CN102163586B - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

公开一种半导体装置，其包括：绝缘基板、金属配线层、半导体元件、散热件以及位于绝缘基板和散热件之间的应力松弛部件。散热件具有在一个方向上延伸并间隔排列的多个间隔壁。应力松弛部件包括由延伸通过应力松弛部件的整个厚度的通孔构成的应力吸收部分。形成每个孔以使得其沿着间隔壁纵向的尺寸大于其沿着间隔壁排列方向的尺寸。

Description

半导体装置
本申请是申请日为2009年7月3日，申请号为200910158728.6，发明名称为“半导体装置”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及半导体装置，其中绝缘基板和散热件彼此联接以便热量能够在其间进行传导。
背景技术
已知具有以下结构的半导体装置：由例如氮化铝制成的绝缘基板、由纯铝制成的前金属板和后金属板、通过例如焊接接合至前金属板的半导体元件、接合至后金属板的用作散热装置的散热件。该金属板分别接合至绝缘基板的前表面和后表面。该散热件联接至后金属板以与后金属板进行传热。散热件散发由半导体元件产生的热量。上述半导体装置要求长时间保持散热件的散热性能。然而，根据使用条件，常规结构的绝缘基板、金属板和散热件之间的线性膨胀系数的差异会产生热应力。这可导致接合部分破裂和翘曲，从而降低散热件的散热性能。
为了消除这种缺陷，日本特许公报第2003-17627号公开了一种在后金属板上具有热应力松弛部分的半导体模块，该热应力松弛部分由具有预定深度的台阶、凹槽或凹陷形成。热应力松弛部分的数量和尺寸确定为使得后金属板对前金属板的体积比不超过0.6。
日本特许公报第2007-173405号公开了一种半导体模块，其中在后金属板和散热件的接合表面上，形成由孔或凹槽形成的非接合区域以及其中没有孔和凹槽的接合区域。接合区域的面积设定为后金属板的整个接合表面的65％至85％。
在日本特许公开第2003-17627号所公开的半导体模块中，当温度变化时，在后金属板上形成的作为热应力松弛部分的台阶、凹槽或凹陷使半导体模块中产生的热应力松弛。因此，为了提高热应力松弛性能，台阶、凹槽或凹陷优选尽可能地大。然而，增大台阶、凹槽或凹陷的尺寸反而会减小后金属板和散热件之间的接合面积。这降低了后金属板的导热率。因此，需要考虑导热率和热应力松弛性能之间的平衡。即，形成热应力松弛部分的台阶、凹槽或凹陷越大，则散热效率就越低。因此，在改善应力松弛性能方面存在限制。
同样地，根据日本特许公报第2007-173405号所公开的半导体模块，非接合区域越大，则半导体模块的后金属板的导热率就越低。这使得应力松弛性能的改善存在限制。
特别地，在诸如其上安装有产生大量热量的半导体元件的功率模块的半导体装置的情况下，需要在不降低散热效率的情况下，改善松弛半导体装置中产生的热应力的功能。日本特许公报第2004-6717号公开了一种功率半导体装置，其包括绝缘基板、分别接合至绝缘基板的前表面和后表面的前金属板和后金属板(低热膨胀系数金属板)、通过例如焊接接合至前金属板前表面的功率半导体元件、以及联接到后金属板以与后金属板热传导的散热件。后金属板的线性膨胀系数与功率半导体元件和绝缘基板的线性膨胀系数具有相同的量级。散热件具有由形成于散热件中的多个凹槽限定的多个间隔壁。间隔壁排列在对应于绝缘基板的区域中。各个间隔壁的远端不被固定。因此，在上述公报中公开的功率半导体装置的散热件的刚度低于间隔壁远端被固定的散热件的刚度。因此，通过散热件的形变而减小了在散热件和绝缘基板中产生的热应力。然而，因为间隔壁通过低热膨胀系数金属板仅排列于对应于绝缘基板的区域中，所以散热件的刚度不能做得足够低。因此散热件不能充分地降低热应力。而且，日本特许公报第2004-6717号公开了一种结构，其中在没有接合低热膨胀系数金属板的区域下方提供具有自由远端的间隔壁。然而，因为具有自由远端的间隔壁降低了散热件的刚度，所以横向长度大于低热膨胀系数金属板的散热件的刚度可降低至低于散热件所需的最小刚度。
此外，日本特许公报第5-299549号公开了一种传热冷却装置，其包括箱体和多个间隔壁。间隔壁在箱体中限定了多个流动通道。间隔壁沿着箱体底部的对角线排列，以便相邻间隔壁之间的间隔朝着对角线的方向减小。在日本特许公报第5-299549号中公开的传热冷却装置中，在传热冷却装置的中央部分处的相邻间隔壁之间的间隔较小，该位置的温度容易上升，所以在中央部分增加间隔壁的数量。因此，在冷却装置中央部分的散热效率高于其它部分的散热效率。
然而，在日本特许公报第5-299549号公开的传热冷却装置中，因为多个间隔壁从冷却装置的一角朝向另一角以预定间隔排列，所以冷却装置的刚度增大。因此，当传热冷却装置的温度变化时，该装置不能发挥充分的应力松弛性能。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供散热性能优异和应力松弛可靠的半导体装置。本发明的另一个目的是提供避免散热件刚度降低的半导体装置。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种半导体装置，其包括：绝缘基板、金属配线层、半导体元件、散热件以及应力松弛部件。绝缘基板具有第一表面以及与该第一表面相反的第二表面。金属配线层接合至该绝缘基板的第一表面。半导体元件接合至金属配线层。散热件设置在绝缘基板的第二表面上。应力松弛部件由具有高导热率的材料制成。应力松弛部件位于绝缘基板和散热件之间以联接绝缘基板和散热件从而使得热量可以在其间传导。该散热件具有在一个方向上延伸且以一段间隔排列的多个间隔壁。该应力松弛部件具有由孔形成的应力吸收部分。该孔延伸通过该应力松弛部件的整个厚度，或者在厚度方向上在两个表面之一中开口。该孔形成为使得其沿间隔壁纵向的尺寸大于其沿间隔壁排列方向的尺寸。
根据本发明的第二方面，提供一种半导体装置，其包括：绝缘基板、金属配线层、半导体元件、散热件以及应力松弛部件。绝缘基板具有第一表面以及与该第一表面相反的第二表面。金属配线层接合至绝缘基板的第一表面。半导体元件接合至金属配线层。散热件设置在绝缘基板的第二表面上。应力松弛部件由具有高导热率的材料制成。应力松弛部件位于绝缘基板和散热件之间以联接绝缘基板和散热件从而使得热量可以在其间传导。散热件具有在一个方向上延伸且以一段间隔排列的多个间隔壁。应力松弛部件具有应力吸收部分。应力吸收部分包括延伸通过该应力松弛部件的整个厚度的多组通孔。通孔沿着该间隔壁的纵向排列。形成所有通孔中的每个以使得其沿间隔壁的排列方向的开口尺寸大于其沿该间隔壁纵向的开口尺寸。在每组通孔中，通孔沿该间隔壁纵向的开口尺寸的总和大于应力吸收部分沿间隔壁的排列方向的最大宽度。
根据本发明的第三方面，提供一种半导体装置，其包括：绝缘基板、第一金属板、半导体元件、第二金属板以及散热件。绝缘基板具有第一表面以及与该第一表面相反的第二表面。第一金属板接合至绝缘基板的第一表面。半导体元件接合至第一金属板。第二金属板接合至绝缘基板的第二表面。散热件冷却该半导体元件，且联接至第二金属板，以便热量能被传导。散热件包括壳体部分以及位于壳体部分中的多个间隔壁。间隔壁限定了多个冷却介质通道。壳体部分具有面向第二金属板的表面，该表面包括：接合至该第二金属板的接合区域、以及未接合至该第二金属板的非接合区域。每个间隔壁均包括：面向第二金属板的第一末端以及与该第一末端相反的第二末端。间隔壁包括第一间隔壁和第二间隔壁。每个第一间隔壁的第一末端均接合至该壳体部分的内表面。每个第一间隔壁的第二末端均未接合至壳体部分的内表面。每个第二间隔壁的第一和第二末端均接合至壳体部分的内表面。在第一和第二间隔壁中，至少一个或多个第一间隔壁穿过壳体部分中对应于接合区域的区域。在该第一和第二间隔壁中，只有一个或多个第二间隔壁过壳体部分中对应于非接合区域的区域。
根据本发明的第四方面，提供一种半导体装置，其包括：绝缘基板、第一金属板、半导体元件、第二金属板以及散热件。该绝缘基板具有第一表面以及与该第一表面相反的第二表面。该第一金属板接合至该绝缘基板的第一表面。该半导体元件接合至该第一金属板。该第二金属板接合至该绝缘基板的第二表面。该散热件冷却该半导体元件，且联接至该第二金属板，以便热量能被传导。该散热件包括壳体部分以及位于该壳体部分中的多个间隔壁。该间隔壁限定了多个冷却介质通道。所有间隔壁均位于壳体部分中在该半导体元件直接下方的区域中。
具体地本发明还涉及以下方面：
1.一种半导体装置，包括：
绝缘基板，其具有第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面；
金属配线层，其接合至所述绝缘基板的所述第一表面；
半导体元件，其接合至所述金属配线层；
散热件，其设置在所述绝缘基板的所述第二表面上；以及
应力松弛部件，其由具有高导热率的材料制成，所述应力松弛部件位于所述绝缘基板和所述散热件之间以联接所述绝缘基板和所述散热件从而使得热量可以在其间传导，
其中所述散热件具有在一个方向上延伸并以一段间隔排列的多个间隔壁，
其中所述应力松弛部件具有由孔形成的应力吸收部分，所述孔延伸穿过所述应力松弛部件的整个厚度，或者在所述厚度方向上在两个表面之一中开口，并且
其中所述孔形成为使得其沿所述间隔壁的纵向的尺寸大于其沿所述间隔壁的排列方向的尺寸。
2.根据项目1的半导体装置，其中金属板接合至所述第二表面，并且
其中所述应力松弛部件独立于所述金属板形成。
3.根据项目1或2的半导体装置，其中所述应力松弛部件的对应于所述半导体元件的部分不具有所述应力吸收部分，以用作导热部分，在所述半导体元件中产生的热量能够传导至所述导热部分。
4.一种半导体装置，包括：
绝缘基板，其具有第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面；
金属配线层，其接合至所述绝缘基板的所述第一表面；
半导体元件，其接合至所述金属配线层；
散热件，其设置在所述绝缘基板的所述第二表面上；以及
应力松弛部件，其由具有高导热率的材料制成，所述应力松弛部件位于所述绝缘基板和所述散热件之间以联接所述绝缘基板和所述散热件从而使得热量可以在其间传导，
所述半导体装置的特征在于：所述散热件具有在一个方向上延伸并以一段间隔排列的多个间隔壁，
其中所述应力松弛部件具有应力吸收部分，所述应力吸收部分包括延伸穿过所述应力松弛部件的整个厚度的多组通孔，所述通孔沿着所述间隔壁的纵向排列，
其中全部所述通孔中的每一个形成为使得其沿所述间隔壁的排列方向的开口尺寸大于其沿所述间隔壁的纵向的开口尺寸，并且
其中在每组所述通孔中，所述通孔沿所述间隔壁的纵向的开口尺寸的总和大于所述应力吸收部分沿所述间隔壁的排列方向的最大宽度。
5.一种半导体装置，包括：
绝缘基板，其具有第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面；
第一金属板，其接合至所述绝缘基板的所述第一表面；
半导体元件，其接合至所述第一金属板；
第二金属板，其接合至所述绝缘基板的所述第二表面；以及
散热件，用于冷却所述半导体元件，所述散热件联接至所述第二金属板以使得热量能够传导，
其中所述散热件包括壳体部分和位于所述壳体部分中的多个间隔壁，所述间隔壁限定多个冷却介质通道，
其中所述壳体部分具有面对所述第二金属板的表面，所述表面包括：接合至所述第二金属板的接合区域、以及未接合至所述第二金属板的非接合区域，
其中每个间隔壁均包括面对所述第二金属板的第一末端以及与所述第一末端相反的第二末端，其中所述间隔壁包括第一间隔壁和第二间隔壁，每个第一间隔壁的所述第一末端均接合至所述壳体部分的内表面，每个第一间隔壁的所述第二末端均未接合至所述壳体部分的内表面，并且每个第二间隔壁的所述第一和第二末端均接合至所述壳体部分的内表面，
其中在所述第一和第二间隔壁中，至少一个或多个所述第一间隔壁穿过所述壳体部分中对应于所述接合区域的区域，并且
其中在所述第一和第二间隔壁中，只有一个或多个所述第二间隔壁穿过所述壳体部分中对应于所述非接合区域的区域。
6.根据项目5的半导体装置，其中穿过所述壳体部分中对应于所述接合区域的部分的所有所述间隔壁均是所述第一间隔壁。
7.根据项目5的半导体装置，其中每个第一间隔壁的所述第二末端均接触所述壳体部分的内表面。
8.根据项目5至7中任意一项的半导体装置，其中由具有高导热率的材料制成的应力松弛部件位于所述第二金属板和所述散热件之间。
9.一种半导体装置，包括：
绝缘基板，其具有第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面；
第一金属板，其接合至所述绝缘基板的所述第一表面；
半导体元件，其接合至所述第一金属板；
第二金属板，其接合至所述绝缘基板的所述第二表面；以及
散热件，用于冷却所述半导体元件，所述散热件联接至所述第二金属板以使得热量能够传导，
其中所述散热件包括壳体部分和位于所述壳体部分中的多个间隔壁，所述间隔壁限定多个冷却介质通道，
其中所有所述间隔壁均位于所述壳体部分中位于所述半导体元件直接下方的区域中。
10.根据项目9的半导体装置，其中所述半导体元件是在所述散热件上安装的多个半导体元件中的一个，
其中所述间隔壁在位于所述半导体元件直接下方的区域中连续延伸，并且
其中在每个半导体元件直接下方存在至少一个所述间隔壁。
11.根据项目9或10的半导体装置，其中所述间隔壁以锯齿形延伸。
通过实例的方式说明本发明的原理，并结合附图进行以下说明，将使本发明的其它方面和优点变得显而易见。
附图说明
通过参考本发明优选实施方案的以下描述以及附图，本发明及其目的和优点可得到最好的理解，其中：
图1是说明根据本发明的第一实施方案的半导体装置的截面示意图；
图2是图1中所示的半导体装置的平面示意图；
图3A是说明根据第一实施方案的变化方案的半导体装置的局部平面示意图；
图3B是说明根据第一实施方案的变化方案的半导体装置的局部平面示意图；
图3C是说明根据第一实施方案的变化方案的半导体装置的局部平面示意图；
图4是说明根据本发明的第二实施方案的半导体装置的截面示意图；
图5是沿着图4中的线5-5截取的截面示意图；
图6是说明根据第二实施方案的变化方案的半导体装置的截面示意图；
图7是说明根据第二实施方案的变化方案的半导体装置的截面示意图；
图8是说明根据本发明的第三实施方案的半导体装置的截面示意图；
图9是图8中所示的半导体装置的平面示意图；
图10A是说明根据第三实施方案的变化方案的半导体装置的间隔壁的局部截面示意图；和
图10B是说明根据第三实施方案的变化方案的半导体装置的间隔壁的局部截面示意图。
具体实施方式
现在将参照图1至3C说明本发明的第一实施方案。图1至3C中的每幅图均示意性地示出了根据第一实施方案的半导体装置10A的结构。为了说明的目的，放大了某些元件的尺寸。即，附图中的半导体装置10A的某些元件的宽度、长度和厚度的比例并未按比例绘制。半导体装置10A安装在车辆上。
如图1所示，半导体装置10A包括：电路基板11、安装在电路基板11上的半导体元件(半导体芯片)12、散热件16以及位于电路基板11和散热件16之间的应力松弛部件20。电路基板11包括：作为绝缘基板的陶瓷基板13、接合至陶瓷基板13的前表面13a(第一表面)的第一金属板(金属电路板)、以及接合至陶瓷基板13的后表面13b(第二表面)的第二金属板15。第一金属板14和第二金属板15由例如铝或铜制成。
如图1中所示，陶瓷基板13的上表面是其上安装有半导体元件12的前表面13a。而且，用作配线层的第一金属板14接合至前表面13a。利用并未示出的焊料将半导体元件12接合至第一金属板14。半导体元件12是例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)、MOSFET或二极管。
如图1中所示，第二金属板15接合至陶瓷基板13的下表面或后表面13b。第二金属板15用作用于将陶瓷基板13和散热件16彼此联接的联接层。
散热件16由金属制成并用作强制移除半导体元件12中产生的热量的强制冷却散热器。散热件16的冷却能力设置为使得当半导体元件12稳定地产生热量(正常状态)时，通过电路基板11将半导体元件12中产生的热量传导至散热件16，并因此将热量平稳地移除。散热件16在平面图中形成为矩形，使得散热件16的纵向对应于图2中的箭头方向X，并且散热件16的横向对应于图2中的箭头方向Y。散热件16的外壳由中空平坦壳体部分17形成。
在壳体部分17中设置多个间隔壁18。间隔壁18沿着散热件16的横向即图2中的箭头方向Y线性延伸。如图1和2中所示，间隔壁18沿着散热件16的纵向或图2中的箭头方向X以等间隔进行排列，且彼此平行延伸。相邻的对间隔壁18和最外侧的间隔壁18以及壳体部分17的内表面17c限定冷却介质通道19，流体(例如冷却水)通过该通道进行流动。应力松弛部件20位于散热件16和电路基板11的第二金属板15之间。应力松弛部件20将电路基板11和散热件16彼此联接。
应力松弛部件20由具有高导热率的材料制成。在本实施方案中，应力松弛部件20由铝制成。应力松弛部件20形成为在平面图中为矩形的平板。应力松弛部件20的第一表面20a整体钎焊至第二金属板15，并且第二表面20b整体钎焊至散热件16。即，在应力松弛部件20和第二金属板15之间以及在应力松弛部件20和散热件16之间形成由钎料金属制成的接合部分。因此，电路基板11和散热件16彼此联接，使得热量能够经由应力松弛部件20在其间传导。半导体元件12中产生的热量经由电路基板11和应力松弛部件20的顺序传导至散热件16。而且，应力松弛部件20具有通孔21，本实施方案中，通孔21的数量是十二个。通孔21用作应力吸收部分并且仅沿着厚度方向延伸穿过应力松弛部件20。每个通孔21在平面图中均为椭圆形。
通过压制(机械加工)构成应力松弛部件20的平板来形成通孔21。如图2中所示，每个通孔21形成为使得沿着图1和2中所示的间隔壁18的纵向或沿着箭头方向Y的尺寸T1大于沿着间隔壁18排列的方向(排列方向)或沿着箭头方向X的尺寸T2。所有的通孔21都具有相同的形状。两个或多个通孔21沿着间隔壁18的纵向或沿着箭头方向Y排列。每个通孔21的长轴平行于间隔壁18的纵向延伸，并且各个通孔21的短轴平行于间隔壁18的排列方向延伸。因此，应力松弛部件20沿着间隔壁18的纵向比沿着间隔壁18的排列方向更容易形变。通孔21相对于应力松弛部件20的参考点P是对称的，该参考点P对应于半导体元件12的中心。在位于半导体元件12直接下方的应力松弛部件20的部分中没有形成通孔21。即，通孔21设置为在平面图中不覆盖半导体元件12。应力松弛部件20的位于半导体元件12直接下方的部分最靠近半导体元件12，并且用作导热部分22，其比通孔21具有更好的导热率。
现在将描述半导体装置10A的操作。
本实施方案的半导体装置10A安装在混合动力汽车上，且散热件16通过管道连接至汽车的冷却介质回路(未示出)。冷却介质回路具有泵和散热器。该散热器具有由电动机驱动的风扇。因此该散热器具有优异的散热效率。冷却介质是例如水。
当安装在这种半导体装置10A上的半导体元件12启动时，该半导体元件12产生热量。半导体元件12中产生的热量通过第一金属板14、陶瓷基板13、第二金属板15、应力松弛部件20和散热件16而传导至散热件16。应力松弛部件20的位于半导体元件12直接下方的部分是没有通孔21的导热部分22。因此，传递到应力松弛部件20的热量平稳地传导至散热件16。
结果，电路基板11和散热件16被加热到高温并热膨胀。这时，如果在应力松弛部件20中形成的通孔与图2中由一长两短交替的虚线所示出并形成为完美圆形的假设孔R1相同的话，则由于散热件16和陶瓷基板13之间的部分中沿着间隔壁18纵向产生的热膨胀所导致的应力大于由于沿着间隔壁18的排列方向产生的热膨胀所导致的应力。即，因为陶瓷基板13的线性膨胀系数和金属部件(散热件16和第一及第二金属板14、15)的线性膨胀系数不同，所以在半导体装置10A中产生热应力。特别地，在散热件16和陶瓷基板13之间产生沿间隔壁18纵向的大的热应力。如果扩大通孔以使其与假设孔R2相同，以使得沿着间隔壁18纵向的热应力松弛的话，则应力松弛部件20和散热件16之间的接合面积将减小，且应力松弛部件20的导热率将因此而降低。考虑到散热件16的间隔壁18的排列方向而确定本实施方案中通孔21的形状。由于本实施方案的应力松弛部件20在间隔壁18的纵向上比在间隔壁18的排列方向上更容易形变，所以应力松弛部件20比排列方向上的热应力更有效地松弛间隔壁18纵向上的热应力。因此，沿着间隔壁18的纵向的热应力等于沿着排列方向上的热应力。因此，通孔无需不必要地扩大。这防止了应力松弛部件20的导热率的降低。此外，当半导体装置10A的温度上升时，能够抑制陶瓷基板13和第二金属板15之间的接合部分的破裂，并且能够抑制面对电路基板11的散热件16的接合表面的翘曲。
当半导体元件12停止产生热量时，陶瓷基板13和散热件16的温度降低，因此陶瓷基板13和散热件16发生热收缩。此时，因为应力松弛部件20在间隔壁18的纵向上比在间隔壁18的排列方向上更容易形变，所以散热件16和第二金属板15之间的热应力沿着间隔壁18的纵向比沿着间隔壁18的排列方向得到较大程度的松弛。因此，当半导体装置10A的温度降低时，能够抑制陶瓷基板13和第二金属板15之间的接合部分的破裂，并且能够抑制面对电路基板11的散热件16的接合表面的翘曲。
而且，当半导体元件12中产生的热量传导至散热件16时，在流过冷却介质通道19的冷却介质以及壳体部分17和间隔壁18之间发生热交换，以便通过冷却介质移除热量。即，由于通过流动通过冷却介质通道19的冷却介质使得散热件16得到强制冷却，所以从半导体元件12至散热件16的热传导路径的温度梯度增大。这使得半导体元件12中产生的热量可通过电路基板11得到有效地移除。
本实施方案具有以下优点。
(1)应力松弛部件20具有多个通孔21。沿着间隔壁18纵向的每个通孔21的尺寸T1大于沿着间隔壁18的排列方向的通孔21的尺寸T2。因此，应力松弛部件20在间隔壁18的纵向上比在间隔壁18的排列方向上更容易发生形变。因此，沿着间隔壁18的纵向的热应力等于沿着排列方向的热应力。
(2)沿着间隔壁18的排列方向的每个通孔21的尺寸T2小于沿着间隔壁18纵向的尺寸T1。因此，与其中将假设孔R1扩大到假设孔R2以提高应力松弛部件20的应力松弛性能的情况相比，抑制散热件16和应力松弛部件20之间的接合面积的减小。因此，半导体元件12中产生的热量通过应力松弛部件20平稳地传导，并到达散热件16。这防止了应力松弛部件20的导热率的降低。
(3)第二金属板15接合至陶瓷基板的后表面13b。在散热件16和电路基板11的第二金属板15之间设置应力松弛部件20，其是独立于电路基板11的部件。因此，应力松弛部件20独立于半导体元件12和陶瓷基板13制造。例如通过机械加工诸如压制板部件容易地形成应力松弛部件20的通孔21。因此，当形成通孔21时，无需考虑对半导体元件12和陶瓷基板13的影响。
(4)位于半导体元件12直接下方的应力松弛部件20的一部分用作导热部分22，半导体元件12中产生的热量通过该导热部分22，并且该导热部分22没有通孔21。即，半导体元件12中产生的热量首先到达的应力松弛部件20的部分形成为没有通孔21的导热部分22。因此，半导体元件12中产生的热量通过应力松弛部件20平稳地传导并到达散热件16。
(5)通孔21沿着应力松弛部件20的厚度延伸。因此，与通过在具有高导热率的材料制成的板部件中形成多个底孔来制造应力松弛部件的情况相比，所形成的应力松弛部件20更容易发生形变。
第一实施方案并不限于上述结构，而是例如可以以如下方式实现。
通孔21的长轴无需平行于间隔壁18的纵向。只要沿着间隔壁18的纵向的尺寸T1大于沿着间隔壁18的排列方向的尺寸T2则足够。例如，可以形成长轴与间隔壁18的纵向相交的椭圆形通孔。
通孔21的数量不限于根据第一实施方案的情况。当使用大尺寸应力松弛部件20时，可以增加通孔21的数量。
可以改变通孔21的形状。可以减小或增加通孔21的尺寸，只要沿着间隔壁18的纵向的尺寸T1大于沿着间隔壁18的排列方向的尺寸T2即可。因此，例如通孔21可以形成为沿着间隔壁18的排列方向的尺寸T2大于假设孔R1的直径。
通孔21的形状不限于根据第一实施方案的情况。例如，如图3A中所示，可以形成在平面图中为矩形的通孔30。每个通孔30沿着间隔壁18的纵向的尺寸T3都大于沿着间隔壁18的排列方向的尺寸T4。而且，如图3B中所示，可以通过沿着间隔壁18的纵向来连接图3A中所示的各组通孔30以形成通孔31。这种情况下，需要将应力松弛部件20的位于半导体元件12直接下方的部分形成为导热部分22，其中不存在通孔31。
各个应力吸收部分都可以是一组孔，其中孔延伸穿过应力松弛部件20的厚度并且沿着间隔壁18的纵向排列。例如，如图3C中所示，可由一组孔40替代应力松弛部件20的各个通孔21。各组孔40均包括多个孔41(图3C中为三个)。各个通孔41都是矩形的，以使得其沿着间隔壁18的纵向的开口尺寸t1小于其沿着间隔壁18的排列方向的尺寸t2。构成各个孔组40的通孔41均沿着间隔壁18的纵向排列。形成各个孔组40，以使得沿着间隔壁18的纵向的尺寸t1的总和大于各个通孔41沿着间隔壁18的排列方向的尺寸t2(应力吸收部分的尺寸)。而且，沿着间隔壁18的纵向的相邻孔组40之间的距离H1大于沿着间隔壁18的纵向的各个孔组40中相邻孔41之间的距离H2。因为具有多个孔组40的应力松弛部件20在间隔壁18的纵向上容易形变，所以应力松弛部件20可有效地松弛沿着间隔壁18的纵向的热应力，这改善了应力松弛性能。此外，因为由包括延伸穿过应力松弛部件20的厚度的通孔41的孔组40构成各个应力吸收部分，所以应力松弛部件20比由底孔构成的应力吸收部分更容易和更有效地形变。而且，只要各个孔组40沿着间隔壁18的排列方向的长度(尺寸)的最大值小于沿着间隔壁18的纵向的尺寸t1的总和，则各个孔组40中的通孔41都可以沿着间隔壁18的纵向排列，同时在间隔壁18的排列方向上略微偏移。
应力松弛部件20上的通孔21的位置不限于根据第一实施方案所述的那些情况。例如，可以以锯齿形排列通孔21。
可以用底孔替代作为应力吸收部分的通孔21，每个底孔在厚度方向上仅在应力松弛部件20的一个表面上具有开口。各个底孔沿着间隔壁18纵向的长度(开口尺寸)可以任意设置，只要其大于沿着间隔壁18的排列方向的长度(开口尺寸)即可。底孔可以在例如应力松弛部件20的第二表面20b中开口。当底孔在应力松弛部件20而不是在通孔21中形成时，底孔深度没有特别限定，只要应力松弛部件20足够松弛半导体装置10A中产生的热应力即可。
第二金属板15还可以用作应力松弛部件20。例如，可以省略应力松弛部件20，并且可以在第二金属板15的面向散热件16的表面中形成多个孔。各个孔沿着间隔壁18纵向的尺寸均大于沿着间隔壁18的排列方向的尺寸。根据该结构，第二金属板15作为应力松弛部件，其松弛当半导体装置10A的温度变化时在半导体装置10A中产生的热应力。而且，因为与具有由在平面图中显示为完美圆形的孔所形成的应力吸收部分的常规应力松弛部件相比，第二金属板15在间隔壁18的纵向上具有大的形变，所以第二金属板15具有改善的应力松弛性能。
间隔壁18延伸的方向不限于第一实施方案中所示的情况。只要间隔壁18在单一方向上延伸，则无需特别限定延伸方向。例如，间隔壁18可以在与散热件16的横向相交的方向上延伸。
间隔壁18沿着排列的方向可以是连续的。例如可以使用波状翅片(corrugated fin)，其中在间隔壁18的排列方向上连续形成多个间隔壁18。在波状翅片中，各个相邻的间隔壁对18的上端和下端都是连续的。
散热件16的结构不限于第一实施方案中所述的情况。例如，壳体部分17可由板状散热件基底替代。散热件基底具有与半导体元件12相反的第一表面，以及与第一表面相反的第二表面。散热件基底在第一表面上具有多个间隔壁18，应力松弛部件20接合至第二表面。
现在将参照附图4至7来说明本发明的第二实施方案。以下将主要讨论其与第一实施方案的区别。图4至7中的每一幅均示意性的示出了根据第二实施方案的半导体装置10B的结构。为了说明的目的，放大了某些元件的尺寸。即，附图中的半导体装置10B的某些元件的宽度、长度和厚度的比例并未按比例绘制。半导体装置10B安装在车辆上。
在本实施方案的散热件16中，壳体部分17的前表面17a包括：通过钎料金属(未示出)接合第二金属板15的接合区域S、和包围接合区域S的非接合区域P。第二金属板15并未接合至非接合区域P。壳体部分17在前表面17a的相反侧上具有后表面17b。在本实施方案的壳体部分17中形成线性直线延伸的第一间隔壁18A和第二间隔壁18B。
第一间隔壁18A和第二间隔壁18B距沿着散热件16的纵向或沿着图4中的箭头方向X以等间排列，且彼此平行。相邻对的第一和第二间隔壁18A和18B，与最外部的第二间隔壁18B和壳体部分17的内壁表面17c限定冷却介质通道19，冷却介质通过该通道进行流动。冷却介质通道19形成为具有相同的截面流动面积。
第一间隔壁18A位于壳体部分17中在层叠方向上(图5中的箭头方向Z)位于接合区域S直接下方的区域中，以及在壳体部分17中的对应于非接合区域P的区域(以下，称为第一非接合区域P1)中，该区域沿着间隔壁18A、18B的延伸方向(图5中的箭头方向Y)从接合区域S延伸。每个第一间隔壁18A均在较靠近半导体元件12的一侧上具有上部末端18Aa，其是第一末端。每个上部末端18Aa均接合至壳体部分17的上部内表面17d。如图4和5中所示，每个第一间隔壁18A均在与第一末端相反的一侧上具有下部末端18Ab，其是第二末端。每个第一间隔壁18A的下部末端18Ab在第一间隔壁18A的延伸方向上，即在图5中的箭头方向Y上接触而不接合至壳体部分17的下部内表面17e。即，在位于接合区域S直接下方的壳体部分17中的区域中只存在第一间隔壁18A。每个第一间隔壁18A的上部末端18Aa和壳体部分17的上部内表面17d通过钎料金属(未示出)接合。相反地，在每个第一间隔壁18A的下部末端18Ab和壳体部分17的下部内表面17e之间不存在钎料金属。即，下端20b和下部内表面17e并未彼此接合。
而且，如图4所示，所有的第二间隔壁18B都位于壳体部分17中对应于第二非接合区域P2的区域中，该区域是除了区域S、P1以外的区域。每个第二间隔壁18B的上部末端18Ba和壳体部分17的上部内表面17d通过钎料金属(未示出)接合。而且，每个第二间隔壁18B的下部末端18Bb和壳体部分17的下部内表面17e通过钎料金属(未示出)接合。由第一间隔壁18A和第二间隔壁18B限定的冷却介质通道19与在壳体部分17中设置的入口和出口(都未示出)连接。该入口和出口形成为与在车辆中安装的冷却介质回路是可接合的。为了说明的目的，电路基板11和半导体元件12示例为在散热件16上安装的复合电路基板11和半导体元件12。
现在将描述半导体装置10B的操作。
半导体装置10B安装在混合动力汽车上，且散热件16通过管道连接至汽车的冷却介质回路(未示出)。冷却介质回路具有泵和散热器。该散热器具有由电动机驱动的风扇。因此该散热器具有优异的散热效率。冷却介质是例如水。
当安装到这种半导体装置10B上的半导体元件12启动时，该半导体元件12产生热量。半导体元件12中产生的热量通过第一金属板14、陶瓷基板13、第二金属板15和散热件16而传导至散热件16。当热量从半导体元件12传导至散热件16时，电路基板11和散热件16被加热到高温并热膨胀。这时，因为陶瓷基板13的线性膨胀系数和金属部件(散热件16以及第一和第二金属板14、15)的线性膨胀系数不同，所以散热件16与第一和第二金属板14、15之间的膨胀量不同。然而，散热件16形变以松弛在半导体装置10B中产生的热应力。此外，由于本实施方案的散热件16的对应于接合区域S的部分的刚度特别低，所以对应于接合区域S的部分特别容易形变。因此，散热件16充分地松弛在半导体装置10B中产生的热应力。因此，当陶瓷基板13和散热件16的温度上升时，能够抑制陶瓷基板13和第二金属板15之间的接合部分的破裂，并能够抑制面对电路基板11的散热件16的接合表面的翘曲。
当半导体元件12停止产生热量时，陶瓷基板13和散热件16的温度降低，因此陶瓷基板13和散热件16发生热收缩。此时，由于容易形变，所以散热件16松弛在半导体装置10B中产生的热应力。因此，当陶瓷基板13和散热件16的温度降低时，能够抑制陶瓷基板13和第二金属板15之间的接合部分的破裂，并能够抑制面对电路基板11的散热件16的接合表面的翘曲。
而且，当半导体元件12中产生的热量传导至散热件16时，在流过冷却介质通道19的冷却介质和壳体部分17之间以及在冷却介质与第一和第二间隔壁18A、18B之间发生热交换，从而通过冷却介质移除热量。即，由于通过流过冷却介质通道19的冷却介质使得散热件16得到强制冷却，所以从半导体元件12至散热件16的热传导路径的温度梯度增大。这使得半导体元件12中产生的热量可通过电路基板11得到有效地移除。
第一间隔壁20对提高散热件16的刚度几乎没有贡献。如果在壳体部分17中的对应于第二非接合区域P2的区域中排列与第一间隔壁18A具有相同结构的间隔壁，则散热件16的刚度将低于预定的容许值，并因此不能保持壳体部分17的形状。然而，根据本实施方案，壳体部分17中的对应于第二非接合区域P2的区域中的每个间隔壁18B的上部末端18Ba和下部末端18Bb都接合至壳体部分17的内表面17d、17e。由于第二间隔壁18B具有抑制壳体部分17的形变的功能，所以抑制了散热件16刚度的过度降低。因此，散热件16的刚度保持在一个适当的水平。因此，虽然散热件16的刚度在容许的范围内被尽可能地降低，以使得散热件16能够发挥出足够的热应力松弛性能，但是刚度并未过度降低至有害的水平。
本实施方案具有如下优点。
(1)用作间隔壁的第一间隔壁18A位于壳体部分17中对应于接合区域S的区域中。第二间隔壁18B位于壳体部分17中对应于非接合区域P中的第二非接合区域P2的区域中。因此，与间隔壁仅位于接合区域S和第一非接合区域P1的散热件相比，即与在第二非接合区域P2中没有间隔壁的散热件相比，该散热件16具有较低的刚度。因此，半导体装置10B中产生的热应力得到松弛。
(2)仅在壳体部分17中对应于第二非接合区域P2的区域中设置的各个第二间隔壁18B的上部末端18Ba和下部末端18Bb均接合至壳体部分17的内表面。因此，没有过度降低散热件16的刚度。
(3)每个第一间隔壁18A的上部末端18Aa均接合至壳体部分17的上部内表面17d，而每个第一间隔壁18A的下部末端20b均未接合至壳体部分17的下部内表面17e。因此，对应于接合区域S和第一非接合区域P1的散热件16的部分具有低于对应于第二非接合区域P2的部分的刚度。因此，因为散热件16的靠近陶瓷基板13的接合区域S的部分比第二非接合区域P2更容易形变，所以由于陶瓷基板13和散热件16之间线性膨胀系数的差异造成的热应力得到有效地松弛。
(4)穿过壳体部分17中对应于第二非接合区域P2的区域的间隔壁仅是第二间隔壁18B。因此，有效地避免了散热件16刚度的过度降低。
(5)穿过接合区域S和第一非接合区域P1的所有间隔壁都是第一间隔壁18A。所以，与例如除了第一间隔壁18A之外，还将第二间隔壁18B配置在接合区域S中的情况相比，散热件16的刚度得到了进一步地降低。
(6)每个第一间隔壁18A的下部末端20b均直接接触壳体17的下部内表面。因此，传导到第一间隔壁18A的热量能从下部末端20b传导到壳体部分17。这使得热量平稳地传导到整个散热件16。
第二实施方案不限于上述结构，而是例如可以以如下方式实现。
只要每个第一间隔壁18A的下部末端20b的位于接合区域S直接下方的部分并未接合至壳体部分17的下部内表面17e则足够。例如，其可以构造为：在每个第一间隔壁18A中，只有位于接合区域S直接下方的下部末端20b未接合至壳体部分17的下部内表面17e，并且位于第一非接合区域P1直接下方的下部末端20b接触壳体部分17的下部内表面17e。
穿过壳体部分17中对相应于接合区域S和第一非接合区域P1的区域的间隔壁不必仅为第一间隔壁18A。例如，如图6中所示，下部末端20b未接合至壳体部分17的下部内表面17e的第一间隔壁50、以及下部末端20b接合至壳体部分17的下部内表面17e的第二间隔壁51可以以混合状态设置于壳体部分17中对应于接合区域S的区域中。这种情况下，第一间隔壁50和第二间隔壁51可以以预定间隔交替排列。
第一间隔壁18A延伸的方向不限于第二实施方案中所描述的情况。例如，第一间隔壁18A可以与散热件16的纵向平行，即与图4中的箭头方向X平行。而且，第二间隔壁18B的延伸方向可与散热件16的纵向平行。
第一间隔壁18A沿着排列的方向可以是连续的。而且，第二间隔壁18B沿着排列的方向可以是连续的。第一间隔壁18A和第二间隔壁18B沿着排列的方向可以是连续的。因此，例如可以使用波状翅片来形成作为第一间隔壁18A的第一翅片和作为第二间隔壁18B的第二翅片。波状翅片连接为使得每个第一翅片的上部末端与相邻的第一翅片的上部末端连续，每个第一翅片的下部末端与相邻的第一翅片的下部末端连续。类似地，每个第二翅片的上部末端与相邻的第二翅片的上部末端连续，每个第二翅片的下部末端与相邻的第二翅片的下部末端连续。
如图7中所示，第一实施方案的应力松弛部件20可以位于第二金属板15和散热件16之间。
在散热件16中，将壳体部分17与第一和第二间隔壁18A、18B、50、51之间的接合部分进行钎焊。然而，散热件16可通过挤压模塑形成。
第一间隔壁18A、50的下部末端20b、50b不必接触内表面17e。然而，考虑到较好的导热率，优选地，第一间隔壁18A、50的下部末端20b、50b接触内表面17e。
现在将参照附图8至10B来描述本发明的第三实施方案。以下将主要讨论其与第一实施方案的区别。图8至10B中的每一个均示意性地示出了根据第三实施方案的半导体装置10C的结构。为了说明的目的，放大了某些元件的尺寸。即，附图中的半导体装置10C的某些元件的宽度、长度和厚度的比例并未按比例绘制。半导体装置10C安装在车辆上。
如图8和9中所示，本实施方案的间隔壁18形成为穿过位于多个半导体元件12直接下方的区域。半导体元件12包括半导体元件12A，其位于如图9中所示的左侧上，并且沿图9中所示的垂直方向进行线性排列。间隔壁18包括位于半导体元件12A直接下方的区域中的三个第一间隔壁18A。相似地，半导体元件12B位于如图9中所示的右侧上，并且沿图9中所示的垂直方向进行线性排列。间隔壁18包括位于半导体元件12B直接下方的区域中的三个第二间隔壁18B。第一间隔壁18A和第二间隔壁18B以等间隔排列。在本实施方案中，“位于半导体元件12直接下方”的区域指的是当从上方观察时，覆盖半导体元件12的区域。因此，其不包括低于半导体元件12而位于半导体元件12边缘外部的区域。
位于对应半导体元件12直接下方的每个间隔壁18的部分称为对应部分Q。每个对应部分Q都以集中的方式接收相应半导体元件12中产生的热量。位于半导体元件12直接下方的所有区域都具有对应部分Q。由间隔壁18限定的冷却介质通道19连接在壳体部分17中设置的入口和出口(均未示出)。入口和出口形成为与安装在车辆中的冷却介质回路是可连接的。
现在将描述半导体装置10C的操作。
半导体装置10C安装在混合动力汽车上，且散热件16通过管道连接至汽车的冷却介质回路(未示出)。冷却介质回路具有泵和散热器。该散热器散发冷却介质的热量。冷却介质是例如水。
当安装到这种半导体装置10C上的半导体元件12启动时，该半导体元件12产生热量。半导体元件12中产生的热量通过第一金属板14、陶瓷基板13、第二金属板15和散热件16传导至散热件16，如图8中的箭头A所示。当热量从半导体元件12传导至散热件16时，电路基板11和散热件16被加热到高温且热膨胀。这时，因为陶瓷基板13的线性膨胀系数和金属部件(散热件16以及第一和第二金属板14、15)的线性膨胀系数不同，所以散热件16与第一和第二金属板14、15与陶瓷基板13的膨胀量不同。这在半导体装置10C中产生了热应力。由于散热件16除了穿过位于半导体元件12直接下方的区域中的间隔壁18之外再无间隔壁，所以限制壳体部分17形变的间隔壁的数量少。因此，壳体部分17中的间隔壁18的体积比率小。因此，与除了间隔壁18之外，还具有与间隔壁18的结构相同并且位于除了位于半导体元件12直接下方的区域之外的区域中的间隔壁的散热件相比，散热件16更容易形变，以使得在半导体装置10C中产生的热应力得到有效地松弛。因此，当电路基板11和散热件16的温度上升时，能够抑制陶瓷基板13和第二金属板15之间的接合部分的破裂，并能够抑制面对电路基板11的散热件16的接合表面的翘曲。
当半导体元件12中产生的热量传导至散热件16时，热量首先以集中的方式传到至壳体部分17的位于半导体元件12直接下方的部分和间隔壁18的对应部分Q。此后，热量传导至整个散热件16。在位于半导体元件12直接下方的每个区域中，间隔壁18使得与冷却介质发生有效的热交换，以便平稳地移除传导至壳体部分17和间隔壁18的热量。即，由于散热件16由流过冷却介质通道19的冷却介质强制冷却，所以增大从半导体元件12至散热件16的传导路径的温度梯度。这使得半导体元件12中产生的热量通过电路基板11得到有效地移除。
当半导体元件12停止产生热量时，电路基板11和散热件16的温度降低，因此电路基板11和散热件16发生热收缩。这时，由于容易形变，所以散热件16松弛了在半导体装置10C中产生的热应力。因此，当电路基板11和散热件16的温度降低时，能够抑制陶瓷基板13和第二金属板15之间的接合部分的破裂，并能够抑制面对电路基板11的散热件16的接合表面的翘曲。
本实施方案具有以下优点
(1)在壳体部分17中，每个间隔壁18的位置设置为穿过位于半导体元件12的其中一个直接下方的区域，且除了位于半导体元件12直接下方的区域以外，在其它区域中未设置间隔壁。因此，减少了限制壳体部分17的形变的间隔壁的数量，从而降低了壳体部分17中的间隔壁18的体积比率。这降低了散热件16的刚度，从而改善了散热件16的应力松弛性能。
(2)间隔壁18存在于位于半导体元件12直接下方的每个区域中。因此，热量有效地从位于各个半导体元件12直接下方的区域散发。
(3)间隔壁18排列为穿过位于线性排列的半导体元件12直接下方的区域。因此，与其中将单一间隔壁设置为对应于每个半导体元件12以穿过位于半导体元件12直接下方的区域的情况相比，减少了散热件16中的间隔壁18的数量。这简化了散热件16的结构。
第三实施方案不限于上述结构，而例如可以按如下方式实现。
壳体部分17中间隔壁18的数量可以改变。间隔壁18的数量可以增加或减少，只要所有间隔壁18均排列为穿过位于第一半导体元件12A直接下方的区域和位于第二半导体元件12B直接下方的区域的其中之一即可。然而，当增加间隔壁18的数量时，间隔壁18的数量需要限制允许散热件16可以充分发挥其应力松弛性能的范围内。
间隔壁18可以是集成的。例如，图8中在左侧上的三个间隔壁18可以由在位于第一半导体元件12A直接下方的区域中的波状翅片形成。相似地，图8中在右侧上的三个间隔壁18可以由在位于第二半导体元件12B直接下方的区域中的波状翅片形成。
间隔壁18的形状不限于根据第三实施方案的情况。可以设置图10A中所示的锯齿形间隔壁60来替代线性延伸的间隔壁。这种结构干扰在间隔壁60之间流动的冷却介质流。因此，与线性延伸的间隔壁的情况相比，冷却性能得到改善。
可以配置具有壁段的不连续间隔壁18来替代连续延伸的间隔壁18。例如，每个不连续间隔壁18在位于半导体元件12直接下方的区域之外的区域中均具有预定长度的间隙，并且具有在间隙之后连续的壁段。
可以构造为使得单个间隔壁18穿过位于单个半导体元件12直接下方的区域。例如，多个半导体元件12可以排列成一行，且在一个方向上延伸的间隔壁18可以设置为使得每个间隔壁18对应于半导体元件12中的一个。这种情况下，每个间隔壁18独立地穿过位于半导体元件12中的一个直接下方的区域。或者，如图10B中所示，多个在平面图中显示为十字形的翅片70(间隔壁)可以配置为对应于每个半导体元件12，以使得位于各个半导体元件12直接下方的区域中的翅片彼此独立。与其中间隔壁18在一个方向上连续延伸的情况相比，冷却介质受到较大程度的扰动，从而改善了冷却性能。而且，冷却性能不容易受到冷却介质的流动的影响。
电路基板11上的半导体元件12的数量没有特别限制。在单一电路基板11上可以安装两个或多个半导体元件12。
第一实施方案中描述的应力松弛部件可以位于每个第二金属板15和散热件16之间。
以上描述的实施方案可以作出以下改变。
形成散热件16的材料可以是线性膨胀系数与陶瓷基板13不同的任何金属。例如，散热件16可由铝或铜制成。铝指的是纯铝和铝合金。
形成陶瓷基板13的材料没有特别限制。陶瓷基板13可由例如氮化铝、氧化铝或氮化硅形成。
在所示出的实施方案中，水流过散热件16。然而，除了水以外的液体如乙醇也可以流过散热件16。流过散热件16的冷却介质不限于液体，也可以是气体如空气。
半导体装置10A、10B、10C不必非要安装到车辆上，而可以应用于其它应用。

Claims (4)

1.一种半导体装置，包括：
绝缘基板，其具有第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面；
金属配线层，其接合至所述绝缘基板的所述第一表面；
半导体元件，其接合至所述金属配线层；
散热件，其设置在所述绝缘基板的所述第二表面上；以及
应力松弛部件，其由具有高导热率的材料制成，所述应力松弛部件位于所述绝缘基板和所述散热件之间以联接所述绝缘基板和所述散热件从而使得热量可以在其间传导，
其中所述散热件具有在一个方向上延伸并以一段间隔排列的多个间隔壁，
其中所述应力松弛部件具有由孔形成的应力吸收部分，所述孔延伸穿过所述应力松弛部件的整个厚度，或者在所述厚度方向上在两个表面之一中开口，并且
其中所述孔形成为使得其沿所述间隔壁的纵向的尺寸大于其沿所述间隔壁的排列方向的尺寸，以使得沿着所述间隔壁的纵向的热应力等于沿着所述间隔壁的排列方向上的热应力。
2.根据权利要求1的半导体装置，其中金属板接合至所述第二表面，并且
其中所述应力松弛部件独立于所述金属板形成。
3.根据权利要求1或2的半导体装置，其中所述应力松弛部件的对应于所述半导体元件的部分不具有所述应力吸收部分，以用作导热部分，在所述半导体元件中产生的热量能够传导至所述导热部分。
4.一种半导体装置，包括：
绝缘基板，其具有第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面；
金属配线层，其接合至所述绝缘基板的所述第一表面；
半导体元件，其接合至所述金属配线层；
散热件，其设置在所述绝缘基板的所述第二表面上；以及
应力松弛部件，其由具有高导热率的材料制成，所述应力松弛部件位于所述绝缘基板和所述散热件之间以联接所述绝缘基板和所述散热件从而使得热量可以在其间传导，
所述半导体装置的特征在于：所述散热件具有在一个方向上延伸并以一段间隔排列的多个间隔壁，
其中所述应力松弛部件具有应力吸收部分，所述应力吸收部分包括延伸穿过所述应力松弛部件的整个厚度的多组通孔，所述通孔沿着所述间隔壁的纵向排列，
其中全部所述通孔中的每一个形成为使得其沿所述间隔壁的排列方向的开口尺寸大于其沿所述间隔壁的纵向的开口尺寸，并且
其中在每组所述通孔中，所述通孔沿所述间隔壁的纵向的开口尺寸的总和大于各个通孔沿所述间隔壁的排列方向的最大宽度，以使得沿着所述间隔壁的纵向的热应力等于沿着所述间隔壁的排列方向上的热应力。
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