(57)【要約】【課題】本明細書は、絶縁板とパワーカードの間にグリスが塗布された半導体装置に関し、絶縁板とパワーカードの積層体に加える荷重を高めることなく、グリス抜けを抑制する技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する半導体装置２は、パワーカード１０と冷却器３が絶縁板６を挟んで積層されている。パワーカード１０は、半導体素子を封止している樹脂製の筐体１３と、絶縁板６と対向する筐体表面に露出しているとともに筐体内で半導体素子と導通している放熱板１６ａ、１６ｂ、１７を備えている。放熱板１６ａ、１６ｂ、１７は、放熱板の周囲の筐体表面から突出している。そして、放熱板を含むパワーカードの表面と絶縁板との間にグリスが塗布されている。上記の構成により、絶縁板と放熱板に挟まれたグリスは強く圧縮される。その結果、グリスが移動し難くなり、グリス抜けが抑制される。【選択図】図２
2016054220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を収容したパワーカードと冷却器が絶縁板を挟んで積層されているとともに積層方向に荷重が加えられている半導体装置であり、
前記パワーカードは、前記半導体素子を封止している樹脂製の筐体と、前記絶縁板と対向する筐体表面に露出しているとともに前記筐体内で前記半導体素子と導通している放熱板と、を備えており、
前記放熱板は、前記放熱板の周囲の筐体表面から突出しており、
前記放熱板を含む前記パワーカードの表面と前記絶縁板との間にグリスが塗布されている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記放熱板の周囲に塗布されている第１グリスの粘度が前記放熱板に塗布されている第２グリスの粘度よりも高いことを特徴とする請求項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、半導体装置に関する。特に、半導体素子を収容したパワーカードと冷却器が絶縁板を挟んで積層されているとともに積層方向に荷重が加えられている積層タイプの半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記した積層タイプの半導体装置は、半導体素子に対する冷却性能が高く、例えば電気自動車の駆動系のインバータに用いられる。積層タイプの半導体装置の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に例示されている半導体装置の構造を概説する。パワーカードの筐体は樹脂で作られている。半導体素子はその筐体に封止されている。半導体素子は薄いチップであり、その一方の平面にエミッタ電極が露出しており他方の平面にコレクタ電極が露出している。パワーカードの表面には金属製（導電性）の放熱板が露出しており、放熱板の裏面（パワーカードに対向する面）は、直接に、あるいは、導電性と伝熱性の高いスペーサを介して筐体内部で半導体素子の電極と接続している。即ち、放熱板は、半導体素子の電極を筐体外部のデバイスと導通させる電極端子を兼ねている。半導体素子の電極に接している電極端子には半導体素子内部の熱が良く伝わる。その電極端子を伝熱経路としても用いることで、筐体に封止された半導体素子に対する冷却効率を高めている。ただし、冷却器はアルミニウムなどの導電性の金属で作られることが多いので、半導体素子と導通している放熱板と冷却器の間に絶縁板が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０３３１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した積層タイプの半導体装置では、絶縁板と放熱板の間に生じる微細な空隙を空気よりも伝熱性の高い物質で満たして伝熱効率を高めるべく、両者の間にグリスが塗布されることがある。半導体装置は積層方向に荷重を受けているのでグリスは薄く引き伸ばされる。グリスの層の厚みは薄い方が放熱板から絶縁板への伝熱効率が向上する。パワーカード内部の半導体素子が発熱を繰り返す毎に、絶縁板と放熱板の間のグリスは膨張と収縮を繰り返すが、長期間使用しているうちに、グリスの収縮時にグリスが充分に放熱板の中心まで戻らず、外部から空気が侵入してしまうのである。この現象はブリードアウトと呼ばれている。なお、以下では、半導体素子が発熱を繰り返すことによってグリスが加熱と冷却を繰り返すことを熱負荷サイクルと称する。また、グリスの層に空気が混在することを「グリスが流出する」あるいは「グリスが抜ける」と称することがある。グリス抜けを抑制するには、グリスに高い圧力を付与するのがよい。しかしながら、パワーカードと冷却器の積層方向に加える荷重を増加させると、冷却器や、荷重を加える側の部品の強度を増さねばならない。
【０００６】
本明細書が開示する技術は、上記の課題に鑑みて創作された。本明細書は、絶縁板とパワーカードの間にグリスが塗布された半導体装置に関し、絶縁板とパワーカードの積層体に加える荷重を高めることなく、グリス抜けを抑制する技術を提供する。技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する半導体装置は、半導体素子を収容したパワーカードと冷却器が絶縁板を挟んで積層されているとともに積層方向に荷重が加えられている。そのパワーカードは、半導体素子を封止している樹脂製の筐体と、絶縁板と対向する筐体表面に露出しているとともに筐体内で半導体素子と導通している放熱板を備えている。放熱板は、放熱板の周囲の筐体表面から突出しており、その放熱板を含むパワーカードの表面と絶縁板との間にグリスが塗布されている。
【０００８】
放熱板がその周囲の筐体表面と面一の従来の半導体装置と比較して、放熱板を突出させた半導体装置は、積層方向に加えられる荷重に対して放熱板が受ける圧力が高まる。即ち、放熱板上のグリスに加わる圧力が高まる。グリスに加わる圧力が高まることで、絶縁板と放熱板に挟まれたグリスは強く圧縮される。その結果、グリスが移動し難くなり、グリス抜けが抑制される。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の半導体装置の模式的な斜視図である。
【図２】図１の座標系におけるＸＹ平面でカットした半導体装置の断面図である。
【図３】図１の座標系におけるＸＺ平面でカットした半導体装置の断面図である。
【図４Ａ】変形例の半導体装置の平面図である。
【図４Ｂ】ＸＹ平面でカットした変形例の半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して実施例の半導体装置を説明する。図１は、半導体装置２の模式的な斜視図である。半導体装置２は、複数のパワーカード１０と複数の冷却器３が積層されたユニットである。なお、図１では、一つのパワーカードだけに符号１０を付し、他のパワーカードには符号を省略している。同様に一つの冷却器だけに符号３を付し、他の冷却器には符号を省略している。また、半導体装置２の全体が見えるように、半導体装置２を収容するケース３１は仮想線で描いてある。
【００１１】
パワーカード１０には４個の半導体素子が収容されている。４個の半導体素子は、具体的には、２個のトランジスタＴａ、Ｔｂと、２個のダイオードＤａ、Ｄｂである。パワーカード１０の内部構造は後に詳しく説明する。冷却器３を通る冷媒により、半導体素子が冷却される。冷媒は液体であり、典型的には水である。
【００１２】
パワーカード１０と冷却器３は、共に平板型であり、複数の側面のうち最大面積の平坦面が対向するように積層されている。パワーカード１０と冷却器３は交互に積層されており、ユニットの積層方向の両端は冷却器が位置している。また、パワーカード１０と冷却器３の間には絶縁板６が挟まれている。各パワーカード１０は、その両面の夫々に絶縁板６を挟んで冷却器３が積層されている。
【００１３】
半導体装置２はケース３１に収容される際、積層方向の一端側に板バネ３２が挿入される。その板バネ３２により、半導体装置２は、積層方向の両側から荷重を受ける。その荷重は、例えば３［ｋＮ］である。後述するように絶縁板６とパワーカード１０の間にはグリスが塗布されるが、３［ｋＮ］という高い荷重は、グリスの層を薄く引き延ばし、パワーカード１０から冷却器３への伝熱効率が高められる。
【００１４】
まず冷却器３について説明し、その後にパワーカード１０について説明する。各冷却器３には、積層方向（図中X軸方向）からみて、パワーカード１０の両側に連結管５ａ、５ｂが接続されている。各冷却器３は内部が空洞であり、連結管５ａ、５ｂは、隣接する冷却器３の内部の空洞を連通する。積層方向の一端の冷却器３には、冷媒供給管４ａと冷媒排出管４ｂが連結されている。冷媒供給管４ａと複数の連結管５ａは、積層方向から見て重なるように配置されている。同様に、冷媒排出管４ｂと他方の連結管５ｂは、積層方向から見て重なるように配置されている。冷媒供給管４ａと複数の連結管５ａを通じて不図示の冷媒タンクから各冷却器３へ冷媒が送られる。各冷却器３を通過する間に冷媒は隣接するパワーカード１０の熱を吸収する。各冷却器３を通過した冷媒は、連結管５ｂと冷媒排出管４ｂを通じて不図示の冷媒タンクへと戻される。
【００１５】
パワーカード１０の外観を説明する。パワーカード１０の内部構造については、図２、図３を参照して後述する。パワーカード１０の積層方向を向く一方の平坦面１０ａには、放熱板１６ａ、１６ｂが露出している。平坦面１０ａとは反対側の平坦面は、図１では隠れて見えないが、別の放熱板１７が露出している。パワーカード１０の上面（図中Ｚ軸の正方向）からは３本の電極端子７ａ、７ｂ、７ｃが伸びており、下面（図中Ｚ軸方向の負方向）からは制御端子２９が伸びている。
【００１６】
ここからは、図１とともに図２及び図３を参照してパワーカード１０を詳しく説明する。図２は、図１のパワーカード１０を図中の座標系のＸＹ面に平行な平面であってトランジスタＴａとＴｂを横切る平面でカットした断面図である。図３は、図１のパワーカード１０を図中の座標系のＸＺ面に平行な平面でカットした断面図であってトランジスタＴａとダイオードＤａを横切る平面でカットした断面図である。別言すれば、図３は、図２のIII−III線に沿った断面図であり、図２は図３のII−II線に沿った断面図である。
【００１７】
４個の半導体素子（トランジスタＴａ、Ｔｂ、ダイオードＤａ、Ｄｂ）は、樹脂製の筐体１３に封止されている。いずれの半導体素子も平坦なチップであり、その平坦面が筐体１３の平坦面（法線が図中のＸ軸方向を向く面）と平行になるように配置されている。トランジスタＴａ（Ｔｂ）のチップの一方の平坦面にはコレクタ電極が露出しており、他方の平坦面にはエミッタ電極が露出している。トランジスタＴａ（Ｔｂ）のゲートは、チップの一方の平坦面の端に位置する。ダイオードＤａ、Ｄｂも平坦なチップであり、一方の平坦面にアノード電極が露出しており、他方の平坦面にカソード電極が露出している。
【００１８】
トランジスタＴａの一方の平坦面の電極はハンダ１５により放熱板１６ａの裏面に接合している。トランジスタＴａの他方の平坦面の電極は、ハンダ１５とスペーサ１４を介して放熱板１７の裏面に接合している。トランジスタＴａの他方の平坦面の端にはゲートが位置しており、そのゲートはワイヤを介して制御端子２９に接続されている。図３では、ワイヤは破線で描いてある。トランジスタＴｂも同様の構造を有している。
【００１９】
図３によく示されているように、放熱板１６ａは、電極端子７ａの一部である。電極端子７ａは、一方の面が筐体１３から露出しており、他方の面が筐体内部でハンダ１５を介してトランジスタＴａの一方の平坦面の電極と接続している。筐体内部で放熱板１６ａの側縁から延設部が伸びており、その延設部は筐体１３の内部を通り、筐体１３の上面（図中の座標系のＺ軸正方向を向く面）から外部へ伸びている。即ち、トランジスタＴａの電極を外部の他のデバイスと接続するための電極端子７ａにおいて、筐体１３の平坦面に露出している部位が放熱板１６ａに相当する。電極端子７ａはトランジスタＴａの電極と接しているので、トランジスタＴａの内部の熱を伝えやすい。その電極端子７ａの一部が放熱板１６ａとして筐体１３から露出しているので、放熱板１６ａにはトランジスタＴａの内部の熱がよく伝わる。一方、冷却器３はアルミニウム（導電性の金属）で作られているので、放熱板１６ａと絶縁する必要があり、それゆえ、冷却器３とパワーカード１０（放熱板１６ａ）との間に絶縁板６を挟んでいる。絶縁板６は、薄くても絶縁性が高く、導電性も良いセラミックスで作られている。放熱板１６ａ（電極端子７ａ）は、導電性と伝熱性に優れた銅で作られている。
【００２０】
ダイオードＤａの一方の平坦面に露出している電極も、トランジスタＴａと同様に、ハンダ１５を介して放熱板１６ａの裏面に接続している。トランジスタＴａの他方の面の電極はハンダ１５とスペーサ１４を介して放熱板１７の裏面（筐体に対向する面）に接続している。ダイオードＤａの他方の面の電極も、ハンダ１５とスペーサ１４を介して放熱板１７の裏面に接続している。即ち、トランジスタＴａとダイオードＤａは、放熱板１６ａと１７の間で並列に接続されている。スペーサ１４も、導電性と伝熱性に優れた銅で作られている。放熱板１７のおもて面（筐体を向く面の反対側）は筐体１３から露出しており、絶縁体６をはさんで冷却器３と対向している。
【００２１】
トランジスタＴｂとダイオードＤｂの組も、トランジスタＴａとダイオードＤａの組と同様の構造を有している。トランジスタＴｂのコレクタとダイオードＤｂのカソードは電極端子７ｂに接続している。電極端子７ｂの一方の面が露出しており、他方の面は筐体１３に密着しており、その他方の面が、筐体内で、ハンダ１５を介してトランジスタＴｂの電極と接続している。電極端子７ｂにおいて、筐体１３の平坦面から露出して部位が放熱板１６ｂに相当する。また、トランジスタＴａのコレクタとトランジスタＴｂのエミッタがともに電極端子７ｃ（放熱板１７）に接続している。このことは２個のトランジスタは筐体内で直列に接続されることを意味する。
【００２２】
放熱板１６ａ、１６ｂは、平板型のパワーカード１０の最大面積の平坦面（平板型のパワーカード筐体の複数側面のうち、最大面積の平坦面）の一方に露出しており、放熱板１７は、パワーカード１０の最大面積の平坦面の他方に露出している。図２、図３によく示されているように、放熱板１６ａ、１６ｂ、１７は、その板厚方向の半分（絶縁板６とは反対側）が筐体１３に埋設されており、残り半分（絶縁板６と対向する側）が筐体表面から突出している。図２と図３において、符号Ｗ１が示す長さが、筐体１３から盛り上がっている放熱板１６ａの突出量（突出高さ）を表している。突出量Ｗ１は、概ね１００−３００ミクロンである。放熱板１６ｂと放熱板１７も同様に１００−３００ミクロン程度、周囲の筐体表面から突出している。
【００２３】
図２、及び、図３によく示されているように、絶縁板６とパワーカード１０との間にはグリス９が塗布されている。絶縁板６と冷却器３の間にもグリス９が塗布されている。そして、先に述べたように、放熱板１６ａがその周囲の筐体表面から突出しているので、絶縁板６と放熱板１６ａとの間のグリスの層の厚み（図中の符号Ｗ２が示す厚み）は、放熱板の周囲の筐体表面と絶縁板６との間のグリスの層の厚み（図中の符号Ｗ３が示す厚み）よりも薄くなる。放熱板１６ｂ、１７についても同様である。
【００２４】
グリス９は、絶縁板６とパワーカード１０の間、及び、絶縁板６と冷却器３の間から微細な気泡を排除し、パワーカード１０から絶縁板６への伝熱効率、及び、絶縁板６から冷却器３への伝熱効率を高める。先に述べたように、半導体装置２はパワーカード１０と冷却器３の積層方向に荷重を受けており、その荷重でグリスの層が薄く引き延ばされる。次に、グリスの層の厚みの相違による効果、即ち、放熱板１６ａ、１６ｂ、１７を周囲の筐体表面から突出させる効果を説明する。
【００２５】
まず、放熱板と筐体が面一である従来の半導体装置の課題を説明する。一般に、グリスの層が厚くなりすぎると伝熱効率が低下するため、積層方向から高い荷重を加えてグリスの層を薄くする。荷重が大きいほど、グリスの層を薄くできるが、荷重が大きいと、冷却器３や、荷重を加える部材の強度を高める必要がある。
【００２６】
以下、放熱板１６ａについて説明するが、他の放熱板１６ｂ、１７についても同様の効果が得られる、放熱板１６ａを筐体表面から突出させることで、積層方向の荷重によって放熱板１６ａが受ける圧力が増加する。別言すれば、放熱板とその周囲の筐体表面が面一の従来構造と比較して、同じ荷重を加えたときに放熱板１６ａに加わる圧力が従来構造よりも高くなる。このことは、即ち、絶縁板６と放熱板１６ａとの間のグリスに高い圧力が加わることを意味する。グリスに加える圧力を高めることで、放熱板１６ａと絶縁板６の間でグリスが強く圧縮される。このことによって、グリスが動きにくくなり、グリス抜けが抑制される。即ち、半導体装置２は、積層方向に加える荷重を高めることなく、グリス抜けを抑制することができる。
【００２７】
放熱板１６ａの上のグリスに加えられる圧力が高まると、グリスの層が薄くなる。グリスの層が薄くなることは、放熱板１６ａから冷却器３へ熱が移動するときの熱抵抗が小さくなることを意味する。このことは、パワーカードを冷却する性能が高くなることを意味する。放熱板１６ａとその周囲の筐体表面から突出させることは、冷却性能を高めることにも貢献する。
【００２８】
放熱板１６ａとその周囲の筐体表面から突出させる構造は、他にも利点がある。放熱板１６ａの周囲ではグリスの層の厚みが大きい。この厚みの大きいグリスの層は、熱負荷サイクルの累積が増大してもブリードアウトを生じ難くする。これは、次の理由による。放熱板１６ａの上のグリスは放熱板１６ａが高温になると熱膨張により周囲へ膨らむ。放熱板１６ａの温度が下がると放熱板１６ａの上のグリスは収縮する。放熱板１６ａの上のグリスが熱膨張する際、積層方向からみたときに放熱板１６ａをリング状に囲んでいる厚みの大きいグリスの層も膨張する。放熱板１６ａの温度が下がり、グリスが収縮する際、放熱板１６ａをリング状に囲んでいるグリスの層は、厚みが大きいのでグリスが千切れ難い。厚みの大きいグリスの層は、積層方向から見て放熱板１６ａをリング状に囲んでいるので、そのグリスの層で千切れが発生しなければ、収縮するとそのリングは元の体積まで戻る。積層方向からみたときのリングの内側の面積が元の大きさまで戻るということは、厚みの大きいグリスの層がリングの内側の厚みの薄いグリスの層を元の大きさまで押し戻す。その結果、厚みの薄いグリスの層には空気が侵入し難くなる。
【００２９】
さらにまた、放熱板１６ａをリング状に囲んでいる厚みの大きいグリスの層は、積層方向からみて放熱板１６ａの周囲の筐体表面の全体にわたる。即ち、放熱板１６ａをリング状に囲むグリスの層は、厚みが大きく、しかも、積層方向からみたときの幅も広くて体積が大きい。厚みが大きく体積も大きいグリスの層は、熱負荷サイクルの累積数が増大し伸縮を繰り返しても千切れ難い。その結果、熱負荷サイクルの累積数が増大しても、ブリードアウトが生じ難くなる。放熱板１６ｂと１７でも同様である。
【００３０】
なお、放熱板１６ａがその周囲の筐体表面よりも突出していることで、これに対向する絶縁板６は僅かながら湾曲する。その結果、積層方向からみたときの放熱板１６ａの中心はその縁よりも絶縁板６との間の隙間が僅かながら大きくなる。放熱板１６ａの周囲ではグリスの層が薄く、伝熱効率が向上する。放熱板１６ａの中心では縁よりも僅かながらグリスの層が厚くなる。ブリードアウトは、積層方向から見て放熱板１６ａの中心で生じ易いので、絶縁板６がわずかながら撓むことは、ブリードアウトの低減に寄与する。放熱板１６ｂと１７でも同様である。
【００３１】
図４Ａと図４Ｂを参照して変形例の半導体装置２ａを説明する。図４Ａは、半導体装置２ａを積層方向からみた平面図である。ただし、図４Ａではパワーカードの平面を描いており、絶縁板６は仮想線で描いてある。冷却器３は図示を省略している。図４Ｂは、図２と同様に、半導体装置２ａをトランジスタＴａとＴｂを通る断面でカットした断面図である。この変形例では、放熱板１６ａ、１６ｂの周囲に塗布されている第１グリス（図中、符号９ａが示す範囲）の粘度が放熱板１６ａ、１６ｂに塗布されている第２グリス（図中、符号９ｂが示す範囲）の粘度よりも高い。逆にいえば、放熱板１６ａ、１６ｂの上に塗布されている第２グリス９ｂの粘度が、積層方向にみたときに第２グリス９ｂを囲んでいる第１グリス９ａの粘度よりも低い。放熱板１６ａ、１６ｂと絶縁板６の間に粘度の低いグリスを採用することで、積層方向の荷重に対してグリスの層を薄くし易くする。他方、放熱板１６ａ、１６ｂの周囲には粘度の高いグリスを採用することで、熱負荷サイクルの累積に対してグリスの層をより一層千切れ難くする。即ち、放熱板１６ａ、１６ｂの周囲のグリスの経時劣化を抑えることができる。放熱板１７についても、同様である。即ち、放熱板１７の周囲に塗布されている第１グリス（図中、符号９ａが示す範囲）の粘度が放熱板１７に塗布されている第２グリス（図中、符号９ｂが示す範囲）の粘度よりも高くなっている。この変形例では、絶縁板６と冷却器３の間にも、第１グリスを塗布している。
【００３２】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図２−図４Ｂでは、理解を助けるために放熱板の厚み（及び突出量）とグリスの厚みを強調して描いた。先に述べたように、放熱板の筐体からの突出量（図の符号Ｗ１が示す厚み）は１００−３００ミクロン程度である。グリスの厚み（図の符号Ｗ２とＷ３が示す厚み）は、１０−１００ミクロン程度である。
【００３３】
従来の半導体装置に加えられ荷重と同じ荷重で放熱板が受ける圧力（グリスを圧縮する力）を高めることができるという実施例の技術の利点は、見方を変えると次のように説明できる。これまで、積層方向の荷重に対して絶縁板が変形しないように、放熱板の表面は筐体表面と面一とするのがよいとされていた。即ち、放熱板をその周囲から突出させると絶縁板が撓み易くなるという見方があった。しかしながら、放熱板をその周囲の筐体表面から突出させることで、荷重を主に受け持つ面積が放熱板だけとなり、放熱板が受ける圧力は従来と同じであっても全体に加える荷重は小さくて済むようになった。荷重が従来よりも小さくて済むので、放熱板をその周囲から突出させることで絶縁板に生じる撓みも抑制できる。さらに、絶縁板は僅かながら撓むが、その結果、積層方向からみたときの放熱板の中心は辺縁よりも絶縁板と放熱板の間の空間が大きくなる。放熱板の辺縁ではグリスの層が薄く伝熱性に優れ、放熱板の中心はグリスの厚みが僅かではあるが辺縁よりも厚くなり、ブリードアウトが生じ難くなる。絶縁板は、大きく撓むと破損の虞があるが、僅かな撓みはブリードアウト抑制に貢献する。
【００３４】
放熱板をその周囲の筐体表面から突出させることは、放熱板の表面とその周囲の筐体表面が面一であってその筐体表面に放熱板を囲む溝を設ける場合とは、効果が顕著に相違する。
【００３５】
第一の顕著な相違は次の通りである。溝を除く筐体表面と放熱板は面一である。それゆえ、溝では、放熱板に加わる圧力を高める効果が極めて小さい。
【００３６】
第二の顕著な相違は次のとおりである。溝を設けた場合、積層方向から見てリング状の溝の外側に厚みの薄いグリスの層が続く。熱膨張したグリスは溝の外側の厚みの薄い層へと拡がり、そこでは放熱板上と同様にブリードアウトが生じ易い。溝の外側でブリードアウトが生じると収縮時に溝に戻るグリスの量が減少する。その結果、収縮時に放熱板の中心へとグリスを押し戻す効果が減少する。これに対して実施例の半導体装置では、厚みの大きい層は、積層方向からみてグリスの層の全体の縁まで続いているので、上記した溝の場合のブリードアウト生じない。
【００３７】
第三の顕著な相違は次の通りである。溝を設けた場合、溝の外側では放熱板と筐体表面が対向する。それゆえ、絶縁板は、積層方向からみて放熱板の縁でグリスの層が薄く、放熱板の中心でグリスの層が厚くなるようには変形しない。放熱板を囲む溝では、上記した絶縁板の変形による効果が得られない。
【００３８】
実施例の半導体装置は、パワーカードの両面の夫々に、絶縁板を挟んで冷却器が対向していた。そして、パワーカードの両面の夫々に、放熱板が突出している。放熱板を突出させるのは、パワーカードのいずれか一方のみでもよい。また、実施例の半導体装置は複数のパワーカードを備えているが、全てのパワーカードの放熱板を突出させずともよい。特に発熱量の大きい半導体素子を収容したパワーカードのみ、放熱板を突出させてもよい。
【００３９】
図４Ａと図４Ｂに示した変形例では、放熱板の周囲に塗布されている第１グリスの粘度が放熱板に塗布されている第２グリスの粘度よりも高い。グリスは粘性を有しているので、第１グリスと第２グリスの境界が、厳密に放熱板の縁と一致している必要はない。図４Ａでは、第１グリス９ａは、積層方向からみて放熱板１６ａ、１６ｂの周辺に僅かに重なっている。第２グリス９ｂが積層方向からみて放熱板１６ａ、１６ｂの周囲の筐体表面にわずかに重なっていてもよい。
【００４０】
図２と図３に示したように、冷却器３の内部は単純な空洞である。冷却器の内部空間には、絶縁体と接する側板の裏面に接するフィンを設けてもよい。
【００４１】
グリスの粘度は、「ちょう度」という指標で表されることがある。ちょう度は、８５−４７５の数値範囲で表され、数値が大きいほど粘度が低い（流動性が高い）。放熱板と絶縁板の間に塗布する粘度が比較的に低いグリスの一例は、ちょう度＝３００程度のものである。また、放熱板の周囲に塗布する粘度が比較的に高いグリスの一例は、ちょう度＝２００程度のものである。ＳＩ単位系で表した場合、高い方の粘度は、例えば、８００［Ｐａ・ｓ］である。低い方の粘度は、例えば、２００［Ｐａ・ｓ］である。
【００４２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４３】
２、２ａ：半導体装置
３：冷却器
４ａ：冷媒供給管
４ｂ：冷媒排出管
５ａ、５ｂ：連結管
６：絶縁板
７ａ、７ｂ、７ｃ：電極端子
９、９ａ、９ｂ：グリス
１０：パワーカード
１３：筐体
１４：スペーサ
１５：ハンダ
１６ａ、１６ｂ、１７：放熱板
２９：制御端子
３１：ケース
３２：板バネ
Ｄａ、Ｄｂ：ダイオード
Ｔａ、Ｔｂ：トランジスタ
【図１】
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【図４Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ｂ】
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