WO2018097027A1 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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heat
module
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泰之 三田
中島　泰
晴菜 多田
穂隆 六分一
清文 北井
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor device on which a power semiconductor element is mounted and a manufacturing method of the semiconductor device.
  • Patent Literature 1 In a semiconductor device as a power module equipped with a power semiconductor element, there is a heat sink integrated type semiconductor device provided with a heat radiation fin in order to efficiently dissipate heat generated in the power semiconductor element or the like.
  • Patent Literature 2 Patent Literature 3 disclose such semiconductor devices.
  • a power semiconductor element is mounted on one surface of a base plate, and the power semiconductor element is sealed with a mold resin.
  • a plurality of radiating fins for radiating heat generated from the power semiconductor element are mounted on the other surface of the base plate.
  • a power semiconductor element corresponding to an intended use is mounted on a base plate.
  • a larger radiating fin is attached to the base plate in order to efficiently dissipate heat.
  • the number of radiating fins attached to the base plate is increased.
  • the present invention has been made as part of the development of this type of semiconductor device, and one object is to provide a semiconductor device capable of further improving productivity, and the other object is to provide such a device.
  • a method for manufacturing a semiconductor device is provided.
  • the semiconductor device is a semiconductor device having a power module portion, a fin base, and a heat radiating fin.
  • the power module section includes a module base, a power semiconductor element, and a mold resin.
  • the power semiconductor element is mounted on the module base.
  • the mold resin seals the power semiconductor element.
  • the fin base includes a heat radiating diffusion portion and a base portion. A heat radiating fin is attached to the heat diffusing portion.
  • the base part is formed in the heat dissipation diffusion part, and the module base is joined.
  • the method for manufacturing a semiconductor device includes the following steps.
  • the power semiconductor element is mounted on the module base, and a power module portion is formed in which the power semiconductor element is sealed with a mold resin in such a manner that the portion of the module base opposite to the side on which the power semiconductor element is mounted is exposed.
  • a fin having a heat radiating diffusion portion in which a caulking portion and a heat radiating fin insertion groove are formed, and a base portion formed in a portion of the heat radiating diffusion portion opposite to the side on which the caulking portion and the heat radiating fin insertion groove are formed Prepare a base.
  • the power module portion and the fin base are disposed at a position where the exposed module base portion and the base portion of the fin base face each other, and a plurality of radiation fins are disposed in the corresponding radiation fin insertion grooves.
  • the caulking jig is brought into contact with the caulking part, and the power module part is pressed toward the fin base to join the exposed module base part and the fin base base part, and caulking the caulking part to plurally
  • These heat radiation fins are attached to the heat radiation diffusion part, and the power module part, the fin base, and the plurality of heat radiation fins are integrated.
  • the power module portion on which the power semiconductor element is mounted and the fin base to which the heat radiating fins are mounted are separated, thereby improving the productivity of the semiconductor device. it can.
  • the module base can be shared by individually manufacturing the power module portion on which the power semiconductor element is mounted and the fin base on which the heat dissipating fins are mounted. This can contribute to the improvement of the productivity of the semiconductor device.
  • FIG. 1 is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of a power module section in the semiconductor device shown in FIG. 1 in the embodiment.
  • FIG. 2 is a bottom view of a power module section in the semiconductor device shown in FIG. 1 in the embodiment.
  • it is the 1st sectional view for explaining a power module part.
  • it is the 2nd sectional view for explaining a power module part.
  • it is the 1st sectional view for explaining a module base.
  • it is the 2nd sectional view for explaining a module base. It is sectional drawing for demonstrating the module base which concerns on a 1st comparative example.
  • FIG. 2 is a top view of the fin base in the semiconductor device shown in FIG. 1 in the embodiment. It is a side view including the partial cross section which shows the state before integrating for demonstrating the semiconductor device which concerns on a 3rd comparative example. It is a side view including the partial cross section which shows the state after integrating for demonstrating the semiconductor device which concerns on a 3rd comparative example. In the same embodiment, it is a side view including the partial cross section which shows the state before integrating for demonstrating a semiconductor device. In the same embodiment, it is a side view including the partial cross section which shows the state after integrating for describing a semiconductor device. FIG.
  • FIG. 2 is a bottom view of the fin base in the semiconductor device shown in FIG. 1 in the embodiment.
  • it is a side view including a partial cross section showing one step of a manufacturing method of a semiconductor device.
  • FIG. 17 is a side view including a partial cross section showing a step performed after the step shown in FIG. 16 in the same embodiment.
  • FIG. 18 is a side view including a partial cross section showing a step performed after the step shown in FIG. 17 in the same embodiment.
  • It is a side view including a partial cross section which shows 1 process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on a 3rd comparative example.
  • It is a side view including a partial cross section which shows the process performed after the process shown in FIG.
  • FIG. 6 is a first side view including a partial cross section for explaining the effect of the semiconductor device in the embodiment. In the same embodiment, it is the 2nd side view including a partial section for explaining the effect of a semiconductor device. It is a side view including a partial cross section of the semiconductor device which concerns on a 4th comparative example.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an effect of the semiconductor device shown in FIG.
  • FIG. 38 is a top view of the fin base in the semiconductor device according to the first modification example in the embodiment.
  • FIG. 38 is a bottom view of the fin base in the semiconductor device according to the first modification example in the embodiment.
  • it is a top view of the power module part in the semiconductor device concerning the 2nd modification.
  • FIG. 48 is a top view of the fin base in the semiconductor device according to the second modification example in the embodiment.
  • FIG. 48 is a bottom view of the fin base in the semiconductor device according to the second modification example in the embodiment.
  • FIG. 38 is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a third modification example in the same embodiment;
  • FIG. 38 is a side view including a partial cross section showing one step in a method of manufacturing a semiconductor device according to a third modification example in the embodiment.
  • FIG. 38 is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a fourth modification example in the same embodiment;
  • FIG. 38 is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a fifth modification example in the embodiment.
  • FIG. 38 is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a sixth modification example in the embodiment.
  • FIG. 38 is a top view of the fin base in the semiconductor device according to the sixth modification example in the embodiment.
  • FIG. 38 is a bottom view of the fin base in the semiconductor device according to the sixth modification example in the embodiment.
  • FIG. 38 is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a seventh modification example in the embodiment. In the same embodiment, it is a figure which shows the relationship between the material of a fin base and a radiation fin, and tensile strength.
  • FIG. 38 is a figure which shows the relationship between the material of a fin base and a radiation fin, and tensile strength.
  • FIG. 10 is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a second embodiment.
  • it is a side view including a partial cross section showing one step of a manufacturing method of a semiconductor device.
  • FIG. 48 is a side view including a partial cross section showing a step performed after the step shown in FIG. 47 in the embodiment.
  • FIG. 49 is a side view including a partial cross section showing a step performed after the step shown in FIG. 48 in the same embodiment.
  • It is an exploded side view including a partial cross section for explaining a problem of a semiconductor device concerning the 5th comparative example.
  • It is a side view including a partial cross section showing one process of a manufacturing method of a semiconductor device for explaining a problem of a semiconductor device concerning the 5th comparative example.
  • FIG. 52 is a side view including a partial cross section showing a step performed after the step shown in FIG. 51 for describing problems in the semiconductor device according to the fifth comparative example. It is a partial side view including a partial cross section for demonstrating the problem of the semiconductor device which concerns on a 5th comparative example. In the embodiment, it is a disassembled side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a first modification.
  • FIG. 55 is a top view of the fin base in the semiconductor device shown in FIG. 54 in the embodiment.
  • FIG. 55 is a bottom view of the fin base in the semiconductor device shown in FIG. 54 in the embodiment.
  • FIG. 24 is a side view including a partial cross section showing one step in a method of manufacturing a semiconductor device according to a first modification in the embodiment.
  • FIG. 48 is a top view of the fin base in the semiconductor device according to the second modification example in the embodiment.
  • FIG. 48 is a bottom view of the fin base in the semiconductor device according to the second modification example in the embodiment.
  • FIG. 38 is a side view including a partial cross section showing one step in a method of manufacturing a semiconductor device according to a second modification example in the embodiment.
  • it is a top view which shows the fin base of the semiconductor device which concerns on a 3rd modification.
  • it is a side view including a partial section for explaining a semiconductor device concerning the 4th modification.
  • FIG. 48 is a top view of the fin base in the semiconductor device according to the second modification example in the embodiment.
  • FIG. 48 is a bottom view of the fin base in the semiconductor device according to the second modification example in the embodiment.
  • FIG. 38 is a side view including a
  • FIG. 38 is a side view including a partial cross section showing one step in a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth modification example in the embodiment.
  • FIG. 64 is a side view including a partial cross section showing a process performed after the process shown in FIG. 63 in the same Example;
  • FIG. 67 is a side view including a partial cross section showing a step performed after the step shown in FIG. 64 in the same embodiment.
  • FIG. 66 is a side view including a partial cross section showing a step performed after the step shown in FIG. 65 in the same embodiment.
  • FIG. 10 is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a third embodiment. In the same embodiment, it is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device according to a modification.
  • FIG. 1 is an exploded side view including a partial cross section of a semiconductor device.
  • the semiconductor device 1 includes a power module unit 11, a fin base 51, and a plurality of heat radiation fins 81.
  • a chip 27 on which a power semiconductor element is formed is mounted on one surface of the module base 13.
  • a lead frame 23 is disposed on one surface of the module base 13 with an insulating sheet 21 interposed therebetween.
  • the chip 27 is joined to the lead frame 23 by solder 25.
  • the chip 27 and the like are sealed with a mold resin 29.
  • a part of the lead frame 23 protrudes from the side surface of the mold resin 20 as an external terminal.
  • the other surface of the module base 13 is exposed.
  • An uneven portion 15 is formed on the exposed surface of the module base 13.
  • the concave portion 15a of the concave and convex portion 15 extends, for example, along the Y-axis direction.
  • grooved part 15 means the shape of the whole surface of the module base 13 containing the recessed part 15a.
  • FIG. 4 shows the module base 13 in which the concave and convex portion 15 including the concave portion 15a is formed. A flat portion is formed between the recess 15a and the recess 15a.
  • FIG. 5 shows the module base 13 on which the concave and convex portion 17 including the convex portion 17a is formed. A flat portion is formed on the top of the convex portion 17a.
  • the productivity can be improved both when the uneven portion 15 is formed on the module base 13 and when the uneven portion 17 is formed on the module base 13.
  • Productivity can be further improved when the uneven portion 15 is formed on the module base 13 than when the uneven portion 17 is formed on the module base 13. This will be described.
  • the module base 13 in which the concavo-convex portion 15 is formed is better than the module base 13 in which the concavo-convex portion 17 is formed.
  • the contact area becomes large. That is, the area of the flat portion 15f formed between the concave portion 15a and the concave portion 15a is larger than the area of the flat portion 17f formed at the top of the convex portion 17a.
  • FIG. 8 shows a module base 13 in which a concavo-convex portion 15 is formed as a first comparative example.
  • a substantially flat portion is not formed between the concave portion 15a and the concave portion 15a in order to fit with the concave and convex portions provided in the heat dissipation member (not shown).
  • the contact area between the module base 13 and the heat block 98 is small. Therefore, in the first comparative example, it is necessary to set a long preheating time for heating the module base 13 to a certain temperature.
  • FIG. 9 shows a module base 13 having an uneven portion 17 formed as a second comparative example.
  • a substantially flat portion is not formed on the top of the convex portion 17a in order to fit with the unevenness provided on the heat dissipation member (not shown).
  • the contact area between the module base 13 and the heat block 98 is small. Therefore, in the second comparative example, it is necessary to set a long preheating time for heating the module base 13 to a certain temperature.
  • the contact area between the module base 13 and the heat block 98 by the flat portions provided on the concave and convex portions 15 and 17 of the module base 13. Can be increased. As a result, it is thought that it can contribute to the improvement of productivity.
  • the molding pressure acts during molding it is assumed that the module base 13 is deformed when the module base 13 is thin.
  • the thickness of the module base 13 is preferably about 1.5 to 15 mm, for example, and more preferably about 3.0 to 8.0 mm.
  • the fin base 51 includes a heat radiating diffusion portion 61 and a base portion 53.
  • Each of the heat radiating diffusion portion 61 and the base portion 53 has a thickness.
  • the base portion 53 is formed on one surface side of the heat dissipation diffusion portion 61.
  • An uneven portion 55 is formed on the surface of the base portion 53.
  • the convex portion 55a of the concave and convex portion 55 extends, for example, along the Y-axis direction.
  • grooved part 55 means the shape of the whole one surface of the thermal radiation diffusion part 61 containing the convex part 55a.
  • the product of the width (X direction) and the depth (Y direction) of the module base 13 is defined as a cross-sectional area of the module base 13.
  • the product of the width (X direction) and the depth (Y direction) of the heat radiating diffusion portion 61 is defined as a cross-sectional area of the heat radiating diffusion portion 61. Then, in order to improve the heat dissipation performance, it is desirable that the cross-sectional area of the heat dissipation diffusion part 61 is larger than the cross-sectional area of the module base 13. Further, in order to improve the productivity by sharing the power module, it is desirable that the cross-sectional area of the heat radiating diffusion portion 61 is larger than the cross-sectional area of the module base 13. It is not always necessary to satisfy this cross-sectional area relationship, and desired productivity can be improved.
  • FIG. 11 and FIG. 12 show a semiconductor device including a one-stage fin base 351 in which a base portion is not formed as a third comparative example.
  • FIG. 11 shows a state before the power module unit 311 and the fin base 351 are integrated.
  • FIG. 12 shows a state after the power module unit 311 and the fin base 351 are integrated.
  • the module base 313 of the power module unit 311 needs to have a thickness corresponding to the insulation distance.
  • the heat capacity increases as the thickness of the module base 313 increases. If it does so, the preheating time which heats the module base 313 mentioned above to a fixed temperature will become long, and productivity will fall.
  • FIG. 13 and FIG. 14 show a semiconductor device including a fin base 51 having a two-stage structure.
  • FIG. 13 shows a state before the power module unit 11 and the fin base 51 are integrated.
  • FIG. 14 shows a state after the power module unit 11 and the fin base 51 are integrated.
  • the combined thickness of the module base 13 of the power module portion 11 and the thickness of the base portion 53 of the fin base 51 may be a thickness corresponding to the insulation distance L.
  • the thickness of the module base 13 can be made thinner than the thickness of the module base 313 according to the third comparative example. Thereby, the preheating time which heats the module base 13 to a certain fixed temperature becomes shorter, and can contribute to the improvement of productivity.
  • the superiority of the base 53 when the module base 13 and the base 53 of the fin base 51 are integrated will be described later.
  • the thickness of the base portion 53 of the fin base 51 is preferably as thin as possible, but in order to secure an insulation distance, the thickness of the module base 13 is preferably about 1.5 to 15 mm, and 3.0 to 8. More preferably, it is about 0 mm.
  • the thickness of the heat radiating / diffusing portion 61 is preferably about 3.0 to 30 mm, and more preferably about 6.0 to 16.0 mm.
  • a plurality of caulking portions 65 and a plurality of convex wall portions 63 are formed on the other surface of the heat dissipation diffusion portion 61.
  • Each of the plurality of caulking portions 65 extends, for example, along the Y-axis direction and is spaced from each other along the X-axis direction.
  • a fin insertion groove 67 is formed between the caulking portion 65 and the caulking portion 65.
  • a fin insertion groove 67 is formed between the convex wall portion 63.
  • the plurality of heat radiation fins 81 are integrated with the heat radiation diffusion portion 61 by caulking the caulking portion 65 with the heat radiation fins 81 inserted into the fin insertion grooves 67.
  • the heat sink integrated type semiconductor device is configured.
  • the power module unit 11 is formed by mounting the chip 27 on which the power semiconductor element is formed on the module base 13 and sealing it with the mold resin 29 (see FIG. 16).
  • a fin base 51 having a size corresponding to the heat generation amount (heat generation density) generated from the chip 27 is prepared.
  • heat radiating fins 81 of a size or number corresponding to the heat generation amount are prepared (see FIG. 16).
  • the power module unit 11 and the fin base 51 are arranged so that the uneven part 15 of the module base 13 of the power module part 11 and the uneven part 55 of the base part of the fin base 51 face each other. And place. Further, the heat radiating fins 81 are inserted into the fin insertion grooves 67 in the heat radiating diffusion portion 61 of the fin base 51.
  • a press blade 97 is inserted between the heat dissipating fins 81 and the heat dissipating fins 81 of the plurality of heat dissipating fins 81 and brought into contact with the caulking portion 65.
  • the power module unit 11 is pressed from above (see arrow).
  • FIG. 18 when the power module portion 11 is pressed, the uneven portion 15 (concave portion 15 a) of the power module portion 11 and the uneven portion 55 (convex portion 55 a) of the base portion 53 of the fin base 51 are fitted.
  • the power module unit 11 is joined to the fin base 51.
  • the superiority of the fin base 51 having the two-stage structure of the base portion 53 and the heat dissipation diffusion portion 61 will be described.
  • FIG. 19 shows a state before the power module unit 311 and the fin base 351 are integrated.
  • the module base 313 of the power module unit 311 is held so as to be sandwiched by the first clamp jig 99a.
  • the heat diffusing portion 361 of the fin base 351 is held so as to be sandwiched by the second clamp jig 99b.
  • FIG. 20 shows a state where the power module unit 311 and the fin base 351 are integrated.
  • the module base 313 and the heat dissipation diffusion part 361 are caulked.
  • FIG. 21 shows a state in which the heat radiation fin 81 and the fin base 351 are integrated. The heat radiation fin 81 is caulked to the fin base 351.
  • FIG. 22 and FIG. 22 As shown in FIG. 22, when the power module unit 311 and the fin base 351 are integrated, the power module unit 311 is pressurized toward the heat radiating / diffusing unit 361. At this time, from the position (X direction) of the second clamp jig 99b holding the heat radiating / diffusing portion 361 to the position (X direction) of the first clamp jig 99a holding the module base 313 of the power module 311, The distance M is separated.
  • the applied pressure acts on the position (power point) supported by the first clamp jig 99 a that is a distance M away from the position (fulcrum) supported by the second clamp jig 99 b. .
  • the moment applied to the fin base 351 is increased by the pressure applied to the power module portion 311.
  • FIG. 23 it is assumed that the fin base 351 undergoes plastic deformation.
  • the fin base 51 has a heat radiating diffusion portion 61 and a base portion 53.
  • the size of the base portion 53 corresponds to the size of the module base 13.
  • tool 99a holding the module base 13 of the power module part 11 to which a pressurizing force acts. ) Will be shorter. Thereby, when pressurizing the power module part 11, it can suppress that the fin base 51 deforms plastically.
  • the following three methods for integrating the power module unit 11, the fin base 51, and the heat radiation fin 81 there are the following three methods for integrating the power module unit 11, the fin base 51, and the heat radiation fin 81.
  • a first method there is a method of integrating the heat radiation fin 81 and the fin base 51 after integrating the power module unit 11 and the fin base 51.
  • a second method there is a method in which the power module unit 11 and the fin base 51 are integrated after the radiation fins 81 and the fin base 51 are integrated.
  • the power module unit 11, the fin base 51, and the heat radiating fins 81 are integrated at the same time. In any method, it is possible to suppress the fin base 51 from being plastically deformed when the module base 13 of the power module portion is pressurized.
  • the power module unit 11 and the fin base 51 are integrated, it is important to align the concave / convex portion 15 of the module base 13 and the concave / convex portion 55 of the base portion 53.
  • the positional relationship between the uneven portion 15 and the uneven portion 55 is deviated, the following problems are assumed.
  • the convex portion 55a of the base portion 53 cannot be inserted into the concave portion 15a of the module base 13.
  • the pressure required to integrate the power module portion 11 and the fin base 51 becomes large, and the characteristics of the chip 27 change. It is assumed that Furthermore, it is assumed that the chip 27 or the power module unit 11 is destroyed.
  • the power module portion 11 (module base 13) is held by the first clamp jig 99a and the fin base 51 (base portion 53) is held by the second clamp jig. It is desirable to integrate the power module unit 11 and the fin base 51 in a state of being held by 99b. By using the first clamp jigs 99a and 99b, the alignment accuracy between the power module unit 11 and the fin base 51 can be improved.
  • the deformation prevention portion 69 (see FIG. 55) and the support mechanism 95 (see FIG. 57) provided to prevent plastic deformation of the fin base, which will be described later, are the module base 13 and the fin base 51, respectively.
  • the support mechanism 95 (see FIG. 57) provided to prevent plastic deformation of the fin base, which will be described later, are the module base 13 and the fin base 51, respectively.
  • the caulking part 65 that is in contact with the press blade 97 is spread and the radiating fins 81 are caulked.
  • the power module unit 11 is joined to the fin base 51, and the plurality of heat radiation fins 81 are integrally attached to the fin base 51, so that the semiconductor device as a heat module integrated with a heat sink Is completed.
  • the productivity of the semiconductor device can be improved by separating the power module unit 11 and the fin base 51 from each other. This will be described in comparison with the semiconductor device according to the fourth comparative example.
  • a lead frame 507 is disposed on one surface of a base plate 503 with an insulating sheet 505 interposed therebetween.
  • a chip 511 is joined to the lead frame 507 by solder 509.
  • the chip 511 and the like are sealed with a mold resin 513.
  • the other surface side of the base plate 503 is exposed, and a plurality of radiating fins 515 are attached.
  • the chip 511 on which the power semiconductor element corresponding to the intended use is formed is mounted on the base plate 503.
  • a larger size is required for the radiation fins 515 in order to efficiently dissipate heat.
  • it is required to increase the number of radiating fins 515.
  • the heat radiating fins 515 are required to have an appropriate size or number.
  • the semiconductor device 501 according to the fourth comparative example it is necessary to create the base plate 503 according to the size or number of the radiating fins 515 to be mounted. As a result, when the chip 511 or the like is sealed with the mold resin 513, a mold die corresponding to the base plate 503 is required, which becomes one of the factors that hinder productivity.
  • the power module unit 11 and the fin base 51 are separated from the semiconductor device 501 according to the fourth comparative example, and fins corresponding to the heat generation density of the power module unit 11 are used.
  • the base 51 is joined to the power module unit 11. For this reason, the common module base 13 can be applied as the module base 13 of the power module unit 11.
  • a fin base 51 corresponding to the heat generation density of the power module unit 11 may be created.
  • a small radiating fin 81a may be mounted on the fin base 51 (right column in FIG. 27). (See middle row).
  • you may mount the radiation fin 81b which reduced the number of radiation fins to the fin base 51 (refer the lower stage of FIG. 27 right column).
  • a fin base equipped with heat radiation fins corresponding to the heat generation density A may be applied (see the lower part of the right column in FIG. 27).
  • holes 73 are formed in the four corners of the heat radiating diffusion portion 61 of the fin base 51.
  • the bolt 85 can be inserted into each of the holes 73 to fix the semiconductor device 1 to the fixing chassis 83.
  • the heat radiating diffusion portion 61 of the fin base 51 also functions as an air path.
  • the caulking portion 65 and the convex wall portion 63 are provided at the outer peripheral portion of the heat dissipation diffusion portion 61.
  • a region R1 where no is formed is arranged. Even when the air passage is secured, a region R ⁇ b> 1 in which the caulking portion 65 and the convex wall portion 63 are not formed is disposed on the outer peripheral portion of the heat dissipation diffusion portion 61.
  • the semiconductor device 1 it is not always necessary to arrange the region R ⁇ b> 1 where the caulking portion 65 and the convex wall portion 63 are not formed in the heat radiating / diffusing portion 61. As shown in FIG. 30, a caulking portion 65 and a convex wall portion 63 may be formed on the outer peripheral portion of the heat radiating and diffusing portion 61, and the above-described effects can be obtained also in such a semiconductor device 1.
  • the fin base 51 of the semiconductor device 1 described above has the following functions in addition to the function to be joined to the module base 13 of the power module unit 11.
  • the fin base 51 has a function of conducting heat generated in the power module unit 11 to the heat radiating fins 81 via the base unit 53 and the heat radiating and diffusing unit 61 and radiating heat from the heat radiating fins 81 to the outside.
  • the fin base 51 has a function of forming an air path for the heat dissipating fins 81.
  • the fin base 51 has a function as an intermediate for fixing the semiconductor device 1 to the fixing chassis 83 by inserting the bolts 85 through the punched holes 73.
  • the concavo-convex portion 55 formed on the base portion 53 is a pattern formed continuously along the Y-axis direction, but is not necessarily limited to the pattern formed continuously. Absent. As shown in FIG. 31, in the convex part 55a currently formed in the base part 53 along the Y-axis direction, the location in which the convex part is not formed may be provided. That is, a discontinuous portion may be provided on the convex portion 55 a of the base portion 53.
  • a contact area between the module base 13 (concave portion 15a) and the fin base 51 (convex portion 55a) is reduced by providing a portion where the convex portion is not formed. be able to.
  • the press load when the power module unit 11 is bonded to the fin base 51 can be reduced, and damage to the chip 27 and the like sealed with the mold resin 29 can be suppressed.
  • a contact area can be reduced and a press load can be reduced.
  • the contact area between the module base 13 and the fin base 51 is excessively reduced, the contact thermal resistance is increased. For this reason, it is necessary to set the length of the convex part 55a of the fin base 51 so that the desired contact area between the module base 13 and the fin base 51 can be obtained based on the thermal design.
  • the pattern of the concavo-convex portion 15 formed on the module base 13 of the power module portion 11 is also formed along the Y-axis direction, like the concavo-convex portion 55 of the base portion 53 of the fin base 51.
  • the discontinuous part in which the recessed part is not formed may be provided.
  • the caulking portion 65 (see FIG. 32) pattern formed in the heat radiating and diffusing portion 61 of the fin base 51, the caulking portion 65 formed along the Y-axis direction has no caulking portion. May be provided.
  • the length of the convex portion 55a of the base portion 53 in the Y-axis direction, the length of the concave portion 15a of the module base 13 in the Y-axis direction, and the length of the caulking portion 65 of the heat radiating / diffusing portion 61 in the Y-axis direction are all thermally designed. It can be set to an appropriate length based on the above. The effect relating to the length of the caulking portion 65 in the Y-axis direction will be described later.
  • the concavo-convex portion 15 formed on the module base 13 is a pattern that is continuously formed along the Y-axis direction, but is not necessarily formed continuously. It is not limited to patterns.
  • a pin-like convex portion 15b may be formed on the module base 13. As shown in FIG. In this case, as shown in FIGS. 35 and 36, a pin-shaped recess 55b is formed in the base portion 53 of the fin base 51. By fitting the pin-like convex part 15b of the module base 13 into the pin-like concave part 55b of the base part 53, the power module part 11 can be joined to the fin base 51, and the semiconductor device 1 described above (FIG. 1) can be obtained.
  • FIG. 37 shows an exploded side view of the semiconductor device 1 including a partial cross section.
  • the caulking portions 65 and the convex wall portions 63 are alternately arranged in the heat dissipation / diffusing portion 61.
  • the caulking portion 65 when the caulking portion 65 is caulked, it is pressed (press load) from above in a state where the radiating fins 81 are inserted into the fin insertion grooves 67, and the caulking portion 65 is plasticized by the press blade 97. By deforming, the radiating fins 81 are integrally attached to the radiating diffusion portion 61.
  • a plurality of heat radiation fins 81 can be caulked with a smaller press load than in the case of the semiconductor device 1 (see FIG. 1) described above.
  • the number of radiating fins 81 attached to the semiconductor device 1 according to the third modification is the same as the number of radiating fins 81 attached to the semiconductor device 1 shown in FIG.
  • the number of caulking portions 65 of the semiconductor device shown in FIG. 37 is half the number of caulking portions 65 of the semiconductor device 1 shown in FIG.
  • the press load when caulking the caulking portions can be halved.
  • the power module unit 11 is joined to the fin base 51 and the radiating fins 81 are attached to the fin base 51 by a single press, it is necessary to carry out with a larger press load.
  • a pressing load is applied to the power module unit 11 (chip 27). Will be added twice. For this reason, in order to reduce the influence of the press load on the chip 27 sealed with the mold resin 29 on the characteristics, it is important to make the press load as small as possible.
  • the concave portion 15a is formed in the module base 13 and the convex portion 55a is formed in the base portion 53.
  • the present invention is not limited to this.
  • the module base 13 may be provided with a convex portion 17a (uneven portion 17) and the base portion 53 may be formed with a concave portion 57a (uneven portion 57).
  • Which of the module base 13 and the base portion 53 (fin base 51) is provided with the convex portion (or the concave portion) is based on which one of the module base 13 and the base portion 53 is plastically deformed and joined. It is desirable to decide. Specifically, it is desirable to determine based on the hardness of the material forming the module base 13 and the hardness of the material forming the fin base 51.
  • the hardness of the material of the member providing the convex portion is made harder than the hardness of the material of the member providing the concave portion.
  • the heights of the convex portions 17a (the convex portions 55a) formed on the module base 13 (base portion 53) are all the same.
  • the depths of the recesses 57a (recesses 15a) formed in the base portion 53 (module base 13) are all the same depth and correspond to the height of the projections 17a (projections 55a). .
  • the heights of the convex portions 17a do not have to be the same, and the heights of some of the convex portions 17a (the convex portions 55a) are set to other convex portions 17a (the convex portions 55a). ) May be higher than the height.
  • the depths of the recesses 57a do not have to be the same, and the depths of some of the recesses 57a (recesses 15a) are deeper than the depths of the other recesses 57a (recesses 15a). May be.
  • the height of the convex portions 17b located at both ends may be made higher than the height of the other convex portions 17a. Moreover, you may make the depth of the recessed part 57b located in both ends deeper than the depth of the other recessed part 57a so that it may correspond to the convex part 17b.
  • the relatively high convex portion 17b is replaced with another convex portion 17a. It will be fitted into the recess 57b faster. Thereby, horizontal alignment with the power module part 11 and the fin base 51 can be performed easily. As a result, the power module unit 11 can be joined to the fin base 51 without the module base 13 and the fin base 51 being relatively inclined.
  • the radiating fin 81 and the caulking portion 65 are in contact with each other.
  • a portion where the heat radiation fin 81 and the convex wall portion 65 come into contact with each other becomes relatively short, and the holding strength in the insertion direction (vertical) of the heat radiation fin may be lowered.
  • the contact thermal resistance increases, and there is a possibility that the heat radiation performance of the fin base 51 as a heat sink, the heat radiation fin 61, and the like may be deteriorated.
  • the power module unit 11 can be joined to the fin base 51 without the module base 13 and the fin base 51 being relatively inclined, thereby avoiding such an assumed problem. can do.
  • some of the pin-like protrusions 55b are replaced with other pin-like protrusions. You may make it higher than the height of 55b. Moreover, you may make the depth of some recessed parts 15b deeper than the depth of the other recessed part 15b among several pin-shaped recessed parts 15b. In this case, the same effect as described above can be obtained.
  • the uneven portion 55 of the base portion 53 of the fin base 51 and the caulking portion 65 of the heat radiating / diffusing portion 61 both extend along the Y-axis direction.
  • the uneven portion 55 and the caulking portion 65 do not need to extend in the same direction.
  • the uneven portion 55 of the base portion 53 may be extended along the Y-axis direction, and the caulking portion 65 may be extended along the X-axis direction.
  • the size of the fixing chassis is defined, and the size of the radiation fins of the semiconductor device installed in the chassis depends on the size of the fixing chassis. Restrictions will be required. For this reason, in the structure where the concavo-convex portion 55 of the base portion 53 and the caulking portion 65 of the heat dissipation diffusion portion 61 extend in the same direction, it may be assumed that the heat dissipation fins 81 cannot be installed in the fixing chassis.
  • the radiation fins are installed in the fixing chassis by intersecting the direction in which the caulking portion 65 extends with the direction in which the uneven portion 55 extends. Have the potential to be able to.
  • only the convex portion 55a may be provided in the heat radiating diffusion portion 61 of the fin base 51.
  • the thickness of the heat diffusing / diffusing unit 61 be set so as not to be deformed.
  • the module base 13 and the fin base 51 are formed by machining, die casting, forging, extrusion, or the like. Aluminum or an aluminum alloy is applied as the material for the module base 13 and the fin base 51.
  • the radiating fin 81 As the material of the heat radiation fin 81, aluminum or aluminum alloy is applied.
  • the radiating fin 81 is formed as a plate material, so that both workability and heat radiating performance can be achieved.
  • embossing the surface of the radiating fin 81 and forming a minute dent on the surface the surface area of the radiating fin 81 can be increased, and the radiating performance can be improved.
  • embossing can be performed with the metal mold
  • the contact area between the heat radiation fins 81 when the heat radiation fins 81 are stacked can be reduced.
  • the heat radiation fins 81 are taken out one by one from the stacked state of the plurality of heat radiation fins 81, and the extracted heat radiation fins 81 are inserted into the fin insertion grooves 67. Will be inserted.
  • the caulking portion 65 when the caulking portion 65 is caulked and the heat radiating fin 81 is attached to the heat radiating diffusion portion 61, a minute dent in the heat radiating fin 81 is formed.
  • the caulking portion 65 penetrates to a deeper position than in the portion where the dent is not formed. Thereby, an anchor effect is exhibited and it is possible to make it difficult for the radiating fins to come off the caulking portion 65. That is, the friction in the insertion direction of the radiation fins 81 is increased, and the tensile strength in the insertion direction (vertical direction) of the radiation fins 81 can be improved.
  • the caulking portion 65 after the radiating fin 81 is attached does not bite into the surface of the radiating fin 81. Since the caulking portion 65 causes plastic deformation so as to follow the above, the tensile strength in the insertion direction of the radiating fin 81 is improved.
  • the caulked portion 65 bites into the surface of the radiating fin 81 in the caulking portion 65 after the radiating fin 81 is mounted. causes plastic deformation, and the anchor effect is exhibited by the caulking portion 65 and the heat radiation fin 81 that are plastically deformed. Therefore, when the hardness of the fin base 51 is harder than the hardness of the radiating fin 81, it is considered that the effect of the embossing provided on the surface of the radiating fin 81 is small.
  • a minute dent is formed by embossing the surface of the radiating fin 81 (requirement A) or the fin. It is desirable that the material of the base 51 and the material of the radiating fins 81 are different from each other, and the hardness of the fin base 51 is made harder than the hardness of the radiating fins 81 (requirement B). By satisfying at least one of requirement A and requirement B, it is possible to improve the tensile strength in the insertion direction of the radiating fin 81 after the radiating fin 81 is mounted on the fin base 51.
  • the inventors evaluated the tensile strength in the insertion direction (vertical direction) of the radiating fin 81 after the radiating fin 81 is mounted on the fin base 51.
  • the evaluation will be described. Specifically, the case where the fin base 51 was formed from an aluminum 6000-based material and the heat radiation fin 81 was formed from an aluminum 1000-based material (condition A) was evaluated. In addition, as a comparative example, the case where both the fin base 51 and the heat radiating fin 81 are formed of an aluminum 1000-based material (condition B) was evaluated.
  • the result is shown in FIG.
  • the A6000 system base shown in FIG. 45 is the result of condition A.
  • A1000 series base is the result of condition B (comparative example).
  • three radiating fins were evaluated for each of the conditions A and B. As shown in FIG. 45, it was found that the tensile strength in the case of condition A was about 2.5 to 3.6 times higher than the tensile strength in the case of condition B (comparative example).
  • the material of the module base 13, the fin base 51, and the heat radiation fin 81 is not limited to aluminum or aluminum alloy.
  • the heat dissipating fin is made of a copper-based plate material having a higher thermal conductivity than that of an aluminum-based material, so that the heat dissipating capacity is greater than that of a heat dissipating fin formed of an aluminum-based material. Further improvement can be achieved.
  • the heat radiation fins 81 are integrally attached to the heat radiation diffusion portion 61 by inserting the heat radiation fins 81 into the fin insertion grooves 67 and caulking the caulking portions 65.
  • the caulking heat sink in which the radiating fins 81 and the fin base 51 are integrated by caulking, it is possible to freely design (set) an aspect ratio that is a processing constraint in die casting or extrusion. As a result, the heat dissipation capability of the heat sink can be improved.
  • the thickness of the radiating fin 81 is 0.6 to 1.0 mm
  • the width of the fin insertion groove 67 of the fin base 51 is 0.8 to 1.2 mm
  • the pitch of the radiating fins 81 is 3 to 5 mm.
  • a heat sink Such a heat sink is almost impossible to form by die casting and extrusion.
  • the inventors evaluated the relationship between the surface roughness of each of the module base 13 and the fin base 51 and the contact thermal resistance. As a result, the surface roughness (Ra) of about 0.5 ⁇ m is extremely smooth. It was confirmed that the contact thermal resistance was reduced.
  • the surface roughness (Ra) is an arithmetic average roughness.
  • the surface roughness of the heat radiation fin 81 it was found that a surface having a surface roughness (Ra) of about 0.3 ⁇ m can be realized without increasing the production cost by using a rolled material.
  • the inventors have confirmed that the smaller the surface roughness, the better the heat dissipation performance.
  • FIG. 46 is an exploded side view including a partial cross section of the semiconductor device.
  • the semiconductor device 1 includes a power module unit 11, a fin base 51, and a plurality of heat radiation fins 81.
  • the thickness TH of the heat diffusing / diffusing portion 61 is set to be thicker than the thickness TB of the base portion 53. Since other configurations are the same as those of the semiconductor device shown in FIG. 1 and the like, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated unless necessary.
  • the power module unit 11 is formed by a process similar to the process shown in FIG. Moreover, the fin base 51 and the heat radiation fin 81 are prepared. The power module portion 11 and the fin base 51 are arranged so that the uneven portion 15 of the module base 13 and the uneven portion 55 of the base portion face each other. Further, the heat radiating fins 81 are inserted into the fin insertion grooves 67 in the heat radiating diffusion portion 61 of the fin base 51.
  • a press blade 97 is inserted into a gap where the caulking portion 65 is located among the gaps between the heat radiating fins 81 and the heat radiating fins 81 of the plurality of radiating fins 81, and is brought into contact with the caulking portion 65. .
  • the power module unit 11 is pressed from above (see arrow).
  • the uneven portion 15 (concave portion 15a) of the power module portion 11 and the uneven portion 55 (convex portion 55a) of the base portion 53 of the fin base 51 are provided.
  • the power module unit 11 is joined to the fin base 51.
  • the caulking unit 65 that is in contact with the press blade 97 is expanded, and each of the radiating fins 81 is caulked.
  • the power module unit 11 is joined to the fin base 51, and the plurality of heat radiation fins 81 are integrally attached to the fin base 51, thereby completing a semiconductor device as a power module.
  • the thickness TH of the heat diffusing / diffusing portion 61 is set to be thicker than the thickness TB of the base portion 53. Thereby, when applying a press load, it can prevent that the thermal radiation diffusion part 61 deform
  • the heat dissipation diffusion portion 661 when the thickness of the heat dissipation diffusion portion 661 is small, the heat dissipation diffusion portion 661 is not affected by the press load applied when the power module portion 11 and the fin base 651 are integrated (caulking). It is conceivable that the rigidity is insufficient (see FIG. 50). In this case, as shown in FIG. 50, there is a concern that the heat dissipation diffusion portion 661 is plastically deformed and the heat dissipation diffusion portion 661 becomes curved.
  • the fin base 51 in which the thickness TH of the heat diffusing diffusion portion 61 is thicker than the thickness TB of the base portion 53 is used. Has been applied.
  • the thickness required for the heat radiating diffusion portion 61 of the fin base 51 differs depending on the material of the fin base 51, the press load, and the allowable amount of deformation of the heat diffusing diffusion portion 61.
  • the heat radiating / diffusing portion 61 is deformed larger than the allowable deformation amount, the following problems may occur.
  • the positions of the punched holes 73 provided at the four corners of the heat diffusing portion 61 are shifted from the positions to be fixed in the fixing chassis 83 (see FIG. 28), and the semiconductor device 1 (fin base 51) is fixed to the fixing chassis.
  • a problem that cannot be fixed to 83 may occur (Problem A).
  • the position of the fin insertion groove 67 is deviated from the position where the radiating fin 81 is to be mounted. It is conceivable that there is a problem that cannot be inserted into the fin insertion groove 67 (Problem B).
  • the portion (contact area) where the radiating fin 81 and the caulking portion 65 are in contact is small, and the tensile force in the insertion direction of the radiating fin 81 is small. It is conceivable that there will be a problem that the strength decreases (Problem C).
  • a mechanism for pressing the radiating fin 81 against the lower surface (fin contact surface) of the radiating diffusion portion 661 is provided.
  • An elastic material that urges the radiating fin 81 is attached to this mechanism. Even in this case, depending on the amount of plastic deformation of the heat diffusing portion 661, it is assumed that the heat radiating fins 81 that do not contact the lower surface (fin contact surface) of the heat diffusing portion 661 are generated as shown in FIG.
  • the position of the fin insertion groove 67 is shifted from the position before the heat radiating / diffusing portion 661 is plastically deformed.
  • the position of the radiating fin 81 is fixed at the time of caulking, it is considered that the radiating fin 81 cannot be inserted into the corresponding fin insertion groove 67, and the productivity may deteriorate. is assumed.
  • the contact length between the radiating fin 81 and the radiating diffusion portion 661 may vary. As shown in FIGS. 52 and 53, at the central portion of the heat dissipation diffusion portion 61, a sufficient contact length is ensured between the convex wall portion 63 of the heat dissipation diffusion portion 661 and the heat dissipation fin 81. However, at the end of the heat dissipation diffusion part 661, the contact length between the convex wall part 63 and the heat dissipation fin 81 of the heat dissipation diffusion part 661 becomes short.
  • the strength is reduced with respect to the external force FR applied to the heat radiating fin 81.
  • the direction of the external force FR is shown as being applied from the outside of the radiating fin 81, but the same applies when applied from the inside of the radiating fin 81 and from the direction of the air path. , The strength is reduced.
  • the radiating diffusion part 61 is plastically deformed. It must be avoided to bend.
  • the fin base 51 in which the thickness TH of the heat diffusing portion 61 is thicker than the thickness TB of the base portion 53 is applied so that the rigidity of the heat diffusing portion 61 is increased.
  • plastic deformation of the heat radiating and diffusing portion 61 can be suppressed.
  • FIG. 54 is an exploded side view of the semiconductor device 1 including a partial cross section. As shown in FIG. 54, in the semiconductor device according to the first modification, a deformation preventing portion 69 having a thickness is provided on the side of the fin base 51 where the power module portion 11 is joined in the heat radiating and diffusing portion 61.
  • the deformation preventing portions 69 are arranged at two positions at a distance in the Y-axis direction so as to sandwich the base portion 53. Each of the two deformation preventing portions 69 extends along the X-axis direction.
  • the deformation preventing portion 69 is integrally formed with the heat radiating / diffusing portion 61 together with the base portion 53.
  • the heat radiation diffusion portion 61 is provided with the deformation preventing portion 69 having a thickness, so that when the power module unit 11 is joined to the fin base 51, the heat radiation diffusion portion 61. Can be prevented from bending due to plastic deformation.
  • plastic deformation of the heat dissipation diffusion portion 61 can be suppressed by providing a support mechanism for supporting the heat dissipation diffusion portion 61 in the processing jig.
  • the power module unit 11 is joined to the fin base 51 in a state where the support mechanism 95 provided in the processing jig is brought into contact with the heat dissipation diffusion unit 61 to support the heat dissipation diffusion unit 61. It is possible to suppress the heat dissipation diffusion portion 61 from being plastically deformed and curved.
  • the heat dissipation diffusion part 61 of the fin base 51 is provided with a region 71 where the caulking part 65 and the convex wall part 63 are not formed. Yes.
  • the region 71 is provided at a position facing the region where the base portion 53 is disposed.
  • the region 71 where the caulking portion 65 and the convex wall portion 63 are not formed is provided in the heat dissipation diffusion portion 61, so that the power module portion 11 is joined to the fin base 51.
  • the thermal radiation diffusion part 61 plastically deforms and curves.
  • the press load receiver 91 is brought into contact with the region 71 where the caulking portion 65 and the convex wall portion 63 are not formed. Thereby, it can suppress that the thermal radiation spreading
  • the area of the region 71 (press load receiver) provided in the heat dissipation diffusion portion 61 where the caulking portion 65 and the convex wall portion 63 are not formed be as small as possible from the viewpoint of heat dissipation.
  • the region 71 where the caulking portion 65 and the convex wall portion 63 are not formed is provided immediately below the module base 13, the region directly below the chip 27 mounted on the power module portion 11 Therefore, no heat radiating fins are arranged. For this reason, since it is assumed that the heat dissipation performance is lowered, as shown in FIG. 61, for example, a region 71 where the caulking portion 65 and the convex wall portion 63 are not formed may be divided into a plurality of portions. Good.
  • the power module part 11, the fin base 51, and the radiation fin 81 may be integrated by two crimping processes. Specifically, first, the power module unit 11 (module base 13) and the fin base 51 may be integrated, and then the fin base 51 (heat dissipation diffusion unit 61) and the heat dissipation fin 81 may be integrated.
  • the fin base 51 is manufactured by machining, die casting or forging. For this reason, as shown in FIG. 62, the height of the convex wall portion 63 provided in the heat dissipation diffusion portion 61 may vary within the dimensional tolerance. In this state, if the convex wall 63 and the press load receiver 91 are used to receive a load when caulking the module base 13 and the base 53, stress concentrates on the high convex wall 63. Therefore, it is assumed that the convex wall portion 63 is deformed.
  • the height of the convex wall portion 63 is set higher than the height of the caulking portion 65 in advance as shown in FIG.
  • the portion of the convex wall portion 63 protruding from the caulking portion 65 is cut by, for example, a slicing process, and the height of the convex wall portion 63 is set to the height of the caulking portion 65. Align.
  • the power module unit 11 (module base 13) and the fin base 51 are integrated.
  • the convex wall portion 63, the caulking portion 65, and the press load receiver 91 can receive a load when caulking the module base 13 and the base portion 53.
  • the power module unit 11 and the fin base 51 can be integrated without providing the fin base 51 with the region 71 where the caulking portion 65 and the convex wall portion 63 are not formed.
  • the power module unit 11, the fin base 51, and the heat radiation fin 81 are integrated by caulking the heat radiation fin 81 (not shown) to the heat radiation diffusion portion 61 of the fin base 51.
  • the contact thermal resistance per location where the convex wall portion 63 of the radiating diffusion portion 61 and the radiating fin come into contact with each other corresponds to the number of radiating fins. It will be connected in parallel. For this reason, in a heat sink having a large number of radiating fins, the thermal resistance is the reciprocal of the sum of the reciprocal of the thermal resistance per location, and even if the contact thermal resistance partially increases, the thermal resistance is affected. Will be minute.
  • FIG. 67 is an exploded side view including a partial cross section of the semiconductor device.
  • the semiconductor device 1 includes a power module unit 11, a fin base 51, and a plurality of heat radiation fins 81.
  • the heat conductive adhesive 93 or the heat conductive grease is interposed between the module base 13 and the base part 53. Since other configurations are the same as those of the semiconductor device shown in FIG. 1 and the like, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated unless necessary.
  • the contact thermal resistance between the module base 13 and the base portion 53 can be reduced by the heat conductive adhesive 93 or the heat conductive grease. Further, by using the heat conductive adhesive 93 or the like, the bonding strength between the module base 13 and the base portion 53 is ensured to some extent, and the number of the uneven portions 15 provided on the module base 13 and the uneven portions provided on the base portion 53. The number of parts 55 can be reduced. By reducing the number of the concavo-convex portions 15 and 55, it is possible to reduce the press load when the module base 13 and the base portion 53 are joined (caulking). Thereby, it can suppress that the thermal radiation diffusion part 61 of the fin base 51 plastically deforms and curves.
  • FIG. 68 is an exploded side view including a partial cross section of the semiconductor device. As shown in FIG. 68, in the semiconductor device 1 according to the modification, the module base 13 and the base portion 53 are joined (held) by a heat conductive adhesive 93.
  • the bonding strength (holding strength) between the module base 13 and the base portion 53
  • the uneven portions 15, 55 are unnecessary.
  • the module base 13 and the base portion 53 may be joined (held) by the heat conductive adhesive 93.
  • the present invention is effectively used for a heat sink integrated semiconductor device (power module).

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Abstract

半導体装置（１）は、パワーモジュール部（１１）、フィンベース（５１）および複数の放熱フィン（８１）を備えている。パワーモジュール部（１１）に形成されている凹凸部（１５）が、フィンベース（５１）に形成されている凹凸部（５５）に嵌合することによって、パワーモジュール部（１１）とフィンベース（５１）とが一体化されている。フィンベース（５１）には、複数の放熱フィン（８１）が放熱拡散部（６１）に一体的に装着されている。

Description

半導体装置およびその製造方法
　本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、電力半導体素子を搭載した半導体装置と、その半導体装置の製造方法とに関するものである。
　電力半導体素子を搭載したパワーモジュールとしての半導体装置では、電力半導体素子等において発生する熱を、効率的に放熱させるために、放熱フィンを備えたヒートシンク一体型の半導体装置がある。このような半導体装置を開示した特許文献として、たとえば、特許文献１、特許文献２および特許文献３がある。
　この種の半導体装置では、ベース板の一方の面に電力半導体素子が搭載されて、その電力半導体素子がモールド樹脂によって封止されている。ベース板の他方の面には、電力半導体素子から発生した熱を放熱させる複数の放熱フィンが装着されている。
特許第５２３６１２７号 特開２０１２－４９１６７号公報 国際公開ＷＯ２０１１/０６１７７９号
　半導体装置では、使用される用途に応じた電力半導体素子がベース板に搭載される。ここで、たとえば、発熱量が比較的多い電力半導体素子が搭載された半導体装置では、熱を効率的に放熱させるために、サイズがより大きな放熱フィンがベース板に装着されることになる。また、ベース板に装着させる放熱フィンの枚数が増やされることになる。
　このため、電力半導体素子が搭載されるベース板としては、発熱量に応じた放熱フィン（サイズ、枚数等）が装着されるベース板が必要とされており、そのベース板に応じて、パワーモジュールとしての半導体装置が製造されている。
　本発明は、この種の半導体装置の開発の一環としてなされたものであり、一つの目的は、さらなる生産性の向上が図られる半導体装置を提供することであり、他の目的は、そのような半導体装置の製造方法を提供することである。
　本発明に係る半導体装置は、パワーモジュール部、フィンベースおよび放熱フィンを有する半導体装置である。パワーモジュール部は、モジュールベースと電力半導体素子とモールド樹脂とを備えている。電力半導体素子は、モジュールベースに搭載されている。モールド樹脂は、電力半導体素子を封止する。フィンベースは、放熱拡散部とベース部とを備えている。放熱拡散部には、放熱フィンが装着される。ベース部は、放熱拡散部に形成され、モジュールベースが接合される。
　本発明に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。モジュールベースに電力半導体素子を搭載し、電力半導体素子が搭載されている側とは反対側のモジュールベースの部分を露出させる態様で電力半導体素子をモールド樹脂によって封止したパワーモジュール部を形成する。かしめ部および放熱フィン挿入溝が形成された放熱拡散部と、かしめ部および放熱フィン挿入溝が形成されている側とは反対側の放熱拡散部の部分に形成されたベース部と、を有するフィンベースを用意する。露出しているモジュールベースの部分と、フィンベースのベース部とが対向する位置に、パワーモジュール部およびフィンベースを配置するとともに、複数の放熱フィンを対応する放熱フィン挿入溝に配置する。かしめ治具をかしめ部に接触させ、パワーモジュール部をフィンベースに向けて押圧することにより、露出しているモジュールベースの部分と、フィンベースのベース部とを接合し、かしめ部をかしめて複数の放熱フィンを放熱拡散部に装着させて、パワーモジュール部、フィンベースおよび複数の放熱フィンを一体化する。
　本発明に係る半導体装置によれば、電力半導体素子が搭載されたパワーモジュール部と、放熱フィンが装着されるフィンベースとが別体とされることで、半導体装置の生産性を向上させることができる。
　本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、電力半導体素子が搭載されるパワーモジュール部と、放熱フィンが装着されるフィンベースとを個々に製造することで、モジュールベースを共用することができ、半導体装置の生産性の向上に寄与することができる。
実施の形態１に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、図１に示す半導体装置におけるパワーモジュール部の上面図である。 同実施の形態において、図１に示す半導体装置におけるパワーモジュール部の下面図である。 同実施の形態において、パワーモジュール部を説明するための第１の断面図である。 同実施の形態において、パワーモジュール部を説明するための第２の断面図である。 同実施の形態において、モジュールベースを説明するための第１の断面図である。 同実施の形態において、モジュールベースを説明するための第２の断面図である。 第１比較例に係るモジュールベースを説明するための断面図である。 第２比較例に係るモジュールベースを説明するための断面図である。 同実施の形態において、図１に示す半導体装置におけるフィンベースの上面図である。 第３比較例に係る半導体装置を説明するための、一体化する前の状態を示す一部断面を含む側面図である。 第３比較例に係る半導体装置を説明するための、一体化した後の状態を示す一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、半導体装置を説明するための、一体化する前の状態を示す一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、半導体装置を説明するための、一体化した後の状態を示す一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図１に示す半導体装置におけるフィンベースの下面図である。 同実施の形態において、半導体装置の製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図１６に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図１７に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 第３比較例に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 図１９に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 図２０に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 第３比較例に係る半導体装置の問題点を説明するための、一部断面を含む第１の側面図である。 第３比較例に係る半導体装置の問題点を説明するための、一部断面を含む第２の側面図である。 同実施の形態において、半導体装置の効果を説明するための、一部断面を含む第１の側面図である。 同実施の形態において、半導体装置の効果を説明するための、一部断面を含む第２の側面図である。 第４比較例に係る半導体装置の、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図１に示す半導体装置による効果を説明するための図である。 同実施の形態において、半導体装置を固定用シャーシに固定した状態の一例を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、半導体装置における放熱拡散部を説明するための、一部断面を含む第１の側面図である。 同実施の形態において、半導体装置における放熱拡散部を説明するための、一部断面を含む第２の側面図である。 同実施の形態において、第１変形例に係る半導体装置におけるフィンベースの上面図である。 同実施の形態において、第１変形例に係る半導体装置におけるフィンベースの下面図である。 同実施の形態において、第２変形例に係る半導体装置におけるパワーモジュール部の上面図である。 同実施の形態において、第２変形例に係る半導体装置におけるパワーモジュール部の下面図である。 同実施の形態において、第２変形例に係る半導体装置におけるフィンベースの上面図である。 同実施の形態において、第２変形例に係る半導体装置におけるフィンベースの下面図である。 同実施の形態において、第３変形例に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、第３変形例に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、第４変形例に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、第５変形例に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、第６変形例に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、第６変形例に係る半導体装置におけるフィンベースの上面図である。 同実施の形態において、第６変形例に係る半導体装置におけるフィンベースの下面図である。 同実施の形態において、第７変形例に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態にいて、フィンベースおよび放熱フィンの材料と引張強度との関係を示す図である。 実施の形態２に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、半導体装置の製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図４７に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図４８に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 第５比較例に係る半導体装置の問題点を説明するための、一部断面を含む分解側面図である。 第５比較例に係る半導体装置の問題点を説明するための、半導体装置の製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 第５比較例に係る半導体装置の問題点を説明するための、図５１に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 第５比較例に係る半導体装置の問題点を説明するための、一部断面を含む部分側面図である。 同実施の形態において、第１変形例に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、図５４に示す半導体装置におけるフィンベースの上面図である。 同実施の形態において、図５４に示す半導体装置におけるフィンベースの下面図である。 同実施の形態において、第１変形例に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、第２変形例に係る半導体装置におけるフィンベースの上面図である。 同実施の形態において、第２変形例に係る半導体装置におけるフィンベースの下面図である。 同実施の形態において、第２変形例に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、第３変形例に係る半導体装置のフィンベースを示す平面図である。 同実施の形態において、第４変形例に係る半導体装置を説明するための、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、第４変形例に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図６３に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図６４に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 同実施の形態において、図６５に示す工程の後に行われる工程を示す、一部断面を含む側面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。 同実施の形態において、変形例に係る半導体装置の、一部断面を含む分解側面図である。
　実施の形態１．
　実施の形態１に係る半導体装置について説明する。図１に、半導体装置の一部断面を含む分解側面図を示す。図１に示すように、半導体装置１は、パワーモジュール部１１、フィンベース５１および複数の放熱フィン８１を備えている。
　パワーモジュール部１１に形成されている凹凸部１５が、フィンベース５１に形成されている凹凸部５５に嵌合することによって、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とが接合されて、一体化されている。
　パワーモジュール部１１では、モジュールベース１３の一方の表面に、電力半導体素子が形成されたチップ２７が搭載されている。モジュールベース１３の一方の表面には、絶縁シート２１を介在させてリードフレーム２３が配置されている。チップ２７は、はんだ２５によって、リードフレーム２３に接合されている。
　さらに、図２および図３に示すように、チップ２７等は、モールド樹脂２９によって封止されている。モールド樹脂２０の側面から、リードフレーム２３の一部が外部端子として突出している。一方、モジュールベース１３の他方の表面は露出している。露出したモジュールベース１３の表面には、凹凸部１５が形成されている。凹凸部１５の凹部１５ａは、たとえば、Ｙ軸方向に沿って延在している。なお、凹凸部１５とは、凹部１５ａを含むモジュールベース１３の表面全体の形状を意味する。
　モジュールベース１３の表面に形成された凹凸部について説明する。図４に、凹部１５ａを含む凹凸部１５が形成されているモジュールベース１３を示す。凹部１５ａと凹部１５ａとの間には平坦部分が形成されている。図５に、凸部１７ａを含む凹凸部１７が形成されているモジュールベース１３を示す。凸部１７ａの頂部には、平坦部分が形成されている。
　モジュールベース１３に凹凸部１５が形成されている場合と、モジュールベース１３に凹凸部１７が形成されている場合とでは、いずれも、生産性を向上させることができる。モジュールベース１３に凹凸部１５が形成されている場合の方が、モジュールベース１３に凹凸部１７が形成されている場合よりも生産性をより向上させることができる。これについて説明する。
　絶縁シートをモジュールベースに仮貼付けする工程では、その準備工程として、モジュールベースをある一定の温度にまで加温させる必要がある。また、チップおよびリードフレーム等をモールド樹脂によって封止する工程でも、その準備工程として、モジュールベースをある一定の温度にまで加温させる必要がある。
　このとき、図６に示すように、モジュールベース１３に凹凸部１５が形成されている場合では、モジュールベース１３における凹部１５ａ以外の部分がヒートブロック９８に接触することになる。一方、図７に示すように、モジュールベース１３に凹凸部１７が形成されている場合では、モジュールベース１３における凸部１７ａがヒートブロック９８に接触することになる。
　ここで、モジュールベース１３とヒートブロック９８との接触面積を比較すると、凹凸部１５が形成されているモジュールベース１３の場合の方が、凹凸部１７が形成されているモジュールベース１３の場合よりも、接触面積は大きくなる。つまり、凹部１５ａと凹部１５ａとの間に形成されている平坦部分１５ｆの面積が、凸部１７ａの頂部に形成されている平坦部分１７ｆの面積よりも大きい。これにより、凹凸部１５が形成されているモジュールベース１３の場合の方が、モジュールベース１３をある一定の温度まで加温する予熱時間を短く設定することができる。その結果、凹凸部１５が形成されているモジュールベース１３の場合の方が、生産性はより高くなる。
　さらに、比較例に係る半導体装置と比べる。図８に、第１比較例として、凹凸部１５が形成されているモジュールベース１３を示す。第１比較例では、放熱部材（図示せず）に設けられた凹凸と嵌合させるために、凹部１５ａと凹部１５ａとの間には実質的な平坦部分は形成されていない。このため、第１比較例では、モジュールベース１３とヒートブロック９８との接触面積は小さい。したがって、第１比較例では、モジュールベース１３をある一定の温度まで加温する予熱時間を長く設定する必要がある。
　図９に、第２比較例として、凹凸部１７が形成されているモジュールベース１３を示す。第２比較例では、放熱部材（図示せず）に設けられた凹凸と嵌合させるために、凸部１７ａの頂部には実質的な平坦部分は形成されていない。このため、第２比較例でも、モジュールベース１３とヒートブロック９８との接触面積は小さい。したがって、第２比較例では、モジュールベース１３をある一定の温度まで加温する予熱時間を長く設定する必要がある。
　第１比較例および第２比較例に対して、実施の形態に係る半導体装置では、モジュールベース１３の凹凸部１５、１７に設けられた平坦部分によって、モジュールベース１３とヒートブロック９８との接触面積を大きくすることができる。その結果、生産性の向上に寄与することができると考えられる。
　そのモジュールベース１３では、厚さ（Ｚ方向）は薄いほど望ましい。ところが、モールド成型時に成型圧が作用するため、モジュールベース１３の厚さが薄いと、モジュールベース１３が変形することが想定される。このような変形を避けるためには、モジュールベース１３の厚さとしては、たとえば、１．５～１５ｍｍ程度であることが望ましく、３．０～８．０ｍｍ程度であることがより望ましい。
　フィンベース５１は、放熱拡散部６１とベース部５３とにより構成される。放熱拡散部６１とベース部５３は、それぞれ厚みを有している。さらに、図１０に示すように、ベース部５３は、放熱拡散部６１の一方の表面側に形成されている。ベース部５３の表面には、凹凸部５５が形成されている。凹凸部５５の凸部５５ａは、たとえば、Ｙ軸方向に沿って延在している。なお、凹凸部５５とは、凸部５５ａを含む放熱拡散部６１の一方の表面の全体の形状を意味する。
　ここで、モジュールベース１３の幅（Ｘ方向）と奥行（Ｙ方向）との積を、モジュールベース１３の断面積とする。また、放熱拡散部６１の幅（Ｘ方向）と奥行（Ｙ方向）との積を、放熱拡散部６１の断面積とする。そうすると、放熱性能を向上させるには、放熱拡散部６１の断面積は、モジュールベース１３の断面積よりも大きいことが望ましい。また、パワーモジュールを共通化して生産性をより向上させるには、放熱拡散部６１の断面積は、モジュールベース１３の断面積よりも大きいことが望ましい。なお、この断面積の関係を満たす必要は必ずしもなく、所望の生産性の向上を図ることができる。
　次に、フィンベース５１をベース部５３と放熱拡散部６１との２段構造とする設計上の優位性について説明する。図１１および図１２に、第３比較例として、ベース部が形成されていない１段構造のフィンベース３５１を備えた半導体装置を示す。図１１では、パワーモジュール部３１１とフィンベース３５１とを一体化する前の状態が示されている。図１２では、パワーモジュール部３１１とフィンベース３５１とが一体化された後の状態が示されている。
　パワーモジュール部３１１とフィンベース３５１とが一体化された状態では、導体であるリードフレーム２３とフィンベース３５１の放熱拡散部３６１との間隔として、所望の絶縁距離Ｌが確保されている必要がある。このため、第３比較例では、パワーモジュール部３１１のモジュールベース３１３は、その絶縁距離に相当する厚さを有している必要がある。ところが、モジュールベース３１３の厚さが厚くなると熱容量が大きくなる。そうすると、上述したモジュールベース３１３をある一定の温度まで加温する予熱時間が長くなってしまい、生産性が低下することになる。
　一方、図１３および図１４に、２段構造のフィンベース５１を備えた半導体装置を示す。図１３では、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを一体化する前の状態が示されている。図１４では、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とが一体化された後の状態が示されている。この場合には、パワーモジュール部１１のモジュールベース１３の厚さと、フィンベース５１のベース部５３の厚さとを併せた厚さが、絶縁距離Ｌに相当する厚さとなればよい。
　このため、モジュールベース１３の厚さは、第３比較例に係るモジュールベース３１３の厚さよりも薄くすることができる。これにより、モジュールベース１３をある一定の温度まで加温する予熱時間はより短くなり、生産性の向上に寄与することができる。なお、モジュールベース１３とフィンベース５１のベース部５３とを一体化する際のベース部５３の優位性については、後述する。
　フィンベース５１のベース部５３の厚さは、薄いほど望ましいが、絶縁距離を確保するために、モジュールベース１３の厚さは１．５～１５ｍｍ程度であることが望ましく、３．０～８．０ｍｍ程度であることがより望ましい。
　フィンベース５１の放熱拡散部６１の厚さは薄いほど望ましい。しかしながら、モジュールベース１３とフィンベース５１のベース部５３を一体化させる際に、放熱拡散部６１が塑性変形を起こしてしまうことが想定される。このため、放熱拡散部６１の厚さは３．０～３０ｍｍ程度であることが望ましく、６．０～１６．０ｍｍ程度であることがより望ましい。
　さらに、図１５に示すように、放熱拡散部６１の他方の表面には、複数のかしめ部６５と複数の凸壁部６３とが形成されている。複数のかしめ部６５のそれぞれは、たとえば、Ｙ軸方向に沿って延在し、Ｘ軸方向に沿って互いに間隔を隔てられている。かしめ部６５とかしめ部６５との間にはフィン挿入溝６７が形成されている。一番外側（Ｘ軸正方向と負方向）に位置するかしめ部６５では、凸壁部６３との間にフィン挿入溝６７が形成される。
　後述するように、フィンベース５１には、フィン挿入溝６７のそれぞれに放熱フィン８１を挿入した状態で、かしめ部６５をかしめることによって、複数の放熱フィン８１が、放熱拡散部６１に一体的に装着されて、ヒートシンク一体型の半導体装置が構成される。
　次に、上述した半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、電力半導体素子が形成されたチップ２７をモジュールベース１３に搭載し、モールド樹脂２９によって封止することによってパワーモジュール部１１を形成する（図１６参照）。
　一方、チップ２７から発生する発熱量（発熱密度）に応じたサイズを有するフィンベース５１を用意する。また、その発熱量に応じたサイズまたは枚数の放熱フィン８１を用意する（図１６参照）。
　次に、図１６に示すように、パワーモジュール部１１のモジュールベース１３の凹凸部１５と、フィンベース５１のベース部の凹凸部５５とが互いに対向するように、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを配置する。また、フィンベース５１の放熱拡散部６１における各フィン挿入溝６７に、放熱フィン８１を挿通する。
　次に、図１７に示すように、複数の放熱フィン８１における放熱フィン８１と放熱フィン８１との間に、プレス刃９７を挿入し、かしめ部６５に接触させる。次に、パワーモジュール部１１を上方から押圧する（矢印参照）。図１８に示すように、パワーモジュール部１１が押圧されることで、パワーモジュール部１１の凹凸部１５（凹部１５ａ）とフィンベース５１のベース部５３の凹凸部５５（凸部５５ａ）とが嵌合し、パワーモジュール部１１がフィンベース５１に接合される。
　ここで、半導体装置の製造工程の観点から、ベース部５３と放熱拡散部６１との２段構造としたフィンベース５１の優位性について説明する。
　まず、上述した第３比較例に係る半導体装置について説明する。図１９、図２０および図２１に、製造工程の一例を示す。図１９では、パワーモジュール部３１１とフィンベース３５１とを一体化する前の状態が示されている。パワーモジュール部３１１のモジュールベース３１３が、第１クランプ治具９９ａによって挟み込まれるように保持されている。フィンベース３５１の放熱拡散部３６１が、第２クランプ治具９９ｂによって挟み込まれるように保持されている。
　図２０では、パワーモジュール部３１１とフィンベース３５１とを一体化した状態が示されている。第１クランプ治具９９ａによって保持されたモジュールベース３１３を、第２クランプ治具９９ｂによって保持された放熱拡散部３６１に向けて加圧することにより、モジュールベース３１３と放熱拡散部３６１とがかしめられる。図２１では、放熱フィン８１とフィンベース３５１とを一体化した状態が示されている。放熱フィン８１は、フィンベース３５１にかしめられている。
　この第３比較例において想定される問題点を、図２２および図２３に示す。図２２に示すように、パワーモジュール部３１１とフィンベース３５１とを一体化する際には、パワーモジュール部３１１が放熱拡散部３６１に向けて加圧される。このとき、放熱拡散部３６１を保持する第２クランプ治具９９ｂの位置（Ｘ方向）から、パワーモジュール部３１１のモジュールベース３１３を保持する第１クランプ治具９９ａの位置（Ｘ方向）までは、距離Ｍ分離れている。
　このため、放熱拡散部３６１では、第２クランプ治具９９ｂが支持する位置（支点）から、距離Ｍ離れた第１クランプ治具９９ａが支持する位置（力点）に加圧力が作用することになる。これにより、パワーモジュール部３１１に作用する加圧力によってフィンベース３５１にかかるモーメントが大きくなる。その結果、図２３に示すように、フィンベース３５１が塑性変形を起こしてしまうことが想定される。
　第３比較例に対して、実施の形態に係る半導体装置では、フィンベース５１は、放熱拡散部６１とベース部５３とを有する。図２４に示すように、ベース部５３のサイズは、モジュールベース１３のサイズに対応している。このため、ベース部５３を保持する第２クランプ治具９９ｂの位置（Ｘ方向）と、加圧力が作用するパワーモジュール部１１のモジュールベース１３を保持する第１クランプ治具９９ａの位置（Ｘ方向）との距離は短くなる。これにより、パワーモジュール部１１を加圧する際に、フィンベース５１が塑性変形するのを抑制することができる。
　なお、パワーモジュール部１１、フィンベース５１および放熱フィン８１を一体化する方法として、以下の３つの方法がある。第１の方法として、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを一体化した後に、放熱フィン８１とフィンベース５１とを一体化する方法がある。第２の方法として、放熱フィン８１とフィンベース５１とを一体化した後に、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを一体化する方法がある。第３の方法として、パワーモジュール部１１、フィンベース５１および、放熱フィン８１を同時に一体化する方法がある。いずれの方法においても、パワーモジュール部のモジュールベース１３を加圧する際に、フィンベース５１が塑性変形するのを抑制することができる。
　また、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを一体化する際には、モジュールベース１３の凹凸部１５とベース部５３の凹凸部５５との位置合わせが重要になる。凹凸部１５と凹凸部５５との位置関係がずれていると、次のような問題点が想定される。モジュールベース１３の凹部１５ａにベース部５３の凸部５５ａを挿入することができないおそれがある。また、たとえ、凹部１５ａに凸部５５ａを挿入できたとしても、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを一体化するために必要となる加圧力が大きくなってしまい、チップ２７の特性が変化してしまうことが想定される。さらに、チップ２７あるいはパワーモジュール部１１が破壊されてしまうことが想定される。
　このような想定される問題点を未然に防ぐには、パワーモジュール部１１（モジュールベース１３）を第１クランプ治具９９ａによって保持するとともに、フィンベース５１（ベース部５３）を第２クランプ治具９９ｂによって保持した状態で、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを一体化することが望ましい。第１クランプ治具９９ａ、９９ｂを使用することで、パワーモジュール部１１とフィンベース５１との位置合わせ精度を向上させることができる。
　この観点から、後述する、フィンベースの塑性変形を防止するために設ける変形防止部６９（図５５参照）と、支持機構９５（図５７参照）とについては、モジュールベース１３、フィンベース５１のそれぞれを治具クランプによって保持できるように、設計しておく必要がある。
　パワーモジュール部１１がフィンベース５１に向かって押圧される際には、プレス刃９７に接触しているかしめ部６５が押し広げられて、放熱フィン８１のそれぞれがかしめられる。こうして、図１８に示すように、パワーモジュール部１１がフィンベース５１に接合されるとともに、複数の放熱フィン８１がフィンベース５１に一体的に装着されて、ヒートシンク一体型のパワーモジュールとしての半導体装置が完成する。
　上述した半導体装置では、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを別体とすることで、半導体装置の生産性を向上させることができる。このことについて、第４比較例に係る半導体装置と比べて説明する。
　図２６に示すように、第４比較例に係る半導体装置５０１では、ベース板５０３の一方の表面上に絶縁シート５０５を介在させてリードフレーム５０７が配置されている。そのリードフレーム５０７に、はんだ５０９によってチップ５１１が接合されている。そのチップ５１１等がモールド樹脂５１３によって封止されている。一方、ベース板５０３の他方の表面側は露出しており、複数の放熱フィン５１５が装着されている。
　半導体装置５０１では、使用される用途に応じた電力半導体素子が形成されたチップ５１１がベース板５０３に搭載されることになる。たとえば、発熱量が比較的多いチップ５１１が搭載された半導体装置５０１では、熱を効率的に放熱させるために、放熱フィン５１５には、より大きなサイズが求められる。また、放熱フィン５１５の枚数を増やすことが求められる。一方、発熱量が比較的少ないチップ５１１が搭載された半導体装置５０１では、放熱フィン５１５には、相応のサイズまたは枚数が求められる。
　このため、第４比較例に係る半導体装置５０１では、装着される放熱フィン５１５のサイズあるいは枚数等に応じたベース板５０３を作成する必要がある。その結果、モールド樹脂５１３によってチップ５１１等を封止する際には、そのベース板５０３に応じたモールド金型が必要になり、生産性を阻害する要因の一つになる。
　第４比較例に係る半導体装置５０１に対して、実施の形態に係る半導体装置１では、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とが別体とされて、パワーモジュール部１１の発熱密度に応じたフィンベース５１がパワーモジュール部１１に接合される。このため、パワーモジュール部１１のモジュールベース１３として共通のモジュールベース１３を適用することができる。
　ここで、図２７に示すように、パワーモジュール部の発熱密度（発熱密度Ａ＞発熱密度Ｂ）が異なる２種類の半導体装置１を想定する。この場合、発熱密度が異なるパワーモジュール部１１であっても、チップ等をモールド樹脂によって封止する際には、共通のモールド金型を適用して封止することができる。その結果、半導体装置１の生産性を向上させることができる。
　一方、フィンベース５１としては、パワーモジュール部１１の発熱密度に応じたフィンベース５１を作成すればよく、たとえば、サイズの小さい放熱フィン８１ａをフィンベース５１に装着してもよい（図２７右欄の中段参照）。また、放熱フィンの枚数を減らした放熱フィン８１ｂをフィンベース５１に装着してもよい（図２７右欄の下段参照）。なお、発熱密度Ｂの半導体装置１では、発熱密度Ａに対応した放熱フィンを装着したフィンベースを適用してもよい（図２７右欄の下段参照）。このように、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とが別体とされることで、放熱フィン８１の配置等のバリエーションを増やすことができる。
　また、図１０および図１５に示すように、上述した半導体装置１では、フィンベース５１の放熱拡散部６１の四隅に抜き穴７３が形成されている。これにより、図２８に示すように、抜き穴７３のそれぞれにボルト８５を挿通して、半導体装置１を固定用シャーシ８３に固定することができる。さらに、フィンベース５１の放熱拡散部６１は、風路としての機能も兼ねている。
　なお、実施の形態に係る半導体装置では、図２９に示すように、半導体装置１を固定用シャーシ８３に固定するために、放熱拡散部６１の外周部分には、かしめ部６５および凸壁部６３が形成されていない領域Ｒ１が配置されている。また、風路を確保する場合においても、放熱拡散部６１の外周部分には、かしめ部６５および凸壁部６３が形成されていない領域Ｒ１が配置されている。
　しかしながら、半導体装置１としては、放熱拡散部６１にかしめ部６５および凸壁部６３が形成されていない領域Ｒ１を配置する必要は必ずしもない。図３０に示すように、放熱拡散部６１の外周部分に、かしめ部６５および凸壁部６３を形成してもよく、このような半導体装置１においても、上述した効果を得ることができる。
　このことから、上述した半導体装置１のフィンベース５１は、パワーモジュール部１１のモジュールベース１３と接合される機能に加えて、以下の機能を備えている。フィンベース５１は、パワーモジュール部１１において発生した熱を、ベース部５３および放熱拡散部６１を介して放熱フィン８１へ熱伝導させて、放熱フィン８１から外部へ放熱させる機能を有する。また、フィンベース５１は、放熱フィン８１の風路を形成する機能を有する。さらに、フィンベース５１は、抜き穴７３を介してボルト８５を挿通させることによって、半導体装置１を固定用シャーシ８３に固定する仲介物としての機能を有する。
　次に、実施の形態１に係る半導体装置の種々の変形例について説明する。各変形例に係る半導体装置では、図１等に示される半導体装置の構成と同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除いてその説明を繰り返さないこととする。
　（第１変形例）
　第１変形例に係る半導体装置として、フィンベースのベース部に形成される凹凸部のパターンのバリエーションの一例について説明する。
　上述した半導体装置では、ベース部５３に形成されている凹凸部５５は、Ｙ軸方向に沿って連続的に形成されたパターンとされるが、必ずしも連続的に形成されたパターンに限られるものではない。図３１に示すように、Ｙ軸方向に沿ってベース部５３に形成されている凸部５５ａにおいて、凸部が形成されていない箇所が設けられていてもよい。すなわち、ベース部５３の凸部５５ａに、不連続な部分を設けてもよい。
　Ｙ軸方向に沿って延在する凸部５５ａにおいて、凸部が形成されていない箇所を設けることで、モジュールベース１３（凹部１５ａ）とフィンベース５１（凸部５５ａ）との接触面積を低減させることができる。接触面積が低減することで、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合させる際のプレス荷重を低減することができ、モールド樹脂２９に封止されたチップ２７等へのダメージを抑制することができる。なお、モジュールベース１３の凹部１５ａ（図３参照）に、不連続な部分を設けても、接触面積を低減することができ、プレス荷重を低減することができる。
　一方、モジュールベース１３とフィンベース５１との接触面積を低減させ過ぎると、接触熱抵抗を増大させることなる。このため、熱設計に基づいて、所望のモジュールベース１３とフィンベース５１との接触面積が得られるように、フィンベース５１の凸部５５ａの長さを設定する必要がある。
　また、半導体装置１では、フィンベース５１のベース部５３の凹凸部５５と同様に、パワーモジュール部１１のモジュールベース１３に形成される凹凸部１５のパターンについても、Ｙ軸方向に沿って形成されている凹部１５ａ（図３参照）において、凹部が形成されていない不連続な箇所が設けられていてもよい。
　さらに、フィンベース５１の放熱拡散部６１に形成されているかしめ部６５（図３２参照）パターンについても、Ｙ軸方向に沿って形成されているかしめ部６５において、かしめ部が形成されていない箇所が設けられていてもよい。
　ベース部５３の凸部５５ａのＹ軸方向の長さ、モジュールベース１３の凹部１５ａのＹ軸方向の長さ、放熱拡散部６１のかしめ部６５のＹ軸方向の長さは、いずれも熱設計等に基づいて適切な長さに設定することができる。なお、かしめ部６５のＹ軸方向の長さに関する効果については、後述する。
　（第２変形例）
　第２変形例に係る半導体装置として、モジュールベース等に形成される凹凸部のパターンのバリエーションの一例について説明する。
　上述した半導体装置１（図１参照）では、モジュールベース１３に形成されている凹凸部１５は、Ｙ軸方向に沿って連続的に形成されたパターンとされるが、必ずしも連続的に形成されたパターンに限られるものではない。
　図３３および図３４に示すように、モジュールベース１３にピン状の凸部１５ｂが形成されていてもよい。この場合には、図３５および図３６に示すように、フィンベース５１のベース部５３には、ピン状の凹部５５ｂが形成されている。モジュールベース１３のピン状の凸部１５ｂを、ベース部５３のピン状の凹部５５ｂに嵌合させることで、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合させることができ、上述した半導体装置１（図１参照）と同様の効果を得ることができる。
　（第３変形例）
　第３変形例に係る半導体装置として、放熱拡散部のバリエーションの一例について説明する。
　図３７に、半導体装置１の、一部断面を含む分解側面図を示す。図３７に示すように、第３変形例に係る半導体装置１では、放熱拡散部６１において、かしめ部６５と凸壁部６３とが交互に配置されている。
　図３８に示すように、かしめ部６５をかしめる際には、フィン挿入溝６７に放熱フィン８１が挿入された状態で、上方から押圧（プレス荷重）し、プレス刃９７によってかしめ部６５を塑性変形させることによって、放熱フィン８１が放熱拡散部６１に一体的に装着されることになる。
　第３変形例に係る半導体装置１では、上述した半導体装置１（図１参照）の場合と比べて、より少ないプレス荷重をもって複数の放熱フィン８１をかしめることができる。ここで、第３変形例に係る半導体装置１に装着される放熱フィン８１の枚数が、図１に示される半導体装置１に装着される放熱フィン８１の枚数と同じであるとする。
　そうすると、図３７に示される半導体装置のかしめ部６５の数は、図１に示される半導体装置１のかしめ部６５の数の半分になる。塑性変形させるかしめ部の数が半減することで、かしめ部をかしめる際のプレス荷重を、半減させることができる。
　これにより、かしめ部６５をかしめる際のプレス荷重によって、モールド樹脂２９が割れる等の損傷を受けることが抑制される。また、プレス荷重によってチップ２７の特性が変化する等の不良の発生率を大幅に低減することができる。
　特に、パワーモジュール部１１をフィンベース５１へ接合させるのと、放熱フィン８１をフィンベース５１に装着させるのとを、一度のプレスによって行うとすると、より大きなプレス荷重をもって行う必要がある。一方、パワーモジュール部１１をフィンベース５１へ接合させるのと、放熱フィン８１をフィンベース５１に装着させるのとを、個々に行おうとすると、パワーモジュール部１１（チップ２７）には、プレス荷重が２回加えられることになる。このため、モールド樹脂２９に封止されたチップ２７へのプレス荷重による特性への影響を低減するためには、プレス荷重をできるだけ小さくすることが重要になる。
　（第４変形例）
　第４変形例に係る半導体装置として、モジュールベースに形成される凹凸部のパターンのバリエーションの他の例について説明する。
　上述した半導体装置１（図１参照）では、モジュールベース１３に凹部１５ａが形成され、ベース部５３に凸部５５ａが形成されているが、これに限られるものではない。
　図３９に示すように、モジュールベース１３に凸部１７ａ（凹凸部１７）が形成され、ベース部５３に凹部５７ａ（凹凸部５７）が形成されていてもよい。モジュールベース１３およびベース部５３（フィンベース５１）のいずれに凸部（または凹部）を設けるかということについては、モジュールベース１３およびベース部５３のいずれを塑性変形させて接合させるかという点に基づいて決定するのが望ましい。具体的には、モジュールベース１３をなす材料の硬さとフィンベース５１をなす材料の硬さとに基づいて、決定するのが望ましい。
　たとえば、凸部によって凹部を塑性変形させることでパワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合させる場合には、凸部を設ける部材の材料の硬さを凹部を設ける部材の材料の硬さよりも硬くすることで、より低いプレス荷重をもって接合させることが可能になる。
　（第５変形例）
　第５変形例に係る半導体装置として、モジュールベース等に形成される凹凸部のパターンのバリエーションのさらに他の例について説明する。
　上述した半導体装置１（図１または図３９参照）では、モジュールベース１３（ベース部５３）に形成される凸部１７ａ（凸部５５ａ）の高さは、いずれも同じ高さとされる。一方、ベース部５３（モジュールベース１３）に形成される凹部５７ａ（凹部１５ａ）の深さは、いずれも同じ深さとされ、凸部１７ａ（凸部５５ａ）の高さに対応する深さとされる。
　凸部１７ａ（凸部５５ａ）の高さとしては、いずれも同じ高さにする必要はなく、一部の凸部１７ａ（凸部５５ａ）の高さを、他の凸部１７ａ（凸部５５ａ）の高さよりも高くしてもよい。また、凹部５７ａ（凹部１５ａ）の深さについても、同じ深さにする必要はなく、一部の凹部５７ａ（凹部１５ａ）の深さを、他の凹部５７ａ（凹部１５ａ）の深さよりも深くしてもよい。
　図４０に示すように、たとえば、両端に位置する凸部１７ｂの高さを、他の凸部１７ａの高さよりも高くしてもよい。また、その凸部１７ｂに対応するように、両端に位置する凹部５７ｂの深さを、他の凹部５７ａの深さよりも深くしてもよい。
　両端に位置する凸部１７ｂの高さを相対的に高くすることで、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合させる際に、相対的に高さの高い凸部１７ｂが、他の凸部１７ａよりも速く凹部に５７ｂに嵌め込まれることになる。これにより、パワーモジュール部１１とフィンベース５１との水平方向の位置合わせを容易に行うことができる。その結果、モジュールベース１３とフィンベース５１とが相対的に傾くことなく、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合することができる。
　モジュールベース１３とフィンベース５１とが相対的に傾いた状態では、放熱フィン８１をフィン挿入溝６７に配置してかしめ部６５をかしめる際に、放熱フィン８１とかしめ部６５とが接触する長さと放熱フィン８１と凸壁部６５とが接触する長さとが、相対的に短くなる箇所が発生し、放熱フィンの挿入方向（垂直）の保持強度が低下するおそれがある。さらに、接触熱抵抗が大きくなり、ヒートシンクとしてのフィンベース５１および放熱フィン６１等の放熱性能が低下するおそれがある。
　第５変形例に係る半導体装置１では、モジュールベース１３とフィンベース５１とが相対的に傾くことなく、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合できることで、このような想定される問題点を回避することができる。
　なお、図３３～図３６に示される第２変形例に係る半導体装置１においても、複数のピン状の凸部５５ｂのうち、一部のピン状の凸部５５ｂを他のピン状の凸部５５ｂの高さよりも高くしてもよい。また、複数のピン状の凹部１５ｂのうち、一部の凹部１５ｂの深さを、他の凹部１５ｂの深さよりも深くしてもよい。この場合にも、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
　（第６変形例）
　第６変形例に係る半導体装置として、放熱フィンの配置のバリエーションの一例について説明する。
　上述した半導体装置１（図１参照）では、フィンベース５１におけるベース部５３の凹凸部５５と放熱拡散部６１におけるかしめ部６５とが、いずれもＹ軸方向に沿って延在しているが、凹凸部５５とかしめ部６５とを同じ方向に延在させる必要はない。
　図４１、図４２および図４３に示すように、たとえば、ベース部５３の凹凸部５５をＹ軸方向に沿って延在させ、かしめ部６５をＸ軸方向に沿って延在させてもよい。
　半導体装置１が適用される機器（図示せず）では、固定用シャーシのサイズは規定されており、そのシャーシに設置される半導体装置の放熱フィンのサイズには、固定用シャーシのサイズに応じた制約が求められることになる。このため、ベース部５３の凹凸部５５と放熱拡散部６１のかしめ部６５とが同じ方向に延在する構造では、放熱フィン８１を固定用シャーシに設置できない場合も想定される。
　そのような場合において、第５変形例に係る半導体装置１では、かしめ部６５を延在させる方向を凹凸部５５が延在する方向と交差させることことで、放熱フィンを固定用シャーシに設置することができる可能性を有している。
　（第７変形例）
　第７変形例に係る半導体装置として、フィンベースのバリエーションの一例について説明する。
　図４４に示すように、フィンベース５１の放熱拡散部６１に、凸部５５ａだけを設けるようにしてもよい。この場合には、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合等する際に、放熱拡散部６１の厚さを変形しない厚さにしておくことが望ましい。
　次に、上述した各変形例を含む半導体装置１に適用されているモジュールベース１３とフィンベース５１（図１等参照）等の材料等について説明する。モジュールベース１３およびフィンベース５１は、機械加工、ダイキャスト加工、鍛造加工、押出加工等によって形成される。モジュールベース１３およびフィンベース５１の材質として、アルミニウムまたはアルミニウム合金が適用される。
　放熱フィン８１の材質として、アルミニウムまたはアルミニウム合金等が適用される。放熱フィン８１は、板材として形成されることで、加工性と放熱性とを両立させることが可能とされる。その放熱フィン８１の表面にエンボス加工を施し、表面に微小な凹みを形成することで、放熱フィン８１の表面積を増加させることができ、放熱性能を向上させることができる。なお、エンボス加工は、放熱フィンをプレス加工する際の金型によって行うことができる。このため、生産コストを上げることなくエンボス加工を施すことができる。
　また、放熱フィン８１の表面に微小なエンボス加工を施すことで、放熱フィン８１が積層された場合の放熱フィン８１間同士の接触面積が減少させることができる。放熱フィン８１を放熱拡散部６１に装着させる際には、複数の放熱フィン８１が積層された状態から、１枚づつ放熱フィン８１が取り出され、その取り出された放熱フィン８１がフィン挿入溝６７に挿入されることになる。
　このため、積層された放熱フィン８１間同士の接触面積が減少することで、放熱フィン８１間同士の表面摩擦が低減し、放熱フィン８１を取り出しやすくすることができる。その結果、生産設備の簡略化、生産タクトの短縮を図ることができ、生産性を向上させることができる。
　さらに、放熱フィン８１の表面に微小なエンボス加工を施すことで、かしめ部６５をかしめて、放熱フィン８１を放熱拡散部６１に装着した際には、放熱フィン８１における微小な凹みが形成されている部分では、凹みが形成されていない部分に比べて、かしめ部６５がより深い位置にまで浸入することになる。これにより、アンカー効果が発揮されて、放熱フィンがかしめ部６５から抜けにくくすことができる。すなわち、放熱フィン８１の挿入方向の摩擦が大きくなり、放熱フィン８１の挿入方向（垂直方向）の引張強度を向上させることができる。
　特に、フィンベース５１の硬さよりも放熱フィン８１の硬さが硬い場合には、放熱フィン８１を装着した後のかしめ部６５では、放熱フィン８１の表面に食い込むというよりは、放熱フィン８１の表面に倣うようにかしめ部６５が塑性変形を起こすため、放熱フィン８１の挿入方向の引張強度は向上することになる。
　一方、フィンベース５１の硬さが放熱フィン８１の硬さよりも硬い場合には、放熱フィン８１を装着した後のかしめ部６５では、かしめ部６５が放熱フィン８１の表面に食い込んで、放熱フィン８１が塑性変形を起こし、塑性変形したかしめ部６５と放熱フィン８１とでアンカー効果が発揮される。したがって、フィンベース５１の硬さが放熱フィン８１の硬さよりも硬い場合には、放熱フィン８１の表面に設けたエンボス加工による効果は小さいと考えられる。
　このことから、放熱フィン８１をフィンベース５１に装着した後の放熱フィン８１の強度の観点では、放熱フィン８１の表面にエンボス加工を施すことによって微小な凹みを形成する（要件Ａ）か、フィンベース５１の材質と放熱フィン８１の材質とを異なる材質とし、フィンベース５１の硬さを放熱フィン８１の硬さよりも硬くすることが望ましい（要件Ｂ）。要件Ａおよび要件Ｂの少なくとも１つが満たされることで、放熱フィン８１をフィンベース５１に装着した後の放熱フィン８１の挿入方向の引張強度を向上させることができる。
　発明者らは、放熱フィン８１をフィンベース５１に装着した後の放熱フィン８１の挿入方向（垂直方向）の引張強度を評価した。その評価について説明する。具体的には、フィンベース５１をアルミニウム６０００系の材料から形成し、放熱フィン８１をアルミニウム１０００系の材料から形成した場合（条件Ａ）について評価を行った。また、比較例として、フィンベース５１および放熱フィン８１の双方をアルミニウム１０００系の材料から形成した場合（条件Ｂ）について評価を行った。
　その結果を図４５に示す。図４５に示されるＡ６０００系ベースとは、条件Ａの結果である。Ａ１０００系ベースとは、条件Ｂ（比較例）の結果である。なお、条件Ａおよび条件Ｂのそれぞれについて、放熱フィン３枚分を評価した。図４５に示すように、条件Ａの場合の引張強度は、条件Ｂ（比較例）の場合の引張強度に比べて、約２．５～３．６倍程度高くなっていることがわかった。
　なお、モジュールベース１３、フィンベース５１および放熱フィン８１の材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金に限られるものではない。たとえば、放熱の観点からでは、放熱フィンをアルミニウム系の材料よりも熱伝導率が大きい銅系の板材から形成することで、アルミニウム系の材料から形成された放熱フィンの場合よりも、放熱能力をさらに向上させることができる。
　また、上述した半導体装置では、放熱フィン８１をフィン挿入溝６７に挿入し、かしめ部６５をかしめることによって、放熱フィン８１が放熱拡散部６１に一体的に装着される。このように、かしめ加工によって放熱フィン８１とフィンベース５１とを一体化したかしめヒートシンクの場合、ダイキャスト加工または押出加工において加工制約となるアスペクト比を自由に設計（設定）することができる。その結果、ヒートシンクの放熱能力を向上させることができる。
　ここで、たとえば、放熱フィン８１の厚さを０．６～１．０ｍｍ、フィンベース５１のフィン挿入溝６７の幅を０．８ｍｍ～１．２ｍｍ、放熱フィン８１のピッチを３～５ｍｍとするヒートシンクを想定する。このようなヒートシンクは、ダイキャスト加工と押出加工とでは形成することは不可能に近いとされる。
　しかしながら、フィンベースと放熱フィンとを別体として形成し、かしめ加工により一体化することで、そのようなヒートシンクを形成することが可能になる。なお、上述した厚さ、幅およびピッチの数値は一例であって、この数値に限られるものではなく、仕様用途に基づいて適切な数値を設定することができる。
　また、発明者らは、モジュールベース１３およびフィンベース５１のそれぞれの表面粗さと接触熱抵抗との関係を評価したところ、表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ程度の極めて平滑性の高い表面粗さにすることで、接触熱抵抗が軽減されることを確認した。なお、表面粗さ（Ｒａ）は、算術平均粗さである。
　また、放熱フィン８１の表面粗さについては、圧延材を用いることで、表面粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ程度の表面を、生産コストを上げることなく実現できることがわかった。発明者らは、これらの表面粗さが小さい方が、放熱性能を向上させることができることを確認した。
　実施の形態２．
　実施の形態２に係る半導体装置について説明する。図４６に、半導体装置の一部断面を含む分解側面図を示す。図４６に示すように、半導体装置１は、パワーモジュール部１１、フィンベース５１および複数の放熱フィン８１を備えている。
　フィンベース５１では、放熱拡散部６１の厚さＴＨが、ベース部５３の厚さＴＢよりも厚く設定されている。なお、これ以外の構成については、図１等に示す半導体装置と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
　次に、上述した半導体装置の製造方法の一例について説明する。図１６に示す工程と同様の工程により、図４７に示すように、パワーモジュール部１１を形成する。また、フィンベース５１および放熱フィン８１を用意する。モジュールベース１３の凹凸部１５と、ベース部の凹凸部５５とが互いに対向するように、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを配置する。また、フィンベース５１の放熱拡散部６１における各フィン挿入溝６７に、放熱フィン８１を挿通する。
　次に、図４８に示すように、複数の放熱フィン８１における放熱フィン８１と放熱フィン８１との隙間のうち、かしめ部６５が位置する隙間にプレス刃９７を挿入し、かしめ部６５に接触させる。次に、パワーモジュール部１１を上方から押圧する（矢印参照）。
　パワーモジュール部１１が押圧（プレス荷重）されることで、図４９に示すように、パワーモジュール部１１の凹凸部１５（凹部１５ａ）とフィンベース５１のベース部５３の凹凸部５５（凸部５５ａ）とが嵌合し、パワーモジュール部１１がフィンベース５１に接合される。また、パワーモジュール部１１がフィンベース５１に向かって押圧されることで、プレス刃９７に接触しているかしめ部６５が押し広げられて、放熱フィン８１のそれぞれがかしめられる。
　こうして、パワーモジュール部１１がフィンベース５１に接合されるとともに、複数の放熱フィン８１がフィンベース５１に一体的に装着されて、パワーモジュールとしての半導体装置が完成する。
　上述した半導体装置では、放熱拡散部６１の厚さＴＨが、ベース部５３の厚さＴＢよりも厚く設定されている。これにより、プレス荷重を加える際に、放熱拡散部６１が変形するのを阻止することができる。このことについて説明する。
　第５比較例として、放熱拡散部６６１の厚さが薄い場合には、パワーモジュール部１１とフィンベース６５１とを一体化（かしめ加工）する際に加えるプレス荷重に対して、放熱拡散部６６１の剛性が不足することが考えられる（図５０参照）。その場合には、図５０に示すように、放熱拡散部６６１が塑性変形し、放熱拡散部６６１が湾曲形状になってしまうことが懸念される。
　このような放熱拡散部６６１の塑性変形を防止するため、上述した半導体装置１（図４６参照）では、放熱拡散部６１の厚さＴＨが、ベース部５３の厚さＴＢよりも厚いフィンベース５１が適用されている。
　フィンベース５１の放熱拡散部６１に必要とされる厚さに関しては、フィンベース５１の材質、プレス荷重、許容される放熱拡散部６１の変形量によって異なる。放熱拡散部６１が許容される変形量よりも大きく変形した場合には、次のような問題が発生するおそれがあることが考えられる。
　まず、放熱拡散部６１の四隅に設けた抜き穴７３の位置が、固定用シャーシ８３（図２８参照）における固定すべき位置からずれてしまい、半導体装置１（フィンベース５１）を、固定用シャーシ８３に固定することができない問題が生じることが考えられる（問題点Ａ）。
　また、放熱フィン８１をフィンベース５１（放熱拡散部６１）に装着する工程（かしめ工程）において、フィン挿入溝６７の位置が、放熱フィン８１が装着されるべき位置からずれてしまい、放熱フィン８１をフィン挿入溝６７に挿入できない問題が生じることが考えられる（問題点Ｂ）。
　さらに、たとえ、放熱フィン８１をフィン挿入溝６７に挿入できた場合であっても、放熱フィン８１とかしめ部６５等とが接触する部分（接触面積）が少なく、放熱フィン８１の挿入方向の引張強度が低下する問題が生じることが考えられる（問題点Ｃ）。
　問題点Ｂおよび問題点Ｃについて、より詳しく説明する。図５０に示すように、放熱拡散部６６１が塑性変形を起こして、放熱拡散部６６１が湾曲形状となった場合を想定する。その場合には、図５１に示すように、放熱フィン８１を放熱拡散部６６１へ装着させる工程（かしめ工程）において、放熱フィン８１をフィン挿入溝６７の奥にまで挿入させることができず、放熱拡散部６６１の下面に接触しない放熱フィン８１が発生することがある。
　なお、かしめ加工の際には、放熱フィン８１を放熱拡散部６６１の下面（フィン接触面）に押し付ける機構が設けられているが、この機構に、放熱フィン８１を付勢する弾性材を取り付けた場合であっても、放熱拡散部６６１の塑性変形量によっては、図５１に示すように、放熱拡散部６６１の下面（フィン接触面）に接触しない放熱フィン８１が発生することが想定される。
　また、放熱拡散部６６１が塑性変形した場合、フィン挿入溝６７の位置が、放熱拡散部６６１が塑性変形する前の位置からずれてしまう。この場合、かしめ加工の際には、放熱フィン８１の位置が固定されているため、放熱フィン８１が対応するフィン挿入溝６７に挿入することができないことが考えられ、生産性が悪化することが想定される。
　一方、放熱フィン８１を対応するフィン挿入溝６７に挿入することができた場合であっても、放熱フィン８１と放熱拡散部６６１との接触長さにばらつきが生じることがある。図５２および図５３に示すように、放熱拡散部６１の中央部では、放熱拡散部６６１の凸壁部６３と放熱フィン８１とは、十分な接触長さが確保される。ところが、放熱拡散部６６１の端では、放熱拡散部６６１の凸壁部６３と放熱フィン８１とは、接触長さが短くなってしまう。
　この接触長さが短くなることで、放熱拡散部６６１の凸壁部６３と放熱フィン８１との間の接触熱抵抗が大きくなってしまう。その結果、フィンベース６５１と放熱フィン８１とから構成されるヒートシンクの熱抵抗が悪化することになる。
　また、図５３に示すように、放熱拡散部６６１の凸壁部６３と放熱フィン８１との接触長さが短い場合には、放熱フィン８１に加わる外力ＦＲに対して、強度が小さくなってしまう。なお、図５３では、外力ＦＲの向きとして、放熱フィン８１の外側から加えている場合が示されているが、放熱フィン８１の内側から加えた場合も、風路方向から加えた場合も同様に、強度が小さくなる。
　このような生産上と性能上の問題点が想定されることから、放熱フィン８１をフィンベース５１（放熱拡散部６１）に装着する工程（かしめ工程）においては、放熱拡散部６１が塑性変形し湾曲してしまうのを避けなければならない。
　上述した半導体装置（図４６参照）では、ベース部５３の厚さＴＢよりも放熱拡散部６１の厚さＴＨを厚くしたフィンベース５１が適用されていることで、放熱拡散部６１の剛性が高められて、放熱拡散部６１の塑性変形を抑制することができる。
　次に、実施の形態２に係る半導体装置の変形例について説明する。各変形例に係る半導体装置では、図４６等に示される半導体装置の構成と同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除いてその説明を繰り返さないこととする。
　（第１変形例）
　第１変形例に係る半導体装置として、フィンベースのバリエーションの一例について説明する。
　図５４に、半導体装置１の、一部断面を含む分解側面図を示す。図５４に示すように、第１変形例に係る半導体装置では、フィンベース５１の放熱拡散部６１におけるパワーモジュール部１１が接合される側に、厚みを有する変形防止部６９が設けられている。
　図５５および図５６に示すように、変形防止部６９は、ベース部５３を挟み込むように、Ｙ軸方向に距離を隔てて２ヶ所に配置されている。２つの変形防止部６９のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って延在する。変形防止部６９はベース部５３とともに、放熱拡散部６１に一体的に形成されている。
　第１変形例に係る半導体装置１では、放熱拡散部６１に、厚みを有する変形防止部６９が設けられていることで、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合する際に、放熱拡散部６１が塑性変形して湾曲するのを抑制することができる。
　なお、変形防止部６９を放熱拡散部６１に設ける代わりに、放熱拡散部６１を支持する支持機構を加工治具に設けるようにしても、放熱拡散部６１の塑性変形を抑制することができる。図５７に示すように、加工治具に設けた支持機構９５を放熱拡散部６１に当接させて放熱拡散部６１を支持した状態で、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合することで、放熱拡散部６１が塑性変形して湾曲するのを抑制することができる。
　（第２変形例）
　第２変形例に係る半導体装置として、フィンベースのバリエーションの他の例について説明する。
　図５８および図５９に示すように、第２変形例に係る半導体装置では、フィンベース５１の放熱拡散部６１に、かしめ部６５と凸壁部６３とが形成されていない領域７１が設けられている。その領域７１は、ベース部５３が配置されている領域と対向する位置に設けられている。
　第２変形例に係る半導体装置では、放熱拡散部６１に、かしめ部６５と凸壁部６３とが形成されていない領域７１が設けられていることで、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合する際に、放熱拡散部６１が塑性変形して湾曲するのを抑制することができる。
　図６０に示すように、パワーモジュール部１１をフィンベース５１に接合する際に、かしめ部６５と凸壁部６３とが形成されていない領域７１に、プレス荷重受９１を当接させる。これにより、放熱拡散部６１がプレス荷重受９１に支持されて、放熱拡散部６１が塑性変形して湾曲するのを抑制することができる。
　（第３変形例）
　放熱拡散部６１に設けられる、かしめ部６５と凸壁部６３とが形成されていない領域７１（プレス荷重受）の面積は、放熱性の観点からできるだけ小さい方が望ましい。また、図６０に示すように、かしめ部６５と凸壁部６３とが形成されていない領域７１をモジュールベース１３の直下に設けた場合には、パワーモジュール部１１に搭載されたチップ２７の直下に放熱フィンが配置されないことになる。このため、放熱性能が低下することが想定されるため、図６１に示すように、たとえば、かしめ部６５と凸壁部６３とが形成されていない領域７１を複数に分けて設けるようにしてもよい。
　（第４変形例）
　また、パワーモジュール部１１、フィンベース５１および放熱フィン８１を、２回のかしめ工程によって一体化してもよい。具体的には、まず、パワーモジュール部１１（モジュールベース１３）とフィンベース５１とを一体化し、次に、フィンベース５１（放熱拡散部６１）と放熱フィン８１とを一体化してもよい。
　フィンベース５１は、機械加工、ダイキャスト加工または鍛造加工等によって製作される。このため、図６２に示すように、放熱拡散部６１に設けられた凸壁部６３の高さが、寸法公差内においてばらついてしまうことがある。この状態で、凸壁部６３とプレス荷重受９１とで、モジュールベース１３とベース部５３とをかしめる際の荷重を受けようとすると、高さの高い凸壁部６３に応力が集中してしまい、凸壁部６３が変形してしまうことが想定される。
　そこで、フィンベース５１を製作する際に、図６３に示すように、あらかじめ、凸壁部６３の高さを、かしめ部６５の高さよりも高くしておく。次に、図６４および図６５に示すように、かしめ部６５から突出している凸壁部６３の部分を、たとえば、スライス工程によって切削し、凸壁部６３の高さをかしめ部６５の高さに揃える。
　次に、図６６に示すように、パワーモジュール部１１（モジュールベース１３）とフィンベース５１とを一体化する。このとき、凸壁部６３、かしめ部６５およびプレス荷重受９１とで、モジュールベース１３とベース部５３とをかしめる際の荷重を受けることができる。これにより、フィンベース５１にかしめ部６５と凸壁部６３とが形成されていない領域７１を設けなくても、パワーモジュール部１１とフィンベース５１とを一体化することができる。その後、放熱フィン８１（図示せず）をフィンベース５１の放熱拡散部６１にかしめることにより、パワーモジュール部１１、フィンベース５１および放熱フィン８１が一体化される。
　フィンベース５１と放熱フィン８１とから構成されるヒートシンクでは、放熱拡散部６１の凸壁部６３と放熱フィンとが接触する１箇所あたりの接触熱抵抗が、放熱フィンの枚数に対応する箇所分だけ並列接続されていることになる。このため、放熱フィンの枚数が多いヒートシンクの全体では、熱抵抗は、１箇所あたりの熱抵抗の逆数の総和の逆数になり、部分的に接触熱抵抗が大きくなっても、熱抵抗への影響は微小なものになる。
　実施の形態３．
　実施の形態３に係る半導体装置について説明する。図６７に、半導体装置の、一部断面を含む分解側面図を示す。図６７に示すように、半導体装置１は、パワーモジュール部１１、フィンベース５１および複数の放熱フィン８１を備えている。
　モジュールベース１３とベース部５３との間に、熱伝導性接着剤９３または熱伝導グリスが介在されている。なお、これ以外の構成については、図１等に示す半導体装置と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
　上述した半導体装置１では、モジュールベース１３とベース部５３との間の接触熱抵抗を、熱伝導性接着剤９３または熱伝導グリスによって低減することができる。また、熱伝導性接着剤９３等を用いることで、モジュールベース１３とベース部５３との接合強度がある程度確保されて、モジュールベース１３に設けられる凹凸部１５の数とベース部５３に設けられる凹凸部５５の数を減らすことができる。凹凸部１５、５５の数を減らせることで、モジュールベース１３とベース部５３とを接合（かしめ加工）する際のプレス荷重を低減することができる。これにより、フィンベース５１の放熱拡散部６１が、塑性変形して湾曲するのを抑制することができる。
　次に、実施の形態３に係る半導体装置の変形例について説明する。変形例に係る半導体装置では、図６７に示される半導体装置の構成と同一部材については同一符号を付し、必要である場合を除いてその説明を繰り返さないこととする。
　（変形例）
　図６８に、半導体装置の一部断面を含む分解側面図を示す。図６８に示すように、変形例に係る半導体装置１では、モジュールベース１３とベース部５３とが熱伝導性接着剤９３によって接合（保持）されている。
　モジュールベース１３とベース部５３との接合強度（保持強度）として、熱伝導性接着剤９３のみで接合強度が確保される場合には、凹凸部１５、５５（図６７参照）は不要とされ、モジュールベース１３とベース部５３とを、熱伝導性接着剤９３によって接合（保持）してもよい。
　なお、各実施の形態において説明した半導体装置については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。
　今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
　本発明はヒートシンク一体型の半導体装置（パワーモジュール）に有効に利用される。
　１　半導体装置、１１　パワーモジュール部、１３　モジュールベース、１５　凹凸部、１５ａ、１５ｂ　凹部、１５ｆ　平坦部分、１７　凹凸部、１７ａ、１７ｂ　凸部、１７ｆ　平坦部分、２１　絶縁シート、２３　リードフレーム、２５　はんだ、２７　チップ、２９　モールド樹脂、５１　フィンベース、５３　ベース部、５５　凹凸部、５５ａ、５５ｂ　凸部、５７　凹凸部、５７ａ、５７ｂ　凹部、６１　放熱拡散部、６３　凸壁部、６５　かしめ部、６７　フィン挿入溝、６９　変形防止部、７１　領域、７３　抜き穴、８１、８１ａ、８１ｂ　放熱フィン、８３　シャーシ、８５　ボルト、９１　プレス荷重受、９３　熱伝導性接着剤、９５　支持機構、９７　プレス刃、９８　ヒータブロック、９９ａ　第１クランプ治具、９９ｂ　第２クランプ治具、ＴＢ、ＴＨ　厚さ、ＦＲ　外力、Ｒ１　領域。

Claims (18)

  1. 　パワーモジュール部、フィンベースおよび放熱フィンを有する半導体装置であって、
    　前記パワーモジュール部は、
    　モジュールベースと、
    　前記モジュールベースに搭載された電力半導体素子と、
    　前記電力半導体素子を封止するモールド樹脂と
    を備え、
    　前記フィンベースは、
    　前記放熱フィンが装着される放熱拡散部と、
    　前記放熱拡散部に形成され、前記モジュールベースが接合されるベース部と
    を備えた、半導体装置。
  2. 　前記モジュールベースには、第１凹凸部が設けられ、
    　前記ベース部には、前記第１凹凸部と嵌合する第２凹凸部が設けられた、請求項１記載の半導体装置。
  3. 　前記第１凹凸部は第１方向に延在するように形成され、
    　前記第２凹凸部は前記第１方向に延在するように形成された、請求項２記載の半導体装置。
  4. 　前記第１凹凸部および前記第２凹凸部の少なくともいずれかには、不連続な部分が設けられた、請求項３記載の半導体装置。
  5. 　前記フィンベースでは、
    　前記ベース部は第１厚さを有し、
    　前記放熱拡散部は第２厚さを有し、
    　前記第２厚さは前記第１厚さよりも厚い、請求項１記載の半導体装置。
  6. 　前記放熱拡散部における前記ベース部が形成されている第１表面側では、前記ベース部が形成されている領域以外の領域に、厚みを有して延在する変形防止部が形成された、請求項１記載の半導体装置。
  7. 　前記放熱拡散部における前記放熱フィンが装着される第２表面側では、前記放熱フィンを装着させるかしめ部が形成された、請求項１記載の半導体装置。
  8. 　前記かしめ部は第２方向に延在するように形成された、請求項７記載の半導体装置。
  9. 　前記放熱拡散部における前記第２表面側では、互いに間隔を隔てて一の凸壁部と他の凸壁部とが形成され、
    　前記一の凸壁部と前記他の凸壁部とによって挟まれた領域では、前記かしめ部は、前記領域の一部を除く態様で形成された、請求項７記載の半導体装置。
  10. 　前記モジュールベースの前記第１凹凸部と、前記ベース部の前記第２凹凸部との間に、熱伝導性接着剤および熱伝導性グリスのいずれかを介在させた、請求項２記載の半導体装置。
  11. 　前記モジュールベースと前記ベース部との間に、熱伝導性接着剤および熱伝導性グリスのいずれかを介在させた、請求項１記載の半導体装置。
  12. 　モジュールベースに電力半導体素子を搭載し、前記電力半導体素子が搭載されている側とは反対側の前記モジュールベースの部分を露出させる態様で前記電力半導体素子をモールド樹脂によって封止したパワーモジュール部を形成する工程と、
    　かしめ部および放熱フィン挿入溝が形成された放熱拡散部と、前記かしめ部および放熱フィン挿入溝が形成されている側とは反対側の前記放熱拡散部の部分に形成されたベース部と、を有するフィンベースを用意する工程と、
    　露出している前記モジュールベースの部分と、前記フィンベースの前記ベース部とが対向する位置に、前記パワーモジュール部および前記フィンベースを配置するとともに、複数の放熱フィンを対応する前記放熱フィン挿入溝に配置する工程と、
    　かしめ治具を前記かしめ部に接触させ、前記パワーモジュール部を前記フィンベースに向けて押圧することにより、露出している前記モジュールベースの部分と、前記フィンベースの前記ベース部とを接合し、前記かしめ部をかしめて前記複数の放熱フィンを前記放熱拡散部に装着させて、前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程と
    を備えた、半導体装置の製造方法。
  13. 　前記パワーモジュール部を形成する工程では、前記モジュールベースとして、露出する前記モジュールベースの部分に第１凹凸部が形成されたモジュールベースが用いられ、
    　前記フィンベースを用意する工程では、前記フィンベースとして、前記ベース部に第２凹凸部が形成されたフィンベースが用いられ、
    　前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程では、前記第１凹凸部を前記第２凹凸部に嵌合させることによって、前記パワーモジュール部と前記フィンベースとが接合される、請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
  14. 　前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程は、
    　前記モジュールベースの部分を第１クランプ治具によって挟み込むように保持するとともに、前記フィンベースの前記ベース部を第２クランプ治具によって挟み込むように保持する工程と、
    　前記モジュールベースの部分を前記第１クランプ治具によって保持するとともに、前記フィンベースの前記ベース部を前記第２クランプ治具によって保持した状態で、前記モジュールベースの部分と、前記フィンベースの前記ベース部とを接合する工程と
    を含む、請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
  15. 　前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程では、前記第１凹凸部および前記第２凹凸部との間に、熱伝導性接着剤および熱伝導性グリスのいずれか一方を介在させて一体化される、請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
  16. 　前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程では、前記放熱拡散部を支持する支持機構を、前記パワーモジュール部の側から前記放熱拡散部へ当接させた状態で押圧される、請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
  17. 　前記フィンベースを用意する工程は、
    　前記フィンベースとして、前記放熱拡散部に、第１高さを有する前記かしめ部よりも高い第２高さを有する凸壁部が形成されたフィンベースを用意する工程と、
    　前記凸壁部に加工を行うことにより、前記凸壁部の前記第２高さを前記第１高さに揃える工程と
    を含む、請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
  18. 　前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程では、露出している前記モジュールベースの部分と、前記フィンベースの前記ベース部との間に、熱伝導性接着剤および熱伝導性グリスのいずれか一方を介在させて一体化される、請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112673469A (zh) * 2018-09-12 2021-04-16 西门子股份公司 制造功率模块单元的方法、功率模块单元、电源部件和变频器
JP2021158255A (ja) * 2020-03-27 2021-10-07 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法、半導体装置および電力変換装置
WO2022065139A1 (ja) * 2020-09-25 2022-03-31 三菱電機株式会社 半導体モジュール、その製造方法及び電力変換装置
WO2022158392A1 (ja) * 2021-01-22 2022-07-28 三菱電機株式会社 パワー半導体装置およびその製造方法ならびに電力変換装置
WO2022265003A1 (ja) * 2021-06-18 2022-12-22 三菱電機株式会社 パワー半導体装置およびその製造方法ならびに電力変換装置
WO2023223804A1 (ja) * 2022-05-16 2023-11-23 三菱電機株式会社 パワーモジュール、パワーモジュールの製造方法、および電力変換装置
WO2024014410A1 (ja) * 2022-07-14 2024-01-18 三菱電機株式会社 パワー半導体装置および電力変換装置
WO2024116851A1 (ja) * 2022-11-28 2024-06-06 ローム株式会社 半導体装置および電力変換ユニット
WO2024171848A1 (ja) * 2023-02-14 2024-08-22 三菱電機株式会社 パワーモジュール、パワーモジュールの製造方法、および電力変換装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018101264A1 (de) * 2018-01-22 2019-07-25 HELLA GmbH & Co. KGaA Leiterplatten- Kühlkörper- Aufbau und Verfahren hierzu
KR102606008B1 (ko) * 2019-01-22 2023-11-24 엘지마그나 이파워트레인 주식회사 스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치
TWI743557B (zh) 2019-09-05 2021-10-21 朋程科技股份有限公司 功率元件封裝結構
CN112490202A (zh) * 2019-09-12 2021-03-12 朋程科技股份有限公司 功率器件封装结构
JP7170620B2 (ja) * 2019-11-26 2022-11-14 三菱電機株式会社 半導体装置および放熱フィンの製造方法
DE102021206018A1 (de) 2021-06-14 2022-12-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steuergerät mit integrierter Kühlung sowie Verfahren zur Herstellung eines Steuergeräts mit integrierter Kühlung
CN113382613B (zh) * 2021-06-25 2022-10-25 深圳安科高技术股份有限公司 一种探测器模块组件和探测器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH065750A (ja) * 1992-06-19 1994-01-14 Hitachi Ltd 半導体素子の冷却機構
WO2011061779A1 (ja) * 2009-11-17 2011-05-26 三菱電機株式会社 放熱機器及び放熱機器の製造方法
JP2011155118A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Hitachi Ltd ヒートシンク取付体およびヒートシンク取付け方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0711472Y2 (ja) 1991-11-26 1995-03-15 サンケン電気株式会社 半導体装置
CN1242474C (zh) 2001-07-09 2006-02-15 大金工业株式会社 电源模块及空调机
JP4617209B2 (ja) * 2005-07-07 2011-01-19 株式会社豊田自動織機 放熱装置
JP5432085B2 (ja) 2010-08-24 2014-03-05 三菱電機株式会社 電力半導体装置
JP5831273B2 (ja) 2012-02-09 2015-12-09 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP6009209B2 (ja) 2012-04-26 2016-10-19 三菱電機株式会社 ヒートシンクの製造方法およびヒートシンク一体型半導体モジュールの製造方法
WO2014020704A1 (ja) 2012-07-31 2014-02-06 三菱電機株式会社 電力半導体装置
US9892992B2 (en) * 2013-09-27 2018-02-13 Mitsubishi Electric Corporation Swaged heat sink and heat sink integrated power module
JP6259625B2 (ja) 2013-10-02 2018-01-10 日産自動車株式会社 絶縁基板と冷却器の接合構造体、その製造方法、パワー半導体モジュール、及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH065750A (ja) * 1992-06-19 1994-01-14 Hitachi Ltd 半導体素子の冷却機構
WO2011061779A1 (ja) * 2009-11-17 2011-05-26 三菱電機株式会社 放熱機器及び放熱機器の製造方法
JP2011155118A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Hitachi Ltd ヒートシンク取付体およびヒートシンク取付け方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112673469A (zh) * 2018-09-12 2021-04-16 西门子股份公司 制造功率模块单元的方法、功率模块单元、电源部件和变频器
JP2021158255A (ja) * 2020-03-27 2021-10-07 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法、半導体装置および電力変換装置
WO2022065139A1 (ja) * 2020-09-25 2022-03-31 三菱電機株式会社 半導体モジュール、その製造方法及び電力変換装置
JP7493605B2 (ja) 2020-09-25 2024-05-31 三菱電機株式会社 半導体モジュール、その製造方法及び電力変換装置
WO2022158392A1 (ja) * 2021-01-22 2022-07-28 三菱電機株式会社 パワー半導体装置およびその製造方法ならびに電力変換装置
JP7433480B2 (ja) 2021-01-22 2024-02-19 三菱電機株式会社 パワー半導体装置およびその製造方法ならびに電力変換装置
WO2022265003A1 (ja) * 2021-06-18 2022-12-22 三菱電機株式会社 パワー半導体装置およびその製造方法ならびに電力変換装置
WO2023223804A1 (ja) * 2022-05-16 2023-11-23 三菱電機株式会社 パワーモジュール、パワーモジュールの製造方法、および電力変換装置
WO2024014410A1 (ja) * 2022-07-14 2024-01-18 三菱電機株式会社 パワー半導体装置および電力変換装置
WO2024116851A1 (ja) * 2022-11-28 2024-06-06 ローム株式会社 半導体装置および電力変換ユニット
WO2024171848A1 (ja) * 2023-02-14 2024-08-22 三菱電機株式会社 パワーモジュール、パワーモジュールの製造方法、および電力変換装置

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JP6745904B2 (ja) 2020-08-26
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