨張係数差によって生じる応力を緩和する応力緩和部１７を有する構成とした（図１，図２を参照）。この構成によれば、放熱部１５と絶縁部材１４との間に温度差が生じても、絶縁部材１４に備える応力緩和部１７が線膨張係数差によって生じる応力を緩和する。こうして応力が緩和されるので、従来よりは絶縁部材１４の剥離を抑止することができる。
【００３６】
請求項２に対応し、応力緩和部１７は、放熱部１５の相互間に位置する部位に設ける構成とした（図１，図２を参照）。この構成によれば、絶縁部材１４に備える応力緩和部１７を放熱部１５の相互間部位に位置させる。半導体素子１６や放熱部１５から放出される熱で線膨張係数差によって応力が生じても、当該放熱部１５の相互間部位に位置する応力緩和部１７が当該応力を緩和する。したがって、絶縁部材１４の剥離をより確実に抑止することができる。
【００３７】
請求項３に対応し、応力緩和部１７は、スリット（長溝状スリット１７ａ，１７ｂ、線状スリット１７ｉ，１７ｊ、多角形状スリット１７ｋ，１７ｍ）および穴（穴１７ｃ，１７ｄ、穴群１７ｇ，１７ｈ）のうちで一方または双方が形成される部位である構成とした（図２（Ａ）〜図２（Ｈ）を参照）。この構成によれば、簡単かつ低コストで絶縁部材１４の剥離を抑止することができる。
【００３８】
請求項４に対応し、応力緩和部１７は、スリット（長溝状スリット１７ａ，１７ｂ、線状スリット１７ｉ，１７ｊ、多角形状スリット１７ｋ，１７ｍ）相互間に穴（穴１７ｃ，１７ｄ、穴群１７ｇ，１７ｈ）が形成される構成とした（図２（Ｂ），図２（Ｃ），図２（Ｅ），図２（Ｆ）を参照）。この構成によれば、スリットおよび穴のうちで一方の応力緩和部１７が応力の全部を緩和できない場合でも、他方で残余の応力を緩和する。したがって、絶縁部材１４の剥離をさらに確実に抑止することができる。
【００３９】
請求項５に対応し、絶縁部材１４は、放熱部１５（あるいは半導体素子１６）の両面から覆う構成とした（図１（Ｂ）を参照）。この構成によれば、絶縁部材１４の剥離を抑止できるだけでなく、両面側で電気的な絶縁性を確保することができる。
【００４０】
請求項６に対応し、絶縁部材１４は、放熱部１５（あるいは半導体素子１６）を覆う内面と対向する外面に導体部材１３を有する構成とした（図１を参照）。この構成によれば、絶縁部材１４が受ける熱で線膨張係数差によって応力が生じても導体部材１３から放熱するので、絶縁部材１４の剥離をより確実に抑止することができる。
【００４１】
請求項７に対応し、導体部材１３は、予め絶縁部材１４と一体成形される構成とした（図１，図２を参照）。この構成によれば、絶縁部材１４と導体部材１３とが予め一体成形されているので、あとは半導体素子１６や放熱部１５を覆えばよい。絶縁部材１４と導体部材１３との接着や接合を行う工程が不要になるので、半導体モジュール１０の製造に要する時間を短縮することができる。
【００４２】
請求項８に対応し、絶縁部材１４は、絶縁フィルムである構成とした（図１，図２を参照）。この構成によれば、絶縁部材１４として用いる絶縁フィルムは一般的に厚みが薄いので、半導体モジュール１０全体の体格を小さく抑えることができる。なお、絶縁フィルムに代えて絶縁シートを用いる場合でも同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
〔実施の形態２〕
実施の形態２は、３つの半導体素子を備え、各半導体素子の両面側を絶縁部材で覆う半導体モジュール（いわゆる両面モジュール）の第２構成例であって、図３と図４を参照しながら説明する。図３（Ａ）には平面図で示し、図３（Ｂ）には図３（Ａ）に示すIIIB−IIIB矢視の断面図を示す。なお図３（Ａ）は、図１（Ａ）と同様の図示である。図４には絶縁部材の様々な第２構成例を模式的に平面図で示す。図示および説明を簡単にするために、実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、半導体モジュール１０内に備える半導体素子１６の数である。半導体素子１６が２つから３つに増えるのに伴って、放熱部１５も３つになり、導体部材１３および絶縁部材１４の面積も拡大する。
【００４５】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す半導体モジュール１０は、３つの半導体素子１６が対応する放熱部１５とともに横一列のタイル状に並べて、樹脂封止部１１で一体成形されている。絶縁部材１４に形成される応力緩和部１７すなわち長溝状スリット１７ｂは、左側の放熱部１５（半導体素子１６）と中側の放熱部１５（半導体素子１６）との相互間と、中側の放熱部１５（半導体素子１６）と右側の放熱部１５（半導体素子１６）との相互間とにそれぞれ形成される。同じく導体部材１３に形成される応力緩和部１７すなわち長溝状スリット１７ａは、上記長溝状スリット１７ｂと同位置に形成される。
【００４６】
図４には、応力緩和部１７の第２構成例を平面図で示し、図２と同様である。すなわち図４（Ａ）には、図３（Ａ）に示す長溝状スリット１７ｂを含む絶縁部材１４と、同図に示す長溝状スリット１７ａを含む導体部材１３とを示す。図４（Ｂ）には、図４（Ａ）に示す長溝状スリット１７ａ，１７ｂのほかに、穴１７ｃ，１７ｄを有する構成を示す。当該図４（Ｂ）の構成例は、図２（Ｂ）と同様の変形例である。図４（Ｃ）には、図４（Ａ）に示す長溝状スリット１７ａ，１７ｂに代えて、穴群１７ｇ，１７ｈを有する構成を示す。当該図４（Ｃ）の構成例は、図２（Ｄ）と同様の変形例である。図４（Ｄ）には、図４（Ｃ）に示す穴群１７ｇ，１７ｈのほかに、長穴１７ｅ，１７ｆを有する構成を示す。当該図４（Ｄ）の構成例は、図２（Ｅ）と同様の変形例である。
【００４７】
なお図示しないが、図２（Ｃ），図２（Ｆ），図２（Ｇ），図２（Ｈ）のそれぞれと同様の変形を行った構成例としてもよい。また、スリット（長溝状スリット１７ｂ、線状スリット１７ｊ、多角形状スリット１７ｍ）、および、穴（穴１７ｄ、穴群１７ｈ）のうちで二以上を適宜組み合わせて絶縁部材１４における放熱部１５（半導体素子１６）の相互間に形成する構成としてもよい。同様にして、スリット（長溝状スリット１７ａ、線状スリット１７ｉ、多角形状スリット１７ｋ）、および、穴（穴１７ｃ、穴群１７ｇ）のうちで二以上を適宜組み合わせて導体部材１３における放熱部１５（半導体素子１６）の相互間に形成する構成としてもよい。
【００４８】
上述した実施の形態２によれば、放熱部１５（半導体素子１６）の相互間が二箇所になり、各箇所に応力緩和部１７を備える点が実施の形態１と相違するに過ぎない。よって、実施の形態１に示す各請求項に対して同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
〔実施の形態３〕
実施の形態３は、３つの半導体素子を備え、各半導体素子の両面側を絶縁部材で覆う半導体モジュール（いわゆる両面モジュール）の第３構成例であって、平面図で示す図５を参照しながら説明する。図５に示すIB−IB矢視の断面図（縦側断面図と横側断面図）は、いずれも図１（Ｂ）と同じである。図示および説明を簡単にするために、実施の形態３では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
実施の形態３が実施の形態１と異なるのは、半導体モジュール１０内に備える半導体素子１６の数である。半導体素子１６が２つから４つに増えるのに伴って、放熱部１５も４つになり、導体部材１３および絶縁部材１４の面積は実施の形態２よりもさらに拡大する。
【００５１】
図５に示す半導体モジュール１０は、４つの半導体素子１６が対応する放熱部１５とともに二行二列のタイル状に並べて、樹脂封止部１１で一体成形されている。絶縁部材１４に形成される応力緩和部１７すなわち長溝状スリット１７ｂは、四辺の端部から中央部にかけて十字状のように形成される。同じく導体部材１３に形成される応力緩和部１７すなわち長溝状スリット１７ａは、上記長溝状スリット１７ｂと同位置に形成される。
【００５２】
図示しないが、応力緩和部１７の変形例は実施の形態１における図２と同様に行うことが可能である。図２（Ａ）には図１（Ａ）に記載した絶縁部材１４および導体部材１３の平面形状を示し、図２（Ｂ）〜図２（Ｈ）に変形例を示した。図５に示す絶縁部材１４および導体部材１３についても、図２（Ｂ）〜図２（Ｈ）と同様に変形する構成としてもよい。スリット（長溝状スリット１７ａ，１７ｂ、線状スリット１７ｉ，１７ｊ、多角形状スリット１７ｋ，１７ｍ）、および、穴（穴１７ｃ，１７ｄ、穴群１７ｇ，１７ｈ）のうちで二以上を適宜組み合わせて形成する構成としてもよい。
【００５３】
上述した実施の形態３によれば、放熱部１５（半導体素子１６）の相互間が四箇所になり、各箇所に応力緩和部１７を備える点が実施の形態１と相違するに過ぎない。よって、実施の形態１に示す各請求項に対して同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
〔実施の形態４〕
実施の形態４は、２つの半導体素子を備え、各半導体素子の片面側を絶縁部材で覆う半導体モジュール（いわゆる片面モジュール）の第４構成例であって、図１（Ａ）と図６とを参照しながら説明する。図１（Ａ）には平面図で示し、図６には図１（Ａ）に示すIB−IB矢視の断面図を示す。
【００５５】
実施の形態４が実施の形態１と異なるのは、半導体モジュール１０内に備える放熱部１５の数である。実施の形態１では各半導体素子１６の両面に対応して４つ備えるのに対して、実施の形態４では各半導体素子１６の片面に対応して２つ備える。通電に伴う半導体素子１６の発熱量が比較的少ない場合に構成される。絶縁部材１４および導体部材１３に形成される応力緩和部１７の構成は実施の形態１と同様である（図２を参照）。
【００５６】
上述した実施の形態４によれば、半導体モジュール１０内に備える放熱部１５の数が実施の形態１と相違するに過ぎず、応力緩和部１７の構成は実施の形態１と同じである。また実施の形態２に示す半導体モジュール１０（図３を参照）および実施の形態４に示す半導体モジュール１０（図５を参照）についても同様に適用できる。いずれの形態にせよ、実施の形態１に示す各請求項に対して同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜４に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【００５８】
上述した実施の形態１〜４では、応力緩和部１７は、スリット（長溝状スリット１７ａ，１７ｂ、線状スリット１７ｉ，１７ｊ、多角形状スリット１７ｋ，１７ｍ）や穴（穴１７ｃ，１７ｄ、穴群１７ｇ，１７ｈ）で構成した（図２，図４を参照）。この形態に代えて、スリットおよび穴以外の他の態様で構成してもよい。他の態様で構成した例を図７と図８に示す。以下では、図７と図８に示す各態様について説明する。
【００５９】
図７に示す態様は、応力緩和部１７を凹部で構成する。図７（Ａ）に示す絶縁部材１４および導体部材１３は、図２（Ａ）の構成例に対応する。図７（Ｂ）には、図７（Ａ）に示すVIIB−VIIB矢視の断面図を示す。図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す応力緩和部１７は、放熱部１５（あるいは半導体素子１６）の相互間に形成される凹部１７ｎ，１７ｐである。絶縁部材１４には凹部１７ｐを形成し、導体部材１３には凹部１７ｎを形成する。図７（Ｂ）の構成例では円弧状（湾曲状）に形成しているが、応力緩和部１７以外の部位よりも厚みが薄くなれば他の形状（例えばＶ字状等）であってもよい。また、凹部１７ｐと凹部１７ｎとを対向させる構成としているが、双方の凹部を同一方向（上向きまたは下向き）に形成する構成としてもよい。図７に示す構成例は図１に対応する構成例であるが、実施の形態１に示す絶縁部材１４や導体部材１３（図２を参照）および実施の形態２に示す絶縁部材１４や導体部材１３（図４を参照）についても同様に対応して適用可能である。いずれの形態にせよ、厚みが薄い部位で線膨張係数差によって生じる応力を緩和するので、上述した実施の形態１〜４と同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
図８に示す態様は、応力緩和部１７を、複数層からなる絶縁部材１４で構成する。少なくとも一層は、他層とは樹脂の弾性係数（弾性率）が異なる。図８に断面図で示す構成例は二層からなる絶縁部材１４であり、第１層１４ａの弾性係数は第２層１４ｂの弾性係数よりも大きくなるように形成する。図１（Ｂ）と比べると、第２層１４ｂの下面側に放熱部１５が配置される。図示しないが、三層以上で構成してもよい。線膨張係数差によって生じる応力は弾性係数が大きな層（図８の例では第１層１４ａ）で緩和されるので、上述した実施の形態１〜４と同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
上述した実施の形態１〜４では、半導体素子１６で発生した熱は、絶縁部材１４を介して導体部材１３に伝わり、導体部材１３で外部に放出する構成とした（図１，図３，図５，図６を参照）。この形態に代えて、導体部材１３に伝った熱を積極的に吸収する熱吸収部材２０を備える構成としてもよい。熱吸収部材２０の構成例を図９と図１０に示す。以下では、図９と図１０に示す各構成例について説明する。
【００６２】
図９の斜視図に示す熱吸収部材２０は、複数の冷却体２１ａと複数の管路２１ｂとで構成される冷却装置２１である。冷却体２１ａの相互間にそれぞれ半導体モジュール１０を矢印Ｄinで示すように配置し、冷却体２１ａの表面と導体部材１３の表面とを接触させる。接触面積の広さに応じて熱交換が行われる。図９の構成例では冷却体２１ａが５つあるので、４つの半導体モジュール１０からなる半導体モジュール群１０Ｇ（具体的には半導体素子１６）を冷却することができる。２つの管路２１ｂのうちで、一方は流体（例えば水，空気，油等）を流入する流入管であり、他方は当該流体を流出させる流出管である。冷却装置２１を用いることで絶縁部材１４や導体部材１３に残存する熱を低下させ、応力緩和部１７の設定範囲や数量等を縮小することができる。
【００６３】
図１０の断面図に示す熱吸収部材２０は、金属等で形成される冷却フィン２２である。この冷却フィン２２は、図示するように、複数の導体部材１３と接合や接着等させる。冷却フィン２２を用いる場合でも、絶縁部材１４や導体部材１３に残存する熱を低下させ、応力緩和部１７の設定範囲や数量等を縮小することができる。
【００６４】
上述した実施の形態１〜４では、絶縁部材１４と導体部材１３とを一体成形する構成とした（図１，図３，図５，図６を参照）。この形態に代えて、絶縁部材１４のみで半導体モジュール１０を構成してもよく、絶縁部材１４と導体部材１３とを別体に形成した後に接着や溶着等を行う構成としてもよい。いずれの構成にせよ、最終的には図１，図３，図５，図６で示す半導体モジュール１０の構成になる。よって、上述した実施の形態１〜４と同様の作用効果を得ることができる。
【００６５】
上述した実施の形態１〜４では、絶縁部材１４と導体部材１３とを同一形状で形成する構成とした（図２，図４を参照）。この形態に代えて、絶縁部材１４と導体部材１３とを異なる形状で形成する構成としてもよい。例えば、絶縁部材１４と導体部材１３とを関連する形状（例えば相似形状や類似形状等）で形成してもよく、無関係な形状で形成してもよい。絶縁部材１４に備える応力緩和部１７が線膨張係数差によって生じる応力を緩和するので、上述した実施の形態１〜４と同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
上述した実施の形態１〜４では、絶縁部材１４および導体部材１３の双方に応力緩和部１７を有する構成とした（図２，図４を参照）。この形態に代えて、絶縁部材１４および導体部材１３のうちで一方に応力緩和部１７を有する構成としてもよい。線膨張係数差によって絶縁部材１４に生じる応力が小さい場合には、一方に備える応力緩和部１７で緩和できる。よって、上述した実施の形態１〜４と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０  半導体モジュール
１１  樹脂封止部
１３  導体部材
１４  絶縁部材
１５  放熱部
１６  半導体素子
１７  応力緩和部
１７ａ，１７ｂ  長溝状スリット
１７ｃ，１７ｄ  穴
１７ｅ，１７ｆ  長穴
１７ｇ，１７ｈ  穴群
１７ｉ，１７ｊ  線状スリット
１７ｋ，１７ｍ  多角形状スリット
１７ｎ，１７ｐ  凹部
２０  熱吸収部材
２１  冷却装置
２２  冷却フィン
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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