JP6021745B2

JP6021745B2 - 冷却部材および半導体装置

Info

Publication number: JP6021745B2
Application number: JP2013121645A
Authority: JP
Inventors: 岡　誠次; 誠次岡; 晶子後藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: JP2014239176A

Description

本発明は、冷却部材および半導体装置に関し、特に、パワーモジュール用の冷却部材および当該冷却部材が取り付けられた半導体装置に関するものである。

パワーモジュールと呼ばれる大電力回路の制御用の装置の発生する熱を高効率に放熱し当該装置を冷却する手段として、従来、パワーモジュールを構成する金属配線（金属ベース板）と熱交換器（ヒートシンク）との間に冷却部材を挟む構成を有する半導体装置が、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１の冷却部材は、樹脂製の接着剤内に、大径表面コートフィラーと小径表面コートフィラーとを複数有する複合接着剤として構成されている。大径表面コートフィラーと小径表面コートフィラーと（以下これらを「表面コートフィラー」と呼ぶ）は、無機絶縁性物質からなるフィラーとフィラーの表面を覆う樹脂被膜からなる。

表面コートフィラーの外形が球面状であるため、これらが接着剤中に高充填率で混入した時も、粘度の上昇を制御することができ、複合接着剤を形成するのに適したものとなる。特に表面コートフィラーは球面体であるため、表面コートフィラーが複合接着剤中で自由に移動できるので粘度を小さくすることが可能となる。特許文献１では、大径表面コートフィラー同士の間隙に小径表面コートフィラーを入り込ませることにより高充填率が可能となり、高い熱伝導率を有する複合接着剤が得られる。

その他、上記の冷却部材と同様の機能を有する、たとえば連続して接触する複数の粒子または繊維と、粒子間に充填された高分子材料とを有する伝熱シートが、たとえば特許文献２に開示されている。この伝熱シートが装置（半導体チップ）下の金属ベース板とヒートシンクとの間に挟まれており、金属ベース板に蓄積された熱は伝熱シート内の粒子または繊維を伝導してヒートシンクに放出される。

さらにその他、上記の冷却部材と同様の機能を有する、たとえば熱伝導率が高い第１金属のマトリックスと、第１金属より熱膨張率の小さい第２金属の粉末とで構成された支持部材が、たとえば特許文献３に開示されている。この支持部材は、高い放熱性を維持したまま、支持部材の熱膨張率を支持部材上に搭載される半導体基体の熱膨張率に近づけることができる。支持部材の熱膨張率が半導体基体の熱膨張率に近づくことにより支持部材の熱歪みが低減されるため、高い放熱性と高い信頼性との双方を有する支持部材を実現することができる。

特開２００９−１９１８２号公報特開２０００−１５０７４２号公報特開２０００−１８３２３４号公報

特許文献１の冷却部材では、一のフィラーと他のフィラーとが接触している部分において一のフィラーから他のフィラーへと熱が伝達され、高い熱伝導性（放熱性）が実現される。複数の表面コートフィラーを高い充填率で充填させることにより、上記のフィラー同士が接触する部位が多くなるため、熱が複数の表面コートフィラー間を効率よく伝達されていく。

しかし特許文献１のように球面体の表面コートフィラーを有する場合、一のフィラーと他のフィラーとは点のみで接触（いわゆる点接触）しているため、上記フィラー同士が接触する部位での熱の伝達効率すなわち放熱の効率が低下する可能性がある。

また特許文献１のように表面コートフィラーの表面を覆う樹脂被膜の熱伝導率は、フィラーの熱伝導率に比べて非常に低い（フィラーの熱伝導率の１％以下）。このことも特許文献１の冷却部材の熱伝導率を低下させる一因となっている。

特許文献２の伝熱シートは、熱を伝導する主体である複数の粒子または繊維同士は互いに接触しているだけであり、複数の粒子または繊維同士が一体となっているわけではない。複数の粒子または繊維間の熱伝導はほぼ上記接触部のみにてなされることから、放熱による冷却が十分になされない可能性がある。

特許文献３の支持部材は、金属材料のみから構成されており樹脂材料を含んでいない。このためシート状の当該支持部材が半導体チップなどの装置とヒートシンクとの間に配置された場合、支持部材が直接接触する装置またはヒートシンクの表面が粗い場合、支持部材と装置またはヒートシンクとの密着性が劣化する。これは金属材料のみから構成される支持部材は装置やヒートシンクの表面形状に応じた柔軟な弾性変形をすることができないためである。このことは、支持部材の装置側からヒートシンク側への放熱性を低下させる原因となる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱伝導率を高める観点と、他の部材との密着性を高める観点との双方の観点から、高い放熱性を実現することが可能な冷却部材、および当該冷却部材を用いた半導体装置を提供することである。

本発明の冷却部材は、内部に複数の気孔を有するシート状の金属部材と、金属部材の気孔内を含浸する樹脂材料とを備える。上記複数の気孔は、金属部材の一の表面から、一の表面とは異なる他の表面まで、金属部材の内部で互いに連続するように配置されている。

本発明の冷却部材は、気孔を有する金属部材の気孔以外の部分は一体として連続しているため、当該金属部材を通じた高い熱伝導性（放熱性）を有する。また金属部材の内部の複数の気孔が互いに連続し、かつ金属部材の一の表面につながるように配置されるため、
一の表面から当該気孔内に樹脂材料が高密度に含浸される。この樹脂材料により冷却部材が柔軟に弾性変形可能となるため、他の部材との密着性が良好となり、他の部材の熱を伝導して放熱する機能を高めることができる。

本発明の実施の形態１の半導体装置の構成を示す概略断面図である。本実施の形態のパワーモジュールとヒートシンクとの間に介在する冷却部材の構成を示す概略断面図である。図２の冷却部材に形成される金属部材および気孔の態様を示す概略断面図である。図３中の点線で囲んだ領域ＩＶにおける金属部材および気孔の態様を示す拡大概略断面図である。図３および図４に樹脂材料が含浸された態様を示す概略断面図である。冷却部材の表面が、冷却部材に接触する部材の表面の形状に応じて変形する態様を示す概略断面図である。本発明の実施の形態２の半導体装置の構成を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず本実施の形態の半導体装置の構成について図１を用いて説明する。

図１を参照して、本実施の形態の半導体装置１００は、冷却部材１と、電力用半導体モジュール２と、ヒートシンク３とを備えている。冷却部材１は電力用半導体モジュール２とヒートシンク３との間に挟まれるように設置されており、言い換えれば冷却部材１は電力用半導体モジュール２およびヒートシンク３との一部分の表面に接触するように取り付けられている。ここでは冷却部材１はシート状（平面視において矩形の平板状）を有しており、その上側の表面上に載置するように電力用半導体モジュール２が、その下側の表面に接するようにヒートシンク３が、それぞれ取り付けられている。

電力用半導体モジュール２は、金属ベース板４と、セラミック基板５と、電力用半導体チップ６と、ワイヤ７と、封止樹脂８と、ケース９と、蓋１０と、電極端子１１とを有している。

金属ベース板４は、電力用半導体モジュール２が発生する熱を効率よく電力用半導体モジュール２の下面に取り付けられる冷却部材１に伝導させることにより電力用半導体モジュール２の熱を放熱する。金属ベース板４は冷却部材１の上側の表面上に載置されるシート状（平面視において矩形状）の部材である。金属ベース板４はたとえば銅または銅合金からなることが好ましいが、これに限定されるものではない。

セラミック基板５は、電力用半導体チップ６と電力用半導体チップ６よりも下側（金属ベース板４およびヒートシンク３）との間を電気的に絶縁するために配置されるシート状（平面視において矩形状）の部材である。セラミック基板５はたとえばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などの熱伝導率および絶縁耐圧の高いセラミック材料からなることが好ましいが、これに限定されるものではない。セラミック基板５は金属ベース板４の上側の表面上に、はんだ等により接合されている。

電力用半導体チップ６は、セラミック基板５の上側の表面上に載置されており、１例として図１では図の左右方向に３つ、互いに間隔をあけて載置されている。電力用半導体チップ６はたとえばシリコンの単結晶からなる半導体ウェハが所望のサイズに切断されたものであることが好ましいが、これに限定されるものではない。

電力用半導体チップ６はたとえばいわゆる縦型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）またはいわゆるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの、比較的高電力、すなわち高耐圧および大電流を制御することが可能ないわゆるパワーデバイスを搭載した半導体チップである。このようなパワーデバイスを搭載するため、電力用半導体チップ６を備える電力用半導体モジュール２は、パワーモジュールと呼ばれる大電力回路の制御用の装置（半導体素子）に相当する。

ワイヤ７は、たとえばアルミニウムなどの金属材料からなる細線である。１例として図１ではワイヤ７は、図の左右方向に関して隣り合うように並ぶ１対の電力用半導体チップ６の一方に形成されるパワーデバイスと他方に形成されるパワーデバイスとを電気的に接続している。また図１のワイヤ７は、１つの電力用半導体チップ６に形成されるパワーデバイスと、電極端子１１とをも電気的に接続している。これにより電力用半導体モジュール２とその外部の回路とが互いに電気的に接続される。

封止樹脂８は、樹脂からなるケース９内に収納される、セラミック基板５、電力用半導体チップ６およびワイヤ７からなる組を封止することにより、上記組の各構成部品を保護する。封止樹脂８はたとえばシリコーンゲルにより形成されるがこれに限られない。

ケース９は上記のように封止樹脂８により封止される、セラミック基板５、電力用半導体チップ６およびワイヤ７からなる組を収納することにより上記組の各構成部品を保護する。封止樹脂８およびケース９はたとえば直方体状を有することが好ましいがこれに限られない。

蓋１０は封止樹脂８を上方から覆い、ケース９の上部に嵌挿されるように配置されている。蓋１０は封止樹脂８および封止樹脂８内の各構成部品に対する防塵および防水の目的で配置されている。蓋１０はケース９と同様に樹脂材料からなることが好ましいがこれに限られない。

電極端子１１は電力用半導体チップ６に搭載された上記パワーデバイスと、電力用半導体モジュール２の外部の回路とを電気的に接続するための配線構造を有している。電極端子１１は銅や銅合金などの金属材料により形成されることが好ましいがこれに限られない。

ヒートシンク３はヒートシンクベース板３ａと、フィン３ｂとを有している。ヒートシンクベース板３ａはシート状（平面視において矩形状）を有し、その上面は冷却部材１の下側の表面と、たとえばはんだにより接合されている。ヒートシンクベース板３ａの下側の表面上に複数のフィン３ｂが並ぶように接合されている。フィン３ｂはたとえば上方の冷却部材１および電力用半導体モジュール２から伝搬された熱を大気中に放熱するために広い表面積を有するように設計されている。

ヒートシンク３はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、ダイキャスト、押し出し、鍛造、機械加工等により成形される。

次に図２〜図５を参照しながら、本実施の形態の冷却部材１について詳細に説明する。
図２を参照して、冷却部材１は、上記の電力用半導体モジュール２（パワーデバイス）のほか、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの素子を冷却および放熱するための部材であり、金属部材２１と、樹脂材料２２とにより形成されている。金属部材２１はアルミニウム、銀、銅、またはアルミニウムと銀と銅との合金のいずれかからなることが好ましい。これらの金属材料は熱伝導率が高いため、金属部材２１がこれらの金属材料から形成されることにより、冷却部材１の熱伝導率が高くなり、冷却部材１の熱伝導性（放熱性）が向上する。

金属部材２１は冷却部材１の主要部分をなす単一の構造物であり、全体としてシート状（直方体状）を有している。樹脂材料２２は金属部材２１の内部の一部の、金属部材２１が存在しない複数の領域の内部を埋めるように配置されている。樹脂材料２２は金属部材２１の内部の任意の位置に（たとえばマトリックス状のように規則的に配置されるのではなく不規則な位置に）配置されている。このため図３および図４を参照して、金属部材２１は無秩序な曲線状の領域が３次元的に網目状に交錯したような（サンゴのような）形状を有している。

上記のように金属部材２１は実際には単一の構造物であるため、図１〜図４に示す細く延びる金属部材２１の各部分同士が３次元的に連続して一体となっている。つまり図１〜図４に示す金属部材２１の各部分同士は連結または接合することにより連続して一体となっているのではなく、各部分は単一の構造物の一部であるため必然的に連続している。これは元々シート状の単一の構造物としての金属部材２１の内部の一部に、樹脂材料２２が配置されるための金属部材２１の存在しない領域が複数形成されたものであるためである。

金属部材２１が（複数の部分同士が連結または接合されたものではなく）一体の構造物であるため、これはたとえば複数の金属部材２１が連結または接合により形成されたものに比べて熱伝導率が高くなる。たとえば連結または接合により複数の部材が連続する金属部材２１は、連結または接合が途切れた部分において熱伝導率が低下する可能性がある。たとえば冷却部材を構成する球形の粒子同士が点接触する場合は、粒子同士が点接触する部分の面積が小さいため、互いに接触する一の粒子と他の粒子との間の熱伝導率がいっそう低下する可能性がある。しかし上記の金属部材２１のように一体の構造物であれば、連結または接合された部分が存在しないため、金属部材２１の形成された部分全体の間（３次元的に張りめぐる網目形状の間）において十分に熱を伝導することが可能となるためである。

金属部材２１は冷却部材１の主要部分をなし、全体としてシート状（直方体状）を有している。たとえば金属部材２１がＸ，Ｙ，Ｚ方向の３次元座標系に置かれた場合、金属部材２１をなす直方体の互いに対向する３組の表面のうち１組の表面は、その法線がＸ方向に延在するように（当該１組の表面がＸ方向に交差する方向に広がるように）配置される。同様に金属部材２１の３組の表面のうち上記１組の表面と異なる他の組の表面は、その法線がＹ方向に延在するように（当該他の組の表面がＹ方向に交差する方向に広がるように）配置される。金属部材２１の３組の表面のうち上記１組および他の組とは異なるさらに他の組の表面は、その法線がＺ方向に延在するように（当該さらに他の組の表面がＺ方向に交差する方向に広がるように）配置される。

図３および図４に示すように、金属部材２１の内部には複数の気孔２４が形成されている。気孔２４は、シート状の金属部材２１の塊の内部に存在する、金属部材２１が存在しない穴状の領域である。言いかえれば金属部材２１は、シート状の金属性の構造物から複数の気孔２４を除いた領域である。金属部材２１は上記の気孔２４を複数有する多孔質金属材料である。気孔２４を有する金属部材２１は、たとえば金属材料の粉末と発砲助剤とを混合したものを押出成形しながら熱処理することにより形成される。

気孔２４は複数の穴状の領域が、金属部材２１の内部で互いに連続するように配置されている。つまり図３の手前側の気孔２４とその奥側の気孔２４とが金属部材２１の内部で互いに連続するように配置されている。冷却部材１の一の表面（たとえば上記の金属部材２１を形成する直方体の互いに対向する３組の表面のうちの１組の表面）から（金属部材２１の一の表面につながるように）、シート状の金属部材２１の内部にて、複数の気孔２４が互いに連続するように形成されている。ここで上記一の表面からシート状の金属部材２１の内部で互いに連続する気孔２４は、上記一の表面とは異なる他の表面（たとえば上記の他の組の表面）まで、複数の気孔２４がすべて、シート状の金属部材２１の内部で互いに連続するように形成されていてもよい。

図５を参照して、上記のシート状の金属部材２１の気孔２４内には、図２に示す樹脂材料２２が含浸されている。樹脂材料２２は、たとえばシート状の金属部材２１の表面に存在する気孔２４から、この気孔２４に連続する（より内部の）気孔２４までのそれぞれの気孔２４の内部に供給される。このためそれぞれの気孔２４の内部は樹脂材料２２で充填される。このようにシート状の金属部材２１内の気孔２４は金属部材２１の表面を起点として金属部材２１の内部を連続するため、金属部材２１の表面に形成された気孔２４の内部に樹脂材料２２を供給するだけで、当該樹脂材料２２は金属部材２１の表面の気孔２４から当該気孔２４につながる内部の気孔２４までの各気孔２４内を樹脂材料２２で充填することができる。

液相化された樹脂材料２２中に、気孔２４を有する金属部材２１を浸漬させて加圧すれば、金属部材２１を形成するいずれかの表面の一部に形成された気孔２４の内部に、樹脂材料２２が充填される。これにより樹脂材料２２を金属部材２１（気孔２４）の内部に含浸させることができる。

たとえば冷却部材１が、気孔２４を有する金属部材２１のみで構成されており気孔２４の内部に樹脂材料２２を含まない構成であれば、冷却部材１に外部から圧力が加えられても、金属部材２１がほとんど変形しない。これは金属部材２１はほとんど弾性変形しないためである。すると冷却部材１が電力用半導体モジュール２およびヒートシンク３と接触する部分において冷却部材１と電力用半導体モジュール２またはヒートシンク３との間に隙間が形成され、冷却部材１と電力用半導体モジュール２またはヒートシンク３との熱抵抗が上昇する可能性がある。

しかし上記冷却部材１は含浸された樹脂材料２２を含む。このため、電力用半導体モジュール２の金属ベース板４とヒートシンク３との間隔が金属ベース板４の温度上昇による熱膨張や金属ベース板４に加えられる圧力などにより変化しそうになっても、樹脂材料２２が弾性変形することにより、電力用半導体モジュール２の金属ベース板４とヒートシンク３との隙間が形成されなくなる。これは樹脂材料２２は金属部材２１に比べて容易に弾性変形する（低弾性である）ためである。

したがって、たとえ金属ベース板４などが変形しても、冷却部材１と金属ベース板４などとが接着された状態を維持することができるため、金属ベース板４などと冷却部材１との間の良好な熱伝導性を維持することができる。

以上より本実施の形態の冷却部材１は、３次元的に網目状に交錯したような（サンゴのような）形状を有する（一体構造の）金属部材２１により、高い熱伝導率（低い熱抵抗）を実現することができる。また冷却部材１の樹脂材料２２は、金属ベース板４などの表面形状に追随するように柔軟に変形することにより、金属ベース板４との接触面積を大きくすることが可能となるため、金属ベース板４などからの熱伝導性を間接的に高める（熱抵抗を間接的に低くする）効果を有している。つまり金属部材２１と樹脂材料２２との相乗効果により、熱伝導率をいっそう高くすることができる。

また冷却部材１がシート状であるため、容易に電力用半導体モジュール２とヒートシンク３との間に挟まれるように配置することができる。さらに冷却部材１がシート状であるため、半導体装置１００において電力用半導体モジュール２とヒートシンク３との間の領域からの取り外しおよび交換が容易に行なえる。

冷却部材１の全体（冷却部材１を構成するシート状部分の全体）の体積に対する気孔２４の体積の割合（気孔率）は２０％以上６０％以下であることが好ましい。ここで気孔２４の体積は、冷却部材１に含まれるすべての気孔２４の体積の和を意味する。

気孔率が２０％未満の場合、冷却部材１のうち金属部材２１が占める体積割合が増加するため、冷却部材１の熱伝導率は上昇する。しかしこの場合、冷却部材１のうち金属部材２１が占める体積割合が増加する分、樹脂材料２２が占める体積割合が減少する。このため、上記金属ベース板４およびヒートシンク３が冷却部材１に接触する面の凹凸形状または反り形状に従うように冷却部材１が金属ベース板４およびヒートシンク３に接触する面が柔軟に凹凸形状または反り形状に変形することが困難になる。

一方、気孔率が６０％を超えれば、樹脂材料２２が占める体積割合は増加して、上記金属ベース板４およびヒートシンク３が冷却部材１に接触する面の凹凸形状または反り形状に従うように冷却部材１が金属ベース板４およびヒートシンク３に接触する面が柔軟に凹凸形状または反り形状に変形することが容易になる。しかし金属部材２１の体積割合が減少することにより、（樹脂材料２２は金属部材２１に比べて熱伝導率が低いため）冷却部材１全体の熱伝導率が低下する（熱抵抗が高くなる）可能性がある。

具体的には、図６を参照して、冷却部材１が金属ベース板４と接触する面１ａと、金属ベース板４が冷却部材１と接触する面４ａとは、冷却部材１中の樹脂材料２２の体積割合が増加して冷却部材１の変形が容易になることにより、良好に接触するようになる。このとき、面１ａは、面４ａの凹凸形状または反り形状に追随して面４ａと同様の形状となるように弾性変形することが容易となる。このように面１ａが変形すれば、面１ａと面４ａとの間に隙間は形成されず、面１ａと面４ａとが良好に接触される。

同様に、冷却部材１がヒートシンク３と接触する面１ｂと、ヒートシンク３が冷却部材１と接触する面３ｂとは、冷却部材１中の樹脂材料２２の体積割合が増加して冷却部材１の変形が容易になることにより、良好に接触するようになる。このとき、面１ｂは、面３ｂの凹凸形状または反り形状に追随して面３ｂと同様の形状となるように弾性変形することが容易となる。このように面１ｂが変形すれば、面１ｂと面３ｂとの間に隙間は形成されず、面１ｂと面３ｂとが良好に接触される。

以上より、気孔率を２０％以上６０％以下とすれば、金属部材２１による良好な熱伝導性と、樹脂材料２２が弾性変形してヒートシンク３などとの密着性が増加することによる熱伝導性との双方の効果を得ることができ、冷却部材１の良好な熱伝導性を実現することができる。

冷却部材１の内部の気孔２４の孔径は２５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。ここで気孔２４が球形ではない歪んだ形状を有する場合には、上記孔径は、気孔２４の最大の径（気孔２４の中心を通るように測定した、気孔２４のサイズの最大値）として求めることが好ましい。

気孔２４の孔径が２５μｍ未満の場合、気孔２４の内部に樹脂材料２２を含浸させることが困難となるため、冷却部材１の（気孔２４の）内部に空気ボイドが形成される可能性がある。この空気ボイドが冷却部材１の温度上昇により気孔２４内を移動して冷却部材１の表面に到達すれば、上記の面１ａと面４ａ（面１ｂと面３ｂ）との間に空気ボイドによる隙間が形成される。この空気ボイドが冷却部材１内における熱伝導を阻害するため、冷却部材１と電力用半導体モジュール２またはヒートシンク３との熱抵抗が上昇する可能性がある。

一方、気孔２４の孔径が５００μｍを超える場合、冷却部材１の表面に形成される気孔２４の孔径も大きくなるため、冷却部材１と電力用半導体モジュール２またはヒートシンク３とが接触する面において、冷却部材１は電力用半導体モジュール２などと、樹脂材料２２により接触する面積が大きくなる。樹脂材料２２は金属部材２１に比べて熱伝導率が低いため、上記のように気孔２４の孔径が大きくなり樹脂材料２２による（ヒートシンク３などとの）接触面積が大きくなれば、冷却部材１と電力用半導体モジュール２またはヒートシンク３との間の熱伝導率が低下する（熱抵抗が上昇する）可能性がある。

以上より、気孔２４の孔径を２５μｍ以上５００μｍ以下とすることにより、冷却部材１と電力用半導体モジュール２またはヒートシンク３との間の熱伝導率を上昇させる（熱抵抗を減少させる）ことができ、熱の良好な伝導が可能となる。

樹脂材料２２は、複素弾性率が１×１０³Ｎ／ｍ²以上１×１０⁵Ｎ／ｍ²以下であり粘着性を有することが好ましい。なおここで粘着性とは、金属ベース板４やヒートシンク３を構成する金属材料との密着が可能な程度の粘性を意味する。具体的には樹脂材料２２は、たとえばシリコーン系の樹脂であることが好ましいがこれに限られない。

このようにすれば、樹脂材料２２を含む冷却部材１が弾性体として作用するため、冷却部材１は、電力用半導体モジュール２およびヒートシンク３の表面の凹凸形状および反り形状に追随可能となる。また樹脂材料２２が粘着性を有することにより、たとえば図６における面１ａと面４ａとの接着状態、および面１ｂと面３ｂとの接着状態を良好にすることができる。したがって冷却部材１と電力用半導体モジュール２またはヒートシンク３との間の熱抵抗を低下（熱伝導率を上昇）させることができる。

（実施の形態２）
図７を参照して、本実施の形態の半導体装置２００は、図１に示す実施の形態１の構成と比較して、金属ベース板４を有しない点において異なっている。本実施の形態においては、セラミック基板５が冷却部材１の上側の表面上に載置される。電力用半導体モジュール２が発生する熱はセラミック基板５から冷却部材１に伝えられるが、本実施の形態においても基本的に実施の形態１と同様の作用効果を奏する。

なお、上記以外の本実施の形態の構成は、図１に示す実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１冷却部材、２電力用半導体モジュール、３ヒートシンク、３ａヒートシンクベース板、３ｂフィン、４金属ベース板、５セラミック基板、６電力用半導体チップ、７ワイヤ、８封止樹脂、９ケース、１０蓋、１１電極端子、２１金属部材、２２樹脂材料、２４気孔、１００，２００半導体装置。

Claims

内部に複数の気孔を有するシート状の金属部材と、
前記金属部材の前記気孔内を含浸する樹脂材料とを備え、
前記複数の気孔は、前記金属部材の一の表面から、前記一の表面とは異なる他の表面まで、前記金属部材の内部で互いに連続するように配置されている、冷却部材。
前記冷却部材の体積に対する前記気孔の体積の割合は２０％以上６０％以下である、請求項１に記載の冷却部材。
前記気孔の孔径が２５μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１または２に記載の冷却部材。
前記金属部材は、アルミニウム、銀、銅、アルミニウムと銀と銅との合金からなる群から選択される１種からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却部材。
前記樹脂材料は粘着性を有し、
前記樹脂材料の複素弾性率が１×１０³Ｎ／ｍ²以上１×１０⁵Ｎ／ｍ²以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却部材。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷却部材と、
前記冷却部材に取り付けられる半導体素子とを備える、半導体装置。