(57)【要約】【課題】  金属板に設けられた環状の溝が、発熱体との対向範囲から離れて位置する場合でも、はんだの濡れ広がりを防止又は抑制し得る技術を提供する。【解決手段】  半導体装置は、半導体素子を含む発熱体と、発熱体の第１の面に対向する第２の面を有する金属板と、発熱体の第１の面と金属板の第２の面を互いに接合するはんだ層とを備える。金属板の第１の面は、発熱体の第２の面よりも広く、発熱体の第２の面に対向する対向範囲と、対向範囲を取り囲むように、対向範囲の外側を環状に伸びる第１の溝と、第１の溝に接続されているとともに、対向範囲内にその一部が位置する第２の溝とを有する。第２の溝の前記した一部、即ち、対向範囲内に位置する部分は、はんだ層によって満たされている。【選択図】図２
2017107907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を含む発熱体と、
前記発熱体の第１の面に対向する第２の面を有する金属板と、
前記発熱体の前記第１の面と前記金属板の前記第２の面を互いに接合するはんだ層と、を備え、
前記金属板の前記第１の面は、前記発熱体の前記第２の面よりも広く、前記発熱体の前記第２の面に対向する対向範囲と、前記対向範囲を取り囲むように前記対向範囲の外側を環状に伸びる第１の溝と、前記第１の溝に接続されているとともに前記対向範囲内にその一部が位置する第２の溝とを有し、
前記第２の溝の前記対向範囲内に位置する前記一部は、前記はんだ層によって満たされている、
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される技術は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、半導体装置が開示されている。この半導体装置は、半導体素子を含む発熱体（半導体素子とブロック体との集合体）と、発熱体の第１の面に対向する第２の面を有する金属板と、発熱体の第１の面と金属板の第２の面とを互いに接合するはんだ層とを備える。金属板の第１の面は、発熱体の第２の面よりも広く、発熱体の第２の面が対向する対向範囲と、その対向範囲の外周上を環状に伸びる溝とを有する。
【０００３】
金属板の環状に伸びる溝は、半導体装置の製造において、はんだの濡れ広がりを防止するために設けられている。即ち、発熱体と金属板とをはんだ付けするときに、両者の間からはみ出した余剰のはんだが、発熱体の側面を濡れ広がって半導体素子まで伝わると、半導体素子の電極に加わる応力が増大し、当該電極の破損といった不具合が生じ得る。この点に関して、金属板に上記した溝が設けられていると、余剰のはんだが溝に収容されることから、はんだが発熱体の側面を濡れ広がることが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０３９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１に記載された技術では、金属板の環状に伸びる溝が、前記した対向範囲（金属板の第１の面のなかで発熱体の第２の面が対向する範囲）の外周上に位置する必要がある。例えば、金属板の環状に伸びる溝が対向範囲の外側に位置し、対向範囲から離れている場合では、発熱体と金属板と間からはみ出した余剰のはんだが、溝に収容されずに、発熱体の側面を濡れ広がるおそれがある。そのことから、引用文献１に記載された技術では、金属板の環状に伸びる溝を、発熱体のサイズに応じて設計する必要があり、換言すると、サイズの異なる複数の発熱体に対して、同一構成の金属板を共通して用いることが難しいという問題がある。また、環状に伸びる溝を有する金属板に対して、発熱体の位置合わせを正確に行う必要がある。
【０００６】
上記の問題を鑑み、本明細書は、金属板の環状に伸びる溝が、発熱体との対向範囲から離れて位置する場合でも、はんだの濡れ広がりを防止又は抑制し得る技術を提供する。
【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、半導体素子を含む発熱体と、発熱体の第１の面に対向する第２の面を有する金属板と、発熱体の第１の面と金属板の第２の面を互いに接合するはんだ層とを備える。金属板の第１の面は、発熱体の第２の面よりも広く、発熱体の第２の面が対向する対向範囲と、対向範囲を取り囲むように、対向範囲の外側を環状に伸びる第１の溝と、第１の溝に接続されているとともに、対向範囲内にその一部が位置する第２の溝とを有する。第２の溝の前記した一部、即ち、対向範囲内に位置する部分は、はんだ層によって満たされている。
【０００８】
上記した半導体装置では、金属板の第１の面上に、環状に伸びる第１の溝に加えて、第２の溝が設けられている。第２の溝は、第１の溝に接続されているとともに、その一部が対向範囲（金属板の第１の面のなかで発熱体の第２の面が対向する範囲）内に位置している。このような構成によると、発熱体と金属板とをはんだ付けするときに、両者の間からはみ出した余剰のはんだが、第１の溝と第２の溝によって収容される。特に、環状に伸びる第１の溝が対向範囲から離れて位置する場合でも、余剰のはんだは第２の溝を通って第１の溝へ案内されるので、発熱体の側面へはんだが濡れ広がることが防止又は抑制される。第２の溝が存在することで、環状に伸びる第１の溝が対向範囲の外周上に位置する必要がなくなる。即ち、環状に伸びる第１の溝は、対向範囲の外側に位置していればよく、その限りにおいて、サイズの異なる複数の発熱体に対して、同一構成の金属板を共通して用いることができる。また、金属板に対する発熱体の位置合わせの要求精度を緩和することもできる。そして、第２の溝の一部が対向範囲内に存在する場合でも、その部分が空洞を有さず、はんだ層によって満たされていれば、発熱体から金属板への熱伝導性の低下が防止又は抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の半導体装置１０の断面構造を模式的に示す。
【図２】第２金属板２０の下面２０ｂを示す。
【図３】金属ブロック１８と第２金属板２０とのはんだ付けを模式的に示す。図３（Ａ）は、はんだ３５が溶融する前の状態を示し、図５（Ｂ）は、はんだ３５を溶融させてはんだ付けした後の状態（即ち、はんだ層３４が形成された状態）を示す。
【図４】金属ブロック１８と第２金属板２０とのはんだ付けにおいて、両者の間からはみ出した余剰のはんだ３６を模式的に示す。
【図５】図１中のＶ部の拡大図であって、第２の溝２４の断面形状（凹溝型）を示す。
【図６】第２の溝２４の断面形状の変形例（Ｖ溝型）を示す。
【図７】第２の溝２４の断面形状の変形例（一定部分２４ｂを有するＶ溝型）を示す。
【図８】第２の溝２４の断面形状の変形例（Ｕ溝型）を示す。
【図９】第２の溝２４の断面形状の変形例（一定部分２４ｂを有するＵ溝型）を示す。
【図１０】第２の溝２４の断面形状が半導体装置１０の放熱性に与える影響を検証するために、解析を行った第２の溝２４のサンプル群の断面形状を模式的に示す。
【図１１】上記した第２の溝２４のサンプル群の各寸法を示す表。
【図１２】解析結果を示すグラフであり、縦軸は半導体素子１２のピーク温度を示し、横軸は第２の溝２４の深さＣを示す。
【図１３】第２の溝２４の断面形状の変形例（一定部分を有さないＶ溝型）示す図。
【図１４】第２の溝２４の断面形状の変形例（複数の溝の組み合わせ）示す図。
【図１５】第２の溝２４の変形例群であって、第２の溝２４の数、位置、開口形状が様々に変更されたものを示す。
【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１０を説明する。図１に示すように、半導体装置１０は、半導体素子１２と、半導体素子１２が封止された樹脂モールド１４とを備える。半導体素子１２は、例えばパワートランジスタ又はパワーダイオードといったパワー半導体素子である。半導体素子１２の上面１２ａ及び下面１２ｂには主電極がそれぞれ設けられており、上面１２ａと下面１２ｂとの間で主電流が流れるように構成されている。なお、図１では、一つの半導体素子１２のみが図示されているが、半導体装置１０は、一つ又は複数の半導体素子１２を備えることができる。樹脂モールド１４は、樹脂材料で構成されている。樹脂モールド１４を構成する樹脂材料は特に限定されず、例えばパワーモジュール用封止材として適した樹脂材料を採用することができる。
【００１１】
半導体装置１０はさらに、第１金属板１６と金属ブロック１８と第２金属板２０とを備える。第１金属板１６と金属ブロック１８と第２金属板２０は、例えば銅といった金属材料で構成されている。第１金属板１６の上面１６ａは、樹脂モールド１４内で半導体素子１２の下面１２ｂに対向している。第１金属板１６の上面１６ａと半導体素子１２の下面１２ｂは、はんだ層３０によって接合されており、両者は電気的に接続されている。半導体素子１２の上面１２ａは、樹脂モールド１４内で金属ブロック１８の下面１８ｂに対向している。半導体素子１２の上面１２ａと金属ブロック１８の下面１８ｂは、はんだ層３２によって接合されており、両者は電気的に接続されている。金属ブロック１８の上面１８ａは、樹脂モールド１４内で第２金属板２０の下面２０ｂに対向している。金属ブロック１８の上面１８ａと第２金属板２０の下面２０ｂは、はんだ層３４によって接合されており、両者は電気的に接続されている。図示省略するが、第１金属板１６と第２金属板２０の各々には、樹脂モールド１４の外部へ伸びるリード（又はバスバー）が直接又は間接的に接続されている。第１金属板１６、金属ブロック１８及び第２金属板２０は、半導体素子１２を外部の機器と電気的に接続する導電経路の少なくとも一部を構成する。
【００１２】
ここで、本明細書において上面又は下面という表現は、各部材の互いに反対側に位置する二つの面を便宜的に区別するためものであり、上面又は下面と表現された面が、例えば半導体装置１０の使用時において鉛直下方又は鉛直上方に配置されることを意図するものではない。
【００１３】
半導体装置１０では、第１金属板１６の下面１６ｂが、樹脂モールド１４の下面１４ｂに露出しており、第２金属板２０の上面２０ａが、樹脂モールド１４の上面１４ａに露出している。これにより、動作時に半導体素子１２や金属ブロック１８で発生する熱は、第１金属板１６又は第２金属板へ伝達され、半導体装置１０の外部に放出される。即ち、半導体装置１０は、放熱板として機能する第１金属板１６及び第２金属板２０の間に、半導体素子１２及び金属ブロック１８を含む発熱体が配置された構造、即ち、両面冷却型の構造を有する。通常、半導体装置１０は、樹脂モールド１４の上面１４ａ及び下面１４ｂが冷却器に接触するように、二つの冷却器の間に配置される。なお、半導体装置１０は、発熱体として、半導体素子１２のみを有してもよいし、あるいは、他の金属ブロックその他の導電性部材をさらに有してもよい。
【００１４】
図１、図２に示すように、第２金属板２０の下面２０ｂは、金属ブロック１８の上面１８ａよりも広い。従って、金属ブロック１８の上面１８ａは、第２金属板２０の下面２０ｂの一部の範囲に対向している。図２に示す範囲Ｒは、第２金属板２０の下面２０ｂのなかで金属ブロック１８の上面１８ａが対向する範囲Ｒを示す。以下、この範囲を対向範囲Ｒと称する。第２金属板２０の下面２０ｂは、対向範囲Ｒに加えて、第１の溝２２と第２の溝２４とを有する。第１の溝２２は、対向範囲Ｒを取り囲むように対向範囲Ｒの外側を環状に伸びており、対向範囲Ｒから離れて位置している。第２の溝２４は、第１の溝２２に囲まれた範囲２２ｃ内に位置している。第２の溝２４は、第１の溝２２に接続されているとともに、対向範囲Ｒ内にその一部が位置している。一例ではあるが、本実施例の第２の溝２４は、第１の溝２２に囲まれた範囲２２ｃの中心位置２２ｄから十字状に伸びている。言い換えると、本実施例の第２の溝２４は、互いに交差（詳しくは直交）する二本の溝が、第１の溝２２に囲まれた範囲２２ｃの中心位置２２ｄで交差するような構成（開口形状）を有する。
【００１５】
上記した第２金属板２０の第１の溝２２及び第２の溝２４は、半導体装置１０の製造において、はんだの濡れ広がりを防止するために設けられている。即ち、図３に示すように、半導体装置１０の製造では、金属ブロック１８と第２金属板２０が、シート状のはんだ３５（厚みＡ）を用いてはんだ付けされる。図３（Ａ）に示すように、先ず、金属ブロック１８の上面１８ａと第２金属板２０の下面２０ｂとの間にはんだ３５が配置される。次いで、図３（Ｂ）に示すように、はんだ３５を溶融させることによって、金属ブロック１８の上面１８ａと第２金属板２０の下面２０ｂとを接合する。これにより、両者１８ａ、２０ｂの間にはんだ層３４が形成される。なお、図３では、他の図面との整合性を考慮して、第２金属板２０が金属ブロック１８の上方に図示されている。しかしながら、通常は、第２金属板２０と金属ブロック１８をそれぞれ反転させ、鉛直上方を向けた第２金属板２０の下面２０ｂにはんだ３５と金属ブロック１８を配置して、はんだ３５を溶融させる（即ち、リフローを行う）とよい。このとき、金属ブロック１８には、半導体素子１２及び第１金属板１６が、予めはんだ付けされていてもよい。
【００１６】
上記した金属ブロック１８と第２金属板２０のはんだ付けでは、金属ブロック１８の上面１８ａと第２金属板２０の下面２０ｂとの間から、溶融した余剰のはんだがはみ出すことがある。この余剰のはんだが、仮に金属ブロック１８の側面１８ｅを濡れ広がって半導体素子１２まで伝わると、半導体素子１２の主電極に加わる応力が増大し、当該主電極の破損といった不具合が生じ得る。この点に関して、図４に示すように、第２金属板２０の下面２０ｂに第１の溝２２及び第２の溝２４が設けられていると、余剰のはんだ３６が第１の溝２２と第２の溝２４によって収容される。ここで、環状に伸びる第１の溝２２は、対向範囲Ｒから離れて位置しているが（図２参照）、余剰のはんだ３６は、第２の溝２４を通って第１の溝２２にも案内される。よって、第１の溝２２が対向範囲Ｒから離れて位置していても、余剰のはんだ３６は、第１の溝２２と第２の溝２４の両者によって十分に収容される。これにより、金属ブロック１８の側面１８ｅへはんだが濡れ広がることが防止又は抑制される。このように、第２の溝２４が存在することで、環状に伸びる第１の溝２２が対向範囲Ｒの外周上に位置する必要がない。即ち、第１の溝２２は、対向範囲Ｒの外側に位置し、対向範囲Ｒから離れていればよい。その限りにおいて、同一構成の第２金属板２０を、サイズの異なる様々な金属ブロック１８に共通して用いることができる。また、金属ブロック１８と第２金属板２０とをはんだ付けする際に、両者の位置合わせに対する要求精度を緩和することもできる。なお、第２金属板２０の下面２０ｂ（特に、第２の溝２４の内面）が金（Ａｕ）めっきで覆われていると、第２の溝２４から第１の溝２２へのはんだ３６の流動が促進される。
【００１７】
次に、第２の溝２４の断面形状について説明する。なお、ここでいう断面形状とは、第２の溝２４の伸びる方向に対して垂直な断面の形状を意味する。図５に示すように、本実施例における第２の溝２４は、矩形状の断面形状を有する。以下、このような第２の溝２４を凹溝型と称する。第２の溝２４が凹溝型である場合、第２の溝２４の深さＣと幅Ｄは、様々に設計することができる。但し、金属ブロック１８と第２金属板２０との間の熱伝導性を低下させないためには、第２の溝２４の対向範囲Ｒ内に位置する一部が、空洞を有さず、はんだ層３４によって満たされていることが好ましい。そのためには、はんだ層の厚みＢと第２の溝２４の深さＣとの和Ｂ＋Ｃを、前述したはんだ付けに使用されるはんだ３５の厚みＡ（図３参照）以下とするとよい。即ち、Ａ≧Ｂ＋Ｃの関係が成り立つことが好ましい。このような構成によると、金属ブロック１８と第２金属板２０とをはんだ付けする際に（図３参照）、溶融したはんだ３５が第２の溝２４内で十分に入り込み、第２の溝２４の対向範囲Ｒ内に位置する部分を、はんだ層３４によって満たすことができる。
【００１８】
第２の溝２４の断面形状は、様々に変更可能である。例えば、図６に示すように、第２の溝２４は、三角形状の断面形状を有してもよい。この場合、第２の溝２４の幅Ｄは、深さ方向Ｘに沿って徐々に減少し、その減少率は一定である。あるいは、図７に示すように、第２の溝２４は、深さ方向Ｘに沿って幅Ｄが減少する変化部分２４ａ（即ち、断面形状が三角形状の部分）に加えて、深さ方向Ｘに沿って幅Ｄが一定である一定部分２４ｂをさらに有してもよい。図６、図７に示すような第２の溝２４は、概してＶ字状の断面形状を有することから、以下ではＶ溝型と称する。第２の溝２４がＶ溝型の場合でも、第２の溝２４がはんだ層３４によって満たされるためには、はんだ層３４の厚みＢと第２の溝２４の深さＣとの和Ｂ＋Ｃが、前述したはんだ３５の厚みＡ（図３参照）以下であることが好ましい。即ち、Ａ≧Ｂ＋Ｃの関係が成り立つことが好ましい。なお、図７中において、寸法Ｃ１は第２の溝２４の変化部分２４ａの深さを示し、寸法Ｃ２は第２の溝２４の一定部分２４ｂの深さを示す。
【００１９】
図８に示すように、第２の溝２４は半円状の断面形状を有してもよい。この場合、第２の溝２４の幅Ｄは、深さ方向Ｘに沿って徐々に減少するとともに、その変化率は深さ方向Ｘに沿って徐々に増大する。あるいは、図９に示すように、第２の溝２４は、深さ方向Ｘに沿って幅Ｄが減少する変化部分２４ａ（ここでは、断面形状が半円状の部分）に加えて、深さ方向Ｘに沿って幅Ｄが一定である一定部分２４ｂをさらに有してもよい。図８、図９に示すような第２の溝２４は、概してＵ字状の断面形状を有することから、以下ではＵ溝型と称する。第２の溝２４がＵ溝型の場合でも、第２の溝２４がはんだ層３４によって満たされるためには、はんだ層３４の厚みＢと第２の溝２４の深さＣとの和Ｂ＋Ｃが、前述したはんだ３５の厚みＡ（図３参照）以下であることが好ましい。即ち、Ａ≧Ｂ＋Ｃの関係が成り立つことが好ましい。なお、図９中においても、寸法Ｃ１は第２の溝２４の変化部分２４ａの深さを示し、寸法Ｃ２は第２の溝２４の一定部分２４ｂの深さを示す。
【００２０】
以下では、第２の溝２４の断面形状が半導体装置１０の放熱性に与える影響について検証した結果を説明する。この検証では、図１０、図１１に示す１８種類のサンプル（１−１〜３−６）をそれぞれ採用した場合について、半導体装置１０の動作時における半導体素子１２のピーク温度（最大温度）を、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）装置による解析によって算出した。サンプル１−１〜１−６は、凹溝型であって、深さＣをそれぞれ０．２、０．４、０．６、０．８、１．０、１．５ｍｍとしたものである。サンプル２−１〜２−６は、Ｖ溝型であって、深さＣをそれぞれ０．２、０．４、０．６、０．８、１．０、１．５ｍｍとしたものである。そして、サンプル３−１〜３−６は、Ｕ溝型であって、深さＣをそれぞれ０．２、０．４、０．６、０．８、１．０、１．５ｍｍとしたものである。なお、全てのサンプル１−１〜３−６において、幅Ｄは０．４ｍｍに固定されている。また、Ｖ溝型のサンプル２−１〜２−６及びＵ溝型のサンプル３−１〜３−６において、深さ変化部分２４ａの深さＣ１は０．２ｍｍに固定されている。
【００２１】
図１２に示すように、ＣＡＥ装置による解析の結果、凹溝型、Ｖ溝型及びＵ溝型のいずれにおいても、第２の溝２４の深さＣの寸法が大きくなるほど、半導体素子１２のピーク温度は高くなることが判明した。このことから、第２の溝２４の深さＣは浅い方が好ましといえる。なお、第２の溝２４が放熱性に与える影響は、単に第２の溝２４の深さＣだけではなく、第２の溝２４の断面形状のアスペクト比（深さＣと幅Ｄとの比）に大きく依存すると考えられる。この観点から、第２の溝２４は、単に深さＣが浅いだけでなく、幅Ｄに対する深さＣの比の値（Ｃ／Ｄ）が小さい方が好ましいといえる。本実施例の半導体装置１０では、深さＣが０．６ｍｍ以下のサンプル１−１〜１−３、２−１〜２−３、３−１〜３において、半導体素子１２のピーク温度が許容範囲に抑制されることが確認された。この場合、前記した比の値Ｃ／Ｄは０．６ｍｍ／０．４ｍｍ＝１．５以下となる。従って、本実施例の半導体装置１０では、凹溝型、Ｖ溝型及びＵ溝型のいずれにおいても、第２の溝２４の断面形状は、幅Ｄに対する深さＣの比の値Ｃ／Ｄが１．５以下であることが好ましい。
【００２２】
一定部分２４ｂを有するＶ溝型及びＵ溝型のサンプル２−２〜２−６、３−２〜３−６については、第２の溝２４の深さＣが浅くなるほど、一定部分２４ｂの深さＣ２に対する変化部分２４ａの深さＣ１の比の値（Ｃ２／Ｃ１）は小さくなる。この比についても、放熱性に与える影響は少なからず存在すると推測される。上述したように、深さＣが０．６ｍｍ以下のサンプル２−１〜２−３、３−１〜３では、本実施例の半導体装置１０において好適な解析結果が得られている。この場合、一定部分２４ｂを有するサンプル２−２〜２−６、３−２〜３−６では、前記した比の値Ｃ２／Ｃ１は０．４ｍｍ／０．２ｍｍ＝２以下となる。従って、本実施例の半導体装置１０では、一定部分２４ｂを有するＶ溝型及びＵ溝型の場合、第２の溝２４の断面形状は、一定部分２４ｂの深さＣ２に対する変化部分２４ａの深さＣ１の比の値Ｃ２／Ｃ１が２以下であることが好ましい。
【００２３】
凹溝型、Ｖ溝型及びＵ溝型を比較すると、特に深さＣが０．６ｍｍ以下のサンプル１−１〜１−３、２−１〜２−３、３−１〜３において、凹溝型よりもＶ溝型が放熱性に優れており、また、Ｖ溝型よりもＵ溝型が放熱性に優れていることが確認された。例えば、深さＣが０．２ｍｍのサンプル１−１、２−１、３−１を比較すると、凹溝型に対してＶ溝型では半導体素子１２のピーク温度が１２．７％低下し、同じく凹溝型に対してＵ溝型では同ピーク温度が３９．６％低下した。また、深さＣが０．４ｍｍのサンプル１−２、２−２、３−２を比較すると、凹溝型に対してＶ溝型では同ピーク温度が７．４％低下し、同じく凹溝型に対してＵ溝型では同ピーク温度が１９．５％低下した。そして、深さＣが０．６ｍｍのサンプル１−３、２−３、３−３を比較すると、凹溝型に対してＶ溝型では同ピーク温度が６．７％低下し、同じく凹溝型に対してＵ溝型では同ピーク温度が１３．７％低下した。これらの結果から、本実施例の半導体装置１０では、第２の溝２４がＶ溝型であることが好ましく、Ｕ溝型であることがより好ましい。
【００２４】
第２の溝２４の断面形状は、さらに様々に変更可能である。例えば、図１３に示すように、Ｖ溝型の場合、幅Ｄに対する深さＣの比の値Ｃ／Ｄにかかわらず、第２の溝２４の幅Ｄが、全ての深さ範囲に亘って変化するものであってもよい。即ち、第２の溝２４は、その全体が変化部分２４ａであってよく、一定部分２４ｂを必ずしも必要としない。第２の溝２４がＶ溝型である場合、深さ方向Ｘに沿って減少する幅Ｄの変化率は、様々に設計することができる。
【００２５】
図１４に示すように、第２の溝２４は、二つ溝の組み合わせであってもよい。この場合、二つの第２の溝２４は、互いに平行で、かつ、隣接して伸びることが好ましい。二つの第２の溝２４のそれぞれは、図１４（Ａ）に示すようにＶ溝型であってもよく、図１４（Ｂ）に示すようにＵ溝型であってもよい。あるいは、二つの第２の溝２４は、凹溝型、Ｖ溝型及びＵ溝型のうちの二種類を組み合わせた構成であってもよい。なお、第２の溝２４は、三以上の溝を組み合わせた構成であってもよい。
【００２６】
図１５に示すように、第２金属板２０の下面２０ｂには、第２の溝２４を様々な態様で設けることができる。第２の溝２４の数、位置、及び開口形状は限定されない。各々の第２の溝２４が第１の溝２２に接続されており、かつ、その一部が対向範囲Ｒ１（図２参照）内に位置する限りにおいて、第２の溝２４を様々な態様で設けることができる。なお、少なくとも一つの第２の溝２４が、第１の溝２２に囲まれた範囲２２ｃの中心位置２２ｄ（図２参照）を含む構成であるとよい。このような構成によると、第２金属板２０を様々なサイズの金属ブロック１８と組み合わせたときでも、金属ブロック１８を中心位置２２ｄに合わせて配置することで、第２の溝２４の一部を対向範囲Ｒ内に位置させることができる。即ち、同じ構成の第２金属板２０を、様々なサイズの金属ブロック１８に対して広く採用することが可能となる。なお、図１５に示す変形例群では、図１５（ａ）〜（ｄ）に示すものにおいて、少なくとも一つの第２の溝２４が上記した中心位置２２ｄを含んでいる。
【００２７】
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。実施例における半導体素子１２及び金属ブロック１８の接合体は、特許請求の範囲に記載された発熱体の一例であり、金属ブロック１８の上面１８ａは、特許請求の範囲に記載された発熱体の第１の面の一例である。上記した実施例における第２金属板２０は、特許請求の範囲に記載された金属板の一例であり、第２金属板２０の下面２０ｂは、特許請求の範囲に記載された金属板の第２の面の一例である。発熱体や金属板の構成は、実施例で例示されたものに限定されない。
【００２８】
上記した半導体装置１０において、第１の溝２２及び第２の溝２４は、第２金属板２０の下面２０ｂに加えて、又は代えて、第１金属板１６の上面１６ａに設けることもできる。図１等から理解されるように、第１金属板１６の上面１６ａは、半導体素子１２の下面１２ｂよりも広く、半導体素子１２の下面１２ｂは、第１金属板１６の上面１６ａのうちの一部の範囲に対向している。従って、第１金属板１６の上面１６ａには、環状に伸びる第１の溝２２を、半導体素子１２の下面１２ｂが対向する対向範囲の外側に設けることができる。そして、同じく第１金属板１６の上面１６ａには、第１の溝２２に接続されているとともに、対向範囲内にその一部が位置する第２の溝２４をさらに設けることができる。この場合、半導体素子１２の下面１２ｂが、特許請求の範囲に記載された発熱体の第１の面の一例となり、第１金属板１６の上面１６ａが、特許請求の範囲に記載された発熱体の第２の面の一例となる。
【００２９】
本明細書又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、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又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】
【００３０】
１０：半導体装置
１２：半導体素子
１２ａ、１２ｂ：半導体素子の上面、下面
１４：樹脂モールド
１４ａ、１４ｂ：樹脂モールドの上面、下面
１６：第１金属板
１６ａ、１６ｂ：第１金属板の上面、下面
１８：金属ブロック
１８ａ、１８ｂ、１８ｅ：金属ブロックの上面、下面、側面
２０：第２金属板
２０ａ：第２金属板の上面、下面
２２：第１の溝
２４：第２の溝
２４ａ：第２の溝の変化部分
２４ｂ：第２の溝の一定部分
３０、３２、３４：はんだ層
３５：シート状のはんだ
３６：余剰のはんだ
【図１】
2017107907.tif 000003
【図２】
2017107907.tif 000004
【図３】
2017107907.tif 000005
【図４】
2017107907.tif 000006
【図５】
2017107907.tif 000007
【図６】
2017107907.tif 000008
【図７】
2017107907.tif 000009
【図８】
2017107907.tif 000010
【図９】
2017107907.tif 000011
【図１０】
2017107907.tif 000012
【図１１】
2017107907.tif 000013
【図１２】
2017107907.tif 000014
【図１３】
2017107907.tif 000015
【図１４】
2017107907.tif 000016
【図１５】
2017107907.tif 000017