JP2017126657A - 半導体モジュール及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】発熱する半導体装置を冷却する際の冷却効果を高める。【解決手段】半導体モジュール１は、冷媒４が流される容器３０と、容器３０内に設けられ、冷媒４が流れる内部経路２（隙間Ｇ）を有する半導体装置２０とを含む。半導体モジュール１は更に、容器３０内に設けられ、内部経路２を流れる冷媒４の第１流量と、半導体装置２０の外側（脇Ｓ）を流れる冷媒４の第２流量とを調整するガイド部材、例えば半導体装置２０の上流側に設けられるガイド部４０を含む。ガイド部材により、半導体装置２０の内部経路２と外部経路３とに冷媒４を流し、半導体装置２０の温度ばらつきを抑える。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体モジュール及び電子機器に関する。
動作時に発熱する半導体装置を、液体又は気体の冷媒を用いて冷却する技術が知られている。
例えば、積層された半導体チップ群を含む積層モジュールをカバーで覆い、そのカバー内に冷媒を流す手法が知られている。また、チャネルを設けたインターポーザを半導体チップ間に介在させた積層モジュールをカバーで覆い、そのカバー内を、積層モジュールの外側を覆う堰で上流側と下流側の空間に仕切り、インターポーザのチャネルのみに冷媒を流す手法が知られている。
特開２０１２−２５３１０４号公報
例えば上記積層モジュールのような、内部に冷媒が流れる経路を有する半導体装置では、その内部経路に比べて半導体装置の外側を冷媒が流れ易い構造を採用すると、半導体装置の中央部付近の温度が上昇する等、十分な冷却効果が得られない場合がある。
また、半導体装置の外側に堰を設け、半導体装置の内部の経路のみに冷媒を流す構造を採用すると、半導体装置の外側付近（半導体装置の端部）の温度が上昇する等、十分な冷却効果が得られない場合がある。
動作時に発熱する半導体装置に対して十分な冷却効果が得られないと、所望の動作が実現されない等、その半導体装置及びそれを用いる半導体モジュール、更にはそのような半導体モジュールを搭載する電子機器の、性能及び信頼性の低下を招く恐れがある。
本発明の一観点によれば、冷媒が流される容器と、前記容器内に設けられ、前記冷媒が流れる内部経路を有する半導体装置と、前記容器内に設けられ、前記内部経路を流れる前記冷媒の第１流量と、前記半導体装置の外側を流れる前記冷媒の第２流量とを調整するガイド部材とを含む半導体モジュールが提供される。
また、本発明の一観点によれば、上記のような半導体モジュールを搭載する電子機器が提供される。
開示の技術によれば、発熱する半導体装置に対して十分な冷却効果を有し、高い性能及び信頼性を有する半導体モジュールを実現することが可能になる。また、そのような半導体モジュールを搭載した、高い性能及び信頼性を有する電子機器を実現することが可能になる。
一形態に係る半導体モジュールを示す図である。 一形態に係る半導体モジュールにおける冷媒の流れの一例を説明する図である。 一形態に係る半導体モジュールにおける冷媒の流れの別例を説明する図である。 第１の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。 第１の実施の形態に係るガイド部の固定方法の説明図である。 第１の実施の形態に係るガイド部及び容器の第１の構成例を示す図である。 第１の実施の形態に係るガイド部及び容器の第２の構成例を示す図である。 第１の実施の形態に係るガイド部の第３の構成例を示す図である。 第１の実施の形態に係る半導体モジュールの第１の変形例を示す図である。 第１の実施の形態に係る半導体モジュールの第２の変形例を示す図である。 第２の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。 第２の実施の形態に係るガイド部の固定方法の説明図である。 第２の実施の形態に係るガイド部及び容器の第１の構成例を示す図である。 第２の実施の形態に係るガイド部及び容器の第２の構成例を示す図である。 第２の実施の形態に係るガイド部の第３及び第４の構成例を示す図である。 第３の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。 第３の実施の形態に係るガイド部及び容器の構成例を示す図である。 第３の実施の形態に係る半導体モジュールの構成例を示す図である。 第４の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。 第４の実施の形態に係るガイド部の固定方法の説明図である。 第４の実施の形態に係るガイド部の構成例を示す図である。 第４の実施の形態に係るガイド部及び容器の構成例を示す図である。 第４の実施の形態に係る半導体モジュールの構成例を示す図である。 第５の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。 第５の実施の形態に係る半導体モジュールの別例を示す図である。 第６の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。 第６の実施の形態に係るガイド部及び容器の第１の構成例を示す図である。 第６の実施の形態に係るガイド部及び容器の第２の構成例を示す図である。 第６の実施の形態に係る半導体モジュールの構成例を示す図である。 第７の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。 第７の実施の形態に係る半導体素子の発熱量と温度の関係の一例を示す図である。 電子機器の一例を示す図である。
まず、半導体モジュールの一形態について述べる。
図１は一形態に係る半導体モジュールを示す図である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）にはそれぞれ、一形態に係る半導体モジュールの要部断面を模式的に図示している。図１（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図１（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す半導体モジュール１００は、回路基板１１０、半導体装置１２０及び容器１３０（カバー）を含む。
回路基板１１０は、プリント基板等であり、その一方の面１１０ａに電極１１１が設けられる。回路基板１１０は、電極１１１と電気的に接続された、図示しない配線、ビア等の導体部を含む。
半導体装置１２０は、積層された半導体素子１２１（半導体チップ）群、ここでは一例として３つの半導体素子１２１群を含む。各半導体素子１２１の一方の面１２１ａ及び他方の面１２１ｂには、それぞれ電極が設けられる。一方の面１２１ａに設けられた電極上に、半田等が用いられたバンプ１２３が設けられる。バンプ１２３の少なくとも一部は、半導体素子１２１内に設けられた、図示しないトランジスタ等の回路素子と電気的に接続される。半導体素子１２１内には、ＴＳＶ（Through Silicon Via）形成技術等を用いて形成された、図示しないＴＳＶが設けられる。他方の面１２１ｂに設けられる電極は、半導体素子１２１内のＴＳＶを介して、一方の面１２１ａに設けられる電極の少なくとも一部と電気的に接続される。
半導体装置１２０の上下の半導体素子１２１同士は、上側の半導体素子１２１の面１２１ａに設けられる電極上のバンプ１２３が、下側の半導体素子１２１の面１２１ｂに設けられる電極に接合される。半導体装置１２０の最下層の半導体素子１２１は、そのバンプ１２３が、回路基板１１０の面１１０ａに設けられる電極１１１に接合される。半導体装置１２０は、このようにして回路基板１１０上に実装（搭載）され、回路基板１１０と電気的及び機械的に接続される。
半導体素子１２１群を含む半導体装置１２０は、動作に伴い発熱する。
半導体装置１２０の、上下に隣接する半導体素子１２１間、及び最下層の半導体素子１２１と回路基板１１０との間には、バンプ１２３を含む接合部の高さに相当する隙間Ｇが存在する。
容器１３０は、回路基板１１０上に搭載された半導体装置１２０を覆う。容器１３０は、動作に伴い発熱する半導体装置１２０の冷却に用いられる冷媒１５０の供給口１３１と排出口１３２とを有する。冷媒１５０は、供給口１３１から容器１３０内に供給され、容器１３０内を流れ、排出口１３２から容器１３０外に排出される。
半導体モジュール１００において、容器１３０内を流れる冷媒１５０の経路としては、半導体装置１２０の半導体素子１２１間及び半導体素子１２１と回路基板１１０との間の隙間Ｇ、即ち内部経路１０２と、半導体装置１２０の脇Ｓ、即ち外部経路１０３とがある。このような内部経路１０２と外部経路１０３とを有する半導体モジュール１００では、次の図２に示すようなことが起こり得る。
図２は一形態に係る半導体モジュールにおける冷媒の流れの一例を説明する図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）にはそれぞれ、一形態に係る半導体モジュールの要部平面を模式的に図示している。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
上記図１に示した半導体モジュール１００において、冷媒１５０が流れる経路の１つである内部経路１０２は、半導体装置１２０の半導体素子１２１間及び半導体素子１２１と回路基板１１０との間の隙間Ｇである。この隙間Ｇは、半導体素子１２１間及び半導体素子１２１と回路基板１１０との間のバンプ１２３を含む接合部の高さに相当し、半導体素子１２１群が積層される半導体装置１２０では、一般的に１００μｍ程度までの高さとされる。
半導体装置１２０のこの程度の隙間Ｇには、容器１３０内に供給された冷媒１５０が入り込み難い。そのため、冷媒１５０は、半導体装置１２０の隙間Ｇ、即ち内部経路１０２よりも、比較的流通抵抗の小さい半導体装置１２０の脇Ｓ、即ち外部経路１０３を流れ易い。
容器１３０内に供給された冷媒１５０が、このように内部経路１０２よりも外部経路１０３に優先的に流れると、半導体装置１２０の脇Ｓの付近（端部）は比較的効率的に冷却される一方、より内側（中央部）は十分に冷却されないことが起こり得る。この場合、図２（Ａ）に示すように、半導体装置１２０の中央部に比較的高温の部分１２４が生じ、半導体装置１２０内の温度ばらつき、局所的な過熱が生じて、半導体装置１２０の性能低下、破損等が生じる恐れがある。
近年では、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍといった、平面視での外形サイズ（平面サイズ）が比較的大きな半導体素子１２１、半導体装置１２０が用いられた半導体モジュール１００も利用されている。このような比較的大きな平面サイズの半導体素子１２１、半導体装置１２０が用いられた半導体モジュール１００では、図２（Ａ）に示したような状況が起こり易い傾向がある。
図２（Ｂ）には、半導体装置１２０の平面サイズが、図２（Ａ）の場合に比べて小さい場合の冷媒１５０の流れを示している。
この場合も、上記同様、半導体装置１２０の隙間Ｇの内部経路１０２には冷媒１５０が入り込み難く、半導体装置１２０の脇Ｓの外部経路１０３に冷媒１５０が流れ易い。半導体装置１２０の平面サイズが比較的小さいと、外部経路１０３を流れる冷媒１５０によって端部が比較的効率的に冷却されることで、中央部も或る程度は冷却される。しかし、半導体装置１２０では、やはり端部に比べて中央部が高温になり易く、比較的高温の部分１２４ａが生じることにより、半導体装置１２０内に温度ばらつきが生じ、半導体装置１２０の性能低下、破損等が生じる恐れがある。
また、図３は一形態に係る半導体モジュールにおける冷媒の流れの別例を説明する図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）にはそれぞれ、一形態に係る半導体モジュールの要部平面を模式的に図示している。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
上記のような、冷媒１５０が半導体装置１２０の脇Ｓの外部経路１０３を流れ易いことに起因した半導体装置１２０内の温度ばらつきを抑えるために、外部経路１０３を無くし、脇Ｓの冷媒１５０の流れを堰き止めることも考えられる。
例えば図３（Ａ）に示すように、容器１３０の側壁を半導体装置１２０の側壁と密着させ、半導体装置１２０の脇Ｓを流れる冷媒１５０を堰き止める。或いは、例えば図３（Ｂ）に示すように、容器１３０の側壁と半導体装置１２０の側壁との間に堰１６０を設け、その堰１６０によって半導体装置１２０の脇Ｓを流れる冷媒１５０を堰き止める。このように半導体装置１２０の脇Ｓを流れる冷媒１５０を堰き止めることで、半導体装置１２０の隙間Ｇの内部経路１０２を冷媒１５０が流れるようにする。
しかし、前述のように、半導体装置１２０の内部経路１０２は、半導体素子１２１間及び半導体素子１２１と回路基板１１０との間のバンプ１２３を含む接合部の高さに相当する、比較的狭い隙間Ｇである。そのため、半導体装置１２０の脇Ｓを堰き止めて隙間Ｇに冷媒１５０を流すためには、容器１３０内に供給する冷媒１５０の圧を高めなければならず、半導体モジュール１００の運用等に要するコストの増大を招く恐れがある。
更に、半導体装置１２０の脇Ｓを流れる冷媒１５０を堰き止めるため、半導体装置１２０の端部に比較的高温の部分１２５が生じ、やはり温度ばらつき、局所的な過熱、それによる半導体装置１２０の性能低下、破損等が生じる恐れがある。
このように、冷却対象の半導体装置１２０内には、温度ばらつきが生じ、半導体装置１２０について十分な冷却効果が得られないことが起こり得る。半導体装置１２０が十分に冷却されないと、所望の動作が実現されない等、その半導体装置１２０及びそれを用いる半導体モジュール１００、更にはそのような半導体モジュール１００を搭載する電子機器の、性能及び信頼性の低下を招く可能性がある。
以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような技術を用い、冷媒が流される容器内に配置する半導体装置（その半導体素子群）について十分な冷却効果を得る。
まず、第１の実施の形態について説明する。
図４は第１の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にはそれぞれ、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。尚、図４（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図４（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。また、図４（Ｃ）には、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部平面を模式的に図示している。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示す半導体モジュール１は、回路基板１０、半導体装置２０及び容器３０、並びにガイド部材としてガイド部４０を含む。
回路基板１０には、プリント基板等の各種回路基板が用いられる。回路基板１０は、一方の面１０ａに設けられた電極１１を有する。回路基板１０の面１０ａには、配線パターンが設けられてもよい。回路基板１０には、他方の面１０ｂにも電極が設けられてよい。回路基板１０は、電極１１と電気的に接続された、図示しない配線、ビア等の導体部を含む。
半導体装置２０は、積層された半導体素子２１群、ここでは一例として３つの半導体素子２１群を含む。各半導体素子２１の一方の面２１ａ及び他方の面２１ｂには、それぞれ電極が設けられる。一方の面２１ａに設けられる電極上には、半田等が用いられたバンプ２３が設けられる。バンプ２３の少なくとも一部は、半導体素子２１内に設けられた、図示しないトランジスタ等の回路素子と電気的に接続される。半導体素子２１内には、ＴＳＶ形成技術等を用いて形成された、図示しないＴＳＶが設けられる。他方の面２１ｂに設けられる電極は、半導体素子２１内のＴＳＶを介して、一方の面２１ａに設けられる電極（その上のバンプ２３）の少なくとも一部と電気的に接続される。
半導体装置２０の上下の半導体素子２１同士は、上側の半導体素子２１の面２１ａに設けられる電極上のバンプ２３が、下側の半導体素子２１の面２１ｂに設けられる電極に接合され、電気的及び機械的に接続される。半導体装置２０の最下層の半導体素子２１は、そのバンプ２３が、回路基板１０の面１０ａに設けられる電極１１に接合されて、回路基板１０と電気的及び機械的に接続される。半導体素子２１群を含む半導体装置２０は、このようにして回路基板１０上に実装（搭載）される。
半導体素子２１群を含む半導体装置２０は、動作に伴い発熱する。
半導体装置２０の、上下に隣接する半導体素子２１間、及び最下層の半導体素子２１と回路基板１０との間には、バンプ２３を含む接合部の高さに相当する隙間Ｇが存在する。
容器３０は、回路基板１０上に搭載された半導体装置２０を覆う。容器３０は、動作に伴い発熱する半導体装置２０の冷却に用いられる冷媒４の供給口３１と排出口３２とを有する。冷媒４は、供給口３１から容器３０内に供給され、容器３０内を流れ、排出口３２から容器３０外に排出される。
冷媒４は、例えば容器３０外で循環、冷却されて、容器３０内に戻される。冷媒４には、液体又は気体の各種冷媒を用いることができる。例えば、冷媒４には、フッ素系不活性液体が用いられる。
ガイド部４０は、容器３０内に配置される半導体装置２０の、冷媒４の上流に設けられる。ガイド部４０は、一対のガイド４４を有し、供給口３１から供給される冷媒４を分岐する流路４１と流路４２とを有する。各ガイド４４を挟んで一方側（容器３０の側壁３３側）に流路４１が設けられ、他方側（容器３０の中央側）に流路４２が設けられる。
ガイド部４０の流路４１は、容器３０の側壁３３に沿って設けられる。流路４１は、半導体モジュール１における冷媒４の経路の１つである外部経路３と連通する。ここで、外部経路３は、半導体装置２０の脇Ｓ、この例では容器３０の側壁３３と半導体装置２０の側壁２４との間である。
ガイド部４０の流路４２は、流路４１よりも内側（中央側）に設けられ、冷媒４の流路面積（流路４２の幅Ｗ２等）が、半導体装置２０に近付くにつれて絞られるように設けられる。流路４２は、半導体モジュール１における冷媒４の経路の１つである内部経路２と連通する。ここで、内部経路２は、半導体装置２０の半導体素子２１間及び半導体素子２１と回路基板１０との間の隙間Ｇである。
ガイド部４０は、金属材料、セラミック材料、樹脂材料等、各種材料を用いて形成することができる。
ガイド部４０を備える半導体モジュール１では、供給口３１から容器３０内に供給された冷媒４が、ガイド部４０の流路４１と流路４２とに分岐される。流路４１側に分岐された冷媒４は、その流路４１を通って半導体装置２０の脇Ｓの外部経路３に送られる。流路４２側に分岐された冷媒４は、その流路４２を通って半導体装置２０の中央部に送られる。
ガイド部４０を、その流路４２の面積が半導体装置２０側に向かって徐々に小さくなる構造としているため、供給口３１から供給される冷媒４を、流通抵抗の増大を抑えて流路４２側に分岐し、半導体装置２０に向かって流すことができる。更に、このように流路４２が絞られる構造では、半導体装置２０に向かって流れる冷媒４の流速が高められ、比較的狭い隙間Ｇにも冷媒４を流し込むことができる。これにより、動作時に発熱する半導体装置２０の、その中央部の温度上昇を抑えることができる。
半導体装置２０の脇Ｓには、供給口３１から供給され、ガイド部４０によって流路４１側に分岐された冷媒４が流れる。これにより、動作時に発熱する半導体装置２０の、その端部の温度上昇も抑えることができる。
ガイド部４０の形状及び配置によって流路４１の面積（幅Ｗ１等）及び流路４２の面積（幅Ｗ２等）を調整することで、流路４１及び流路４２の各々に流れる冷媒４の流量を調整することができる。これにより、半導体装置２０の隙間Ｇの内部経路２を流れる冷媒４の流量と、半導体装置２０の脇Ｓの外部経路３を流れる冷媒４の流量とを、それぞれ調整することができる。
一例として、流路４１及び外部経路３の幅Ｗ１は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍとされ、流路４２の幅Ｗ２は０．１ｍｍ〜３．０ｍｍとされる。また、流路４１及び流路４２の高さは、回路基板１０上の容器３０（その内部空間）の高さ、或いは半導体装置２０の実装高さとされる。
容器３０内にガイド部４０を設けることで、動作時に発熱する半導体装置２０を冷媒４で冷却する際の、その半導体装置２０の温度ばらつき、局所的な過熱を抑え、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等を抑えることができる。これにより、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１を実現することができる。
ここで、ガイド部４０について更に説明する。
図５は第１の実施の形態に係るガイド部の固定方法の説明図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）にはそれぞれ、第１の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。
ガイド部４０は、例えば図５（Ａ）に示すように、支持体４３と、支持体４３に設けられた一対のガイド４４と、支持体４３の側方に突出する突起４５とを含む。ガイド部４０は、支持体４３が容器３０の内面に接触され、突起４５が容器３０の側壁３３の窪み３３ａに嵌合されることで、容器３０内に固定される。その際、ガイド部４０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
また、ガイド部４０は、例えば図５（Ｂ）に示すように、支持体４３と、支持体４３に設けられた一対のガイド４４と、支持体４３の上方に突出する突起４６とを含む。ガイド部４０は、支持体４３が容器３０の内面に接触され、突起４６が容器３０の上壁３４の窪み３４ａに嵌合されることで、容器３０内に固定される。その際、ガイド部４０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
例えばこの図５（Ａ）及び図５（Ｂ）について述べたような方法を用いて、ガイド部４０を容器３０内に配置し、固定する。
尚、ガイド４４の下端は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように回路基板１０の面１０ａに接触させることができるほか、回路基板１０の面１０ａの構造（電極１１や配線パターンの配置等）によっては、接触させないようにすることもできる。
ガイド部４０及び容器３０の構成例を図６〜図８に示す。
図６は第１の実施の形態に係るガイド部及び容器の第１の構成例を示す図である。図６（Ａ）は第１の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。図６（Ｂ）は第１の構成例に係る容器の斜視模式図である。図６（Ｃ）は第１の構成例に係るガイド部及び容器の斜視模式図である。
第１の構成例に係るガイド部４０は、図６（Ａ）に示すように、支持体４３と、一対のガイド４４と、突起４５とを含む。一対のガイド４４間の、幅の狭い側が、容器３０内に配置される半導体装置２０（図４）の側になる。一対のガイド４４間が、半導体装置２０に向かって冷媒４を流す流路４２となり、一対のガイド４４の外側が、半導体装置２０の脇Ｓに冷媒４を流す流路４１となる。流路４２は、半導体装置２０側に向かって流路面積が小さくなり、流路４１は、一定の流路面積とされる。この第１の構成例に係るガイド部４０は、上記図５（Ａ）のガイド部４０に相当する。
第１の構成例に係る容器３０は、図６（Ｂ）に示すように、上壁３４及び側壁３３、並びに冷媒４の供給口３１及び排出口３２を含む。容器３０の、供給口３１側（冷媒４の上流）の側壁３３に、ガイド部４０の突起４５が嵌合される窪み３３ａが設けられる。
このような容器３０の、上壁３４及び側壁３３で囲まれた内側に、図６（Ｃ）に示すように、窪み３３ａに突起４５が嵌合されて、ガイド部４０が設けられる。ガイド部４０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
図７は第１の実施の形態に係るガイド部及び容器の第２の構成例を示す図である。図７（Ａ）は第２の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。図７（Ｂ）は第２の構成例に係る容器の斜視模式図である。図７（Ｃ）は第２の構成例に係るガイド部及び容器の斜視模式図である。
第２の構成例に係るガイド部４０は、図７（Ａ）に示すように、支持体４３と、支持体４３の一方の面側に設けられた一対のガイド４４と、他方の面側に設けられた突起４６とを含む。この第２の構成例に係るガイド部４０は、上記図５（Ｂ）のガイド部４０に相当する。
第２の構成例に係る容器３０は、図７（Ｂ）に示すように、上壁３４及び側壁３３、並びに冷媒４の供給口３１及び排出口３２を含む。容器３０の、供給口３１側（冷媒４の上流）の上壁３４に、ガイド部４０の突起４６が嵌合される窪み３４ａが設けられる。
このような容器３０の、上壁３４及び側壁３３で囲まれた内側に、図７（Ｃ）に示すように、窪み３４ａに突起４６が嵌合されて、ガイド部４０が設けられる。ガイド部４０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
図８は第１の実施の形態に係るガイド部の第３の構成例を示す図である。図８は第３の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。
第３の構成例に係るガイド部４０は、図８に示すように、一対のガイド４４間の流路４２が、半導体装置２０側（冷媒４の下流、図面奥行き側）に向かって浅くなっている点で、上記図６（Ａ）に示した第１の構成例に係るガイド部４０と相違する。
図８に示すガイド部４０は、上記図６（Ｂ）に示したような容器３０に、上記図６（Ｃ）に示したように設けられる。図８に示すガイド部４０では、半導体装置２０に向かって冷媒４を流す流路４２の面積が、半導体装置２０を冷媒４の上流から見て、左右方向に小さくなると共に、上下方向にも小さくなる。これにより、流路４２側に分岐される冷媒４を、より一層、半導体装置２０に向かって集中的に流すことができる。
図８には、ガイド部４０に、容器３０の側壁３３の窪み３３ａに嵌合するための突起４５を設ける例を示した。そのような突起４５に替えて、支持体４３に、容器３０の上壁３４の窪み３４ａに嵌合するための突起４６を設け、この突起４６を設けたガイド部４０を、上記図７（Ｂ）に示したような容器３０に、上記図７（Ｃ）に示したように設けることもできる。
また、ガイド部４０は、上記のように、半導体装置２０を冷媒４の上流から見て、左右一対のガイド４４を含む構成のほか、上下一対のガイドを含む構成とすることもできる。
図９は第１の実施の形態に係る半導体モジュールの第１の変形例を示す図である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）にはそれぞれ、第１の変形例に係る半導体モジュールの要部断面を模式的に図示している。図９（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図９（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。また、図９（Ｃ）には、第１の変形例に係る半導体モジュールの要部平面を模式的に図示している。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示す半導体モジュール１ａは、半導体装置２０を冷媒４の上流から見て、ガイド部４０ａが、上下一対のガイド４４ａを含む。これら一対のガイド４４ａの外側に、容器３０の側壁３３に沿って、半導体装置２０の脇Ｓの外部経路３に通じる流路４１ａが設けられる。一対のガイド４４ａ間には、冷媒４の流路面積が半導体装置２０に向かって絞られて隙間Ｇの内部経路２に通じる流路４２ａが設けられる。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示す半導体モジュール１ａは、このような点で、上記図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示した半導体モジュール１と相違する。
このようなガイド部４０ａを備える半導体モジュール１ａでも、流路４１ａ及び流路４２ａを通じて、それぞれ半導体装置２０の脇Ｓ（外部経路３）及び半導体装置２０の隙間Ｇ（内部経路２）に冷媒４が流れる。流路４２ａが半導体装置２０側に向かって絞られる構造とすることで、冷媒４を、流通抵抗の増大を抑えつつ流速を増大させて、半導体装置２０の比較的狭い隙間Ｇに流し込むことができる。
流路４１ａ及び流路４２ａの各々に流れる冷媒４の流量は、流路４１ａ及び流路４２ａの面積を調整することで、調整することができる。ガイド部４０ａの固定は、上記図５（Ａ）及び図５（Ｂ）の例に従い、ガイド部４０ａに設けた突起を、容器３０の側壁３３や上壁３４の窪みに嵌合することで、行うことができる。
流路４１ａ及び流路４２ａを流れる冷媒４により、動作時に発熱する半導体装置２０の温度ばらつき、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等が抑えられ、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１ａが実現される。
図１０は第１の実施の形態に係る半導体モジュールの第２の変形例を示す図である。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）にはそれぞれ、第２の変形例に係る半導体モジュールの要部断面を模式的に図示している。図１０（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図１０（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。また、図１０（Ｃ）には、第２の変形例に係る半導体モジュールの要部平面を模式的に図示している。図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示す半導体モジュール１ｂは、半導体装置２０を冷媒４の上流から見て、ガイド部４０ｂが上中下の３つのガイド４４ｂを含む点で、上記図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示した半導体モジュール１ａと相違する。
ガイド部４０ｂでは、３つの半導体素子２１が積層された半導体装置２０の、その上段と中段の半導体素子２１間の隙間Ｇに向かって、上段と中段のガイド４４ｂ間に形成される流路４２ｂの面積が小さくなる。同様に、半導体装置２０の、その中段と下段の半導体素子２１間の隙間Ｇに向かって、中段と下段のガイド４４ｂ間に形成される流路４２ｂの面積が小さくなる。上中下の３つのガイド４４ｂを設けることで、より一層、半導体装置２０の隙間Ｇに冷媒４が流れ込み易くなる。
流路４１ｂ及び流路４２ｂの各々に流れる冷媒４の流量は、流路４１ｂ及び流路４２ｂの面積を調整することで、調整することができる。ガイド部４０ｂの固定は、上記図５（Ａ）及び図５（Ｂ）の例に従い、ガイド部４０ｂに設けた突起を、容器３０の側壁３３や上壁３４の窪みに嵌合することで、行うことができる。
一例として、半導体モジュール１ａ及び半導体モジュール１ｂにおいて、上下に隣接するガイド４４ａ間の幅（流路高さ）は、０．０２ｍｍ〜１．０ｍｍとされる。
上中下の３つのガイド４４ｂにより、半導体装置２０の隙間Ｇに冷媒４が流れ込み易くなり、動作時に発熱する半導体装置２０の温度ばらつき、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等が抑えられ、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１ｂが実現される。
尚、ここでは、半導体装置２０の３つの半導体素子２１の積層方向に３つのガイド４４ｂを設ける場合を例示したが、半導体素子２１の積層数及びガイド４４ｂの数は、この例に限定されない。例えば、半導体装置２０に含まれる半導体素子２１の積層数に応じた数のガイド４４ｂを、半導体素子２１の積層方向に、各隙間Ｇに向かって冷媒４が流れる流路４２ｂが形成されるように、設けることができる。
次に、第２の実施の形態について説明する。
図１１は第２の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）にはそれぞれ、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。図１１（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図１１（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。また、図１１（Ｃ）には、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部平面を模式的に図示している。図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示す半導体モジュール１Ａは、回路基板１０、半導体装置２０及び容器３０、並びにガイド部材としてガイド部５０を含む。
ガイド部５０は、容器３０内に配置される半導体装置２０の脇Ｓの外部経路３に設けられる。ガイド部５０は、一対のガイド５４を有する。ガイド部５０では、一対のガイド５４間の領域、即ち半導体装置２０が配置される領域が、冷媒４の流路５１となる。ガイド５４は、供給口３１側に、流路５１の面積が冷媒４の下流に向かって徐々に小さくなる部位５２ａを有し、排出口３２側に、流路５１の面積が冷媒４の下流に向かって徐々に大きくなる部位５２ｂを有する。ガイド５４は、半導体装置２０の側壁２４からは離間するように設けられる。例えば、ガイド５４は、部位５２ａと部位５２ｂとの境界５２ｃと、半導体装置２０の側壁２４との間に、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの隙間が形成されるように、設けられる。
ガイド部５０は、金属材料、セラミック材料、樹脂材料等、各種材料を用いて形成することができる。
ガイド部５０を備える半導体モジュール１Ａでは、供給口３１から容器３０内に供給された冷媒４の流れが、ガイド５４の上流の部位５２ａによって、半導体装置２０が配置される容器３０の中央部側に集められる。これにより、半導体素子２１間の隙間Ｇに冷媒４を流し込み、動作時に発熱する半導体装置２０の、その中央部の温度上昇が抑えられる。
ガイド５４は、半導体装置２０の側壁２４から離間されるため、半導体装置２０の脇Ｓにも一定量の冷媒４が流れる。これにより、ガイド部５０による過大な流通抵抗の増大を抑えつつ、動作時に発熱する半導体装置２０の、その端部の温度上昇も抑えられる。
半導体モジュール１Ａでは、部位５２ａ及び部位５２ｂの形状及び配置を調整することで、半導体装置２０の隙間Ｇの内部経路２を流れる冷媒４の流量と、半導体装置２０の脇Ｓの外部経路３を流れる冷媒４の流量とを、それぞれ調整することができる。
容器３０内にガイド部５０を設けることで、動作時に発熱する半導体装置２０を冷媒４で冷却する際の、その半導体装置２０の温度ばらつき、局所的な過熱を抑え、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等を抑えることができる。これにより、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１Ａを実現することができる。
ガイド部５０について更に説明する。
図１２は第２の実施の形態に係るガイド部の固定方法の説明図である。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）にはそれぞれ、第２の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。
ガイド部５０は、例えば図１２（Ａ）に示すように、支持体５３と、支持体５３に設けられた一対のガイド５４と、支持体５３の側方に突出する突起５５とを含む。ガイド部５０は、支持体５３が容器３０の内面に接触され、突起５５が容器３０の側壁３３の窪み３３ｂに嵌合されることで、容器３０内に固定される。その際、ガイド部５０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
また、ガイド部５０は、例えば図１２（Ｂ）に示すように、支持体５３と、支持体５３に設けられた一対のガイド５４と、支持体５３の上方に突出する突起５６とを含む。ガイド部５０は、支持体５３が容器３０の内面に接触され、突起５６が容器３０の上壁３４の窪み３４ｂに嵌合されることで、容器３０内に固定される。その際、ガイド部５０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
例えばこの図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）について述べたような方法を用いて、ガイド部５０を容器３０内に配置し、固定する。
尚、ガイド５４の下端は、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）のように回路基板１０の面１０ａに接触させることができるほか、回路基板１０の面１０ａの構造（電極１１や配線パターンの配置等）によっては、接触させないようにすることもできる。
ガイド部５０及び容器３０の構成例を図１３〜図１５に示す。
図１３は第２の実施の形態に係るガイド部及び容器の第１の構成例を示す図である。図１３（Ａ）は第１の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。図１３（Ｂ）は第１の構成例に係る容器の斜視模式図である。図１３（Ｃ）は第１の構成例に係るガイド部及び容器の斜視模式図である。
第１の構成例に係るガイド部５０は、図１３（Ａ）に示すように、支持体５３と、一対のガイド５４と、突起５５とを含む。一対のガイド５４間が、冷媒４の流れる流路５１となり、半導体装置２０（図１１）が配置される領域となる。ガイド５４は、部位５２ａと部位５２ｂとを有する。部位５２ａ側が、容器３０の供給口３１側とされ、部位５２ｂ側が、排出口３２側とされる。部位５２ａは、流路５１の面積が冷媒４の下流に向かって徐々に小さくなり、部位５２ｂは、流路５１の面積が冷媒４の下流に向かって徐々に大きくなる。この第１の構成例に係るガイド部５０は、上記図１２（Ａ）のガイド部５０に相当する。
第１の構成例に係る容器３０は、図１３（Ｂ）に示すように、上壁３４及び側壁３３、並びに冷媒４の供給口３１及び排出口３２を含む。容器３０の、半導体装置２０が配置される領域の側壁３３に、ガイド部５０の突起５５が嵌合される窪み３３ｂが設けられる。
このような容器３０の、上壁３４及び側壁３３で囲まれた内側に、図１３（Ｃ）に示すように、窪み３３ｂに突起５５が嵌合されて、ガイド部５０が設けられる。ガイド部５０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
図１４は第２の実施の形態に係るガイド部及び容器の第２の構成例を示す図である。図１４（Ａ）は第２の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。図１４（Ｂ）は第２の構成例に係る容器の斜視模式図である。図１２（Ｃ）は第２の構成例に係るガイド部及び容器の斜視模式図である。
第２の構成例に係るガイド部５０は、図１４（Ａ）に示すように、支持体５３と、支持体５３の一方の面側に設けられた一対のガイド５４と、他方の面側に設けられた突起５６とを含む。この第２の構成例に係るガイド部５０は、上記図１２（Ｂ）のガイド部５０に相当する。
第２の構成例に係る容器３０は、図１４（Ｂ）に示すように、上壁３４及び側壁３３、並びに冷媒４の供給口３１及び排出口３２を含む。容器３０の、半導体装置２０が配置される領域の上壁３４に、ガイド部５０の突起５６が嵌合される窪み３４ｂが設けられる。
このような容器３０の、上壁３４及び側壁３３で囲まれた内側に、図１４（Ｃ）に示すように、窪み３４ｂに突起５６が嵌合されて、ガイド部５０が設けられる。ガイド部５０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
図１５は第２の実施の形態に係るガイド部の第３及び第４の構成例を示す図である。図１５（Ａ）は第３の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。図１５（Ｂ）は第４の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。
第３の構成例に係るガイド部５０は、図１５（Ａ）に示すように、ガイド５４の部位５２ａと部位５２ｂとの境界５２ｃが、より容器３０の供給口３１側に位置する点で、上記図１３（Ａ）に示した第１の構成例に係るガイド部５０と相違する。
図１５（Ａ）に示すガイド部５０は、上記図１３（Ｂ）に示したような容器３０に、上記図１３（Ｃ）に示したように設けられる。ガイド５４の部位５２ａと部位５２ｂとの境界５２ｃの位置をシフトすると、上記図１３（Ａ）に示した第１の構成例に係るガイド部５０の場合とは流路５１内の冷媒４の流れが変化する。その結果、半導体装置２０への冷媒４のぶつかり方、半導体装置２０にぶつかる時の流速等が変化する。これを利用し、半導体モジュール１Ａにおける内部経路２と外部経路３とを流れる冷媒４の流量を調整することができる。
第４の構成例に係るガイド部５０は、図１５（Ｂ）に示すように、流路５１の面積が冷媒４の下流に向かって変化しない部位５２ｂを有するガイド５４を含む点で、上記図１３（Ａ）に示した第１の構成例に係るガイド部５０と相違する。
この図１５（Ｂ）に示すような部位５２ｂを採用することによっても、流路５１内の冷媒４の流れを変化させ、半導体モジュール１Ａにおける内部経路２と外部経路３とを流れる冷媒４の流量を調整することができる。尚、この図１５（Ｂ）に示すような部位５２ｂを採用する場合において、半導体モジュール１Ａにおける内部経路２と外部経路３とを流れる冷媒４の流量を調整するために、部位５２ａと部位５２ｂとの境界５２ｃの位置をシフトさせてもよい。
ガイド部５０では、一対のガイド５４に異なる構成を採用してもよい。例えば、一方のガイド５４と他方のガイド５４とに、境界５２ｃの位置が異なる上記部位５２ａ及び部位５２ｂを設けることができる。また、一方のガイド５４に上記のような部位５２ａ及び部位５２ｂを設け、他方のガイド５４には上記のような部位５２ａ及び部位５２ｂを設けない（流路をストレートにする）ようにすることもできる。
次に、第３の実施の形態について説明する。
図１６は第３の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）にはそれぞれ、第３の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。図１６（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図１６（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。また、図１６（Ｃ）には、第３の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部平面を模式的に図示している。図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）に示す半導体モジュール１Ｂは、回路基板１０、半導体装置２０及び容器３０、並びに、上記第１の実施の形態で述べたガイド部４０及び上記第２の実施の形態で述べたガイド部５０を含む。半導体モジュール１Ｂは、このようにガイド部材として、ガイド部４０及びガイド部５０を備える。
ガイド部４０及びガイド部５０を備える半導体モジュール１Ｂでは、供給口３１から容器３０内に供給された冷媒４が、まず上流のガイド部４０のガイド４４によって、容器３０の側壁３３側の流路４１とそれよりも内側の流路４２とに分岐される。
内側の流路４２を流れる冷媒４は、流路４２が半導体装置２０に向かって絞られていることで、半導体装置２０に向かって流速が高められてぶつかり、その隙間Ｇに流れ込む。外側の流路４１を流れる冷媒４は、ガイド部５０のガイド５４の、上流の部位５２ａにぶつかり、半導体装置２０側に方向を変えられ、その隙間Ｇに流れ込む。また、ガイド５４が半導体装置２０から離間されていることで、冷媒４は、半導体装置２０の脇Ｓを通って排出口３２側へも流れる。
半導体装置２０の隙間Ｇ内では、ガイド部４０の流路４２から流れ込む冷媒４と、ガイド部５０の部位５２ａに当たって流れ込む冷媒４とがぶつかり合い、隙間Ｇ内で冷媒４の流れが乱れ、隙間Ｇ内の広い範囲に冷媒４が流れる。そして、一部は排出口３２側へと流れ、一部はガイド部５０の部位５２ｂに沿って容器３０の側壁３３側へと流れ、更に排出口３２側へと流れる。
ガイド部４０及びガイド５０の形状及び配置により、半導体装置２０の隙間Ｇの内部経路２を流れる冷媒４の流量と、半導体装置２０の脇Ｓの外部経路３を流れる冷媒４の流量とを、それぞれ調整することができる。
ガイド部４０及びガイド部５０により、供給口３１から容器３０内に供給された冷媒４は、半導体装置２０の隙間Ｇ及び脇Ｓの双方に流れる。隙間Ｇ及び脇Ｓの双方に流れる冷媒４により、半導体装置２０の中央部及び端部が冷却される。これにより、半導体装置２０の温度ばらつき、局所的な過熱を抑え、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等を抑えて、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１Ｂを実現することができる。
図１７は第３の実施の形態に係るガイド部及び容器の構成例を示す図である。図１７はガイド部及び容器の斜視模式図である。
例えば、上記図６（Ａ）に示したような支持体４３、ガイド４４及び突起４５を有するガイド部４０と、上記図１３（Ａ）に示したような支持体５３、ガイド５４及び突起５５を有するガイド部５０が、図１７に示すように容器３０に設けられる。例えば、容器３０は、その側壁３３に窪み３３ａ及び窪み３３ｂを有する。ガイド部４０は、その突起４５が容器３０の窪み３３ａに嵌合され、容器３０に設けられる。ガイド部５０は、その突起５５が容器３０の窪み３３ｂに嵌合され、容器３０に設けられる。
図１８は第３の実施の形態に係る半導体モジュールの構成例を示す図である。図１８は半導体モジュールの斜視模式図である。
例えば、上記図１７に示したようなガイド部４０及びガイド部５０を設けた容器３０が、半導体装置２０が搭載された回路基板１０上に、その半導体装置２０を覆うように、設けられる。ガイド部４０は、半導体装置２０の上流に設けられ、ガイド部５０は、半導体装置２０の配置領域に設けられる。
尚、上記図１７及び図１８の構成に限らず、ガイド部４０として、上記図７（Ａ）及び図８等に示したものを用いることもでき、ガイド部５０として、上記図１４（Ａ）、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）等に示したものを用いることもできる。この場合、用いるガイド部４０及びガイド部５０の構成（突起等）に応じて、それらを固定するための容器３０の構成（窪み等）が変更される。
また、ガイド部４０及びガイド部５０は、それぞれ別個の部品とすることができるほか、一体化した１個の部品とすることもできる。
次に、第４の実施の形態について説明する。
図１９は第４の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）にはそれぞれ、第４の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。尚、図１９（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図１９（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。また、図１９（Ｃ）には、第４の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部平面を模式的に図示している。図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）に示す半導体モジュール１Ｃは、容器３０内に配置される半導体装置２０の下流に、更にガイド部６０が設けられる点で、上記第３の実施の形態に係る半導体モジュール１Ｂと相違する。半導体モジュール１Ｃは、このようにガイド部材として、ガイド部４０、ガイド部５０及びガイド部６０を備える。
ガイド部６０は、一対のガイド６４を有する。一対のガイド６４間に流路６２が設けられ、一対のガイド６４の外側に流路６１が設けられる。流路６２は、半導体装置２０の隙間Ｇの内部経路２と連通し、半導体装置２０に向かって絞られる。流路６１は、半導体装置２０の脇Ｓの外部経路３と連通する。
ガイド部６０は、金属材料、セラミック材料、樹脂材料等、各種材料を用いて形成することができる。
ガイド部４０及びガイド部５０に、更にガイド部６０を設けた半導体モジュール１Ｃでは、上記のように、ガイド部４０及びガイド部５０によって半導体装置２０の隙間Ｇに冷媒４が流れ込む。更に、半導体モジュール１Ｃでは、ガイド部６０によって流路６２が絞られていることで、そこを流れる冷媒４の流速が高められる。これにより、半導体装置２０の隙間Ｇからの冷媒４の排出が促進され、半導体装置２０から排出される冷媒４、半導体装置２０の脇Ｓを流れる冷媒４が、効率的に排出口３２側へと流される。また、隙間Ｇに流れ込んだ冷媒４が、ガイド部６０の存在（抵抗）によって半導体装置２０の下流側角部にも十分に行き渡る。ガイド部６０を設けることで、半導体装置２０の冷却効果を高めることができる。
ガイド部４０及びガイド５０のほか、ガイド６０の形状及び配置により、半導体装置２０の隙間Ｇの内部経路２を流れる冷媒４の流量と、半導体装置２０の脇Ｓの外部経路３を流れる冷媒４の流量とを、それぞれ調整することができる。
半導体モジュール１Ｃによれば、半導体装置２０の温度ばらつき、局所的な過熱を抑え、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等を抑えて、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１Ｃを実現することができる。
図２０は第４の実施の形態に係るガイド部の固定方法の説明図である。図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）にはそれぞれ、第４の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。
ガイド部６０は、例えば図２０（Ａ）に示すように、支持体６３と、支持体６３に設けられた一対のガイド６４と、支持体６３の側方に突出する突起６５とを含む。ガイド部６０は、支持体６３が容器３０の内面に接触され、突起６５が容器３０の側壁３３の窪み３３ｃに嵌合されることで、容器３０内に固定される。その際、ガイド部６０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
また、ガイド部６０は、例えば図２０（Ｂ）に示すように、支持体６３と、支持体６３に設けられた一対のガイド６４と、支持体６３の上方に突出する突起６６とを含む。ガイド部６０は、支持体６３が容器３０の内面に接触され、その突起６６が容器３０の上壁３４の窪み３４ｃに嵌合されることで、容器３０内に固定される。その際、ガイド部６０は、接着剤を用いて容器３０に接着されてもよい。
例えばこの図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）について述べたような方法を用いて、ガイド部６０を容器３０内に配置し、固定する。
尚、ガイド６４の下端は、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）のように回路基板１０の面１０ａに接触させることができるほか、回路基板１０の面１０ａの構造（電極１１や配線パターンの配置等）によっては、接触させないようにすることもできる。
図２１は第４の実施の形態に係るガイド部の構成例を示す図である。図２１（Ａ）は第１の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。図２１（Ｂ）は第２の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。図２１（Ｃ）は第３の構成例に係るガイド部の斜視模式図である。
第１の構成例に係るガイド部６０は、図２１（Ａ）に示すように、支持体６３と、一対のガイド６４と、突起６５とを含む。一対のガイド６４間の、幅の狭い側が、容器３０内に配置される半導体装置２０（図１９）の側になる。一対のガイド６４間が流路６２となり、一対のガイド６４の外側が流路６１となる。流路６２は、半導体装置２０側に向かって流路面積が小さくなり、流路６１は、一定の流路面積とされる。この第１の構成例に係るガイド部６０は、上記図２０（Ａ）のガイド部６０に相当する。
第２の構成例に係るガイド部６０は、図２１（Ｂ）に示すように、支持体６３と、支持体６３の一方の面側に設けられた一対のガイド６４と、他方の面側に設けられた突起６６とを含む。この第２の構成例に係るガイド部６０は、上記図２０（Ｂ）のガイド部６０に相当する。
第３の構成例に係るガイド部６０は、図２１（Ｃ）に示すように、４つのガイド６４を含む点で、上記第１の構成例に係るガイド部６０と相違する。このようにガイド６４を４つにすることで、ガイド６４自体による抵抗の増大を抑えることができる。尚、ここではガイド６４を４つとする例を示したが、ガイド６４の数は４つに限定されない。
図２２は第４の実施の形態に係るガイド部及び容器の構成例を示す図である。図２２はガイド部及び容器の斜視模式図である。
図２２に示すように、例えば上記図１７に示したようなガイド部４０及びガイド部５０が設けられた容器３０に、更に上記図２１（Ａ）に示したようなガイド部６０が設けられる。この場合、容器３０は、その側壁３３に窪み３３ｃを有し、ガイド部６０は、その突起６５が容器３０の窪み３３ｃに嵌合され、容器３０に設けられる。
図２３は第４の実施の形態に係る半導体モジュールの構成例を示す図である。図２３は半導体モジュールの斜視模式図である。
例えば上記図２２に示したようなガイド部４０、ガイド部５０及びガイド部６０を設けた容器３０が、半導体装置２０が搭載された回路基板１０上に、その半導体装置２０を覆うように、設けられる。ガイド部４０は、半導体装置２０の上流に設けられ、ガイド部５０は、半導体装置２０の配置領域に設けられ、ガイド部６０は、半導体装置２０の下流に設けられる。回路基板１０上の半導体装置２０を、ガイド部４０、ガイド部５０及びガイド部６０を設けた容器３０で覆うことで、半導体装置２０について十分な冷却効果が得られる半導体モジュール１Ｃが実現される。
尚、上記図２２及び図２３の構成に限らず、ガイド部４０として、上記図７（Ａ）及び図８等に示したものを用いることもでき、ガイド部５０として、上記図１４（Ａ）、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）等に示したものを用いることもできる。ガイド部６０として、上記図２１（Ｂ）及び図２１（Ｃ）等に示したものを用いることもできる。この場合、用いるガイド部４０、ガイド部５０及びガイド部６０の構成（突起等）に応じて、それらを固定するための容器３０の構成（窪み等）が変更される。
また、ガイド部４０、ガイド部５０及びガイド部６０は、それぞれ別個の部品とすることができるほか、一体化した１個の部品とすることもできる。
また、半導体装置２０の下流に設けるガイド部６０の形状及び配置により、ガイド部６０単体でも内部経路２と外部経路３との流量をそれぞれ調整可能である場合には、ガイド部材としてガイド部４０及びガイド部５０を設けず、ガイド部６０のみを設けてもよい。
次に、第５の実施の形態について説明する。
図２４は第５の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）にはそれぞれ、第５の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。図２４（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図２４（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。また、図２４（Ｃ）には、第５の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部平面を模式的に図示している。図２４（Ａ）〜図２４（Ｃ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図２４（Ａ）〜図２４（Ｃ）に示す半導体モジュール１Ｄは、中流の、即ち半導体装置２０の配置領域のガイド部５０が設けられない点で、上記第４の実施の形態に係る半導体モジュール１Ｃと相違する。即ち、半導体モジュール１Ｄは、ガイド部材として、ガイド部４０及びガイド部６０を備える。このように、容器３０内の半導体装置２０の上流にガイド部４０を設け、下流にガイド部６０を設ける構成を採用することもできる。
半導体モジュール１Ｄによれば、上記のように、ガイド部４０で半導体装置２０の隙間Ｇ及び脇Ｓの双方に冷媒４を流し、ガイド部６０で半導体装置２０の冷却効果を高めることができる。これにより、半導体装置２０の温度ばらつき、局所的な過熱を抑え、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等を抑えて、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１Ｄを実現することができる。
図２５は第５の実施の形態に係る半導体モジュールの別例を示す図である。図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）にはそれぞれ、第５の実施の形態に係る半導体モジュールの別例の要部断面を模式的に図示している。尚、図２５（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図２５（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。また、図２５（Ｃ）には、第５の実施の形態に係る半導体モジュールの別例の要部断面を模式的に図示している。図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）に示す半導体モジュール１Ｅは、半導体装置２０の上流のガイド部４０が設けられない点で、上記第４の実施の形態に係る半導体モジュール１Ｃと相違する。即ち、半導体モジュール１Ｅは、ガイド部材として、ガイド部５０及びガイド部６０を備える。このように、容器３０内の半導体装置２０の配置領域にガイド部５０を設け、下流にガイド部６０を設ける構成を採用することもできる。
半導体モジュール１Ｅによっても、ガイド部５０で半導体装置２０の隙間Ｇ及び脇Ｓの双方に冷媒４を流し、ガイド部６０で半導体装置２０の冷却効果を高めることができる。これにより、半導体装置２０の温度ばらつき、局所的な過熱を抑え、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等を抑えて、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１Ｅを実現することができる。
次に、第６の実施の形態について説明する。
図２６は第６の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）にはそれぞれ、第６の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。図２６（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図２６（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。また、図２６（Ｃ）には、第６の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部平面を模式的に図示している。図２６（Ａ）〜図２６（Ｃ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図２６（Ａ）〜図２６（Ｃ）に示す半導体モジュール１Ｆは、回路基板１０、半導体装置２０、容器３０、ガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆを含む。半導体モジュール１Ｆは、このようにガイド部材として、ガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆを備える。
半導体モジュール１Ｆにおいて、半導体装置２０は、コーナー２０ａが容器３０の供給口３１側（冷媒４の上流）に向けられ、対角のコーナー２０ｂが容器３０の排出口３２側（冷媒４の下流）に向けられて、回路基板１０上に搭載される。容器３０内には、このように回路基板１０上に配置された半導体装置２０の上流にガイド部４０Ｆが設けられ、下流にガイド部６０Ｆが設けられ、それらの間にガイド部５０Ｆが設けられる。
上流のガイド部４０Ｆは、一対のガイド４４Ｆを有し、供給口３１から供給される冷媒４を、容器３０の側壁３３側の流路４１Ｆと、容器３０の中央側の流路４２Ｆとに分岐する。流路４２Ｆは、冷媒４の流路面積が、半導体装置２０に向かって小さくなる。
中流のガイド部５０Ｆは、一対のガイド５４Ｆを有し、ガイド５４Ｆは、供給口３１側に、流路５１Ｆの面積が下流に向かって小さくなる部位５２Ｆａを有し、排出口３２側に、流路５１Ｆの面積が下流に向かって大きくなる部位５２Ｆｂを有する。ガイド５４Ｆは、半導体装置２０から離間して設けられる。
下流のガイド部６０Ｆは、一対のガイド６４Ｆを有し、容器３０の側壁３３側の流路６１Ｆと、容器３０の中央側の流路６２Ｆとを有する。ガイド６４Ｆは、半導体装置２０側（供給口３１側）に、流路面積が下流に向かって小さくなる部位６７Ｆａを有し、排出口３２側に、流路面積が下流に向かって大きくなる部位６７Ｆｂを有する。
ガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆは、金属材料、セラミック材料、樹脂材料等、各種材料を用いて形成することができる。
ガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆを設けた半導体モジュール１Ｆでは、供給口３１から容器３０内に供給された冷媒４が、ガイド部４０Ｆの流路４１Ｆと流路４２Ｆとに分岐される。流路４１Ｆ側に分岐された冷媒４は、ガイド部５０Ｆの方に流れ、流路４２Ｆ側に分岐された冷媒４は、半導体装置２０の方に流れる。
流路４２Ｆ側に分岐された冷媒４は、流路４２Ｆが半導体装置２０側に向かって絞られ、更に半導体装置２０がそのコーナー２０ａを上流に向けて配置されていることで、流通抵抗の増大が抑えられ、流速が高められて、半導体装置２０の方に流れる。冷媒４は、半導体装置２０のコーナー２０ａ及びその周辺にぶつかり、半導体装置２０の隙間Ｇに流れ込む。
流路４１Ｆ側に分岐された冷媒４は、ガイド部５０Ｆのガイド５４Ｆの、上流の部位５２Ｆａにぶつかり、半導体装置２０側に方向を変えられ、その隙間Ｇに流れ込む。また、ガイド５４Ｆが半導体装置２０から離間されていることで、冷媒４は、半導体装置２０の脇Ｓを通ってガイド部６０Ｆの方へも流れる。
半導体装置２０の隙間Ｇ内では、ガイド部４０Ｆの流路４２Ｆから流れ込む冷媒４と、ガイド部５０Ｆの部位５２Ｆａに当たって流れ込む冷媒４とがぶつかり合い、隙間Ｇ内で冷媒４の流れが乱れ、隙間Ｇ内の広い範囲に冷媒４が流れる。そして、冷媒４は、半導体装置２０からガイド部６０Ｆの方へと流れる。
半導体装置２０から排出される冷媒４、半導体装置２０の脇Ｓを流れる冷媒４は、ガイド部６０Ｆのガイド６４Ｆの部位６７Ｆａで、流路６１Ｆと流路６２Ｆとに分岐される。流路６１Ｆ側及び流路６２Ｆ側に分岐された冷媒４は共に、容器３０の排出口３２側へと流れる。ガイド部６０Ｆでは、半導体装置２０側の部位６７Ｆａが、半導体装置２０の側壁に沿って、下流に向かって絞られていることで、流路６２Ｆを流れる冷媒４の流速が高められる。
ガイド部４０Ｆ、ガイド５０Ｆ及びガイド６０Ｆの形状及び配置により、半導体装置２０の隙間Ｇの内部経路２を流れる冷媒４の流量と、半導体装置２０の脇Ｓの外部経路３を流れる冷媒４の流量とを、それぞれ調整することができる。
一例として、流路４１Ｆの幅は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍとされ、流路４２Ｆの幅は０．１ｍｍ〜３．０ｍｍとされる。ガイド５４Ｆは、部位５２Ｆａと部位５２Ｆｂとの境界と、半導体装置２０との間に、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの隙間が形成されるように、設けられる。流路６２Ｆは、半導体装置２０に面する部位６７Ｆａの幅が０．２ｍｍ〜１．０ｍｍとされる。また、流路４１Ｆ及び流路４２Ｆの高さ、流路５１Ｆの高さ、流路６１Ｆ及び流路６２Ｆの高さは、回路基板１０上の容器３０（その内部空間）の高さ、或いは半導体装置２０の実装高さとされる。
容器３０内にガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆを設けることで、流通抵抗の増大を抑えつつ、半導体装置２０の隙間Ｇ及び脇Ｓに冷媒４を流し、半導体装置２０について高い冷却効果を得ることができる。これにより、半導体装置２０の温度ばらつき、局所的な過熱を抑え、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等を抑えて、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１Ｆを実現することができる。
尚、ガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆの容器３０への固定は、それぞれ上記ガイド部４０、ガイド部５０及びガイド部６０について述べた例に従って、行うことができる。
また、ガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆは、それぞれ別個の部品とすることができるほか、一体化した１個の部品とすることもできる。
また、ここではガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆを設ける例を示したが、これらのうち、ガイド部４０Ｆのみ、或いはガイド部５０Ｆのみ、或いはガイド部６０Ｆのみを設けることもできる。更にまた、ガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆのうち、ガイド部４０Ｆとガイド部５０Ｆのみ、或いはガイド部４０Ｆとガイド部６０Ｆのみ、或いはガイド部５０Ｆとガイド部６０Ｆのみを設けることもできる。
上記のようなガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ及びガイド部６０Ｆの機能を実現するガイド部（ガイド部材）の構成例を図２７に示す。
図２７は第６の実施の形態に係るガイド部及び容器の第１の構成例を示す図である。図２７はガイド部及び容器の斜視模式図である。
図２７には便宜上、半導体装置２０に相当する位置を鎖線７１で図示している。図２７に示すガイド部７０は、支持体７３と、その一方の面側に設けられた各一対のガイド４４Ｆ、ガイド５４Ｆ及びガイド６４Ｆを含む。一対のガイド４４Ｆ間が上記流路４２Ｆとなり、一対のガイド４４Ｆの外側が上記流路４１Ｆとなる。一対のガイド５４Ｆ間が上記流路５１Ｆとなる。一対のガイド６４Ｆ間が上記流路６２Ｆとなる。ガイド部７０は、その支持体７３の、ガイド４４Ｆ、ガイド５４Ｆ及びガイド６４Ｆが設けられている面と反対側の面が、容器３０の上壁３４及び側壁３３と接触され、容器３０に設けられる。
ここでは図示を省略するが、例えば、ガイド部７０は、その側方に突出するように設けた突起を、容器３０の側壁３３に設けた窪みに嵌合することで、容器３０に設けることができる。或いは、ガイド部７０は、その上方（図面奥行き側）に突出するように設けた突起を、容器３０の上壁３４に設けた窪みに嵌合することで、容器３０に設けることもできる。
ガイド部７０は、金属材料、セラミック材料、樹脂材料等、各種材料を用いて形成することができる。
図２８は第６の実施の形態に係るガイド部及び容器の第２の構成例を示す図である。図２８はガイド部及び容器の斜視模式図である。
図２８には便宜上、半導体装置２０に相当する位置を鎖線７１で図示している。図２８に示すように、ガイド部７０の、下流側のガイド６４Ｆの開口幅（流路６２Ｆの幅）を、上記図２７の例に比べて、更に絞ることもできる。このようにすると、流路６２Ｆを流れる冷媒４の流速が高められる。ガイド部７０では、例えばこのようにガイド６４Ｆの開口幅を調整することで、半導体装置２０の隙間Ｇを流れる冷媒４の流量と、半導体装置２０の脇Ｓを流れる冷媒４の流量とを、それぞれ調整することができる。
尚、同様に、ガイド４４Ｆの開口幅（流路４２Ｆの幅）、ガイド５４Ｆの開口幅（流路５１Ｆの幅）を調整することでも、半導体装置２０の隙間Ｇを流れる冷媒４の流量と、半導体装置２０の脇Ｓを流れる冷媒４の流量とを、それぞれ調整することができる。
図２９は第６の実施の形態に係る半導体モジュールの構成例を示す図である。図２９は半導体モジュールの斜視模式図である。
例えば、上記図２７に示したようなガイド部７０を設けた容器３０が、半導体装置２０が搭載された回路基板１０上に、その半導体装置２０を覆うように、設けられる。半導体装置２０は、コーナー２０ａが供給口３１側（対角のコーナー２０ｂが排出口３２側）を向くように、回路基板１０上に配置される。このような向きで回路基板１０上に搭載された半導体装置２０を、ガイド部７０を設けた容器３０で覆うことで、半導体装置２０について十分な冷却効果が得られる半導体モジュール１Ｆが実現される。
尚、上記第１〜第５の実施の形態で述べた半導体モジュール１，１ａ，１ｂ，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅにおいても、半導体装置２０をそのコーナー２０ａが供給口３１側を向くように回路基板１０上に配置してもよい。これにより、半導体装置２０に向かって流れる冷媒４の流通抵抗を低減し、隙間Ｇに冷媒４が流れ込み易くなるようにすることができる。
次に、第７の実施の形態について説明する。
図３０は第７の実施の形態に係る半導体モジュールの一例を示す図である。図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）にはそれぞれ、第７の実施の形態に係る半導体モジュールの一例の要部断面を模式的に図示している。図３０（Ａ）は冷媒の上流から下流に向かう方向に沿った要部断面模式図、図３０（Ｂ）は冷媒の上流から下流に向かう方向と直交する方向に沿った要部断面模式図である。図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）に示す太矢印は、冷媒の流れを模式的に図示したものである。
図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）に示す半導体モジュール１Ｇは、半導体装置２０の上面（最上層の半導体素子２１の上面）の端部を覆い、それよりも内側の領域が露出するように覆う容器３０を含む。半導体モジュール１Ｇは更に、その容器３０を覆う容器８０を含む。半導体モジュール１Ｇは、このような点で、上記第１の実施の形態に係る半導体モジュール１と相違する。尚、ここでは半導体装置２０として、半導体素子２１を２段積層したものを例示している。
半導体モジュール１Ｇにおいて、半導体装置２０を覆う内側の容器３０内の空間と、その容器３０を覆う外側の容器８０内の空間とは、分離される。外側の容器８０は、冷媒５が供給される供給口８１と、冷媒５が排出される排出口８２とを有する。外側の容器８０内に供給される冷媒５と、内側の容器３０内に供給される冷媒４には、沸点の異なるものが用いられる。例えば、容器８０内に供給される冷媒５には、容器３０内に供給される冷媒４よりも、低沸点の冷媒が用いられる。冷媒４には、発熱する半導体装置２０の冷却時に沸騰しない程度の沸点を有するものが用いられ、冷媒５には、発熱する半導体装置２０の冷却時に沸騰し得る程度の沸点を有するものが用いられる。
このような容器３０及び容器８０、並びに冷媒４及び冷媒５を用いて、半導体装置２０の冷却を行うこともできる。
図３１は第７の実施の形態に係る半導体素子の発熱量と温度の関係の一例を示す図である。
図３１には、半導体モジュール１Ｇについて得られる、半導体装置２０の上側と下側の各半導体素子２１の発熱量と温度の関係の一例を示している。図３１には、ガイド部４０を設けていない半導体モジュールについて得られる、下側の半導体素子２１の発熱量と温度の関係の一例を併せて示している。
半導体モジュール１Ｇでは、容器８０の冷媒５に接する上側の半導体素子２１に比べ、容器３０内に配置される下側の半導体素子２１の温度が高くなる傾向がある。ガイド部４０を設けていないと、上側及び下側の半導体素子２１の発熱量にもよるが、下側の半導体素子２１（図３１のＱ１）と、上側の半導体素子２１（図３１のＰ）との温度差（温度ばらつき）は、４０℃〜７０℃程度になることがある。これに対し、半導体モジュール１Ｇのように、容器３０内にガイド部４０を設けると、下側の半導体素子２１（図３１のＱ２）の温度は低減され、上側の半導体素子２１（図３１のＰ）との温度差は、２０℃〜４０℃程度に抑えられるようになる。
ガイド部４０により、半導体装置２０の温度ばらつき、局所的な過熱を抑え、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等を抑えることのできる、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１Ｇを実現することができる。
ここでは半導体モジュール１Ｇのガイド部材として、ガイド部４０のみを例示したが、内側の容器３０内には、ガイド部５０、ガイド部６０、或いはガイド部４０Ｆ、ガイド部５０Ｆ、ガイド部６０Ｆを設けることもできる。これにより、容器３０内に配置される半導体装置２０の内部経路２と外部経路３の各々を流れる冷媒４の流量調整、それによる冷却について、上記各ガイド部材を設けた場合について述べたのと同様の効果を得ることができる。尚、ガイド部６０、ガイド部４０Ｆ、ガイド部６０Ｆは、上記の例に従って容器３０内に設けることができる。また、半導体装置２０の配置領域に設けるガイド部５０やガイド部５０Ｆは、一対のガイド５４やガイド５４Ｆをそれぞれ容器３０の側壁３３に固定することで、容器３０内に設けることができる。
以上の第１〜第７の実施の形態で述べた半導体モジュール１，１ａ，１ｂ，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ等は、各種電子機器に用いることができる。例えば、コンピュータ（パーソナルコンピュータ、スーパーコンピュータ、サーバ等）、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、センサ、カメラ、オーディオ機器、測定装置、検査装置、製造装置といった、各種電子機器に用いることができる。
図３２は電子機器の一例を示す図である。図３２には、電子機器の一例を模式的に図示している。図３２に示すように、例えば上記図１９に示したような半導体モジュール１Ｃが、先に例示したような各種の電子機器９０に搭載（内蔵）される。
半導体モジュール１Ｃでは、ガイド部４０、ガイド部５０及びガイド部６０により、供給口３１から容器３０内に供給された冷媒４が、半導体装置２０の隙間Ｇ及び脇Ｓの双方に流され、半導体装置２０について十分な冷却効果が得られる。その結果、半導体装置２０の温度ばらつき、局所的な過熱が抑えられ、それによる半導体装置２０の性能低下、破損等が抑えられる。これにより、性能及び信頼性の高い半導体モジュール１Ｃが実現され、そのような半導体モジュール１Ｃを搭載する、性能及び信頼性の高い電子機器９０が実現される。
尚、他の半導体モジュール１，１ａ，１ｂ，１Ａ，１Ｂ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ等を搭載する電子機器も同様に実現される。
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 冷媒が流される容器と、
前記容器内に設けられ、前記冷媒が流れる内部経路を有する半導体装置と、
前記容器内に設けられ、前記内部経路を流れる前記冷媒の第１流量と、前記半導体装置の外側を流れる前記冷媒の第２流量とを調整するガイド部材と
を含むことを特徴とする半導体モジュール。
（付記２） 前記容器は、
前記半導体装置の一方側に設けられ、前記冷媒が供給される供給口と、
前記半導体装置の他方側に設けられ、前記冷媒が排出される排出口と
を有することを特徴とする付記１に記載の半導体モジュール。
（付記３） 前記半導体装置は、
第１半導体素子と、
前記第１半導体素子上に実装された第２半導体素子と
を含み、
前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間に前記内部経路を有することを特徴とする付記１又は２に記載の半導体モジュール。
（付記４） 前記ガイド部材は、前記半導体装置の、前記冷媒の上流に設けられて、前記第１流量と前記第２流量とを調整する第１ガイド部を含むことを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の半導体モジュール。
（付記５） 前記第１ガイド部は、分岐された第１流路と第２流路とを有し、
前記第１流路は、前記容器の側壁に沿って設けられ、
前記第２流路は、前記第１流路よりも内側に設けられ、前記冷媒の流路面積が、前記半導体装置に近付くにつれて絞られることを特徴とする付記４に記載の半導体モジュール。
（付記６） 前記第２流路は、前記冷媒の流路面積が、前記半導体装置に近付くにつれて、前記容器の側壁側から中央側に絞られることを特徴とする付記５に記載の半導体モジュール。
（付記７） 前記第２流路は、前記冷媒の流路面積が、前記半導体装置に近付くにつれて、前記容器の上側又は下側から中央側に絞られることを特徴とする付記５に記載の半導体モジュール。
（付記８） 前記ガイド部材は、前記冷媒の流れ方向から見た前記半導体装置の外側に設けられて、前記第１流量と前記第２流量とを調整する第２ガイド部を含むことを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載の半導体モジュール。
（付記９） 前記第２ガイド部は、前記容器の側壁と前記半導体装置の側壁との間に第３流路を有することを特徴とする付記８に記載の半導体モジュール。
（付記１０） 前記第３流路は、部分的に、前記冷媒の流路面積が、前記容器の側壁側から前記半導体装置側に絞られることを特徴とする付記９に記載の半導体モジュール。
（付記１１） 前記ガイド部材は、前記半導体装置の、前記冷媒の下流に設けられて、前記第１流量と前記第２流量とを調整する第３ガイド部を含むことを特徴とする付記１乃至１０のいずれかに記載の半導体モジュール。
（付記１２） 前記第３ガイド部は、分岐された第４流路と第５流路とを有し、
前記第４流路は、前記容器の側壁に沿って設けられ、
前記第５流路は、前記第４流路よりも内側に設けられ、前記冷媒の流路面積が、前記半導体装置に近付くにつれて絞られることを特徴とする付記１１に記載の半導体モジュール。
（付記１３） 前記第３ガイド部は、前記冷媒を前記容器の側壁側から中央側に導いて下流へと流す第６流路を有することを特徴とする付記１１に記載の半導体モジュール。
（付記１４） 前記半導体装置は、平面視で矩形状を有し、一角を前記冷媒の上流に向けて前記容器内に設けられることを特徴とする付記１乃至１３のいずれかに記載の半導体モジュール。
（付記１５） 前記半導体装置が実装された基板を更に含み、
前記容器は、前記基板上に、前記半導体装置を収容して設けられることを特徴とする付記１乃至１４のいずれかに記載の半導体モジュール。
（付記１６） 前記半導体装置の上面が前記容器から露出し、
前記上面を冷却する冷却部を更に含むことを特徴とする付記１乃至１５のいずれかに記載の半導体モジュール。
（付記１７） 冷媒が流される容器と、
前記容器内に設けられ、前記冷媒が流れる内部経路を有する半導体装置と、
前記容器内に設けられ、前記内部経路を流れる前記冷媒の第１流量と、前記半導体装置の外側を流れる前記冷媒の第２流量とを調整するガイド部材と
を含む半導体モジュールを搭載することを特徴とする電子機器。
１，１ａ，１ｂ，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１００ 半導体モジュール
２，１０２ 内部経路
３，１０３ 外部経路
４，５，１５０ 冷媒
１０，１１０ 回路基板
１０ａ，１０ｂ，２１ａ，２１ｂ，１１０ａ，１２１ａ，１２１ｂ 面
１１，１１１ 電極
２０，１２０ 半導体装置
２０ａ，２０ｂ コーナー
２１，１２１ 半導体素子
２３，１２３ バンプ
２４，３３ 側壁
３０，８０，１３０ 容器
３１，８１，１３１ 供給口
３２，８２，１３２ 排出口
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 窪み
３４ 上壁
４０，４０ａ，４０ｂ，４０Ｆ，５０，５０Ｆ，６０，６０Ｆ，７０ ガイド部
４１，４１ａ，４１ｂ，４１Ｆ，４２，４２ａ，４２ｂ，４２Ｆ，５１，５１Ｆ，６１，６１Ｆ，６２，６２Ｆ 流路
４３，５３，６３，７３ 支持体
４４，４４ａ，４４ｂ，４４Ｆ，５４，５４Ｆ，６４，６４Ｆ ガイド
４５，４６，５５，５６，６５，６６ 突起
５２ａ，５２ｂ，５２Ｆａ，５２Ｆｂ，６７Ｆａ，６７Ｆｂ 部位
５２ｃ 境界
７１ 鎖線
９０ 電子機器
１２４，１２４ａ，１２５ 高温の部分
１６０ 堰
Ｇ 隙間
Ｓ 脇
Ｗ１，Ｗ２ 幅

Claims (10)

  1. 冷媒が流される容器と、
    前記容器内に設けられ、前記冷媒が流れる内部経路を有する半導体装置と、
    前記容器内に設けられ、前記内部経路を流れる前記冷媒の第１流量と、前記半導体装置の外側を流れる前記冷媒の第２流量とを調整するガイド部材と
    を含むことを特徴とする半導体モジュール。
  2. 前記ガイド部材は、前記半導体装置の、前記冷媒の上流に設けられて、前記第１流量と前記第２流量とを調整する第１ガイド部を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
  3. 前記第１ガイド部は、分岐された第１流路と第２流路とを有し、
    前記第１流路は、前記容器の側壁に沿って設けられ、
    前記第２流路は、前記第１流路よりも内側に設けられ、前記冷媒の流路面積が、前記半導体装置に近付くにつれて絞られることを特徴とする請求項２に記載の半導体モジュール。
  4. 前記ガイド部材は、前記冷媒の流れ方向から見た前記半導体装置の外側に設けられて、前記第１流量と前記第２流量とを調整する第２ガイド部を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体モジュール。
  5. 前記第２ガイド部は、前記容器の側壁と前記半導体装置の側壁との間に第３流路を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。
  6. 前記ガイド部材は、前記半導体装置の、前記冷媒の下流に設けられて、前記第１流量と前記第２流量とを調整する第３ガイド部を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体モジュール。
  7. 前記第３ガイド部は、分岐された第４流路と第５流路とを有し、
    前記第４流路は、前記容器の側壁に沿って設けられ、
    前記第５流路は、前記第４流路よりも内側に設けられ、前記冷媒の流路面積が、前記半導体装置に近付くにつれて絞られることを特徴とする請求項６に記載の半導体モジュール。
  8. 前記第３ガイド部は、前記冷媒を前記容器の側壁側から中央側に導いて下流へと流す第６流路を有することを特徴とする請求項６に記載の半導体モジュール。
  9. 前記半導体装置は、平面視で矩形状を有し、一角を前記冷媒の上流に向けて前記容器内に設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体モジュール。
  10. 冷媒が流される容器と、
    前記容器内に設けられ、前記冷媒が流れる内部経路を有する半導体装置と、
    前記容器内に設けられ、前記内部経路を流れる前記冷媒の第１流量と、前記半導体装置の外側を流れる前記冷媒の第２流量とを調整するガイド部材と
    を含む半導体モジュールを搭載することを特徴とする電子機器。
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