JP2023042657A - 評価治具及び評価治具の取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置が損傷を受けることなく、確実に取り付けられる。【解決手段】底板３０は、平板状であって、おもて面が冷却装置２０の冷却底板と重複する面積を成し、冷却装置２０がおもて面に配置される。枠部４０は、平面視で冷却装置２０の四方を底板３０の四方と共にそれぞれ取り囲む。これにより、半導体装置２は評価治具３に対して堅固に取り付けられる。このため、半導体装置２は評価治具３に対して、がたつきの発生が抑制され、評価治具３による損傷の発生を防止することができる。このため、半導体装置２が損傷を受けることなく、評価治具３が確実に取り付けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、評価治具及び評価治具の取り付け方法に関する。

パワー半導体素子を含む半導体モジュールの信頼性を保つために、半導体モジュールを冷却装置に搭載する。これにより、パワー半導体素子を効率的、安定的に冷却することができる。

このような半導体モジュールと冷却装置とを含む半導体装置に対して、常温時並びに高温時の特性評価が実施される。特性は、例えば、静特性、絶縁耐圧性、伝熱性がある。特性評価を実施する際には、半導体装置に所定の評価治具が取り付けられる（例えば、特許文献１を参照）。

実公平０７－７４３７４号公報

半導体装置の特性評価を実施するにあたり、半導体装置に対して評価治具を堅固に、確実に取り付ける必要がある。半導体装置に評価治具が堅固に取り付けられていない場合、半導体装置と評価治具との間に隙間が生じると、評価治具に対して半導体装置がぐらつき、半導体装置の特性評価を適切に実施することができない場合がある。評価治具に対して半導体装置がぐらつくと、半導体装置が損傷を受けてしまうおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、半導体装置が損傷を受けることなく、確実に取り付けられる評価治具及び評価治具の取り付け方法を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、平面視で矩形状の冷却装置を底部に備える半導体装置に対して取り付けられ、底板と枠部とを含み、前記底板は、平板状であって、前記冷却装置がおもて面に配置され、前記枠部は、平面視で前記冷却装置の四方を前記底板の四方と共にそれぞれ取り囲む、評価治具が提供される。
また、上記評価治具を半導体装置に取り付ける評価治具の取り付け方法が提供される。

開示の技術によれば、半導体装置が損傷を受けることなく、確実に取り付けられて、安定した評価を行うことができる。

第１の実施の形態における評価構造体の平面図である。 第１の実施の形態における評価構造体の側断面図である。 半導体装置の断面図である。 半導体装置に含まれる斜視図である。 半導体装置に含まれる冷却装置の斜視図である。 半導体装置に含まれる冷却装置の裏面図である。 第１の実施の形態における評価治具の平面図である。 第１の実施の形態における評価治具の側断面図である。 第１の実施の形態における評価治具の裏面図である。 第１の実施の形態における評価治具の分解図である。 第１の実施の形態における評価治具に含まれる底板の裏面側の斜視図である。 第１の実施の形態における評価治具に含まれる側枠部の斜視図（その１）である。 第１の実施の形態における評価治具に含まれる側枠部の斜視図（その２）である。 第１の実施の形態における枠部の接続箇所の断面図である。 第１の実施の形態における評価治具の取り付け方法のフローチャートである。 第１の実施の形態における評価治具の取り付け方法のシート配置工程を示す図である。 第１の実施の形態における評価治具の取り付け方法の装置配置工程を示す図である。 第１の実施の形態における評価治具の取り付け方法の枠部取り付け工程を示す図である。 第２の実施の形態における評価治具の取り付け方法の枠部取り付け工程（取り付け前）を示す図である。 第２の実施の形態における評価治具の取り付け方法の枠部取り付け工程（取り付け後）を示す図である。

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「おもて面」及び「上面」とは、図の評価構造体１及び半導体装置２において、上側（＋Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「上」とは、図の評価構造体１及び半導体装置２において、上側（＋Ｚ方向）の方向を表す。「裏面」及び「下面」とは、図の評価構造体１及び半導体装置２において、下側（－Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「下」とは、図の評価構造体１及び半導体装置２において、下側（－Ｚ方向）の方向を表す。必要に応じて他の図面でも同様の方向性を意味する。「おもて面」、「上面」、「上」、「裏面」、「下面」、「下」、「側面」は、相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。また、以下の説明において「主成分」とは、８０ｖｏｌ％以上含む場合を表す。

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態の評価構造体１について図１及び図２を用いて説明する。図１は、第１の実施の形態における評価構造体の平面図であり、図２は、第１の実施の形態における評価構造体の側断面図である。図２は、図１の一点鎖線Ｙ１－Ｙ１における断面図である。なお、図１では、半導体装置２のケース２５及び封止部材２６の図示は省略している。

評価構造体１は、半導体装置２及び評価治具３を含む。半導体装置２は、半導体モジュール１０と冷却装置２０とを含む。冷却装置２０は、半導体モジュール１０の裏面に設けられている。すなわち、冷却装置２０は、半導体装置２の底部に備えられている。

冷却装置２０は、冷媒を内部に流入する流入口と内部を流通した冷媒を外部に流出する流出口とを備えている。冷却装置２０、半導体モジュール１０からの熱を冷媒を介して排出することで、半導体モジュール１０を冷却する。冷媒は、例えば、水、不凍液（エチレングリコール水溶液）、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）が用いられる。このような冷却装置２０は、平面視で、長辺２０ａ，２０ｃ及び短辺２０ｂ，２０ｄ（図４を参照）を含む矩形状を成している。また、冷却装置２０は、平面視で、少なくとも、四隅に締結孔２０ｅがそれぞれ形成されている。締結孔２０ｅは、貫通孔であり、半導体装置２が実装される外部の装置のボス等が挿入されて、外部の装置に締結される。

このような冷却装置２０のおもて面の中央部に長辺２０ａ，２０ｃに沿って、半導体モジュール１０に含まれる３つの絶縁回路基板１１が搭載されている場合を示している（図１を参照）。絶縁回路基板１１の個数は、３つに限らない。また、絶縁回路基板１１は冷却装置２０の中央部（後述する冷却領域）に配置されるのであれば、絶縁回路基板１１の配置位置並びにサイズは、図１の場合に限らない。また、冷却装置２０は、ポンプと放熱装置（ラジエータ）とを備えてもよい。ポンプは、冷却装置２０の流入口に冷媒を流入し、流出口から流出した冷媒を再び流入口に流入して冷媒を循環させる。放熱装置は、半導体モジュール１０からの熱が伝導された冷媒の熱を外部に放熱させる。なお、半導体装置２の詳細については後述する。

評価治具３は、半導体装置２の冷却装置２０に取り付けられている。評価治具３は、底板３０と枠部４０とを含んでいる。底板３０は、平板状であって、おもて面が冷却装置２０の底面と重複する面積を成し、冷却装置２０がおもて面に配置される。枠部４０は、平面視で冷却装置２０の四方を底板３０の四方と共にそれぞれ取り囲んでいる。枠部４０の上面は、半導体装置２の冷却装置２０の後述する天板２１のおもて面と同一平面を成す高さである。評価治具３の詳細については後述する。

次に、半導体装置２について図３～図６を用いて説明する。図３は、半導体装置の断面図である。図４は、半導体装置に含まれる斜視図であり、図５は、半導体装置に含まれる冷却装置の斜視図であり、図６は、半導体装置に含まれる冷却装置の裏面図である。なお、図３は、図１において、対向する短辺の中心を通る中心線における断面箇所に対応する。

半導体装置２は、半導体モジュール１０と冷却装置２０とを含む。半導体モジュール１０は、絶縁回路基板１１と半導体チップ１２とケース２５と封止部材２６とを含む。半導体モジュール１０は、絶縁回路基板１１のおもて面と半導体チップ１２の主電極とを電気的かつ機械的に（直接）接続する配線部材（図示を省略）を有してもよい。配線部材は、例えば、ボンディングワイヤ、バスバー、リードフレームである。

絶縁回路基板１１は、絶縁板１１ａと回路パターン１１ｂと金属板１１ｃとを含んでいる。絶縁板１１ａ及び金属板１１ｃは、平面視で矩形状である。また、絶縁板１１ａ及び金属板１１ｃは、角部がＲ形状や、Ｃ形状に面取りされていてもよい。金属板１１ｃのサイズは、平面視で、絶縁板１１ａのサイズより小さく、絶縁板１１ａの内側に形成されている。絶縁板１１ａは、絶縁性を備え、熱伝導性に優れた材質により構成されている。このような絶縁板１１ａは、セラミックスまたは絶縁樹脂により構成されている。セラミックスは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素等である。絶縁樹脂は、例えば、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板である。絶縁板１１ａの厚さは、０．２ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下である。

回路パターン１１ｂは、絶縁板１１ａのおもて面に形成されている。回路パターン１１ｂは、導電性に優れた金属により構成されている。このような金属は、例えば、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの一種を主成分とする合金である。回路パターン１１ｂの厚さは、０．１ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である。回路パターン１１ｂの表面に対して、めっき処理を行ってもよい。この際、用いられるめっき材は、例えば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金である。めっき処理された回路パターン１１ｂは、耐食性が向上する。回路パターン１１ｂは、以下のようにして絶縁板１１ａのおもて面に形成される。絶縁板１１ａのおもて面に金属板を形成し、この金属板に対してエッチング等の処理を行って所定形状の回路パターン１１ｂが得られる。または、あらかじめ金属板から切り出した回路パターン１１ｂを絶縁板１１ａのおもて面に圧着させてもよい。なお、回路パターン１１ｂは一例である。必要に応じて、回路パターン１１ｂの個数、形状、大きさ、位置を適宜選択してもよい。

金属板１１ｃは、絶縁板１１ａの裏面に形成されている。金属板１１ｃは、矩形状を成している。金属板１１ｃの平面視の面積は、絶縁板１１ａの面積よりも小さく、回路パターン１１ｂが形成されている領域の面積よりも広い。金属板１１ｃの角部は、Ｒ形状や、Ｃ形状に面取りされていてもよい。金属板１１ｃは、絶縁板１１ａのサイズより小さく、絶縁板１１ａの縁部を除いた全面に形成されている。金属板１１ｃは、熱伝導性に優れた金属を主成分として構成されている。金属は、例えば、銅、アルミニウムまたは、少なくともこれらの一種を含む合金である。金属板１１ｃの厚さは、０．１ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下である。金属板１１ｃの表面に対して、めっき処理を行ってもよい。この際、用いられるめっき材は、例えば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金である。めっき処理された金属板１１ｃは、耐食性が向上する。金属板１１ｃは、以下のようにして絶縁板１１ａの裏面に形成される。絶縁板１１ａの裏面に金属板を形成し、この金属板に対してエッチング等の処理を行って金属板１１ｃが得られる。または、あらかじめ金属板から切り出した金属板１１ｃを絶縁板１１ａのおもて面に圧着させてもよい。このようにして絶縁板１１ａの裏面に設けられた金属板１１ｃの角部をＲ形状、Ｃ形状に加工してもよい。

このような構成を有する絶縁回路基板１１として、例えば、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板、ＡＭＢ（Active Metal Brazed）基板、樹脂絶縁基板を用いてもよい。絶縁回路基板１１は、冷却装置２０のおもて面に接合部材１４を介して取り付けてもよい。半導体チップ１２で発生した熱を回路パターン１１ｂ、絶縁板１１ａ及び金属板１１ｃを介して、冷却装置２０に伝導させて放熱することができる。

接合部材１４は、はんだ、ろう材、または、金属焼結体である。はんだは、鉛フリーはんだが用いられる。鉛フリーはんだは、例えば、錫、銀、銅、亜鉛、アンチモン、インジウム、ビスマスの少なくとも２つを含む合金を主成分とする。さらに、はんだには、添加物が含まれてもよい。添加物は、例えば、ニッケル、ゲルマニウム、コバルトまたはシリコンである。はんだは、添加物が含まれることで、濡れ性、光沢、結合強度が向上し、信頼性の向上を図ることができる。ろう材は、例えば、アルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金、ジルコニウム合金、シリコン合金の少なくともいずれかを主成分とする。絶縁回路基板１１は冷却装置２０に、このような接合部材１４を用いたろう付け加工で接合することができる。金属焼結体は、例えば、銀及び銀合金を主成分とする。または、接合部材１４は、サーマルインターフェースマテリアルであってよい。サーマルインターフェースマテリアルは、例えば、エラストマーシート、ＲＴＶ（Room Temperature Vulcanization）ゴム、ゲル、フェイズチェンジ材などを含む接着材である。このようなろう材またはサーマルインターフェースマテリアルを介して冷却装置２０に取り付けることで、半導体モジュール１０の放熱性を向上させることができる。

半導体チップ１２は、シリコン、炭化シリコンまたは窒化ガリウムから構成されるパワーデバイス素子を含んでいる。半導体チップ１２の厚さは、例えば、４０μｍ以上、２５０μｍ以下である。パワーデバイス素子は、スイッチング素子またはダイオード素子である。

一方の半導体チップ１２は、スイッチング素子を含む。スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。このような半導体チップ１２は、例えば、裏面に主電極としてドレイン電極（または、コレクタ電極）を、おもて面に、制御電極及び主電極としてゲート電極及びソース電極（または、エミッタ電極）をそれぞれ備えている。

他方の半導体チップ１２は、ダイオード素子を含む。ダイオード素子は、例えば、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）、ＰｉＮ（Ｐ-intrinsic-Ｎ）ダイオード等のＦＷＤ（Free Wheeling Diode）である。このような半導体チップ１２は、裏面に主電極としてカソード電極を、おもて面に主電極としてアノード電極をそれぞれ備えている。

半導体チップ１２は、必要に応じて、スイッチング素子及びダイオード素子の少なくともいずれかが選択されて、その裏面側が所定の回路パターン１１ｂ上に接合部材１３により直接接合される。半導体チップ１２は、１つであっても複数であってもよい。接合部材１３は、はんだ、または、金属焼結体である。はんだは、鉛フリーはんだが用いられる。鉛フリーはんだは、例えば、錫、銀、銅、亜鉛、アンチモン、インジウム、ビスマスの少なくとも２つを含む合金を主成分とする。さらに、はんだには、添加物が含まれてもよい。添加物は、例えば、ニッケル、ゲルマニウム、コバルトまたはシリコンである。はんだは、添加物が含まれることで、濡れ性、光沢、結合強度が向上し、信頼性の向上を図ることができる。金属焼結体で用いられる金属は、例えば、銀及び銀合金である。

このような半導体チップ１２に代えて、ＩＧＢＴ及びＦＷＤの機能を合わせ持つＲＣ（Reverse-Conducting）－ＩＧＢＴを用いてもよい。また、半導体チップ１２に代わり、または、半導体チップ１２と共に、例えば、リードフレーム、外部接続端子（ピン端子、コンタクト部品等）、電子部品（サーミスタ、電流センサ）を配置してもよい。

ケース２５は、冷却装置２０のおもて面に配置された絶縁回路基板１１及び半導体チップ１２を取り囲んで、冷却装置２０上に配置されている。ケース２５は、接着剤（図示を省略）を介して冷却装置２０に接着されていてもよい。接着剤は、有機物系接着剤を主成分として構成されている。有機物系接着剤は、耐熱温度が１００℃～２００℃程度である。具体的には、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の接着剤である。また、接着剤は、ペースト状またはシート状のいずれでもよい。ケース２５は、蓋部を含んでもよい。蓋部は、ケース２５の開口を覆って取り付けられる。

このようなケース２５は、樹脂により構成されている。この樹脂は、熱可塑性樹脂を主成分として構成されている。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンサクシネート樹脂、ポリアミド樹脂、または、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂である。所定の金型に、このような樹脂を充填し固化して、金型を離脱させて、ケース２５が形成される。

封止部材２６は、絶縁回路基板１１と半導体チップ１２とを封止できる高さまでケース２５内に充填されている。封止部材２６は、熱硬化性樹脂とフィラーとして熱硬化性樹脂に含有される充填剤とを含んでいる。熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、マレイミド樹脂である。充填剤は、例えば、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化ホウ素または窒化アルミニウムである。このような封止部材２６の一例として、エポキシ樹脂と充填剤とを含んでいる。フィラーは、既述の充填剤の少なくとも一つが用いられる。

冷却装置２０は、天板２１と側壁２２と冷却底板２３とを有している。天板２１は、平面視で長辺２０ａ，２０ｃ及び短辺２０ｂ，２０ｄで四方が囲まれた矩形状を成し、四隅に締結孔２０ｅがそれぞれ形成されている。平面視で天板２１の角部は、Ｒ加工が施されていてもよい。

天板２１は、図３に示されるように、流路領域２１ａと外縁領域２１ｅ，２１ｆとに区分される。なお、後述するように、天板２１の裏面に側壁２２が接続される。流路領域２１ａは、側壁２２で囲まれる領域である。流路領域２１ａは、さらに、長辺２０ａ，２０ｃに平行に、冷却領域２１ｂと、連通領域２１ｃ，２１ｄとに区分される。冷却領域２１ｂは、天板２１の長辺２０ａ，２０ｃ（長手方向）に平行な中央の矩形状の領域である。天板２１のおもて面の冷却領域２１ｂに複数の半導体モジュール１０が配置されている。天板２１の裏面の冷却領域２１ｂには、複数の放熱フィン２４ｆが形成されている。天板２１の厚さＴ１（Ｚ方向の長さ）は、全体的に均一である。厚さＴ１は、２．０ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下である。

複数の放熱フィン２４ｆは、天板２１の裏面の冷却領域２１ｂと冷却底板２３との間を接続するように延在する。複数の放熱フィン２４ｆの高さ（Ｚ方向の長さ）は、１．５ｍｍ以上、１５．０ｍｍ以下である。好ましくは、２．０ｍｍ以上、１２．０ｍｍ以下である。なお、図３では、放熱フィン２４ｆの側面を、図６では、放熱フィン２４ｆの平面をそれぞれ示している。但し、図６では、放熱フィン２４ｆを模式的に示しており、必ずしも図３に一致するものではない。

放熱フィン２４ｆは、±Ｚ方向における上端と下端とを有する。放熱フィン２４ｆの上端は、天板２１の裏面に熱的及び機械的に接続される。放熱フィン２４ｆの上端は、天板２１と一体的に構成されており、すなわち、放熱フィン２４ｆは天板２１の裏面から一体的に－Ｚ方向に突出している。他方、放熱フィン２４ｆの下端は、冷却底板２３のおもて面（冷却装置２０の内側）に固着されている。また、放熱フィン２４ｆのＺ方向に対する延伸方向は、天板２１及び冷却底板２３のそれぞれの主面と略直交する。放熱フィン２４ｆは、それぞれピンフィンであってよい。また、複数の放熱フィン２４ｆは、それぞれ、天板２１の主面に平行な断面の形状が矩形である。図６では、菱形を成している。これにより、放熱フィン２４ｆの当該断面形状が円形の場合に比べて、冷媒に接触する放熱フィン２４ｆの表面積を大きくすることができ、放熱効率を高めることができる。

連通領域２１ｃ，２１ｄは、天板２１において冷却領域２１ｂの両側に隣接し、冷却領域２１ｂに沿った領域である。連通領域２１ｃ，２１ｄは、冷却領域２１ｂから（長辺２０ａ，２０ｃ側の）側壁２２までの領域である。図３の場合、連通領域２１ｃ，２１ｄは、矩形状を成している。また、平面視で、連通領域２１ｃ，２１ｄの角部は、曲率を持つようにＲ形状であってもよい。これは、連通領域２１ｃ，２１ｄを構成する側壁２２のつなぎ目にＲ加工が施される。連通領域２１ｃ，２１ｄを流通する冷媒が滑らかな角部に留まらずに流れやすくなる。これにより、このような角部の腐食の発生を防止することができる。また、連通領域２１ｃ，２１ｄは、必ずしも、対称な形状でなくてもよい。また、後述する流出口２３ｂ及び流入口２３ａは連通領域２１ｃ，２１ｄに対応して、それぞれ、短辺２０ｂ，２０ｄ寄りに形成される。また、流出口２３ｂ及び流入口２３ａは、連通領域２１ｃ，２１ｄのＸ方向に対して中心部に形成される。連通領域２１ｃ，２１ｄは、流出口２３ｂ及び流入口２３ａに対して冷媒の流出並びに流入が容易となるような形状であってもよい。例えば、連通領域２１ｃは、流出口２３ｂに対して冷媒を追い込むように、流出口２３ｂに近づくに連れて狭まるような形状でもよい。

外縁領域２１ｅ，２１ｆは、天板２１において流路領域２１ａ（冷却領域２１ｂ及び連通領域２１ｃ，２１ｄ）の外側の領域である。すなわち、外縁領域２１ｅ，２１ｆは、平面視で天板２１の側壁２２から天板２１の外縁までの領域である。既述の締結孔２０ｅ及び締結補強部２０ｅ１は、外縁領域２１ｅ，２１ｆに形成されている。天板２１の外縁領域２１ｅ，２１ｆの厚さは、天板２１における厚さＴ１である。

側壁２２は、天板２１の裏面に、冷却領域２１ｂ及び連通領域２１ｃ，２１ｄを囲んで環状に形成されている。側壁２２の＋Ｚ方向の上端は、天板２１の裏面に固着されている。また、側壁２２の－Ｚ方向の下端は、冷却底板２３のおもて面に固着されている。側壁２２は、図６の場合では、冷却領域２１ｂに沿った短辺２０ｂ，２０ｄに平行な部分と、連通領域２１ｃ，２１ｄに沿った長辺２０ａ，２０ｃに平行な部分と、これらの部分を接続する部分とを含む８つの辺を備えている。環状の側壁２２の内側のつなぎ目の角部はＲ加工が施されてもよい。側壁２２は、平面視で矩形状の冷却領域２１ｂを含み、冷却領域２１ｂの両側に連通領域２１ｃ，２１ｄを含めば、８つの辺で構成されていなくてもよい。また、側壁２２の高さ（Ｚ方向の長さ）は、複数の放熱フィン２４ｆの高さに対応しており、例えば、１．５ｍｍ以上、１５．０ｍｍ以下である。好ましくは、２．０ｍｍ以上、１２．０ｍｍ以下である。側壁２２の厚さは、後述するように天板２１と冷却底板２３とに挟持されて、冷却装置２０の強度を保ちつつ、冷却性能を低下させない程度の幅である。このような側壁２２の厚さは、例えば、１．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下である。

天板２１の裏面（冷却装置２０の内側）には、締結孔２０ｅの周囲に形成された締結補強部２０ｅ１が形成されていてよい。締結補強部２０ｅ１は、締結孔２０ｅに対応した貫通孔が形成されており、ねじ枠である。側壁２２は、天板２１と冷却底板２３とに挟持されて、冷却装置２０の強度を保つ。そのため、締結補強部２０ｅ１の高さは、側壁２２の高さと略同一である。より具体的には、締結補強部２０ｅ１の高さは、側壁２２の外縁領域側２１ｅ側の高さと略同一である。また、締結補強部２０ｅ１の高さは、複数の放熱フィン２４ｆの高さと略同一であってよい。締結補強部２０ｅ１の幅（平面視で締結孔２０ｅの中心から径方向の長さ）は、締結孔２０ｅの直径の０．７倍以上、２．０倍以下である。

冷却底板２３は、平板状を成し、平面視で、天板２１と同一の形状を成している。すなわち、冷却底板２３は、平面視で長辺及び短辺で四方が囲まれた矩形状を成し、四隅に天板２１に対応した締結孔がそれぞれ形成されている。また、冷却底板２３の角部もまたＲ加工が施されてもよい。また、冷却底板２３は、おもて面及び裏面が平行な面を成している。そして、冷却底板２３の裏面は、段差がなく平坦面で形成され、同一平面を成している。さらに、冷却底板２３の裏面と天板２１のおもて面も、平行であってよい。なお、締結孔は四隅に限定されない。例えば、四隅に加えて、さらに、それぞれの長辺２０ａ，２０ｃの途中にあってもよい。

冷却底板２３は、流入口２３ａと流出口２３ｂがそれぞれ形成されている。流入口２３ａは、冷媒が冷却装置２０内に流入される。流入口２３ａは、連通領域２１ｄに対応して、長辺２０ｃ側であって、短辺２０ｂ側に形成されている。流出口２３ｂは、冷却装置２０内を流通した冷媒が流出される。流出口２３ｂは、連通領域２１ｃに対応して、長辺２０ａ側であって、短辺２０ｄ側に形成されている。すなわち、流入口２３ａ及び流出口２３ｂは冷却底板２３の中心点に対して点対称となる位置にそれぞれ形成されている。このような冷却底板２３が側壁２２に接続されると、締結補強部２０ｅ１が冷却底板２３の締結孔の周りに接続される。冷却底板２３は、冷却装置２０の全体の強度を保ちつつ、冷却性能を低下させない程度の厚さを要する。また、冷却底板２３は、流入口２３ａ及び流出口２３ｂに排水管が取り付けられるための強度を要する。このため、冷却底板２３の厚さＴ２は、天板２１の厚さＴ１の１．０倍以上、５．０倍以下である。より好ましくは、２．０倍以上、３．０倍以下である。冷却底板２３の厚さＴ２は、例えば、２．０ｍｍ以上、１０.０ｍｍ以下であることが好ましい。

このように構成される冷却装置２０の内部は、天板２１と側壁２２と冷却底板２３とで囲まれる流路部２４が構成される。流路部２４は、さらに、冷却領域２１ｂに対応する冷却部２４ａと連通領域２１ｃ，２１ｄに対応する連通部２４ｂ，２４ｃとに分けられる。冷却部２４ａには、天板２１と冷却底板２３とを接続する複数の放熱フィン２４ｆが延在している。連通部２４ｂ，２４ｃは、天板２１の連通領域２１ｃ，２１ｄ、側壁２２、冷却底板２３で構成されている。連通部２４ｃは冷却部２４ａに接続されている。流入口２３ａから流入された冷媒が連通部２４ｃから冷却部２４ａに流通する。連通部２４ｂは冷却部２４ａに接続されている。冷却部２４ａからの冷媒が、連通部２４ｂに流れ込み、流出口２３ｂから流出する。

この際、流入口２３ａには、流入口２３ａの周りを取り囲む環状のゴムパッキンを介して、排水ヘッドが取り付けられる。排水ヘッドには排水管が取り付けられている。また、流出口２３ｂにも、流出口２３ｂの周りを取り囲む環状のゴムパッキンを介して、排水ヘッドが取り付けられる。排水ヘッドには排水管が取り付けられている。排水管はポンプに接続されている。冷却装置２０の内部は、ポンプにより冷媒が循環される。

また、冷却装置２０の外縁領域２１ｅのさらなる外縁部は、側面視で、側壁２２の外側であって、天板２１及び冷却底板２３により窪み部２２ａが構成される。窪み部２２ａは、冷却装置２０の側部に全周に渡り構成されている。

冷却装置２０は、それぞれ、熱伝導性に優れた金属を主成分として構成されている。金属は、例えば、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの一種を含む合金である。冷却装置２０の表面に対して、めっき処理を行ってもよい。この際、用いられるめっき材は、例えば、ニッケル、ニッケル－リン合金、ニッケル－ボロン合金である。めっき処理された冷却装置２０は、耐食性が向上する。また、複数の放熱フィン２４ｆが形成された天板２１は、例えば、鍛造、鋳造（ダイカスト）により形成される。鍛造の場合、ブロック状の上記金属を主成分とする部材を金型を用いて加圧し、塑性変形させることで、複数の放熱フィン２４ｆ及び側壁２２が形成された天板２１が得られる。ダイカストの場合、溶融したダイカスト材を所定の鋳型に流し込み、冷却した後、鋳型から取り出すことで、複数の放熱フィン２４ｆ及び側壁２２が形成された天板２１が得られる。また、この際のダイカスト材は、例えば、アルミニウム系の合金である。または、複数の放熱フィン２４ｆや側壁２２が形成された天板２１は、ブロック状の上記金属を主成分とする部材を切削加工により形成してもよい。

天板２１の複数の放熱フィン２４ｆ及び側壁２２に対して冷却底板２３を接合する。この際の接合は、ろう付け加工によりそれぞれ行われる。したがって、天板２１の主面（裏面）から延伸した側壁２２の端部である裏面、及び放熱フィン２４ｆの端部がそれぞれろう材を介して、冷却底板２３のおもて面に接合される。ろう付け加工で用いられるろう材は、天板２１が鋳造により形成された場合には、ダイカスト材よりも融点が低い材料が用いられる。このようなろう材は、例えば、アルミニウムを主成分とする合金である。

なお、天板２１に対して締結補強部２０ｅ１も別途形成しておき、冷却底板２３にろう付け加工により接合してもよい。また、本実施の形態では、複数の放熱フィン２４ｆが天板２１に接続している場合を示している。この場合に限らず、複数の放熱フィン２４ｆを冷却底板２３の冷却領域２１ｂに対応する領域に形成してもよい。以上により、冷却装置２０が得られる。

次に、評価治具３について、図７～図１４を用いて説明する。図７は、第１の実施の形態における評価治具の平面図であり、図８は、第１の実施の形態における評価治具の側断面図であり、図９は、第１の実施の形態における評価治具の裏面図である。図１０は、第１の実施の形態における評価治具の分解図である。図１１は、第１の実施の形態における評価治具に含まれる底板の裏面側の斜視図であり、図１２及び図１３は、第１の実施の形態における評価治具に含まれる側枠部の斜視図である。図１４は、第１の実施の形態における枠部の接続箇所の断面図である。なお、図８は、図７の一点鎖線Ｙ１－Ｙ１における断面図である。図１０は、評価治具３から分解された（一部の）側壁部及び底板を平面的に示している（カーボンシートは除く）。図１０の底板３０の破線は、裏面に形成されている溝部の形成位置を表している。図１１の破線は、溝部内の挿通孔の形成位置を表している。図１４（Ａ）は、図７の一点鎖線Ｙ２－Ｙ２における断面図を、図１４（Ｂ）は、図７の一点鎖線Ｘ２－Ｘ２における断面図をそれぞれ示している。

評価治具３は、底板３０と枠部４０とカーボンシート５０とを含んでいる。底板３０及び枠部４０は、導電性及び熱伝導性に優れた金属により構成されている。このような金属は、例えば、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの一種を主成分とする合金である。評価治具３では、底板３０のおもて面にカーボンシート５０が配置されている。この底板３０の四方が枠部４０により囲まれている。

底板３０は、平面視で長辺の第１，第３辺３０ａ，３０ｃ及び短辺の第２，第４辺３０ｂ，３０ｄで四方が囲まれた矩形状を成している。底板３０の四隅の角部は、Ｒ加工、Ｃ加工が施されてよい。ここでは、Ｒ加工が施されている場合を例示している。底板３０のおもて面、裏面並びに側面は平滑であって、実質的に平坦であってよい。

底面３０のおもて面は、平面視で、冷却装置２０の冷却底面２３の裏面と同じ形状を成している。すなわち、底面３０のおもて面の外周の長辺及び短辺が、冷却装置２０の冷却底面２３の裏面の外周の長辺及び短辺と同じである。また、底面３０のおもて面は、冷却装置２０の冷却底面２３が重複する大きさであればよい。ここでは、底板３０のおもて面の面積は、冷却装置２０の冷却底板２３の裏面の面積よりも１回り大きく構成されている。底板３０のおもて面の対角線上の角部近傍に貫通する一対の締結孔３５ａ，３５ｂがそれぞれ形成されている。一対の締結孔３５ａ，３５ｂは、冷却装置２０の４隅の締結孔２０ｅのうち同様に対角線上の一対の締結孔２０ｅに対応している。図１０では、締結孔３５ａは、第２，第３辺３０ｂ，３０ｃによる角部に形成されている。締結孔３５ｂは、第１，第４辺３０ａ，３０ｄによる角部に形成されている。一対の締結孔３５ａ，３５ｂは、第１，第２辺３０ａ，３０ｂによる角部と第３，第４辺３０ｃ，３０ｄによる角部とに形成されていてもよい。底板３０の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、半導体装置２を安定して支持でき、評価治具３の強度が維持できる厚さであればよい。このような厚さＴ１は、例えば、５．０ｍｍ以上、１５ｍｍ以下である。

底板３０の裏面及び側部には、第１～第４溝部３１～３４が形成されている。第１～第４溝部３１～３４は、第１～第４辺３０ａ～３０ｄの側部から裏面にかけて矩形状に削り取るように形成されている。第１～第４溝部３１～３４は、底板３０の裏面に対して段差を成している。

第１～第４溝部３１～３４の内側には、さらに、内部に入り込む第１～第４挿通孔３１ａ～３４ａがそれぞれ形成されている。第１～第４挿通孔３１ａ～３４ａの幅は、第１～第４溝部３１～３４の幅よりも狭く、矩形状を成している（図１１の破線）。第１～第４挿通孔３１ａ～３４ａの幅は、第１～第４溝部３１～３４の幅の３０％以上、４０％以内である。第１～第４挿通孔３１ａ～３４ａは、第１～第４溝部３１～３４の幅の中心に形成されている。第１～第４挿通孔３１ａ～３４ａは、第１～第４溝部３１～３４のＸ－Ｙ面に沿って底板３０内に彫り込まれている。第１～第４溝部３１～３４（第１～第４挿通孔３１ａ～３４ａを含む）の奥行は、底板３０内でそれぞれが接触しない範囲の長さである。第１～第４溝部３１～３４の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、底板３０の厚さの３０％以上、６０％以下である。

底板３０の長辺である第１辺３０ａの側部には、第１溝部３１の両側に第１側部挿通孔３１ｂ１がそれぞれ形成されている。第１側部挿通孔３１ｂ１の奥行は、第１～第４溝部３１～３４を緩衝しない程度の長さである。底板３０の長辺である第３辺３０ｃの側部にも、第３溝部３３の両側に第３側部挿通孔（図示を省略）がそれぞれ同様に形成されている。

枠部４０は、第１～第４側枠部４１～４４を含んでいる。第１～第４側枠部４１～４４は、底板３０の第１～第４辺３０ａ～３０ｄにそれぞれ取り付けられる。第１側枠部４１は、図１２に例示するように、第１部材４１ａと第１支持部４１ｂと第１突起部４１ｃとを含んでいる。

第１部材４１ａは、平板状を成している。第１部材４１ａの幅（Ｙ方向の長さ）は、底板３０の第１辺３０ａの幅よりもやや長く構成されている。第１部材４１ａの±Ｙ方向の両側部には嵌合部４１ａ１がそれぞれ形成されている。嵌合部４１ａ１は、凹状を成している。嵌合部４１ａ１の高さ（Ｚ方向の長さ）は、後述する第４突起部４４ｃの厚さ（Ｚ方向の長さ）に対応する。嵌合部４１ａ１の幅（第１部材４１ａの長手方向に沿った長さ）は、後述する第４突起部４４ｃの第４部材４４ａからの突出量に対応する。第１部材４１ａの両端部の上面に挿通孔４１ｅ１，４１ｅ２がＺ方向に沿ってそれぞれ形成されている。挿通孔４１ｅ１，４１ｅ２は、第１部材４１ａのおもて面から嵌合部４１ａ１を挟んでさらに第１部材４１ａに形成されている。

第１支持部４１ｂは、第１部材４１ａに形成されている。第１支持部４１ｂは、第１部材４１ａの下端部（－Ｚ方向）から第１部材４１ａの主面に対して垂直に延伸している。第１支持部４１ｂは、平面視で、先端部に幅の小さい第１先端支持部４１ｂ１を含んでいる。第１先端支持部４１ｂ１は第１支持部４１ｂのおもて面が同一平面となるように構成されている。第１先端支持部４１ｂ１の厚さＴ３は、第１支持部４１ｂの厚さＴ２の４０％以上、６０％以下である。第１先端支持部４１ｂ１の幅Ｗ２は、第１支持部４１ｂの幅Ｗ１の５０％以上、７０％以下である。第１部材４１ａから第１支持部４１ｂの第１先端支持部４１ｂ１までの長さＬ１は、第１部材４１ａから第１先端支持部４１ｂ１の先端までの長さＬ２の４０％以上、６０％以下である。また、第１側枠部４１は、第１支軸部４１ｂ２が形成されている。第１支軸部４１ｂ２は、柱状を成している。第１支軸部４１ｂ２は、第１部材４１ａに第１支持部４１ｂの±Ｙ方向の両側にそれぞれ形成されている。第１支軸部４１ｂ２は、第１支持部４１ｂと同様に延伸している。

第１突起部４１ｃは、第１部材４１ａの両側の嵌合部４１ａ１の間に形成されている。第１突起部４１ｃは、第１部材４１ａの主面に対して垂直に突出している。第１突起部４１ｃの突出量は、冷却装置２０の窪み部２２ａに入り込むことができる長さである。第１突起部４１ｃの高さ（Ｚ方向の長さ）は、第１部材４１ａの嵌合部４１ａ１の高さに対応している。

また、第３側枠部４３は、図示の詳細は省略するものの、第１側枠部４１と同様の構成部品を含んでいる。すなわち、第３側枠部４３もまた、第３部材４３ａと第３支持部４３ｂと第３突起部４３ｃと第３支軸部とを含んでいる。

第４側枠部４４は、図１３に例示するように、第４部材４４ａと第４支持部４４ｂと第４突起部４４ｃとを含んでいる。第４部材４４ａは、平板状を成している。第４部材４４ａの幅（Ｘ方向の長さ）は、底板３０の第４辺３０ｄの幅程度の長さである。

第４支持部４４ｂは、第４部材４４ａに形成されている。第４支持部４４ｂは、第４部材４４ａの下端部（－Ｚ方向）から第４部材４４ａの主面に対して垂直に延伸している。第４支持部４４ｂは、平面視で、先端部に幅の小さい第４先端支持部４４ｂ１を含んでいる。第４先端支持部４４ｂ１は第４支持部４４ｂのおもて面が同一平面となるように構成されている。第４先端支持部４４ｂ１の厚さＴ５は、第４支持部４４ｂの厚さＴ４の４０％以上、６０％以下である。第４先端支持部４４ｂ１の幅Ｗ４は、第４支持部４４ｂの幅Ｗ３の５０％以上、７０％以下である。第４部材４４ａから第４支持部４４ｂの第４先端支持部４４ｂ１までの長さＬ３は、第４部材４４ａから第４先端支持部４４ｂ１の先端までの長さＬ４の４０％以上、６０％以下である。

第４突起部４４ｃは、第４部材４４ａの±Ｘ方向の両側部から±Ｘ方向に平行に突出している。さらに、第４突起部４４ｃは第４部材４４ａの主面に対して垂直（＋Ｙ方向）に突出している。当該主面は、第４支持部４４ｂが形成されている面である。第４突起部４４ｃの＋Ｙ方向の突出量は、第１，第３側枠部４１，４３の窪み部に入り込むことができる長さである。第４突起部４４ｃの±Ｘ方向の突出量は、第１，第３側枠部４１，４３の嵌合部４１ａ１の奥行に対応している。第４突起部４４ｃの高さ（Ｚ方向の長さ）は、第１部材４１ａの嵌合部４１ａ１の高さに対応している。

第４突起部４４ｃの±Ｘ方向の両端部の上面に挿通孔４４ｅ１，４４ｅ２がＺ方向に沿ってそれぞれ形成されている。挿通孔４４ｅ１，４４ｅ２は、第４突起部４４ｃをＺ方向に貫通している。さらに、第４側枠部４４は、第４取っ手４４ｄが形成されている。第４取っ手４４ｄは、第４部材４４ａの第４支持部４４ｂが形成されている主面の反対側の主面に第４部材４４ａに対して垂直に延伸している。

また、第２側枠部４２は、図示の詳細は省略するものの、第４側枠部４４と同様の構成部品を含んでいる。すなわち、第２側枠部４２もまた、第２部材４２ａと第２支持部４２ｂと第２突起部４２ｃと第２取っ手４２ｄとを含んでいる。

カーボンシート５０は、カーボンにより構成されている。カーボンシート５０は、平面視で、矩形状を成し、角部にＲ加工が施されている。カーボンシート５０のおもて面は、底板３０のおもて面に対向している。カーボンシート５０は、底板３０に配置された際に、底板３０の締結孔３５ａ，３５ｂに対応する締結開口部５２ａ，５２ｂがそれぞれ形成されている。カーボンシート５０は、カーボンシート５０に冷却装置２０が配置された際に、流入口２３ａ及び流出口２３ｂに対応する箇所に流入開口部５１ａ及び流出開口部５１ｂが形成されている。カーボンシート５０の厚さは、冷却装置２０が配置された際に、冷却装置２０と底板３０との接触を確実に避けることができればよい。このような厚さは、例えば、１００μｍ以上、１０００μｍ以下である。

このような枠部４０における、第１～第４側枠部４１～４４の接続（組み合わせ）について説明する。なお、評価治具３の組み立てには、第１～第４側枠部４１～４４は、底板３０に取り付けつつ、互いに接続するものである。このような組み立て方法（取り付け方法）の詳細については後述する。ここでは、第１～第４側枠部４１～４４の接続について説明する。また、接続の例として、第１側枠部４１と第４側枠部４４とについて説明する。

第１側枠部４１の第１部材４１ａと第４側枠部４４の第４部材４４ａとをそれぞれの長手方向が直交するように位置する。第１部材４１ａの嵌合部４１ａ１に第４部材４４ａの第４突起部４４ｃを嵌合して噛み合わせる。これにより、第１側枠部４１の第１部材４１ａと第４側枠部４４の第４部材４４ａとが略直角を成す。さらに、第１側枠部４１の挿通孔４１ｅ２と第４側枠部４４の挿通孔４４ｅ１とが鉛直方向に一致する。図１４に示されるように、一致した挿通孔４１ｅ２，４４ｅ１に第１側枠部４１の上方からピン４５を挿通する。第１側枠部４１及び第２側枠部４２と、第２側枠部４２及び第３側枠部４３と、第３側枠部４３及び第４側枠部４４と、に対しても同様にしてピン４５を挿通する。以上により、枠部４０が構成される。

次に、半導体装置２に対する評価治具３の取り付け方法について、図１５～図１８並びに図１及び図２を用いて説明する。図１５は、第１の実施の形態における評価治具の取り付け方法のフローチャートである。図１６は、第１の実施の形態における評価治具の取り付け方法のシート配置工程を示す図であり、図１７は、第１の実施の形態における評価治具の取り付け方法の装置配置工程を示す図であり、図１８は、第１の実施の形態における評価治具の取り付け方法の枠部取り付け工程を示す図である。図１６～図１８は、図１の一点鎖線Ｙ１－Ｙ１における断面に対応する断面図である。

まず、半導体装置２と評価治具３とを用意する用意工程を行う（ステップＳ１）。評価治具３は、底板３０と、分離された状態の枠部４０とカーボンシート５０とが別個に用意される。次いで、底板３０をセットする底板セット工程を行う（ステップＳ２）。底板３０は、例えば、評価治具３の取り付け作業を行う取り付け台にセットされる。セットされた底板３０はセット位置から位置ずれすることなく維持される。

次いで、底板３０にカーボンシート５０を配置するシート配置工程を行う（ステップＳ３）。図１６に示されるように、底板３０のおもて面にカーボンシート５０を配置する。底板３０のおもて面全面がカーボンシート５０で覆われる。底板３０の締結孔３５ａ，３５ｂはカーボンシート５０の締結開口部５２ａ，５２ｂにそれぞれ合わせられる（図７を参照）。

次いで、底板３０のおもて面にカーボンシート５０を介して半導体装置２を配置する装置配置工程を行う（ステップＳ４）。カーボンシート５０上の半導体装置２の冷却装置２０の流入口２３ａ及び流出口２３ｂは、図１７に示されるように、カーボンシート５０の流入開口部５１ａ及び流出開口部５１ｂにそれぞれ合わせられる（図１７では、流入口２３ａ及び流入開口部５１ａを図示）。冷却装置２０の流入口２３ａ及び流出口２３ｂの周囲がカーボンシート５０により保護されて、流入口２３ａ及び流出口２３ｂが損傷を受けにくくなる。このため、評価治具３を取り外した半導体装置２の流入口２３ａ及び流出口２３ｂに対してゴムパッキンを介して排水ヘッドを取り付ける場合には、流入口２３ａ及び流出口２３ｂの気密性が維持される。

また、半導体装置２の冷却装置２０の対角線上の締結孔２０ｅがカーボンシート５０の締結開口部５２ａ，５２ｂを介して、底板３０の締結孔３５ａ，３５ｂにそれぞれ合わせられる。冷却装置２０の対角線上の締結孔２０ｅと底板３０の締結孔３５ａ，３５ｂとをネジ（図示を省略）を螺合して締結する。半導体装置２を底板３０に締結するに当たり、冷却装置２０の４つのうち対角線上の２つの締結孔２０ｅを用いることで、締結の作業時間を減らすことができる。また、半導体装置２は、冷却装置２０の対角線上の締結孔２０ｅで底板３０に締結しているために、底板３０に対して堅固に固定される。

次いで、半導体装置２及び底板３０に対して枠部４０を取り付ける枠部取り付け工程を行う（ステップＳ５）。枠部４０は、第１～第４側枠部４１～４４がまだ組み合っていない。底板３０の第１～第４辺３０ａ～３０ｄに対して、第１～第４側枠部４１～４４を取り付ける。第１～第４側枠部４１～４４の取り付け順序は問わない。底板３０に対して、第１～第４側枠部４１～４４をそれぞれ取り付けてもよい。または、底板３０の対向する第１，第３辺３０ａ，３０ｃに対して第１，第３側枠部４１，４３を、または、第２，第４辺３０ｂ，３０ｄに対して第２，第４側枠部４２，４４をそれぞれ挟むように同時に取り付けてもよい。第１，第３側枠部４１，４３及び第２，第４側枠部４２，４４の取り付け順序も問わない。

図１８では、底板３０の第１，第３辺３０ａ，３０ｃに対して、第１，第３側枠部４１，４３を取り付ける場合を例示している。底板３０の第１，第３辺３０ａ，３０ｃに対して、第１，第３側枠部４１，４３を第１，第３支持部４１ｂ，４３ｂ（並びに第１，第３第１，第３支軸部）が対向するようにセットする。第１，第３側枠部４１，４３を底板３０の第１，第３辺３０ａ，３０ｃに向かってスライドさせる。これにより、第１，第３支持部４１ｂ，４３ｂが、底板３０の第１，第３溝部３１，３３に挿入する。また、第１，第３支軸部が、底板３０の第１側部挿通孔３１ｂ１及び第３側部挿通孔に挿入する。

第１側枠部４１は、第１支持部４１ｂの第１先端支持部４１ｂ１が、第１溝部３１内の第１挿通孔３１ａに嵌るまで押し込まれる。さらに、この際、第１側枠部４１の第１部材４１ａの第１突起部４１ｃが冷却装置２０の側部の窪み部２２ａに嵌る。

第３側枠部４３も同様に、第３支持部４３ｂの第３先端支持部が、第３溝部３３内の第３挿通孔３３ａに嵌るまで押し込む。第３側枠部４３の第３部材４３ａの第３突起部４３ｃが冷却装置２０の側部の窪み部２２ａに嵌る。

第２，第４側枠部４２，４４も底板３０の第２，第４辺３０ｂ，３０ｄに対して上記と同様にスライドして取り付けられる。この場合も、第２，第４側枠部４２，４４の第２，第４支持部４２ｂ，４４ｂが底板３０の第２，第４溝部３２，３４に嵌る。第２，第４側枠部４２，４４の第２，第４突起部４２ｃ，４４ｃが冷却装置２０の側部の窪み部２２ａに嵌る。

さらに、この際、第１側枠部４１の第１部材４１ａの両側の嵌合部４１ａ１に第２，第４側枠部４２，４４の第２，第４突起部４２ｃ，４４ｃが嵌合する。すなわち、第１部材４１ａの両側の嵌合部４１ａ１に第２，第４側枠部４２，４４の第２，第４突起部４２ｃ，４４ｃがそれぞれ噛み合う。第４側枠部４４の第４部材４４ａの両側の嵌合部にも第２，第４側枠部４２，４４の第２，第４突起部４２ｃ，４４ｃが嵌合する。すなわち、第４部材４４ａの両側の嵌合部に第２，第４側枠部４２，４４の第２，第４突起部４２ｃ，４４ｃがそれぞれ噛み合う。

第１～第４側枠部４１～４４の組み合わさった４つの両側部にそれぞれピン４５をおもて側から挿通すると、図１及び図２に示される半導体装置２に評価治具３が取り付けられた評価構造体１が得られる。

また、半導体装置２から評価治具３を取り外す場合には、評価治具３の４か所に取り付けられているピン４５を上方に引き抜く。これにより、枠部４０を分解することができ、底板３０から離脱させることができる。これにより、半導体装置２が評価治具３から取り外される。

上記の評価治具３は、平面視で矩形状の冷却装置２０を底部に備える半導体装置２に対して取り付けられる。このような評価治具３は、底板３０と枠部４０とを含む。底板３０は、平板状であって、おもて面が冷却装置２０の冷却底板２３と重複する面積を成し、冷却装置２０がおもて面に配置される。枠部４０は、平面視で冷却装置２０の四方を底板３０の四方と共にそれぞれ取り囲む。これにより、半導体装置２は評価治具３に対して堅固に取り付けられる。このため、半導体装置２は評価治具３に対して、がたつきの発生が抑制され、評価治具３による損傷の発生を防止することができる。このため、半導体装置２が損傷を受けることなく、評価治具３が確実に取り付けられる。

特に、半導体装置２の底部の冷却装置２０を取り囲む側面が枠部４０により固定されている。さらには、評価治具３に含まれる枠部４の第１～第４突起部が、冷却装置２０の側部の周囲の窪み部２２ａに嵌合している。半導体装置２の熱的評価を行う際には、冷却装置２０の側面から半導体装置２の昇温、降温を助長させることができる。評価治具３を用いることで、半導体装置２の熱伝導性能を確保することができる。

また、評価治具３は、第２，第４側枠部４２，４４に第２，第４取っ手４２ｄ，４４ｄが設けられている。評価構造体１を移動させる場合には、第２，第４取っ手４２ｄ，４４ｄを用いることができ、評価構造体１の取り扱い性が向上する。このような取っ手は、第２，第４側枠部４２，４４に限らず、第１，第３側枠部４１，４３に取り付けてもよく、また、第１～第４側枠部４１～４４の全てに取り付けてもよい。

したがって、評価治具３を用いることで、半導体装置２の取り扱い性と評価治具３の取り付け作業との効率が向上する。また、半導体装置２が損傷を受けることなく、また、半導体装置２の導電性及び熱伝導性を維持することができる。これにより、評価治具３が取り付けられた半導体装置２に対して安定した評価を行うことができる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、評価治具３の枠部４０に含まれる第１～第４突起部４１ｃ～４４ｃの裏面（第１～第４支持部に対向する面）が傾斜している場合について、図１９及び図２０を用いて説明する。図１９は、第２の実施の形態における評価治具の取り付け方法の枠部取り付け工程（取り付け前）を示す図であり、図２０は、第２の実施の形態における評価治具の取り付け方法の枠部取り付け工程（取り付け後）を示す図である。

なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態の第１～第４突起部４１ｃ～４４ｃ以外は同じ構成である。第２の実施の形態の半導体装置２及び（第１～第４突起部４１ｃ～４４ｃを除く）評価治具３並びに半導体装置２に対する評価治具３の取り付け方法は、第１の実施の形態を参照することができる。

第２の実施の形態では、第１～第４側枠部４１～４４の第１～第４突起部４１ｃ～４４ｃの裏面は、傾斜している。例えば、図１９に示されるように、第１，第３突起部４１ｃ，４３ｃの裏面である第１，第３突起裏面４１ｃ１，４３ｃ１とは、第１，第３支持部４１ｂ，４３ｂに対向する面である。第１，第３突起部４１ｃ，４３ｃの先端が狭まるように、第１，第３突起裏面４１ｃ１，４３ｃ１が傾斜している。また、第２，第４突起部４２ｃ，４４ｃの第２，第４突起裏面（図示を省略）もまた、第１，第３突起裏面４１ｃ１，４３ｃ１と同様に、第１，第３突起部４１ｃ，４３ｃの先端が狭まるように、傾斜している。

このような第１～第４側枠部４１～４４を含む評価治具３でも、図１５と同様の取り付け方法を行うことができる。第２の実施の形態の場合では、図１５のステップＳ５が以下のように行われる。

底板３０の第１，第３辺３０ａ，３０ｃに対して、第１，第３側枠部４１，４３を第１，第３支持部４１ｂ，４３ｂ（並びに第１，第３支軸部）が対向するようにセットする。図１９に示されるように、第１，第３側枠部４１，４３を底板３０の第１，第３辺３０ａ，３０ｃに向かってスライドさせる。これにより、第１，第３支持部４１ｂ，４３ｂが底板３０の第１，第３溝部３１，３３に挿入する。また、第１，第３支軸部が、底板３０の第１側部挿通孔３１ｂ１及び第３側部挿通孔に挿入する。

スライドの際、第１側枠部４１の第１突起部４１ｃが冷却装置２０の窪み部２２ａに嵌る。この際、図２０に示されるように、第１突起部４１ｃの第１突起裏面４１ｃ１が窪み部２２ａの冷却底板２３の外縁部を底板３０の方向（－Ｚ方向）に押圧する。第３側枠部４３も同様に、第３突起部４３ｃの第３突起裏面４３ｃ１が冷却装置２０の窪み部２２ａの冷却底板２３の外縁部を底板３０の方向（－Ｚ方向）に押圧する。第２，第４側枠部４２，４４も同様に、第２，第４突起部４２ｃ，４４ｃの第２，第４突起裏面が冷却装置２０の窪み部２２ａの冷却底板２３の外縁部を底板３０の方向（－Ｚ方向）に押圧する。

このようにして半導体装置２の冷却装置２０の側部は評価治具３により堅固に取り付けられ、さらに、冷却装置２０は底板３０に対しても堅固に押圧される。このため、第１の実施の形態の場合よりも、半導体装置２は評価治具３に対して、がたつきの発生が抑制され、評価治具３による損傷の発生を防止することができる。このため、半導体装置２が損傷を受けることなく、評価治具３が確実に取り付けられる。

半導体装置２の底部の冷却装置２０を取り囲む側面が枠部４０により固定されている。評価治具３に含まれる枠部４０の第１～第４突起部４１ｃ～４４ｃが、冷却装置２０の側部の周囲の窪み部２２ａに嵌合している。さらに、冷却装置２０が底板３０に押圧されている。このため、半導体装置２の熱的評価を行う際には、冷却装置２０の側面から半導体装置２の昇温、降温を助長させることができる。評価治具３を用いることで、半導体装置２の熱伝導性能を確保することができる。

１ 評価構造体
２ 半導体装置
３ 評価治具
１０ 半導体モジュール
１１ 絶縁回路基板
１１ａ 絶縁板
１１ｂ 回路パターン
１１ｃ 金属板
１２ 半導体チップ
１３，１４ 接合部材
２０ 冷却装置
２０ａ，２０ｃ 長辺
２０ｂ，２０ｄ 短辺
２０ｅ，３５ａ，３５ｂ 締結孔
２０ｅ１ 締結補強部
２１ 天板
２１ａ 流路領域
２１ｂ 冷却領域
２１ｃ，２１ｄ 連通領域
２１ｅ，２１ｆ 外縁領域
２２ 側壁
２２ａ 窪み部
２３ 冷却底板
２３ａ 流入口
２３ｂ 流出口
２４ 流路部
２４ａ 冷却部
２４ｂ，２４ｃ 連通部
２４ｆ 放熱フィン
２５ ケース
２６ 封止部材
３０ 底板
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 第１，第２，第３，第４辺
３１，３２，３３，３４ 第１，第２，第３，第４溝部
３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ 第１，第２，第３，第４挿通孔
３１ｂ１ 第１側部挿通孔
４０ 枠部
４１，４２，４３，４４ 第１，第２，第３，第４側枠部
４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ 第１，第２，第３，第４部材
４１ａ１ 嵌合部
４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ 第１，第２，第３，第４支持部
４１ｂ１，４４ｂ１ 第１，第４先端支持部
４１ｂ２ 第１支軸部
４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ，４４ｃ 第１，第２，第３，第４突起部
４１ｃ１，４３ｃ１ 第１，第３突起裏面
４１ｅ１，４１ｅ２，４４ｅ１，４４ｅ２ 挿通孔
４２ｄ，４４ｄ 第２，第４取っ手
４５ ピン
５０ カーボンシート
５１ａ 流入開口部
５１ｂ 流出開口部
５２ａ，５２ｂ 締結開口部

Claims (19)

1. 平面視で矩形状の冷却装置を底部に備える半導体装置に対して取り付けられ、
   底板と枠部とを含み、
   前記底板は、平板状であって、前記冷却装置がおもて面に配置され、
   前記枠部は、平面視で前記冷却装置の四方を前記底板の四方と共にそれぞれ取り囲む、
   評価治具。
2. 前記底板の前記おもて面は、平面視で、前記冷却装置の底面と同じ形状を成し、前記底面は、前記おもて面に重複して配置されている、
   請求項１に記載の評価治具。
3. 前記底板と前記冷却装置との間に設けられ、裏面が前記底板に直接接触し、おもて面が前記冷却装置の前記底面に直接接触し、
   前記冷却装置の前記底面に形成された流入口に対応して形成された流入開口部と、前記冷却装置の底面に形成された流出口に対応して形成された流出開口部とを有する、
   カーボンシートをさらに含む、
   請求項１または２に記載の評価治具。
4. 前記枠部は、平面視で、前記底板及び前記冷却装置の各辺に順に対応する第１側枠部、第２側枠部、第３側枠部及び第４側枠部を含む、
   請求項１から３のいずれかに記載の評価治具。
5. 前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部のそれぞれの底部に、前記底板に向けて延伸し、前記底板の底面を支持する平板状の第１支持部、第２支持部、第３支持部及び第４支持部を含む、
   請求項４に記載の評価治具。
6. 前記底板は、対角線上の一対の角部に、前記冷却装置を締結する締結孔をそれぞれ備えている、
   請求項１から５のいずれかに記載の評価治具。
7. 前記底板の底面は、前記第１支持部、前記第２支持部、前記第３支持部及び前記第４支持部にそれぞれ対応して、前記第１支持部、前記第２支持部、前記第３支持部及び前記第４支持部が嵌る第１溝部、第２溝部、第３溝部及び第４溝部が形成されている、
   請求項５または６に記載の評価治具。
8. 前記冷却装置は、平板状の天板と前記天板の裏面に環状に接続される側壁と前記天板に対向し前記側壁の裏面に接続され、平面視で前記側壁の内側に前記流入口及び前記流出口が形成された平板状の冷却底板とを備え、側部に前記天板と前記冷却底板との隙間が環状に構成されており、
   前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部は、前記隙間に向かって突出する凸状の第１突起部、第２突起部、第３突起部及び第４突起部をそれぞれ含んでいる、
   請求項４から７のいずれかに記載の評価治具。
9. 前記第１突起部、前記第２突起部、前記第３突起部及び前記第４突起部はそれぞれ前記冷却底板に対向する突起裏面を備え、
   前記突起裏面は、前記第１突起部、前記第２突起部、前記第３突起部及び前記第４突起部の先端が狭まるように傾斜している、
   請求項８に記載の評価治具。
10. 前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部のおもて面は、前記冷却装置の前記天板のおもて面と同一平面を成している、
    請求項８または９に記載の評価治具。
11. 前記枠部は、前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部のそれぞれの隣接する端部が接続されて構成されている、
    請求項４から１０のいずれかに記載の評価治具。
12. 前記枠部は、前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部のそれぞれの隣接する端部が噛み合って、噛み合った隣接する端部に前記枠部の前記おもて面から挿通するピンをさらに含む、
    請求項１１に記載の評価治具。
13. 請求項１に記載の評価治具と、平面視で矩形状の冷却装置を底部に備える半導体装置と、を用意する用意工程と、
    前記半導体装置の前記冷却装置を前記底板に配置する装置配置工程と、
    平面視で前記冷却装置の四方を前記底板の四方と共にそれぞれ取り囲むように前記枠部と取り付ける枠部取り付け工程と、
    を有する評価治具の取り付け方法。
14. 前記用意工程では、さらに、前記冷却装置の底面に形成された流入口に対応して形成された流入開口部と、前記冷却装置の前記底面に形成された流出口に対応して形成された流出開口部とをそれぞれ含むカーボンシートを用意し、
    前記装置配置工程の前に、前記底板のおもて面に前記カーボンシートを配置するシート配置工程を有し、
    前記装置配置工程では、前記半導体装置の前記冷却装置を、前記カーボンシートを介して前記底板に配置する、
    請求項１３に記載の評価治具の取り付け方法。
15. 前記枠部は、平面視で、前記底板及び前記冷却装置の各辺に順に対応する第１側枠部、第２側枠部、第３側枠部及び第４側枠部を含み、
    前記枠部取り付け工程では、前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部を前記底板及び前記冷却装置のそれぞれの辺に取り付ける、
    請求項１４に記載の評価治具の取り付け方法。
16. 前記枠部の前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部のそれぞれの底部に、外側に延伸する平板状の第１支持部、第２支持部、第３支持部及び第４支持部をさらに含み、
    前記枠部取り付け工程では、前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部を前記底板及び前記冷却装置のそれぞれの辺に対向させて、それぞれの辺に向かってスライドして、前記第１支持部、前記第２支持部、前記第３支持部及び前記第４支持部により、前記底板の底面を支持させる、
    請求項１５に記載の評価治具の取り付け方法。
17. 前記冷却装置は、平板状の天板と前記天板の裏面に環状に接続される側壁と前記天板に対向し前記側壁の裏面に接続され、平面視で前記側壁の内側に前記流入口及び前記流出口が形成された平板状の冷却底板とを備え、側部に前記天板と前記冷却底板との隙間が環状に構成されており、
    前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部は、外側に垂直に突出する凸状の第１突起部、第２突起部、第３突起部及び第４突起部をそれぞれ含み、
    前記枠部取り付け工程では、前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部を前記底板及び前記冷却装置のそれぞれの辺に向かってスライドさせて、前記第１突起部、前記第２突起部、前記第３突起部及び前記第４突起部を前記隙間に挿入させる、
    請求項１６に記載の評価治具の取り付け方法。
18. 前記枠部取り付け工程では、スライドさせた前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部を前記底板及び前記冷却装置のそれぞれの辺に当接させて、
    前記第１側枠部、前記第２側枠部、前記第３側枠部及び前記第４側枠部のそれぞれの隣接する端部が噛み合って、噛み合った隣接する端部におもて面からピンを挿通する、
    請求項１６または１７に記載の評価治具の取り付け方法。
19. 平面視で矩形状であって、冷媒が内部に流入される流入口と前記冷媒が前記内部から流出される流出口とを底面に設けられた冷却装置を底部に備える半導体装置に対して取り付けられ、
    平板状であって、おもて面が前記冷却装置の底面と重複する面積を成し、前記冷却装置が前記おもて面に配置される底板と、
    前記底板と前記冷却装置との間に設けられ、前記底板に配置された前記冷却装置の前記流入口及び前記流出口に対応して流入開口部及び流出開口部がそれぞれ形成されたカーボンシートと、
    を含む評価治具。

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