WO2016016985A1 - 半導体装置 - Google Patents

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WO2016016985A1
WO2016016985A1 PCT/JP2014/070165 JP2014070165W WO2016016985A1 WO 2016016985 A1 WO2016016985 A1 WO 2016016985A1 JP 2014070165 W JP2014070165 W JP 2014070165W WO 2016016985 A1 WO2016016985 A1 WO 2016016985A1
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WO
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semiconductor device
housing
main body
heat sink
convex portions
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PCT/JP2014/070165
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貴俊 安井
角田　義一
新 飯塚
辻　夏樹
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三菱電機株式会社
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    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
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    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress
    • H01L2924/3511—Warping

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted on a heat sink and has an exterior part such as a housing shape type or a resin-sealed type.
  • a heat sink on which a conventional semiconductor element (semiconductor chip) is mounted generally uses an inexpensive and lightweight aluminum material as its constituent material. That is, by using a heat sink, a one-way thermal diffusion effect for cooling the heat (loss energy) generated from the semiconductor element is achieved.
  • the heat sink is made of aluminum material
  • the aluminum material has a large difference in coefficient of linear expansion from the solder mounted on the cooling plate to be joined to the heat sink and the insulating substrate for mounting the semiconductor chip. Therefore, it is known to be deformed by heat at the time of manufacture or in an actual use environment.
  • the deformation of the heat sink is one of the hindrances in the design, leading to increased thermal resistance, damage to the mounted elements, and reduced reliability.
  • in-vehicle power modules are used under various temperature environments such as tropical regions and cold regions, and are exposed to extremely severe temperature changes such as heat generation during their own driving.
  • the deformation of the heat sink becomes a problem due to the temperature change in such an actual use environment.
  • an inexpensive and light aluminum material is used as a heat sink, there is a concern that the above deformation may occur when other members such as copper are used as the heat sink.
  • measures (second measure) such as increasing the aluminum thickness of the heat sink (first measure) and inserting aggregate into the heat sink are taken.
  • Patent Document 1 proposes a semiconductor module having a partial protrusion on a base plate so as to surround the semiconductor element
  • Patent Document 2 discloses a semiconductor in which a wall-like member is disposed on a heat spreader joined to the semiconductor element. An apparatus is disclosed.
  • the first countermeasure described above causes an increase in the thickness of the aluminum material, and the second countermeasure deteriorates the thermal resistance due to the insertion of a wall member (mainly ceramic) having a low thermal conductivity. Furthermore, the first and second countermeasures increase the amount of the heat sink material used, which induces another problem of weight increase and cost increase.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor device that solves the above-described problems and can suppress deformation of a heat sink made of an aluminum material.
  • a semiconductor device is a semiconductor device including a heat sink made of aluminum as a constituent material and a plurality of semiconductor elements provided on a mounting surface of the heat sink, and the heat sink has a mounting surface.
  • the semiconductor device includes a main body portion and a convex portion that is selectively provided on a mounting surface of the main body portion, and the semiconductor device has a concave portion that has a shape that matches the convex portion, and the concave portion when mounted on the heat sink Further includes an exterior part that covers the convex part in close contact.
  • the thickness of the main body can be increased by the thickness of the convex portion, so that the rigidity of the heat sink can be improved.
  • the concave part of the exterior part adheres and covers the convex part of the heat sink, so that the deformation of the heat sink due to linear expansion during manufacturing and actual use is effective by the exterior part. Can be suppressed.
  • the warping of the heat sink due to the difference in linear expansion between the heat sink and the resin is suppressed even during the period from when the temperature rises during resin molding to when cooling after resin molding. be able to.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a semiconductor module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a semiconductor module according to the first embodiment. It is a perspective view which shows the whole structure of the semiconductor module which is Embodiment 2 of this invention. It is a perspective view which shows the whole structure of the semiconductor module which is Embodiment 3 of this invention. It is a perspective view which shows the whole structure of the semiconductor module which is Embodiment 4 of this invention. It is sectional drawing which shows the cross-section of the semiconductor module which is Embodiment 5 of this invention. It is sectional drawing which shows the cross-section of the semiconductor module which is Embodiment 6 of this invention.
  • FIG. 16 is an explanatory view showing a conventional semiconductor module for solving the first to third problems shown in FIGS. 13 to 15;
  • FIG. 13 is an explanatory view showing a first problem of a conventional semiconductor module using a heat sink made of an aluminum material.
  • a heat radiating plate 53 made of an aluminum material is joined to a cooling fin 51 via grease 52, and a case 54 is provided on the heat radiating plate 53.
  • a semiconductor element (not shown) is mounted in the case 54 on the heat sink 53.
  • the semiconductor module 81 having such a structure transmits heat generated in the semiconductor element in the case 54 to the cooling fins 51 via the grease 52.
  • the semiconductor module 81 induces pumping out of the grease 52 between the cooling fin 51 and the heat radiating plate 53 as a result of repeated deformation and expansion of the heat radiating plate 53 and the cooling fin 51 due to deformation due to heat during energization.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing a second problem of a conventional semiconductor module using a heat sink made of an aluminum material.
  • a conventional semiconductor module 82 an insulating substrate 63 is formed on a heat radiating plate 61 which becomes a base plate and is made of an aluminum material via grease 62, and a solder 64 is interposed on the insulating substrate 63.
  • the semiconductor chip 65 semiconductor element
  • a crack 66 is generated from the semiconductor chip 65 to the solder 64, the insulating substrate 63, and the solder 62 due to the deformation due to heat when the semiconductor chip 65 is energized, and the element in the semiconductor chip 65 is destroyed. This causes a second problem that the thermal resistance increases due to the occurrence of cracks 66 in the solders 62 and 64.
  • FIG. 15 is an explanatory view showing a third problem of a conventional semiconductor module using a heat sink made of an aluminum material.
  • a conventional semiconductor module 83 is provided with a heat sink 53 made of an aluminum material via a seal member 33 on a cooler 30 having a direct water cooling structure.
  • a case 54 is provided.
  • a semiconductor element (not shown) is mounted in the case 54 on the heat sink 53.
  • the cooler 30 has a cooling water channel 36 for accommodating the cold water liquid 35 therein, and the upper part of the cooling water channel 36 is sealed with a sealing material 33.
  • a plurality of pin fins 34 are selectively provided below the sealing material 33 in the cooling water passage 36.
  • the semiconductor module 83 having such a structure is deformed by heat when the semiconductor element in the case 54 is energized, and as shown in FIG. 15B, between the heat radiating plate 53 and the sealing material 33 of the cooler 30. As a result of the gap, there was a third problem that the cold water liquid 35 in the cooling water channel 36 leaked from the cooling water channel 36.
  • FIG. 16 is an explanatory view showing a conventional semiconductor module in which measures are taken to solve the first to third problems described above.
  • the conventional semiconductor module 84 has a plurality of semiconductor elements 11 (semiconductor chips) mounted on the surface (mounting surface) of the heat sink 53A via the insulating substrate 12. At this time, the aluminum film thickness D53 of the heat sink 53A is made thicker than a general heat sink.
  • the conventional semiconductor module 85 has a plurality of semiconductor elements 11 (semiconductor chips) mounted on the surface of the heat dissipation plate 53B via the insulating substrate 12. At this time, an aggregate 58 made mainly of ceramic, which is different from the heat dissipation plate 53B, is inserted into the heat dissipation plate 53B.
  • the semiconductor module 83 increases the rigidity of the heat dissipation plate 53A by increasing the aluminum film thickness D53 of the heat dissipation plate 53A, and the semiconductor module 84 includes the aggregate 58 inside to increase the rigidity of the heat dissipation plate 53B. I was raising.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a semiconductor module 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2A and 2B are explanatory views showing the configuration of the semiconductor module 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 shows an XYZ orthogonal coordinate system
  • FIG. 2A shows an XY orthogonal coordinate system
  • FIG. 2B shows an XZ orthogonal coordinate system.
  • a plurality of semiconductor elements 11 are formed on the surface (mounting surface) of the main body 141 of the heat radiating plate 14A via the insulating substrate 12, respectively.
  • semiconductor elements 11 semiconductor chips
  • FIG. 1 and FIG. 2 two semiconductor elements 11 are shown as the plurality of semiconductor elements 11.
  • the 14 A of heat sinks are comprised by the main-body part 141 which makes the surface a mounting surface, and the one convex part 142 (rod-shaped convex part) selectively provided on the surface of the main-body part 141.
  • the surface of the main body portion 141 has a rectangular shape in plan view defined by the X direction (the other direction) and the Y direction (one direction), and the convex portion 142 should cut vertically through the central region in the X direction on the surface of the main body portion 141. It has a rod-like convex structure that extends in the Y direction and is formed in a rod shape.
  • the two semiconductor elements 11 are formed on the surface of the main body part 141 on the + X direction side and the ⁇ X direction side with the convex part 142 as a reference through the insulating substrate 12. That is, the convex portion 142 is disposed between the two semiconductor elements 11 and 11 where stress is increased due to thermal interference and the deformation becomes remarkable. Note that the width (length in the X direction), height (length in the Z direction), and length (length in the Y direction) of the convex portion 142 are not limited.
  • a housing 15A serving as an exterior is provided on the heat sink 14A so as to cover the entire heat sink 14A including the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12.
  • the housing 15A has a rectangular upper surface that matches the surface of the main body 141, and has four side surfaces corresponding to each side of the upper surface.
  • the main body 151 has a concave portion 152 having a shape that matches the convex portion 142 of the heat radiating plate 14A, and the concave portion 152 can cover the convex portion 142 in close contact when the housing 15A is attached to the heat radiating plate 14A. .
  • the concave portion 152 corresponds to the convex portion 142 of the rod-like convex portion structure, and has a groove-like concave structure that is formed in a groove shape extending in the Y direction below the main body portion 151 ( ⁇ Z direction).
  • housing 15A having such a structure, for example, an insert case having the recess 152 having the groove-like recess structure described above is conceivable. It is also conceivable to provide a sealing resin by a transfer molding process on the surface of the main body 141 including the semiconductor element 11, the insulating substrate 12, and the protrusion 142 as the housing 15 ⁇ / b> A.
  • the recess 152 is in close contact with the projection 142 and the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 are placed in the housing 15A. Can be accommodated.
  • the semiconductor element 11 means a semiconductor element in which, for example, an IGBT, a MOSFET, or FwDi (Free Wheeling Diode) is formed into a chip.
  • the insulating substrate 12 is a ceramic substrate such as AlN or SiN. Further, as described above, the housing 15A may be an insert case or a sealing resin.
  • the semiconductor element 11 is mounted on the surface (mounting surface) of the heat sink 14A through the insulating substrate 12.
  • a housing 15A which is an insert case in which an internal electrode (not shown) is embedded, is mounted on the main body 141 of the heat sink 14A. A part of the connection between the semiconductor elements 11 and 11 is performed by the internal electrode in the housing 15A. At this time, the complete connection between the semiconductor elements 11 and 11 has not been completed yet.
  • the structure after the housing 15A is integrated with the heat sink 14A is referred to as a “module body”.
  • connection between the semiconductor elements 11 and 11 in the housing 15A is completed by electrically connecting the electrodes exposed for semiconductor connection from a part of the module body using a wire or the like.
  • the thickness of the convex portion 142 is added in the region where the convex portion 142 of the main body portion 141 is formed. Since the thickness can be increased, the rigidity of the heat sink 14A can be increased.
  • the concave portion 152 closely covers the convex portion 142 when the housing 15A is mounted on the heat radiating plate 14A, deformation of the heat radiating plate 14A due to linear expansion during manufacturing or actual use is effectively suppressed by the housing 15A. can do.
  • the convex portion 142 which is a portion where the thickness of the heat radiating plate 14A is increased, can be suppressed by using the housing 15A having the concave portion 152, so that the contact area between the heat radiating plate 14A and the housing 15A increases, By dispersing the stress at the time of expansion / contraction of the plate 14A, an effect of suppressing the deformation of the heat radiating plate 14A can be obtained.
  • the housing 15A is obtained with a sealing resin using a transfer molding process, there is a period from the temperature rise during resin molding to the cooling after resin molding. Even in this period, the heat sink 14A and the housing 15A are also produced. Warpage of the heat radiating plate 14A due to a difference in linear expansion from the resin for use can be suppressed.
  • the semiconductor module 1 improves the rigidity of the heat radiating plate 14A by forming the convex portion 142 in a rod shape, and further suppresses deformation of the heat radiating plate 14A as the contact area with the concave portion 152 of the housing 15A increases. Can do.
  • the semiconductor module 1 has the effect of suppressing the deformation of the heat sink 14A, thereby avoiding a decrease in reliability such as an increase in thermal resistance and a malfunction of the semiconductor element 11 due to the deformation of the heat sink 14A. Therefore, it is possible to use the semiconductor module 1 for a long time as well as improving the yield.
  • the convex portion 142 is provided on the surface of the main body portion 141 other than the mounting region of the semiconductor element 11 and the thickness of the heat radiating plate 14A is partially increased, the thermal resistance of the semiconductor module 1 is not deteriorated.
  • the rigidity of the heat sink 14A can be improved.
  • the heat dissipation plate 14A can suppress the use of the minimum necessary aluminum material by providing an extra projection 142, and does not use a relatively expensive aggregate such as ceramic, which may increase the cost.
  • the amount of raw materials can be reduced, and the semiconductor module 1 can be significantly reduced in cost.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the entire configuration of a semiconductor module 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows an XYZ orthogonal coordinate system.
  • FIG. 3 shows the semiconductor element 11 and the like inside through the housing 15B.
  • a plurality of semiconductor elements 11 are formed on the surface (mounting surface) of the main body 141 of the heat radiating plate 14B, each with an insulating substrate 12 interposed therebetween.
  • semiconductor elements 11 semiconductor chips
  • FIG. 3 four semiconductor elements 11 are shown as the plurality of semiconductor elements 11.
  • the heat radiating plate 14B includes a main body portion 141 whose surface is a mounting surface, and three convex portions 143 (143a to 143c) selectively provided on the mounting surface of the main body portion 141.
  • the surface of the main body 141 has a rectangular shape in plan view defined by the X direction and the Y direction, and the three convex portions 143a to 143c (a plurality of rod-shaped convex portions) are both end regions in the X direction on the surface of the main body 141.
  • it has the rod-shaped convex part structure which extends in the Y direction and is formed in a rod shape so as to cut each central region.
  • the four semiconductor elements 11 are provided on the surface of the main body 141 via the insulating substrate 12 at a ratio of two between the convex portions 143a and 143b and two between the convex portions 143b and 143c. That is, the convex portions 143a to 143c are arranged so as to sandwich the four semiconductor elements 11 where stress is increased due to thermal interference and deformation is remarkable.
  • the width, height, and length of each of the convex portions 143a to 143c are not limited.
  • a housing 15B serving as an exterior part is provided on the heat sink 14B so as to cover the entire heat sink 14B including the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12.
  • the housing 15B has a rectangular upper surface that matches the surface of the main body 141, and has four side surfaces corresponding to each side of the upper surface.
  • the main body 151 has three concave portions having a shape matching the three convex portions 143a to 143c of the heat radiating plate 14B, similarly to the housing 15A of the first embodiment, and the housing 15B is attached to the heat radiating plate 14B.
  • the convex portions 143a to 143c can be tightly covered by the three concave portions. That is, the three recesses have three groove-like recess structures formed in a groove shape extending in the Y direction below the main body 151.
  • housing 15B having such a structure, for example, an insert case having three recesses can be considered. It is also conceivable to provide sealing resin on the surface of the main body 141 including the semiconductor element 11, the insulating substrate 12, and the convex portions 143a to 143c as the housing 15B by transfer molding.
  • the three concave portions closely cover the convex portions 143a to 143c as in the semiconductor module 1 of the first embodiment, and the semiconductor element 11
  • the substrate 12 can be accommodated in the housing 15B.
  • the method for assembling the semiconductor module 2 of the second embodiment is performed in the same manner as the semiconductor module 1 of the first embodiment.
  • the thickness of the main body portion 141 is partially increased by the thickness of the convex portions 143a to 143c added to the main body portion 141. Since the thickness can be increased at three locations, the rigidity of the heat sink 14B can be further increased.
  • the semiconductor module 2 of the second embodiment increases the number of convex portions by using the heat sink 14B having the convex portions 143a and 143c at both ends in addition to the convex portion 143b at the center of the main body 141. This further improves the rigidity of the heat sink 14B.
  • the protrusions 143a to 143c which are portions where the thickness of the heat sink 14B is increased, can be suppressed using the housing 15B having three recesses, the contact area between the heat sink 14B and the housing 15B is reduced. Since the restraint area and restraint point of the heat radiating plate 14B by the housing 15B are increased more than the first embodiment, the degree of dispersion of the stress at the time of expansion / contraction of the heat radiating plate 14B is increased and the deformation of the heat radiating plate 14B is further suppressed. An effect is obtained.
  • the three protrusions 143a to 143c are each formed in a rod shape to improve the rigidity of the heat sink 14B, and the contact area with the three recesses of the housing 15B is increased. Deformation can be further suppressed.
  • the protrusions 143a to 143c are provided on the surface of the main body 141 other than the mounting region of the semiconductor element 11 and the thickness of the heat sink 14B is partially increased, it contributes to the deterioration of the thermal resistance of the semiconductor module 2. It is possible to improve the rigidity of the heat sink 14B.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an overall configuration of a semiconductor module 3 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 4 shows an XYZ orthogonal coordinate system.
  • FIG. 4 shows the convex portions 144a to 144e that are transmitted through the housing 15C.
  • the heat radiating plate 14C is composed of a main body portion 141 whose surface is a mounting surface, and five convex portions 144 (144a to 144e) selectively provided on the mounting surface of the main body portion 141. .
  • the surface of the main body 141 has a rectangular shape in plan view, and the convex portions 144a to 144c (first-type bar-shaped convex portions) each extend in the Y direction (one direction) on the surface of the main body 141 and are selectively formed in a rod shape. It has a rod-like convex structure.
  • the convex portions 144d and 144e (second-type rod-shaped convex portions) have a rod-shaped convex portion structure that extends in the X direction (the other direction) on the surface of the main body portion 141 and is selectively formed into a rod shape.
  • the semiconductor element 11 (not shown) is mounted on the main body 141 surrounded by at least two of the protrusions 144a to 144c and the protrusions 144d and 144e via the insulating substrate 12 (not shown).
  • a housing 15C serving as an exterior portion is provided on the heat sink 14C so as to cover the entire heat sink 14C including the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 (not shown).
  • the housing 15C has a rectangular upper surface that matches the surface of the main body 141, and has four side surfaces corresponding to each side of the upper surface.
  • the main body 151 has five concave portions having a shape that matches the convex portions 144a to 144e of the heat sink 14C, similar to the housing 15B of the second embodiment, and when the housing 15C is attached to the heat sink 14C, The five concave portions can cover the convex portions 144a to 144e of the main body 141 in close contact with each other. That is, the five concave portions have a total of five groove-shaped concave structures extending in the Y direction and two in the X direction below the main body portion 151 and each formed in a groove shape.
  • an insert case having five recesses is conceivable as the housing 15C having such a structure. It is also conceivable to provide sealing resin on the surface of the main body 141 including the semiconductor element 11, the insulating substrate 12, and the convex portions 144a to 144e as the housing 15C by transfer molding.
  • the five concave portions are in close contact with and cover the convex portions 144a to 144e as in the semiconductor modules 1 and 2 of the first and second embodiments.
  • the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 can be accommodated in the housing 15C.
  • the method for assembling the semiconductor module 3 of the third embodiment is performed in the same manner as the semiconductor module 1 of the first embodiment.
  • the thickness of the main body portion 141 is partially increased by the thickness of the convex portions 144a to 144e added to the main body portion 141. Since the thickness can be increased at five locations, the rigidity of the heat sink 14C can be further increased.
  • the convex portions 144a to 144e which are portions where the thickness of the heat radiating plate 14C is increased, can be suppressed using the housing 15C having five concave portions, so that the contact area between the heat radiating plate 14C and the housing 15C is reduced. Since the restraint area and restraint point of the heat radiating plate 14C by the housing 15C increase more than the first embodiment and the second embodiment, the degree of dispersion of the stress at the time of expansion / contraction of the heat radiating plate 14C increases, and the heat radiating plate 14C An effect of further suppressing deformation can be obtained.
  • the semiconductor module 3 is formed with five convex portions 144a to 144e in the shape of rods, thereby improving the rigidity of the heat radiating plate 14C. As the contact area with the five concave portions of the housing 15C is increased, the heat sink 14C Deformation can be further suppressed.
  • convex portions 144a to 144c formed extending in the Y direction convex portions 144d and 144e formed extending in the X direction perpendicular to the Y direction are added, so resistance to various stress directions.
  • the semiconductor module 3 having power can be provided.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an overall configuration of a semiconductor module 4 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 5 shows an XYZ orthogonal coordinate system. Further, in FIG. 5, for convenience of explanation, a plurality of convex portions 145 are shown through the housing 15 ⁇ / b> D.
  • the heat radiating plate 14D is composed of a main body portion 141 whose surface is a mounting surface, and a plurality of convex portions 145 formed discretely on the surface of the main body portion 141.
  • the surface of the main body 141 has a rectangular shape in plan view, and the plurality of convex portions 145 are selectively provided on the surface of the main body portion 141 as a plurality of island-shaped convex portions each having a substantially square shape in plan view.
  • the semiconductor element 11 (not shown) is mounted on the surface of the main body 141 where the plurality of convex portions 145 are not formed via the insulating substrate 12 (not shown).
  • variety, height, and length of each of the some convex part 145 shall not be ask
  • a housing 15D serving as an exterior is provided on the heat dissipation plate 14D so as to cover the entire heat dissipation plate 14D including the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 (not shown).
  • the housing 15D has a rectangular upper surface that matches the surface of the main body 141, and has four side surfaces corresponding to each side of the upper surface.
  • the bottom of the main body 151 has a plurality of recesses having a shape matching the plurality of protrusions 145 of the heat sink 14D, and the plurality of protrusions 145 are formed by the plurality of recesses when the housing 15D is attached to the heat sink 14. Can be covered closely.
  • a sealing resin may be provided on the surface of the main body 141 including the semiconductor element 11, the insulating substrate 12, and the plurality of convex portions 145 by transfer molding.
  • the plurality of concave portions are in close contact with and cover the plurality of convex portions 145 like the semiconductor modules 1 to 3 of the first to third embodiments.
  • the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 can be sealed and accommodated in the housing 15D.
  • the assembly method of the semiconductor module 4 of Embodiment 4 is performed as follows.
  • the semiconductor element 11 is mounted via the insulating substrate 12 on the surface (mounting surface) of the heat sink 14D.
  • the heat dissipation plate 14 ⁇ / b> D including the semiconductor element 11 is electrically connected to the semiconductor element 11
  • the insulating substrate 12 and the current-carrying electrode is replaced with a mold for resin sealing.
  • the housing 15D is obtained by being housed therein and performing a transfer molding process and sealing with resin.
  • a structure in which the housing 15D is integrated with the heat radiating plate 14D is referred to as a “module body”.
  • connection between the internal semiconductor elements 11 and 11 is completed by connecting between the electrodes for energization exposed for semiconductor connection from a part of the module body with a wire or the like.
  • the heat sink 14D of the semiconductor module 4 of the fourth embodiment has a plurality of convex portions 145 (island-shaped convex portions) formed discretely from each other, the rigidity of the heat sink 14D is improved in multiple directions, and the plurality of housings 15D are provided. It is possible to improve the deformation suppressing effect of the heat radiating plate 14D accompanying the increase in the contact area with the recess.
  • the housing 15D having a plurality of concave portions since it is possible to suppress the plurality of convex portions 145, which are portions where the thickness of the heat radiating plate 14D is increased, using the housing 15D having a plurality of concave portions, the contact area between the heat radiating plate 14D and the housing 15D is reduced.
  • the number of restraint areas and restraint points of the heat radiating plate 14D by the housing 15D increases as compared with the first to third embodiments, and the degree of dispersion of the stress at the time of expansion / contraction of the heat radiating plate 14D increases. An effect of suppressing deformation is obtained.
  • the semiconductor module 4 of the fourth embodiment has a high degree of freedom in the locations where the plurality of convex portions 145 are formed, it is more effective in a power module or the like that requires a large number of semiconductor elements 11 (semiconductor chips) to be arranged.
  • a plurality of convex portions 145 can be arranged so that a typical reinforcing structure is obtained.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a sectional structure of a semiconductor module 5 according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows an XZ orthogonal coordinate system.
  • the heat radiating plate 14E is composed of a main body portion 141 whose surface is a mounting surface, and convex portions 146 (146a to 146c) provided on the surface of the main body portion 141.
  • the convex portions 146a to 146c are selectively provided on the surface of the main body portion 141.
  • convex portions 146a to 146c are characterized in that each surface portion has a concave and convex processed shape.
  • the protrusions 146a to 146c are rod-like protrusion structures such as the protrusions 142 to 144 shown in the first to third embodiments, but are island-like like the protrusions 145 shown in the fourth embodiment. Any of convex structure may be sufficient.
  • the semiconductor element 11 (not shown) is mounted via the insulating substrate 12 (not shown) on the surface of the main body 141 where the convex portions 146a to 146c are not formed. Note that the width, height, and length of each of the convex portions 146a to 146c are not limited.
  • a housing 15E serving as an exterior is provided on the heat sink 14E so as to cover the entire heat sink 14E including the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 (not shown).
  • the housing 15E has a rectangular upper surface that matches the surface of the main body 141, and has four side surfaces corresponding to each side of the upper surface.
  • the main body 151 has three concave portions shaped to match the convex portions 146a to 146c of the heat radiating plate 14E, and when the housing 15E is attached to the heat radiating plate 14E, the three concave portions closely contact the convex portions 146a to 146c. Can be covered. That is, these three concave portions have the surface processed shape of the corresponding convex portion 146 among the convex portions 146a to 146c.
  • the housing 15E satisfying the above structure may use an insert case as exemplified in the housings 15A to 15C, and is a sealing resin obtained by resin molding as exemplified in the housings 15A to 15D. Also good.
  • the three concave portions are in close contact with the convex portions 146a to 146c and cover the semiconductor element 11 as in the semiconductor modules 1 to 4 of the first to fourth embodiments.
  • the insulating substrate 12 can be sealed and accommodated in the housing 15E.
  • the assembling method employed in the first or fourth embodiment can be considered.
  • the convex portions 146a to 146c in the heat radiating plate 14E according to the fifth embodiment have concave and convex shapes on the respective surface portions, thereby increasing the contact area with the three concave portions of the housing 15E and the direction of stress applied to the housing 15E. By further changing / dispersing, it is possible to further improve the deformation suppressing effect of the heat sink 14E.
  • the heat sink 14E in the semiconductor module 5 of the fifth embodiment is in contact with the housing 15E without greatly changing the structure of the entire semiconductor module 5 by changing the structure of the surface portions of the convex portions 146a to 146c.
  • the area can be increased, and an improvement in deformation suppression effect can be expected.
  • the stress on the housing 15E can be changed and dispersed in various directions, and the effect of suppressing the deformation of the heat sink 14E described in the first to fourth embodiments can be further improved.
  • FIG. 7 is a sectional view showing a sectional structure of a semiconductor module 6 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows an XZ orthogonal coordinate system.
  • the heat radiating plate 14F is composed of a main body portion 141 whose surface is a mounting surface, and convex portions 147 (147a and 147b) provided on the surface of the main body portion 141.
  • the convex portions 147 a and 147 b are selectively provided on the surface of the main body portion 141.
  • convex portions 147a and 147b are formed to stand upward (in the + Z direction), and each upper portion penetrates the opening 160 on the upper surface of the case-like housing 15F and is formed to protrude outside the housing 15F. It is characterized by being.
  • the protrusions 147a and 147b are rod-like protrusion structures like the protrusions 142 to 144 shown in the first to third embodiments, but are island-like like the protrusions 145 shown in the fourth embodiment. Any of convex structure may be sufficient.
  • the semiconductor element 11 (not shown) is mounted via the insulating substrate 12 (not shown) on the surface of the main body 141 where the convex portions 147a and 147b are not formed.
  • the protrusions 147a and 147b are not limited in width, height, and length as long as the above characteristics are satisfied.
  • a housing 15F serving as an exterior portion is provided on the heat sink 14F so as to cover the entire heat sink 14F including the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 (not shown).
  • the housing 15F has a rectangular upper surface that matches the surface of the main body 141, and has four side surfaces corresponding to each side of the upper surface. Furthermore, the upper surface of the main body 151 has two openings 160 through which the convex portions 147a and 147b of the heat radiating plate 14F penetrate. That is, the housing 15F of the sixth embodiment has two openings 160 instead of the recesses described in the first to fifth embodiments.
  • the housing 15F that satisfies the above-described structure may use an insert case as exemplified in the housings 15A to 15C, and uses a sealing resin obtained by resin molding as exemplified in the housings 15A to 15D. May be.
  • the housing 15F when the housing 15F is provided on the heat dissipation plate 14F, the upper portions of the convex portions 147a and 147b penetrate the two openings 160, whereby the convex portions 147a and 147b are supported by the two openings 160, and the semiconductor element. 11.
  • the insulating substrate 12 can be accommodated in the housing 15F.
  • the assembling method adopted in the first or fourth embodiment can be considered.
  • the thickness of the convex portions 147a and 147b in the heat dissipation plate 14F of the sixth embodiment protrude out of the housing 15F through the openings 160, the thickness of the convex portions 147a and 147b can be increased.
  • the rigidity of the heat sink 14F can be increased.
  • the semiconductor module 6 can change and disperse the stress direction to the housing 15F as in the first to fifth embodiments, the deformation of the heat sink 14F can be effectively suppressed.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing the structure of the semiconductor module 7 according to the seventh embodiment of the present invention, in which FIG. 8 (a) shows a top view and FIG. 8 (b) shows the BB line of FIG. A cross section is shown. 8A shows an XY orthogonal coordinate system, and FIG. 8B shows an XZ orthogonal coordinate system.
  • the heat radiating plate 14F is provided with a main body portion 141 having a surface as a mounting surface and a convex portion provided selectively on the surface of the main body portion 141, as in the semiconductor module 6 of the sixth embodiment.
  • Part 147 (147a and 147b).
  • a description will be given focusing on differences from the semiconductor module 6 of the sixth embodiment.
  • convex portions 147a and 147b are formed so as to stand upward, and upper portions of the convex portions 147a and 147b pass through the opening 160 on the upper surface of the housing 15F (see FIG. 7) and project outside the housing 15F. Further, as shown in FIG. 8 (a), the convex portions 147a and 147b each have a rod-like convex structure extending in the Y direction like the convex portions 142 to 144 shown in the first to third embodiments. ing.
  • the semiconductor module 7 of the seventh embodiment is characterized in that two rod-shaped reinforcing members 20 each extending in the X direction are further provided on the upper surface of the housing 15F.
  • the two reinforcing members 20 each have two concave portions having shapes corresponding to the protruding portions of the convex portions 147a and 147b from the housing 15F, and the two concave portions and the protruding portions of the convex portions 147a and 147b are fitted.
  • the convex portions 147a and 147b can be fixed with good stability on the housing 15F.
  • the convex portions 147a and 147b on the housing 15F are reinforced by two reinforcements by fitting on the upper surface of the housing 15F. It can be fixed by the member 20.
  • the two openings 160 are passed through the upper portions of the convex portions 147a and 147b, thereby providing two openings.
  • the convex portions 147a and 147b are supported by the portion 160, and the convex portions 147a and 147b are fixed by the two reinforcing members 20, and the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 can be accommodated in the housing 15F.
  • the assembling method adopted in the first or fourth embodiment can be considered.
  • the semiconductor module 7 according to the seventh embodiment has the same effect as the semiconductor module 6 according to the sixth embodiment, and further includes the two reinforcing members 20 to deform the heat sink 14F. It can suppress to more than the semiconductor module 6 of the form 6.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a sectional structure of a semiconductor module 8 according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows an XZ orthogonal coordinate system.
  • the heat radiating plate 14G includes a main body portion 141 having a surface as a mounting surface, and convex portions 148 (148a and 148b) provided on the surface of the main body portion 141.
  • the convex portions 148 a and 148 b are selectively provided on the surface of the main body portion 141.
  • fastening screws 21a and 21b made of iron or the like are embedded in the housing 15G from the back surface side of the main body 141 through the main body 141 and the projections 148a and 148b, and the fastening screws 21a and The convex portions 148a and 148b and the housing 15G are fixed by 21b. At this time, the fastening screws 21a and 21b are accommodated in the housing 15G without being exposed to the space.
  • the convex portions 148a and 148b and the main body portion 141 have through holes 71 and 72 (screw holes) for allowing the fastening screws 21a and 21b to pass therethrough, and the housing 15G has a distal end portion of the fastening screws 21a and 21b. (A through hole 71 to 73 relating to the fastening screw 21a is shown in FIG. 9).
  • the convex portions 148a and 148b are rod-like convex structures such as the convex portions 142 to 144 shown in the first to third embodiments, but are island-like like the convex portions 145 shown in the fourth embodiment. Any of convex structure may be sufficient.
  • the semiconductor element 11 (not shown) is mounted via the insulating substrate 12 (not shown) on the surface of the main body 141 where the convex portions 148a and 148b are not formed.
  • a housing 15G serving as an exterior portion is provided on the heat sink 14G so as to cover the entire heat sink 14G including the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 (not shown).
  • the housing 15G has a rectangular upper surface that matches the surface of the main body 141, and has four side surfaces corresponding to each side of the upper surface.
  • the main body of the housing 15G has a concave portion that matches the convex portions 148a and 148b of the heat sink 14G, and the two concave portions closely contact the convex portions 148a and 148b when the housing 15G is mounted on the heat sink 14G. Can be covered.
  • the thickness of the recess in the housing 15G is set to a thickness that can accommodate the tip portions of the fastening screws 21a and 21b.
  • the housing 15G that satisfies the above-described structure may use an insert case as exemplified as the housings 15A to 15C, or may use a sealing resin obtained by resin molding as exemplified as the housings 15A to 15D. .
  • the convex portions 148a and 148b and the corresponding concave portions of the housing 15G are fixed by the fastening screws 21a and 21b, and the semiconductor element 11.
  • the insulating substrate 12 can be accommodated in the housing 15G.
  • the assembling method adopted in the first or fourth embodiment can be considered.
  • the semiconductor module 8 of the eighth embodiment can be extended in the thickness direction of the convex portions 148a and 148b by the tip portions protruding from the convex portions 148a and 148b of the fastening screws 21a and 21b in the housing 15G. For this reason, in the heat radiating plate 14G, the stress concentration portions at the time of expansion / contraction can be made to the convex portions 148a and 148b having high rigidity and the fastening screws 21a and 21b, and the deformation suppressing effect of the heat radiating plate 14G can be expected.
  • the semiconductor module 8 is expected to significantly improve the rigidity of the entire semiconductor module 8 by incorporating fastening screws 21a and 21b made of a highly rigid different material (iron or the like) into the main body 141 and the protrusions 148a and 148b. it can.
  • FIG. 10 is an explanatory view showing the structure of a semiconductor module 9 according to Embodiment 9 of the present invention.
  • FIG. 10 (a) shows a top view, and FIG. 10 (b) shows a CC line in FIG. A cross section is shown.
  • FIG. 10 (a) shows an XY orthogonal coordinate system, and (b) shows an XZ orthogonal coordinate system.
  • the heat radiating plate 14F is selectively provided on the main body 141 having the surface as the mounting surface and the mounting surface of the main body 141 like the semiconductor module 2 of the second embodiment.
  • Convex portions 149 (149a to 149c).
  • the convex portions 149a to 149c are formed in a bar shape extending in the Y direction so as to vertically cut both end portions and the central region in the X direction on the surface of the main body portion 141. It has a rod-like convex structure.
  • the housing 15H is composed of two end contact portions 161, two end contact portions 162, and two partial contact portions 159.
  • the two end close contact portions 162 are formed in a bar shape extending in the Y direction at both ends in the X direction on the main body portion 141, and have a thickness in the X direction, thereby forming a recess that tightly covers the convex portions 149a and 149c. Have.
  • the two partial contact portions 159 are formed to extend selectively in the X direction on the main body portion 141 so as to sandwich the two semiconductor elements 11, while FIG. As shown in (b), it has a concave portion that closely covers the convex portion 149b.
  • the two end contact portions 162 are formed at both ends in the Y direction on the main body portion 141 so as to extend in the X direction, similarly to the two partial contact portions 159. , And has a concave portion that closely covers the convex portion 149b.
  • the housing 15H having the partial contact portion 159, the end close contact portion 161, and the end close contact portion 162 can be obtained as a sealing resin by a resin molding process, for example.
  • the assembling method adopted in the first or fourth embodiment can be considered.
  • the partial close contact portion 159 and the end close contact portion 162 of the housing 15H have a recess that covers a part of the convex portion 149b in close contact with each other.
  • the rigidity of the heat radiating plate 14H is improved and the deformation suppressing effect of the heat radiating plate 14F by changing / dispersing the stress direction of the housing 15H while reducing the amount of the constituent material used in the entire housing 15H. Can be achieved.
  • a cover that covers the entire portion including the exposed portions of the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 may be further provided.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the entire configuration of a semiconductor module 1X according to the tenth embodiment of the present invention. Note that FIG. 11 shows an XYZ orthogonal coordinate system. For convenience of explanation, FIG. 11 shows a SiC semiconductor element 13 made of SiC (silicon carbide) as a constituent material through the housing 15.
  • a plurality of SiC semiconductor elements 13 are formed on the surface (mounting surface) of the main body 141 of the heat radiating plate 14 via an insulating substrate or the like (not shown). ing. In FIG. 11, four SiC semiconductor elements 13 are shown as the plurality of SiC semiconductor elements 13.
  • the heat sink 14 includes a main body portion 141 whose surface is a mounting surface, and one convex portion 14x that is selectively provided on the surface of the main body portion 141.
  • the surface of the main body portion 141 has a rectangular shape in plan view, and the convex portion 14x extends in the Y direction so as to longitudinally cut the central region in the X direction on the surface of the main body portion 141, like the convex portion 142 of the first embodiment. It has a rod-like convex structure formed in a rod shape.
  • a housing 15 serving as an exterior portion is provided on the heat sink 14 so as to cover the entire heat sink 14 including the SiC semiconductor element 13.
  • the housing 15 has a rectangular upper surface matching the surface of the main body 141, and has four side surfaces corresponding to each side of the upper surface.
  • the SiC semiconductor element 13 can be accommodated in the housing 15 while the concave portion is in close contact with the convex portion 14 x.
  • the rigidity of the heat sink 14 can be increased in the same manner as in the first embodiment because the thickness of the convex portion 14x is added to the main body portion 141. .
  • the concave portion of the housing 15 closely covers the convex portion 14x, as in the first embodiment, the effect of suppressing the deformation of the heat radiating plate 14 by dispersing the stress during expansion / contraction of the heat radiating plate 14 Is obtained.
  • the SiC semiconductor element generates heat more than that of the conventional semiconductor element due to Si during driving, and there is a greater concern about the deformation of the heat sink 14 due to heat.
  • the semiconductor module 1X of the tenth embodiment can effectively suppress the deformation of the heat radiating plate 14 even when using the SiC semiconductor element 13 in which the amount of heat generated during driving is a problem.
  • the structure similar to the heat sink 14A of Embodiment 1 was shown as the heat sink 14, it is not limited to this, Any of heat sink 14B-14H may be employ
  • the housing 15 has a similar structure to the housing 15A of the first embodiment, but is not limited to this, and any of the housings 15B to 15H may be adopted.
  • FIG. 12A and 12B are explanatory views showing the configuration of the semiconductor module 1Y according to the eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A shows a top view
  • FIG. 12B shows a DD of FIG. A cross section is shown.
  • 12A shows an XY orthogonal coordinate system
  • FIG. 12B shows an XZ orthogonal coordinate system.
  • a plurality of semiconductor elements 11 are formed on the surface (mounting surface) of the main body 141 of the heat radiating plate 14 with the insulating substrate 12 interposed therebetween.
  • semiconductor elements 11 are indicated by broken lines as the plurality of semiconductor elements 11.
  • the heat radiating plate 14 is configured by a main body portion 141 whose surface is a mounting surface, and three convex portions 14y that are selectively provided on the surface of the main body portion 141, similarly to the heat radiating plate 14B of the second embodiment.
  • the surface of the main body portion 141 has a rectangular shape in plan view, and the three convex portions 14y are formed on the both ends and the central region in the X direction on the surface of the main body portion 141, similarly to the convex portions 143a to 143c of the second embodiment. It has a bar-like convex structure that extends in the Y direction and is formed in a bar shape so as to be longitudinally cut.
  • a housing 15 serving as an exterior portion is provided on the heat sink 14 so as to cover the entire heat sink 14 including the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12. Similar to the housing 15B of the second embodiment, the housing 15 has concave portions having a shape matching the three convex portions 14y of the heat radiating plate 14. When the housing 15 is mounted on the heat radiating plate 14, the three concave portions have three convex portions. The part 14y can be covered closely.
  • the semiconductor element 11 and the insulating substrate 12 can be accommodated in the housing 15 while the three concave portions closely cover and cover the three convex portions 14 y.
  • a cooler 30 is provided on the back surface of the heat sink 14 via a sealing material 33.
  • the cooler 30 has a cooling water channel 36 for accommodating the cold water liquid 35 therein, and an opening region in an upper part of the cooling water channel 36 is sealed with a sealing material 33.
  • a plurality of pin fins 34 are selectively provided below the sealing material 33 in the cooling water passage 36.
  • the semiconductor module 1Y having such a structure is deformed by heat when the semiconductor element 11 in the housing 15 is energized, and as shown in FIG. 15 (b), between the heat sink 14 and the sealing material 33 of the cooler 30. As a result, there is a concern that the cold water liquid 35 in the cooling water channel 36 leaks from the cooling water channel 36.
  • the heat sink 14 of the semiconductor module 1Y of the eleventh embodiment has the three convex portions 14y, the thickness of the three convex portions 14y is added to the main body portion 141, so that the heat sink 14 is similar to the second embodiment. Increased rigidity.
  • the stress at the time of expansion / contraction of the heat radiating plate 14 is the same as in the second embodiment.
  • the effect of suppressing deformation of the heat radiating plate 14 is also improved.
  • the heat sink 14 having the three convex portions 14y and the housing 15 having the three concave portions are provided, thereby effectively suppressing deformation of the heat sink 14 and cooling.
  • problems such as water leakage caused by a failure of the sealing material 33 due to thermal deformation of the cooler 30 are solved, and higher reliability can be exhibited.
  • the structure similar to the heat sink 14B of Embodiment 2 was shown as the heat sink 14, it is not limited to this, Any of heat sink 14A, 14C-14H may be employ
  • the housing 15 has a structure similar to that of the housing 15B of the second embodiment, but is not limited to this, and any of the housings 15A and 15C to 15H may be adopted.
  • a plurality of SiC semiconductor elements 13 may be provided instead of the plurality of semiconductor elements 11.

Abstract

　本発明は、アルミ材からなる放熱板の変形を抑制することができる半導体装置を提供することを目的とする。そして、本発明において、放熱板（１４Ａ）は本体部（１４１）と、本体部（１４１）の表面上の中央領域を縦断すべく棒状に形成される棒状凸部構造を有する凸部（１４２）とにより構成されている。半導体素子（１１），絶縁基板（１２）を含む放熱板（１４Ａ）の全体を覆うべくハウジング（１５Ａ）が放熱板（１４Ａ）上に設けられる。ハウジング（１５Ａ）は本体部（１５１）において、放熱板（１４Ａ）の凸部（１４２）に合致した形状の凹部（１５２）を有し、ハウジング（１５Ａ）の放熱板（１４Ａ）への装着時に、凹部（１５２）は凸部（１４２）を密着して覆っている。

Description

半導体装置
　この発明は、放熱板上に半導体素子が装着され、ハウジング形状型・樹脂封止型等外装部を有する半導体装置に関するものである。
　従来の半導体素子（半導体チップ）を装着する放熱板は、その構成材料として安価で軽量なアルミ材を使用するのが一般的であった。すなわち、放熱板を用いることにより、半導体素子から発生する熱（損失エネルギー）を冷却する一方向の熱拡散効果を図っている。
　しかし、アルミ材を用いて放熱板を構成する場合、アルミ材は、放熱板と接合すべく冷却板上に実装されるはんだや半導体チップ搭載用の絶縁基板との線膨張係数の差が大きく剛性も低いため、製造時や実使用環境下における熱によって変形することが知られている。
　放熱板の変形は、熱抵抗の増大、搭載する素子の破損、信頼性の低下等につながり設計の妨げの一つとなっている。
　特に、車載用パワーモジュールは熱帯地域や寒冷地域などの様々な温度環境の下で使用され、また自身の駆動時の発熱など非常に厳しい温度変化にさらされる。このような実使用環境下における温度変化によって放熱板の変形が問題となっている。特に安価で軽量なアルミ材を放熱板として用いた場合、剛性が低く銅などの他部材を放熱板として用いた場合以上の変形が懸念される。
　そこで、アルミ材による放熱板の変形防止策として、放熱板のアルミ厚の増加（第１の対策）、放熱板内への骨材の挿入等の対策（第２の対策）が施されている。
　さらに、アルミ材による放熱板の変形防止策として、特許文献１及び特許文献２で開示された技術が挙げられる。特許文献１には、半導体素子を囲むようにベース板に部分突条部を有する半導体モジュールが提案され、特許文献２には、半導体素子と接合されるヒートスプレッダに壁状部材が配設された半導体装置が開示されている。
特開２０１２－１９５３６３号公報 特開２００７－２５８４３０号公報
　しかし、上述した第１の対策は、アルミ材厚の増加を招き、第２の対策は熱伝導率の低い壁状部材（主にセラミック）の挿入を行うことによる熱抵抗の悪化させてしまう。さらに、第１及び第２の対策は、放熱板用の材料の使用量を増加させることになり、重量増・コスト上昇という別の問題点を誘発してしまう。
　また、特許文献１及び特許文献２で開示された半導体装置においても、通電時の半導体素子の発熱による放熱板の変形を抑える効果が十分ではなく、特に、複数の半導体素子を搭載した半導体モジュールに適用する場合、使用時の発熱と周囲環境との温度差がより大きくなるため、放熱板の変形に対し実質的な解消策になっていなかった。
　本発明では、上記のような問題点を解決し、アルミ材からなる放熱板の変形を抑制することができる半導体装置を提供することを目的とする。
　この発明に係る半導体装置は、アルミを構成材料とする放熱板と、前記放熱板の実装面上に設けられる複数の半導体素子とを備える半導体装置であって、前記放熱板は、実装面を有する本体部と、前記本体部の実装面上に選択的に設けられる凸部とを含み、前記半導体装置は、前記凸部に合致した形状の凹部を有し、前記放熱板への装着時に前記凹部が前記凸部を密着して覆う外装部をさらに備える。
　この発明における半導体装置の放熱板の凸部が形成される領域において、本体部の厚みに凸部の厚みが加わる分、厚くすることができるため、放熱板の剛性を向上させることができる。そして、外装部の放熱板への装着時に、外装部の凹部が放熱板の凸部を密着して覆うため、製造時や実使用時における線膨張に伴う放熱板の変形を外装部によって効果的に抑制することができる。
　加えて、外装部がトランスファー成型処理で得られる場合、樹脂成形時の温度上昇時から樹脂成形後の冷却時に至る期間においても、放熱板と樹脂との線膨張差による放熱板の反りを抑制することができる。
　この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
この発明の実施の形態１である半導体モジュールの全体構成を示す斜視図である。 実施の形態１の半導体モジュールの構成を示す説明図である。 この発明の実施の形態２である半導体モジュールの全体構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３である半導体モジュールの全体構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４である半導体モジュールの全体構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５である半導体モジュールの断面構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態６である半導体モジュールの断面構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態７である半導体モジュールの構造を示す説明図である。 この発明の実施の形態８である半導体モジュールの断面構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態９である半導体モジュールの構造を示す説明図である。 この発明の実施の形態１０である半導体モジュールの全体構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１１である半導体モジュールの構成を示す説明図である。 従来の半導体モジュールの第１の問題点を示す説明図である。 従来の半導体モジュールの第２の問題点を示す説明図である。 従来の半導体モジュールの第３の問題点を示す説明図である。 図１３～図１５で示した第１～第３の問題点の解消を図るための従来の半導体モジュールを示す説明図である。
　＜前提技術＞
　以下に、アルミ材からなる放熱板上にＳｉ（シリコン）を構成材料とした半導体素子１１（半導体チップ）を装着した半導体モジュール（半導体装置）の設計の妨げの要因となっている問題点を例を挙げて説明する。
　図１３はアルミ材からなる放熱板を用いた従来の半導体モジュールの第１の問題点を示す説明図である。同図に示すように、従来の半導体モジュール８１は冷却フィン５１上にグリス５２を介して、アルミ材を構成材料とした放熱板５３が接合され、放熱板５３上にケース５４が設けられる。なお、放熱板５３上のケース５４内に図示しない半導体素子が装着されている。
　このような構造の半導体モジュール８１は、ケース５４内の半導体素子で発生した熱をグリス５２を介して冷却フィン５１に伝えている。半導体モジュール８１は、通電時の熱による変形で、放熱板５３，冷却フィン５１が収縮・膨張を繰り返す結果、冷却フィン５１，放熱板５３間のグリス５２のポンピングアウトを誘発する。
　すなわち、通電時の半導体素子に発生する熱により放熱板５３や冷却フィン５１等が膨張と収縮とを繰り返すため、図１３(a)に示すように、放熱板５３と冷却フィン５１との間のグリス５２が外側に押し出されたり、図１３(b)に示すように、グリス５２内にボイド５６が入ったりすることにより熱抵抗が増大するという第１の問題点が発生する。
　図１４はアルミ材からなる放熱板を用いた従来の半導体モジュールの第２の問題点を示す説明図である。同図に示すように、従来の半導体モジュール８２は、ベース板となりアルミ材を構成材料とした放熱板６１上にグリス６２を介して絶縁基板６３が形成され、絶縁基板６３上にはんだ６４を介して半導体チップ６５（半導体素子）が接合された構造を呈している。
　このような構造の半導体モジュール８２は、半導体チップ６５の通電時の熱による変形で、半導体チップ６５からはんだ６４、絶縁基板６３及びはんだ６２にかけてクラック６６が発生して半導体チップ６５内の素子破壊を起こしたり、はんだ６２，６４にクラック６６が発生することにより熱抵抗が増大したりするという第２の問題点が生じる。
　図１５はアルミ材からなる放熱板を用いた従来の半導体モジュールの第３の問題点を示す説明図である。同図(a)に示すように、従来の半導体モジュール８３は、直接水冷構造の冷却器３０上にシール材３３を介してアルミ材を構成材料とした放熱板５３が設けられ、放熱板５３上にケース５４が設けられる。なお、放熱板５３上のケース５４内に図示しない半導体素子が装着されている。
　一方、冷却器３０はその内部に冷水液３５を収容するための冷却水路３６を有し、冷却水路３６の上部がシール材３３により封止される。冷却水路３６内におけるシール材３３の下部に複数のピンフィン３４が選択的に設けられる。
　このような構造の半導体モジュール８３は、ケース５４内の半導体素子の通電時の熱による変形で、図１５(b)に示すように、放熱板５３と冷却器３０のシール材３３との間に隙間ができる結果、冷却水路３６内の冷水液３５が冷却水路３６から漏れてしまう第３の問題点があった。
　図１６は上述した第１～第３の問題点の解消を図るための対策が講じられた従来の半導体モジュールを示す説明図である。
　同図(a)に示すように、従来の半導体モジュール８４は放熱板５３Ａの表面（装着面）上に絶縁基板１２を介して複数の半導体素子１１（半導体チップ）を装着している。この際、放熱板５３Ａのアルミ膜厚Ｄ５３を一般的な放熱板よりも厚くしている。
　同図(b)に示すように、従来の半導体モジュール８５は放熱板５３Ｂの表面上に絶縁基板１２を介して複数の半導体素子１１（半導体チップ）を装着している。この際、放熱板５３Ｂ内に放熱板５３Ｂとは異なる主としてセラミックを構成材料とした骨材５８を挿入している。
　図１６に示すように、複数の半導体素子１１を搭載した半導体モジュール８４，８５においては、複数の半導体素子１１の使用時の発熱と周囲環境との温度差が大きくなる。この点を考慮して、半導体モジュール８３では放熱板５３Ａのアルミ膜厚Ｄ５３を厚くして放熱板５３Ａの剛性を上げ、半導体モジュール８４では骨材５８を内部に備えることにより放熱板５３Ｂの剛性を上げていた。
　しかしながら、半導体モジュール８４のようにアルミ膜厚Ｄ５３を厚くすることは、アルミ材の使用量を増加させる結果、重量増・コスト上昇を招くという第４の問題点が生じてしまう。また、半導体モジュール８５では主にセラミックを構成材料とした骨材５８を用いる分、熱抵抗の悪化させてしまう上、重量増・コスト上昇を招くという第５の問題点が発生する。
　このように、図１３～図１６で示した半導体モジュール８１～８３で発生した第１～第３の問題点を、半導体モジュール８４，８５のように別の問題点（第４，第５の問題点）を発生させることなく解決したのが以下で述べる本願発明の実施の形態となる。
　＜実施の形態１＞
　図１はこの発明の実施の形態１である半導体モジュール１の全体構成を示す斜視図である。図２は実施の形態１の半導体モジュール１の構成を示す説明図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のＡ－Ａ断面図である。なお、図１にはＸＹＺ直交座標系が示され、図２(a)にはＸＹ直交座標系が示され、図２(b)にはＸＺ直交座標系が示されている。
　これらの図に示すように、放熱板１４Ａの本体部１４１の表面（装着面）上に、各々が絶縁基板１２を介して複数の半導体素子１１（半導体チップ）が形成されている。なお、図１，図２では複数の半導体素子１１として２つの半導体素子１１が示されている。
　放熱板１４Ａは表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の表面上に選択的に設けられる１つの凸部１４２（棒状凸部）とにより構成される。本体部１４１の表面はＸ方向（他方方向）及びＹ方向（一方方向）により規定される平面視矩形状を呈し、凸部１４２は本体部１４１の表面上のＸ方向における中央領域を縦断すべくＹ方向に延びて棒状に形成される棒状凸部構造を有している。
　２つの半導体素子１１は凸部１４２を基準として＋Ｘ方向側及び－Ｘ方向側の本体部１４１の表面上にそれぞれ絶縁基板１２を介して形成されている。すなわち、凸部１４２は、熱干渉によりストレスが大きくなり変形が顕著になる２つの半導体素子１１，１１間に配置される。なお、凸部１４２の幅（Ｘ方向の長さ）、高さ（Ｚ方向の長さ）、長さ（Ｙ方向の長さ）は問わないものとする。
　半導体素子１１，絶縁基板１２を含む放熱板１４Ａの全体を覆うべく外装部となるハウジング１５Ａが放熱板１４Ａ上に設けられる。ハウジング１５Ａは本体部１４１の表面に合致した矩形状の上面を有し、上面の各辺に対応する４つの側面を有している。さらに、本体部１５１において、放熱板１４Ａの凸部１４２に合致した形状の凹部１５２を有し、ハウジング１５Ａの放熱板１４Ａへの装着時に、凹部１５２は凸部１４２を密着して覆うことができる。すなわち、凹部１５２は、棒状凸部構造の凸部１４２に対応し、本体部１５１の下方（－Ｚ方向）においてＹ方向に延びて溝状に形成される溝状凹部構造を有している。
　このような構造のハウジング１５Ａとして、例えば、上述した溝状凹部構造の凹部１５２を有するインサートケースが考えられる。また、ハウジング１５Ａとして、半導体素子１１，絶縁基板１２及び凸部１４２を含む本体部１４１の表面上にトランスファーモールド処理によって封止樹脂を設けることも考えられる。
　上述した特徴を有するハウジング１５Ａを放熱板１４Ａ上に装着すると、図２(b)に示すように、凹部１５２が凸部１４２に密着して覆いつつ、半導体素子１１，絶縁基板１２をハウジング１５Ａ内に収容することができる。
　なお、半導体素子１１は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴやＦｗＤｉ（Free Wheeling Diode）などがチップ化された半導体素子を意味する。また、絶縁基板１２は、ＡｌＮ,ＳｉＮなどのセラミック基板である。また、ハウジング１５Ａとして、上述したように、インサートケースや封止樹脂が考えられる。
　以下、図１及び図２を参照して、実施の形態１の半導体モジュール１の組立方法を説明する。
　まず、放熱板１４Ａの表面（実装面）上に絶縁基板１２を介して半導体素子１１を実装する。
　その後、内部電極（図示せず）が埋め込まれたインサートケースであるハウジング１５Ａを放熱板１４Ａの本体部１４１上に装着する。ハウジング１５Ａ内の内部電極によって半導体素子１１，１１間の結線の一部が行われる。この時点ではまだ、半導体素子１１，１１間の完全な結線は完了していない。以下、放熱板１４Ａにハウジング１５Ａが一体化した後の構造を「モジュール本体」と称する。
　そして、モジュール本体の一部から半導体結線用に露出した電極間をワイヤ等を用いて電気的に接続することにより、ハウジング１５Ａ内の半導体素子１１，１１間の結線が完了する。
　実施の形態１の半導体モジュール１の放熱板１４Ａは凸部１４２を有するため、本体部１４１の凸部１４２の形成領域において凸部１４２の厚みが加わる分、本体部１４１の膜厚を部分的に厚くすることができるため、放熱板１４Ａの剛性を増すことができる。
　この際、ハウジング１５Ａの放熱板１４Ａへの装着時に凹部１５２が凸部１４２を密着して覆うため、製造時や実使用時における線膨張に伴う放熱板１４Ａの変形をハウジング１５Ａによって効果的に抑制することができる。すなわち、放熱板１４Ａの厚みを増した部分である凸部１４２を凹部１５２を有するハウジング１５Ａを利用して抑え込むことが可能となるため、放熱板１４Ａとハウジング１５Ａとの接触面積が増加し、放熱板１４Ａの膨張・収縮時の応力を分散させることにより、放熱板１４Ａの変形を抑制する効果が得られる。
　加えて、ハウジング１５Ａをトランスファーモールド処理を用いて封止樹脂で得る場合、樹脂成型中の温度上昇時から樹脂成形後の冷却時に至る期間が生じるが、この期間においても、放熱板１４Ａとハウジング１５Ａ用の樹脂との線膨張差による放熱板１４Ａの反りを抑制することができる。
　さらに、半導体モジュール１は凸部１４２を棒状に形成することにより放熱板１４Ａの剛性向上を図り、ハウジング１５Ａの凹部１５２との接触面積を増加させることに伴い放熱板１４Ａの変形をより抑制することができる。
　このように、半導体モジュール１は放熱板１４Ａの変形抑止効果を有することにより、放熱板１４Ａの変形に伴う、熱抵抗の増大、半導体素子１１の動作不良等の信頼性低下を回避することができるため、半導体モジュール１の歩留まりの向上と共に長期使用が可能となる。
　加えて、半導体素子１１の実装領域以外の本体部１４１の表面上に凸部１４２を設け、放熱板１４Ａの厚みを部分的に増しているため、半導体モジュール１の熱抵抗悪化に寄与することなく、放熱板１４Ａの剛性の向上を図ることができる。
　また、放熱板１４Ａは凸部１４２を余分に設けるという必要最小限のアルミ材の使用に抑えるともに、セラミック等の比較的高価な骨材を使用することもないため、コスト高を招く恐れのある原材料の減量化を図り、半導体モジュール１として大幅なコストダウンを実現することができる。
　＜実施の形態２＞
　図３はこの発明の実施の形態２である半導体モジュール２の全体構成を示す斜視図である。なお、図３にはＸＹＺ直交座標系が示されている。また、図３では説明の都合上、ハウジング１５Ｂ内を透過させて内部の半導体素子１１等を示している。
　同図に示すように、放熱板１４Ｂの本体部１４１の表面（装着面）上に、各々が絶縁基板１２を介して複数の半導体素子１１（半導体チップ）が形成されている。なお、図３では複数の半導体素子１１として４つの半導体素子１１が示されている。
　放熱板１４Ｂは表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の実装面上に選択的に設けられる３つの凸部１４３（１４３ａ～１４３ｃ）とにより構成される。本体部１４１の表面はＸ方向及びＹ方向により規定される平面視矩形状を呈し、３つの凸部１４３ａ～１４３ｃ（複数の棒状凸部）は本体部１４１の表面上のＸ方向における両端部領域及び中央領域それぞれを縦断すべくＹ方向に延びて棒状に形成される棒状凸部構造を有している。
　４つの半導体素子１１は凸部１４３ａ，１４３ｂ間に２つ、凸部１４３ｂ，１４３ｃ間に２つの割合で本体部１４１の表面上にそれぞれ絶縁基板１２を介して設けられている。すなわち、凸部１４３ａ～１４３ｃは、熱干渉によりストレスが大きくなり変形が顕著になる４つの半導体素子１１を挟むように配置される。なお、凸部１４３ａ～１４３ｃそれぞれの幅、高さ、長さは問わないものとする。
　半導体素子１１，絶縁基板１２を含む放熱板１４Ｂ全体を覆うべく外装部となるハウジング１５Ｂが放熱板１４Ｂ上に設けられる。ハウジング１５Ｂは本体部１４１の表面に合致した矩形状の上面を有し、上面の各辺に対応する４つの側面を有している。さらに、本体部１５１において、実施の形態１のハウジング１５Ａと同様に、放熱板１４Ｂの３つの凸部１４３ａ～１４３ｃに合致した形状の３つの凹部を有し、ハウジング１５Ｂの放熱板１４Ｂへの装着時に３つの凹部によって凸部１４３ａ～１４３ｃを密着して覆うことができる。すなわち、３つの凹部は本体部１５１の下方においてＹ方向に延びて溝状に形成される３本の溝状凹部構造を有している。
　このような構造のハウジング１５Ｂとして、例えば、３つの凹部を有するインサートケース等が考えられる。また、ハウジング１５Ｂとして、半導体素子１１，絶縁基板１２及び凸部１４３ａ～１４３ｃを含む本体部１４１の表面上にトランスファーモールド処理によって封止樹脂を設けることも考えられる。
　したがって、ハウジング１５Ｂを放熱板１４Ｂ上に装着（樹脂封止）すると、実施の形態１の半導体モジュール１と同様、３つの凹部が凸部１４３ａ～１４３ｃを密着して覆いつつ、半導体素子１１，絶縁基板１２をハウジング１５Ｂ内に収容することができる。
　また、実施の形態２の半導体モジュール２の組立方法は実施の形態１の半導体モジュール１と同様に行われる。
　実施の形態２の半導体モジュール２の放熱板１４Ｂは３本の凸部１４３ａ～１４３ｃを有するため、本体部１４１に凸部１４３ａ～１４３ｃの厚みが加わる分、本体部１４１の膜厚を部分的に３箇所厚くすることができるため、放熱板１４Ｂの剛性をさらに増すことができる。
　すなわち、実施の形態２の半導体モジュール２は、本体部１４１の中央部の凸部１４３ｂに加え、両端部にも凸部１４３ａ及び１４３ｃを有する放熱板１４Ｂを用いることにより、凸部の本数を増やすことにより、放熱板１４Ｂの剛性をさらに向上させている。
　この際、放熱板１４Ｂの厚みを増した部分である凸部１４３ａ～１４３ｃを３つの凹部を有するハウジング１５Ｂを利用して抑え込むことが可能となるため、放熱板１４Ｂとハウジング１５Ｂとの接触面積が実施の形態１以上に増加し、ハウジング１５Ｂによる放熱板１４Ｂの拘束面積と拘束ポイントが増えるため、放熱板１４Ｂの膨張・収縮時の応力を分散度合いが増し、放熱板１４Ｂの変形をより抑制する効果が得られる。
　さらに、半導体モジュール２は３つの凸部１４３ａ～１４３ｃをそれぞれ棒状に形成することにより放熱板１４Ｂの剛性向上を図り、ハウジング１５Ｂの３つの凹部との接触面積を増加させることに伴い放熱板１４Ｂの変形をより抑制することができる。
　加えて、半導体素子１１の実装領域以外の本体部１４１の表面上に凸部１４３ａ～１４３ｃを設け、放熱板１４Ｂの厚みを部分的に増しているため、半導体モジュール２の熱抵抗悪化に寄与することなく、放熱板１４Ｂの剛性の向上を図ることができる。
　＜実施の形態３＞
　図４はこの発明の実施の形態３である半導体モジュール３の全体構成を示す斜視図である。なお、図４にはＸＹＺ直交座標系が示されている。また、図４では説明の都合上、ハウジング１５Ｃ内を透過させ内部の凸部１４４ａ～１４４ｅを示している。
　同図に示すように、放熱板１４Ｃは表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の実装面上に選択的に設けられる５つの凸部１４４（１４４ａ～１４４ｅ）とにより構成される。
　本体部１４１の表面は平面視矩形状を呈し、凸部１４４ａ～１４４ｃ（第１種棒状凸部）はそれぞれ本体部１４１の表面上のＹ方向（一方方向）に延びて棒状に選択的に形成される棒状凸部構造を有している。一方、凸部１４４ｄ及び１４４ｅ（第２種棒状凸部）は本体部１４１の表面上のＸ方向（他方方向）に延びて棒状に選択的に形成される棒状凸部構造を有している。
　半導体素子１１（図示せず）は凸部１４４ａ～１４４ｃ及び凸部１４４ｄ及び１４４ｅのうち少なくとも２つの凸部１４４に囲まれた本体部１４１上に絶縁基板１２（図示せず）を介して装着される。なお、凸部１４４ａ～１４４ｅそれぞれの幅、高さ、長さは問わないものとする。
　図示しない半導体素子１１及び絶縁基板１２を含む放熱板１４Ｃ全体を覆うべく外装部となるハウジング１５Ｃが放熱板１４Ｃ上に設けられる。ハウジング１５Ｃは本体部１４１の表面に合致した矩形状の上面を有し、上面の各辺に対応する４つの側面を有している。さらに、本体部１５１において、実施の形態２のハウジング１５Ｂと同様に、放熱板１４Ｃの凸部１４４ａ～１４４ｅに合致した形状の５つの凹部を有し、ハウジング１５Ｃの放熱板１４Ｃへの装着時に、５つの凹部によって本体部１４１の凸部１４４ａ～１４４ｅを密着して覆うことができる。すなわち、５つの凹部は本体部１５１の下方においてＹ方向に３本、Ｘ方向に２本延びてそれぞれ溝状に形成される総計５本の溝状凹部構造を有している。
　このような構造のハウジング１５Ｃとして、例えば、５つの凹部を有するインサートケースが考えられる。また、ハウジング１５Ｃとして、半導体素子１１，絶縁基板１２及び凸部１４４ａ～１４４ｅを含む本体部１４１の表面上にトランスファーモールド処理によって封止樹脂を設けることも考えられる。
　したがって、ハウジング１５Ｃを放熱板１４Ｃ上に装着（封止）すると、実施の形態１及び実施の形態２の半導体モジュール１及び２と同様、５つの凹部が凸部１４４ａ～１４４ｅを密着して覆いつつ、半導体素子１１，絶縁基板１２をハウジング１５Ｃ内に収容することができる。
　また、実施の形態３の半導体モジュール３の組立方法は実施の形態１の半導体モジュール１と同様に行われる。
　実施の形態３の半導体モジュール３の放熱板１４Ｃは５本の凸部１４４ａ～１４４ｅを有するため、本体部１４１に凸部１４４ａ～１４４ｅの厚みが加わる分、本体部１４１の膜厚を部分的に５箇所厚くすることができるため、放熱板１４Ｃの剛性をさらに増すことができる。
　この際、放熱板１４Ｃの厚みを増した部分である凸部１４４ａ～１４４ｅを５つの凹部を有するハウジング１５Ｃを利用して抑え込むことが可能となるため、放熱板１４Ｃとハウジング１５Ｃとの接触面積が実施の形態１及び実施の形態２以上に増加し、ハウジング１５Ｃによる放熱板１４Ｃの拘束面積と拘束ポイントが増えるため、放熱板１４Ｃの膨張・収縮時の応力を分散度合いが増し、放熱板１４Ｃの変形をより一層抑制する効果が得られる。
　さらに、半導体モジュール３は５つの凸部１４４ａ～１４４ｅをそれぞれ棒状に形成することにより放熱板１４Ｃの剛性向上を図り、ハウジング１５Ｃの５つの凹部との接触面積を増加させることに伴い放熱板１４Ｃの変形をより抑制することができる。
　加えて、Ｙ方向に延びて形成される凸部１４４ａ～１４４ｃに加え、Ｙ方向に直交するＸ方向に延びて形成される凸部１４４ｄ及び１４４ｅが加わるため、より多彩な応力方向に対して抵抗力をもつ半導体モジュール３を提供できる。
　＜実施の形態４＞
　図５はこの発明の実施の形態４である半導体モジュール４の全体構成を示す斜視図である。なお、図５にはＸＹＺ直交座標系が示されている。また、図５では説明の都合上、ハウジング１５Ｄ内を透過させて複数の凸部１４５を示している。
　同図に示すように、放熱板１４Ｄは表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の表面上に互いに離散して形成される複数の凸部１４５とにより構成される。本体部１４１の表面は平面視矩形状を呈し、複数の凸部１４５は各々が平面視略正方形状の複数の島状凸部として本体部１４１の表面上に選択的に設けられる。
　半導体素子１１（図示せず）は複数の凸部１４５が形成されていない本体部１４１の表面上に絶縁基板１２（図示せず）を介して装着される。なお、複数の凸部１４５それぞれの幅、高さ、長さは問わないものとする。
　図示しない半導体素子１１及び絶縁基板１２を含む放熱板１４Ｄ全体を覆うべく外装部となるハウジング１５Ｄが放熱板１４Ｄ上に設けられる。ハウジング１５Ｄは本体部１４１の表面に合致した矩形状の上面を有し、上面の各辺に対応する４つの側面を有している。さらに、本体部１５１の底部において、放熱板１４Ｄの複数の凸部１４５に合致した形状の複数の凹部を有し、ハウジング１５Ｄの放熱板１４への装着時に、複数の凹部によって複数の凸部１４５を密着して覆うことができる。
　上記した構造を満足するハウジング１５Ｄとして、例えば、半導体素子１１，絶縁基板１２及び複数の凸部１４５を含む本体部１４１の表面上にトランスファーモールド処理によって封止樹脂を設けることが考えられる。
　したがって、樹脂モールド処理によりハウジング１５Ｄを放熱板１４Ｄ上に設けると、実施の形態１～実施の形態３の半導体モジュール１～３と同様、複数の凹部が複数の凸部１４５に密着して覆いつつ、半導体素子１１，絶縁基板１２をハウジング１５Ｄ内に封止して収容することができる。
　なお、実施の形態４の半導体モジュール４の組立方法は以下のように行われる。
　まず、放熱板１４Ｄの表面（実装面）上に絶縁基板１２を介して半導体素子１１を実装する。
　その後、リード等の通電用電極（図示せず）を半導体素子１１に電気的に接続した状態で、半導体素子１１、絶縁基板１２及び通電用電極を含む放熱板１４Ｄを樹脂封止用の金型内に収容し、トランスファーモールド処理を実行して樹脂で封止することにより、ハウジング１５Ｄを得る。以下、放熱板１４Ｄにハウジング１５Ｄが一体化した構造を「モジュール本体」と称する。
　そして、モジュール本体の一部から半導体結線用に露出した通電用電極間をワイヤ等により結線することにより、内部の半導体素子１１，１１間の結線が完了する。
　実施の形態４の半導体モジュール４の放熱板１４Ｄは互いに離散して形成される複数の凸部１４５（島状凸部）を有するため、放熱板１４Ｄの多方向における剛性向上と、ハウジング１５Ｄの複数の凹部との接触面積の増加に伴う放熱板１４Ｄの変形抑制効果の向上とを図ることができる。
　この際、放熱板１４Ｄの厚みを増した部分である複数の凸部１４５を複数の凹部を有するハウジング１５Ｄを利用して抑え込むことが可能となるため、放熱板１４Ｄとハウジング１５Ｄとの接触面積が実施の形態１～実施の形態３以上に増加し、ハウジング１５Ｄによる放熱板１４Ｄの拘束面積と拘束ポイントが増えるため、放熱板１４Ｄの膨張・収縮時の応力を分散度合いが増し、放熱板１４Ｄの変形を抑制する効果が得られる。
　また、実施の形態４の半導体モジュール４では、複数の凸部１４５の形成箇所の自由度が高いため、多数の半導体素子１１（半導チップ）の配置を行う必要があるパワーモジュール等においてより効果的な強化構造が得られるように、複数の凸部１４５の配置が可能となる。
　＜実施の形態５＞
　図６はこの発明の実施の形態５である半導体モジュール５の断面構造を示す断面図である。なお、図６にはＸＺ直交座標系が示されている。
　同図に示すように、放熱板１４Ｅは表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の表面上に設けられる凸部１４６（１４６ａ～１４６ｃ）とにより構成される。凸部１４６ａ～１４６ｃは本体部１４１の表面上に選択的に設けられる。
　これら凸部１４６ａ～１４６ｃはそれぞれその表面部分に凹凸加工形状を有することを特徴としている。なお、凸部１４６ａ～１４６ｃはそれぞれ実施の形態１～実施の形態３で示した凸部１４２～１４４のように棒状凸部構造でも、実施の形態４で示した凸部１４５のように島状凸部構造のいずれであってもよい。
　半導体素子１１（図示せず）は凸部１４６ａ～１４６ｃが形成されていない本体部１４１の表面上に絶縁基板１２（図示せず）を介して装着される。なお、凸部１４６ａ～１４６ｃそれぞれの幅、高さ、長さは問わないものとする。
　図示しない半導体素子１１及び絶縁基板１２を含む放熱板１４Ｅ全体を覆うべく外装部となるハウジング１５Ｅが放熱板１４Ｅ上に設けられる。ハウジング１５Ｅは本体部１４１の表面に合致した矩形状の上面を有し、上面の各辺に対応する４つの側面を有している。さらに、本体部１５１において、放熱板１４Ｅの凸部１４６ａ～１４６ｃに合致した形状の３つの凹部を有し、ハウジング１５Ｅの放熱板１４Ｅへの装着時に、３つの凹部が凸部１４６ａ～１４６ｃを密着して覆うことができる。すなわち、これら３つの凹部は凸部１４６ａ～１４６ｃのうち対応する凸部１４６の表面加工形状を有している。
　上記した構造を満足するハウジング１５Ｅは、ハウジング１５Ａ～１５Ｃにて例示したようにインサートケースを用いてもよく、ハウジング１５Ａ～１５Ｄにて例示したように樹脂モールド処理により得られる封止樹脂であってもよい。
　したがって、ハウジング１５Ｅを放熱板１４Ｅ上に設けると、実施の形態１～実施の形態４の半導体モジュール１～４と同様、３つの凹部が凸部１４６ａ～１４６ｃに密着して覆いつつ、半導体素子１１，絶縁基板１２をハウジング１５Ｅ内に封止して収容することができる。
　なお、実施の形態５の半導体モジュール５の組立方法として、実施の形態１あるいは実施の形態４で採用した組立方法が考えられる。
　実施の形態５の放熱板１４Ｅにおける凸部１４６ａ～１４６ｃはそれぞれの表面部分に凹凸加工形状を有することにより、ハウジング１５Ｅの３つの凹部との接触面積の増加を図るとともに、ハウジング１５Ｅへの応力方向をさらに変化・分散させることにより、放熱板１４Ｅの変形抑制効果のさらなる向上を図ることができる。
　このように、実施の形態５の半導体モジュール５における放熱板１４Ｅは凸部１４６ａ～１４６ｃの表面部分の構造を変形させることにより、半導体モジュール５全体の構造を大きく変更することなくハウジング１５Ｅとの接触面積を増やすことができ、変形抑制効果の向上が期待できる。また、ハウジング１５Ｅへの応力を多彩な方向に変化・分散させることができ、実施の形態１～実施の形態４で述べた放熱板１４Ｅの変形抑制効果をさらに向上させることが可能となる。
　＜実施の形態６＞
　図７はこの発明の実施の形態６である半導体モジュール６の断面構造を示す断面図である。なお、図７にはＸＺ直交座標系が示されている。
　同図に示すように、放熱板１４Ｆは表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の表面上に設けられる凸部１４７（１４７ａ及び１４７ｂ）とにより構成される。凸部１４７ａ及び１４７ｂは本体部１４１の表面上に選択的に設けられる。
　これら凸部１４７ａ及び１４７ｂは上方（＋Ｚ方向）に立設して形成され、それぞれの上部がケース状のハウジング１５Ｆの上面の開口部１６０を貫通して、ハウジング１５Ｆの外に突出して形成されていることを特徴としている。なお、凸部１４７ａ及び１４７ｂはそれぞれ実施の形態１～実施の形態３で示した凸部１４２～１４４のように棒状凸部構造でも、実施の形態４で示した凸部１４５のように島状凸部構造のいずれであってもよい。
　半導体素子１１（図示せず）は凸部１４７ａ及び１４７ｂが形成されていない本体部１４１の表面上に絶縁基板１２（図示せず）を介して装着される。なお、凸部１４７ａ及び１４７ｂは上記特徴を満足する範囲でそれぞれの幅、高さ、長さは問わないものとする。
　図示しない半導体素子１１及び絶縁基板１２を含む放熱板１４Ｆ全体を覆うべく外装部となるハウジング１５Ｆが放熱板１４Ｆ上に設けられる。ハウジング１５Ｆは本体部１４１の表面に合致した矩形状の上面を有し、上面の各辺に対応する４つの側面を有している。さらに、本体部１５１の上面において、放熱板１４Ｆの凸部１４７ａ及び１４７ｂが貫通するための２つの開口部１６０を有している。すなわち、実施の形態６のハウジング１５Ｆは、実施の形態１～実施の形態５で述べた凹部に代えて２つの開口部１６０を有している。
　上記した構造を満足するハウジング１５Ｆは、ハウジング１５Ａ～１５Ｃにて例示したようにインサートケースを用いてもよく、ハウジング１５Ａ～１５Ｄにて例示したように樹脂モールド処理により得られた封止樹脂を用いてもよい。
　したがって、ハウジング１５Ｆを放熱板１４Ｆ上に設けると、２つの開口部１６０を凸部１４７ａ及び１４７ｂの上部が貫通することにより、２つの開口部１６０によって凸部１４７ａ及び１４７ｂが支持されつつ、半導体素子１１，絶縁基板１２をハウジング１５Ｆ内に収容することができる。
　なお、実施の形態６の半導体モジュール６の組立方法として、実施の形態１あるいは実施の形態４で採用した組立方法が考えられる。
　実施の形態６の放熱板１４Ｆにおける凸部１４７ａ及び１４７ｂの上部がそれぞれ開口部１６０を介してハウジング１５Ｆの外に突出することにより、凸部１４７ａ及び１４７ｂの厚みをより厚くすることができるため、放熱板１４Ｆの剛性を増すことができる。また、半導体モジュール６は、実施の形態１～実施の形態５と同様、ハウジング１５Ｆへの応力方向を変化・分散させることができるため、放熱板１４Ｆの変形を効果的に抑制することができる。
　＜実施の形態７＞
　図８はこの発明の実施の形態７である半導体モジュール７の構造を示す説明図であり、同図(a)が上面図を示し、同図(b)は同図(a)のＢ－Ｂ断面を示している。なお、図８の(a)にはＸＹ直交座標系が示され、(b)にはＸＺ直交座標系が示されている。
　図８(b)に示すように、放熱板１４Ｆは、実施の形態６の半導体モジュール６と同様、表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の表面上に選択的に設けられる凸部１４７（１４７ａ及び１４７ｂ）とにより構成される。以下、実施の形態６の半導体モジュール６と異なる点を中心に説明する。
　これら凸部１４７ａ及び１４７ｂは上方に立設して形成され、それぞれの上部がハウジング１５Ｆの上面の開口部１６０を貫通して（図７参照）、ハウジング１５Ｆの外に突出して形成されている。さらに、図８(a)に示すように、凸部１４７ａ及び１４７ｂはそれぞれ実施の形態１～実施の形態３で示した凸部１４２～１４４のようにＹ方向に延びた棒状凸部構造を呈している。
　実施の形態７の半導体モジュール７は、ハウジング１５Ｆの上面上に各々がＸ方向に延びて形成される棒状の２本の補強部材２０をさらに設けていることを特徴としている。２本の補強部材２０はそれぞれ凸部１４７ａ及び１４７ｂのハウジング１５Ｆからの突出部分に対応する形状の２つの凹部を有しており、当該２つの凹部と凸部１４７ａ及び１４７ｂの突出部分とが嵌合することにより、ハウジング１５Ｆ上にて凸部１４７ａ及び１４７ｂを安定性良く固定することができる。
　すなわち、凸部１４７ａ及び１４７ｂと２本の補強部材２０とが平面視交差する領域において、ハウジング１５Ｆの上面上で嵌合されることにより、ハウジング１５Ｆ上における凸部１４７ａ及び１４７ｂを２本の補強部材２０によって固定することができる。
　したがって、図８に示すように、ハウジング１５Ｆ及び２本の補強部材２０を放熱板１４Ｆに対して設けると、２つの開口部１６０を凸部１４７ａ及び１４７ｂの上部が貫通することにより、２つの開口部１６０によって凸部１４７ａ及び１４７ｂが支持され、かつ、２本の補強部材２０によって凸部１４７ａ及び１４７ｂが固定されつつ、半導体素子１１，絶縁基板１２をハウジング１５Ｆ内に収容することができる。
　なお、実施の形態７の半導体モジュール７の組立方法として、実施の形態１あるいは実施の形態４で採用した組立方法が考えられる。
　このように、実施の形態７の半導体モジュール７は、実施の形態６の半導体モジュール６と同様の効果を有するとともに、さらに、２本の補強部材２０を備えることにより、放熱板１４Ｆの変形を実施の形態６の半導体モジュール６以上に抑制することができる。
　＜実施の形態８＞
　図９はこの発明の実施の形態８である半導体モジュール８の断面構造を示す断面図である。なお、図９にはＸＺ直交座標系が示されている。
　同図に示すように、放熱板１４Ｇは表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の表面上に設けられる凸部１４８（１４８ａ及び１４８ｂ）とにより構成される。凸部１４８ａ及び１４８ｂは本体部１４１の表面上に選択的に設けられる。
　さらに、本体部１４１の裏面側から、本体部１４１並びに凸部１４８ａ及び１４８ｂ貫通して、ハウジング１５Ｇの一部にかけて、鉄等を構成材料とした締結ネジ２１ａ及び２１ｂが埋め込まれ、締結ネジ２１ａ及び２１ｂによって凸部１４８ａ及び１４８ｂとハウジング１５Ｇとが固定される。この際、締結ネジ２１ａ及び２１ｂは空間に露出することなく、ハウジング１５Ｇ内に収容される。このように、凸部１４８ａ及び１４８ｂ並びに本体部１４１は締結ネジ２１ａ及び２１ｂを通過させるための貫通穴７１及び７２（ネジ用穴部）を有し、ハウジング１５Ｇは締結ネジ２１ａ及び２１ｂの先端部を収容するための収容穴７３（ネジ用穴部）を有している（図９では締結ネジ２１ａに関する貫通穴７１～７３のみを図示している。）。
　なお、凸部１４８ａ及び１４８ｂはそれぞれ実施の形態１～実施の形態３で示した凸部１４２～１４４のように棒状凸部構造でも、実施の形態４で示した凸部１４５のように島状凸部構造のいずれであってもよい。
　半導体素子１１（図示せず）は凸部１４８ａ及び１４８ｂが形成されていない本体部１４１の表面上に絶縁基板１２（図示せず）を介して装着される。
　図示しない半導体素子１１及び絶縁基板１２を含む放熱板１４Ｇ全体を覆うべく外装部となるハウジング１５Ｇが放熱板１４Ｇ上に設けられる。ハウジング１５Ｇは本体部１４１の表面に合致した矩形状の上面を有し、上面の各辺に対応する４つの側面を有している。さらに、ハウジング１５Ｇの本体部において、放熱板１４Ｇの凸部１４８ａ及び１４８ｂに合致した形状の凹部を有し、ハウジング１５Ｇの放熱板１４Ｇへの装着時に、２つの凹部が凸部１４８ａ及び１４８ｂを密着して覆うことができる。この際、ハウジング１５Ｇにおける凹部の厚みは締結ネジ２１ａ及び２１ｂの先端部を収容できる厚みに設定されている。
　上記した構造を満足するハウジング１５Ｇは、ハウジング１５Ａ～１５Ｃとして例示したようにインサートケースを用いてもよく、ハウジング１５Ａ～１５Ｄとして例示したように樹脂モールド処理により得られる封止樹脂を用いてもよい。
　したがって、ハウジング１５Ｇを放熱板１４Ｇ上に設け、さらに、締結ネジ２１ａ及び２１ｂによりネジ留めすると、締結ネジ２１ａ及び２１ｂによって凸部１４８ａ及び１４８ｂとハウジング１５Ｇの対応する凹部とが固定されつつ、半導体素子１１，絶縁基板１２をハウジング１５Ｇ内に収容することができる。
　なお、実施の形態８の半導体モジュール８の組立方法として、実施の形態１あるいは実施の形態４で採用した組立方法が考えられる。
　実施の形態８の半導体モジュール８は、ハウジング１５Ｇ内において、締結ネジ２１ａ及び２１ｂの凸部１４８ａ及び１４８ｂから突出した先端部分によって、凸部１４８ａ及び１４８ｂの厚み方向に延長することができる。このため、放熱板１４Ｇにおいて伸張・収縮時の応力集中箇所を剛性の高い凸部１４８ａ及び１４８ｂ並びに締結ネジ２１ａ及び２１ｂにすることが可能となり、放熱板１４Ｇの変形抑制効果が期待できる。
　さらに、半導体モジュール８は、本体部１４１並びに凸部１４８ａ及び１４８ｂ内に剛性の高い異種材料（鉄等）からなる締結ネジ２１ａ及び２１ｂを組み込むことにより、半導体モジュール８全体の大幅な剛性向上が期待できる。
　なお、放熱板１４Ｇ，ハウジング１５Ｇ間の締結力向上と変形の際の応力分散効果を高めるために、本体部１４１並びに凸部１４８ａ及び１４８ｂ内に締結ネジ２１ａ及び２１ｂのネジ山を多く確保することが望ましい。
　＜実施の形態９＞
　図１０はこの発明の実施の形態９である半導体モジュール９の構造を示す説明図であり、同図(a)が上面図を示し、同図(b)は同図(a)のＣ－Ｃ断面を示している。なお、図１０の(a)にはＸＹ直交座標系が示され、(b)にはＸＺ直交座標系が示されている。
　図１０(b)に示すように、放熱板１４Ｆは、実施の形態２の半導体モジュール２等と同様、表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の実装面上に選択的に設けられる凸部１４９（１４９ａ～１４９ｃ）とにより構成される。
　凸部１４９ａ～１４９ｃは、実施の形態２の凸部１４３ａ～１４３ｃと同様、本体部１４１の表面上のＸ方向における両端部及び中央領域それぞれを縦断すべくＹ方向に延びて棒状に形成される棒状凸部構造を有している。
　一方、ハウジング１５Ｈは２つの端部密着部１６１と２つの端部密着部１６２と２つの部分密着部１５９とから構成されている。２つの端部密着部１６２は本体部１４１上のＸ方向の両端部にＹ方向に延びて棒状に形成され、Ｘ方向に厚みを持たすことにより、凸部１４９ａ及び１４９ｃを密着して覆う凹部を有している。
　一方、２本の部分密着部１５９は、図１０(a)に示すように、２つの半導体素子１１を挟むように、本体部１４１上に選択的にＸ方向に延びて形成されつつ、図１０(b)に示すように、凸部１４９ｂを密着して覆う凹部を有している。
　さらに、２本の端部密着部１６２は、図１０(a)に示すように、本体部１４１上のＹ方向の両端にＸ方向に延びて形成されつつ、２つの部分密着部１５９と同様に、凸部１４９ｂを密着して覆う凹部を有している。
　なお、これら部分密着部１５９、端部密着部１６１及び端部密着部１６２を有するハウジング１５Ｈは、例えば、樹脂モールド処理により封止樹脂として得ることができる。
　なお、実施の形態９の半導体モジュール９の組立方法として、実施の形態１あるいは実施の形態４で採用した組立方法が考えられる。
　このように、実施の形態９の半導体モジュール９において、ハウジング１５Ｈの部分密着部１５９及び端部密着部１６２は、凸部１４９ｂの一部を密着して覆う凹部を有するため、凸部１４９ｂの全部を覆う場合に比べ、ハウジング１５Ｈ全体の構成材料の使用量の低減化を図りながら、放熱板１４Ｈの剛性向上と、ハウジング１５Ｈの応力方向を変化・分散させることによる放熱板１４Ｆの変形抑制効果とを図ることができる。
　なお、実施の形態９の半導体モジュール９として、ハウジング１５Ｈに加え、半導体素子１１，絶縁基板１２の露出部分を含む全体を覆う蓋部をさらに設けてもよい。
　＜実施の形態１０＞
　図１１はこの発明の実施の形態１０である半導体モジュール１Ｘの全体構成を示す斜視図である。なお、図１１にはＸＹＺ直交座標系が示されている。また、図１１では説明の都合上、ハウジング１５内を透過させて、ＳｉＣ（炭化珪素）を構成材料としたＳｉＣ半導体素子１３を示している。
　これらの図に示すように、放熱板１４の本体部１４１の表面（装着面）上に、各々が絶縁基板等（図示せず）を介して複数のＳｉＣ半導体素子１３（半導体チップ）が形成されている。なお、図１１では複数のＳｉＣ半導体素子１３として４つのＳｉＣ半導体素子１３が示されている。
　放熱板１４は表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の表面上に選択的に設けられる１つの凸部１４ｘとにより構成される。本体部１４１の表面は平面視矩形状を呈し、凸部１４ｘは、実施の形態１の凸部１４２と同様、本体部１４１の表面上のＸ方向における中央領域を縦断すべくＹ方向に延びて棒状に形成される棒状凸部構造を有している。
　ＳｉＣ半導体素子１３を含む放熱板１４全体を覆うべく外装部となるハウジング１５が放熱板１４上に設けられる。ハウジング１５は本体部１４１の表面に合致した矩形状の上面を有し、上面の各辺に対応する４つの側面を有している。さらに、実施の形態１のハウジング１５Ａと同様、放熱板１４の凸部１４ｘに合致した形状の凹部を有し、ハウジング１５の放熱板１４への装着時に、凹部は凸部１４ｘを密着して覆うことができる。
　したがって、ハウジング１５を放熱板１４上に装着すると、凹部が凸部１４ｘに密着して覆いつつ、ＳｉＣ半導体素子１３をハウジング１５内に収容することができる。
　実施の形態１０の半導体モジュール１Ｘの放熱板１４は凸部１４ｘを有するため、本体部１４１に凸部１４ｘの厚みが加わる分、実施の形態１と同様、放熱板１４の剛性を増すことができる。
　この際、ハウジング１５の凹部が凸部１４ｘを密着して覆うため、実施の形態１と同様、放熱板１４の膨張・収縮時の応力を分散させることにより、放熱板１４の変形を抑制する効果が得られる。
　なお、ＳｉＣ半導体素子は駆動時にこれまでのＳｉによる半導体素子以上の発熱が起こり、熱による放熱板１４の変形がより一層懸念されている。
　実施の形態１０の半導体モジュール１Ｘは、駆動時の発熱量が問題となるＳｉＣ半導体素子１３を用いても、放熱板１４の変形を効果的に抑制することができる。
　なお、放熱板１４として実施の形態１の放熱板１４Ａに類似の構造を示したがこれに限定されず、放熱板１４Ｂ～１４Ｈのいずれを採用してもよい。同様に、ハウジング１５として実施の形態１のハウジング１５Ａに類似の構造を示したがこれに限定されず、ハウジング１５Ｂ～１５Ｈのいずれを採用してもよい。
　＜実施の形態１１＞
　図１２はこの発明の実施の形態１１である半導体モジュール１Ｙの構成を示す説明図であり、同図(a)が上面図を示し、同図(b)は同図(a)のＤ－Ｄ断面を示している。なお、図１２(a)にはＸＹ直交座標系が示され、図１２(b)にはＸＺ直交座標系が示されている。
　同図に示すように、放熱板１４の本体部１４１の表面（装着面）上に、各々が絶縁基板１２を介して複数の半導体素子１１（半導体チップ）が形成されている。なお、図１２(a)では複数の半導体素子１１として４つの半導体素子１１が破線で示されている。
　放熱板１４は、実施の形態２の放熱板１４Ｂと同様、表面を実装面とする本体部１４１と、本体部１４１の表面上に選択的に設けられる３つの凸部１４ｙとにより構成される。本体部１４１の表面は平面視矩形状を呈し、３つの凸部１４ｙは、実施の形態２の凸部１４３ａ～１４３ｃと同様、本体部１４１の表面上のＸ方向における両端部及び中央領域それぞれを縦断すべくＹ方向に延びて棒状に形成される棒状凸部構造を有している。
　半導体素子１１及び絶縁基板１２を含む放熱板１４全体を覆うべく外装部となるハウジング１５が放熱板１４上に設けられる。ハウジング１５は実施の形態２のハウジング１５Ｂと同様、放熱板１４の３つの凸部１４ｙに合致した形状の凹部を有し、ハウジング１５の放熱板１４への装着時に、３つの凹部が３つの凸部１４ｙを密着して覆うことができる。
　したがって、ハウジング１５を放熱板１４上に装着すると、３つの凹部が３つの凸部１４ｙに密着して覆いつつ、半導体素子１１及び絶縁基板１２をハウジング１５内に収容することができる。
　さらに、放熱板１４の裏面にシール材３３を介して冷却器３０が設けられている。冷却器３０はその内部に冷水液３５を収容するための冷却水路３６を有し、冷却水路３６の上部の開口領域はシール材３３により封止される。冷却水路３６内におけるシール材３３の下部に複数のピンフィン３４が選択的に設けられる。
　このような構造の半導体モジュール１Ｙは、ハウジング１５内の半導体素子１１の通電時の熱による変形で、図１５(b)に示すように、放熱板１４と冷却器３０のシール材３３との間に隙間ができる結果、冷却水路３６内の冷水液３５が冷却水路３６から漏れてしまう懸念材料を有している。
　しかしながら、実施の形態１１の半導体モジュール１Ｙの放熱板１４は３つの凸部１４ｙを有するため、本体部１４１に３つの凸部１４ｙの厚みが加わる分、実施の形態２と同様、放熱板１４の剛性を増している。
　さらに、ハウジング１５の放熱板１４への装着時において、ハウジング１５の３つの凹部が３つの凸部１４ｙを密着して覆うため、実施の形態２と同様、放熱板１４の膨張・収縮時の応力を分散させることにより、放熱板１４の変形を抑制する効果も向上させている。
　したがって、実施の形態１１の半導体モジュール１Ｙでは、上述した３つの凸部１４ｙを有する放熱板１４及び３つの凹部を有するハウジング１５を備えることにより、放熱板１４の変形を効果的に抑制して冷却器３０からの水漏れを防止することがでる結果、冷却器３０の熱変形によるシール材３３の不良から発生する水漏れ等の課題が解消され、より高い信頼性を発揮することができる。
　なお、放熱板１４として実施の形態２の放熱板１４Ｂに類似の構造を示したがこれに限定されず、放熱板１４Ａ，１４Ｃ～１４Ｈのいずれを採用してもよい。同様に、ハウジング１５として実施の形態２のハウジング１５Ｂに類似の構造を示したがこれに限定されず、ハウジング１５Ａ，１５Ｃ～１５Ｈのいずれを採用してもよい。また、複数の半導体素子１１に替えて、複数のＳｉＣ半導体素子１３を設けてもよい。
　この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　すなわち、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　１～９，１Ｘ，１Ｙ　半導体モジュール、１１　半導体素子、１２　絶縁基板、１３　ＳｉＣ半導体素子、１４，１４Ａ～１４Ｈ　放熱板、１５，１５Ａ～１５Ｈ　ハウジング、１４１　本体部、１４２～１４９　凸部。

Claims (12)

  1. 　アルミを構成材料とする放熱板（１４Ａ～１４Ｈ，１４）と、前記放熱板の実装面上に設けられる複数の半導体素子（１１，１３）とを備える半導体装置であって、
    　前記放熱板は、
    　実装面を有する本体部（１４１）と、
    　前記本体部の実装面上に選択的に設けられる凸部（１４２～１４９，１４ｘ）とを含み、
    　前記半導体装置は、
    　前記凸部に合致した形状の凹部（１５２）を有し、前記放熱板への装着時に前記凹部が前記凸部を密着して覆う外装部（１５Ａ～１５Ｈ，１５）をさらに備える、
    半導体装置。
  2. 　請求項１記載の半導体装置であって、
    　前記本体部の実装面は一方方向及び他方方向により規定される平面視矩形状を呈し、
    　前記凸部（１４２，１４３，１４４）は前記本体部の実装面上において前記一方方向あるいは前記他方方向に延びて棒状に形成される棒状凸部を含む、
    半導体装置。
  3. 　請求項２記載の半導体装置であって、
    　前記棒状凸部は複数の棒状凸部（１４３；１４４）を含む、
    半導体装置。
  4. 　請求項３記載の半導体装置であって、
    　前記複数の凸部は、
    　前記一方方向に延びて棒状に形成される第１種棒状凸部（１４４ａ～１４４ｃ）と、
    　前記他方方向に延びて棒状に形成される第２種棒状凸部（１４４ｄ，１４４ｅ）とを含む、
    半導体装置。
  5. 　請求項１記載の半導体装置であって、
    　前記凸部は、前記本体部の実装面上に互いに離散して形成される複数の島状凸部（１４５）を含む、
    半導体装置。
  6. 　請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
    　前記凸部（１４６ａ～１４６ｃ）はその表面部分に凹凸加工形状を有する、
    半導体装置。
  7. 　請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
    　前記外装部は、前記凹部に代えて上面に開口部（１６０）を有するケース状のハウジング（１５Ｆ）を含み、
    　前記凸部（１４７ａ，１４７ｂ）の上部が前記開口部を介して前記ハウジングの外に突出する、
    半導体装置。
  8. 　請求項７記載の半導体装置であって、
    　前記凸部における前記ハウジングからの突出部分を覆って形成され、前記凸部を前記外装部の外部で固定する補強部材（２０）をさらに備える、
    半導体装置。
  9. 　請求項１から請求項６のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
    　前記凸部、前記本体部及び前記外装部はそれぞれ締結ネジを通過あるいは収容するネジ用穴部（７１～７３）を有することを特徴とする、
    半導体装置。
  10. 　請求項１から請求項６のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
    　前記外装部における前記凹部は前記凸部（１４９ｂ）の一部を覆って形成される、
    半導体装置。
  11. 　請求項１から請求項１０のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
    　前記半導体素子は構成材料をＳｉＣとしたことを特徴する、
    半導体装置。
  12. 　請求項１から請求項１１のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
    　前記放熱板の装着面と反対の面に設けられた冷却器をさらに備え、
    　前記冷却器は直接水冷構造を有することを特徴とする、
    半導体装置。
    　　　　　　　　　　　　　　　　・
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