JP5481961B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に電力の変換や各種電力制御等に用いられる半導体素子を含む構造体とこれを支持する支持体との間に設けられてこれら構造体及び支持体間の応力を緩和する応力緩和層を備える半導体装置の改良に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, in particular stress between these structures and the support provided between the structure and the supporting member for supporting the containing semiconductor elements used in a power converter, various power control of It relates to an improvement of a semiconductor device comprising a stress relieving layer to relax.

こうした半導体装置としては、例えば電気自動車やハイブリッド車などにあって、車載バッテリから供給される直流電力をモータ駆動用の三相交流等に変換するなどの電力変換を行うインバータ装置が知られている。 As such a semiconductor device, for example it is in electric vehicles and hybrid vehicles, an inverter apparatus that performs power conversion such as converting the DC power supplied to the three-phase alternating current or the like for driving the motor is known from the on-vehicle battery . そして、このような半導体装置は通常、半導体素子(電力用半導体素子)を含んで構成される構造体が冷却器に一体に接合されていることが多い。 Such a semiconductor device is usually often configured structure includes a semiconductor device (power semiconductor element) is integrally joined to the cooler. すなわち、半導体素子が絶縁基板や放熱板に半田付け等によって実装されている上記構造体を、熱交換機能を有する冷却器にロウ付けや半田付けなどにより接合、固定することで、半導体素子動作時の発熱を緩和するようにしている。 That is, the structure in which the semiconductor element is mounted by soldering or the like in the insulating substrate and the heat radiating plate, brazing or bonding by soldering the condenser with a heat exchange function, by fixing the semiconductor device during operation so that to alleviate the heat.

ただし、冷却器とのこのような接合構造を採用する場合、上記構造体を構成する絶縁基板や放熱板に用いられる材料と冷却器に用いられる材料とでは一般にその線膨張係数が異なるために、こうした線膨張係数の相違に起因する応力が発生する。 However, when employing such a joining structure between the cooler, generally because its coefficient of linear expansion differs between the material used for the material and the cooler used for the insulating substrate and the heat radiating plate constituting the structure, stress due to the difference of these linear expansion coefficient is generated. そして、このような応力に起因して上記構造体と冷却器とを接合する接合層にクラックや反り等が生じてしまう不都合がある。 Then, there is a disadvantage that cracks or warpage may occur in the bonding layer for bonding the due to such stress as the structure and the condenser.

そこで従来は、こうした線膨張係数の相違に起因する上記クラックや反り等の発生を抑制すべく、例えば特許文献1に記載の装置あっては、上記構造体を構成する絶縁基板や放熱板とその支持体である冷却器との間に、複数の貫通孔あるいは溝状の凹所が形成された応力緩和部材を応力緩和層として介在させることとしている。 Therefore conventionally, in order to suppress the generation of the cracks and warpage due to the difference of such coefficient of linear expansion, for example, there device described in Patent Document 1, the insulating substrate and the heat radiating plate constituting the structure and its between a support cooler, and a interposing the stress relaxation member having a plurality of through holes or groove-like recess is formed as a stress relaxation layer. また、特許文献2に記載の装置あっては、上記構造体を構成する絶縁基板や放熱板とその支持体である冷却器との間に、三軸方向に移動可能な複数のマイクロフィンが噛み合わされてなる応力緩和層を介在させることとしている。 Also, with apparatus described in Patent Document 2, between the cooler is an insulating substrate and the heat radiating plate and the support constituting the structure, engage a plurality of micro-fins movable in three axial directions It is set to be interposed stress relaxation layer formed by.

特開2006−294699号公報 JP 2006-294699 JP 特開平6−5750号公報 JP 6-5750 JP

このように、特許文献1や特許文献2に記載の装置によれば、それぞれ応力緩和層を通じて、確かに半導体素子を含む構造体とこれを支持する冷却器等の支持体との間に生じる応力の緩和が図られるようにはなる。 Thus, stress generated between the patent according to the apparatus described in Document 1 and Patent Document 2, respectively through the stress relieving layer, indeed the structure including the semiconductor device and the support of the cooler such as for supporting the comprising the to be achieved is reduced.

しかし、特許文献1に記載の装置の場合、応力緩和層としての上記構造では、応力緩和部材に設けられた複数の貫通孔あるいは溝状の凹所等の応力吸収空間が空気層からなるために、この空気層が熱抵抗として作用することとなり、上記冷却器による半導体素子との間での熱交換が妨げられることにもなる。 However, if the device described in Patent Document 1, in the above structure as a stress relaxation layer, in order to stress-absorbing space such as a plurality of through holes or groove-like recess provided on the stress relaxation member is formed of an air layer , the air layer becomes to act as a thermal resistance, it becomes possible to heat exchange between the semiconductor device according to the cooler is prevented. ここで、上記応力緩和層を構成する応力緩和部材の体積をVal、空気層の体積をVsとしたとき、応力緩和層中に応力緩和部材が占める割合(占有率)Ralは、 Here, Val volume of the stress relaxation member constituting the stress relaxation layer, when the volume of air layer and Vs, the stress relaxation ratio member occupied (occupancy) Ral the stress relaxation layer,

Ral=Val/Val(Val+Vs) Ral = Val / Val (Val + Vs)

なる関係となる。 It becomes a relationship. そして、これら占有率Ralと上記応力緩和層による応力緩和効果及び放熱性能との関係は、図15に示されるように、応力緩和効果と放熱性能とが相反する関係となるため、上記応力緩和層によって応力緩和効果と放熱性能との両立を図ることは難しい。 Then, the relationship between the stress relaxation effect and the heat radiation performance of these occupancy Ral and the stress relieving layer, as shown in FIG. 15, since the stress relaxation effect and the heat radiation performance is contradictory relationship, the stress absorbing layer it is difficult to achieve both the stress relaxation effect and the heat radiation performance by.

一方、上記特許文献2に記載の装置のように、応力緩和層として上記複数のマイクロフィンを噛み合わされてなる積層体を用いる場合には、一つのマイクロフィンによって応力緩和が可能な方向は、一軸方向でしかなく応力緩和に対する自由度が極めて低い。 On the other hand, as in the device described in Patent Document 2, in the case of using the laminate as a stress relaxing layer made in mesh with said plurality of micro-fins, the direction which can be stress relieved by one micro fins, uniaxial an extremely low degree of freedom for stress relief rather than only in the direction. このため、複数方向に対する応力を緩和するためには上記マイクロフィンを複数積層する必要があり、応力緩和層としての構造が複雑とならざるを得ない。 Therefore, in order to relieve stress on the plurality of directions, it is necessary to stack a plurality of the micro-fins, is inevitably complicated structure as a stress relaxation layer.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡易な構造でありながら、半導体素子を含む構造体とその支持体との間に生じる熱応力の緩和はもとより、熱抵抗についてもその好適な抑制を図ることのできる半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and its object is yet a simpler structure, the relaxation of thermal stress caused between the structure including the semiconductor element and its support as well as heat the resistance is to provide a semiconductor device capable of achieving its preferred suppressed.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。 Hereinafter referred to as the means and effects in order to solve the above problems.
請求項1に記載の発明は、半導体素子を含む構造体がこれを支持する支持体に、それら構造体及び支持体間に生じる応力を緩和する応力緩和層を介して一体に接合されて構成される半導体装置において、前記応力緩和層は、結合体からなって、その結合面として互いに対向する面が前記構造体及び支持体の面方向への移動指向性を緩和可能な形状からなる多数の凹部及び凸部の凹凸嵌合構造として形成されてなるとともに、前記凹凸嵌合構造として形成される面を積層面とする積層体からなるものであって、前記凸部が円錐状もしくは角錐状に形成されてなり、前記凹部が前記円錐状もしくは角錐状の凸部に嵌合される逆円錐状もしくは逆角錐状に形成されてなり、前記凹部及び前記凸部の数が、前記半導体素子の幾何中心から前記応力緩和 The invention according to claim 1, a support structure including a semiconductor element to support it, is constructed are joined together through a stress relaxation layer for relaxing stress generated between them structure and support that in the semiconductor device, the stress relieving layer is made of conjugates, a number of recesses facing surfaces as the bonding surface is a movement directed in the plane direction of the structure and the support from the relaxed shape capable and a is formed as a recess-projection fitting structure of mesas Rutotomoni, said surface being formed as a recess-projection fitting structure be made of a laminate of a laminated surface, the convex portion is in a cone shape or a pyramid shape formed becomes, the number of the concave portion is formed in a reverse conical or reverse pyramidal shape fitted to the convex portion of the conical or pyramidal, the concave and the convex portion, the geometry of the semiconductor element It said from the center stress relaxation の角部にかけて漸次多くなる態様で形成されてなることを要旨とする。 And summary to become formed with gradually many further aspect toward the corner portion.

上記構成によるように、応力緩和層としてこれを、結合面の互いに対向する面が構造体及び支持体への移動指向性を緩和可能な形状からなる多数の凹部及び凸部の凹凸嵌合構造からなる結合体にて構成することとすれば、移動指向性が緩和された凹部及び凸部が構造体及び支持体間に生じる応力に応じて変形する、あるいは凹部と凸部との間で滑りが生じることによって、半導体装置に内在する応力が吸収されるようになる。 As with the above-described configuration, as a stress relaxation layer, a large number of concave portions and recess-projection fitting structure of the convex portions opposing surfaces to each other becomes a movement directed to the structure and the support from the relaxed shape capable of binding surface if it be configured by comprising conjugates, slip between the moving directionality is concave and convex portions which are alleviated is deformed in response to stress generated between the structure and the support, or recesses and projections by producing the stress inherent in the semiconductor device is to be absorbed. しかも同構成の場合、応力緩和層を多数の凹部及び凸部の凹凸嵌合構造からなる結合体として構成したことにより、同結合体としての嵌合面積が拡大されることから、応力緩和層としての熱抵抗についてもその好適な抑制を図ることができるようになる。 Moreover the case of this configuration, by constructing a conjugate comprising a stress relieving layer from the recess-projection fitting structure of the plurality of depressions and protrusions, since the fitting area of ​​the same conjugate is enlarged, as the stress relieving layer the thermal resistance so that it is possible to its preferred suppressed. また、移動指向性が緩和可能とされた形状からなる多数の凹部及び凸部の凹凸嵌合構造からなる結合体として応力緩和層を構成することにより、応力緩和層としての構造上の簡略化が図られるようにもなる。 Further, by forming the stress relaxation layer as conjugates moving directivity consists of recess-projection fitting structure of the plurality of depressions and protrusions made from a possible relaxation shape, simplification of the structure of the stress relaxation layer is also to be achieved.
また、上記構成によるように、凹凸嵌合構造として形成される面が積層面とされる積層体として応力緩和層を構成することとすれば、この積層面によって構造体と支持体との間に生じる応力が面方向に分散する態様で緩和されるようになる。 Furthermore, as according to the above configuration, if the surface to be formed as a recess-projection fitting structure constitutes the stress relieving layer as a laminate that is laminated surface, between the structure and the support by the laminate surface resulting stress is to be mitigated in a manner dispersed in the planar direction. これにより、上記応力緩和層による応力緩和効果が効率的に高められるようになる。 Thus, as the stress relaxation effect of the stress absorbing layer is increased efficiently.

さらに、上記構成によるように、応力緩和層を構成する凸部を円錐状もしくは角錐状とするとともに、この凸部に勘合される凹部を逆円錐状もしくは逆角錐状に形成することとすれば、これら凸部と凹部との嵌合面が応力緩和層の厚み方向に対して傾斜することとなる。 Furthermore, as according to the above configuration, the projecting portion constituting the stress relaxation layer with a conical or pyramidal shape, if forming a recess which is fitted into the convex portion to the reverse conical or reverse pyramid shape, mating surfaces of these projections and recesses is to be inclined to the thickness direction of the stress relaxation layer. このため、凸部と凹部との滑り度合いが高められるようになり、ひいては、応力緩和層としての応力緩和能力が高められるようになる。 Therefore, now slip degree of the convex portion and the concave portion is increased, and thus, so that the stress relaxation ability as the stress relaxation layer is enhanced.
また、上記半導体装置では、温度変動幅が大きくなる構造体あるいは支持体の角部における応力が集中することとなる。 Further, in the semiconductor device, so that the stress at the corners of the structure or support temperature fluctuation width increases are concentrated. この点、上記構成によれば、これら応力が集中する構造体あるいは支持体の角部に対応するかたちで半導体素子の幾何中心から応力緩和層の角部にかけて上記凹部及び凸部の数が漸次多くなる態様で形成されたことによって、応力の度合いに応じた応力緩和が図られるようになり、半導体装置に内在する応力を好適に緩和することが可能となる。 According to the constitution described above, the recess and protrusion number gradually more from the geometric center of the semiconductor element in the form corresponding to the corner portion of the structure or support these stresses are concentrated toward the corners of the stress relaxation layer by formed in a further aspect, is as stress relaxation according to the degree of stress is reduced, it is possible to suitably relax the stress inherent in the semiconductor device.

請求項に記載の発明は、請求項に記載の半導体装置において、前記凸部が一柱面を底とする三角柱状に形成されてなり、前記凹部が前記三角柱状の凸部に嵌合される逆三角柱状に形成されてなることを要旨とする。 The invention of claim 2 is the semiconductor device according to claim 1, it is formed into a triangular prism shape that the convex portion is the bottom one poster surface, fitting the recess in the convex portion of the triangular prism-like It formed in an inverted triangular prism shape that is the subject matter by comprising.

上記構成によるように、三角柱状の一柱面を底とする凸部とこの凸部に嵌合される逆三角柱状の凹部とによる凹凸嵌合構造を構成することとすれば、これら凸部及び凹部の変形と、三角柱状の凸部の傾斜面と逆三角柱状の凹部の傾斜面との滑り効果によって半導体装置内に内在した応力が好適に緩和されるようになる。 As with the above configuration, if configuring the recess-projection fitting structure according to a reverse triangular prism-shaped recess to be fitted to the convex portion and the convex portion to the base triangular prismatic One Pillar surface, these protrusions and and deformation of the recess, so that stress inherent in the semiconductor device by shear effect of the inclined surface and the reverse triangular inclined surface of the concave portion of the triangular shaped protrusions are preferably alleviated.

請求項に記載の発明は、請求項1または2に記載の半導体装置において、前記凹部及び凸部が、前記半導体素子の幾何中心を基点とする点対称に形成されてなることを要旨とする。 The invention of claim 3 is the semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the concave and convex portions, and summarized in that become formed symmetrically point that originates the geometric center of the semiconductor element .

上記半導体装置では、構造体や支持体の外縁から熱源となる半導体素子の中心に向けて応力が生じることとなる。 In the semiconductor device described above, so that the stress is generated toward the center of the semiconductor element as a heat source from the outer edge of the structure and support. この点、上記構成によれば、応力緩和層を構成する凹部及び凸部が半導体素子の幾何中心を基点とする点対称に形成されることによって、構造体や支持体の外縁から熱源となる半導体素子の中心に向けて生じた応力に対しての上記凸部及び凹部の移動指向性が高められるようになり、ひいては、応力緩和層としての応力緩和効果も的確に高められるようになる。 According to the constitution described above, by concave and convex portions constituting the stress relaxation layer is formed symmetrically point that originates the geometric center of the semiconductor element, a semiconductor as a heat source from the outer edge of the structure and support become the convex portion and the movement directionality of the recess with respect to the resulting stress toward the center of the element is increased, and thus, become increased appropriately even stress relieving effect as a stress relaxation layer.

請求項に記載の発明は、請求項のいずれか一項に記載の半導体装置において、前記凹部及び前記凸部が、前記半導体素子の幾何中心を基点とする放射状に形成されてなることを要旨とする。 The invention of claim 4 is the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the recess and the convex portion is formed by radially formed that originates the geometric center of the semiconductor element it is the gist of.

上記構成によれば、応力緩和層を構成する凹部及び凸部が半導体素子の幾何中心を基点とする放射状に形成されたことによって、構造体や支持体の外縁から熱源となる半導体素子の中心に向けて生じた応力に対応するかたちで上記凸部及び凹部の移動指向性が高められるようになることから、この場合も応力緩和層としての応力緩和効果が的確に高められるようになる。 According to the above configuration, by concave and convex portions constituting the stress relaxation layer is formed radially to base the geometric center of the semiconductor element, the center of the semiconductor element as a heat source from the outer edge of the structure and support since in the form corresponding to the oriented resulting stress so move directivity of the convex and concave portions is enhanced, the stress relaxation effect as a stress relaxation layer Again comes to increased appropriately.

請求項に記載の発明は、請求項のいずれか一項に記載の半導体装置において、前記凹部及び前記凸部が、前記半導体素子の幾何中心を中点とする円形状に形成されてなることを要旨とする。 The invention of claim 5 is the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the recess and the protrusion is formed in a circular shape to the midpoint of the geometric center of the semiconductor element to become Te and gist.

上記構成によるように、応力緩和層を構成する凹部及び凸部を半導体素子の幾何中心を中心とする円形状に形成することとすれば、これら凹部及び凸部の移動指向性が応力緩和層の全方位に対して高められるようになり、この場合も、応力緩和層としての応力緩和効果が的確に高められるようになる。 As with the above configuration, if to form a concave and convex portions constituting the stress relaxation layer in a circular shape around the geometric center of the semiconductor element, the moving directionality of the recesses and projections of the stress relaxation layer now enhanced with respect to all directions, also in this case, so that stress relaxation effect as a stress relaxation layer is increased appropriately.

請求項に記載の発明は、請求項1〜 のいずれか一項に記載の半導体装置において、前記支持体は、前記半導体素子を含む構造体を冷却する冷却器であることを要旨とする。 The invention of claim 6 is the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein the support is summarized in that a cooler for cooling the structure including the semiconductor element .
この発明は、上記構成によるように、支持体として半導体素子を含む構造体を冷却する冷却器を有する半導体装置に適用して特に有効であり、これら構造体と冷却器との線膨張係数の相違に起因する応力を好適に緩和することができるようになるとともに、半導体装置としての放熱性能も高められるようになる。 The present invention, as according to the above configuration is particularly effective when applied to a semiconductor device having a cooling device for cooling a structure containing the semiconductor element as a support, the difference in linear expansion coefficient between these structures and the cooler together it is possible to suitably relieve caused by stress, the so heat radiation performance is enhanced as a semiconductor device.

請求項に記載の発明は、請求項1〜 のいずれか一項に記載の半導体装置において、前記応力緩和層を構成すべく結合される板材が金属製の板材からなることを要旨とする。 The invention of claim 7 is the semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, and summarized in that sheet material is coupled so as to constitute the stress relieving layer is made of a plate material made of metal .

上記構成によれば、応力緩和層を金属製の板材により構成することによって、この応力緩和層によって半導体装置に内在する応力を緩和する上で、応力緩和層としての熱抵抗の抑制が図られるようになり、ひいては、半導体装置としての放熱性能がより高められるようになる。 According to the above configuration, by constituting the stress relaxation layer by plate material made of metal, in order to relax the stress inherent in the semiconductor device by the stress relaxation layer, so that the suppression of the thermal resistance of the stress relaxation layer is achieved becomes, therefore, so the heat radiation performance of the semiconductor device can be further enhanced.

請求項に記載の発明は、請求項に記載の半導体装置において、前記金属製の板材が、アルミニウムまたは銅からなることを要旨とする。 The invention of claim 8 is the semiconductor device according to claim 7, wherein the metal plate is, a gist that made of aluminum or copper.
上記構成によるように、上記板材をアルミニウムによって構成することとすれば、アルミニウムの剛性が低いことから、応力緩和層による応力吸収時において上記凹部及び凸部が変形しやすくなる。 As with the above arrangement, if it constituting the plate material of aluminum, since the rigidity of aluminum is low, the recess and convex portions are easily deformed at the time of stress absorption by the stress relaxation layer. これにより、これら凹部及び凸部の応力緩和効果が高められるようになる。 Thus, as the stress relaxation effect of the recesses and protrusions is increased. また上記構成によるように、上記板材を銅によって構成することとすれば、銅の熱伝導率が高いことから、上記応力緩和層によって半導体装置に内在する応力を緩和する上で、半導体装置としての熱抵抗をより好適に抑制することができるようになる。 Also as with the above configuration, if it constitutes the plate of copper, since the high thermal conductivity of copper, in order to relax the stress inherent in the semiconductor device by the stress relieving layer, as a semiconductor device it is possible to more suitably suppress thermal resistance.

本発明にかかる半導体装置の第1の実施の形態について、同半導体装置の断面構造を示す断面図。 A first embodiment of a semiconductor device according to the present invention, cross-sectional view showing the sectional structure of the semiconductor device. 同実施の形態の半導体装置の応力緩和層の構造を模式的に示す分解斜視図。 Exploded perspective view showing the structure of the stress relaxation layer of the semiconductor device of the embodiment schematically. 同実施の形態の半導体装置の応力緩和層の平面構造をその拡大断面構造とともに示す平面図及び断面図。 Plan view and a cross-sectional view showing a planar structure of the stress relaxation layer of the semiconductor device of the same embodiment with its enlarged cross-sectional structure. 本発明にかかる半導体装置の第2の実施の形態について、同半導体装置を構成する応力緩和層の構造を模式的に示す分解斜視図。 A second embodiment of a semiconductor device according to the present invention, exploded perspective view schematically showing the structure of the stress relaxation layer of the same semiconductor device. 同実施の形態の半導体装置の応力緩和層の平面構造をその拡大断面構造とともに示す平面図及び断面図。 Plan view and a cross-sectional view showing a planar structure of the stress relaxation layer of the semiconductor device of the same embodiment with its enlarged cross-sectional structure. 本発明にかかる半導体装置の第3の実施の形態について、同半導体装置を構成する応力緩和層の構造を模式的に示す分解斜視図。 A third embodiment of a semiconductor device according to the present invention, exploded perspective view schematically showing the structure of the stress relaxation layer of the same semiconductor device. 同実施の形態の半導体装置の応力緩和層の平面構造をその拡大断面構造とともに示す平面図及び断面図。 Plan view and a cross-sectional view showing a planar structure of the stress relaxation layer of the semiconductor device of the same embodiment with its enlarged cross-sectional structure. 本発明にかかる半導体装置の第4の実施の形態について、同半導体装置を構成する応力緩和層の構造を模式的に示す分解斜視図。 A fourth embodiment of a semiconductor device according to the present invention, exploded perspective view schematically showing the structure of the stress relaxation layer of the same semiconductor device. 同実施の形態の半導体装置の応力緩和層の平面構造をその拡大断面構造とともに示す平面図及び断面図。 Plan view and a cross-sectional view showing a planar structure of the stress relaxation layer of the semiconductor device of the same embodiment with its enlarged cross-sectional structure. 本発明にかかる半導体装置の第5の実施の形態について、同半導体装置を構成する応力緩和層の構造を模式的に示す分解斜視図。 The fifth embodiment of the semiconductor device according to the present invention, exploded perspective view schematically showing the structure of the stress relaxation layer of the same semiconductor device. 同実施の形態の半導体装置の応力緩和層の平面構造をその拡大断面構造とともに示す平面図及び断面図。 Plan view and a cross-sectional view showing a planar structure of the stress relaxation layer of the semiconductor device of the same embodiment with its enlarged cross-sectional structure. 本発明にかかる半導体装置の第6の実施の形態について、同半導体装置を構成する応力緩和層の構造を模式的に示す分解斜視図。 A sixth embodiment of the semiconductor device according to the present invention, exploded perspective view schematically showing the structure of the stress relaxation layer of the same semiconductor device. 同実施の形態の半導体装置の応力緩和層の平面構造をその拡大断面構造とともに示す平面図及び断面図。 Plan view and a cross-sectional view showing a planar structure of the stress relaxation layer of the semiconductor device of the same embodiment with its enlarged cross-sectional structure. 本発明にかかる半導体装置の他の実施の形態について、同半導体装置を構成する応力緩和層の平面構造をその断面構造とともに示す平面図及び断面図。 For another embodiment of the semiconductor device according to the present invention, a plan view and a sectional view showing a planar structure of the stress relaxation layer of the same semiconductor device with a sectional structure. 従来の半導体装置を構成する応力緩和層の応力緩和効果と放熱性能との関係を示す図。 Diagram showing the relationship between stress relaxation effect of the stress relaxation layer constituting the conventional semiconductor device and the heat dissipation performance.

(第1の実施の形態) (First Embodiment)
図1は、この実施の形態にかかる半導体装置について、その概略断面構造を示したものである。 1, a semiconductor device according to this embodiment, there is shown the schematic sectional structure. 同図1に示されるように、この半導体装置は、支持体としての冷却器100上に応力緩和層200を介して実装される構造体300を有している。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device has a structure 300 which is mounted through the stress relieving layer 200 on the cooler 100 as a support.

ここで、冷却器100は、構造体300を構成する半導体素子310の動作に伴って発せられる熱を熱交換することでその冷却を図るためのものであり、本実施の形態では、例えばアルミニウム製からなる水冷式の冷却器が用いられている。 Here, the cooler 100 is for heat generated accompanying the operation of the semiconductor device 310 constituting the structure 300 achieve its cooling by heat exchange, in the present embodiment, for example, aluminum water-cooled cooler is used consisting of.

こうした冷却器100に支持される構造体300は、半導体素子310とこの半導体素子310が実装された絶縁基板320とによって構成されている。 Structure 300 which is supported in such cooler 100 is constituted by a semiconductor element 310 and the insulating substrate 320 to the semiconductor device 310 is mounted. このうち、半導体素子310は、例えばIGBT(絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ)などの動作時に高温の熱が発せられる電力用半導体素子であり、また絶縁基板320は、DBA(ダイレクト・ブレイジング・アルミニウム)と称される基板であって、セラミック基板321の両面にアルミニウム板322及び323がロウ付け等によって接着固定されている。 Of these, semiconductor element 310 is a semiconductor element for power high-temperature heat is generated during operation, such as for example an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), also the insulating substrate 320, a DBA (Direct Blazing aluminum) a called substrate, an aluminum plate 322 and 323 are bonded by brazing or the like on both surfaces of the ceramic substrate 321. なお、アルミニウム板323は半田311のぬれ性が得られるように表面処理されており、この上面に上記半導体素子310が半田付けによって実装されている。 Incidentally, the aluminum plate 323 is surface treated to wettability of the solder 311 is obtained, the semiconductor element 310 is mounted by soldering on the top surface.

また、これら構造体300と冷却器100との間に介在する応力緩和層200は、これら構造体300と冷却器100との線膨張係数が異なることに起因する熱応力を緩和、吸収する部分であり、ロウ付けやその他の方法によって構造体300及び冷却器100に一体に接合されている。 Further, the stress relieving layer 200 interposed between these structures 300 and the cooler 100, the heat stress linear expansion coefficient between these structures 300 and the cooler 100 is due to different relaxation, the portion of absorbing There are joined integrally with the structure 300 and the cooler 100 by brazing or other methods.

このようにして構成される半導体装置は、上述のように、構造体300と冷却器100との材質の違いにより、それぞれの線膨張係数が異なるものとなっている。 Such semiconductor device configured in the, as described above, the difference in the material, and the cooler 100 and the structure 300, has assumed that the respective linear expansion coefficients are different. このため、上記半導体素子310の動作に伴って高温の熱が発せられることにより、半導体素子310と冷却器100との熱交換によって冷却器100は高温となり熱膨張する一方、半導体素子310の動作が停止すると、冷却器100は次第に低温となり熱収縮する。 Thus, by high-temperature heat with the operation of the semiconductor device 310 is emitted, the cooler 100 by heat exchange with the semiconductor element 310 and the cooler 100 while it thermal expansion and high temperature, the operation of the semiconductor device 310 is When stopped, the cooler 100 is gradually becomes thermal shrinkage and low temperatures. そして、こうした冷却器100の熱膨張や熱収縮の際に、冷却器100とこの冷却器100上に接合される絶縁基板320との線膨張係数が異なることに起因して応力の内在を招き、それら冷却器100や絶縁基板320に反りやクラックを生じる虞がある。 Then, when these coolers 100 of thermal expansion or thermal contraction, the linear expansion coefficient between the insulating substrate 320 is bonded on to the cooler 100 Toko cooler 100 is due to different causes of stress inherent in, there is a possibility that warped or cracking them cooler 100 and the insulating substrate 320.

そこで本実施の形態では、こうした冷却器100や絶縁基板320に反りやクラックの要因となる応力を緩和すべく、冷却器100と構造体300との間に上記応力緩和層200を介在させることとしている。 Then, in the present embodiment, in order to relax the stress which causes warping and cracking in these cooler 100 and the insulating substrate 320, as by interposing the stress absorbing layer 200 between the cooler 100 and the structure 300 there. 図2に、本実施の形態で採用する応力緩和層200について、その分解斜視構造を模式的に示す。 2, the stress relieving layer 200 employed in this embodiment is an exploded perspective structural schematic.

図2に示すように、この応力緩和層200は、例えばアルミニウム製の下板210と上板220とが結合された結合体として構成されている。 As shown in FIG. 2, the stress relieving layer 200, for example an aluminum-made bottom plate 210 of the upper plate 220 is configured as a conjugate bound. なおここでは、この結合体が下板210と上板220との積層による積層体となっている。 Note here, the conjugate is a laminate of the laminate of the lower plate 210 and upper plate 220. こうした結合体(積層体)を構成する下板210には、上板220に対向する面に冷却器100及び構造体300の面方向への移動指向性が緩和可能、特に無指向性とされた形状からなる多数の円錐状の複数の凸部211が、半導体素子310の幾何中心にあたる中心線Oを基点として点対称かつマトリクス状に形成されている。 The lower plate 210 constituting such conjugate (laminate), the surface facing the moving directionality of the surface direction of the cooler 100 and the structure 300 can relax to the upper plate 220, which is particularly omnidirectional numerous conical plurality of projections 211 made of shape are formed in point symmetry and a matrix as a base point to the center line O falls geometric center of the semiconductor device 310. また、上板220には、上記下板210に対向する面に冷却器100及び構造体300の面方向への移動指向性が無指向性とされた形状からなって上記凸部211が嵌合される逆円錐状の複数の凹部221が、これも半導体素子310の幾何中心にあたる中心線Oを基点として点対称かつマトリクス状に形成されている。 Further, the upper plate 220, the convex portion 211 made of the moving directionality of the surface direction of the cooler 100 and the structure 300 on the surface facing the lower plate 210 is a non-directional shape fitting a plurality of recesses 221 inverted cone shaped to be found which are also formed in point symmetry and a matrix as a base point to the center line O falls geometric center of the semiconductor device 310. そしてこれにより、これら下板210と上板220とは、その結合面(積層面)が互いに対向する凹凸嵌合構造をなしている。 And thereby, to these lower plate 210 and upper plate 220, and has a recess-projection fitting structure in which the coupling surface (stacking surface) face each other. なお、これら凸部211及び凹部221の数は、応力緩和層200の応力緩和能力に比例するものであり、これら凸部211及び凹部221は製造上可能な限り多く形成されるものとする。 The number of these protrusions 211 and recesses 221 are in proportion to the stress relaxation ability of the stress relaxation layer 200, these protrusions 211 and recesses 221 are assumed to be much formed as possible manufacturing.

そして、図3に平面図と併せてそのA−A線及びB−B線に沿った拡大断面構造をそれぞれ示すように、下板210に形成された凸部211と上板220に形成された凹部221とが互いに嵌合されることによって、上記凹凸嵌合構造として形成される面を積層面とする積層体としての応力緩和層200が構成される。 Then, the line A-A and B-B line enlarged cross-sectional structure taken along a as shown respectively, formed on the protrusion 211 and the upper plate 220 formed on the lower plate 210 together with a plan view in FIG. 3 by the recess 221 are fitted together, the stress relaxation layer 200 of a laminated body of a laminated surface a surface which is formed as the recess-projection fitting structure is formed. なお、本実施の形態では、凸部211及び凹部221に関する移動指向性の緩和化を維持すべく、下板210と上板220との四隅をねじSCによりねじ止めすることによって応力緩和層200を構成するそれら下板210及び上板220間の締結を図っている。 In the present embodiment, to maintain the movement directionality of the relaxation of about protrusion 211 and the recess 221, the four corners of the lower plate 210 and upper plate 220 of the stress relaxing layer 200 by screwing a screw SC thereby achieving the engagement between their lower plate 210 and upper plate 220 of.

次に、本実施の形態の半導体装置による上記応力緩和層200の作用について説明する。 Next, the operation of the above stress relaxation layer 200 by the semiconductor device of this embodiment.
すなわちいま、冷却器100や構造体300に対して応力が発生したとすると、凸部211及び凹部221の移動指向性が無指向性とされたことにより、これら凸部211及び凹部221が応力に応じる態様で変形するようになるとともに、凸部211と凹部221との間で滑りが生じるようになる。 That Assuming that stress is generated against the cooler 100 and the structure 300, by moving the directivity of the convex portions 211 and concave portions 221 are omni-directional, these protrusions 211 and recesses 221 are stress with so deformed in a manner to respond, so slippage occurs between the convex portion 211 and concave portion 221. こうして、冷却器100や構造体300に対して発生した応力が次第に分散される態様で緩和されるようになる。 Thus, so stress generated against the cooler 100 and the structure 300 is reduced in a manner that is gradually dispersed.

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。 As described above, according to the semiconductor device of the present embodiment, so that effects can be obtained as listed below.
(1)冷却器100と構造体300との間に介在する応力緩和層200を、移動指向性が緩和可能、特に無指向性とされた円錐状の凸部211及び逆円錐状の凹部221からなる凹凸嵌合構造を備えた結合体として構成することとした。 (1) The stress relaxation layer 200 interposed between the cooler 100 and the structure 300, the mobile directivity can relax, especially conical protrusion 211 and the inverted cone-shaped recess 221 that is omni-directional It was be configured as a coupling body with a recess-projection fitting structure composed. これにより、これら凸部211及び凹部221の応力に応じた変形や凸部211と凹部221との間での滑りを通じて、半導体装置に内在した応力が緩和されるようになる。 Thus, through the slippage between the deformation and the projecting portion 211 and the recess 221 in response to the stress of these protrusions 211 and recesses 221, so that stresses inherent in the semiconductor device is reduced.

(2)応力緩和層200を、多数の凸部211及び凹部221の凹凸嵌合構造として構成した。 (2) The stress relieving layer 200, configured as a recess-projection fitting structure of a number of protrusions 211 and recesses 221. これにより、結合体としての嵌合面積が拡大されるようになり、応力緩和層200としての熱抵抗についてもその好適な抑制を図ることができるようになる。 Thus, now it fits the area of ​​the coupling body is enlarged, so that it is also possible to its preferred suppressing the thermal resistance of the stress relaxation layer 200.

(3)応力緩和層200を、上下一対の下板210と上板220とによって構成することとした。 (3) a stress relaxation layer 200, was be constituted by a pair of upper and lower bottom plates 210 and the upper plate 220. これにより、上記応力緩和層200としての構造上の簡略化が図られるようになる。 Thereby, as simplification of the structure as the stress absorbing layer 200 is achieved.

(4)凸部211と凹部221とによる嵌合構造として形成される面を、下板210と上板220との積層面とした。 (4) and the protrusion 211 and the recess 221 of the surface to be formed as a fitting structure according to the lower plate 210 and the stacking surface of the upper plate 220. これにより、応力緩和層200による面方向に対する応力緩和効果が高められるようになる。 Thus, as the stress relieving effect is enhanced with respect to the surface direction of the stress relaxation layer 200.

(5)応力緩和層200を、アルミニウムによって形成することとした。 (5) The stress relaxation layer 200 and the forming of aluminum. これにより、下板210及び上板220の移動指向性が緩和されるようになり、ひいては、応力緩和層200としての応力緩和効果がより高められるようになる。 Thus, now moving directionality of the lower plate 210 and upper plate 220 is alleviated, thus, so that stress relaxation effect as the stress relieving layer 200 is further enhanced.

(6)凸部211を円錐状に形成するとともに、凹部221を逆円錐状に形成することとした。 (6) the projecting portion 211 so as to form a conical shape, it was decided to form a recess 221 in the reverse conical. これにより、これら凸部211と凹部221との滑り度合い、並びに移動指向性の緩和化の度合いが高められるようになり、ひいては、応力緩和層200としての応力緩和効果が高められるようになる。 Thus, slippage degree between these protrusions 211 and the recesses 221, and now the degree of movement directed relaxation of is increased, and thus, so is enhanced stress relaxation effect as the stress relaxation layer 200.

(第2の実施の形態) (Second Embodiment)
以下、本発明にかかる半導体装置を具体化した第2の実施の形態を図4及び図5を参照して説明する。 Hereinafter, a description will be given of a second embodiment embodying the semiconductor device according to the present invention with reference to FIGS. なお、この第2の実施の形態は、下板210及び上板220に形成する凸部及び凹部を一柱面を底とする三角柱状及び逆三角柱状に形成したものであり、その他の基本的な構成は先の第1の実施の形態と共通になっている。 In this second embodiment are those formed in the triangular and reverse triangular prism shape with base One Pillar surface projections and recesses formed on the lower plate 210 and upper plate 220, other basic of Do arrangement has in common with the first embodiment of the first.

図4及び図5は、先の図2及び図3に対応する図として、この第2の実施の形態にかかる半導体装置を構成する応力緩和層200の構造を示したものである。 4 and 5, a view corresponding to the previous Figures 2 and 3 shows the structure of the stress relaxation layer 200 included in the semiconductor device according to the second embodiment. なお、これら図4及び図5において、先の図2及び図3に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。 In these FIGS. 4 and 5, respectively, for the same elements as the elements shown in the preceding Figures 2 and 3 are denoted by the same reference numerals and overlapping description thereof elements omitted .

すなわち図4に示すように、本実施の形態では、応力緩和層200を構成する下板210に、移動指向性を緩和可能な形状の凸部、すなわち一柱面を底とする三角柱状の凸部212が形成されている。 That is, as shown in FIG. 4, in this embodiment, the lower plate 210 constituting the stress relaxation layer 200, the convex portion of the relaxed shape capable mobile directional, i.e. triangular convex to base One Pillar surface part 212 is formed. また、こうした下板210と結合される上板220には、上記凸部212が嵌合される態様で、移動指向性を緩和可能な形状の凹部、すなわち一柱面を底とする逆三角柱状の凹部222が形成されている。 Further, the upper plate 220 to be coupled with such lower plate 210, in the manner the convex portion 212 is fitted, the recess of the relaxation shape capable mobile directional, i.e. reverse triangular prism with base One Pillar surface recess 222 is formed. なお、本実施の形態では、冷却器100や構造体300に対して発生する応力がそれらの四隅を基点として上記半導体素子310の中心に向かって推移することに鑑み、上記凸部212及び凹部222を上記半導体素子310の幾何中心にあたる中心線Oを基点とする放射状に形成することとする。 In this embodiment, considering that the stress generated against the cooler 100 and the structure 300 transitions toward the center of the semiconductor element 310 as a base point the four corners thereof, the convex portion 212 and concave portion 222 It is referred to as forming radially to a base point to the center line O falls geometric center of the semiconductor element 310.

そして、図5に示すように、下板210に形成された凸部212と上板220に形成された凹部222とが互いに嵌合されることによって、上記凹凸嵌合構造として形成される面を積層面とする積層体としての応力緩和層200が構成される。 Then, as shown in FIG. 5, by a recess 222 formed in the protrusion 212 and the upper plate 220 formed on the lower plate 210 is fitted to each other, the surface formed as the recess-projection fitting structure stress relaxation layer 200 of a laminated body of a laminated surface is formed.

このような応力緩和層200の存在により、冷却器100や構造体300に対して応力が発生したとすると、移動指向性が緩和された三角柱状の凸部212及び逆三角柱状の凹部222が応力に応じる態様で変形するようになるとともに、凸部212と凹部222との間で滑りが生じるようになる。 The presence of such a stress relaxation layer 200, if the stress is generated to the cooler 100 and the structure 300, protrusions 212 move directivity is relaxed triangular prism and reverse triangular recess 222 Stress with so deformed in a manner to respond to, so slippage occurs between the protrusion 212 and the recess 222. また本実施の形態では、これら凸部212及び凹部222が半導体素子310の幾何中心に対応する中心線Oを基点として放射状に形成されたことによって、冷却器100及び構造体300の四隅や周辺端部を起点として上記中心線Oに向かって推移する応力の分布に応じる態様で凸部212及び凹部222に変形や滑りが生じるようになる。 Further, in this embodiment, by these protrusions 212 and recesses 222 are formed radially to the center line O as a base point corresponding to the geometric center of the semiconductor element 310, four corners or near end of the cooler 100 and structures 300 part deformation and sliding on the convex portion 212 and concave portion 222 in a manner to respond to the stress distribution that changes toward the center line O is to occur starting from the. こうして、冷却器100や構造体300に対して発生した応力が次第に分散される態様で緩和されるようになる。 Thus, so stress generated against the cooler 100 and the structure 300 is reduced in a manner that is gradually dispersed.

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置によれば、第1の実施の形態による前記(1)〜(5)の効果に準じた効果が得られるとともに、前記(6)の効果に代えて以下のような効果が得られるようになる。 As described above, according to the semiconductor device according to the present embodiment, the effect is obtained in accordance to the effect of the of the first embodiment (1) to (5), the effect of the (6) so the following effects can be obtained instead.

(7)凸部212を一柱面を底とする三角柱状に形成するとともに、この凸部212が嵌合される凹部222を逆三角柱状に形成することとした。 (7) The convex portion 212 so as to form a triangular prism shape with base One Pillar surfaces, it was decided to form a recess 222 that the protrusion 212 is fitted in the reverse triangular. これにより、これら凸部212と凹部222の各傾斜面の嵌合によって下板210と上板220とが結合されるようになることから、凸部212と凹部222との間での滑り効果が高められるようになり、ひいては、応力緩和層200としての応力緩和効果が高められるようになる。 Thus, the sliding effect between from becoming so that the lower plate 210 and upper plate 220 are coupled by the engagement of the inclined surfaces of the protrusions 212 and the recesses 222, the protrusion 212 and the recess 222 become increased, thus, so that stress relaxation effect as the stress relieving layer 200 is enhanced.

(8)凸部212及び凹部222を、上記中心線Oを基点とした放射状に形成することとした。 (8) convex portions 212 and concave portions 222, it was decided to form radially with a base point the center line O. これにより、これら凸部212及び凹部222の移動指向性が冷却器100や構造体300に対して発生する応力の推移に対応する態様で緩和されるようになり、ひいては、応力緩和層200としての応力緩和能力が高められるようになる。 Thus, now moving directivity of these convex portions 212 and concave portions 222 is reduced in a manner corresponding to the transition of the stress generated against the cooler 100 and the structure 300, and thus, as the stress relieving layer 200 so the stress relaxation ability is enhanced. なお、ここでは、下板210及び上板220に形成される凸部及び凹部として、先の第1の実施の形態の円錐状の凸部211及び逆円錐状の凹部221に代えて三角柱状の凸部212及び逆三角柱状の凹部222を採用することとしたが、先の第1の実施の形態の円錐状の凸部211及び逆円錐状の凹部221を上記中心線Oを基点として放射状に形成することも勿論有効である。 Here, the lower plate as 210 and the convex and concave portions are formed in the upper plate 220, a first embodiment according to the preceding conical triangular prism instead of the protrusion 211 and the inverted cone-shaped concave portion 221 of the was decided to adopt a convex portion 212 and the inverse triangular recesses 222, radially of the first embodiment of the conical protrusion 211 and the inverted cone-shaped recess 221 of the above as a base point to the center line O form it is of course effective to.

(第3の実施の形態) (Third Embodiment)
以下、本発明にかかる半導体装置を具体化した第3の実施の形態を図6及び図7を参照して説明する。 Hereinafter, a description will be given of a third embodiment embodying the semiconductor device according to the present invention with reference to FIGS. なお、この第3の実施の形態は、先の第2の実施の形態と同じく下板210及び上板220に形成する凸部及び凹部を、一柱面を底とする三角柱状及び逆三角柱状に形成したものであり、その他の基本的な構成は先の第1の実施の形態と共通になっている。 In this third embodiment, the projecting portion formed on the lower plate 210 and upper plate 220 as in the second embodiment of the above and the recess, triangular and reverse triangular prism shape with base One Pillar surface to are those formed, other basic structure of which is in common with the first embodiment of the first.

図6及び図7は、先の図2及び図3に対応する図として、この第3の実施の形態にかかる半導体装置を構成する応力緩和層200の構成を示したものである。 6 and 7, as view corresponding to the previous Figures 2 and 3, illustrates the configuration of the stress relieving layer 200 included in the semiconductor device according to the third embodiment. なお、これら図6及び図7において、先の図2及び図3に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。 In these FIGS. 6 and 7, respectively The same elements as the elements shown in the preceding Figures 2 and 3 are denoted by the same reference numerals and overlapping description thereof elements omitted .

すなわち図6に示すように、本実施の形態では、応力緩和層200を構成する下板210に、移動指向性を緩和可能な形状の凸部、すなわち一柱面を底とする三角柱状の凸部213が形成されている。 That is, as shown in FIG. 6, in this embodiment, the lower plate 210 constituting the stress relaxation layer 200, the convex portion of the relaxed shape capable mobile directional, i.e. triangular convex to base One Pillar surface part 213 is formed. また、こうした下板210と結合される上板220には、上記凸部213が嵌合される態様で、移動指向性を緩和可能な形状の凹部、すなわち一柱面を底とする逆三角柱状の凹部223が形成されている。 Further, the upper plate 220 to be coupled with such lower plate 210, in the manner the convex portion 213 is fitted, the recess of the relaxation shape capable mobile directional, i.e. reverse triangular prism with base One Pillar surface recess 223 is formed. なお、本実施の形態では、冷却器100や構造体300に対して発生する応力が、これらの四隅を基点として上記半導体素子310の中心に向かって推移することに鑑み、凸部213及び凹部223を上記半導体素子310の幾何中心に対応する中心線Oを中心とした円形状に形成することとする。 In the present embodiment, stress generated against the cooler 100 and the structure 300, considering that transitions toward the center of the semiconductor element 310 these corners as the base, the convex portions 213 and concave portions 223 It is referred to as forming a circular shape centered on the center line O which corresponds to the geometric center of the semiconductor element 310.

そして、図7に示すように、下板210に形成された凸部213と上板220に形成された凹部223とが互いに嵌合されることによって、上記凹凸嵌合構造として形成される面を積層面とする積層体としての応力緩和層200が構成される。 Then, as shown in FIG. 7, by a recess 223 formed in the protrusion 213 and the upper plate 220 formed on the lower plate 210 is fitted to each other, the surface formed as the recess-projection fitting structure stress relaxation layer 200 of a laminated body of a laminated surface is formed.

このような応力緩和層200の存在により、冷却器100や構造体300に対して応力が発生したとすると、移動指向性が緩和された三角柱状の凸部213及び逆三角柱状の凹部223が応力に応じる態様で変形するようになるとともに、凸部213と凹部223との間で滑りが生じるようになる。 The presence of such a stress relaxation layer 200, if the stress is generated to the cooler 100 and the structure 300, the mobile directivity is relaxed triangular convex portion 213 and the inverse triangular recess 223 Stress with so deformed in a manner to respond to, so slippage occurs between the protrusion 213 and the recess 223. また本実施の形態では、これら凸部213及び凹部223が上記中心線Oを中心として円形状に形成されたことによって、凸部213及び凹部223の移動指向性の緩和化の度合いが中心線Oを中心とした全方位に対して高められ、これら凸部213及び凹部223の変形や滑りが生じやすくなる。 Further, in this embodiment, by these protrusions 213 and recesses 223 are formed in a circular shape around the center line O, the convex portion 213 and the degree of center line O of the moving directionality of the relaxation of the recess 223 It raised against all directions around the deformation and slipping of the convex portion 213 and concave portion 223 is likely to occur. こうして、冷却器100や構造体300に対して発生した応力が次第に分散される態様で緩和されるようになる。 Thus, so stress generated against the cooler 100 and the structure 300 is reduced in a manner that is gradually dispersed.

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置によれば、第1の実施の形態による前記(1)〜(5)の効果、及び第2の実施の形態による前記(7)の効果に準じた効果が得られるとともに、第2の実施の形態による前記(8)の効果に代えて以下のような効果が得られるようになる。 As described above, according to the semiconductor device according to this embodiment, the effect of the of the first embodiment (1) Effect to (5), and the according to the second embodiment (7) with effect is obtained in conformity with, so the following advantages in place of the effect of the according to the second embodiment (8) is obtained.

(9)凸部213及び凹部223を、上記中心線Oを中心とした円形状に形成することとした。 (9) the protrusion 213 and the recess 223, it was decided to form a circular shape centered on the center line O. これにより、これら凸部213及び凹部223による応力緩和能力が応力緩和層200の全方位に対して高められるようになる。 Accordingly, the stress relaxation ability of these protrusions 213 and the recess 223 comes to be increased with respect to all directions of the stress relaxation layer 200. なお、ここでは、下板210及び上板220に形成される凸部及び凹部として、先の第1の実施の形態の円錐状の凸部211及び逆円錐状の凹部221に代えて三角柱状の凸部213及び逆三角柱状の凹部223を採用することとしたが、先の第1の実施の形態の円錐状の凸部211及び逆円錐状の凹部221を上記中心線Oを中心として円形状に形成することも勿論有効である。 Here, the lower plate as 210 and the convex and concave portions are formed in the upper plate 220, a first embodiment according to the preceding conical triangular prism instead of the protrusion 211 and the inverted cone-shaped concave portion 221 of the it was decided to adopt a convex portion 213 and the inverse triangular recess 223, but circular a first embodiment of a cone-shaped convex portion 211 and inverted cone-shaped recess 221 of the previous about said center line O it is of course effective to form the.

(第4の実施の形態) (Fourth Embodiment)
以下、本発明にかかる半導体装置を具体化した第4の実施の形態を図8及び図9を参照して説明する。 Hereinafter, a description will be given of a fourth embodiment embodying the semiconductor device according to the present invention with reference to FIGS. なお、この第4の実施の形態は、下板210及び上板220に形成する凸部及び凹部の数を、半導体素子310の幾何中心から応力緩和層200の角部にかけて漸次多くなる態様で形成したものであり、その他の基本的な構成は先の第1の実施の形態と共通になっている。 In this fourth embodiment, forming a number of peaks and valleys to be formed in the lower plate 210 and upper plate 220, with progressively more further embodiments from the geometric center of the semiconductor element 310 toward the corners of the stress relaxation layer 200 are those the other basic structure of which is in common with the first embodiment of the first.

図8及び図9は、先の図2及び図3に対応する図として、この第2の実施の形態にかかる半導体装置を構成する応力緩和層200の構成を示したものである。 8 and 9, as view corresponding to the previous Figures 2 and 3, illustrates the configuration of the stress relieving layer 200 included in the semiconductor device according to the second embodiment. なお、これら図8及び図9において、先の図2及び図3に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。 In these FIGS. 8 and 9, respectively, for the same elements as the elements shown in the preceding Figures 2 and 3 are denoted by the same reference numerals and overlapping description thereof elements omitted .

すなわち図8に示すように、本実施の形態では、冷却器100や構造体300に対して発生する応力がそれらの四隅を基点として上記半導体素子310の中心に向かって推移することに鑑み、下板210には、半導体素子310の幾何中心にあたる中心線Oから同下板210の四隅210A〜210Dにかけて漸次多くなる態様で凸部214が形成されている。 That is, as shown in FIG. 8, in this embodiment, considering that the stress generated against the cooler 100 and the structure 300 transitions toward the center of the semiconductor element 310 as a base point the four corners thereof, the lower the plate 210, protrusions 214 are formed at gradually many other modes toward four corners 210A~210D geometric center the bottom plate 210 from the center line O falls in semiconductor device 310. また、こうした下板210と結合される上板220には、同じく上記中心線Oから同上板220の四隅220A〜220Dにかけて漸次多くなる態様で、上記凸部214と嵌合される凹部224が形成されている。 Further, the upper plate 220 to be coupled with such lower plate 210, like in gradually many other modes toward four corners 220A~220D of the upper plate 220 from the center line O, the recess 224 to be fitted with the convex portion 214 is formed It is. なお、これら凸部214、凹部224としては、先の第1の実施の形態と同様、円錐状、逆円錐状のものをそれぞれ採用している。 Incidentally, these convex portions 214, the recess 224, are employed similarly to the first embodiment described above, conical, inverse cone ones, respectively.

そして、図9に示すように、下板210に形成された凸部214と上板220に形成された凹部224とが互いに嵌合されることによって、上記凹凸嵌合構造として形成される面を積層面とする積層体としての応力緩和層200が構成される。 Then, as shown in FIG. 9, by a recess 224 formed in the protrusion 214 and the upper plate 220 formed on the lower plate 210 is fitted to each other, the surface formed as the recess-projection fitting structure stress relaxation layer 200 of a laminated body of a laminated surface is formed. これにより、同図9にA−A線に沿った拡大断面構造を示すように、下板210と上板220との結合面では、応力緩和層200の四隅200A〜200Dから中心に向けて凸部214及び凹部224の形成密度が高められた凹凸嵌合構造が形成されるようになる。 Thus, as in FIG. 9 shows an enlarged cross section taken along the line A-A, the coupling surface of the lower plate 210 and upper plate 220, toward the center from the four corners of the stress relaxation layer 200 200A through 200D convex projection fitting structure forming densified parts 214 and the recess 224 is to be formed.

このような応力緩和層200の存在により、冷却器100や構造体300に対して応力が発生したとすると、移動指向性が緩和された凸部214及び凹部224が応力に応じる態様で変形するようになるとともに、凸部214と凹部224との間で滑りが生じるようになる。 The presence of such a stress relaxation layer 200, if the stress is generated to the cooler 100 and the structure 300, so that the protrusions 214 and recesses 224 which moves directivity has been alleviated is deformed in a manner to respond to stress together it becomes, so slippage occurs between the protrusion 214 and the recess 224. また、本実施の形態では、凸部214及び凹部224の数が上記中心線Oから応力緩和層200の四隅200A〜200Dから上記中心線Oにかけて漸次多くなる態様で形成されたことによって、冷却器100や構造体300の四隅を基点として発生した応力がその初期段階で応力緩和層200の四隅200A〜200Dにおいて緩和されたのちに応力緩和層200の中心部に向かうにつれて次第に緩和されるようになる。 Further, in this embodiment, by the number of the convex portions 214 and concave portions 224 are formed at gradually many other modes toward the center line O from the four corners 200A~200D of the stress relaxation layer 200 from the center line O, cooler It comes to be gradually relaxed toward the center of the stress relaxation layer 200 after the stress generated four corners of 100 or structure 300 as a base point is relaxed in the four corners 200A~200D of the stress relaxation layer 200 in its initial stage . こうして、本実施の形態による応力緩和層200によっても、冷却器100や構造体300に対して発生した応力が次第に分散される態様で緩和されるようになる。 Thus, even by the stress relieving layer 200 according to this embodiment, so that stress generated against the cooler 100 and the structure 300 is reduced in a manner that is gradually dispersed.

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置によれば、第1の実施の形態による前記(1)〜(6)の効果に準じた効果が得られるとともに、更に以下のような効果が併せて得られるようになる。 As described above, according to the semiconductor device according to the present embodiment, the effect is obtained in accordance to the effect of the of the first embodiment (1) to (6), further the following advantages is to be obtained together.

(10)下板210及び上板220に形成される凸部214及び凹部224を、上記中心線Oから下板210及び上板220の四隅210A〜210D及び220A〜220Dにかけて漸次多くなる態様で形成することとした。 (10) forming the convex portions 214 and concave portions 224 are formed on the lower plate 210 and upper plate 220, with progressively more further aspect toward four corners 210A~210D and 220A~220D of the lower plate 210 and upper plate 220 from the center line O It was decided to. これにより、冷却器100や構造体300の四隅を基点として発生する応力を初期段階で好適に緩和することができるようになる。 Thus, the stress generated four corners of the cooler 100 and structure 300 as a base point to be able to suitably relaxed at the initial stage.

(第5の実施の形態) (Fifth Embodiment)
以下、本発明にかかる半導体装置を具体化した第5の実施の形態を図10及び図11を参照して説明する。 Hereinafter, a description will be given of a fifth embodiment embodying the semiconductor device according to the present invention with reference to FIGS. なお、この第5の実施の形態は、下板210及び上板220に形成する凸部及び凹部を、円錐状の凸部215及び逆円錐状の凹部225と一柱面を底とする三角柱状の凸部216と一柱面を底とする逆三角柱状の凹部226とによって構成したものであり、その他の基本的な構成は先の第1の実施の形態と共通になっている。 In this fifth embodiment, the lower plate 210 and the convex portion and the concave portion is formed in the upper plate 220, a triangular prism shape having a conical protrusion 215 and inverted cone-shaped concave portion 225 and the bottom one poster surface of the protrusion 216 and are those constituted by a reverse triangular prism-shaped recess 226 to the bottom one pillar surface, other basic structure of which is in common with the first embodiment of the first.

図10及び図11は、先の図2及び図3に対応する図として、この第5の実施の形態にかかる半導体装置を構成する応力緩和層200の構成を示したものである。 10 and 11, as corresponding to FIG. 2 and FIG. 3 of the above shows the configuration of the stress relieving layer 200 included in the semiconductor device according to the fifth embodiment. なお、これら図10及び図11において、先の図2及び図3に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。 In these FIGS. 10 and 11, respectively, for the same elements as the elements shown in the preceding Figures 2 and 3 are denoted by the same reference numerals and overlapping description thereof elements omitted .

すなわち図10に示すように、本実施の形態では、冷却器100や構造体300に対して発生する応力がそれらの四隅を基点として上記半導体素子310の中心に向かって推移することに鑑み、下板210の四隅210A〜210Dには円錐状の凸部215を高い密度で形成することとするとともに、これら四隅210A〜210D間の四辺には一柱面を底とする三角柱状の凸部216を形成することとする。 That is, as shown in FIG. 10, in this embodiment, considering that the stress generated against the cooler 100 and the structure 300 transitions toward the center of the semiconductor element 310 as a base point the four corners thereof, the lower with the four corners 210A~210D plate 210 and forming a conical protrusion 215 at a high density, a triangular prism-shaped protrusions 216 to the base one pillar surface in four sides between these corners 210A~210D to be formed. そして、こうした下板210と結合される上板220には、その四隅220A〜220Dに上記凸部215と嵌合される逆円錐状の凹部225が形成されている。 Then, the upper plate 220 to be coupled with such lower plate 210, inverted cone-shaped recess 225 which is engaged with the convex portion 215 is formed at the four corners 220a-220d. また、上板220の四隅220A〜220Dの間の四辺には、上記凸部216と嵌合される一柱面を底とする逆三角柱状の凹部226が形成されている。 Also, the four sides between the corners 220A~220D of the upper plate 220, inverse triangular recess 226 to base One Pillar surface mated with the convex portion 216 is formed.

そして図11に示すように、下板210に形成された円錐状の凸部215と上板220に形成された逆円錐状の凹部225とが互いに嵌合されるとともに、同じく下板210に形成された三角柱状の凸部216と上板220に形成された逆三角柱状の凹部226とが互いに嵌合されることによって、凹凸嵌合構造として形成される面を積層面とする積層体としての応力緩和層200が構成される。 Then, as shown in FIG. 11, with the opposite conical recess 225 are fitted to each other formed in a conical protrusion 215 and the upper plate 220 formed on the lower plate 210, also formed in the lower plate 210 by reverse triangular prism-shaped recess 226 formed in a triangular prism-shaped protrusions 216 and the upper plate 220 is fitted to each other, of the surface to be formed as a recess-projection fitting structure as a laminate of a laminated surface stress relieving layer 200 is formed. これにより、同図11にB1−B1線に沿った拡大断面構造を示すように、下板210と上板220との結合面のうち、応力緩和層200の外縁側では、応力緩和層200の四隅200A〜200Dにおいて高密度の凹凸嵌合構造が形成されるとともに各四隅200A〜200Dの間で低密度の凹凸嵌合構造が形成される。 Thus, in FIG. 11 as an enlarged cross section taken along line B1-B1, of the coupling surface of the lower plate 210 and upper plate 220, the outer edge of the stress relaxation layer 200, the stress relieving layer 200 projection fitting structure of the low density between each corner 200A through 200D are formed with a high density of the recess-projection fitting structure is formed in the four corners 200A through 200D. また、同図11にB2−B2線に沿った拡大断面構造を示すように、下板210と上板220との結合面のうち応力緩和層200の内側では、凹凸嵌合構造が形成されないこととなる。 Further, in FIG. 11 as an enlarged cross section taken along line B2-B2, the inside of the stress relaxation layer 200 of the coupling surface of the lower plate 210 and upper plate 220, the recess-projection fitting structure is not formed to become.

このような応力緩和層200の存在により、冷却器100や構造体300に対して応力が発生したとすると、まず、応力緩和層200の四隅200A〜200Dに高密度に形成された円錐状の凸部215及び逆円錐状の凹部225によって、冷却器100や構造体300の四隅を基点として発生した応力がその初期段階で緩和されるようになる。 The presence of such a stress relaxation layer 200, if the stress is generated to the cooler 100 and the structure 300, first, densely formed conical projections at the four corners of the stress relaxation layer 200 200A through 200D the parts 215 and inverted cone-shaped recess 225, stress generated four corners of the cooler 100 and structure 300 as a base point is to be relaxed in the early stages. そして、応力緩和層200の周辺においても、上記三角柱状の凸部216及び逆三角柱状の凹部226によって、冷却器100や構造体300に対して発生した応力が緩和されるようになる。 Also in the periphery of stress relieving layer 200, by the triangular convex portions 216 and the inverse triangular recesses 226, stress generated against the cooler 100 and the structure 300 is to be alleviated. こうして、冷却器100や構造体300の四隅を基点として発生した応力は、応力緩和層200の200A〜200Dからその中心に推移するにつれて次第に緩和されるようになる。 Thus, stress generated four corners as the base point of the cooler 100 and the structure 300 will be gradually relaxed as to remain in the center from 200A~200D of the stress relaxation layer 200.

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置によれば、第1の実施の形態による前記(1)〜(6)の効果や先の第2の実施の形態による前記(7)の効果に準じた効果が得られるとともに、以下の効果が得られるようになる。 As described above, according to the semiconductor device according to this embodiment, the according to the second embodiment of effects and previous said according to the first embodiment (1) - (6) (7) with effect is obtained in accordance to the effects, the following effects can be obtained.

(11)応力緩和層200の四隅200A〜200Dにおいて円錐状の凸部215及び逆円錐状の凹部225による凹凸嵌合構造を形成するとともに、応力緩和層200の周辺において三角柱状の凸部216及び逆三角柱状の凹部226による凹凸嵌合構造を形成することとした。 (11) to form a recess-projection fitting structure according to a cone-shaped convex portion 215 and inverted cone-shaped recess 225 in the four corners 200A~200D of the stress relaxation layer 200, protrusions 216 triangular prism in the vicinity of the stress relaxation layer 200 and It was to form a recess-projection fitting structure according to the inverse triangular recess 226. これにより、応力の発生の基点となるとともにその影響が大きい冷却器100や構造体300の周辺部に対する応力緩和能力が高められるようになる。 Thus, as the stress relaxation ability is increased with respect to the periphery of the impact is large cooler 100 or structure 300 with a base point of the occurrence of stress. また、このように半導体装置に内在する応力を緩和する上で必要最小限の凹凸嵌合構造を採用したことにより、応力緩和層200としての構造上の簡略化が図られるようにもなる。 Further, by thus adopting the minimum recess-projection fitting structure in order to relax the stress inherent in the semiconductor device, also as simplification of the structure of the stress relaxation layer 200 is achieved.

(12)下板210及び上板220の四隅210A〜210D及び220A〜220Dに形成される凸部215及び凹部225を高密度に形成することとした。 (12) the convex portions 215 and concave portions 225 are formed at the four corners of the lower plate 210 and upper plate 220 210A-210D and 220A~220D was decided to densely formed. これにより、応力発生の基点となる冷却器100や構造体300の四隅に対する応力緩和能力が高められるようになり、冷却器100や構造体300に対して発生した応力をその初期段階で緩和することができるようになる。 That this makes such a stress relaxation ability is increased with respect to the four corners of the cooler 100 and the structure 300 to be a base point of stress generation, to alleviate the stress generated against the cooler 100 and the structure 300 at its initial stage so that it is.

(第6の実施の形態) (Sixth Embodiment)
以下、本発明にかかる半導体装置を具体化した第6の実施の形態を図12及び図13を参照して説明する。 Hereinafter, a description will be given of a sixth embodiment of embodying a semiconductor device according to the present invention with reference to FIGS. 12 and 13. なお、この第6の実施の形態は、三層の積層体によって応力緩和層200を構成したものであり、その他の基本的な構成は先の第1の実施の形態と共通になっている。 In this sixth embodiment are those to constitute a stress relieving layer 200 by lamination of three layers, other basic structure of which is in common with the first embodiment of the first.

図12及び図13は、先の図2及び図3に対応する図として、この第6の実施の形態にかかる半導体装置を構成する応力緩和層200の構成を示したものである。 12 and 13, as corresponding to FIG. 2 and FIG. 3 of the above shows the configuration of the stress relieving layer 200 included in the semiconductor device according to the sixth embodiment. なお、これら図12及び図13において、先の図2及び図3に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。 In these FIGS. 12 and 13, respectively, for the same elements as the elements shown in the preceding Figures 2 and 3 are denoted by the same reference numerals and overlapping description thereof elements omitted .

すなわち図12に示すように、本実施の形態では、上記応力緩和層200が上記下板210と上板220との間に中板230が介在された積層体として構成されている。 That is, as shown in FIG. 12, in this embodiment, the stress absorbing layer 200 is formed as a laminate intermediate plate 230 is interposed between the bottom plate 210 and top plate 220. こうした積層体を構成する中板230には、下板210に対向する面に冷却器100及び構造体300の面方向への移動指向性が緩和、特に無指向性とされた形状からなるとともに上記凸部211と嵌合される逆円錐状の凹部231がマトリクス状に形成されている。 Above in conjunction with the intermediate plate 230 constituting such laminate, the movement directionality of the surface direction of the cooler 100 and the structure 300 on a surface facing the lower plate 210 is relaxed, consisting in particular non-directional and shape inverted cone-shaped recess 231 to be fitted with the convex portion 211 is formed in a matrix. また、この中板230の上板220の対向する面には、冷却器100及び構造体300の面方向への移動指向性が緩和、特に無指向性とされた形状からなる多数の円錐状の凸部232がマトリクス状に形成されている。 Further, the opposing surfaces of the upper plate 220 of the middle plate 230, the moving directionality of the surface direction of the cooler 100 and the structure 300 is relaxed, a large number of conical consisting particularly non-directional and shape protrusions 232 are formed in a matrix. これにより、下板210と中板230との結合面並びに中板230と上板220との結合面が、互いに対向する凹凸嵌合構造として形成されるとともに応力緩和層200の積層面として形成されている。 Thus, coupling surface of the coupling surface and the intermediate plate 230 and upper plate 220 of the lower plate 210 and intermediate plate 230 is formed as a laminate surface of the stress relieving layer 200 while being formed as a recess-projection fitting structure facing each other ing.

そして、図13に示すように、下板210に形成された凸部211と中板230に形成された凹部231とが互いに嵌合されるとともに、同中板230に形成された凸部232と上板220に形成された凹部221とが互いに嵌合されることによって、上記凹凸嵌合構造として形成される面を積層面とする積層体としての応力緩和層200が構成される。 Then, as shown in FIG. 13, with a recess 231 formed in the protrusion 211 and the middle plate 230 formed on the lower plate 210 is fitted to each other, a convex portion 232 formed on Dochu plate 230 by the recesses 221 formed in the upper plate 220 is fitted to each other, the stress relaxation layer 200 of a laminated body of a laminated surface a surface which is formed as the recess-projection fitting structure is formed.

こうして、応力緩和層200では、同図13にA−A線及びB−B線に沿った拡大断面構造を示すように、応力緩和層200の面方向全域に亘って上記凸部211及び凹部231、並びに凸部232及び凹部221による凹凸嵌合構造が形成されるようになる。 Thus, the stress in the relieving layer 200, in FIG. 13 as an enlarged cross section taken along the line A-A and B-B line, stress the convex portion 211 over the surface direction entire area of ​​the relaxation layer 200 and the recess 231 and so the recess-projection fitting structure according to protrusions 232 and recesses 221 are formed.

このような応力緩和層200の存在により、冷却器100や構造体300に対して応力が発生したとすると、凸部211及び凹部231、並びに凸部232及び凹部221の移動指向性が無指向性とされたことにより、これら各凸部211、232及び各凹部221、231が応力に応じる態様で変形するようになるとともに、凸部211と凹部231との間、凸部232と凹部221との間で滑りが生じるようになる。 The presence of such a stress relaxation layer 200, if the stress is generated to the cooler 100 and the structure 300, protrusions 211 and recesses 231, as well as moving the directivity of the protrusion 232 and the recess 221 is non-directional by a has been, together with the respective convex portions 211,232 and the recesses 221, 231 are so deformed in a manner to respond to stress, between the protrusion 211 and the recess 231, the protrusion 232 and the recess 221 so that slippage occurs between. そしてさらに、これら各凸部211、232及び各凹部231、221による凹凸嵌合構造が複数層形成されたことによって、冷却器100や構造体300に対して発生した応力が段階的に緩和されるようになる。 And further, by recess-projection fitting structure according to each of these convex portions 211,232 and the recesses 231,221 formed in a plurality of layers, the stress that occurred for the cooler 100 and the structure 300 are stepwise relaxation so as to. こうして、冷却器100や構造体300に対して発生した応力は、応力緩和層200によって次第に分散される態様で緩和されるようになる。 Thus, stress generated against the cooler 100 and the structure 300 will be mitigated in a manner that is gradually dispersed by the stress relieving layer 200.

以上説明したように、本実施の形態にかかる半導体装置によれば、第1の実施の形態による前記(1)〜(6)の効果に準じた効果が得られるとともに、更に以下のような効果が併せて得られるようになる。 As described above, according to the semiconductor device according to the present embodiment, the effect is obtained in accordance to the effect of the of the first embodiment (1) to (6), further the following advantages is to be obtained together.

(13)応力緩和層200を、上記下板210及び中板230及び上板220からなる三層の積層体によって構成することとした。 (13) The stress relieving layer 200, it was decided to constitute a laminated body of three layers consisting of the bottom plate 210 and middle plate 230 and the upper plate 220. これにより、各結合面における凹凸嵌合構造によって冷却器100や構造体300に対して発生した応力が段階的に緩和されるようになり、ひいては、応力緩和層200による応力緩和効果が更に高められるようになる。 Thus, now stress generated against the cooler 100 and the structure 300 by the recess-projection fitting structure of each coupling surface is stepwise relaxed, thus, it is further enhanced stress relaxation effect of the stress relaxation layer 200 so as to.

(他の実施の形態) (Other embodiments)
なお、上記実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。 Incidentally, the above embodiment can also be implemented with the following forms.
・上記各実施の形態では、下板210と上板220とをねじSCによって結合することとした。 In the illustrated embodiment, the lower plate 210 and upper plate 220 was to bind by means of a screw SC. これに限らず、上記凸部211〜216、232と凹部221〜226、231との移動指向性の緩和化を確保可能な場合には、例えば、接合剤によって下板210と上板220とを結合するようにしてもよい。 Not limited to this, if possible ensure the movement directionality of the relaxation of the said protrusion 211~216,232 and recesses 221~226,231, for example, a lower plate 210 and upper plate 220 by bonding agent it may be binding. またこの他、下板210と上板220との結合面にシリコングリース等の潤滑剤を介在させるようにしてもよい。 The In addition, a lubricant such as silicone grease may be interposed in the coupling surface of the lower plate 210 and upper plate 220.

・上記各実施の形態では、上記応力緩和層200を上記凹凸嵌合構造として形成される面を積層面とする積層体として構成することとした。 In each embodiment, it was decided that constitutes the stress relieving layer 200 as a laminate of a laminated surface a surface which is formed as the recess-projection fitting structure. これに限らず、先の図2に対応する図として例えば図14に示すように、凹凸嵌合構造として形成される面を縦断層面とする横方向に結合された層として、すなわち横方向への結合体として上記応力緩和層200を構成するようにしてもよい。 Not limited to this, as shown in FIG. 14, for example, as a view corresponding to the previous figures 2, as a layer that is coupled laterally to the surface to be formed as a recess-and longitudinal layer surface, i.e. in the lateral direction as a combination may be constituted of the stress absorbing layer 200.

・上記各実施の形態では、下板210に凸部211〜216を形成するとともに上板220に凹部221〜226を形成することとしたが、これら凸部211〜216と凹部221〜226とによる凹凸嵌合構造を形成する上では、下板210に凹部221〜226を形成するとともに上板220に凸部211〜216を形成するようにしてもよい。 In each embodiment, it is assumed that forming recesses 221 to 226 in the upper plate 220 to form a protrusion 211 to 216 in the lower plate 210, according to the these protrusions 211 to 216 and recesses 221 to 226 in forming the recess-projection fitting structure, to form a recess 221 to 226 in the lower plate 210 may be formed a protrusion 211 to 216 in the upper plate 220. また、上記第6の実施の形態では、中板230の下面に凹部231を形成するとともに同中板230の上面に凸部232を形成することとした。 Further, in the sixth embodiment, it was decided to form a protrusion 232 on the upper surface of Dochu plate 230 to form a recess 231 on the lower surface of the middle plate 230. これに限らず、この中板230と上記下板210及び上板220による凹凸嵌合構造を形成可能なものであればよく、中板230の下面に凸部232を形成するとともに同中板230の上面に凹部231を形成するようにしてもよい。 Not limited thereto, Dochu plate 230 together with the intermediate plate 230 and the long recess-ones capable of forming by the lower plate 210 and upper plate 220 to form a protrusion 232 on the lower surface of the middle plate 230 of it may be formed a recess 231 on the top surface. また同様に、中板230の上下両面に凹部を形成するとともに、この凹部に嵌合される凸部を下板210の上面と上板220の下面とに形成するようにしてもよい。 Similarly, to form a recess on the upper and lower surfaces of the middle plate 230, it may be formed a protrusion fitted into the recess in the lower surface of the upper surface and the upper plate 220 of the lower plate 210. 同じく、中板230の上下両面に凸部を形成するとともに、この凸部が嵌合される凹部を下板210の上面と上板220の下面とに形成するようにしてもよい。 Similarly, to form a convex portion on the upper and lower surfaces of the middle plate 230, it may be formed a recess the convex portion is fitted to the lower surface of the upper surface and the upper plate 220 of the lower plate 210.

・上記第1の実施の形態では、凸部211及び凹部221を半導体素子310の幾何中心にあたる中心線Oを基点とする点対称かつマトリクス状に形成することとしたが、凸部211及び凹部221による凹凸嵌合構造によって冷却器100や構造体300に対する応力を緩和可能なものであればよく、中心線Oを基点とする点対称のみに、あるいはマトリクス状のみに凸部211及び凹部221を形成するようにしてもよい。 In the first embodiment, it is assumed that forming the convex portions 211 and concave portions 221 in point-symmetric and matrix to a base point to the center line O falls geometric center of the semiconductor element 310, the convex portions 211 and concave portions 221 long by recess-projection fitting structure as it can alleviate the stress on the condenser 100 and the structure 300, only symmetric point to the base point to the center line O, or a convex portion 211 and concave portion 221 only in a matrix formed by it may be. また、上記第2の実施の形態では、上記凸部212及び凹部222を上記中心線Oを基点とする放射状に形成することとし、上記第3の実施の形態では、上記凸部213及び凹部223を上記中心線Oを中心とする円形状に形成することとした。 Further, in the second embodiment, the protrusions 212 and recesses 222 and can be formed radially to a base point the center line O, in the third embodiment, the convex portions 213 and concave portions 223 It was decided to form a circular shape around the center line O. これに限らず、移動指向性が緩和可能とされた複数の凸部及び凹部によって上記半導体装置に内在する応力を緩和可能なものであればよく、上記凹凸嵌合構造を構成する凸部及び凹部の形成態様は任意である。 Not limited thereto, a plurality of protrusions and recesses mobile directivity is capable relaxed as long as it can alleviate the stress inherent in the semiconductor device, the convex portions and concave portions constituting the recess-projection fitting structure aspects of the formation is arbitrary.

・上記第1、第4、第6の各実施の形態では、上記凹凸嵌合構造を円錐状の凸部211、214、232と逆円錐状の凹部221、224、231とによって構成することとした。 - the first, fourth and 6 each of the embodiments, and configuring the recess-projection fitting structure by a conical protrusion 211,214,232 and inverted cone-shaped concave portion 221,224,231 did. これに限らず、例えば、凸部211、214、232を角錐状あるいは一柱面を底とする三角柱状に形成するとともに、凹部221、224、231を逆角錐状あるいは一柱面を底とする逆三角柱状に形成するようにしてもよい。 Alternatively, for example, to form a convex portion 211,214,232 in triangular prism shape with base pyramid or One Pillar surface, to base the recess 221,224,231 inverse pyramid shape or One Pillar surface it may be formed in an inverted triangular prism. また、この他、柱状の凸部及び凹部によって上記嵌合構造を形成するようにしてもよい。 In addition to this, the columnar convex portions and concave portions may be formed of the above fitting structure. 一方、上記第2、第3の各実施の形態では、上記凹凸嵌合構造を、一柱面を底とする三角柱状の凸部212、213と一柱面を底とする逆三角柱状の凹部222、223とによって構成することとした。 On the other hand, the second, the third embodiment of the embodiment, the the recess-projection fitting structure, the reverse triangular prismatic recess to the base triangular convex portions 212 and 213 as one pillar surface to the base One Pillar surface It was be constituted by the 222 and 223. これに限らず、例えば凸部212、213を円錐状あるいは角錐状に形成するとともに凹部222、223を逆円錐状あるいは逆角錐状に形成するようにしてもよい。 Not limited thereto, for example, the protrusions 212 and 213 may be formed a recess 222, 223 to the reverse conical or inverse pyramidal well as a conical shape or a pyramid shape. 他方、上記第5の実施の形態では、応力緩和層200の四隅200A〜200Dの凹凸嵌合構造を円錐状の凸部215及び逆円錐状の凹部225によって構成するとともに、応力緩和層200の四辺の凹凸嵌合構造を一柱面を底とする三角柱状の凸部216及び逆三角柱状の凹部226とによって構成することとした。 On the other hand, in the fifth embodiment, the recess-projection fitting structure of the four corners 200A~200D stress relieving layer 200 as well as constituted by conical protrusions 215 and inverted cone-shaped recess 225, the four sides of the stress relieving layer 200 the concave-convex fitting structure was be constituted by a triangular prism-shaped convex portions 216 and the inverse triangular recess 226 to base one pillar surface. これに限らず、応力緩和層200の四隅200A〜200Dの凹凸嵌合構造を一柱面を底とする三角柱状の凸部及び逆三角柱状の凹部によって構成するとともに、応力緩和層200の四辺の凹凸嵌合構造を円錐状の凸部及び逆円錐状の凹部によって構成するようにしてもよい。 Not limited thereto, together constituting the triangular convex portions and opposite triangular prism-shaped recess to the base One Pillar surface recess-projection fitting structure of the four corners 200A~200D stress relieving layer 200, the four sides of the stress relieving layer 200 the recess-projection fitting structure may be configured by conical protrusions and inverted cone-shaped recess. また、応力緩和層200の四隅及び四辺の凹凸嵌合構造を円錐状の凸部及び逆円錐状の凹部のみ、あるいは一柱面を底とする三角柱状の凸部及び逆三角柱状の凹部のみによって構成するようにしてもよい。 Also, only the four corners and recess-conical projection and inverted cone-shaped recess of the four sides of the stress relieving layer 200, or by only the triangular protrusions and reverse triangular prism-shaped recess for the bottom one poster surface it may be configured.

要は、凸部及び凹部の移動指向性が緩和可能とされることによって、冷却器100や構造体300に対して発生した応力を緩和可能なものであればよく、上記各実施の形態における上記凸部及び凹部の形状はそれら実施の形態で例示した形状に限定されるものではない。 In short, by moving the directivity of the protrusions and recesses are possible mitigation, as long as it can mitigate the stress generated against the cooler 100 and the structure 300, the above in the above embodiments shape of the convex and concave portions is not limited to the shape exemplified in those embodiments.

・上記各実施の形態では、応力緩和層200を構成すべく結合される板材として、アルミニウム製の板材210、220、230を用いることとした。 In each embodiment, as the plate material to be bonded so as to constitute a stress relieving layer 200, it was decided to use an aluminum plate 210, 220 and 230. 応力緩和層200を構成する板材としては、銅製であってもよく、この場合には、銅の熱伝導率が高いことから、上記応力緩和層200によって半導体装置に内在する応力を緩和する上で、半導体装置としての熱抵抗をより好適に抑制することができるようになる。 The plate members constituting the stress relaxation layer 200 may be made of copper, in this case, since the high thermal conductivity of copper, in order to relax the stress inherent in the semiconductor device by the stress absorbing layer 200 , it is possible to more suitably suppress the thermal resistance of the semiconductor device.

・上記各実施の形態では、支持体として水冷式の冷却器を用いることとしたが、これに限定されるものではなく、空冷式の冷却器あるいはヒートシンク等を構造体300の支持体として用いる構成であってもよい。 In each embodiment, it is assumed that use of cooler water cooled as a support, it is not limited thereto, using a cooler or heat sink, such as air-cooled as the support structure 300 configured it may be.

100…冷却器、200…応力緩和層、200A〜200D…応力緩和層の四隅、210…下板(板材)、210A〜210D…下板の四隅、211〜216…凸部、220…上板(板材)、220A〜220D…上板の四隅、221〜226…凹部、230…中板(板材)、231…凹部、232…凸部、300…構造体、310…半導体素子、311…半田、320…絶縁基板、321…セラミック基板、322…アルミニウム板、SC…ねじ。 100 ... cooler, 200 ... stress relieving layer, 200A through 200D ... stress relaxation layer at the four corners, 210 ... lower plate (plate material), 210A-210D ... the lower plate of the four corners, 211 to 216 ... protrusion, 220 ... upper plate ( plate), 220a-220d ... top plate corner, 221-226 ... recess 230 ... intermediate plate (plate material), 231 ... recessed portion, 232 ... protrusion, 300 ... structures, 310 ... semiconductor device, 311 ... solder, 320 ... insulating substrate, 321 ... ceramic substrate, 322 ... aluminum plate, SC ... screw.

Claims (8)

  1. 半導体素子を含む構造体がこれを支持する支持体に、それら構造体及び支持体間に生じる応力を緩和する応力緩和層を介して一体に接合されて構成される半導体装置において、 A support structure including a semiconductor element is supported by, in the semiconductor device constructed by integrally joined through the stress relaxation layer for relaxing stress generated between them structure and the support,
    前記応力緩和層は、結合体からなって、その結合面として互いに対向する面が前記構造体及び支持体の面方向への移動指向性を緩和可能な形状からなる多数の凹部及び凸部の凹凸嵌合構造として形成されてなるとともに、前記凹凸嵌合構造として形成される面を積層面とする積層体からなるものであって、 Said stress relaxing layer, made of conjugates, a number of recesses and irregularities of convex portions opposing surfaces to each other becomes the movement directionality of the surface direction of the structure and the support from the relaxed shape capable as a bonding surface be comprised formed as mating structures such Rutotomoni, the surface formed as the recess-projection fitting structure of a laminate of a laminated surface,
    前記凸部が円錐状もしくは角錐状に形成されてなり、前記凹部が前記円錐状もしくは角錐状の凸部に嵌合される逆円錐状もしくは逆角錐状に形成されてなり、 Become the convex portion is formed in a conical shape or a pyramid shape, the recess is formed in a reverse conical or reverse pyramidal shape fitted to the convex portion of the conical or pyramidal shape,
    前記凹部及び前記凸部の数が、前記半導体素子の幾何中心から前記応力緩和層の角部にかけて漸次多くなる態様で形成されてなる The number of the concave portion and the convex portion becomes formed by gradually many other modes from the geometric center of the semiconductor element toward the corners of the stress relieving layer
    ことを特徴とする半導体装置。 Wherein a.
  2. 前記凸部が一柱面を底とする三角柱状に形成されてなり、前記凹部が前記三角柱状の凸部に嵌合される逆三角柱状に形成されてなる 請求項に記載の半導体装置。 The convex portion is formed in a triangular prism shape with base One Pillar surface, the semiconductor device according to claim 1, wherein the recess is formed in a reverse triangular prism shape fitted to the convex portion of the triangular prism.
  3. 前記凹部及び凸部が、前記半導体素子の幾何中心を基点とする点対称に形成されてなる 請求項1または2に記載の半導体装置。 It said concave and convex portions, the semiconductor device according to claim 1 or 2 comprising formed symmetrically point that originates the geometric center of the semiconductor element.
  4. 前記凹部及び前記凸部が、前記半導体素子の幾何中心を基点とする放射状に形成されてなる 請求項のいずれか一項に記載の半導体装置。 It said recess and said protrusion is a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, the geometric center becomes are formed radially to the base point of the semiconductor device.
  5. 前記凹部及び前記凸部が、前記半導体素子の幾何中心を中点とする円形状に形成されてなる 請求項のいずれか一項に記載の半導体装置。 It said recess and said protrusion is a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3 comprising a circular shape to the geometric center to the midpoint of the semiconductor device.
  6. 前記支持体は、前記半導体素子を含む構造体を冷却する冷却器である 請求項1〜 のいずれか一項に記載の半導体装置。 The support is a semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, which is a cooler for cooling the structure including the semiconductor device.
  7. 前記応力緩和層を構成すべく結合される板材が金属製の板材からなる 請求項1〜 のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, the plate member being coupled so as to constitute the stress relieving layer is made of a plate material made of metal.
  8. 前記金属製の板材が、アルミニウムまたは銅からなる 請求項に記載の半導体装置。 Said metal plate A semiconductor device according to claim 7 made of aluminum or copper.
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