(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が樹脂封止された半導体モジュールと、上記半導体モジュールの上面に固定される補強梁と、上記半導体モジュールおよび該半導体モジュールに固定された上記補強梁の外周を囲むように配置され、上記補強梁が固定されるフレーム部とを備え、上記フレーム部の下面側は開口し上記半導体モジュールの下面が露出していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記半導体モジュールと上記補強梁は板状バネを介して固定されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記半導体モジュールと上記板状バネとの間に隙間を設けた状態で上記半導体モジュールと補強梁とが固定され、上記板状バネの変形により上記半導体モジュールが上記フレーム部に対し上下方向に移動可能であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記板状バネの変形量を部分的に変化させたことを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記フレーム部は合成樹脂にて形成され、上記フレーム部の内部には上記半導体モジュールと電気的に接続される導通部がインサート成形により構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
上記フレーム部は金属材にて形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
上記フレーム部は、上記補強梁と一体形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
上記フレーム部は、上記半導体モジュールの制御を行う制御部を支持する支持部を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車などの移動体に搭載される半導体モジュールを備えた半導体装置に関し、特に発熱による熱応力の影響を低減するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置は、半導体素子が樹脂封止され中央部にネジ貫通孔が設けられた半導体モジュール、半導体モジュールの一側に配置される押え用板状バネ、押え用板状バネを補強する補強梁、半導体モジュールの他側に配置されるヒートシンクを備え、半導体モジュールは補強梁側から補強梁と押え用板状バネを介して半導体モジュールのネジ貫通孔に挿入されたネジによりヒートシンクに固定される半導体装置であり、押え用板状バネにはその周縁部を分割するスリットが形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３５９９２号公報（段落番号[０００５]、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の半導体装置は、半導体モジュールや、板状バネ、補強梁等の各部材がヒートシンクに固定されることにより構成されていた。そして半導体モジュールで発生した熱は、まずヒートシンクに放熱され、ヒートシンクに伝導された熱は、さらにヒートシンクの裏面（半導体モジュールが取り付けられる面の反対面）に取り付けられる冷却部材を介して外気に放熱されていた。
このような構成とした場合、半導体モジュールとヒートシンク間、および、ヒートシンクと冷却部材間に、熱抵抗を抑制するためのペースト状または柔軟性のあるシート状の熱伝導性部材を設けることが一般的である。そして、この熱伝導性部材による熱伝導を効果的に行うためには、ヒートシンクと半導体モジュールおよびヒートシンクと冷却部材との間の圧接力を高くして各部材間に介在する熱伝導性部材の厚みを小さくすること、またその厚みを均一にするためにヒートシンクの平面度を高めること、が必要である。このためヒートシンクを形成する部材には、圧力に耐え平面度を確保することのできる高い剛性が要求される。
【０００５】
しかし、これを満たす材料として一般的に使用されている銅は、比重が大きく価格も高価であり、銅をヒートシンクの部材として使用したり、部材自体を厚くして剛性を高める構成とすれば、半導体装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができないという問題があった。また、銅を使用する場合には入手容易な板材を用いることが一般的であり、機械加工のコスト抑制等の理由から、形状の成形が困難であるという問題もあった。
【０００６】
また、半導体装置の小型化、軽量化、低コスト化を図るために、ヒートシンクを薄型化、軽量化等すれば、ヒートシンクの剛性が低くなり、ヒートシンクの変形が生じてしまうため、熱伝導性部材の厚みを小さくかつ均一にすることが困難となるとういう問題があった。そして、ヒートシンクの変形は、補強梁、板状バネによる押圧力の影響や、熱伝導性部材を薄く均一にするための圧接力の影響、半導体装置の使用環境温度や半導体モジュールの発熱に起因する熱応力の影響など、様々な要因により生じるため、半導体装置の本来の性能を安定的に発揮させることができないという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、小型化、軽量化、低コスト化とともに、性能の安定性および生産性を向上した半導体装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の半導体装置は、半導体素子が樹脂封止された半導体モジュールと、半導体モジュールの上面に固定される補強梁と、半導体モジュールおよび該半導体モジュールに固定された補強梁の外周を囲むように配置され、補強梁が固定されるフレーム部とを備え、上記フレーム部の下面側は開口し上記半導体モジュールの下面が露出しているものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の半導体装置によれば、半導体モジュールを補強梁によりフレーム部にて固定するため、ヒートシンクが不要であり、半導体装置の小型化、軽量化、低コスト化をはかることができる。また、ヒートシンクが不要なことより、半導体モジュールで発生した熱を直接冷却部材に放熱することができるとともに熱抵抗を抑制することができ、半導体装置の性能を安定的に発揮させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における半導体装置の構成を示す分解斜視図である。図２は図１の半導体装置を組み立てた状態を示す斜視図である。図３は図２に示した半導体装置の一部の断面図であり、フレーム部を省略したものである。図４は図２の半導体装置に冷却部材、制御部を固定した場合の一例を示す模式図である。
図１〜図３において、半導体装置１は、半導体素子が樹脂封止された半導体モジュール２と、半導体モジュール２の上面に板状バネ３を介して固定される補強梁４と、半導体モジュール２、板状バネ３、補強梁４を取り囲むように配置され、補強梁４の両端が固定されるフレーム部６とを備えている。
【００１１】
半導体モジュール２は、後述する制御部に接続される制御端子２１と、フレーム部に設けられた後述する接続端子と接続するための端子２２とを備えている。また、その中央部には、板状バネ３および補強梁４と固定するためのネジ孔２３が設けられている。
本実施の形態１では３個の半導体モジュール２が一列に所定間隔をもって配置され、その上面には、各半導体モジュール２に対応する箇所をペントルーフ型断面形状とした板状バネ３が配置されている。また、板状バネ３の半導体モジュール２のネジ孔２３に対応する位置に固定用の孔３１が設けられている。
板状バネ３の上面には、半導体モジュール２の配置方向、すなわち板状バネ３の長手方向に沿って延在する補強梁４が配置され、３個の半導体モジュール２の配置間隔に対応して貫通孔４１が設けられている。また、補強梁４の両端には、フレーム部６と固定するための固定孔４２が設けられている。
【００１２】
そして、補強梁４の上側から貫通孔４１、孔３１、ネジ孔２３の順に挿入される第１の固定具としてのネジ５により、補強梁４と板状バネ３と各半導体モジュール２とが固定されている。例えば、板状バネ３を介さず補強梁４と半導体モジュール２を直接固定することもできる。しかし、本実施の形態１のように板状バネ３を介して固定する構成とすれば、ネジ５の締め付け力が板状バネ３のペントルーフ型断面形状の部分がたわむことによって分散されるため、板状バネ３が完全に伸びて固定された状態では、各半導体モジュール２全体に均一な荷重を印加することができる。
【００１３】
なお、本実施の形態１では半導体モジュール２にモールド樹脂で形成したネジ孔２３を設け、補強梁４側から挿入したネジ５を半導体モジュール２にネジ止めすることにより各部材を固定しているが、樹脂の割れが懸念される場合や高い締結力を必要とする場合は半導体モジュール２内部にナットをインサート成形すればよい。また、固定方法はこれに限られるものではなく、例えば半導体モジュール２にネジ孔２３ではなく貫通孔を設けておき、半導体モジュール２の下面側にナットを配置し、ネジ５を該ナットに止めることにより固定してもよい。また、半導体モジュール２にはネジ孔２３ではなく貫通孔を設け、補強梁４には貫通孔４１ではなくネジ孔を設け、半導体モジュール２の下面側からネジを挿入することにより固定してもよい。これにより、半導体モジュール２にネジ切りをする必要がなくネジ孔２３の割れ等による半導体モジュール２の破損を防止することができる。
【００１４】
フレーム部６は一体に固定された補強梁４、板状バネ３、半導体モジュール２を四方から取り囲むように枠状に形成される。そして、フレーム部６の長手方向の両内壁面には補強梁４を固定するための段差部６１が突設されており、この段差部６１の中央部にはネジ孔６２が設けられている。そして、このネジ孔６２の上に補強梁４の固定孔４２が重なるように補強梁４が配置され、第２の固定具としてのネジ７が補強梁４側から挿入されネジ孔６２にネジ止めされることにより補強梁４とフレーム部６が固定される。これにより、半導体モジュール２、板状バネ３、補強梁４、フレーム部６が一体となり半導体装置１を構成する。なお、本実施の形態１ではフレーム部６には補強梁４のみが固定されているがこれに限られず、例えば板状バネ３の長手方向の両端を延長し補強梁４とともにフレーム部６に固定してもよい。
【００１５】
フレーム部６の短手方向の両外壁面には、後述する冷却部材と固定するための固定孔６３が配設された張出部６４が形成されている。また、フレーム部６の枠状部分の上面の４隅には後述する制御部を固定、支持するための支持部６５が設けられている。
フレーム部６の材質としては、例えばＡＢＳ、ＰＢＴ、ＰＰＳなどの熱可塑性の合成樹脂材を使用し、その形状は射出成形にて製作することができる。そして、フレーム部６の内部には、導通部としての、例えば銅などの高い導電性を有する金属からなる複数のバスバー６６が、インサート成形などにより構成されている。バスバー６６の一端は半導体モジュール２の端子２２と接続される接続端子６６ａとしてフレーム部６の内壁側に露出し、他端は外部と接続される外部端子６６ｂとしてフレーム部６の外壁側に露出している。端子２２と接続端子６６ａとは例えば溶接によって接続され、所望の電気回路を構成している。もちろん、接続方法は溶接に限られるものではなく例えばネジ止め等により行ってもよい。
【００１６】
なお、本実施の形態１では上記のように各部材（半導体モジュール２、板状バネ３、補強梁４、フレーム部６）が一体となった際に、半導体モジュール２の下面とフレーム部６の下面の位置が同一平面上となるように、半導体モジュール２、フレーム部６、段差部６１等の厚み寸法を設定している。これにより、後述する冷却部材と半導体モジュール２の下面とが確実に接触する。
【００１７】
次に図４を参照して上記のように構成した半導体装置１に冷却部材８０、制御部８３を固定した場合の一例を説明する。なお、図４の模式図は図２に示す半導体装置１を長手方向側の側面から見ている。
図４に示すように、冷却部材８０は半導体装置１の下面側に配置され、半導体モジュール２の下面と接することにより、半導体モジュール２で発生する熱を放熱するためのものである。例えば、冷却部材８０には、フレーム部の張出部６４に設けられた固定孔６３に対応する位置にネジ孔８１が設けられる。そして、冷却部材８０を半導体モジュール２の下面と接するようにフレーム部６の下方側に配置し、ネジを固定孔６３を介して冷却部材８０のネジ孔８１にネジ止めすることにより、フレーム部６と冷却部材８０とが固定される。もちろん、フレーム部６と冷却部材８０固定方法はこれに限られず、半導体装置１の使用条件等に合わせて固定すればよい。
【００１８】
なお、半導体モジュール２と冷却部材８０との間には、熱伝導率が１〜数Ｗ／ｍＫ程度のペースト状または柔軟性のあるシート状の熱伝導性部材８２（図４参照）が塗布または挟み込まれること等により設けられている。ここで、熱伝導性部材８２は半導体モジュール２と冷却部材８０との接合面に密着し熱伝導を円滑に行うためのものである。熱伝導性部材８２の厚みは小さいほど放熱効果を高めるが、厚みが大きくまた不均一になると、厚みが大きい部分の熱抵抗が大きくなってしまう。そしてその性能は、熱抵抗の大きい部分に制約されてしまうため、熱伝導性部材８２を適切に使用しなければこの熱伝導性部材８２自体が熱抵抗悪化の主要因となってしまう。このため、半導体モジュール２と冷却部材８０間の圧接力を高くして熱伝導性部材８２の厚みを小さくかつ均一にすることが望ましい。
本実施の形態１では、半導体モジュール２は補強梁４によりフレーム部６に固定されているため、圧接力は補強梁４の剛性に依存する。従って、補強梁４の材質として、例えばヤング率の高い鉄系の材料を採用すれば、圧接力を高くした際の補強梁４の変形等をより防ぐことができる。
【００１９】
なお、本実施の形態１では補強梁４の両端のみをフレーム部６に固定しているが、補強梁４の変形をさらに抑制するために、例えばフレーム部６の短手方向に半導体モジュール２の間を通るリブを設けてもよい。補強梁４の両端をフレーム部６に固定するだけでなく、このリブにも固定することで、補強梁４の変形をさらに抑制することができる。
また、補強梁４の剛性によっては、補強梁４が多少変形することにより、３個の半導体モジュール２のうち中央の半導体モジュール２を押圧する力が両端の半導体モジュール２と比較して弱くなることも考えられる。この場合には、板状バネ３のうち中央のペントルーフ型断面形状の部分のバネの変形量を変更することにより、中央の半導体モジュール２の押圧力を補強することができる。具体的には、ペントルーフ型断面の斜部の角度を大きくすることによりバネの変形量を大きくし、半導体モジュール２への押圧力を増加させる。また、板状バネ３のバネ定数を変更することによって、バネの変形量を変更する構成としてもよい。
また、補強梁４、板状バネ３、半導体モジュール２の固定方法として上述したように、半導体モジュール２に貫通孔を設けて、半導体モジュール２の下面側にナットを配置してネジ止めすることで固定する場合や、半導体モジュール２に貫通孔を、補強梁４にネジ孔を設けて、半導体モジュール２の下面側からネジを挿入して固定する場合には、ナットやネジの頭部分が半導体モジュール２の下面側に出っ張ってしまう。そこで、冷却部材８０と半導体モジュール２の密着を図るため、冷却部材８０のナットの出っ張り部分に対応する部分に凹部を設けておけばよい。
【００２０】
制御部８３（図４参照）は、例えばフレーム部６の上方側に配置され、半導体モジュール２の駆動および制御を行うものである。本実施の形態１では、制御部８３には、フレーム部６の枠状部分の４隅に設けられた支持部６５に対応する位置に貫通孔８４を設け、フレーム部６の上側を覆うように制御部８３を配置してネジ止めすることにより、制御部８３とフレーム部６を固定している。そして、半導体モジュール２の制御端子２１が制御部８３に接続されることにより、制御部８３は半導体モジュール２の制御を行う。もちろん、フレーム部６と制御部８３との固定方法はこれに限られず、半導体装置１の使用条件等に合わせて固定すればよい。
【００２１】
以上のように、本実施の形態１の半導体装置１では、半導体モジュール２を補強梁４を介してフレーム部６に固定するため、ヒートシンクが不要であり、半導体装置１の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
また、ヒートシンクを介さないため、半導体モジュール２と冷却部材８０とを直接接触させて、半導体モジュール２の熱を放熱することができるとともに、熱抵抗悪化の主要因となる熱伝導性部材８２の設置も半導体モジュール２と冷却部材８２間の１層のみにすることができる。このため、熱抵抗を抑制し、半導体モジュール２で発生する熱を効率的に放熱し、半導体装置１の性能を安定的に発揮させる。また、部品点数を減少させ、低コスト化、組立工程の削減、生産性向上を図ることができる。
【００２２】
また、補強梁４を剛性の高い材料により形成することにより、半導体モジュール２と冷却部材８０間の圧接力を高くした際の補強梁４の変形を防ぐことができる。このため、フレーム部６の下面側に配置される冷却部材８０の上面と半導体モジュール２の下面との圧接を確実に行い、各部材間に配置される熱伝導性部材８２の厚みを小さく、均一にすることができる。従って、熱抵抗を抑制し、半導体装置１の性能を安定化することができる。
【００２３】
また、板状バネ３を介して半導体モジュール２と補強梁４を固定すれば、ネジ５の締め付け力は板状バネ３のペントルーフ型断面形状の部分がたわむことにより分散されるため、各半導体モジュール２全体に均一な荷重を印加することができる。
【００２４】
また、板状バネ３のバネ変形量を部分的に変化させることにより、各半導体モジュール２の押圧力を調整することができる。例えば板状バネ３のうち補強梁４が変形しやすい中央部に位置するペントルーフ型断面形状の部分のバネ変形量を大きくなるよう設定すれば、中央の半導体モジュール２の押圧力を補強でき、各半導体モジュール２と冷却部材８０との圧接力が均一になる。
【００２５】
また、フレーム部６の材質を合成樹脂とし、その内部に複数のバスバー６６をインサート成形しているため、半導体装置１内部の配線作業や接続作業が容易になるとともに、半導体装置１の好適な形状を容易かつ安価に実現できる。
【００２６】
また、フレーム部６に半導体モジュール２を制御する制御部８３を支持するための支持部６５を設けたため、簡単な構成で制御部８３を支持することができ、部品点数の削減、組立コストの抑制、組立工程の簡略化、生産性の向上が可能となる。
【００２７】
実施の形態２．
実施の形態１ではフレーム部６は合成樹脂材料にて形成されていたが、本実施の形態２では、フレーム部は剛性の高い金属により形成されている。
図５はこの発明の実施の形態２における半導体装置の構成を示す分解斜視図である。図６は図５の半導体装置を組み立てた状態を示す斜視図である。なお、実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し説明は省略する。
【００２８】
図５、図６において、フレーム部６は、例えば鉄、アルミ、マグネシウムなどの剛性の高い金属材により形成され、鋳造あるいはダイキャスト等にて製作することができる。フレーム部６自体が導電性材料により形成されるため、実施の形態１のように導電部としてのバスバーをインサート成形して接続端子や外部端子を露出させる構成は採用できない。従って、内部配線や外部端子を構成するための端子台（図示せず）を別途設けている。
【００２９】
以上のように、本実施の形態２の半導体装置１では、フレーム部６の材質を形状の自由度が高い金属材の鋳造品、ダイキャスト品等として形成したため、実施の形態１の効果に加え、フレーム部の剛性を向上できるとともに、形状の成形が容易で、かつ安価に製作することが可能となる。
また、制御部８３が支持される支持部６５も金属材から成るためより剛性が高く、半導体装置１が振動することによる支持部６５の損失を防止し、半導体装置１の耐振性の向上をはかることができる。
また、上記実施の形態１と同様に、フレーム部６に半導体モジュール２の間を通る金属材よりなるリブ（図示せず）を設けた構成とすれば、実施の形態１の場合以上に補強梁４の変形を抑制することができ、確実に熱伝導性部材８２の厚みを薄くそして熱抵抗を低くすることができる。
【００３０】
実施の形態３．
実施の形態１、２ではフレーム部と補強梁は別々の部品として形成され、ネジ等により固定されていたが、本実施の形態３は、フレーム部が補強梁と一体に形成されている。なお、フレーム部の材質は、その目的に応じて、実施の形態１のように合成樹脂材としても実施の形態２のように金属材としてもよいが、本実施の形態３では金属材を採用した場合について説明する。
図７はこの発明の実施の形態３における半導体装置の構成を示す分解斜視図である。図８は図７の半導体装置を組み立てた状態を示す斜視図である。なお、実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し説明は省略する。
【００３１】
図７、図８に示すように、半導体モジュール２と、半導体モジュール２の上面に固定される板状バネ３００は、フレーム部６００に一体形成された補強梁としての梁部６０１の下方側に配置されている。そして、半導体モジュール２の下方側から第１の固定具としてのネジ５を、半導体モジュール２の中央部に設けられた貫通孔２４、板状バネ３００に設けられた孔３０１、梁部６０１に設けられたネジ孔６０２に挿入し、ネジ止めすることによって、半導体モジュール２、板状バネ３００はフレーム部６００の梁部６０１に固定されている。
フレーム部６００には、梁部６０１に固定された半導体モジュール２の間を通るリブ６０３が形成されており、リブ６０３は梁部６０１を支持している。なお、リブ６０３を避けて板状バネ３００が梁部６０１に固定できるよう、板状バネ３００は各半導体モジュール２に対応して３個の部品に分割されている。
【００３２】
以上のように、本実施の形態３の半導体装置１では、フレーム部６００が補強梁としての梁部６０１と一体に形成されているため、上記各実施の形態と同様の効果を奏すると共に、部品点数の削減や組立工程の簡略化を図ることができる。また、単一の部品としたことでより高い剛性を実現することができる。
【００３３】
また、第１の固定具であるネジ５が半導体モジュール２の下方側から挿入され梁部６０１のネジ穴６０２でネジ止めされるため、半導体モジュール２にネジ孔を設けたり、ナットをインサート成形する必要がない。このため、半導体モジュール２にネジ切りをする必要がなくネジ孔の割れ等による半導体モジュール２の破損を防止することができる。なお、ネジ５の頭部分が半導体モジュール２の下面側に出っ張っている場合は、冷却部材８０と半導体モジュール２の密着を図るため、冷却部材８０にネジの出っ張り部分に対応する位置に凹部を設けておけばよい。なお、もちろん上記実施の形態１で説明したように、補強梁としての梁部６０１側からネジ止めする構成としてもよい。
【００３４】
また、フレーム部６００にリブ６０３を形成したため、梁部６０１の支持をより確実に行うことができ、梁部６０１の変形を抑制することができる。このため、熱伝導部材８２の厚みを小さくすることができ、熱抵抗を抑制して半導体装置１の性能を安定化することができる。なお、必ずしもリブ６０３を形成する必要はなく、リブ６０３を有さない構成とした場合には、板状バネ３００を３個の部品にする必要はなく、上記実施の形態１および２に記載の板状バネ３と同様の形状にすればよい。
【００３５】
実施の形態４．
上記実施の形態１から実施の形態３に記載の半導体装置１では、半導体装置１の下面側から取り付けられる冷却部材８０と半導体モジュール２を確実に接触させ、また冷却部材８０と半導体モジュール２間に配設される熱伝導性部材８２が薄くかつ均一に押圧できるように、半導体モジュール２の下面とフレーム部６（又はフレーム部６００）との下面が同一平面上に位置するように設計されている。その精度としては、半導体モジュール２の下面とフレーム部６の下面との段差が±５０μｍ以下にすることが要求される。このため、この±５０μｍ以下の精度が達成できる程度の精度で、半導体モジュール２やフレーム部６（又はフレーム部６００）等の成形を行うことが望ましいとされている。
本実施の形態４では、上記程の寸法精度を確保しなくても、半導体装置１の下面側から取り付けられる冷却部材８０と半導体モジュール２が確実に接触する構成について説明する。
【００３６】
図９はこの発明の実施の形態４における半導体装置の一部の断面図であり、フレーム部を省略したものである。
本実施の形態４の基本的な構成は上記実施の形態１と同じであるため、その斜視図は図２と同じである。ただし、図９に示すように、半導体モジュール２と板状バネ３とが密着しておらずわずかに隙間が空くような状態で半導体モジュール２と補強梁４が板状バネ３を介して固定されている。なお、実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し説明は省略する。
【００３７】
図２、図９に示すように、半導体モジュール２は、制御部８３（図４参照）に接続される制御端子２１とフレーム部６の接続端子６６ａと接続するための端子２２とを備え、制御端子２１と端子２２にはそれぞれ水平部２１ａ、２２ａが設けられている。また、半導体モジュール２の中央部には、板状バネ３および補強梁４と固定するためのネジ孔２３０が設けられ、このネジ孔２３０は半導体モジュール２を貫通せず止まり孔としている。ネジ孔２３０はモールド樹脂で形成してもよいが、本実施の形態４ではナット２４をインサート成形する構成とし、ネジ孔２３０部分の強化を図っている。
そして、補強梁４、板状バネ３、半導体モジュール２を固定する際には、補強梁４の上側から挿入されるネジ５がネジ孔２３０の底部に突き当たることにより、板状バネ３と半導体モジュール２との間に隙間をもった状態で固定される。
【００３８】
上記のように隙間を設ける構成としたことにより、補強梁４がフレーム部６に固定され、半導体モジュール２、板状バネ３、補強梁４、フレーム部６が一体となった際、半導体モジュール２の下面がフレーム部６の下面より上記隙間の分だけ突出する構成となる。このような半導体装置１に冷却部材８０を下方側から取り付けると（図４参照）、冷却部材８０に押圧されることにより板状バネ３が変形し、半導体モジュール２はその下面がフレーム部６の下面と同一平面上の位置となるまで冷却部材８０に押し上げられて移動する。このため、半導体モジュール２やフレーム部６の厚さ方向の寸法精度を高精度に確保しなくても、確実に半導体モジュール２と冷却部材８０とが接触し、その間に配設される熱伝導性部材８２の厚みを小さくかつ均一に押圧することができる。
【００３９】
冷却部材８０により半導体モジュール２が押し上げられて移動すると、半導体モジュール２とフレーム部６の相対位置が変化するため、制御部８３と制御端子２１および接続端子６６ａと端子２２の接続部分に応力が生じやすい。この時、制御端子２１と端子２２にそれぞれ設けられた水平部２１ａ、２２ａが変形することによって上記接続部分に生じる応力を緩和している。
なお、半導体モジュール２がフレーム部６より大きく突出する場合、すなわち半導体モジュール２と板状バネ３の隙間が大きい場合には、上記接続部分にかかる応力が大きくなり、これを緩和するための水平部２１ａ、２２ａを長くする必要が生じる。従って、半導体装置１の小型化を阻害しないよう、半導体モジュール２の突出量は、０．０５〜０．２ｍｍ程度が好適である。
【００４０】
以上のように、本実施の形態４の半導体装置１では、半導体モジュール２と板状バネ３間に隙間を設けた状態で半導体モジュール２と補強梁４が固定されているため、板状バネ３が変形することにより、半導体モジュール２の下面の高さを移動させることができる。このため、冷却部材８０を半導体装置１に固定する際には、冷却部材８０に押圧され押し上げられることにより半導体モジュール２の下面とフレーム部６の下面を一致させることができる。従って、半導体モジュール２やフレーム部６の厚さ方向の寸法精度を高精度に確保しなくても、好適に半導体モジュール２と冷却部材８０とを接触させることができ、その間に配設される熱伝導性部材８２の厚みを小さくかつ均一に押圧することができる。
【００４１】
また、制御端子２１に水平部２１ａ、端子２２に水平部２２ａを設けたことにより、半導体モジュール２が移動したことにより生じる、制御部８３と制御端子２１および接続端子６６ａと端子２２の接続部分の応力を緩和することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態４は、実施の形態１の構成に基づいて説明したが、上記実施の形態２、３の構成と組みあわせることももちろん可能である。例えば、実施の形態３においては、梁部６０１のネジ孔６０２を止まり孔にすることで適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態１における半導体装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の半導体装置を組み立てた状態を示す斜視図である。
【図３】図２に示した半導体装置の一部の断面図であり、フレーム部を省略したものである。
【図４】図２の半導体装置に冷却部材、制御部を固定した場合の一例を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態２における半導体装置の構成を示す分解斜視図である。
【図６】図５の半導体装置を組み立てた状態を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態３における半導体装置の構成を示す分解斜視図である。
【図８】図７の半導体装置を組み立てた状態を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態４における半導体装置の一部の断面図であり、フレーム部を省略したものである。
【符号の説明】
【００４４】
１  半導体装置、２  半導体モジュール、３,３００  板状バネ、４  補強梁、
６,６００  フレーム部、６５  支持部、６６  バスバー（導通部）、８３  制御部。
【図１】
0005014016.tif 000002
【図２】
0005014016.tif 000003
【図３】
0005014016.tif 000004
【図４】
0005014016.tif 000005
【図５】
0005014016.tif 000006
【図６】
0005014016.tif 000007
【図７】
0005014016.tif 000008
【図８】
0005014016.tif 000009
【図９】
0005014016.tif 000010