CN105900229A - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供下述构造的半导体装置，即，防止、抑制在半导体模块和冷却器之间的填充区域设置的脂状物部件的汲出。并且，在本发明中，在半导体模块(30)的散热材料(32)的底面即散热面、和冷却器(40)的表面之间的填充区域设置将脂状物作为构成材料的脂状物层(61)。并且，在冷却器(40)的表面之上形成密封材料(51)，该密封材料无间隙地覆盖脂状物层(61)的整个侧面区域。密封材料(51)使用液状硬化型密封剂作为构成材料。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及在冷却器和半导体模块之间隔着脂状物部件的构造的半导体装置。
背景技术
作为当前的半导体装置的构造，为了以提高散热性为目的而填补半导体模块和冷却器之间的翘曲形状之差，在T－PM(传递塑模型功率模块，Transfer mold Power Module)等半导体模块和冷却器之间的填充区域设置脂状物部件，在使该脂状物部件进行干涉的同时，利用板等从与冷却器相反侧对半导体模块进行按压而将半导体模块固定。上述半导体装置的构造被例如专利文献1公开。
专利文献1：日本特开2000－323631号公报
发明内容
但是，存在下述问题，即，在实际动作时，随着半导体模块自身、环境的温度的变化，由于通过半导体模块和冷却器之间的接合部分的热变形而使得脂状物部件内的脂状物被从半导体模块和冷却器之间的填充区域挤出、即脂状物的汲出(pump-out)(现象)，因而在填充区域设置的脂状物部件内的脂状物量减少。并且，存在下述问题，即，由于上述汲出、空气侵入脂状物部件内这样的脂状物的空气咬入现象，产品整体的热阻上升。
本发明解决上述问题，目的在于提供下述构造的半导体装置，即，防止、抑制在半导体模块和冷却器之间的填充区域设置的脂状物部件的汲出。
本发明所涉及的第1方案的半导体装置具有：半导体模块，其在底部具有散热面；冷却器，其设置为表面与所述散热面相对；脂状物部件，其设置于所述半导体模块的所述散热面和所述冷却器的表面之间的填充区域；以及周边密接部件，其无间隙地覆盖所述脂状物部件的侧面区域，形成于所述冷却器的表面之上。
本发明所涉及的第2方案的半导体装置具有：半导体模块，其在底部具有散热面；冷却器，其设置为表面与所述散热面相对；以及第1及第2脂状物部件，它们在所述半导体模块的所述散热面和所述冷却器的表面之间设置于填充区域，所述第1脂状物部件是与所述散热面的中央区域相对应地设置的，所述第2脂状物部件是与所述散热面的除所述中央区域以外的周边区域相对应地设置的，所述第1脂状物部件将半固化后的第1种脂状物作为构成材料，所述第2脂状物部件将硬度比所述第1种脂状物高的固化后的第2种脂状物作为构成材料。
发明的效果
本发明的第1方案所涉及的半导体装置的特征在于，具有周边密接部件，该周边密接部件无间隙地覆盖脂状物部件的侧面区域，形成于冷却器的表面之上。
由于第1方案的半导体装置具有上述特征，因此能够可靠地抑制汲出，能够将装置整体的热阻抑制得较低，维持装置的品质提高，实现长寿命化，其中，汲出是指下述现象，即，构成脂状物部件的脂状物被从半导体模块的散热面和冷却器的表面之间的填充区域挤出至外部。
本发明的第2方案所涉及的半导体装置能够通过与散热面的中央区域相对应地设置的第1脂状物部件(构成材料是半固化后的第1种脂状物)而提高散热性，通过与周边区域相对应地设置的第2脂状物部件(构成材料是固化后的第2种脂状物)而对第1脂状物部件内的第1种脂状物的移动进行抑制。
其结果，第2方案所涉及的半导体装置能够可靠地抑制汲出，能够将装置整体的热阻抑制得较低，维持品质提高，其中，汲出是指下述现象，即，第1种脂状物被从半导体模块的散热面和冷却器的表面之间的填充区域挤出至外部。
通过以下的详细说明和附图，使得本发明的目的、特征、方案、以及优点更清楚。
附图说明
图1是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式1。
图2是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式2。
图3是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式3的第1方式。
图4是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式3的第2方式。
图5是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式4的第1方式。
图6是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式4的第2方式。
图7是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式5。
图8是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式6。
图9是表示图8所示的半导体装置的平面构造的俯视图。
图10是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式7。
图11是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式8。
图12是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式9。
图13是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式10。
图14是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式11。
图15是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式12。
图16是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式13。
图17是表示半导体装置的构造的一部分的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式14。
图18是表示半导体装置的构造的一部分的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式15。
图19是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式16。
图20是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的实施方式17。
图21是表示作为前提技术的半导体装置的构造的剖视图。
图22是示意性地表示图21所示的半导体装置的汲出的说明图。
具体实施方式
＜前提技术＞
图21是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置是本发明的前提技术，具有在冷却器和半导体模块之间隔着脂状物部件的构造。
如图21所示，作为前提技术的半导体装置91呈现为下述构造，即，在半导体模块30和冷却器40之间的填充区域设置了将脂状物作为构成材料的脂状物层69(脂状物部件)。此外，冷却器40将铝(AL)、不锈钢(SUS：Steel Special Use Stainless)等金属作为构成材料。
半导体模块30具有对至少一个半导体芯片(未图示)进行了树脂封装的树脂封装部31，在树脂封装部31的底面的大部分区域之上形成有散热材料32。散热材料32将铝、铜(Cu)、铜/钼的合金(Cu/Mo)、ALSiC、钼等金属作为构成材料，通过蚀刻、喷丸、冲压、激光加工等处理而以10～50μm左右的膜厚形成。
此外，树脂封装部31是盖着散热材料32的上表面及侧面而形成的。并且，金属等具有导电性的多个端子部33是从树脂封装部31的侧面以L字状凸出至外部而形成的，与半导体芯片电连接。
通过在上述构造的半导体模块30的散热材料32的底面即散热面、和冷却器40的表面之间的填充区域设置脂状物层69，从而构成半导体装置91。
此外，本说明书中记述的“脂状物”是指“使增稠剂分散于原料基础油中而半固化后的润滑剂”。
图22是示意性地表示图21所示的半导体装置91的汲出的说明图。如本图所示，存在下述问题，即，在实际动作时，由于半导体模块30自身、环境的温度变化导致的半导体模块30或者冷却器40的热变形作用，如图22所示的脂状物层69e那样发生脂状物的汲出，该脂状物的汲出是指一部分被从半导体模块30和冷却器40之间的填充区域挤出。
解决了该问题的、具有在冷却器和半导体模块之间的填充区域设置了脂状物层(脂状物部件)的构造的半导体装置，是在下面记述的实施方式1～实施方式17的半导体装置。
＜实施方式1＞
图1是表示半导体装置的构造的剖视图，该半导体装置具有在冷却器和半导体模块之间的填充区域设置了脂状物层的构造，是本发明的实施方式1。
如本图所示，实施方式1的半导体装置1呈现为下述构造，即，在半导体模块30和冷却器40之间的填充区域设置了脂状物层61(脂状物部件)。
半导体模块30具有：树脂封装部31，其对至少一个半导体芯片(未图示)进行了树脂封装；以及散热材料32，其形成于树脂封装部31的底面的大部分区域之上。此外，树脂封装部31是盖着散热材料32的上表面及侧面而形成的。并且，半导体模块30具有各自由金属等形成的具有导电性的多个端子部33，该多个端子部33是从树脂封装部31的侧面以L字状凸出至外部而形成的，与半导体芯片电连接。
在上述构造的半导体模块30的散热材料32的底面即散热面、和冷却器40的表面之间的填充区域设置将脂状物作为构成材料的脂状物层61。此外，半导体模块30、脂状物层61、冷却器40间通过未图示的螺栓的紧固而被施加对脂状物层61进行夹持的纵向的力，从而稳定性良好地得到固定。
并且，实施方式1的半导体装置1具有作为周边密接部件的密封材料51，该密封材料51在俯视观察时无间隙地覆盖散热材料32的散热面及脂状物层61的周边，即，将脂状物层61的侧面区域全部无间隙地覆盖，形成于冷却器40的表面之上。密封材料51使用液状硬化型密封剂作为构成材料。
此外，本说明书中记述的“液状硬化型密封剂”是指满足以下条件(1)、(2)的密封剂。
(1)初始为液状，通过热、湿气或者化学反应而硬化。
(2)在硬化后具有粘接性，比“脂状物”硬度高。
如上所述，实施方式1的半导体装置1的特征在于下述构造，即，在半导体模块30的散热面和冷却器40的表面之间的填充区域设置将散热用脂状物作为构成材料的脂状物层61，利用由液状硬化型的密封剂构成的密封材料51对上述填充区域的外周进行密封。
通过利用密封材料51从外部对在半导体模块30和冷却器40之间的填充区域设置的脂状物层61进行密封，从而能够实现下述构造，即，即使由于半导体模块30、冷却器40的热变形而在半导体模块30和冷却器40之间的接合部分即上述填充区域及其附近发生热变形，脂状物层61也不会汲出至外部。
由于作为密封材料51使用的液状硬化型密封剂具有粘着性，通过在与半导体模块30及冷却器40粘接的状态下硬化，从而能够抑制汲出，而没有使构成密封材料51的密封剂的一部分进入半导体模块30、冷却器40间的脂状物层61内，因此能够将半导体装置1的散热性维持得较高。
另外，由于密封材料51将液状硬化型密封剂作为构成材料，因此不会受到半导体模块30的散热面的形状、大小、脂状物层61的膜厚等的制约，能够无间隙地覆盖脂状物层61的整个侧面区域，高精度地进行封装。
例如，通过对半导体模块30、冷却器40间进行固定的螺栓的紧固等，从而能够将进行夹持的纵向的力施加给脂状物层61，使脂状物层61的膜厚缩小至作为脂状物层61的构成材料的脂状物的填料直径程度，然后高精度地形成与脂状物层61的膜厚相对应的厚度的密封材料51。
如上所述，实施方式1的半导体装置1的特征在于，具有密封材料51(周边密接部件)，该密封材料51无间隙地覆盖脂状物层61的整个外周部即侧面区域，形成于冷却器40的表面之上。
由于实施方式1的半导体装置1具有上述特征，因此能够可靠地抑制汲出，能够将半导体装置1整体的热阻抑制得较低，维持半导体装置1的品质提高，实现长寿命化，其中，汲出是指下述现象，即，作为脂状物层61的构成材料的脂状物被从半导体模块30的散热面和冷却器40的表面之间的填充区域挤出至外部。
＜实施方式2＞
图2是表示半导体装置2的构造的剖视图，该半导体装置2是本发明的实施方式2。如本图所示，实施方式2的半导体装置2的特征在于，取代作为周边密接部件使用的实施方式1的密封材料51而设置凝胶部52。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
此外，凝胶部52将针入度小于或等于55(根据JIS K2220试验方法)的硬质凝胶作为构成材料。
如上所述，实施方式2的半导体装置2的周边密接部件、即凝胶部52通过使用针入度小于或等于55的凝胶状物质作为构成材料，从而能够抑制脂状物层61内的脂状物的汲出以及脂状物的空气咬入，其结果，能够将半导体装置2整体的热阻抑制得较低，维持品质提高，实现装置的长寿命化。
＜实施方式3＞
(第1方式)
图3是表示半导体装置3A的构造的剖视图，该半导体装置3A是本发明的实施方式3的第1方式。如本图所示，实施方式3的半导体装置3A的特征在于，取代实施方式1的冷却器40而设置冷却器40B。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
实施方式3的第1方式的冷却器40B的特征在于，在表面具有凹凸区域81(冷却器用凹凸区域)。即，通过在冷却器40B的表面设置多个微细的带状槽，从而形成凹凸区域81。在冷却器40B形成的凹凸区域81的各凹部是以单位凹部宽度W3A形成的。
如上所述，作为实施方式3的第1方式的半导体装置3A通过利用在冷却器40B的表面形成的具有单位凹部宽度W3A的凹凸区域81的粗糙面对脂状物层61的脂状物的移动进行抑制，从而能够与将液状硬化型密封剂作为构成材料的密封材料51所实现的密封效果组合，能够实现更加不会发生汲出的构造。
(第2方式)
图4是表示半导体装置3B的构造的剖视图，该半导体装置3B是本发明的实施方式3的第2方式。如本图所示，实施方式3的半导体装置3B构成为，取代实施方式1的冷却器40而设置有冷却器40C。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
冷却器40C与冷却器40不同，冷却器40C的特征在于，在其表面具有凹凸区域83(冷却器用凹凸区域)。即，通过在冷却器40C的表面设置多个狭缝状(带状)的槽，从而形成凹凸区域83。在冷却器40C形成的凹凸区域83的各凹部是以单位凹部宽度W3B形成的。
此外，在第2方式的冷却器40C形成的凹凸区域83是以比在实施方式3的冷却器40B形成的凹凸区域81的单位凹部宽度W3A宽的单位凹部宽度W3B(＞W3A)形成的。如上所述，使凹凸区域83的单位凹部宽度W3B比凹凸区域81的单位凹部宽度W3A形成得较宽的原因在于，第2方式的主要目的是抑制冷却器40C的翘曲。
即，第1方式是将单位凹部宽度W3A设定为适合于抑制脂状物层61的脂状物的移动的较窄宽度，第2方式是将单位凹部宽度W3B设定为适合于抑制冷却器40C的翘曲的较宽宽度。
如上所述，作为实施方式3的第2方式的半导体装置3B能够通过在冷却器40C的表面形成的具有单位凹部宽度W3B的凹凸区域83的狭缝状槽加工面，对由热量所导致的冷却器40C的表面的变形进行抑制，因此脂状物层61内的脂状物不会被挤出至外部。并且，通过与由液状硬化型密封剂构成的密封材料51所实现的密封效果组合，从而能够实现更加不会发生汲出的构造。
＜实施方式4＞
(第1方式)
图5是表示半导体装置4A的构造的剖视图，该半导体装置4A是本发明的实施方式4的第1方式。如本图所示，实施方式4的半导体装置4A构成为，取代实施方式1的半导体模块30而设置有半导体模块30B。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
半导体模块30B与半导体模块30不同，半导体模块30B的特征在于，在树脂封装部31的底面取代散热材料32而设置散热材料34，散热材料34在其底面即散热面具有凹凸区域82(模块用凹凸区域)。即，通过在散热材料34的散热面设置多个微细的带状槽，从而形成凹凸区域82。在散热材料34的散热面形成的凹凸区域82的各凹部是以单位凹部宽度W4A形成的。
如上所述，作为实施方式4的第1方式的半导体装置4A通过在散热材料34的散热面形成的具有单位凹部宽度W4A的凹凸区域82的粗糙面，对脂状物层61在填充区域内的移动进行抑制，从而能够与由液状硬化型密封剂构成的密封材料51所实现的密封效果组合，能够实现更加不会发生汲出的构造。
(第2方式)
图6是表示半导体装置4B的构造的剖视图，该半导体装置4B是本发明的实施方式4的第2方式。如本图所示，实施方式4的半导体装置4B构成为，取代实施方式1的半导体模块30而设置有半导体模块30C。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
半导体模块30C与半导体模块30不同，半导体模块30C的特征在于，在树脂封装部31的底面取代散热材料32而设置散热材料38，散热材料38在其底面即散热面具有凹凸区域84(模块用凹凸区域)。即，通过在散热材料38的散热面设置多个狭缝状(带状)的槽，从而形成凹凸区域84。在散热材料38的散热面形成的凹凸区域84的各凹部是以单位凹部宽度W4B形成的。
此外，在第2方式的散热材料38的散热面形成的凹凸区域84是以比在第1方式的散热材料34的散热面形成的凹凸区域82的单位凹部宽度W4A宽的单位凹部宽度W4B(＞W4A)形成的。如上所述，使凹凸区域84的单位凹部宽度W4B比凹凸区域82的单位凹部宽度W4A形成得较宽的原因在于，第2方式的主要目的是抑制散热材料38的翘曲。
即，第1方式是将单位凹部宽度W4A设定为适合于抑制脂状物层61的脂状物的移动的较窄宽度，第2方式是将单位凹部宽度W4B设定为适合于抑制散热材料38的翘曲的较宽宽度。
如上所述，作为实施方式4的第2方式的半导体装置4B能够通过在散热材料38的散热面形成的具有单位凹部宽度W4B的凹凸区域84的狭缝状槽加工面，对由热量所导致的半导体模块30C的散热面的变形进行抑制，因此脂状物层61内的脂状物不会被挤出至外部。并且，通过与由液状硬化型密封剂构成的密封材料51所实现的密封效果组合，从而能够实现更加不会发生汲出的构造。
＜实施方式5＞
图7是表示半导体装置5的构造的剖视图，该半导体装置5是本发明的实施方式5。如本图所示，实施方式5的半导体装置5构成为，取代实施方式1的半导体模块30而设置有半导体模块30D，取代冷却器40而设置有冷却器40D。
半导体模块30D构成为，取代树脂封装部31而设置有带凸起的树脂封装部35，带凸起的树脂封装部35的特征在于，具有凸起部35a，该凸起部35a是在俯视观察时沿散热材料32的底面即散热面(＝脂状物层61的填充区域)的外周形成的，向下方凸出。
另一方面，冷却器40D的特征在于，在其表面的与凸起部35a相对应的区域设置固定用槽部42。并且，如图7所示，半导体模块30D和冷却器40D具有下述位置对应关系，即，在对半导体模块30D及冷却器40D进行组装时，能够将凸起部35a的一部分插入至固定用槽部42内而将半导体模块30D、冷却器40D之间暂时固定。此外，由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
如上所述，实施方式5的半导体装置5通过将半导体模块30D的凸起部35a的一部分即前端部分插入在冷却器40D的表面设置的固定用槽部42而将半导体模块30D、冷却器40D间暂时固定，从而在制造时能够比较简单地进行半导体模块30D和冷却器40D的对位。
而且，由于带凸起的树脂封装部35是以在俯视观察时包围脂状物层61的方式沿散热材料32的散热面的外周形成的，带凸起的树脂封装部35的凸起部35a能够与密封材料51一起对脂状物层61进行封装，因此能够实现进一步强化了汲出抑制功能的构造。
＜实施方式6＞
图8是表示半导体装置6的构造的剖视图，该半导体装置6是本发明的实施方式6。图9是表示图8所示的半导体装置6的平面构造的俯视图。如这些图所示，实施方式6的半导体装置6构成为，取代实施方式1的冷却器40而设置有冷却器40E。
如图8及图9所示，冷却器40E的特征在于，在其表面形成有带状的脂状物用槽部43，该脂状物用槽部43在俯视观察时从半导体模块30、即脂状物层61下方的中央区域起延伸至半导体模块30及密封材料51的外部。
此外，如图9所示，密封材料51在俯视观察时无间隙地覆盖半导体模块30的树脂封装部31、即半导体模块30下的脂状物层61。该特征并非实施方式6固有的特征，而是已经记述过的实施方式1～实施方式5以及下面将要记述的实施方式7～实施方式15所共有的特征(但是，在实施方式2和实施方式8中密封材料51被置换为凝胶部52。)。此外，由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
如上所述，实施方式6的半导体装置6的冷却器40E具有在其表面从脂状物层61下方的中央区域起延伸至半导体模块30及密封材料51的外部而形成的脂状物用槽部43。因此，在制造时，在形成脂状物层61时，能够将多余的脂状物经由作为释放通道的脂状物用槽部43而释放至填充区域外，因此具有下述效果，即，以脂状物层61的厚度成为所期望的厚度的方式使脂状物层61变薄而降低热阻。
另外，通过将脂状物用槽部43的宽度形成得充分窄，从而也能够与其他实施方式同样地发挥脂状物层61内的脂状物的汲出抑制效果。
＜实施方式7＞
图10是表示半导体装置7的构造的剖视图，该半导体装置7是本发明的实施方式7。如本图所示，实施方式7的半导体装置7构成为，取代实施方式1的冷却器40而设置有冷却器40F。
冷却器40F的特征在于，在其表面在俯视观察时与半导体模块30、即散热材料32的中心部相对应地设置向上方凸出的凸部48。凸部48是在形成冷却器40F时、或者形成后接合至冷却器40F的表面之上而与冷却器40F一体地设置的。
利用在冷却器40F的表面之上设置的凸部48的厚度，对散热材料32的散热面和冷却器40F的表面之间的间隔、即脂状物层61的厚度的下限进行限制。此外，作为凸部48的平面形状，能够想到矩形状、圆状等。此外，由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
如上所述，实施方式7的半导体装置7能够利用在冷却器40F的表面之上设置的凸部48的厚度，将半导体模块30的散热面和冷却器40F的表面之间的间隔(间隙)确保为大于或等于一定长度。其结果，实施方式7的半导体装置7通过对由于冷却器40F、半导体模块30的变形等而使得脂状物层61内的脂状物的一部分被从填充区域挤出这一情况进行抑制，与由液状硬化型密封剂构成的密封材料51所实现的密封效果组合，从而能够实现不会发生汲出的构造。
并且，实施方式7的半导体装置7通过使用热传导率高的材料作为凸部48，从而能够实现散热性的提高。
＜实施方式8＞
图11是表示半导体装置8的构造的剖视图，该半导体装置8是本发明的实施方式8。如本图所示，实施方式8的半导体装置8构成为，取代作为周边密接部件使用的实施方式1的密封材料51而与实施方式2同样地设置有凝胶部52，取代实施方式1的冷却器40而设置有冷却器40G。
冷却器40G的特征在于，在其表面在俯视观察时与半导体模块30、即散热材料32的4个角部相对应地设置分别向上方凸出的4个凸部49(在图11中仅示出2个)。4个凸部49是在形成冷却器40G时、或者形成后接合至冷却器40G的表面之上而与冷却器40G一体地设置的。
利用该4个凸部49的厚度，对散热材料32的散热面和冷却器40G的表面之间的间隔、即脂状物层61的厚度的下限进行限制。此外，作为4个凸部49各自的平面形状，能够想到矩形状、圆状等。此外，由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
如上所述，实施方式8的半导体装置8能够利用4个凸部49的厚度，将半导体模块30的散热面和冷却器40G的表面之间的间隔(间隙)确保为大于或等于一定长度。其结果，实施方式8的半导体装置8通过对由于半导体模块30、冷却器40G的变形等而使得脂状物层61内的脂状物的一部分被从填充区域挤出这一情况进行抑制，与由凝胶部52所实现的密封效果组合，从而能够实现不会发生汲出的构造。
并且，实施方式8的半导体装置8通过使用热传导率高的材料作为4个凸部49，从而能够实现散热性的进一步提高。另外，通过作为周边密接部件而设置与密封材料51相比廉价且容易制造的凝胶部52，从而能够在较大的区域覆盖脂状物层61及半导体模块30。
此外，在实施方式8中使用凝胶部52作为周边密接部件，但也可以如实施方式7那样使用密封材料51。
＜实施方式9＞
图12是表示半导体装置9的构造的剖视图，该半导体装置9是本发明的实施方式9。如本图所示，实施方式9的半导体装置9的特征在于，取代脂状物层61而设置了将不同的两种脂状物作为构成材料的脂状物层62及63(第1及第2脂状物部件)。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
脂状物层62将具有填料尺寸FS1(第1填料尺寸)的、填料小的第1脂状物作为构成材料，脂状物层63将具有填料尺寸FS2(第2填料尺寸；FS2＞FS1)的、填料大的第2脂状物作为构成材料。此外，作为填料尺寸FS1、FS2，能够作为一个例子而举出填料直径比70μm小的填料尺寸FS1、填料直径比70μm大的填料尺寸FS2。
并且，脂状物层62是与散热材料32的散热面的中央区域相对应地设置的，脂状物层63是与上述散热面的除上述中央区域以外的周边区域相对应地设置的。
如上所述，实施方式9的半导体装置9通过使用较容易应对外部移动(变形等)的填料小的第1脂状物作为与上述散热面的中央区域相对应地设置的脂状物层62的构成材料，从而能够缩小由自身的发热导致的半导体模块30、冷却器40的变形所造成的间隙。
另一方面，实施方式9的半导体装置9使用较难以应对外部移动(变形等)的填料大的第2脂状物作为与上述周边区域相对应地设置的脂状物层63的构成材料。因此，脂状物层63内的第2脂状物自然能够对半导体模块30、冷却器40的变形所导致的脂状物层62内的第1脂状物的挤出进行抑制，通过与由液状硬化型密封剂构成的密封材料51所实现的密封效果组合，从而能够实现更加不会发生汲出的构造。
＜实施方式10＞
图13是表示半导体装置10的构造的剖视图，该半导体装置10是本发明的实施方式10。如本图所示，实施方式10的半导体装置10构成为，取代实施方式1的冷却器40而设置有冷却器40H。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
冷却器40H与冷却器40不同，冷却器40H的特征在于，在其表面具有在沿脂状物层61的外周的区域、即与密封材料51的形成区域相对应的区域形成的密封材料用槽部45，密封材料51的一部分是埋入至密封材料用槽部45而形成的。即，实施方式10的半导体装置10构成为，在冷却器40H的表面在俯视观察时沿半导体模块30的散热面的外周形成有密封材料用槽部45。
如上所述，在实施方式10的半导体装置10中，通过使作为周边密接部件的密封材料51的一部分埋入至作为周边密接部件用槽部的密封材料用槽部45内而形成，从而密封材料51和冷却器40H的粘接面积增加，能够进一步提高由密封材料51所实现的封装效果。
＜实施方式11＞
图14是表示半导体装置11的构造的剖视图，该半导体装置11是本发明的实施方式11。如本图所示，在冷却器40的表面之上还形成有由树脂等构成的阻隔(resist)层25。阻隔层25在俯视观察时沿脂状物层61的外周形成于冷却器40的表面之上，并且在阻隔层25与脂状物层61的端部之间设置用于密封材料51的间隔d25。
如上所述，实施方式11的半导体装置11构成为，在冷却器40的表面之上选择性地设置阻隔层25，密封材料51的一部分是埋入至在脂状物层61和阻隔层25之间的间隔d25形成的槽而形成的。
因此，实施方式11的半导体装置11通过设置阻隔层25，从而在将以强密接力设置于冷却器40之上的阻隔层25视为冷却器40的一部分的情况下，密封材料51和冷却器40(+阻隔层25)的粘接面积增大，能够提高由密封材料51所实现的封装效果。
此外，由于阻隔层25被设置于与散热材料32相对应的区域的外周，因此不特别地要求散热性。
＜实施方式12＞
图15是表示半导体装置12的构造的剖视图，该半导体装置12是本发明的实施方式12。如本图所示，实施方式12的半导体装置12构成为，取代实施方式1的冷却器40而设置有冷却器40I。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
冷却器40I与冷却器40不同，冷却器40I在其表面之上还具有凸出部46。凸出部46是沿脂状物层61的外周在冷却器40的表面之上向上方凸出而形成的，并且，在凸出部46与脂状物层61的端部之间设置用于密封材料51的间隔d46。
如上所述，实施方式12的半导体装置12构成为，在冷却器40I的表面设置凸出部46，密封材料51的一部分是埋入至在脂状物层61和凸出部46之间的间隔d46形成的槽而形成的。
因此，在实施方式12的半导体装置12中，凸出部46作为冷却器40I的一部分而存在，从而密封材料51和冷却器40I的粘接面积增大，能够提高由密封材料51所实现的封装效果。
＜实施方式13＞
图16是表示半导体装置13的构造的剖视图，该半导体装置13是本发明的实施方式13。如本图所示，实施方式13的半导体装置13构成为，取代实施方式1的冷却器40而设置有冷却器40J。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
冷却器40J与冷却器40不同，冷却器40J在其表面还具有凹陷部47。在实施方式13中，脂状物层61的填充区域是凹陷部47的底面和半导体模块30的散热面之间的区域。进一步地说，凹陷部47是在凹陷部47与脂状物层61的侧面端部之间设置用于密封材料51的间隔d47而形成的。
如上所述，实施方式13的半导体装置13的冷却器40J在俯视观察时包含半导体模块30的整体以及密封材料51的一部分的区域具有从表面凹陷的凹陷部47。并且，密封材料51的一部分是埋入至以在脂状物层61的侧面端部和凹陷部47的侧面之间的间隔d47形成的间隙区域而形成的。因此，实施方式13的半导体装置13通过在冷却器40J设置凹陷部47，从而密封材料51和冷却器40J的粘接面积增大，能够提高由密封材料51所实现的封装效果。
＜实施方式14＞
图17是表示半导体装置14的构造的一部分的剖视图，该半导体装置14是本发明的实施方式14。如本图所示，实施方式14的半导体装置14构成为，取代实施方式1的半导体模块30而设置有半导体模块30E。
半导体模块30E与半导体模块30不同，半导体模块30E构成为，取代树脂封装部31而具有已倒角加工树脂封装部39，在构成已倒角加工树脂封装部39的底面周边部的4条边分别具有进行了倒角加工的倒角部71。
倒角部71是以下述方式进行倒角加工而形成的，即，随着沿朝向树脂封装部31的侧面端部的方向推进而向上方进行倒角，即，随着向侧面端部方向(图17中的右方)推进，与冷却器40的表面之间的距离变大。
并且，在除倒角部71以外的已倒角加工树脂封装部39的底面设置散热材料32，在散热材料32的散热面和冷却器40的表面之间的填充区域设置脂状物层61。由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
实施方式14的半导体装置14的半导体模块30E具有倒角部71，在已倒角加工树脂封装部39的倒角部71的下方形成有朝向端部方向变大的空间。因此，作为密封材料51的构成材料的、初始状态为液状的液状硬化型密封剂在制造时容易(以半导体模块30为基准)向外侧流动，由此能够抑制液状硬化型密封剂进入至脂状物层61的可能性，能够维持脂状物层61的散热性。
而且，在半导体模块30E设置倒角部71，由此，密封材料51和半导体模块30E的粘接面积增加，能够提高由密封材料51所实现的封装效果。
＜实施方式15＞
图18是表示半导体装置15的构造的一部分的剖视图，该半导体装置15是本发明的实施方式15。如本图所示，取代实施方式14的半导体模块30E而设置有半导体模块30F。
半导体模块30F与半导体模块30E不同，半导体模块30F构成为，取代已倒角加工树脂封装部39而具有已倒角加工树脂封装部39t。已倒角加工树脂封装部39t具有与已倒角加工树脂封装部39相同的倒角部71，并且还具有凸出部72，该凸出部72沿形成有倒角部71的底面的4边的端部向下方凸出，前端成为前端变细的形状。由于其他结构与图17所示的实施方式14相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
实施方式15的半导体装置15的已倒角加工树脂封装部39t除倒角部71以外还具有凸出部72。
将液状硬化型密封剂作为构成材料的密封材料51的特点在于，从与空气接触的面开始逐渐硬化，在表面形成膜。在制造密封材料51时，该表面的膜被在已倒角加工树脂封装部39t形成的凸出部72的锐利的前端部分适当地破坏，从而具有下述效果，即，内部的未硬化的密封剂流动至外侧，能够抑制密封剂进入脂状物层61这一情况，能够维持脂状物层61的散热性。
而且，与实施方式14同样地，通过设置倒角部71，从而能够维持脂状物层61的填充区域的散热性，并且提高由密封材料51所实现的封装效果。
＜实施方式16＞
图19是表示半导体装置16的构造的剖视图，该半导体装置16是本发明的实施方式16。如本图所示，实施方式16的半导体装置16呈现为下述构造，即，在半导体模块30和冷却器40之间设置了将不同的2种脂状物作为构成材料的脂状物层64及65(第1及第2脂状物部件)。即，在半导体模块30的散热材料32的底面即散热面、和冷却器40的表面之间的填充区域设置脂状物层64及65。此外，由于其他结构与图1所示的实施方式1相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
脂状物层64是与上述辐射面的中央区域相对应地设置的，脂状物层65是与上述散热面的除上述中央区域以外的周边区域相对应地设置的。
脂状物层64的构成材料与脂状物层61同样是在装置完成后也为半固体状的脂状物(第1种脂状物)。另一方面，脂状物层65使用双液性硬化型的脂状物(第2种脂状物)作为构成材料。由于双液性硬化型的脂状物具有通过双液的化学反应起作用而进行固化的性质，因此在装置完成后已固化。此外，所谓“半固体”，是指粘度小于或等于600[Pa·s]的材料。
如上所述，实施方式16的半导体装置16的特征在于，在半导体模块30、冷却器40间设置了将不同的两种脂状物(第1种及第2种脂状物)作为构成材料的脂状物层64及65。
半导体装置16通过具有上述特征，从而能够通过与半导体模块30的散热面的中央区域相对应地设置的脂状物层64(第1脂状物部件)的第1种脂状物而提高散热性，通过与周边区域相对应地设置的脂状物层65(第2脂状物部件)的第2种脂状物而对脂状物层64内的脂状物的移动进行抑制。即，脂状物层64起在实施方式1～实施方式15中使用的脂状物层61(62、63)的作用，脂状物层65起在实施方式1～实施方式15中使用的周边密接部件(密封材料51、凝胶部52)的作用。
通常，双液性硬化型脂状物与作为密封材料51的构成材料的液状硬化型密封剂相比，具有粘着性、硬化后的硬度低的性质，但通过利用冷却器40和半导体模块30对将双液性硬化型脂状物作为构成材料的脂状物层65如图19所示那样进行压缩，从而提高了封装功能。
因此，实施方式16的半导体装置16能够可靠地抑制汲出，能够将装置整体的热阻抑制得较低，维持品质提高，能够实现装置的长寿命化，其中，汲出是指下述现象，即，脂状物层64内的第1种脂状物被从半导体模块30的散热面和冷却器的表面之间的填充区域挤出至外部。
并且，由于作为脂状物层65的构成材料的第2种脂状物是双液硬化型脂状物，因此硬化会进行至不与空气接触的内部，能够得到稳定的封装效果，能够抑制脂状物层64的汲出，而不需要除脂状物层64及65以外的封装部件。
并且，由于双液性硬化型脂状物与液状硬化型密封剂等密封剂相比热传导率较高，因此能够对散热性的下降进行抑制。而且，由于脂状物层65仅形成于散热面的周边区域，因此能够利用所需的最小限度的第2种脂状物量来实现具有上述效果的半导体装置16。
＜实施方式17＞
图20是表示半导体装置17的构造的剖视图，该半导体装置17是本发明的实施方式17。如本图所示，实施方式17的半导体装置17与实施方式16同样呈现出在半导体模块30和冷却器40之间设置了不同的2种脂状物层64及65(第1及第2脂状物部件)的构造。由于其他结构与图1及图19所示的实施方式1及实施方式16相同，因此标注同一标号，适当地省略说明。
脂状物层64是与上述辐射面的中央区域相对应地设置的，脂状物层65是盖在上述散热面的除上述中央区域以外的周边区域及周边区域的外部的冷却器40的表面的一部分之上而形成的。
如上所述，实施方式17的半导体装置17的特征在于，与实施方式16同样地在半导体模块30、冷却器40之间设置了将不同的两种脂状物(第1种及第2种脂状物)作为构成材料的脂状物层64及65。
半导体装置17通过具有上述特征，从而与实施方式16同样地，能够通过与半导体模块30的散热面的中央区域相对应地设置的脂状物层64而提高散热性，通过在周边区域及周边区域的外部的冷却器40的表面的一部分之上相对应地设置的脂状物层65而对脂状物层64的移动进行抑制。
并且，由于作为脂状物层65的构成材料的第2种脂状物是双液硬化型脂状物，因此能够与实施方式16同样地对汲出及散热性的下降进行抑制。
而且，由于脂状物层65从散热面的周边区域起形成至周边区域的外部的冷却器40的表面的一部分，因此脂状物层65和冷却器40的粘接面积增加，能够提高由脂状物层65所实现的封装效果。
＜半导体装置的制造方法＞
下面，以图1所示的实施方式1的半导体装置1为例，对本发明的半导体装置的制造方法进行说明。
半导体装置的制造方法基本上是通过执行以下的步骤(a)～(d)而实现的。
通过执行下述步骤来完成半导体装置1：
步骤(a)，分别准备冷却器40以及具有树脂封装部31、散热材料32及端子部33的半导体模块30；
步骤(b)，在散热材料32的散热面通过印刷而涂敷脂状物层61；
步骤(c)，以覆盖脂状物层61的整个侧面区域的方式形成液状硬化型的密封剂而得到密封材料51；以及
步骤(d)，通过螺栓等的紧固，将半导体模块30、冷却器40间固定。
此外，在步骤(a)中，一并进行用于得到在实施方式3～实施方式8、实施方式10、实施方式12～实施方式15中记述的半导体模块30B～30F、冷却器40B～40J的加工处理。
在步骤(b)中，在实施方式9中取代脂状物层61而形成脂状物层62及63，在实施方式16及实施方式17中取代脂状物层61而形成脂状物层64及65。另外，在实施方式16及实施方式17中省略步骤(c)的执行。
在步骤(b)中，在涂敷脂状物层62及63的情况下，分别在散热材料32的散热面的中央区域通过印刷而涂敷脂状物层62，在其周边区域通过印刷而涂敷脂状物层63。
在步骤(b)中，在涂敷脂状物层64及65的情况下，分别在散热材料32的散热面的中央区域通过印刷而涂敷脂状物层64，在其周边区域通过印刷而涂敷脂状物层65。此外，也可以将脂状物层65涂敷于冷却器40的表面(包含与上述周边区域相对应的区域)。
在步骤(c)中，在实施方式2及实施方式8中取代密封材料51而形成凝胶部52。
在步骤(c)中，在实施方式11中还追加执行形成阻隔层25的处理。
在制造实施方式10的半导体装置10时，例如通过使用粘度为300～600[Pa·s]左右的脂状物作为脂状物层61的构成材料，从而在执行上述步骤(c)、(d)时，脂状物层61不会被填充至在冷却器40H的表面形成的密封材料用槽部45。
＜其他＞
此外，关于在本实施方式中示出的散热材料34、38，虽然形状不同，但构成材料与散热材料32相同，各自的形状能够利用已有的方法来实现。
关于冷却器40B～40I，虽然形状不同，但构成材料与冷却器40相同，各自的形状能够利用已有的方法来实现。另外，树脂封装部35、39、39t等的形状能够通过变更模具而利用已有的方法来实现。
此外，本发明在本发明的范围内能够对各实施方式自由地进行组合，或者适当地对各实施方式进行变形、省略。
例如，在实施方式1～实施方式17中，作为周边密接部件而示出使用密封材料51或者凝胶部52的结构，但能够将它们适当地进行置换后使用。
详细地说明了本发明，但上述说明在所有方面均为例示，本发明不限定于此。可以理解为能够想到未例示的无数变形例，它们没有超出本发明的范围。
标号的说明
1、2、3A、3B、4A、4B、5～17半导体装置，30、30B～30F半导体模块，32、34、38散热材料，40、40B～40J冷却器，51密封材料，52凝胶部，61～65脂状物层。

Claims (20)

1.一种半导体装置，其具有：
半导体模块(30、30B～30F)，其在底部具有散热面(32、34、38)；
冷却器(40、40B～40J)，其设置为表面与所述散热面相对；
脂状物部件(61～63)，其设置于所述半导体模块的所述散热面和所述冷却器的表面之间的填充区域；以及
周边密接部件(51、52)，其无间隙地覆盖所述脂状物部件的侧面区域，形成于所述冷却器的表面之上。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述周边密接部件(51)将液状热硬化型密封剂作为构成材料。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中
所述周边密接部件(52)将针入度小于或等于55的凝胶状物质作为构成材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述冷却器(40B、40C)在表面具有冷却器用凹凸区域(81、83)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体模块(30B、30C)在所述散热面(34、38)具有模块用凹凸区域(82、84)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体模块(30D)具有从所述散热面的一部分凸出的凸出部(35a)，
所述冷却器(40D)在表面具有固定用槽部(42)，
所述半导体模块的所述凸出部和所述冷却器的所述固定用槽部是以所述凸出部的一部分插入所述固定用槽部这一对应关系形成的。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，
所述凸出部是以在俯视观察时包围所述脂状物部件的方式沿所述散热面的外周形成的。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
所述冷却器(40E)在表面具有脂状物用槽(43)，所述脂状物用槽是以下述方式形成的，即，在俯视观察时一部分与所述脂状物部件的形成区域重叠，另一部分延伸至所述脂状物部件的形成区域外。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
所述冷却器(40F)在俯视观察时与所述散热面的中心部相对应的区域具有从表面向上方凸出的凸部(48)。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
所述冷却器(40G)在俯视观察时与所述散热面的4个角部相对应的区域具有分别从表面向上方凸出的多个凸部(49)。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
所述脂状物部件(62、63)包含：
第1脂状物部件(62)，其将具有第1填料尺寸的第1脂状物作为构成材料；以及
第2脂状物部件(63)，其将具有第2填料尺寸的第2脂状物作为构成材料，该第2填料尺寸比所述第1填料尺寸大，
所述第1脂状物是与所述散热面的中央区域相对应地设置的，所述第2脂状物是与所述散热面的除所述中央区域以外的周边区域相对应地设置的。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
所述冷却器(40H)在表面具有周边密接部件用槽部(45)，该周边密接部件用槽部(45)是在俯视观察时沿所述半导体模块的所述散热面的外周形成的，
所述周边密接部件的一部分是埋入所述周边密接部件用槽部内而形成的。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
还具有阻隔层(25)，该阻隔层(25)在俯视观察时沿所述周边密接部件的外周形成于所述冷却器的表面之上。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
所述冷却器(40I)具有凸出部(46)，该凸出部(46)是在俯视观察时沿所述半导体模块的外周从表面凸出而形成的，
所述周边密接部件从所述脂状物部件的周边起形成至所述凸出部。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，
所述冷却器(40J)在表面在俯视观察时包含所述半导体模块的整体以及所述周边密接部件的至少一部分的区域具有从表面凹陷的凹陷部(47)，
将所述散热面和所述冷却器的所述凹陷部的底面之间作为所述填充区域而设置所述脂状物部件，
所述周边密接部件形成为，至少一部分被埋入除所述填充区域以外的所述凹陷部内。
16.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述半导体模块(30E、30F)的周边部具有以与所述冷却器的表面之间的距离随着向端部方向推进而变大的方式进行了倒角加工的倒角部(71)，所述散热面设置于除所述倒角部以外的所述半导体模块的底部，
所述周边密接部件的至少一部分形成于所述倒角部的下方。
17.根据权利要求16所述的半导体装置，其中，
所述半导体模块(30F)的端部还具有向下方凸出的凸出部(72)。
18.一种半导体装置，其具有：
半导体模块(30)，其在底部具有散热面(32)；
冷却器(40)，其设置为表面与所述散热面相对；以及
第1及第2脂状物部件(64、65)，它们在所述半导体模块的所述散热面和所述冷却器的表面之间设置于填充区域，
所述第1脂状物部件是与所述散热面的中央区域相对应地设置的，所述第2脂状物部件是与所述散热面的除所述中央区域以外的周边区域相对应地设置的，
所述第1脂状物部件将半固化后的第1种脂状物作为构成材料，
所述第2脂状物部件将硬度比所述第1种脂状物高的固化后的第2种脂状物作为构成材料。
19.根据权利要求18所述的半导体装置，其中，
所述第2种脂状物是双液硬化型脂状物，
所述第2脂状物部件仅形成于所述散热面的所述周边区域。
20.根据权利要求18所述的半导体装置，其中，
所述第2种脂状物是双液硬化型脂状物，
所述第2脂状物部件进一步从所述散热面的所述周边区域起形成至所述周边区域的外部的所述冷却器的表面的一部分。
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