WO2007141987A1 - 熱抵抗体ならびにこれを用いた半導体装置および電気装置 - Google Patents

熱抵抗体ならびにこれを用いた半導体装置および電気装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a heat resistor having conductivity, a semiconductor device using the heat resistor, and an electric device using the heat resistor.
  • a heat generating electric element a heat dissipation board that supports the heat generating electric element and dissipates heat from the heat generating electric element, and a casing that is connected to the heat dissipation board and surrounds the heat generating element.
  • heat resistance is required for the housing. If the temperature can be kept relatively low due to heat dissipation from the heat dissipation board or the case where heat generation is relatively small, heat-resistant grease such as PPS can be used as the case, and the case price can be kept low. .
  • one module has U-phase (or V-phase, W-phase), P-phase, and N-phase output terminals. And the control terminal, and the inverter is composed of three modules.
  • the U, V, and W phases are connected to the motor, and the P and N phases are connected to a smoothing capacitor, power supply, or converter.
  • the control terminal is connected to the gate driver that controls the operation of the module.
  • Patent Document 1 JP-A-9 219970
  • Patent Document 2 JP-A-11-265969 Disclosure of the invention
  • the resin thermal resistor described in Patent Document 1 cannot be used.
  • the casing temperature becomes equal to or higher than the heat-resistant temperature, so it is necessary to manufacture the casing with an expensive heat-resistant material such as ceramic.
  • the manufacturing cost of the semiconductor device became expensive.
  • the current and voltage output from the semiconductor device are connected to a gate driver and a capacitor (components electrically connected to the semiconductor device) via electrodes. Accordingly, the heat of the semiconductor element flows into the gate dryer and the capacitor through the electrodes.
  • the electrode is at a temperature close to the semiconductor element temperature, and when the temperature of the semiconductor element becomes high, the temperature of the gate driver and capacitor exceeds the heat resistance temperature.
  • an object of the present invention is to provide an inexpensive metal thermal resistor structure, to provide a semiconductor device having heat resistance, low cost, and high reliability. It is an object of the present invention to provide a thermal resistor suitable for general use in an electric device that generates heat, including Means for solving the problem
  • a thermal resistor according to the present invention is a thermal resistor characterized in that the thermal resistor is a metal body configured to partially contact the contact surface to form a gap therebetween.
  • the thermal resistor according to the present invention is a thermal resistor characterized in that the thermal resistor is a laminate of a plurality of metal bodies laminated so as to partially contact each other to form a gap therebetween.
  • a semiconductor device includes a semiconductor element, a heat dissipation board that supports the semiconductor element and dissipates heat from the semiconductor element, and a casing connected to the heat dissipation board
  • a semiconductor device including a housing having a cover and surrounding the semiconductor element, heat inserted between the semiconductor element and the housing cover and between the heat dissipation substrate and the housing cover
  • a semiconductor device comprising a resistor, wherein the thermal resistor is a metal body configured to partially contact the contact surface to form a gap therebetween.
  • a semiconductor device includes a semiconductor element, a heat dissipation substrate that supports the semiconductor element and dissipates heat from the semiconductor element, and a housing cover connected to the heat dissipation substrate,
  • a semiconductor device comprising a housing surrounding the semiconductor element, comprising a thermal resistor inserted between the semiconductor element and the housing cover or between the heat dissipation substrate and the housing cover.
  • the above-mentioned thermal resistor is a semiconductor device characterized in that it is a laminated body of a plurality of metal bodies laminated so as to partially contact each other to form a gap therebetween.
  • an electrical device is an electrical device comprising a semiconductor device, a component electrically connected to the semiconductor device, and a conductive component having electrical conductivity for electrically connecting the two.
  • a thermal resistor inserted between the semiconductor device and the conductive component or between the conductive component and the component electrically connected to the semiconductor device, wherein the thermal resistor is partly on the contact surface
  • It is an electric device characterized in that it is a metal body that is configured to form a void between the two in contact with each other.
  • an electrical device is an electrical device comprising a semiconductor device, a component electrically connected to the semiconductor device, and a conductive component having electrical conductivity for electrically connecting the two.
  • a thermal resistor inserted between the semiconductor device and the conductive component or between the conductive component and a component electrically connected to the semiconductor device, wherein the thermal resistors are partially connected to each other.
  • connection portion in the semiconductor device having a connection portion that is electrically connected to the component, the connection portion is partially in contact with the contact surface of the component to form a gap therebetween. It is a semiconductor device characterized by having a thermal resistor made of a metal body constructed as described above.
  • the semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a connection portion to be electrically connected.
  • the semiconductor device is characterized in that the connection portion includes a thermal resistor which is a stacked body of a plurality of metal bodies stacked so as to be partially in contact with each other to form a gap therebetween.
  • the thermal resistor is a metal body configured to partially contact the contact surface to form a gap therebetween.
  • the thermal resistor according to the present invention is a thermal resistor characterized in that the thermal resistor is a laminate of a plurality of metal bodies laminated so as to partially contact each other and form a gap therebetween. High heat resistance and high conductivity. Further, in a semiconductor device, heat transfer from the semiconductor element to the housing can be suppressed by inserting a thermal resistor made of a plurality of metal materials. As a result, the reliability of the semiconductor device can be improved, and a housing formed of a heat-resistant resin can be used even when the semiconductor element is at a high temperature, which enables low cost.
  • the thermal resistor of the present invention when the heating element is a semiconductor element, it is possible to suppress the inflow of heat to the gate driver and the capacitor (component electrically connected to the semiconductor device). A system with improved reliability can be realized.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a thermal resistor of the present invention and a semiconductor device using the thermal resistor. (Example 1)
  • FIG. 2 is a schematic enlarged view of a contact portion between the interposer and the semiconductor element of FIG. (Example 1)
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a metal plate constituting the thermal resistor of FIG. 1. (Example 1)
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the metal plate of FIG. 3 and the state of deformation when pressed. (Example 1)
  • FIG. 5 is a schematic enlarged view of a contact portion between metal plates when the metal plates of FIG. (Example 1)
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a shape obtained by modeling the contact portion of FIG. (Example 1)
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing a bent thermal resistor of the present invention. (Example 2)
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another semiconductor device of the present invention. (Example 2)
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing still another semiconductor device of the present invention.
  • Example 3 10 is a detailed view of the periphery of an electrode portion in the semiconductor device of FIG. (Example 3)
  • FIG. 11 is a detailed view around an electrode portion in another semiconductor device of the present invention. (Example 4)
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a thermal resistance and electrical resistance measuring device for a thermal resistor. (Example 1)
  • FIG. 13 is a graph showing an example of temperature data obtained using the apparatus of FIG. (Example 1)
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the electrical resistance and thermal resistance of the thermal resistor obtained using the apparatus of FIG. (Example 1)
  • Example 15 is a thermal circuit diagram showing the relationship between the electrical resistance and thermal resistance of the thermal resistor in the apparatus of FIG. (Example 1)
  • FIG. 16 is a table showing the results of deriving the temperature of the copper plate from the relationship between the electrical resistance and thermal resistance of the thermal resistor obtained using the apparatus of FIG. (Example 1)
  • FIG. 17 is a schematic side view showing a thermal resistor formed by plating according to the present invention. (Example 5)
  • FIG. 18 is a schematic side view showing a thermal resistor in which a conducting wire is joined to a metal plate surface by brazing or the like. (Example 6)
  • FIG. 19 is a schematic side view showing a thermal resistor in which a metal plate surface is processed such as etching. (Example 7)
  • FIG. 20 is a schematic perspective view showing a thermal resistor disposed so that a contact portion of two copper wires becomes a point. (Example 8)
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the heat dissipating substrate 1 and the housing cover 5 together form a housing 15 that encloses the semiconductor element 4 that is a heating element of the electric device.
  • the pressing member 7 uses heat-resistant rubber for low cost and the heat-resistant rubber has elasticity. It also functions as a pressing panel.
  • the copper pattern (not shown) formed on the insulating substrate 2 and the interposer 6 is joined or pressure-contacted with the electrodes 3-1 and 3-2 extending through the housing 15, and the semiconductor element The voltage is applied to 4 and energized through these electrodes 3-1 and 3-2.
  • the electrode 3-1 passes through the copper pattern on the insulating substrate 2 to reduce the temperature below the enclosure heat resistance temperature.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of a contact portion between the interposer 6 and the semiconductor element 4.
  • Interposer 6 is composed of insulator 6-2 (ceramic substrate) and copper pattern 6-1. Copper pattern 6-1 passes through a through-hole provided in insulator 6-2 and is brought into pressure contact with electrode 4-1 on semiconductor element 4.
  • the thermal resistor 8-1 is inserted with the pressing member 7 interposed between the central portion of the top plate of the housing cover 5 and the semiconductor element 4.
  • a thermal resistor 8-2 is also inserted between the edge of the housing cover 5 and the heat dissipation board 1. If the thermal resistor 8-2 is inserted between the heat dissipation board 1 and the housing cover 5, heat conduction to the housing cover 5 can be better prevented.
  • the thermal resistors 8-1 and 8-2 are inserted between at least the semiconductor element 4 which is a heat generating element and the housing cover 5-1, and prevent heat conduction therebetween.
  • Such thermal resistors 8-1 and 8-2 can be obtained by providing unevenness on each metal plate, for example, by laminating a number of creases on each metal plate so that the creases cross each other. Good.
  • the metal plate is preferably copper, but it can also be stainless steel with lower thermal conductivity or a metal material made of Fe, Mo, W and alloys containing them.
  • thermal resistors 8-1 and 8-2 An example of a specific structure of the thermal resistors 8-1 and 8-2, as shown in FIG.
  • Each thin metal plate 16 of 3 mm is provided with a large number of parallel folds 17 and overlapped with the adjacent metal plates 16 to be laminated so that the folds 17 are rotated so as to intersect each other without being parallel to each other. It is a thing.
  • the creases 17 are orthogonal to each other, and the ridges of the adjacent metal plates 16 are only slightly deformed and are in contact with each other, and are substantially in point contact with each other. It can be said that.
  • An air layer is formed in the non-contact portion between the adjacent metal plates 16. Therefore, from the viewpoint of heat conduction It can be seen that the thermal resistance between the metal plates 16 is extremely high as will be described in detail later.
  • the angle at which the metal plate 16 is rotated need not be 90 °. Since each of the metal plates 16 has conductivity, the laminate composed of the metal plates that come into contact with each other is electrically conductive as a whole.
  • a single metal plate 16 (Fig. 4a) bent in a bellows shape similar to that shown in Fig. 3 is pressed vertically between two flat plates (not shown).
  • the shape ( Figure 4b) is shown.
  • the folded metal plate 16 does not return completely to the original flat state, but is bent as shown in FIG.
  • the shape of the projection 18 is formed by plastic deformation.
  • FIG. 5 shows the metal in the case where the metal plates 16 are stacked by rotating 90 ° alternately in the main surface and pressure is applied in the stacking direction in order to reduce the area of the contact portion between the metal plates 16.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a contact portion between plates 16. The contact of the protrusion 18 of the metal plate 16 occurs only at the intersection of the peaks of the fold line 17, the part is slightly plastically deformed and contacted, and the other parts are separated and an air layer 19 is formed therebetween.
  • the contact of the protrusion 18 of the metal plate 16 occurs only at the intersection of the peaks of the fold line 17, the part is slightly plastically deformed and contacted, and the other parts are separated and an air layer 19 is formed therebetween.
  • the heat transferred from the semiconductor element 4 to the housing cover 5 can be suppressed by inserting the thermal resistors 8-1 and 8-2, so that the housing cover 5 or the pushing material made of an organic material can be pressed.
  • the temperature of the contact member 7 can be suppressed to a heat resistant temperature or lower. Therefore, the temperature of the housing can be reduced, and the reliability of the semiconductor device can be improved and the cost can be reduced.
  • the thermal resistor can be used as a device for applying an elastic pressing force to the heat generating electric device, the semiconductor device configuration can be simplified, and the cost of the semiconductor device can be reduced.
  • the temperature rise of the electrode can be suppressed, and the temperature rise of peripheral circuits connected to the electrode, such as a capacitor and a driver, is suppressed, and the cost and reliability of the system can be reduced.
  • FIG. 6 is a schematic diagram that models the contact portion of FIG. 5 where the thermal analysis easily slides.
  • the metal plate 16 is modeled by the contact portion 10 and the air layer 11. Also, the thermal resistance of the thickness of the metal plate 16 is small! /, So consider it! / ,!
  • the heat transmittance required for the thermal resistor is calculated under the following conditions.
  • the interposer connected to the semiconductor element has the same temperature of 300 ° C as the semiconductor element, and the heat transfer area S of the heat-resistant rubber, thermal resistor, and interposer is equal.
  • the heat-resistant temperature of metals is higher than that of organic materials, but the thermal conductivity is also high.
  • the heat transmittance between metal plates is calculated under the following conditions.
  • Air layer thickness ( contact height): 0. lmm
  • the average heat transfer coefficient has is 239 WZm 2 K.
  • the temperature of the heat dissipation board (heat spreader) 1 is equal to or higher than the heat resistance temperature of the housing cover 5, as shown in FIG.
  • the thermal resistor 8-2 made of a plurality of metal plates, the temperature of the housing cover 5 can be lowered below the heat resistant temperature.
  • the thermal resistor according to the present invention is effective when applied to a semiconductor device, but is generally applicable to places where a thermal resistor having high heat resistance and conductivity is required. In particular, since it has electrical conductivity, it can be applied to electrical devices in general.
  • the present invention heat transfer to the semiconductor element power housing can be suppressed. As a result, the reliability of the semiconductor device can be improved. In addition, even when the semiconductor element temperature operates at a temperature higher than the heat-resistant temperature of the resin casing, it is possible to use an inexpensive resin casing.
  • thermal resistors 8-1 and 8-2 a function as a pressing material was added to the thermal resistors 8-1 and 8-2.
  • the thermal resistors 8-1 and 8-2 that have nothing to do have a function as a panel panel. That is, each of the metal plates 16 is in the state shown in FIG. 7 and has a crease and is relatively thick and has a plate panel shape. It has elasticity.
  • the lmm-thick metal plates 16 bent as shown in FIG. 7 using the same model as in FIG. 6 are rotated 90 ° alternately in the main surface.
  • the heat transmittance of the contact portion in the panel-like laminate thus laminated is calculated under the following conditions.
  • Air layer thickness 0.3mm •
  • the air heat conductivity and true contact heat transfer coefficient shall be the same as those for metal plates.
  • 91 / 18.2 can be stacked by alternately changing the direction of the creases by 90 °, so that a thermal resistor having a desired thermal resistance can be realized.
  • the thermal resistor has a function as a panel, the pressing member 7 and the thermal resistor 8
  • a metal plate may be inserted between this point and 1.
  • the pressing member 7 is the housing cover.
  • the thermal resistor 8-1 has a function as a panel
  • the pressing member 7 that functions as a panel in FIG. 1 can be omitted. Even in this case, it is preferable to insert a metal plate (0.1 to about Lmm) such as SUS, Mo, Al, W, Fe, Ni, and Zn from the viewpoint of improving the rigidity.
  • a metal plate 0.1 to about Lmm
  • R14 Thermal resistance of thermal resistor
  • the thermal resistors 8-1 and 8-2 have elasticity, they can be used as a means for applying a pressing force for the pressure contact of the semiconductor element 4, and the pressing member is simply used. Spacers can be made smaller, or omitted.
  • the thermal resistor is copper
  • the thermal resistor itself is used as an electrode having a high thermal resistance compared to a single metal while being a good electrical conductor.
  • a laminated body is formed by sequentially stacking an interposer 6, a thermal resistor 8-1, an electrode 3-2, and a pressing member 7 on the semiconductor element 4, and this laminated body is covered with the housing cover 5. Yes.
  • a laminated body is formed by stacking the thermal resistor 8-3, the electrode 3-1, and the pressing member 7 in this order on the copper pattern on the insulating substrate 2, and the laminated body is covered with the casing cover 5. .
  • Electrodes 3-1 and 3-2 are joined to electrode terminals (not shown) of capacitors and gate drivers outside the semiconductor device. Also, a similar thermal antibody 8-1 is inserted between the semiconductor element 4 and the electrode 3-1 on the heat dissipation substrate 1! The electrodes 3-1 and 3-2 are joined to the electrode terminals (not shown) of the capacitor and the gate driver outside the semiconductor device.
  • the thermal resistors 8-1 and 8-2 are inserted between the electrodes 3-1 and 3 2 and the semiconductor element 4
  • the electrode temperature of the semiconductor device is higher than the electrode temperature of the conventional structure. Lower.
  • the inflow of heat from the semiconductor element 4 to the capacitor and gate dryer (not shown) can be suppressed.
  • a large amount of current does not flow through the gate electrode, it can be applied even when the contact electric resistance between the metal plate and the metal panel becomes high.
  • the same effect can be obtained by inserting the thermal resistor having the above conductivity between the electrode connected to the heat generating electric element in the semiconductor device and the electric device such as a capacitor or a gate driver. Is obtained.
  • the conductive thermal resistor is attached to the outside of the semiconductor device, so that the reliability of the entire electrical device can be improved and the cost can be reduced.
  • the thermal resistor may be inserted between the conductors connecting the electrodes of the semiconductor device and the electric device, may be inserted between the conductors and the electric device, or the conductor may be divided into a plurality of portions and inserted between them.
  • FIG. 9 shows an embodiment in which the conductor is divided into a plurality of parts and the thermal resistor 8-4 of the present invention is inserted between them.
  • the semiconductor module 103 is connected to the capacitor 31 from the electrode 3-2 through the copper plate 30-1, the thermal resistor 8-4, and the copper plate 30-2.
  • the temperature of the copper plate is approximately the temperature of the electrode. Accordingly, when the temperature of the semiconductor element 4 becomes high and the temperature of the electrode rises to 200 ° C. (heat resistance temperature of the module housing), heat flows from the semiconductor device 4 to the capacitor 31, so that the heat resistance temperature of the capacitor 31 (for example, 100 Significantly exceeds ° C). In this embodiment, the heat inflow is suppressed by inserting the thermal resistors 8-4.
  • FIG. 10 shows details of the electrode portions of the semiconductor module 103 of FIG.
  • An electrode terminal 1010 protrudes from the semiconductor module 103 on the heat sink base plate 101, and a copper plate 102 as a connecting conductor is attached by a screw 104 via a thermal resistor 105 provided with an opening.
  • the thermal resistor 105 is made of metal, has electrical conductivity, and has a function of suppressing heat conduction from the electrode terminal 1010 to the copper plate 102.
  • the screw 104 since the screw 104 is in contact with the thermal resistor 105, the copper plate 102, the electrode terminal 1010, etc., in order to prevent heat from being conducted from the electrode terminal 1010 to the copper plate 102, the screw 104 and A heat insulating material 1018 is inserted between the copper plates 102.
  • the heat insulating material 1018 does not need to be conductive, and may be a ceramic member or the like. However, the thermal resistor of the present invention can also be used.
  • a washer 1022 is inserted between the screw 104 and the heat insulating material 1018.
  • Example 5 Figure 11 shows the contact portion force with the electrode 1010 in the copper plate 102, which is the connecting conductor.
  • Thermal resistance structure e.g., a structure having a plurality of irregularities on the surface and partially contacting the contact surface to form a gap therebetween .
  • thermal resistor 105 oxidation at the time of high temperature use may be a problem. In that case, it is effective to prevent oxidation by depositing another metal on the surface by vapor deposition or vapor deposition.
  • the thermal resistor 105 is a laminate as shown in FIG. 7 and is formed on individual metal plates, it is important that the thermal resistor 105 has conductivity as a film forming material. Examples of such materials include Ni, Au, Ti, Cr, Cu, Zn, Mo, Ta, and W.
  • the film-forming material changes depending on the use volume, cost, and optimal volume resistivity and thermal conductivity depending on the system configuration.
  • the thermal resistor body is a thin metal body, so the thermal resistance compared to the contact part.
  • the electrical resistance and thermal resistance when using a thermal resistor are mainly determined by the material of the contact part, that is, the thermal conductivity and volume resistivity of the film-forming material).
  • the electrical conductivity is ensured, so the heat resistor, heat resistor, copper plate, electrode, etc. It is also possible to prevent oxidation by covering with. Since conductivity is ensured, it is not essential to use a conductive metal material for the film formation material.
  • thermal resistor 105 is sandwiched between copper caps 1016 ( ⁇ 10 mm) installed on the water cooling plate 1020.
  • a copper block 1017 with a heater built in the upper part of the copper rod 1016 (the surrounding area is covered with a heat insulating material), a heat insulating material 1018 for shutting off the heat from the heater, and a load cell 1019 for weight measurement Is installed and pressurized from the top of the load cell.
  • the heater is heated Measure the temperature difference at each position.
  • a copper wire 1012 for voltage measurement and a current terminal (copper wire) 1014 are brazed to the copper rod 1016, and the electric resistance of the thermal resistor is measured by the four-terminal method. Is possible.
  • the calculation of the temperature of the copper plate 102 shows that the cooling of the copper plate 102 is natural cooling, in the case of surface contact with 1 mm using the thermal resistor of the present invention (Condition 1), and when one thermal resistor is used. (Condition 2) When using six thermal resistors (Condition 3), and when the copper plate 102 is forcedly cooled by a fan and is in surface contact without using the thermal resistor of the present invention ( The calculation was performed according to the temperature of the copper plate 102 in condition 4), when V was used for one thermal resistor (condition 5), and when six thermal resistors were used (condition 6). The calculation conditions are as follows.
  • Electrode temperature 200 ° C Current: 100 A
  • Air heat transfer coefficient 10W / m2K (self-cooling), 30W / m2K (when blowing)
  • the temperature T4 of the copper plate 102 is 198.
  • the temperature T4 of the copper plate 102 under the conditions 2 to 6 in the table of Fig. 16 are all calculated by the same method.
  • the temperature T4 of the copper plate 102 decreases from 198.2 ° C to 187.0 ° C or 147.8 ° C, respectively.
  • the temperature T4 of the copper plate 102 is 193.9 ° C and 162.4 ° C and 100.3 ° C, respectively.
  • the thermal resistor of the present invention is effective even when only one is inserted. Also, by increasing the number of inserted sheets, the effect of reducing the temperature of the copper plate appears greatly under the conditions of this case. In addition, when the copper plate is cooled by a fan or the like, the effect is remarkable.
  • the number of inserted thermal resistors is verified within the range of the experiment here, it is possible to increase both the thermal resistance and the electrical resistance by increasing the number.
  • the number is determined by the amount of heat generated (that is, the amount of current and the shape of the copper plate), the amount of heat released from the copper plate (determined by the cooling method and the surrounding environment), the target temperature of the copper plate, and the like.
  • controlling the thermal resistance and electrical resistance of the contact portion to the optimum state for the use conditions can be controlled inexpensively and easily only by increasing the number of inserted thermal resistance antibodies. .
  • the semiconductor element force in addition to the effects of the embodiment described above, also has the effect of suppressing the inflow of heat to the gate driver and capacitor, As a result, it is possible to realize a system with low cost and improved reliability.
  • the force of the material of the thermal resistor is copper. Further, it is made of a metal material such as Fe, Mo, W, Ni, Zn or the like having a low thermal conductivity, or an alloy such as SUS including them The formed metal material can naturally have the desired function.
  • the shape of the adhesive layer 22 may be a long linear line parallel to each other as shown in the figure, or may be a pointed part. Any shape can be used.
  • the material of the adhesive layer 22 may be the same material as the metal plate 21 or may be a metal material different from the metal plate 21.
  • the metal plate 21 may be provided only on one side or on both sides. Further, only one metal plate 21 having the adhesion layer 22 may be used, or a plurality of metal plates 21 may be stacked to form a laminate.
  • a thermal resistor 23 shown in FIG. 18 is obtained by joining a conductive wire 24 to the surface of a metal plate 21 by brazing 25 or soldering.
  • brazing 25 or soldering Although not shown, various production methods are conceivable, such as placing a small copper ball on the metal plate 21 and brazing, or stacking a plurality of coil panels, and these can be combined.
  • the thermal resistor 26 shown in FIG. It is a thing.
  • the processing includes various processing methods such as etching, plastic deformation of the metal plate with a press die having concave and convex depressions, forming protrusions or irregularities by punching the metal plate, and forming irregularities on the metal plate by polishing. Can be adopted.
  • the thermal resistor 28 shown in FIG. 20 does not have the metal plate 21 as described above, and two or more copper wires 29 arranged in parallel are simply rotated and overlapped so as to cross each other. ! Insert between two members to be connected so that the contact part of ⁇ is a point.
  • a metal plate of the thermal resistor can be produced by selecting a method suitable for manufacturing and cost from among such various methods.
  • parallel concavo-convex parts are created by making a crease, and overlapped with adjacent metal plates so that the concavo-convex parts intersect with each other, thereby forming a gap between the points.
  • the force that realizes such a structure A similar effect can be expected by, for example, producing and overlaying protrusions having a diameter of 0.1 mm and a height of 0.1 mm by etching or plating at predetermined positions. At that time, the amount of deformation of the tip during pressing can be minimized by setting the tip at a sharp angle before pressing. As a result, a further heat insulation effect can be expected while suppressing an increase in electrical resistance.
  • the thermal resistor 8-1 uses, for example, only one metal plate 16 having the fold line 17 shown in FIG. 3 or FIG. 7 so as to partially contact the contact surface to form a gap therebetween. It may be a thermal resistor that is a metal body configured as shown in FIG. 11, or may be a thermal resistor in which a plurality of irregularities are integrally provided at the contact portion with the electrode of the conductor that is the metal body shown in FIG. .
  • metal materials such as Mo, W, Ni, Zn, and metal materials formed from alloys such as SUS containing them can naturally have the desired function.
  • thermal resistor according to the present invention is effective when applied to a semiconductor device.
  • an electrical device having a heat generating electrical element is required where a thermal resistor having high heat resistance and conductivity is required.
  • thermal resistor having high heat resistance and conductivity is required.
  • the thermal resistor is inserted between the semiconductor device and the copper plate.
  • it may be inserted between the copper plate and other components connected to the semiconductor device.
  • the same effect can be obtained when the thermal resistor is inserted between the driver for controlling the semiconductor device and the semiconductor device. Since a large current does not flow through the control terminal of the module, it is easy to make multiple layers where the amount of heat generated by the contact portion electrical resistance is small.
  • the thermal resistor is inserted between the semiconductor device and the copper plate.
  • the contact of the electrode of the semiconductor device itself, the copper plate, or the terminal of the component connected to the semiconductor device is performed.
  • the part itself may be a thermal resistor.
  • the temperature is used when the temperature of the semiconductor device is high. However, naturally, it is also necessary to prevent heat from flowing from the periphery to the semiconductor device where the ambient temperature is higher. It can be used.

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Abstract

　接触面で部分的に接触して間に空隙を形成する金属体である熱抵抗体は、全体として導電性であり、互いに部分的に接触して間に空隙を形成するように積層した複数の金属体の積層体あるいは表面に複数の凹凸を持つ金属体であったり、複数の平行な折り目を有し、隣接の金属板に対して上記折り目が互いに交差するように重ね合わされたもの、あるいは金属体の各々が厚さ方向に弾性を有し、上記積層体が全体として積層方向に弾性を有するものでよく、金属体表面に異種金属膜を持つものとすることもできる。 　この熱抵抗体を、発熱半導体素子と筐体カバーとの間と放熱基板と筐体カバーとの間に挿入した半導体装置およびこの装置を用いた電気装置も開示がある。

Description

明 細 書
熱抵抗体ならびにこれを用いた半導体装置および電気装置
技術分野
[0001] この発明は、導電性を有する熱抵抗体、これを用いた半導体装置および熱抵抗体 を用 、た電気装置に関するものである。
背景技術
[0002] 例えば特許文献 1に記載されて!、るような従来の半導体装置では、結露発生を防 ぐために、熱伝導性絶縁スぺーサの半導体素子が圧接されている部分を除く素子側 表面に、熱抵抗の高い絶縁シートあるいは榭脂製熱抵抗体としての機能を有する電 気絶縁用エポキシ榭脂粉体塗料の層を形成したものがある。
[0003] 一方、発熱電気素子と、この発熱電気素子を支持して発熱電気素子からの熱を放 散する放熱基板および放熱基板に接続されて発熱素子を囲む筐体カバーを有する 筐体とを備えた半導体装置等の電気装置に於いては、筐体に耐熱性が要求される。 発熱が比較的小さぐ放熱基板や筐体からの放熱により温度が比較的低く維持でき る場合には、筐体として PPS等の耐熱性榭脂を使用でき、筐体価格を低く抑えること ができる。
[0004] また、従来の電気装置では、例えば特許文献 2に記載されているように、半導体装 置と、電動機やコンデンサを電気的に接続する銅板 (ブスバー）の間にはなにも挿入 しない。
[0005] この従来例に記載されているパワーモジュールを用いて構成されたインバータにお いては、 1個のモジュールは U相（または V相、 W相）、 P相、 N相の出力端子と、制御 端子とを有しており、 3個のモジュールでインバータを構成している。ここで U、 V、 W 相は電動機に接続され、 P、 N相は平滑コンデンサ、電源あるいはコンバータに接続 されて 、る。制御端子はモジュールの動作を制御するゲートドライバに接続されて ヽ る。
[0006] 特許文献 1 :特開平 9 219970号公報
特許文献 2：特開平 11― 265969号公報 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 半導体素子温度が榭脂性熱抵抗体の耐熱温度以上になる場合、特許文献 1に記 載されているような榭脂製熱抵抗体を用いることができない。また、筐体で覆われた 半導体装置等の電気装置の場合、筐体温度が耐熱温度以上になってしまうため、筐 体をセラミック等の高価な耐熱性材料で作製することが必要になり、半導体装置の製 作コストが高価になるという問題点もあった。
[0008] また、半導体装置から出力された電流、電圧は電極を介して、ゲートドライバ、コン デンサ (半導体装置に電気接続される部品）に接続されている。従って、半導体素子 の熱が電極を介してゲートドライノ 、コンデンサへ流入する。通常、電極は半導体素 子温度に近い温度となっており、半導体素子温度が高温になる場合、ゲートドライバ 、コンデンサの温度が耐熱温度を超えてしまうという問題点もあった。
[0009] 現在のシリコン素子の耐熱温度は 125°Cが一般的である力 モジュール構造 (特に 半田部分)の開発、シリコン素子の採用により、 150°C、場合によっては 200°C以上 で使用可能なモジュールの開発が進められている。その場合、素子の熱が銅板 (ブ スバー）を経由して周辺機器に伝達される。コンデンサ等は、特に熱に弱いので、素 子の動作温度がコンデンサ等の周辺機器の耐熱温度によって制限されてしまうという 問題もあった。
[0010] 従って、この発明の目的は、安価な金属製の熱抵抗体構造を実現して、耐熱性を 有し、低価格で信頼性の高い半導体装置を提供することであり、また半導体装置を 含む発熱する電気装置一般に用いるのに適した熱抵抗体を提供することである。 課題を解決するための手段
[0011] この発明に係る熱抵抗体は、接触面に部分的に接触して間に空隙を形成するよう に構成された金属体であることを特徴とする熱抵抗体である。
[0012] またこの発明に係る熱抵抗体は、互いに部分的に接触して間に空隙を形成するよ うに積層した複数の金属体の積層体であることを特徴とする熱抵抗体である。
[0013] またこの発明に係る半導体装置は、半導体素子と、この半導体素子を支持して上 記半導体素子からの熱を放散する放熱基板およびこの放熱基板に接続された筐体 カバーを有し、上記半導体素子を囲む筐体とを備えた半導体装置に於いて、上記半 導体素子と上記筐体カバーとの間上記放熱基板と上記筐体カバーとの間に挿入さ れる熱抵抗体を備え、上記熱抵抗体は、接触面に部分的に接触して間に空隙を形 成するように構成された金属体であることを特徴とする半導体装置である。
[0014] またこの発明に係る半導体装置は、半導体素子と、この半導体素子を支持して上 記半導体素子からの熱を放散する放熱基板およびこの放熱基板に接続された筐体 カバーを有し、上記半導体素子を囲む筐体とを備えた半導体装置に於いて、上記半 導体素子と上記筐体カバーとの間または上記放熱基板と上記筐体カバーとの間に 挿入される熱抵抗体を備え、上記熱抵抗体は、互いに部分的に接触して間に空隙を 形成するように積層した複数の金属体の積層体であることを特徴とする半導体装置 である。
[0015] またこの発明に係る電気装置は、半導体装置と、この半導体装置に電気的に接続 される部品と、両者を電気的に接続する導電性を有する導電性部品とを備えた電気 装置において、上記半導体装置と上記導電性部品との間または上記導電性部品と 上記半導体装置に電気接続される部品との間に挿入される熱抵抗体を備え、上記 熱抵抗体は、接触面に部分的に接触して間に空隙を形成するように構成された金属 体であることを特徴とする電気装置である。
[0016] 更にこの発明に係る電気装置は、半導体装置と、この半導体装置に電気的に接続 される部品と、両者を電気的に接続する導電性を有する導電性部品とを備えた電気 装置において、上記半導体装置と上記導電性部品との間または上記導電性部品と 上記半導体装置に電気接続される部品との間に挿入される熱抵抗体を備え、上記 熱抵抗体は、互いに部分的に接触して間に空隙を形成するように積層した複数の金 属体の積層体であることを特徴とする電気装置である。
[0017] またこの発明に係る半導体装置は、部品と電気的に接続される接続部を有する半 導体装置において、上記接続部に、部品の接触面に部分的に接触して間に空隙を 形成するように構成された金属体で構成された熱抵抗体を有することを特徴とする半 導体装置である。
[0018] またこの発明に係る半導体装置は、電気的に接続される接続部を有する半導体装 置において、上記接続部に、互いに部分的に接触して間に空隙を形成するように積 層した複数の金属体の積層体である熱抵抗体を有することを特徴とする半導体装置 である。
発明の効果
[0019] この発明によれば、接触面に部分的に接触して間に空隙を形成するように構成さ れた金属体であることを特徴とする熱抵抗体である。
[0020] またこの発明に係る熱抵抗体は、互いに部分的に接触して間に空隙を形成するよ うに積層した複数の金属体の積層体であることを特徴とする熱抵抗体であり、耐熱性 が高ぐ導電性が大きい。また、半導体装置に於いて、複数の金属材料で形成され た熱抵抗体の挿入により、半導体素子から筐体への伝熱を抑制できる。その結果、 半導体装置の信頼性向上が得られるとともに、半導体素子が高温の場合でも耐熱性 榭脂で形成された筐体を使用することができ、低コストィ匕が可能になる。
[0021] また、この発明の熱抵抗体によれば、発熱素子が半導体素子である場合、ゲートド ライバ、コンデンサ（半導体装置に電気接続される部品）への熱の流入を抑制でき、 低コスト、信頼性を向上させたシステムの実現が可能になる。 図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本発明の熱抵抗体とそれを用いた半導体装置を示す概略断面図である。（実 施例 1)
[図 2]図 1のインターポーザと半導体素子との接触部の概略拡大図である。（実施例 1 )
[図 3]図 1の熱抵抗体を構成する金属板を示す分解斜視図である。（実施例 1)
[図 4]図 3の金属板とその押圧時の変形の状態を示す概略断面図である。（実施例 1) [図 5]図 3の金属板を折り目を直交させて積層して押圧した場合の金属板間接触部 の概略拡大図である。（実施例 1)
[図 6]図 5の接触部をモデルィ匕した形状を示す模式図である。（実施例 1)
[図 7]本発明の折り曲げた熱抵抗体を示す概略斜視図である。（実施例 2)
[図 8]本発明の別の半導体装置を示す概略断面図である。（実施例 2)
[図 9]本発明の更に別の半導体装置を示す概略断面図である。（実施例 3) [図 10]図 9の半導体装置における電極部周辺の詳細図である。（実施例 3)
[図 11]本発明の別の半導体装置における電極部周辺の詳細図である。（実施例 4)
[図 12]熱抵抗体の熱抵抗，電気抵抗測定装置の概略図である。（実施例 1)
[図 13]図 12の装置を用 、て得られた温度データの一例を表すグラフである。（実施 例 1)
[図 14]図 12の装置を用 ヽて得られた熱抵抗体の電気抵抗と熱抵抗の関係を表すグ ラフである。（実施例 1)
[図 15]図 10の装置の熱抵抗体の電気抵抗と熱抵抗の関係を表す熱回路図である。 (実施例 1)
[図 16]図 10の装置を用いて得られた熱抵抗体の電気抵抗と熱抵抗の関係より銅板 の温度を導出した結果をあらわす表である。（実施例 1)
[図 17]この発明のめっきによる熱抵抗体を示す概略側面図である。（実施例 5)
[図 18]金属板表面に導線をろう付けなどにより接合した熱抵抗体を示す概略側面図 である。（実施例 6)
[図 19]金属板表面にエッチングなどの加工処理を施した熱抵抗体を示す概略側面 図である。（実施例 7)
[図 20]2本の銅線の接触部が点となるように配置した熱抵抗体を示す概略斜視図で ある。（実施例 8)
発明を実施するための最良の形態
実施例 1
図 1は本発明の実施の形態 1による半導体装置を示す概略断面図である。金属製 の放熱基板 (ヒートスプレッダ） 1上に、銅がパターユングされた絶縁基板 (DBC基板 ： Direct Bond Copper基板） 2、半導体素子 4、インターポーザ 6、熱抵抗体 8-1、 押し当て部材 7を積み重ねて積層体を形成させ、これを耐熱榭脂 (PPS)で作製した 筐体カバー 5で覆い、ネジ 9で筐体カバー 5を放熱基板 1に締め付け固定して、半導 体素子 4を含む積層体全体が圧接されている。放熱基板 1と筐体カバー 5とは共同し て電気装置の発熱素子である半導体素子 4を囲む筐体 15を構成している。押し当て 部材 7は低コストィ匕のために耐熱ゴムを用いており、耐熱ゴムは弾性を有するために 押圧パネの機能も果たして 、る。絶縁基板 2およびインターポーザ 6上に形成された 銅パターン（図示してない）は、筐体 15を貫通して延びた電極 3-1、 3-2と接合もしく は圧接されており、半導体素子 4への電圧印可、通電はこれらの電極 3-1、 3-2を通 じて行っている。電極 3—1は絶縁基板 2上の銅パターンを経由することで、温度を筐 体耐熱温度以下に低減させて ヽる。
[0024] 図 2にはインターポーザ 6と、半導体素子 4との接触部の拡大図を示す。インターポ 一ザ 6は絶縁体 6-2 (セラミック基板）と、銅パターン 6-1で構成されている。銅パター ン 6-1は絶縁体 6-2に設けられた貫通孔を通って、半導体素子 4上の電極 4-1に圧 接させられている。
[0025] この発明によれば、筐体カバー 5の天板中央部と半導体素子 4との間に押し当て部 材 7を介在させた状態で熱抵抗体 8—1が挿入されている。また、筐体カバー 5の縁 部と放熱基板 1との間にも熱抵抗体 8-2が挿入されている。熱抵抗体 8— 2が放熱基 板 1と筐体カバー 5との間に挿入されていると、筐体カバー 5への熱伝導をより良く妨 げることができる。
[0026] 熱抵抗体 8— 1および 8— 2は、少なくとも発熱素子である半導体素子 4と筐体カバ 一 5— 1との間に挿入されて、その間の熱伝導を妨げるものであり、図示の例では互 いに部分的に接触して間に空隙を形成するように積層した複数の金属板の積層体 である。このような熱抵抗体 8—1および 8— 2は、各々の金属板に凹凸を設けたもの でよぐ例えば金属板の各々に多数の折り目を与えて折り目が交差するように積層し たもので良い。金属板は銅が望ましいが、熱伝導率がより低いステンレス鋼や、 Fe、 Mo、 Wおよびそれらを含む合金で形成された金属材料でも良 ヽ。
[0027] 熱抵抗体 8— 1および 8-2の具体的な構造の一例は、図 3に示すように、例えば 0.
3mmの薄い金属板 16の各々に多数の互いに平行な折り目 17を与え、積層する隣 接の金属板 16に対して折り目 17が互いに平行にならずに交差するように回転した状 態で重ね合わせたものである。図示の場合、折り目 17は互いに直交していて、隣接 する金属板 16の折り目の山同士が僅かな塑性変形をしてその部分だけで接触して いるだけであり、互いに実質的に点接触していると言える。隣接する金属板 16の間 の接触していない部分には空気の層が形成されている。従って、熱伝導の観点から は金属板 16と金属板 16との間の熱抵抗は、後に具体的に詳述するように、極めて高 くなつていることがわかる。なお、真の接触部の面積を小さくすることが目的であるた め、金属板 16を回転させる角度は 90° にする必要はない。金属板 16の各々が導電 性を有して ヽるので、互いに接触して ヽる金属板カゝらなる積層体は全体として導電性 である。
[0028] 図 4には、図 3に示すのと同様の蛇腹状に折り曲げた一枚の金属板 16 (図 4a)を 2 枚の平板（図示してない）の間で上下方向に加圧した場合の形状（図 4b)を示す。積 層した金属板 16を押し当て部材にて加圧した場合、折り曲げた金属板 16は、完全 には元の平らな状態に戻らず、図 4bに示すように折り曲げた箇所 (折り目 17の山の 近傍)が塑性変形を起こして、突起部 18が形成されたような形状になる。
[0029] 図 5は金属板 16間の接触部の面積を低減させるために、金属板 16を主面内で交 互に 90° 回転させて積層して積層方向に圧力を加えた場合の金属板 16間の接触 部の拡大図である。金属板 16の突起部 18の接触は折り目 17の山の交点部分のみ で起こり、その部分が僅かに塑性変形して接触し、それ以外の部分は離間していて 間に空気層 19が形成される。
[0030] このような構成によれば、半導体素子 4から筐体カバー 5へ伝わる熱を熱抵抗体 8- 1、 8-2の挿入により抑制できるので、有機材料である筐体カバー 5あるいは押し当て 部材 7の温度を耐熱温度以下に抑制することができる。従って、筐体の温度を低減で き、半導体装置の信頼性向上、低コスト化が可能になる。また熱抵抗体を発熱電気 装置に弾性押圧力を与える装置として兼用でき、半導体装置構成を簡易にでき、半 導体装置の低コストィ匕が可能になる。更に電極の温度上昇を抑制でき、電極と接続 されているコンデンサ、ドライバ等の周辺回路の温度上昇が抑制され、システムとして の低コスト化、信頼性向上が可能になる。
[0031] 図 6は、熱解析を容易にすべぐ図 5の接触部をモデルィ匕した模式図である。金属 板 16間を接触部 10と空気層 11でモデルィ匕している。また、金属板 16の厚みの熱抵 抗は小さ!/、ので考慮して!/、な!/、。
[0032] 熱抵抗体に必要とされる熱透過率を以下の条件で計算する。
•半導体素子温度 300°C、外気温度 50°C •押し当て材（耐熱性ゴム：信越化学 KE-1833)0.005m,熱伝導率 0.20W/mK •筐体厚み（PPS榭脂） 0.01m、熱伝導率 0.20W/mK
•押し当て材の耐熱温度 230°C、筐体の耐熱温度 200°C (押し当て材は筐体より耐 熱温度が高ぐ断熱材としての機能も有する）
.筐体〜外気の熱伝達率 15WZm2K
•議論の簡略ィ匕のため半導体素子と接続されているインターポーザは半導体素子と 同じ温度 300°Cになっており、耐熱性ゴム、熱抵抗体、インターポーザの伝熱面積 S は等しいとする。
[0033] 半導体素子 (インターポーザ)力も外気までの熱抵抗 Rtot、熱量 Δ Q 耐熱ゴム最 高温度 230°C、熱抵抗体 (複数の金属板で構成)の熱抵抗 R4は以下の関係式を満 たす必要がある。なお、筐体 押し当て材、押し当て材ー熱抵抗体の接触熱抵抗は 広 、伝熱面積 Sで接触しており、熱抵抗は小さ!/、ので考慮して 、な!/、。
•Rtot=Rl+R2+R3+R4
• Δ Q X Rtot = 250K ( = 300 - 50)
•R4X AQ = 70K( = 300-230)
R1:筐体—外気間熱抵抗 0.067( = 1/15)X1/S
R2:筐体厚み分の熱抵抗 0.050( = 0.01/0.20) X 1/S
R3:押し当て材の熱抵抗 0.025( = 0.005/0.20) X 1/S
従って、熱抵抗体の熱透過率（ = 1Z(R4XS))は 18.2WZm2K以下にすること で、耐熱ゴム耐熱温度 230°C、筐体耐熱温度 200°C以下を満足することができる（ Δ Q = 1271 WZm2XSとなる）。
[0034] なお、ここでは、熱伝導率 k [W/mK]、長さ Δ 1 [m]の物質を Δ Q [W]の熱量が 透過した場合の温度上昇値
ΔΤ= AQX Al/(kXS) = AQXR,
熱透過率 hを有する物質間界面の温度上昇値
ΔΤ= AQ/(hXS) = AQXR
の関係式を用いている。
[0035] ところで、一般に、金属の耐熱温度は有機物と比較して高いが、熱伝導率も高い。 例えば熱伝導率の比較的小さいステンレス (熱伝導率 16WZmK、厚さ 8mm)の場 合でも、熱透過率は 2000W/m2K( = 16/0.008)となり、この発明の課題を解決 するための熱抵抗体としては不十分である。従って、このような金属材料を熱抵抗体 としてそのまま使用することはできな!、。
[0036] 次に本発明の効果を説明するための一例として、金属板間の熱透過率を以下の条 件で計算する。
'折り曲げ間隔： 2mmピッチ
'接触部の領域： 0. 1X0. lmm2
•空気層厚さ (=接触部の高さ）： 0. lmm
•金属板厚さ： 0.3mm
•空気熱伝導率： 0.023W/mK
•金属板の熱伝導率 (銅を想定） :400W/mK
'金属板接触部の熱伝達率： 4000WZm2K(Int. J. Heat Transf er 41(1998 ) 3475参照）
[0037] 接触部の平均熱透過率を haveとすると、以下の関係式が得られる。
•have=l/(RaveXO.002X0.002)
•Rave = l/(1/R5 + 1/R6)=1044
•R5 = 0.0001/(0.023 X (0.002X0.002— 0.0001X0. 0001)) =1090 •R6 = 1/(4000X0.0001X0.0001) =25000
Rave：金属板間の平均接触熱抵抗
R5: 金属板間の空気層熱抵抗
T6： 金属板間の接触部熱抵抗
[0038] 従って、平均熱伝達率 haveは 239WZm2Kとなる。ここで、空気層厚さ（=接触部 の高さ） 0. lmmの熱透過率は 230WZm2K( = 0.023/0.0001)であるので、金 属板間の接触部における熱の透過量は接触面積を減らすことにより十分小さくなつ ていることがわかる。この結果より、熱伝達率を 18.2WZm2K以下にするためには、 14枚（ = 239Z18.2)以上の金属板を重ねることで実現できることがわかる。 0.3m mの金属板を用いたので、 5.6mm ((0.3 + 0. 1) X 14)の厚さで、所望の熱抵抗 体を構築することができ、熱伝導率換算で 0. 10W/mK( = 18. 2 X 0. 0056)の熱 抵抗体を形成できたことになる。
[0039] また、放熱基板 (ヒートスプレッダ） 1の温度が筐体カバー 5の耐熱温度以上になる 場合には、図 1に記載しているように、放熱基板 1と筐体カバー 5との間に複数枚の金 属板からなる熱抵抗体 8— 2を挿入することにより、筐体カバー 5の温度を耐熱温度 以下に低下させることができる。
[0040] なお、本発明による熱抵抗体は半導体装置に適用すると効果的であるが、高い耐 熱性と導電性を持つ熱抵抗体が必要とされる箇所には、一般に適用可能である。特 に、導電性を有しているため、電気装置一般に適用可能である。
[0041] 本発明により、半導体素子力 筐体への伝熱を抑制できる。その結果、半導体装置 の信頼性を向上させることができる。また、半導体素子温度が榭脂製筐体の耐熱温 度以上で動作する場合でも、安価な榭脂製筐体の使用を可能している。
[0042] 実施例 2
次に、図 7に示す熱抵抗体を用いた実施例に関連して、図 1に示す半導体装置に おいて、熱抵抗体 8— 1および 8— 2に押し当て材としての機能を付加した構造に関 して考察する。金属板 16の厚みを lmmに増やして、同様に回転させて交互に積層 すると、厚みが lmmの場合、加圧しても、金属板 16は塑性変形が起こって図 4b〖こ 示すような平坦になることがなぐ熱抵抗体 8— 1および 8— 2は板パネとしての機能を 有する。すなわち、金属板 16の各々は図 7に示す状態となって、折り目を持っていて 厚さが比較的厚く板パネ状であるので、金属板 16を重ね合わせた積層体も全体とし て積層方向に弾性を有して 、る。
[0043] 発明の効果を説明するための一例として、図 6と同様のモデルを用いて図 7に示す ように折り曲げられた厚さ lmmの金属板 16を主面内で交互に 90° 回転させて積層 したパネ状の積層体における接触部の熱透過率を以下の条件で計算する。
'金属板厚さ： lmm
'間隔： 5mmピッチ
'接触部の面積： 0. 3 X 0. 3mm2
•空気層厚さ： 0. 3mm •空気熱伝導率、真の接触部熱伝達率は金属板の計算と同様とする。
[0044] 金属板間の平均接触熱伝達率 hspとすると、以下の関係式が得られる。
•hsp=l/(RspXO.005X0.005)
•Rsp = 1/ (1/R7+ 1/R8) =441
•R8 = 0.003/(0.023 X (0.005X0.005— 0.0003X0.0 003)) =524
•R9 = 1/(4000X0.0003X0.0003) =2778
Rsp:平均接触熱抵抗
R7: 接触部の空気層熱抵抗
R8: 実際に接触している領域の接触熱抵抗
[0045] 金属板 16間の平均熱透過率 hspは 91WZm2Kとなり、 6枚のパネ状金属板 16 (=
91/18.2)を折り目の向きを交互に 90° 変えて積層することで、所望の熱抵抗を 持つ熱抵抗体が実現できる。
[0046] なお、熱抵抗体がパネとしての機能を有して 、るため、押し当て部材 7と熱抵抗体 8
—1との間に金属製の板を挿入してもよい。その場合、押し当て部材 7は筐体カバー
5と熱抵抗体 8—1間の榭脂製の熱抵抗体とスぺーサとしての機能のみを持つことに なる。
[0047] また、熱抵抗体 8—1がパネとしての機能を有しているため、図 1において、パネとし ての機能を果たしている押し当て部材 7を省略することが可能である。その場合も、剛 性向上の点から、 SUS、 Mo、 Al、 W、 Fe、 Ni、 Zn等の金属製の板（0.1〜： Lmm程 度)を挿入する方が好ましい。なお、熱抵抗体として機能している押し当て部材を除 去した場合、金属板 16の挿入枚数を増やす必要がある。
[0048] 以下に、押し当て部材 7を除去する場合の熱抵抗体 8— 1に必要な金属板 16の枚 数を求める。
•R2tot=Rll+R12+R14
• Δ Q2 X R2tot = 250K ( = 300 - 50)
•R14X Δ Q2 = 100K ( = 300 - 200)
Rl 1：筐体カバ一—外気間熱抵抗 0.067 ( = 1/15)X1/S
R12:筐体カバー厚み分の熱抵抗 0.050( = 0.01/0.20) X 1/S R14:熱抵抗体の熱抵抗
[0049] 従って、熱抵抗体 8— 1の熱透過率（ = lZ (Rtot X S) )を 12. 9WZm2K以下に することで、筐体の耐熱温度 200°C以下を満足することができる。金属板 16間の熱 透過率 hspは 91WZm2Kであるため、 8枚のパネ（ = 91/12. 9)を交互に回転して 積層させることで、所望の熱抵抗体 8— 1が実現できる。
[0050] この半導体装置に於いては、先に説明した実施の形態 1と同様に、半導体素子 4か ら筐体カバー 5への伝熱を抑制でき、半導体装置の信頼性を向上させることができ、 半導体素子温度が榭脂製筐体カバーの耐熱温度以上で動作する場合でも、安価な 榭脂製筐体カバーを使用することができという優れた効果が得られる。この実施の形 態に於いては、更に熱抵抗体 8—1および 8— 2が弾性を持っているので半導体素子 4の圧接のための押圧力を与える手段として使用でき、押し当て部材を単なるスぺー サとしたり、小さくしたり、省略したりすることができる。
[0051] 実施例 3
図 8に示す本発明の実施形態では、熱抵抗体が銅であるので、熱抵抗体自体を良 電気伝導体でありながら金属単体と較べて高!ヽ熱抵抗を有する電極として用いて 、 る。ここでは、半導体素子 4上に、インターポーザ 6、熱抵抗体 8-1、電極 3-2、押し当 て部材 7を順に重ねて積層体を構成し、この積層体を筐体カバー 5で覆っている。ま た、絶縁基板 2上の銅パターンに、熱抵抗体 8— 3、電極 3-1、押し当て部材 7を順に 重ねて積層体を構成し、この積層体を筐体カバー 5で覆っている。電極 3—1および 3— 2は半導体装置の外部でコンデンサ、ゲートドライバの電極端子（図示してない） と接合される。また、半導体素子 4と放熱基板 1上の電極 3-1との間にも、同様の熱抵 抗体 8-1が挿入されて!、る。電極 3— 1および 3— 2は半導体装置の外部でコンデン サ、ゲートドライバの電極端子（図示してない）と接合される。ここで、電極 3—1および 3 2と半導体素子 4との間に熱抵抗体 8— 1および 8— 2が挿入されて 、るので、半 導体装置の電極温度が従来構造の電極温度よりも低くなる。その結果、半導体素子 4からコンデンサ、ゲートドライノ （図示してない）への熱の流入が抑制できる。特に、 ゲート電極は大量の電流が流れないので、金属板、金属パネ間の接触電気抵抗が 高くなつても、適用可能である。 [0052] 実施例 4
当然のことながら、上記導電性を有する熱抵抗体を半導体装置内の発熱電気素子 に接続された電極と、コンデンサもしくはゲートドライバ等の電気装置間に熱抵抗体 を挿入することで、同様の効果が得られる。この場合、導電性を有する熱抵抗体は半 導体装置の外部に取り付けられていることになり、電気装置全体としての信頼性向上 ,低コストィ匕が可能になる。なお、熱抵抗体は、半導体装置の電極と電気装置を繋ぐ 導体間に挿入しても、導体と電気装置間に挿入しても、導体を複数に分けてその間 に挿入しても良い。
[0053] 図 9は導体を複数に分けてその間にこの発明の熱抵抗体 8— 4を挿入した場合の 実施例である。半導体モジュール 103の電極 3— 2から銅板 30— 1、熱抵抗体 8— 4 、銅板 30— 2を介して、コンデンサ 31に接続されている。熱抵抗体 8— 4を挿入せず 、銅板 30—1、 30— 2を面接触させる場合、銅板の温度はほぼ電極の温度に近い温 度となる。従って、半導体素子 4が高温となり、電極の温度が 200°C (モジュール筐体 の耐熱温度)まで上昇した場合、熱が半導体装置 4からコンデンサ 31に流れるため に、コンデンサ 31の耐熱温度 (例えば 100°C)を大幅に越える。本実施例では、その 熱の流入を熱抵抗体 8— 4の挿入により、抑制している。
[0054] 図 10に図 9の半導体モジュール 103の電極部の詳細を示す。ヒートシンクベース板 101上の半導体モジュール 103から電極端子 1010が突き出しており、ネジ 104によ り開口部の設けられた熱抵抗体 105を介して、接続導体である銅板 102が取り付け られている。熱抵抗体 105は金属で形成されており、導電性を有しており、且つ、電 極端子 1010から銅板 102への熱の伝導を抑制する機能を有している。なお、本実 施例では、ネジ 104が熱抵抗体 105、銅板 102、電極端子 1010等と接触すること〖こ より、熱が電極端子 1010から銅板 102に伝導することを防ぐために、ネジ 104と銅板 102の間に、断熱材 1018を挿入している。なお、断熱材 1018は導電性が不要であ るために、セラミック部材等でよいが、この発明の熱抵抗体を使用することも可能であ る。また、加重を均等に印可するため、ネジ 104と断熱材 1018の間には、ワッシャー 1022を挿入している。
[0055] 実施例 5 図 11は接続導体である銅板 102において電極 1010との接触部力 熱抵抗体構造 (例えば表面に複数の凹凸などを持ち、接触面に部分的に接触して間に空隙を形成 するような構造）になっている場合の一実施例である。図では、銅板 102のみが熱抵 抗体 8となっている力 電極 1010のみ、あるいは銅板 102と電極 1010の両方が熱 抵抗体構造になっていても、銅板 102の温度を低減させる効果がある。なお、図では 銅板 102において電極 1010との接触部のみが熱抵抗体構造となっている力 銅板 102全体を熱抵抗体構造にしても良い。
[0056] 熱抵抗体 105において、高温使用時の酸ィ匕が問題になる場合がある。その場合、 表面にメツキ、蒸着により別の金属をメツキ，蒸着等による成膜することが酸化防止に 有効である。熱抵抗体 105が図 7に示すような積層体であって個々の金属板に成膜 する場合には、成膜材料として導電性を有することが重要である。このような材料とし ては例えば、 Ni、 Au、 Ti、 Cr、 Cu、 Zn、 Mo、 Ta、 W等を用いることができる。成膜 材料は使用環境，コスト，システム構成に依存した最適の体積抵抗率と熱伝導率等 によって、かわる（熱抵抗体本体は厚みの薄い金属体であるため、接触部と比較して 熱抵抗，電気抵抗が小さい。従って、熱抵抗体使用時の電気抵抗，熱抵抗は主に接 触部の材料、すなわち成膜材料の熱伝導率と体積抵抗率で決まる)。また、積層後、 特に、組立後（ネジ止め後）の場合には、導電性が確保されているため、熱抵抗体， あるいは熱抵抗体，銅板，電極等の周囲を耐熱性の榭脂等で覆い、酸化を防止する ことも可能である。導電性が確保されているので、成膜材料に導電性を有する金属 材料を用いることは必須ではな 、。
[0057] 実施例 1〜4の検討では、接触部熱抵抗値に文献値を用いたが、熱抵抗体の性能 を検証するために、図 3に示す構造を持つ熱抵抗体について、図 12に示す装置で 接触部熱抵抗、接触部電気抵抗の測定を実施した。水冷板 1020上に設置した銅口 ッド 1016 ( Φ 10mm)の間に熱抵抗体 105が挟みこまれている。
[0058] 銅ロッド 1016の上部にはヒーターを内蔵した銅ブロック 1017 (周囲は断熱材で覆 われている）、ヒーターからの熱を遮断するための断熱材 1018、加重量測定のため のロードセル 1019が設置されており、ロードセル上部より加圧している。銅ロッド 101 6には長さ方向に間隔を置いて熱電対 1011が埋め込まれ、ヒーターを加熱した場合 のそれぞれの位置での温度差を測定する。
[0059] 図 13のグラフにはこのような温度の測定結果の一例を横軸に示す。図 13のグラフ にお 1、て示す。加熱側ロッドの熱電対の温度を外挿して推定した熱抵抗体加熱側の 温度 T1、冷却側ロッドの熱電対の温度を外挿して推定した熱抵抗体冷却側の温度 T2とする。図 13の温度勾配を dTZdl、銅ロッドの断面積を S、銅の熱伝導率を kとす ると、流れている熱量 Qは Q = dTZdl X S X kで導出される。従って、熱抵抗体の熱 抵抗 RTは得られた Qを用いて、 RT= (Tl— T2)ZQとなる。
[0060] また、図 12の装置において、銅ロッド 1016に電圧測定用銅線 1012および電流端 子 (銅線） 1014がロウ付けされており、四端子法により、熱抵抗体の電気抵抗の測定 が可能である。
[0061] 銅箔を折り曲げて、折り目が互いに平行にならずに交差するように回転した状態で 重ね合わせた熱抵抗体 1枚、 2枚、 6枚の電気抵抗、熱抵抗をこの装置によって測定 した。その結果を図 14のグラフに示す。 Φ 10mmの銅ロッドに印加している圧力は 1 . 8MPa、熱抵抗体平均温度（(T1 +T2)Z2で定義する）は 120°Cである。また、熱 抵抗体を挿入しない場合、すなわち、銅ロッド同士の面接触状態における接触電気 抵抗、接触熱抵抗を、接触部の温度 80°C、 160°C、 230°Cにおいて実測した。銅口 ッドに印加している圧力 1. 8MPaである。さらに、図 14のグラフには、面接触状態に おいて、空隙部の熱の伝導がなぐ接触部のみで熱，電気が伝わる場合の理論値（ 電気抵抗と熱抵抗のトレードオフライン)も記載した。
[0062] この理論値は以下の方法で導出できる。熱抵抗 RTは、図 6に示す接触部 10 (先端 )の表面積を S1,接触部の長さを Lとすると RT=LZkZSlで表現できる。また、同 様に、電気抵抗 REは体積低効率 pとすると、 RE= p X LZSで表現できる。
[0063] 従って、銅の場合、 Rt (KZW) ZRele (m Q ) = lZ (kX p X 1000) = 1/ (392
X 2. 55E— 8 X 1000) =100KZwZ(m Q )となる。
[0064] 図 14のグラフにおいて、熱抵抗体の実測値の電気抵抗と熱抵抗のトレードオフの 関係はほぼ理想状態に近ぐこの発明の熱抵抗体の構造が、空隙領域を広くとり、電 気抵抗を抑制して熱抵抗を増大する構造であることが分かる。また、図 14のグラフか ら分かるように、面接触状態と比較して、同一の電気抵抗において、熱抵抗を 1桁以 上高くすることが可能になる。さらに、積層化により、電気装置において最適な電気 抵抗および熱抵抗をえるように選択、設計、制御することができる。
[0065] なお、トレードオフラインは接触部の材料における熱伝導率 kと体積抵抗率 pの関 係で決まる。実際に実現可能な熱抵抗および電気抵抗は本発明を用いることで、真 の接触面積で決まり、これらは加圧量、温度により変化する。また、本発明のように、 積層化することで、熱抵抗および電気抵抗の制御が可能となり、仕様条件、即ち、通 電量、銅板冷却状況および銅板温度上限値等において、最適な状態を構成すること が可能になる。
[0066] 実験結果で得られた値を用いて、この発明の熱抵抗体の効果を明確にするため、 図 15に示した熱回路網で概略検討を行った。この熱回路網において、 T3は電極 10 10の温度、 T4は銅板 102の温度、 T5は周辺空気温度、 Q1は接触部発熱量、 Q2 は銅板 102の発熱量、 R34は電極 1010と銅板 102との間の熱抵抗、 R45は銅板 10 2と周辺空気間 (銅板温度 T4および周辺空気温度 T5間）の熱抵抗である。なお、回 路網簡略化のため、 Q1および Q2はいずれも銅板 102で発生するとしている。なお、 本検討例において、電気抵抗と熱抵抗の最適値は別途存在するが、ここでは効果確 認が目的であるため、実験値を採用している。
[0067] 銅板 102の温度の計算は、銅板 102の冷却が自然冷却で、この発明の熱抵抗体を 用いな 1ヽで面接触の場合 (条件 1)、熱抵抗体を 1枚用いた場合 (条件 2)、熱抵抗体 を 6枚用いた場合 (条件 3)の温度についてと、銅板 102の冷却がファンによる強制冷 却で、この発明の熱抵抗体を用いないで面接触の場合 (条件 4)、熱抵抗体を 1枚用 V、た場合 (条件 5)、熱抵抗体を 6枚用いた場合 (条件 6)の銅板 102の温度にっ 、て 、計算した。計算条件は以下の通りである。
[0068] 銅板長さ： 0. 30m
銅板幅 ： 0. 020m
銅板厚さ： 0. 001m
銅体積抵抗率： 2. 55E-8 Q m
外気温度： 50°C
電極温度： 200°C 電流： 100 A
空気熱伝達率： 10W/m2K (自冷）、 30W/m2K (送風時）
銅板電気抵抗： 0. 00038 Ω = 2. 55E-8 Q m X 0. 30m/ (0. OOlmX O. 020m
)
面接触部熱抵抗: 0. 13KZW (図 7、 120°C '，内挿値）
熱抵抗体 1枚の接触部熱抵抗： 1. 04KZW (図 7、 120°C)
面接触部電気抵抗: 0. 000049 Ω (図 7、 120°C '，内挿値）
熱抵抗体電気抵抗： 0. 000016 Ω (図 7、 120°C)
[0069] なお、ここでは、接触部が同一温度（120°C)の場合に関して、検討しており、面接 触においては、 80°C、 160°C、 230°Cのデータから 120°Cに値を内挿した。また、熱 抵抗体 1枚の場合には、電気抵抗が面接触の場合より小さくなつており、発熱量も小 さ 、。真の接触部の領域が広くなつて 、るためと考えられる。
[0070] 銅板が自冷で冷却される場合 (条件 1、 2、 3)、ファンで冷却される場合 (条件 4、 5、
6)に関して、計算条件，計算結果の概要を図 16の表に記載する。例えば、条件 1で は、 T3 = 200。C、 T5 = 50。C、 R34 = 0. 13K/W, R45 = l/ (10W/m2KX 0.
30mX 0. 020m X 2 (表裏両面)） =8. 3K/W, Q1 + Q2= 100AX 100AX (0.
000049 Ω +0. 00038 Ω ) =4. 3Wである。この場合、銅板 102の温度 T4は 198.
2°Cとなる。
[0071] 図 16の表の条件 2〜6の銅板 102の温度 T4はすべて同様の方法で算出している 。ここで、例えば自冷の場合、熱抵抗体 1枚あるいは 6枚を挿入すると、銅板 102の温 度 T4は、 198. 2°Cからそれぞれ 187. 0°Cあるいは 147. 8°Cに低下している。また 、ファンで銅板を冷却した場合には、銅板 102の温度 T4は 193. 9°Cカゝらそれぞれ 1 62. 4°C、 100. 3°C【こ低下して!/、る。
[0072] この様に、この発明の熱抵抗体は、 1枚挿入しただけでも効果がある。また、挿入枚 数を増やすことにより、本ケースの条件では、銅板の温度低減効果が大きく現れる。 また、銅板をファン等で冷却した場合、その効果は顕著にあらわれる。
[0073] なお、ここでは、熱抵抗体挿入枚数を実験の範囲内で検証しているが、枚数を増や すことにより、熱抵抗も電気抵抗も共に増大させることが可能である。最適な挿入枚 数は、発熱量 (すなわち、電流量や銅板の形状)、銅板の放熱量 (冷却方法、周辺環 境の状態で決まる）、銅板の目標温度等で決定される。このようにこの発明によれば、 接触部の熱抵抗および電気抵抗を使用条件に最適な状態に制御することは、熱抵 抗体の挿入枚数を増やすのみで、安価かつ容易に制御することができる。
[0074] このように、この実施の形態によれば、先に説明した実施の形態の効果を持つと共 に、半導体素子力もゲートドライバ、コンデンサへの熱の流入を抑制できるという効果 を持ち、その結果、低コスト、信頼性を向上させたシステムの実現を可能にすることが できる。
[0075] また、上述の実施例では熱抵抗体の材料が銅である力 さらに熱伝導率の低い Fe 、 Mo、 W、 Ni、 Zn等の金属材料や、それらを含むたとえば SUS等の合金で形成さ れた金属材料でも、当然のことながら目的の機能を持たせることができる。
[0076] 実施例 6
なお、本発明における熱抵抗体の具体的構造は様々な変形が可能であり、例えば 図 17に示すように熱抵抗体 20を金属板 21の表面に部分的にめつき層 22を施して 凹凸を形成したものとすることができる。このめつき層 22の形状は、図示のような互い に平行な長い線状のものでも、あるいは点状のものでもよぐ接続すべき部材の接触 面に部分的に接触して間に空隙を形成するような形状であれば良い。まためつき層 2 2の材質は、金属板 21と同じ材料でも良いし、金属板 21と異なる金属材料でもよい。 また図 17に示すように金属板 21の片面だけに設けても良いし、両面に設けても良い 。更にめつき層 22を持つ金属板 21を一枚だけ用いても良いし、この金属板 21を複 数枚重ねて積層体とすることもできる。
[0077] 実施例 7
図 18に示す熱抵抗体 23は、金属板 21の表面に導線 24をろう付け 25や半田付け などにより接合したものである。また、図示はしてないが、金属板 21に微小な銅ボー ル等を乗せてロウ付けする、あるいはコイルパネを複数個重ねる等様々な作成方法 が考えられ、またこれらを組み合わせることもできる。
[0078] 実施例 8
図 19に示す熱抵抗体 26は、金属板 21の表面にカ卩工処理をして凹凸 27を形成し たものである。加工処理は、エッチング処理、金属板を凹凸の窪み有するプレス金型 で塑性変形させる、金属板の打ち抜きで突起あるいは凹凸を作製する、研磨により 金属板に凹凸を形成する等の様々な加工方法が採用できる。
[0079] 実施例 9
図 20に示す熱抵抗体 28は、これまで説明したもののような金属板 21を持たず、単 に平行に並べた 2本以上の銅線 29を交差するように回転させて重ね合わせて、互!ヽ の接触部が点となるようにして接続すべき 2つの部材の間に挿入するものである。
[0080] 熱抵抗体自体は、このような様々な方法のうちから製造上や価格上の観点力 適 切な方法を選択して熱抵抗体の金属板を作製することができる。また、上に説明した 例では折り目をつけることで平行な凹凸を作製して、隣接の金属板に対して凹凸が 互いに交差するように重ね合わせることにより、点接触して間に空隙を形成するような 構造を実現した力 所定の位置に例えば直径 0. 1mmで高さ 0. 1mmの突起をエツ チングあるいはめっき等により作製して重ね合わせることで、同様の効果が期待でき る。その際、突起の押し当て前の先端の状態を鋭角にすることで、押し当て時に先端 の変形量を最小限にできる。その結果、電気抵抗の上昇を抑制しつつ、より一層の 断熱効果が期待できる。
[0081] また、熱抵抗体 8—1は、例えば図 3あるいは図 7に示す折り目 17を持つ金属板 16 を一枚だけ用いて接触面に部分的に接触して間に空隙を形成するように構成された 金属体である熱抵抗体であっても良いし、図 11に示す金属体である導体の電極との 接触部に複数の凹凸を一体に設けた熱抵抗体であっても良い。
[0082] また、上述の例では熱抵抗体に銅を想定している力 さらに熱伝導率の低い Fe、
Mo、 W、 Ni、 Zn等の金属材料やそれらを含むたとえば SUS等の合金で形成された 金属材料でも、当然のことながら目的の機能を持たせることができる。
[0083] なお、本発明による熱抵抗体は半導体装置に適用すると効果的であるが、高い耐 熱性と導電性を持つ熱抵抗体が必要とされる箇所には発熱電気素子を持つ電気装 置一般に適用可能である。
[0084] 以上説明したように、本発明によれば、半導体素子と筐体との間に、互いに実質的 に点接触して間に空隙を形成するように積層した複数の金属板の積層体である熱抵 抗体を挿入してあるので、筐体の温度を低減でき、半導体装置の信頼性向上、低コ ストイ匕が可能になる。
[0085] なお、本実施例では、半導体装置と銅板の間に熱抵抗体を挿入しているが、銅板 と半導体装置に接続される他の部品間に挿入しても良 ヽ。
[0086] また、熱抵抗体は半導体装置を制御するドライバと半導体装置間に挿入しても、同 様の効果が得られる。モジュールの制御端子には大電流が流れないので、接触部電 気抵抗による発熱量が小さぐ多層化が容易である。
[0087] また、本実施例では、半導体装置と銅板の間に熱抵抗体を挿入しているが、半導 体装置の電極自身、あるいは銅板、あるいは半導体装置に接続される部品の端子の 接触部自身が熱抵抗体であっても良 、。
[0088] また、本実施例では、半導体装置の温度が高い場合に用いているが、周辺温度の方 が高ぐ周辺から半導体装置への熱の流入を防ぎたい場合にも、当然の事ながら使 用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 接触面に部分的に接触して間に空隙を形成するように構成された金属体であること を特徴とする熱抵抗体。
[2] 互いに部分的に接触して間に空隙を形成するように積層した複数の金属体の積層 体であることを特徴とする熱抵抗体。
[3] 全体として導電性であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の熱抵抗体。
[4] 上記金属体は、表面に複数の凹凸を持つことを特徴とする請求項 1または 2に記載 の熱抵抗体。
[5] 上記金属体は、複数の折り目を有することを特徴とする請求項 1または 2に記載の 熱抵抗体。
[6] 上記金属体は、複数の平行な折り目を有し、隣接の金属板に対して上記折り目が 互 ヽに交差するように重ね合わされて 、ることを特徴とする請求項 2に記載の熱抵抗 体。
[7] 上記金属体の各々が厚さ方向に弾性を有し、上記積層体が全体として積層方向に 弾性を有することを特徴とする請求項 2に記載の熱抵抗体。
[8] 上記金属体は、表面に上記金属板と異なる金属が成膜されていることを特徴とする 請求項 1または 2に記載の熱抵抗体。
[9] 半導体素子と、この半導体素子を支持して上記半導体素子からの熱を放散する放 熱基板およびこの放熱基板に接続された筐体カバーを有し、上記半導体素子を囲 む筐体とを備えた半導体装置に於いて、
上記半導体素子と上記筐体カバーとの間上記放熱基板と上記筐体カバーとの間 に挿入される熱抵抗体を備え、
上記熱抵抗体は、接触面に部分的に接触して間に空隙を形成するように構成され た金属体であることを特徴とする半導体装置。
[10] 半導体素子と、この半導体素子を支持して上記半導体素子からの熱を放散する放 熱基板およびこの放熱基板に接続された筐体カバーを有し、上記半導体素子を囲 む筐体とを備えた半導体装置に於いて、
上記半導体素子と上記筐体カバーとの間または上記放熱基板と上記筐体カバーと の間に挿入される熱抵抗体を備え、
上記熱抵抗体は、互いに部分的に接触して間に空隙を形成するように積層した複 数の金属体の積層体であることを特徴とする半導体装置。
[11] 半導体装置と、この半導体装置に電気的に接続される部品と、両者を電気的に接 続する導電性を有する導電性部品とを備えた電気装置において、
上記半導体装置と上記導電性部品との間または上記導電性部品と上記半導体装 置に電気接続される部品との間に挿入される熱抵抗体を備え、
上記熱抵抗体は、接触面に部分的に接触して間に空隙を形成するように構成され た金属体であることを特徴とする電気装置。
[12] 半導体装置と、この半導体装置に電気的に接続される部品と、両者を電気的に接 続する導電性を有する導電性部品とを備えた電気装置において、
上記半導体装置と上記導電性部品との間または上記導電性部品と上記半導体装 置に電気接続される部品との間に挿入される熱抵抗体を備え、
上記熱抵抗体は、互いに部分的に接触して間に空隙を形成するように積層した複 数の金属体の積層体であることを特徴とする電気装置。
[13] 部品と電気的に接続される接続部を有する半導体装置において、
上記接続部に、部品の接触面に部分的に接触して間に空隙を形成するように構成 された金属体で構成された熱抵抗体を有することを特徴とする半導体装置。
[14] 電気的に接続される接続部を有する半導体装置において、
上記接続部に、互いに部分的に接触して間に空隙を形成するように積層した複数 の金属体の積層体である熱抵抗体を有することを特徴とする半導体装置。
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