JP7767775B2 - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置は、パワーデバイスを含み、電力変換装置として用いられる。パワーデバイスは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。また、半導体装置は、金属により構成される冷却板上に配置されるパワーデバイスを含む半導体チップと絶縁回路基板とがケースに収納されて、ケース内が封止部材により封止されている。

特開２０１３－１１５２９７号公報

しかし、半導体装置において、封止部材と冷却板とは互いの密着性により密着している。このような密着性は経年劣化してしまい、時間の経過に伴って維持することが難しい。密着力が低下すると、封止部材が剥離してしまい、剥離箇所から水分が浸入してしまうことがある。これにより、半導体チップ及び絶縁回路基板等の絶縁性が維持できなくなる。また、密着力が低下すると、半導体チップ及び絶縁回路基板がケースから離脱してしまうおそれもある。このため、半導体装置の信頼性が低下してしまう。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、封止部材と冷却板との密着性が向上された半導体装置及び半導体装置の製造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、半導体チップを含む半導体ユニットと、前記半導体ユニットが冷却おもて面に配置される冷却板と、前記冷却おもて面の外縁部に接着剤を介して前記外縁部に沿って設けられ、前記半導体ユニットを取り囲むケースと、前記ケース内の前記冷却板上の前記半導体ユニットを封止する封止部材と、を備え、前記冷却板は、前記冷却おもて面に形成された凹状の窪み部と前記窪み部の内部に形成され、前記冷却おもて面に対して鋭角に傾斜した係合面とを含む結合部を備え、前記結合部は、前記半導体ユニットから離隔し、前記ケースが設けられた前記冷却おもて面の四隅に形成され、前記窪み部は、前記冷却おもて面よりも全体が下位に位置し、平面視で外縁部が環状を成す窪み底面と前記窪み底面を取り囲む内壁部とを含み、前記結合部は、前記窪み底面から前記冷却板に対する前記半導体ユニットの積層方向に突出し、前記係合面と前記係合面の反対側の内面とを含むブロック状を成し、前記内面は前記係合面と共に傾斜する突起部をさらに含み、前記突起部は、平面視で前記係合面が前記内壁部を向いて前記内壁部に沿って環状に等間隔に隙間を空けて形成され、前記内面により囲まれた中空部を構成している、半導体装置が提供される。

また、本発明の一観点によれば、半導体チップを含む半導体ユニットと冷却板とを用意する用意工程と、前記冷却板の冷却おもて面に前記半導体ユニットを配置して、前記冷却おもて面の外縁部に接着剤を介して前記外縁部に沿って、前記半導体ユニットを取り囲むケースを配置する配置工程と、前記ケース内の前記冷却板上の前記半導体ユニットを封止部材で封止する封止工程と、を有し、前記配置工程の前に、前記冷却板の前記冷却おもて面に凹状の窪み部と前記窪み部の内部に窪み底面から前記冷却板に対する前記半導体ユニットの積層方向に突出する、前記積層方向に平行な係合面及び前記係合面の反対側の内面を含む突起部とを前記冷却おもて面の、前記半導体ユニットが配置されるユニット領域から離隔し、前記ケースが配置されるケース領域に囲まれる領域の四隅に形成する形成工程と、前記係合面が前記冷却おもて面に対して鋭角に傾斜するように前記突起部を傾斜する傾斜工程と、をさらに含み、前記窪み部は、前記冷却おもて面よりも全体が下位に位置し、平面視で外縁部が環状を成す窪み底面と前記窪み底面を取り囲む内壁部とを含み、前記傾斜工程後において、前記突起部は、前記係合面と前記内面とを含むブロック状を成し、前記内面は前記係合面と共に傾斜し、平面視で前記係合面が前記内壁部を向いて前記内壁部に沿って環状に等間隔に隙間を空けて形成され、前記内面により囲まれた中空部を構成している、半導体装置の製造方法が提供される。

開示の技術によれば、封止部材と冷却板との密着性が向上して、半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる。

第１の実施の形態における半導体装置の平面図である。 第１の実施の形態における半導体装置の側断面図である。 第１の実施の形態における半導体装置に含まれる半導体ユニットの平面図である。 第１の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の斜視図である。 第１の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図である。 第１の実施の形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における半導体装置の製造方法に含まれる搭載工程の図である。 第１の実施の形態における半導体装置の製造方法に含まれる取り付け工程の図である。 第１の実施の形態における冷却板の結合部の製造方法を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における冷却板の結合部の製造方法に含まれる窪み形成工程の平面図である。 第１の実施の形態における冷却板の結合部の製造方法に含まれる窪み形成工程の側断面図である。 第１の実施の形態における冷却板の結合部の製造方法に含まれる傾斜付け工程の図（その１）である。 第１の実施の形態における冷却板の結合部の製造方法に含まれる傾斜付け工程の図（その２）である。 第１の実施の形態の変形例１－１における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図である。 第２の実施の形態における半導体装置の平面図である。 第２の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の平面図である。 第２の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図である。 第２の実施の形態の変形例２－１における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の平面図である。 第３の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図である。 第３の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の平面図である。 第４の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図である。 第４の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の平面図である。 第５の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の断面図である。

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、半導体装置において、上側を向いた面（＋Ｚ方向）を表す。同様に、「上」とは、半導体装置において、上側の方向（＋Ｚ方向）を表す。「裏面」及び「下面」とは、半導体装置において、下側を向いた面（－Ｚ方向）を表す。同様に、「下」とは、半導体装置において、下側の方向（－Ｚ方向）を表す。必要に応じて半導体装置以外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］
以下、第１の実施の形態の半導体装置について、図１～図３を用いて説明する。図１は、第１の実施の形態における半導体装置の平面図であり、図２は、第１の実施の形態における半導体装置の側断面図であり、図３は、第１の実施の形態における半導体装置に含まれる半導体ユニットの平面図である。なお、図１では、封止部材６８の図示を省略している。図２は、図１の一点鎖線Ｙ１－Ｙ１における断面図である。

半導体装置１０は、半導体ユニット５０と、半導体ユニット５０が配置された冷却板７０と、冷却板７０に設けられ、半導体ユニット５０を取り囲むケース６０と、ケース６０内の半導体ユニット５０を封止する封止部材６８と、を含んでいる。

半導体ユニット５０は、絶縁回路基板２０と、絶縁回路基板２０上に設けられた半導体チップ３０と、導電ブロック部２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、配線部材４０，４１と、を含んでいる。

絶縁回路基板２０は、平面視で矩形状である。絶縁回路基板２０は、さらに、絶縁板２１と絶縁板２１のおもて面に設けられた回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃと絶縁板２１の裏面に設けられた金属板２３とを含んでいる。また、回路パターン２２ａ，２２ｂのおもて面には、半導体チップ３０が接合部材（図示を省略）により機械的、かつ、電気的に接合されている。また、回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃのおもて面には、導電ブロック部２４ａ，２４ｂ，２４ｃが接合部材により機械的、かつ、電気的に接合されている。さらに、配線部材４０が回路パターン２２ｂ上の半導体チップ３０と回路パターン２２ｃとを機械的、かつ、電気的に接続している。配線部材４１が回路パターン２２ａ上の半導体チップ３０と回路パターン２２ｂとを機械的、かつ、電気的に接続している。

絶縁板２１は、平面視で矩形状を成す。また、絶縁板２１は、角部がＲ形状や、Ｃ形状に面取りされていてもよい。絶縁板２１は、熱伝導性のよいセラミックスにより構成されている。セラミックスは、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、または、窒化珪素を主成分とする材料により構成されている。また、絶縁板２１の厚さは、０．２ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である。

回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、絶縁板２１の縁部を除いた全面にわたって形成されている。好ましくは、平面視で、回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃの絶縁板２１の外周に面する端部は、金属板２３の絶縁板２１の外周側の端部と重畳する。このため、絶縁回路基板２０は、絶縁板２１の裏面の金属板２３との応力バランスが維持される。絶縁板２１の過度な反り、割れ等の損傷が抑制される。具体的には、回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃはそれぞれ平面視で矩形状を成している。回路パターン２２ａは、絶縁板２１のおもて面に対して、－Ｘ方向側の端部から、＋Ｘ方向側の端部に渡り、また、－Ｙ方向側に寄って形成されている。回路パターン２２ｂは、絶縁板２１のおもて面に対して、＋Ｘ方向側の端部から、－Ｘ方向側の端部の手前まで延伸し、また、＋Ｙ方向側に寄って形成されている。回路パターン２２ｃは、絶縁板２１のおもて面に対して、回路パターン２２ｂの－Ｘ方向側に隣接する領域に形成されている。

また、回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃの厚さは、０．１ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である。回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃ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含む合金である。また、回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃの表面に対して、耐食性を向上させるために、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。絶縁板２１に対する回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、絶縁板２１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２２ａ，２２ｂ，２２ｃを絶縁板２１のおもて面に圧着させてもよい。なお、回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃは一例である。必要に応じて、回路パターンの個数、形状、大きさ等を適宜選択してもよい。

金属板２３は、平面視で矩形状を成す。また、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２３は、絶縁板２１のサイズより小さく、絶縁板２１の縁部を除いた裏面全面に形成されている。金属板２３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。また、金属板２３の厚さは、０．１ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である。金属板２３の耐食性を向上させるために、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。

このような絶縁板２１と回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃと金属板２３とを含む絶縁回路基板２０として、例えば、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板、ＡＭＢ（Active Metal Brazed）基板を用いてもよい。

半導体チップ３０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３０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。スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴである。このような半導体チップ３０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。

ダイオード素子は、例えば、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）、ＰｉＮ（Ｐ-intrinsic-Ｎ）ダイオードのＦＷＤ（Free Wheeling Diode）である。このような半導体チップ３０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３０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、その裏面側が回路パターン２２ａ，２２ｂ上に接合部材により機械的、かつ、電気的に接合される。

また、半導体チップ３０に、ＩＧＢＴ及びＦＷＤの機能を合わせ持つＲＣ（Reverse-Conducting）－ＩＧＢＴを用いてもよい。なお、図３では、半導体チップ３０がＲＣ－ＩＧＢＴである場合を例示している。半導体チップ３０は、おもて面に、エミッタ電極である出力電極３１とゲート電極である制御電極３２と、裏面にコレクタ電極である入力電極（図示を省略）を備えている。このような半導体チップ３０が、制御電極３２が図３中＋Ｘ方向側を、出力電極３１が－Ｘ方向側を向いてそれぞれ回路パターン２２ａ，２２ｂに接合されている。

配線部材４０，４１は、例えば、リードフレームであり、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含む合金である。また、配線部材４０，４１の表面に対して、耐食性を向上させるために、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。

配線部材４０は、一端部が回路パターン２２ｃに接合部材により接合され、他端部が回路パターン２２ｂの半導体チップ３０の出力電極３１に接合部材により接合され、回路パターン２２ｂ，２２ｃを跨いでいる。配線部材４１は、一端部が回路パターン２２ｂに接合部材により接合され、他端部が回路パターン２２ａの半導体チップ３０の出力電極３１に接合部材により接合され、回路パターン２２ｂ，２２ａを跨いでいる。なお、配線部材４０，４１は、回路パターン２２ｃ，２２ｂに対しては、接合部材による接合に代わり、超音波接合、レーザ溶接により接合してもよい。

導電ブロック部２４ａ～２４ｃは、ブロック状（立方体状）を成している。このような導電ブロック部２４ａ～２４ｃ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含む合金である。また、導電ブロック部２４ａ～２４ｃの表面に対して、耐食性を向上させるために、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。導電ブロック部２４ａ～２４ｃは接合部材により機械的、かつ、電気的に接合されている。

導電ブロック部２４ａは、回路パターン２２ａの図３中の－Ｘ方向の端部に接合部材により接合されている。導電ブロック部２４ｂは、回路パターン２２ｂの図３中のＸ方向の端部であって、－Ｙ方向側に寄って接合部材により接合されている。導電ブロック部２４ｃは、回路パターン２２ｃの図３中の－Ｙ方向の端部に寄って接合部材により接合されている。

なお、上記で説明した全ての接合部材は、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、銀または銀合金である。

冷却板７０は、平面視で矩形状を成している。また、冷却板７０の厚さは、１．０ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下であり、例えば、３．０ｍｍ程度である。このような冷却板７０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。冷却板７０の耐食性を向上させるために、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。

また、冷却板７０のおもて面（冷却おもて面）には、半導体ユニット５０（絶縁回路基板２０の金属板２３）の裏面が接合部材５２により接合される。なお、半導体ユニット５０は、例えば、冷却板７０のおもて面の中央部に接合される。この場合の接合部材５２は、既述のはんだまたは金属焼結体であってよい。または、ろう材、サーマルインターフェースマテリアルでもよい。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。接合部材としてろう材を用いる場合には、絶縁回路基板２０（金属板２３）の裏面を冷却板７０のおもて面の所定領域にろう付け加工で接合することができる。サーマルインターフェースマテリアルは、例えば、熱伝導性のグリス、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の様々な材料の総称である。グリスは、例えば、金属酸化物のフィラーが混入されたシリコーンである。また、この場合の冷却ユニットは、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成されている。

さらに、このような冷却板７０のおもて面には、結合部８０が形成されている。結合部８０は、例えば、後述するケース６０が配置され、ケース６０内の冷却板７０の四隅にそれぞれ形成されている。結合部８０の形成箇所、個数は、これに限られるものではない。結合部８０は、ケース６０内の冷却板７０のおもて面に半導体ユニット５０を避けて形成される。すなわち、結合部８０は、冷却板７０のケース６０及び半導体ユニット５０が配置される領域には形成されることはない。結合部８０の詳細については後述する。

ケース６０は、枠部６１と、枠部６１に一体成形された外部接続端子６３，６４，６５及び制御端子６６ａ，６６ｂとを含んでいる。枠部６１は、平面視で環状を成している。枠部６１は、外側面６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄで外囲が順に囲まれており、内壁面６１ｅ，６１ｆ，６１ｇ，６１ｈで収納領域６１ｉを順に囲んでいる。また、枠部６１は、内壁面６１ｅに端子台６２ａ，６２ｂがそれぞれ間隔を空けて設けられている。端子台６２ａ，６２ｂは、それぞれ内壁面６１ｅから収納領域６１ｉに内壁面６１ｅに対して垂直に突出している。このような端子台６２ａ，６２ｂは、内壁面６１ｅに対して垂直を成し、上方（＋Ｚ方向）を向いたおもて面（Ｘ－Ｙ平面）を含む。このような枠部６１は、冷却板７０の外縁部に沿って接着剤６７を介して半導体ユニット５０を取り囲んで設けられている。なお、接着剤６７は、耐熱温度が１００℃～２００℃程度である、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の有機物系接着剤を使用できる。また、接着剤６７は、ペースト状またはシート状のいずれでもよい。

外部接続端子６３，６４，６５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含む合金である。また、外部接続端子６３，６４，６５の表面に対して、耐食性を向上させるために、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。外部接続端子６３，６４，６５は接合部材により機械的、かつ、電気的に接合されている。

外部接続端子６３，６４は、枠部６１の外側面６１ｃ及び内壁面６１ｇを貫通して枠部６１に設けられている。外部接続端子６３，６４の一端部（枠部６１の内側）は、導電ブロック部２４ｃ，２４ａに機械的、かつ、電気的に接合されている。外部接続端子６３，６４の他端部（枠部６１の外側）は、外側面６１ｃに垂直に外部に延伸している。外部接続端子６５は、枠部６１の外側面６１ａ及び内壁面６１ｅを貫通して枠部６１に設けられている。外部接続端子６５の一端部（枠部６１の内側）は、導電ブロック部２４ｂに機械的、かつ、電気的に接合されている。外部接続端子６５の他端部（枠部６１の外側）は、外側面６１ａに垂直に外部に延伸している。外部接続端子６３，６４，６５の一端部は、導電ブロック部２４ｃ，２４ａ，２４ｂに対して既述の接合部材により接合され、超音波接合、または、レーザ溶接により接合されている。

制御端子６６ａ，６６ｂ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含む合金である。また、制御端子６６ａ，６６ｂの表面に対して、耐食性を向上させるために、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。制御端子６６ａ，６６ｂは接合部材により機械的、かつ、電気的に接合されている。

制御端子６６ａ，６６ｂは、側面視（Ｘ－Ｚ平面）で、Ｌ字状を成している。制御端子６６ａ，６６ｂの一端部は、それぞれ、端子台６２ａ，６２ｂのおもて面から表出されている。制御端子６６ａ，６６ｂは、外側面６１ａと内壁面６１ｅとで挟まれる枠部６１の部分を通り、制御端子６６ａ，６６ｂの他端部は枠部６１のおもて面から垂直上方（Ｚ方向）に延伸している。制御端子６６ａ，６６ｂの一端部と、回路パターン２２ｂ，２２ａ上の半導体チップ３０の制御電極３２とがそれぞれワイヤ５１により機械的、かつ、電気的に接続されている。ワイヤ５１は、導電性に優れた材質により構成されている。当該材質として、例えば、金、銀、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により構成されている。また、ワイヤ５１の径は、例えば、１１０μｍ以上、４００μｍ以下である。

このようなケース６０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、外部接続端子６３，６４，６５及び制御端子６６ａ，６６ｂを含む金属板をセットする。当該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、金属板から余分な箇所を切断する。このようにして、ケース６０は、枠部６１と外部接続端子６３，６４，６５及び制御端子６６ａ，６６ｂとが一体成形されて形成される。

封止部材６８は、半導体ユニット５０とワイヤ５１とケース６０内の外部接続端子６３，６４，６５及び制御端子６６ａ，６６ｂとを封止できる高さまでケース６０内を封止する。また、この際、封止部材６８は、後述するように、結合部８０も封止している。封止部材６８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６８の一例として、エポキシ樹脂と充填剤（フィラー）とを含んでいる。フィラーは、既述の充填材の少なくとも一つが用いられる。

次に、冷却板７０に形成されている結合部８０について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、第１の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の斜視図であり、図５は、第１の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図である。なお、図４は、図１の冷却板７０に形成された結合部８０を拡大して示している。また、図５は、図４の一点鎖線Ｘ１－Ｘ１における断面図である。

結合部８０は、冷却板７０のおもて面に形成された凹状の窪み部８１と、窪み部８１の内部に形成された複数（図４及び図５では４つ）の突起部８２とを含んでいる。窪み部８１は、窪み底面８１ａと窪み底面８１ａの外周に環状を成す内壁部８１ｂとを含む凹状を成している。

窪み底面８１ａは、冷却板７０のおもて面よりも（－Ｚ方向に）低位に位置する。窪み底面８１ａの平面視の形状は、実質的な円形であることが好ましい。窪み部８１の加工状況によっては、窪み底面８１ａの形状は、例えば、歪んだ円形、楕円形、角部がＲ形状の矩形状でもよい。また、窪み底面８１ａは、冷却板７０のおもて面に対して実質的に平行であることが好ましい。窪み部８１の加工状況によっては、窪み底面８１ａは冷却板７０の裏面に対して、傾斜し、または、平らではなく一部が他より窪み、凹凸を含んでいてもよい。なお、窪み部８１の深さは、冷却板７０の厚さの１０．０％以上、９０．０％以下である。なお、窪み部８１の深さとは、窪み底面８１ａの最低位から冷却板７０のおもて面までの高さである。

内壁部８１ｂは、冷却板７０のおもて面に対して実質的に垂直であることが望ましい。窪み部８１の加工状況によっては、内壁部８１ｂは、窪み部８１の上部（冷却板７０のおもて面側）が下部（冷却板７０の裏面側）よりも広がっていてもよい。なお、このように広がる内壁部８１ｂは必ずしも対称に広がらなくてもよい。また、内壁部８１ｂの窪み底面８１ａに対する繋ぎ目は、直角ではなく、Ｒ形状が形成されていることが好ましい。このため、結合部８０に封止部材６８が充填された際に、内壁部８１ｂと窪み底面８１ａとの繋ぎ目まで封止部材６８が空気（ボイド）を含むことなく充填される。ボイドが含まれると、冷却板７０の冷却性の低下、封止部材６８の結合部８０に対する密着性の低下が懸念される。なお、窪み部８１の上部（冷却板７０のおもて面側）が下部（冷却板７０の裏面側）よりも狭まっている場合については後述する。

突起部８２は、冷却板７０と同様の材質により構成されていてもよい。突起部８２は、平面視で、例えば、筒状の部材を略均等に４つに分割して、それぞれを外側に傾倒したようなブロック状を成している。すなわち、突起部８２は、窪み底面８１ａのおもて面に内壁部８１ｂに沿って環状に複数形成されている。なお、この場合の分割の個数は、一例である。このような突起部８２は、係合面８２ｂ及び内面８２ａを含んでいる。係合面８２ｂ及び内面８２ａは、それぞれ、内壁部８１ｂ側に突出するような曲面を成している。係合面８２ｂは、内壁部８１ｂ側を向いており、内面８２ａは窪み底面８１ａの中心側を向いている。係合面８２ｂは、冷却板７０のおもて面に対して鋭角に傾斜している。図４及び図５では、冷却板７０のおもて面と窪み底面８１ａとが略平行である場合を示している。したがって、係合面８２ｂは、窪み底面８１ａに対して鋭角に傾斜している。なお、この際の傾斜角は傾斜角αで表され、傾斜角αは、４５°以上、８５°以下であることが好ましい。したがって、内面８２ａの傾斜角βは、１８０°－傾斜角αで表される。なお、突起部８２に含まれる各面の繋ぎ目は、必ずしも直角である必要はなく、Ｒ形状を成していてもよい。また、このように傾倒した突起部８２は、窪み部８１から冷却板７０のおもて面から突出していない。また、それぞれの突起部８２に隣接する、係合面８２ｂと内面８２ａとを繋ぐ面もまた、窪み底面８１ａに対して鋭角に傾斜していてもよい。

このような結合部８０がおもて面に形成された冷却板７０上に封止部材６８が充填されると、封止部材６８は結合部８０の窪み部８１内に入り込む。封止部材６８が窪み部８１内を充填されると、それぞれの突起部８２もまた封止部材６８に封止される。このように封止部材６８はケース６０内を封止して固化する。時間の経過に伴って封止部材６８の冷却板７０に対する密着性が低下すると、封止部材６８の領域により冷却板７０のおもて面から剥離してしまう。また、半導体装置１０内では、冷却板７０、ケース６０、封止部材６８の熱膨張係数の差により、応力が発生してしまう。特に、応力はケース６０内の角部に集中しやすい。このような応力も相まって、封止部材６８の剥離が進展してしまうおそれがある。

そこで、半導体装置１０では、封止部材６８に封止されている突起部８２の係合面８２ｂは、傾斜しているために封止部材６８に対してアンカー効果を奏する。すなわち、結合部８０の窪み部８１内において、＋Ｚ方向に剥離しようとする封止部材６８が突起部８２の傾斜した係合面８２ｂにより－Ｚ方向に抑制される。突起部８２が係合面８２ｂにより封止部材６８に係合する。特に、半導体装置１０の結合部８０は、ケース６０が取り付けられた冷却板７０の四隅に形成されている。このため、半導体装置１０では、封止部材６８の冷却板７０からの剥離が抑制される。なお、このような結合部８０は、封止部材６８の剥離防止のために、半導体ユニット５０が搭載された冷却板７０の空いた領域に少なくとも１つ形成されていればよい。既述のように、ケース６０が取り付けられた冷却板７０の四隅に形成されていることが好ましい。

また、仮に、突起部８２が係合面８２ｂを含んでいたとしても、間隔が無く、中空部８３も無く、逆円錐台状（または、漏斗状）を成して、窪み部８１に形成されている場合、突起部８２のサイズによっては、封止部材６８が突起部８２と窪み部８１との隙間に入りにくく、ボイドができてしまうおそれもある。一方、図４及び図５では、複数（４つ）の突起部８２は、環状に間隔を空けて形成されている。また、突起部８２は中空部８３を囲んでいる。このため、突起部８２は、充填された封止部材６８に絡まれやすく、確実に封止される。また、突起部８２が窪み部８１内で内壁部８１ｂ側に広がった形状であっても、突起部８２間の隙間、中空部８３のため、窪み部８１も封止部材６８により確実に封止される。したがって、結合部８０内が確実に封止部材６８により封止されるため、突起部８２の係合面８２ｂによる封止部材６８に対する剥離抑制効果が得やすくなる。

次に、このような半導体装置１０の製造方法について、図６～図８並びに図１及び図２を用いて説明する。図６は、第１の実施の形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。また、図７は、第１の実施の形態における半導体装置の製造方法に含まれる搭載工程の図、図８は、第１の実施の形態における半導体装置の製造方法に含まれる取り付け工程の図である。

まず、半導体装置１０の構成部品を用意する用意工程を行う（ステップＳ１０）。当該用意工程では、半導体装置１０の構成部品である、少なくとも、半導体チップ３０、絶縁回路基板２０、ケース６０、冷却板７０を用意する。ケース６０は、事前に、外部接続端子６３，６４，６５及び制御端子６６ａ，６６ｂを一体成形により製造しておく。冷却板７０もまた、事前に、結合部８０をおもて面に形成しておく。なお、冷却板７０の製造方法については、後述する。

次いで、ステップＳ１０で用意した構成部品を用いて半導体ユニット５０を製造する半導体ユニット製造工程を行う（ステップＳ１１）。所定の固定治具に絶縁回路基板２０をセットし、絶縁回路基板２０の回路パターン２２ａ，２２ｂに半導体チップ３０を、回路パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃに導電ブロック部２４ａ，２４ｂ，２４ｃを、それぞれ接合部材を介して搭載する。さらに、配線部材４０の一端部を回路パターン２２ｃに、他端部を回路パターン２２ｂの半導体チップ３０の出力電極３１にそれぞれ接合部材を介して搭載する。配線部材４１の一端部を回路パターン２２ｂに、他端部を回路パターン２２ａの半導体チップ３０の出力電極３１に接合部材を介してそれぞれ搭載する。例えば、接合部材がはんだ板の際には、このように搭載したものを加熱してはんだ板を溶融し、溶融したはんだを冷却して固化することでそれぞれを接合することができる。以上により、半導体ユニット５０が製造される。

次いで、冷却板７０に半導体ユニット５０を搭載する搭載工程を行う（ステップＳ１２）。図７に示されるように、冷却板７０の搭載領域（図７では中央部）に接合部材５２を介して半導体ユニット５０を搭載する。接合部材としてはんだ板である場合には、このように搭載したものを加熱してはんだ板を溶融し、溶融したはんだを冷却して固化することで冷却板７０に半導体ユニット５０を接合することができる。

次いで、半導体ユニット５０が搭載された冷却板７０にケース６０を取り付ける取り付け工程を行う（ステップＳ１３）。図８に示されるように、半導体ユニット５０が搭載された冷却板７０の外縁部に沿って環状に接着剤６７を塗布する。塗布領域は、ケース６０の取り付け領域であって、冷却板７０の結合部８０よりも外側の外縁部である。冷却板７０の接着剤６７上にケース６０を取り付ける。ケース６０が冷却板７０に取り付けられると、外部接続端子６３，６４，６５のケース６０内の一端部が導電ブロック部２４ｃ，２４ａ，２４ｂのおもて面に当接される。このような外部接続端子６３，６４，６５の一端部をレーザ溶接により導電ブロック部２４ｃ，２４ａ，２４ｂのおもて面に接合する（図１を参照）。

次いで、ケース６０内で、半導体チップ３０の制御電極３２と制御端子６６ａ，６６ｂとをワイヤ５１で機械的、かつ、電気的に接続する配線工程を行う（ステップＳ１４）。ボンディング装置により、回路パターン２２ａの半導体チップ３０の制御電極３２と端子台６２ｂ上の制御端子６６ｂとの間をワイヤ５１で直接接続する（図２を参照）。また、同様に、回路パターン２２ｂの半導体チップ３０の制御電極３２と端子台６２ａ上の制御端子６６ａとの間をワイヤ５１で直接接続する。

次いで、ケース６０の収納領域６１ｉ内を封止部材６８により封止する封止工程を行う（ステップＳ１５）。ケース６０の収納領域６１ｉ内の全体に密着性促進剤を塗布する。密着性促進剤は、例えば、ポリアミド系の樹脂が挙げられる。そして、ケース６０の収納領域６１ｉ内に封止部材６８を充填して、半導体ユニット５０等を封止する。以上により、半導体装置１０が製造される。

次に、図６のステップＳ１０で用意される冷却板７０の製造方法について、図９～図１３を用いて説明する。図９は、第１の実施の形態における冷却板の結合部の製造方法を示すフローチャートである。図１０は、第１の実施の形態における冷却板の結合部の製造方法に含まれる窪み形成工程の平面図である。図１１は、第１の実施の形態における冷却板の結合部の製造方法に含まれる窪み形成工程の側断面図であり、図１２及び図１３は、第１の実施の形態における冷却板の結合部の製造方法に含まれる傾斜付け工程の図である。なお、図１１は、図１０の一点鎖線Ｙ１－Ｙ１における断面図である。図１２及び図１３は、図１１の断面図に対応する。

まず、冷却板７０となる金属板を用意する用意工程を行う（ステップＳ２０）。ここで用意される金属板は、例えば、アルミニウムを主成分とするものである。また、このような金属板から、冷却板７０に対応する領域を切り出す。以下、切り出されたものを冷却板７０と称する。

次いで、ステップＳ２０で用意した冷却板７０の所定領域に窪みを形成する窪み形成工程を行う（ステップＳ２１）。冷却板７０の所定領域（ここでは、四隅からそれぞれ中央部に寄った４箇所）に対して、所定の金型を用いてプレス加工を行う。これにより、図１０及び図１１に示されるように、平面視で円形の窪み部８１が形成される。さらに、窪み部８１の窪み底面８１ａに内壁部８１ｂに沿って環状に４つの突起部８２が等間隔で、中空部８３を取り囲んで形成されている。なお、突起部８２間の間隔は、任意である。また、突起部８２は分離されていれば互いに接していてもよい。４つの突起部８２で中空部８３を内部に備える円筒を構成する。このため、内面８２ａ及び係合面８２ｂは、図１０に示したように、曲面を成している。この突起部８２は、窪み底面８１ａに一体的に接続されており、冷却板７０のおもて面に対して垂直上方（＋Ｚ方向）に延伸している。すなわち、それぞれの突起部８２の内面８２ａが中空部８３を向いており、係合面８２ｂが内壁部８１ｂを向いている。また、内面８２ａと係合面８２ｂと内壁部８１ｂとは略平行を成している。

次いで、突起部８２に対して傾斜を付ける傾斜付け工程を行う（ステップＳ２２）。窪み部８１の窪み底面８１ａから垂直上方（＋Ｚ方向）に延伸する突起部８２を傾倒するために、傾斜付け治具９０を用いる。傾斜付け治具９０は、少なくとも本体部の先端に尖塔部９１を設ける。尖塔部９１は、頂点部９１ｂを備える傾斜面９１ａを含んでいる。傾斜面９１ａは、平面視で、頂点部９１ｂを中心とする円形を成している。なお、傾斜面９１ａは、平面視で、円形に限らず、矩形状であってもよい。また、傾斜面９１ａの平面視の面積は、平面視で環状に配置された突起部８２の面積よりも広いことが好ましい。側面視で、傾斜面９１ａの頂点部９１ｂは任意の角度を成している。この角度は、図１２に示すように、尖塔部９１の頂点部９１ｂを中空部８３に入り込ませた際に、当該頂点部９１ｂが中空部８３の（Ｚ方向の高さにおいて）中心から上方（＋Ｚ方向）に位置する程度であってよい。また、頂点部９１ｂは、中空部８３に入れば、必ずしも尖っていなくてもよい。

このような傾斜付け治具９０の尖塔部９１の頂点部９１ｂを中空部８３の中心に位置合わせする。傾斜付け治具９０を傾斜面９１ａが突起部８２に当接するまで、金属板側（－Ｚ方向）に移動させる。そして、傾斜付け治具９０を冷却板７０側（－Ｚ方向）に押圧する。すると、突起部８２は傾斜面９１ａから外側（内壁部８１ｂ側）に押圧されることで、図１３に示されるように、傾倒する。また、この際、突起部８２は同時に外側（内壁部８１ｂ側）に傾倒する。突起部８２の傾斜角は、傾斜付け治具９０の押圧距離、頂点部９１ｂの角度等に依存する。なお、突起部８２を傾倒させるに当たり、傾斜付け治具９０の利用は一例である。この場合に限らず、例えば、突起部８２を一つずつ外側に折り曲げるように傾倒させてもよい。但し、傾斜付け治具９０を用いることで、複数の突起部８２を同時に傾倒させることができ、冷却板７０を効率よく製造することができる。以上により、窪み部８１と窪み部８１内に傾斜した係合面８２ｂを含む突起部８２とを含む結合部８０が形成された冷却板７０が得られる。

上記の半導体装置１０は、半導体チップ３０を含む半導体ユニット５０と、半導体ユニット５０がおもて面に配置される冷却板７０と、冷却板７０のおもて面の外縁部に接着剤６７を介して当該外縁部に沿って設けられ、半導体ユニット５０を取り囲むケース６０と、ケース６０内の冷却板７０上の半導体ユニット５０を封止する封止部材６８と、を備える。この際、冷却板７０は、冷却板７０のおもて面に形成された凹状の窪み部８１と窪み部８１の内部に形成され、冷却板７０のおもて面に対して鋭角に傾斜した係合面８２ｂとを含む結合部８０を備える。このような結合部８０もまた封止部材６８により封止されると、突起部８２の係合面８２ｂが封止部材６８に対してアンカー効果を有する。このため、封止部材６８の冷却板７０からの剥離が抑制される。

このような封止部材６８の剥離を抑制する効果をより得るためには、突起部８２の封止部材６８との接触面積をできるかぎり増加させることが好ましい。したがって、冷却板７０の空いた領域に許される範囲で、なおかつ、冷却板７０の強度が低下しない程度のサイズの結合部８０が数多く形成されることが好ましい。また、以下では、封止部材６８の剥離をより抑制することができる変形例について、図１４を用いて説明する。

（変形例１－１）
図１４は、第１の実施の形態の変形例１－１における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図である。変形例１－１の結合部８０では、突起部８２が冷却板７０のおもて面から延伸している。この場合、図４及び図５に示した場合と比べて、係合面８２ｂが広くなるに伴って、係合面８２ｂの封止部材６８に対する接触面積が増加する。このため、図４及び図５の場合よりも、封止部材６８の剥離をより確実に抑制することができるようになる。なお、突起部８２は、平面視で、窪み部８１を塞がない程度に冷却板７０のおもて面から延伸することが好ましい。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では冷却板７０に形成される結合部をケース６０に沿って環状に形成する場合を例に挙げる。このような半導体装置について、図１５～図１７を用いて説明する。図１５は、第２の実施の形態における半導体装置の平面図である。図１６は、第２の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の平面図であり、図１７は、第２の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図である。なお、図１６は、図１５の破線で囲った領域の拡大平面図である。図１７は、図１６の一点鎖線Ｘ１－Ｘ１における断面図である。また、第２の実施の形態の半導体装置１０は、結合部８０ａ以外は、第１の実施の形態の半導体装置１０と同様の構成である。このため、重複する構成部品に対する符号を省略して、必要箇所のみに符号を付している。

第２の実施の形態の半導体装置１０は、ケース６０が取り付けられた冷却板７０のおもて面の外縁部にケース６０に沿って環状に連続して結合部８０ａが形成されている。結合部８０ａは、図１６に示されるように、窪み部８１と窪み部８１内に形成されている２つの突起部８２とを含んでいる。窪み部８１は、冷却板７０のおもて面の外縁部に環状に連続して溝状に形成されている。窪み部８１は、窪み底面８１ａと内壁部８１ｂとを備えている。

窪み底面８１ａの平面視の形状は、冷却板７０の各辺に実質的に平行であって連続した環状を成している。窪み部８１の加工状況によっては、窪み底面８１ａは、必ずしも冷却板７０の各辺に平行でなくてもよく、各辺に対して多少の角度を成して形成されていてもよい。また、窪み底面８１ａの角部は直角でなくてもよく、Ｒ形状を成していてもよい。また、窪み底面８１ａの幅（図１６中のＹ方向の長さ）は、全体的に実質的に一定であればよく、幅にばらつきがあってもよい。窪み部８１の加工状況によっては、窪み底面８１ａは冷却板７０の裏面に対して、傾斜し、平らではなく一部が他より窪み、また、凸凹であってもよい。なお、窪み部８１の深さは、冷却板７０の厚さの１０．０％以上、９０．０％以下である。なお、窪み部８１の深さとは、窪み底面８１ａの最低位から冷却板７０のおもて面までの高さである。

内壁部８１ｂは、冷却板７０のおもて面に対して実質的に垂直であることが望ましい。窪み部８１の加工状況によっては、内壁部８１ｂは、窪み部８１の上部（冷却板７０のおもて面側）が下部（冷却板７０の裏面側）よりも広がっていてもよい。なお、このような内壁部８１ｂは必ずしも対称に広がらなくてもよい。また、内壁部８１ｂの窪み底面８１ａに対する繋ぎ目は、直角ではなく、Ｒ形状が形成されていることが好ましい。なお、窪み部８１の上部（冷却板７０のおもて面側）が下部（冷却板７０の裏面側）よりも狭まっている場合については後述する。

２つの突起部８２は、冷却板７０と同様の材質により構成されていてもよい。２つ突起部８２は、平板状を成して、窪み底面８１ａのおもて面に内壁部８１ｂに沿って環状に連続して形成されている。２つの突起部８２の断面は、図１７に示されるように、Ｉ字型を成して、上部（窪み部８１の開口側）が内壁部８１ｂ側に傾倒している。このような突起部８２は、係合面８２ｂ及び内面８２ａを含んでいる。それぞれの係合面８２ｂは、内壁部８１ｂ側を向いており、それぞれの内面８２ａは互いに向き合っている。なお、中空部８３は、２つの突起部８２の内面８２ａで挟まれている。係合面８２ｂは、冷却板７０のおもて面に対して鋭角に傾斜している。係合面８２ｂの傾斜については、第１の実施の形態の係合面８２ｂと同様である。また、このように傾倒した突起部８２は、窪み部８１から冷却板７０のおもて面から突出していない場合である。

このような結合部８０ａもまた、第１の実施の形態と同様に図９のフローチャートに沿って形成することができる。すなわち、ステップＳ２０で用意した冷却板７０のケース６０の取り付け領域に沿って窪みを形成する窪み形成工程を行う（ステップＳ２１）。冷却板７０のケース６０に沿った領域に対して、所定の金型を用いてプレス加工を行う。これにより、溝状の窪み部８１が形成される。さらに、窪み部８１の窪み底面８１ａに内壁部８１ｂに沿って環状に２つの突起部８２が平行に、中空部８３を挟んで形成される。この２つの突起部８２は、窪み底面８１ａに一体的に接続されており、冷却板７０のおもて面に対して垂直上方（＋Ｚ方向）に延伸している。すなわち、それぞれの突起部８２の内面８２ａが中空部８３を向いており、係合面８２ｂが内壁部８１ｂを向いている。また、内面８２ａと係合面８２ｂと内壁部８１ｂとは略平行を成している。

次いで、突起部８２に対して傾斜を付ける傾斜付け工程を行う（ステップＳ２２）。窪み部８１の窪み底面８１ａから垂直上方（＋Ｚ方向）に延伸する突起部８２を傾倒するために、傾斜付け治具９０を用いる。この場合の傾斜付け治具９０もまた、少なくとも本体部の先端に尖塔部９１を設ける。尖塔部９１は、平面視で環状を成しており、頂点部９１ｂを備える傾斜面９１ａを含んでいる。すなわち、断面が図１２に示される傾斜付け治具９０が環状に形成されている。側面視で、傾斜面９１ａの頂点部９１ｂは任意の角度を成している。この角度は、図１２に示すように、尖塔部９１の頂点部９１ｂを中空部８３に入り込ませた際に、当該頂点部９１ｂが中空部８３の（Ｚ方向の高さにおいて）中心から上方（＋Ｚ方向）に位置する程度であってよい。また、頂点部９１ｂは、中空部８３に入れば、必ずしも尖っていなくてもよい。

このような傾斜付け治具９０を、第１の実施の形態と同様に冷却板７０側に押圧することで、図１７に示されるように、傾倒する。また、この際も２つの突起部８２は同時に外側（内壁部８１ｂ側）に傾倒する。この場合に限らず、例えば、突起部８２を一つずつ外側に折り曲げるように傾倒させてもよい。但し、傾斜付け治具９０を用いることで、複数の突起部８２を同時に傾倒させることができ、冷却板７０を効率よく製造することができる。以上により、窪み部８１と窪み部８１内に傾斜した係合面８２ｂを含む突起部８２とを含む結合部８０ａが形成された冷却板７０が得られる。

第２の実施の形態の半導体装置１０でも、封止部材６８に封止されている突起部８２の係合面８２ｂは、傾斜しているために封止部材６８に対してアンカー効果を奏する。また、第２の実施の形態の半導体装置１０の結合部８０ａは、ケース６０が取り付けられた冷却板７０の四隅を含んで環状に形成されている。したがって、第２の実施の形態の半導体装置１０でも、封止部材６８の冷却板７０からの剥離が抑制される。なお、第２の実施の形態の結合部８０ａは、冷却板７０のケース６０に沿って環状に連続して形成せずに、ケース６０が取り付けられた冷却板７０の角部近傍に平面視でＬ字状に形成してもよい。また、２つの突起部８２は、第１の実施の形態の変形例１－１のように、冷却板７０のおもて面から突出してもよい。

（変形例２－１）
第２の実施の形態の変形例２－１では、図１６の場合に対して、２つの突起部８２が連続しておらず、破線状に形成されている場合について、図１８を用いて説明する。図１８は、第２の実施の形態の変形例２－１における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の平面図である。

結合部８０ａにおいて、図１６の２つの突起部８２は、必ずしも、連続している必要はない。図１８に示されるように、２つの突起部８２は、破線状を成して、冷却板７０の外縁部に環状に形成されていてもよい。第１の実施の形態で説明したように、２つの突起部８２は、隙間を設けることで封止部材６８から封止されやすく、また、窪み部８１も封止部材６８から封止されやすくなる。特に、２つの突起部８２において、互い違いに隙間が位置することで、さらなる、封止部材６８による封止が容易となる。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、第１の実施の形態の半導体装置１０に含まれる結合部の窪み部の内壁部が傾斜している場合を例に挙げる。このような結合部について、図１９及び図２０を用いて説明する。図１９は、第３の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図であり、図２０は、第３の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の平面図である。なお、図１９は、図２０の一点鎖線Ｙ１－Ｙ１における断面図である。また、第３の実施の形態の結合部８０ｂ以外は第１の実施の形態の半導体装置１０を参照することができる。

第３の実施の形態の半導体装置１０に含まれる結合部８０ｂは、第１の実施の形態の結合部８０において、突起部８２を含まず、窪み部８１の内壁部８１ｂが冷却板７０のおもて面に対して鋭角に傾斜している。すなわち、ここでの内壁部８１ｂは、第１の実施の形態の結合部８０と同様に傾斜している。

このような結合部８０ｂが形成された冷却板７０を含む半導体装置１０では、封止部材６８で封止された結合部８０ｂの内壁部８１ｂが傾斜しているため、封止部材６８に対してアンカー効果を奏する。すなわち、結合部８０ｂの窪み部８１内において、＋Ｚ方向に剥離しようとする封止部材６８が窪み部８１の傾斜した内壁部８１ｂにより－Ｚ方向に抑制される。窪み部８１が内壁部８１ｂにより封止部材６８に係合する。このため、半導体装置１０では、封止部材６８の冷却板７０からの剥離が抑制される。

第２の実施の形態の結合部８０ａにおいても、突起部８２を除いて、窪み部８１の内壁部８１ｂを第３の実施の形態と同様に傾斜させてもよい。また、環状の結合部８０ａにおいて、一部の窪み部８１の内壁部８１ｂのみを傾斜させてもよい。例えば、環状の結合部８０ａにおいて、長辺部分及び短辺部分のみの内壁部８１ｂを傾斜させてもよい。角部の傾斜を避けることで、角部に封止部材６８を適切に封止させることが可能となる。または、環状の結合部８０ａの窪み部８１の内周側及び外周側の内壁部８１ｂの一方のみを傾斜させてもよい。但し、封止部材６８の剥離を確実に抑制するためには、環状の結合部８０ａにおいて、傾斜される内壁部８１ｂの面積は広いことが好ましい。

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態では、第３の実施の形態の結合部８０ｂの窪み部８１に対して、第１の実施の形態の突起部８２を形成する場合を例に挙げて説明する。このような結合部について、図２１及び図２２を用いて説明する。図２１は、第４の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の側断面図であり、図２２は、第４の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の平面図である。なお、図２１は、図２２の一点鎖線Ｙ１－Ｙ１における断面図である。また、第４の実施の形態の結合部８０ｃ以外は第１の実施の形態の半導体装置１０を参照することができる。

第４の実施の形態の半導体装置１０に含まれる結合部８０ｃは、第３の実施の形態の結合部８０ｂにおいて、第１の実施の形態の突起部８２が窪み部８１の窪み底面８１ａに形成されている。すなわち、突起部８２及び窪み部８１の内壁部８１ｂが冷却板７０のおもて面に対してそれぞれ鋭角に傾斜している。

このような結合部８０ｃが形成された冷却板７０を含む半導体装置１０では、封止部材６８で封止された結合部８０ｃの内壁部８１ｂ及び突起部８２が傾斜しているため、封止部材６８に対してアンカー効果を奏する。すなわち、結合部８０ｃの窪み部８１内において、＋Ｚ方向に剥離しようとする封止部材６８が窪み部８１の傾斜した内壁部８１ｂ及び突起部８２の係合面８２ｂにより－Ｚ方向に抑制される。窪み部８１が内壁部８１ｂ及び突起部８２により封止部材６８に係合する。このため、半導体装置１０では、封止部材６８の冷却板７０からの剥離が抑制される。特に、第４の実施の形態の結合部８０ｃは、窪み部８１の内壁部８１ｂ及び突起部８２が封止部材６８に係合するため、第１～第３の実施の形態の場合よりも、より確実に封止部材６８の剥離を抑制することができる。

第２の実施の形態の結合部８０ａにおいても、傾斜している突起部８２に対して、窪み部８１の内壁部８１ｂを第４の実施の形態と同様に傾斜させてもよい。この際もまた、環状の結合部８０ａにおいて、突起部８２を傾斜させて、例えば、長辺部分、短辺部分だけといった一部の窪み部８１の内壁部８１ｂを傾斜させてもよい。また、環状の結合部８０ａの窪み部８１の内周側及び外周側の内壁部８１ｂの一方のみを傾斜させてもよい。

［第５の実施の形態］
第５の実施の形態では、窪み部に形成される突起部が窪み部の径方向または幅方向に沿って複数形成される場合を例に挙げる。このような結合部について、図２３を用いて説明する。図２３は、第５の実施の形態における半導体装置に含まれる冷却板に形成された結合部の断面図である。なお、図２３は、図５及び図１７に対応する断面図である。また、第５の実施の形態の半導体装置１０は、結合部８０ｄ以外は第１の実施の形態の半導体装置１０を参照することができる。

第５の実施の形態の半導体装置１０に含まれる結合部８０ｄは、第１の実施の形態の結合部８０において、突起部８２が窪み部８１の径方向に沿って複数形成されている。なお図２３では、突起部８２が窪み部８１の径方向に２つずつ形成されている場合を示している。

また、第２の実施の形態の結合部８０ａにおいて、第５の実施の形態の結合部８０ｄに鑑みて、突起部８２が窪み部８１の幅方向に沿って複数形成されている。なお、図２３では、突起部８２が窪み部８１の幅方向に２つずつ形成されている場合に対応する。

この場合、図５及び図１７に示した場合と比べて、係合面８２ｂが増加するに伴って、係合面８２ｂの封止部材６８に対する接触面積が増加する。このため、図５及び図１７の場合よりも、封止部材６８の剥離をより確実に抑制することができるようになる。

１０ 半導体装置
２０ 絶縁回路基板
２１ 絶縁板
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 回路パターン
２３ 金属板
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 導電ブロック部
３０ 半導体チップ
３１ 出力電極
３２ 制御電極
４０，４１ 配線部材
５０ 半導体ユニット
５１ ワイヤ
５２ 接合部材
６０ ケース
６１ 枠部
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ 外側面
６１ｅ，６１ｆ，６１ｇ，６１ｈ 内壁面
６１ｉ 収納領域
６２ａ，６２ｂ 端子台
６３，６４，６５ 外部接続端子
６６ａ，６６ｂ 制御端子
６７ 接着剤
６８ 封止部材
７０ 冷却板
８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ 結合部
８１ 窪み部
８１ａ 窪み底面
８１ｂ 内壁部
８２ 突起部
８２ａ 内面
８２ｂ 係合面
８３ 中空部
９０ 傾斜付け治具
９１ 尖塔部
９１ａ 傾斜面
９１ｂ 頂点部

Claims (5)

1. 半導体チップを含む半導体ユニットと、
   前記半導体ユニットが冷却おもて面に配置される冷却板と、
   前記冷却おもて面の外縁部に接着剤を介して前記外縁部に沿って設けられ、前記半導体ユニットを取り囲むケースと、
   前記ケース内の前記冷却板上の前記半導体ユニットを封止する封止部材と、
   を備え、
   前記冷却板は、前記冷却おもて面に形成された凹状の窪み部と前記窪み部の内部に形成され、前記冷却おもて面に対して鋭角に傾斜した係合面とを含む結合部を備え、
   前記結合部は、前記半導体ユニットから離隔し、前記ケースが設けられた前記冷却おもて面の四隅に形成され、
   前記窪み部は、前記冷却おもて面よりも全体が下位に位置し、平面視で外縁部が環状を成す窪み底面と前記窪み底面を取り囲む内壁部とを含み、
   前記結合部は、前記窪み底面から前記冷却板に対する前記半導体ユニットの積層方向に突出し、前記係合面と前記係合面の反対側の内面とを含むブロック状を成し、前記内面は前記係合面と共に傾斜する突起部をさらに含み、
   前記突起部は、平面視で前記係合面が前記内壁部を向いて前記内壁部に沿って環状に等間隔に隙間を空けて形成され、前記内面により囲まれた中空部を構成している、
   半導体装置。
2. 前記突起部は、前記冷却おもて面を越えて、前記窪み底面から突出している、
   請求項１に記載の半導体装置。
3. 半導体チップを含む半導体ユニットと冷却板とを用意する用意工程と、
   前記冷却板の冷却おもて面に前記半導体ユニットを配置して、前記冷却おもて面の外縁部に接着剤を介して前記外縁部に沿って、前記半導体ユニットを取り囲むケースを配置する配置工程と、
   前記ケース内の前記冷却板上の前記半導体ユニットを封止部材で封止する封止工程と、 を有し、
   前記配置工程の前に、
   前記冷却板の前記冷却おもて面に凹状の窪み部と前記窪み部の内部に窪み底面から前記冷却板に対する前記半導体ユニットの積層方向に突出する、前記積層方向に平行な係合面及び前記係合面の反対側の内面を含む突起部とを前記冷却おもて面の、前記半導体ユニットが配置されるユニット領域から離隔し、前記ケースが配置されるケース領域に囲まれる領域の四隅に形成する形成工程と、
   前記係合面が前記冷却おもて面に対して鋭角に傾斜するように前記突起部を傾斜する傾斜工程と、
   をさらに含み、
   前記窪み部は、前記冷却おもて面よりも全体が下位に位置し、平面視で外縁部が環状を成す窪み底面と前記窪み底面を取り囲む内壁部とを含み、
   前記傾斜工程後において、前記突起部は、前記係合面と前記内面とを含むブロック状を成し、前記内面は前記係合面と共に傾斜し、平面視で前記係合面が前記内壁部を向いて前記内壁部に沿って環状に等間隔に隙間を空けて形成され、前記内面により囲まれた中空部を構成している、
   半導体装置の製造方法。
4. 前記形成工程において、前記窪み部に対して、前記突起部を、平面視で前記係合面が外側を向いて環状に複数形成し、
   前記傾斜工程において、複数の前記突起部のそれぞれの前記内面を外側に押圧して、複数の前記突起部を傾斜する、
   請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記傾斜工程において、複数の前記突起部のそれぞれの前記内面を外側に同時に押圧する、
   請求項４に記載の半導体装置の製造方法。