WO2020188617A1 - 半導体装置、及び冷却用部材付き半導体装置 - Google Patents

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collar
main surface
cooling member
bolt hole
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貴彦 村上
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三菱電機株式会社
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    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device and a semiconductor device with a cooling member.
  • Semiconductor devices for industrial use, electric railway use, in-vehicle use, etc. are equipped with semiconductor elements.
  • the semiconductor device is fixed to a cooling member such as a cooling fin or a cooling jacket in order to release heat generated by the semiconductor element.
  • a cooling member such as a cooling fin or a cooling jacket in order to release heat generated by the semiconductor element.
  • the semiconductor device and the cooling member are fastened by bolts or the like.
  • semiconductor devices include a base plate made of metal and a case made of resin.
  • the semiconductor device and the cooling member are fastened by the bolt and the bolt comes into contact with the case, the bolt contact surface of the case in contact with the bolt creeps, and the heat dissipation of the semiconductor device decreases.
  • a collar made of metal is attached to the case, and the semiconductor device and the cooling member are fastened with bolts via the collar.
  • Some collars are equipped with a flange to improve the pull-out resistance from the case.
  • Flange is often provided at the end on the side where the base plate is located to increase the contact area between the base plate and the collar.
  • an S-shaped metal cylinder is embedded in the resin of the resin case (paragraph 0007).
  • the surface of the S-shaped metal cylinder in contact with the metal base protrudes from the resin surface (paragraph 0007).
  • the hollow portion of the S-shaped metal cylinder and the through hole of the metal base serve as a mounting hole for mounting to an external device with a screw (paragraph 0007).
  • the thickness of the adhesive can be kept constant in the plane and the adhesive strength can be increased when the resin case and the metal base are bonded with the adhesive. Since the screw tightening force is supported by the S-shaped metal cylinder, cracks do not occur in the resin case (paragraph 0008).
  • the above-mentioned semiconductor device has a problem that the case easily separates from the collar in the direction away from the base plate. This problem becomes remarkable when thermal stress is applied to the semiconductor device by a temperature cycle test or the like.
  • An object to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the case from separating from the collar in the direction away from the base plate.
  • the semiconductor device includes a base plate, a case, and a collar.
  • the base plate is made of metal or alloy.
  • the base plate has a first bolt hole.
  • the case is made of resin.
  • the case has a first main surface and a second main surface.
  • the second main surface is on the side opposite to the side where the first main surface is located and comes into contact with the base plate.
  • the case has a through hole. The through hole extends from the first main surface to the second main surface.
  • the color consists of metal or alloy.
  • the collar is placed inside the through hole.
  • the collar comprises a first end and a second end.
  • the first end is arranged on the side where the first main surface is arranged.
  • the second end is arranged on the side where the second main surface is arranged.
  • the collar has a second bolt hole.
  • the second bolt hole extends from the first end to the second end and connects to the first bolt hole.
  • the first end is provided with a flange.
  • the collar has an outer peripheral surface.
  • the outer peripheral surface extends from the first end to the second end.
  • the outer peripheral surface has flatfish knurling.
  • moving the case away from the base plate is hindered by the flange or knurled groove. Therefore, it is possible to prevent the case from coming off the collar in the direction away from the base plate.
  • FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view schematically illustrating the semiconductor device with a cooling member according to the first embodiment. It is sectional drawing which shows typically the semiconductor device with a cooling member of the 1st modification of Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows typically the collar provided in the semiconductor device with a cooling member of 1st modification of Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows typically the semiconductor device with a cooling member of the 2nd modification of Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows typically the semiconductor device with a cooling member of the 3rd modification of Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows typically the semiconductor device with a cooling member of Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor device with a cooling member according to the first embodiment.
  • the semiconductor device 1 with a cooling member illustrated in FIG. 1 includes a semiconductor device 10, a cooling member 11, and a bolt 12.
  • the semiconductor device 10 is a semiconductor module, a semiconductor discrete component, or the like, and is preferably a power semiconductor module, a power semiconductor discrete component, or the like.
  • the semiconductor device 10 has a bolt hole 10h.
  • the cooling member 11 is a cooling fin, a cooling jacket, or the like.
  • the cooling member 11 has a bolt hole 11h.
  • the bolt 12 includes a shaft 110 and a head 111.
  • the shaft 110 passes through the bolt hole 10h and is screwed into the bolt hole 11h.
  • the head 111 applies an axial force in the direction toward the cooling member 11 to the semiconductor device 10. As a result, the semiconductor device 10 and the cooling member 11 are fastened by the bolt 12. Further, the semiconductor device 10 is fixed to the cooling member 11.
  • the semiconductor device 10 generates heat during operation.
  • the generated heat is transferred to the cooling member 11.
  • the cooling member 11 releases the transmitted heat. As a result, the semiconductor device 10 is cooled.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing the semiconductor device with a cooling member according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the periphery of the collar provided in the semiconductor device with a cooling member according to the first embodiment.
  • the semiconductor device 10 includes a base plate 100, a case 101, and a collar 102. Further, as shown in FIG. 1, the semiconductor device 10 includes an insulating member 103, a semiconductor chip 104, an electrode 105, and a sealing material 106.
  • the collar 102 is also called a bush or the like.
  • the base plate 100 is made of metal or alloy.
  • the base plate 100 has a first bolt hole 100h, as shown in FIG.
  • Case 101 is made of resin.
  • the case 101 is arranged on the base plate 100.
  • the case 101 has a first main surface 101a and a second main surface 101b, as shown in FIG.
  • the second main surface 101b is on the side opposite to the side where the first main surface 101a is located.
  • the second main surface 101b comes into contact with the base plate 100.
  • the case 101 has a through hole 101h as shown in FIG.
  • the through hole 101h extends from the first main surface 101a to the second main surface 101b.
  • the case 101 has a frame-like shape. Therefore, as shown in FIG. 1, the base plate 100 and the case 101 define a space 110 on the base plate 100 and surrounded by the case 101. Inside the space 110, the insulating member 103, the semiconductor chip 104, the main portion of the electrode 105, and the sealing material 106 are arranged.
  • the case 101 holds the electrode 105.
  • Color 102 is made of metal or alloy.
  • the collar 102 is attached to the case 101 and arranged inside the through hole 101h.
  • the collar 102 includes a first end 131 and a second end 132, as shown in FIG.
  • the first end 131 is arranged on the side where the first main surface 101a of the case 101 is arranged.
  • the second end 132 is arranged on the side where the second main surface 101b of the case 101 is arranged.
  • the collar 102 has a second bolt hole 102h, as shown in FIG.
  • the second bolt hole 102h reaches from the first end 131 to the second end 132 and connects to the first bolt hole 100h.
  • the first end 131 includes a flange 140, as shown in FIG.
  • the collar 102 has an outer peripheral surface 102p as shown in FIG.
  • the outer peripheral surface 102p extends from the first end 131 to the second end 132.
  • the insulating member 103 is arranged on the base plate 100 and joined to the base plate 100.
  • the semiconductor chip 104 is preferably a power semiconductor chip.
  • the semiconductor chip 104 is arranged on the insulating member 103 and is joined to the insulating member 103. As a result, the semiconductor chip 104 is separated from the base plate 100 by the insulating member 103, and is electrically insulated from the base plate 100 by the insulating member 103.
  • the electrode 105 is bonded to the semiconductor chip 104. As a result, the electrode 105 is electrically connected to the semiconductor chip 104.
  • the sealing material 106 is made of gel, potting resin, or the like.
  • the sealing material 106 fills the space 110 and seals the semiconductor chip 104.
  • the flange 140 hinders the movement of the case 101 in the direction away from the base plate 100. Therefore, when thermal stress is applied to the semiconductor device 1 with a cooling member by a temperature cycle test or the like, it is possible to prevent the case 101 from being separated from the collar 102 in the direction away from the base plate 100. That is, the pull-out strength in the direction away from the base plate 100 can be improved.
  • the collar 102 is preferably a forged product or a cut product, and is manufactured by forging molding or cutting.
  • the collar 102 When the collar 102 is manufactured by drawing as described in Patent Document 1, the collar 102 has a cylindrical shape and becomes thin. Therefore, the contact area between the collar 102 and the base plate 100 becomes small, and the surface pressure of the axial force applied to the base plate 100 when the semiconductor device 10 and the cooling member 11 are fastened by the bolt 12 becomes high, and the base plate becomes large. Buckling may occur at 100. In addition, a cavity may be formed inside the collar 102, the rigidity of the collar 102 may decrease, and the collar 102 may be deformed.
  • the surface of the collar 102 facing the base plate 100 is a seating surface except for the first bolt hole 100h. Therefore, the contact area between the collar 102 and the base plate 100 becomes large, and the surface pressure of the axial force applied to the base plate 100 when the semiconductor device 10 and the cooling member 11 are fastened by the bolt 12 becomes low, and the base plate Buckling is less likely to occur at 100. Further, the rigidity of the collar 102 is improved, and the collar 102 is less likely to be deformed.
  • the second end 132 of the collar 102 and the second main surface 101b of the case 101 form the same plane and do not form a step.
  • the base plate 100 contacts the case 101 over almost the entire surface and is held by the case 101.
  • the case 101 can suppress the deformation of the base plate 100 due to thermal stress.
  • the case 101 and the collar 102 are preferably integrally molded products and are manufactured by insert molding. As a result, the adhesion between the case 101 and the collar 102 can be improved, and the pull-out resistance can be further improved.
  • the shaft 110 of the bolt 12 passes through the first bolt hole 100h and the second bolt hole 102h and is screwed into the third bolt hole 11h. Further, the head 111 of the bolt 12 applies an axial force to the collar 102. Further, the head 111 of the bolt 12 has a seating surface 111s. Further, the first end 131 of the collar 102 comes into contact with the entire seat surface 111s.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device with a cooling member according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a collar provided in the semiconductor device with a cooling member according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 4A is a top view.
  • FIG. 4B is a side view.
  • the color 102 shown in FIGS. 3 and 4 differs from the color 102 shown in FIGS. 1 and 2 mainly in the following differences.
  • the first end 131 of the collar 102 includes a flange 140.
  • the first end 131 of the collar 102 does not include the flange 140.
  • the outer peripheral surface 102p of the collar 102 has a flatfish knurl 102k.
  • the flatfish knurl 102k has a knurl groove.
  • the knurled groove preferably has a depth of 0.5 mm or more.
  • the knurled groove hinders the movement of the case 101 in the direction away from the base plate 100. Therefore, when thermal stress is applied to the semiconductor device 1 with a cooling member by a temperature cycle test or the like, it is possible to prevent the case 101 from being separated from the collar 102 in the direction away from the base plate 100. That is, the pull-out strength in the direction away from the base plate 100 can be improved.
  • the flatfish knurl 102k prevents the collar 102 from rotating in the circumferential direction. Therefore, it is possible to prevent the collar 102 from rotating in the circumferential direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a semiconductor device with a cooling member according to a second modification of the first embodiment.
  • the color 102 shown in FIG. 5 is different from the color 102 shown in FIGS. 1 and 2 mainly in the following differences.
  • the first end 131 of the collar 102 includes a flange 140.
  • the first end 131 of the collar 102 includes the first flange 140.
  • the second end 132 of the collar 102 includes a second flange 141.
  • the case 101 is separated from the base plate 100 from the collar 102 in the same direction as the semiconductor device 1 with a cooling member of the first embodiment. It is possible to suppress withdrawal.
  • the semiconductor device 1 with a cooling member of the third modification of the first embodiment it is possible to prevent the case 101 from being separated from the collar 102 in the direction approaching the base plate 100. That is, the pull-out strength in the direction approaching the base plate 100 can be improved.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a semiconductor device with a cooling member according to a third modification of the first embodiment.
  • the color 102 shown in FIG. 6 is different from the color 102 shown in FIGS. 1 and 2 mainly in the following differences.
  • the collar 102 shown in FIGS. 1 and 2 does not have a protrusion on the outer peripheral surface 102p.
  • the collar 102 shown in FIG. 6 has a protrusion 150 on the outer peripheral surface 102p.
  • the case 101 is separated from the base plate 100 from the collar 102 in the same direction as the semiconductor device 1 with a cooling member of the first embodiment. It is possible to suppress withdrawal.
  • the protrusion 150 hinders the rotation of the collar 102 in the circumferential direction. Therefore, it is possible to prevent the collar 102 from rotating in the circumferential direction.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a semiconductor device with a cooling member according to a fourth modification of the first embodiment.
  • the case 101 shown in FIG. 7 is different from the case 101 shown in FIGS. 1 and 2 mainly in the following differences.
  • the through hole 101h has a substantially constant diameter.
  • the through hole 101h has a counterbore hole 160 and an accommodation hole 161.
  • the counterbore hole 160 is arranged on the side of the first main surface 101a of the case 101.
  • the accommodating hole 161 is arranged on the side of the second main surface 101b of the case 101.
  • the accommodating hole 161 is connected to the counterbore hole 160.
  • the accommodating hole 161 accommodates the collar 102.
  • the case 101 is separated from the base plate 100 from the collar 102 in the same direction as the semiconductor device 1 with a cooling member of the first embodiment. It is possible to suppress withdrawal.
  • the wall thickness of the case 101 can be increased, and the rigidity of the case 101 can be improved.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating the semiconductor device with a cooling member according to the second embodiment.
  • the semiconductor device 2 with a cooling member of the second embodiment shown in FIG. 8 is different from the semiconductor device 1 with a cooling member of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 mainly in the following differences. To do.
  • the shaft 110 of the bolt 12 passes through the first bolt hole 100h and the second bolt hole 102h and is screwed into the third bolt hole 11h. Further, the head 111 of the bolt 12 applies an axial force to the collar 102. Further, the head 111 of the bolt 12 has a seating surface 111s. Further, the first end 131 of the collar 102 comes into contact with the entire seat surface 111s.
  • the stud bolt 22 passes through the first bolt hole 100h and the second bolt hole 102h and is screwed into the third bolt hole 11h. To do. Further, the nut 23 screwed into the stud bolt 22 applies an axial force to the collar 102. Further, the nut 23 has a seat surface 23s. Further, the first end 131 of the collar 102 comes into contact with the entire seat surface 23s.
  • the case 101 is prevented from being separated from the collar 102 in the direction away from the base plate 100. can do.
  • each embodiment can be freely combined, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

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Abstract

ベース板から離れる方向にケースがカラーから離脱することを抑制することができる半導体装置を提供する。半導体装置は、ベース板、ケース及びカラーを備える。ベース板は、金属又は合金からなる。ベース板は、第１のボルト孔を有する。ケースは、樹脂からなる。ケースは、第１の主面及び第２の主面を有する。第２の主面は、ベース板に接触する。ケースは、貫通孔を有する。カラーは、金属又は合金からなる。カラーは、貫通孔の内部に配置される。カラーは、第１の端部及び第２の端部を備える。第１の端部は、第１の主面が配置される側に配置される。第２の端部は、第２の主面が配置される側に配置される。カラーは、第２のボルト孔を有する。第１の端部は、フランジを備える。又は、カラーは、外周面を有する。外周面は、平目ローレットを有する。

Description

半導体装置、及び冷却用部材付き半導体装置
　本発明は、半導体装置、及び冷却用部材付き半導体装置に関する。
　産業用、電気鉄道用、車載用等の半導体装置は、半導体素子を備える。当該半導体装置は、半導体素子が発する熱を放出するために、冷却フィン、冷却ジャケット等の冷却用部材に固定される。半導体装置が冷却用部材に固定される際には、多くの場合は、半導体装置及び冷却用部材が、ボルト等により締結される。
　半導体装置は、多くの場合は、金属からなるベース板、及び樹脂からなるケースを備える。半導体装置及び冷却用部材がボルトにより締結される場合にボルトがケースに接触したときは、ケースの、ボルトに接触するボルト接触面がクリープし、半導体装置の放熱性が低下する。このため、多くの場合は、金属からなるカラーがケースに取り付けられ、半導体装置及び冷却用部材がカラーを介してボルトにより締結される。
　カラーの中には、ケースからの引き抜き耐力を向上するために、フランジを備えるものがある。フランジは、多くの場合は、ベース板とカラーとの接触面積を増やすために、ベース板が配置される側にある端部に備えられる。
　特許文献１に記載された半導体装置においては、樹脂ケースの樹脂にＳ字型金属円筒が埋め込まれる（段落０００７）。Ｓ字型金属円筒の金属ベースと接する面は、樹脂面から突出している（段落０００７）。Ｓ字型金属円筒の空洞部と金属ベースの貫通孔は、ネジで外部機器へ取り付けるための取り付け孔となる（段落０００７）。このＳ字型構造とすることで、樹脂との密着性が上がる（段落０００８）。Ｓ字加工は連続した絞り加工でできるため、製作コストが安価で、大量生産ができる（段落０００８）。Ｓ字型金属円筒の先端部を樹脂ケースより突出させることで、樹脂ケースと金属ベースを接着剤で接着する場合に接着剤の厚さを面内で一定に保ち、接着強度を高めることができ、ネジ締めの力をＳ字型金属円筒で支えるため、樹脂ケースにはヒビ割れは発生しない（段落０００８）。
特開平９－１２９８２３号公報
　しかし、上述した半導体装置は、ベース板から離れる方向にケースがカラーから離脱しやすいという問題を有する。この問題は、温度サイクル試験等により熱応力が半導体装置に加わった場合等に顕著になる。
　本発明は、これらの問題を解決するためになされた。本発明が解決しようとする課題は、ベース板から離れる方向にケースがカラーから離脱することを抑制することができる半導体装置を提供することである。
　半導体装置は、ベース板、ケース及びカラーを備える。
　ベース板は、金属又は合金からなる。ベース板は、第１のボルト孔を有する。
　ケースは、樹脂からなる。ケースは、第１の主面及び第２の主面を有する。第２の主面は、第１の主面がある側とは反対の側にあり、ベース板に接触する。ケースは、貫通孔を有する。貫通孔は、第１の主面から第２の主面に至る。
　カラーは、金属又は合金からなる。カラーは、貫通孔の内部に配置される。カラーは、第１の端部及び第２の端部を備える。第１の端部は、第１の主面が配置される側に配置される。第２の端部は、第２の主面が配置される側に配置される。カラーは、第２のボルト孔を有する。第２のボルト孔は、第１の端部から第２の端部に至り、第１のボルト孔につながる。
　第１の端部は、フランジを備える。又は、カラーは、外周面を有する。外周面は、第１の端部から第２の端部に至る。外周面は、平目ローレットを有する。
　本発明によれば、ベース板から離れる方向にケースを動かすことがフランジ又はローレット溝により阻害される。このため、ベース板から離れる方向にケースがカラーから離脱することを抑制することができる。
　本発明の目的、特徴、局面及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。 実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する拡大断面図である。 実施の形態１の第１変形例の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。 実施の形態１の第１変形例の冷却用部材付き半導体装置に備えられるカラーを模式的に図示する図である。 実施の形態１の第２変形例の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。 実施の形態１の第３変形例の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。 実施の形態１の第４変形例の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。 実施の形態２の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。
　１　実施の形態１
　１．１　冷却用部材付き半導体装置
　図１は、実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。
　図１に図示される冷却用部材付き半導体装置１は、半導体装置１０、冷却用部材１１及びボルト１２を備える。
　半導体装置１０は、半導体モジュール、半導体ディスクリート部品等であり、望ましくはパワー半導体モジュール、パワー半導体ディスクリート部品等である。半導体装置１０は、ボルト孔１０ｈを有する。
　冷却用部材１１は、冷却フィン、冷却ジャケット等である。冷却用部材１１は、ボルト孔１１ｈを有する。
　ボルト１２は、軸１１０及び頭１１１を備える。軸１１０は、ボルト孔１０ｈを通り、ボルト孔１１ｈに螺合する。頭１１１は、冷却用部材１１に向かう方向の軸力を半導体装置１０に加える。これにより、半導体装置１０及び冷却用部材１１がボルト１２により締結される。また、半導体装置１０が冷却用部材１１に固定される。
　半導体装置１０は、動作時に熱を発する。発せられた熱は、冷却用部材１１に伝わる。冷却用部材１１は、伝わってきた熱を放つ。これにより、半導体装置１０が冷却される。
　１．２　半導体装置
　図２は、実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する拡大断面図である。図２は、実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置に備えられるカラーの周辺を拡大して図示する。
　半導体装置１０は、図１及び図２に図示されるように、ベース板１００、ケース１０１及びカラー１０２を備える。また、半導体装置１０は、図１に図示されるように、絶縁部材１０３、半導体チップ１０４、電極１０５及び封止材１０６を備える。カラー１０２は、ブッシュ等とも呼ばれる。
　ベース板１００は、金属又は合金からなる。ベース板１００は、図２に図示されるように、第１のボルト孔１００ｈを有する。
　ケース１０１は、樹脂からなる。ケース１０１は、ベース板１００上に配置される。ケース１０１は、図２に図示されるように、第１の主面１０１ａ及び第２の主面１０１ｂを有する。第２の主面１０１ｂは、第１の主面１０１ａがある側とは反対の側にある。第２の主面１０１ｂは、ベース板１００に接触する。また、ケース１０１は、図２に図示されるように、貫通孔１０１ｈを有する。貫通孔１０１ｈは、第１の主面１０１ａから第２の主面１０１ｂに至る。ケース１０１は、枠状の形状を有する。このため、ベース板１００及びケース１０１は、図１に図示されるように、ベース板１００上にありケース１０１に囲まれる空間１１０を定義する。空間１１０の内部には、絶縁部材１０３、半導体チップ１０４、電極１０５の主要部及び封止材１０６が配置される。ケース１０１は、電極１０５を保持する。
　カラー１０２は、金属又は合金からなる。カラー１０２は、ケース１０１に装着され、貫通孔１０１ｈの内部に配置される。カラー１０２は、図２に図示されるように、第１の端部１３１及び第２の端部１３２を備える。第１の端部１３１は、ケース１０１の第１の主面１０１ａが配置される側に配置される。第２の端部１３２は、ケース１０１の第２の主面１０１ｂが配置される側に配置される。カラー１０２は、図２に図示されるように、第２のボルト孔１０２ｈを有する。第２のボルト孔１０２ｈは、第１の端部１３１から第２の端部１３２に至り、第１のボルト孔１００ｈにつながる。第１の端部１３１は、図２に図示されるように、フランジ１４０を備える。また、カラー１０２は、図２に図示されるように、外周面１０２ｐを有する。外周面１０２ｐは、第１の端部１３１から第２の端部１３２に至る。
　絶縁部材１０３は、ベース板１００上に配置され、ベース板１００に接合される。
　半導体チップ１０４は、望ましくはパワー半導体チップである。半導体チップ１０４は、絶縁部材１０３上に配置され、絶縁部材１０３に接合される。これにより、半導体チップ１０４が、絶縁部材１０３によりベース板１００から隔てられ、絶縁部材１０３によりベース板１００から電気的に絶縁される。
　電極１０５は、半導体チップ１０４に接合される。これにより、電極１０５は、半導体チップ１０４に電気的に接続される。
　封止材１０６は、ゲル、ポッティング樹脂等からなる。封止材１０６は、空間１１０に充填され、半導体チップ１０４を封止する。
　実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置１によれば、ベース板１００から離れる方向にケース１０１を動かすことがフランジ１４０により阻害される。このため、温度サイクル試験等により熱応力が冷却用部材付き半導体装置１に加わった場合等に、ベース板１００から離れる方向にケース１０１がカラー１０２から離脱することを抑制することができる。すなわち、ベース板１００から離れる方向への引き抜き耐力を向上することができる。
　カラー１０２は、望ましくは、鍛造品又は切削品であり、鍛造成形又は切削加工により製造される。
　特許文献１に記載されているようにカラー１０２が絞り加工により製造される場合は、カラー１０２が円筒状の形状を有し薄肉になる。このため、カラー１０２とベース板１００との接触面積が小さくなり、半導体装置１０及び冷却用部材１１がボルト１２により締結された場合にベース板１００に加わる軸力の面圧が高くなり、ベース板１００に座屈が発生する場合がある。また、カラー１０２の内部に空洞が形成され、カラー１０２の剛性が低下し、カラー１０２が変形する場合がある。
　これに対して、カラー１０２が鍛造成形又は切削加工により製造される場合は、カラー１０２の、ベース板１００に対向する面は、第１のボルト孔１００ｈを除いて座面となっている。このため、カラー１０２とベース板１００との接触面積が大きくなり、半導体装置１０及び冷却用部材１１がボルト１２により締結された場合にベース板１００に加わる軸力の面圧が低くなり、ベース板１００に座屈が発生しにくい。また、カラー１０２の剛性が向上し、カラー１０２が変形しにくい。
　カラー１０２の第２の端部１３２及びケース１０１の第２の主面１０１ｂは、同一平面を構成し、段差を形成しない。
　特許文献１に記載されているようにカラー１０２の第２の端部１３２がケース１０１の第２の主面１０１ｂから突出する場合は、ケース１０１とベース板１００との接触面積が小さくなり、熱応力によるベース板１００の変形をケース１０１により抑制することが困難になり、半導体装置１０及び冷却用部材１１がボルト１２により締結された状態で温度サイクル試験が行われた場合にベース板１００が変形して冷却用部材付き半導体装置１の信頼性が低下する場合がある。例えば、冷却用部材付き半導体装置１に水漏れが発生する場合がある。
　これに対して、カラー１０２の第２の端部１３２及びケース１０１の第２の主面１０１ｂが同一平面を構成する場合は、ベース板１００がほぼ全面にわたってケース１０１に接触しケース１０１により保持され、熱応力によるベース板１００の変形をケース１０１により抑制することができる。
　ケース１０１及びカラー１０２は、望ましくは、一体成型品であり、インサート成型により製造される。これにより、ケース１０１とカラー１０２との密着力を向上することができ、引き抜き耐力をさらに向上することができる。
　実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置１においては、ボルト１２の軸１１０が、第１のボルト孔１００ｈ及び第２のボルト孔１０２ｈを通り、第３のボルト孔１１ｈに螺合する。また、ボルト１２の頭１１１が、カラー１０２に軸力を加える。また、ボルト１２の頭１１１が、座面１１１ｓを有する。また、カラー１０２の第１の端部１３１が座面１１１ｓの全体に接触する。
　図３は、実施の形態１の第１変形例の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。図４は、実施の形態１の第１変形例の冷却用部材付き半導体装置に備えられるカラーを模式的に図示する図である。図４（ａ）は、上面図である。図４（ｂ）は、側面図である。
　図３及び図４に図示されるカラー１０２は、主に下記の相違点で図１及び図２に図示されるカラー１０２と相違する。
　図１及び図２に図示されるカラー１０２においては、カラー１０２の第１の端部１３１が、フランジ１４０を備える。これに対して、図３及び図４に図示されるカラー１０２においては、カラー１０２の第１の端部１３１が、フランジ１４０を備えない。また、カラー１０２の外周面１０２ｐが、平目ローレット１０２ｋを有する。平目ローレット１０２ｋは、ローレット溝を有する。ローレット溝は、望ましくは０．５ｍｍ以上の深さを有する。
　実施の形態１の第１変形例の冷却用部材付き半導体装置１によれば、ベース板１００から離れる方向にケース１０１を動かすことがローレット溝により阻害される。このため、温度サイクル試験等により熱応力が冷却用部材付き半導体装置１に加わった場合等に、ベース板１００から離れる方向にケース１０１がカラー１０２から離脱することを抑制することができる。すなわち、ベース板１００から離れる方向への引き抜き耐力を向上することができる。
　また、実施の形態１の第１変形例の冷却用部材付き半導体装置１によれば、カラー１０２が周方向に回転することが平目ローレット１０２ｋにより阻害される。このため、カラー１０２が周方向に回転することを抑制することができる。
　図５は、実施の形態１の第２変形例の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。
　図５に図示されるカラー１０２は、主に下記の相違点で図１及び図２に図示されるカラー１０２と相違する。
　図１及び図２に図示されるカラー１０２においては、カラー１０２の第１の端部１３１が、フランジ１４０を備える。これに対して、図５に図示されるカラー１０２においては、カラー１０２の第１の端部１３１が、第１のフランジ１４０を備える。また、カラー１０２の第２の端部１３２が、第２のフランジ１４１を備える。
　実施の形態１の第３変形例の冷却用部材付き半導体装置１によれば、実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置１と同様に、ベース板１００から離れる方向にケース１０１がカラー１０２から離脱することを抑制することができる。
　加えて、実施の形態１の第３変形例の冷却用部材付き半導体装置１によれば、ベース板１００に近づく方向にケース１０１がカラー１０２から離脱することを抑制することができる。すなわち、ベース板１００に近づく方向への引き抜き耐力を向上することができる。
　図６は、実施の形態１の第３変形例の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。
　図６に図示されるカラー１０２は、主に下記の相違点で図１及び図２に図示されるカラー１０２と相違する。
　図１及び図２に図示されるカラー１０２は、外周面１０２ｐに突起を備えない。これに対して、図６に図示されるカラー１０２は、外周面１０２ｐに突起１５０を備える。
　実施の形態１の第３変形例の冷却用部材付き半導体装置１によれば、実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置１と同様に、ベース板１００から離れる方向にケース１０１がカラー１０２から離脱することを抑制することができる。
　加えて、実施の形態１の第３変形例の冷却用部材付き半導体装置１によれば、カラー１０２が周方向に回転することが突起１５０により阻害される。このため、カラー１０２が周方向に回転することを抑制することができる。
　図７は、実施の形態１の第４変形例の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。
　図７に図示されるケース１０１は、主に下記の相違点で図１及び図２に図示されるケース１０１と相違する。
　図１及び図２に図示されるケース１０１においては、貫通孔１０１ｈが、概ね一定の径を有する。これに対して、図７に図示されるケース１０１においては、貫通孔１０１ｈが、ザグリ孔１６０及び収容孔１６１を有する。ザグリ孔１６０は、ケース１０１の第１の主面１０１ａの側に配置される。収容孔１６１は、ケース１０１の第２の主面１０１ｂの側に配置される。収容孔１６１は、ザグリ孔１６０につながる。収容孔１６１は、カラー１０２を収容する。
　実施の形態１の第４変形例の冷却用部材付き半導体装置１によれば、実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置１と同様に、ベース板１００から離れる方向にケース１０１がカラー１０２から離脱することを抑制することができる。
　加えて、実施の形態１の第４変形例の冷却用部材付き半導体装置１によれば、ケース１０１の肉厚を厚くすることができ、ケース１０１の剛性を向上することができる。
　２　実施の形態２
　図８は、実施の形態２の冷却用部材付き半導体装置を模式的に図示する断面図である。
　図８に図示される実施の形態２の冷却用部材付き半導体装置２は、主に下記の相違点で図１及び図２に図示される実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置１と相違する。
　実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置においては、ボルト１２の軸１１０が、第１のボルト孔１００ｈ及び第２のボルト孔１０２ｈを通り、第３のボルト孔１１ｈに螺合する。また、ボルト１２の頭１１１が、カラー１０２に軸力を加える。また、ボルト１２の頭１１１が、座面１１１ｓを有する。また、カラー１０２の第１の端部１３１が座面１１１ｓの全体に接触する。
　これに対して、実施の形態２の冷却用部材付き半導体装置２においては、スタッドボルト２２が、第１のボルト孔１００ｈ及び第２のボルト孔１０２ｈを通り、第３のボルト孔１１ｈに螺合する。また、スタッドボルト２２に螺合されるナット２３が、カラー１０２に軸力を加える。また、ナット２３が、座面２３ｓを有する。また、カラー１０２の第１の端部１３１が座面２３ｓの全体に接触する。
　実施の形態２の冷却用部材付き半導体装置２によれば、実施の形態１の冷却用部材付き半導体装置１と同様に、ベース板１００から離れる方向にケース１０１がカラー１０２から離脱することを抑制することができる。
　加えて、実施の形態２の冷却用部材付き半導体装置２によれば、冷却用部材付き半導体装置２が組み立てられる際に、位置決めを容易に行うことができる。
　なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
　この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　１，２　冷却用部材付き半導体装置、１０　半導体装置、１１　冷却用部材、１２　ボルト、２２　スタッドボルト、２３　ナット、１００　ベース板、１０１　ケース、１０２　カラー、１０２ｋ　平目ローレット、１４０　フランジ（第１のフランジ）、１４１　第２のフランジ、１５０　突起。

Claims (13)

  1. 　金属又は合金からなり、第１のボルト孔（１００ｈ）を有するベース板（１００）と、
    　樹脂からなり、第１の主面（１０１ａ）と前記第１の主面（１０１ａ）がある側とは反対の側にあり前記ベース板（１００）に接触する第２の主面（１０１ｂ）とを有し、前記第１の主面（１０１ａ）から前記第２の主面（１０１ｂ）に至る貫通孔（１０１ｈ）を有するケース（１０１）と、
    　金属又は合金からなり、前記貫通孔（１０１ｈ）の内部に配置され、前記第１の主面（１０１ａ）が配置される側に配置される第１の端部（１３１）と前記第２の主面（１０１ｂ）が配置される側に配置される第２の端部（１３２）とを備え、前記第１の端部（１３１）から前記第２の端部（１３２）に至り前記第１のボルト孔（１００ｈ）につながる第２のボルト孔（１０２ｈ）を有し、前記第１の端部（１３１）がフランジ（１４０）を備えるカラー（１０２）と、
    を備える半導体装置（１０）。
  2. 　前記フランジ（１４０）は、第１のフランジ（１４０）であり、
    　前記第２の端部（１３２）は、第２のフランジ（１４１）を備える
    請求項１の半導体装置（１０）。
  3. 　金属又は合金からなり、第１のボルト孔（１００ｈ）を有するベース板（１００）と、
    　樹脂からなり、第１の主面（１０１ａ）と前記第１の主面（１０１ａ）がある側とは反対の側にあり前記ベース板（１００）に接触する第２の主面（１０１ｂ）とを有し、前記第１の主面（１０１ａ）から前記第２の主面（１０１ｂ）に至る貫通孔（１０１ｈ）を有するケース（１０１）と、
    　金属又は合金からなり、前記貫通孔（１０１ｈ）の内部に配置され、前記第１の主面（１０１ａ）が配置される側に配置される第１の端部（１３１）と前記第２の主面（１０１ｂ）が配置される側に配置される第２の端部（１３２）とを有し、前記第１の端部（１３１）から前記第２の端部（１３２）に至り前記第１のボルト孔（１００ｈ）につながる第２のボルト孔（１０２ｈ）を有し、前記第１の端部（１３１）から前記第２の端部（１３２）に至る外周面（１０２ｐ）を有し、前記外周面（１０２ｐ）が平目ローレット（１０２ｋ）を有するカラー（１０２）と、
    を備える半導体装置（１０）。
  4. 　前記平目ローレット（１０２ｋ）は、０．５ｍｍ以上の深さを有するローレット溝を有する
    請求項３の半導体装置（１０）。
  5. 　前記カラー（１０２）は、鍛造品又は切削品である
    請求項１から４までのいずれかの半導体装置（１０）。
  6. 　前記第２の端部（１３２）及び前記第２の主面（１０１ｂ）は、同一平面を構成する
    請求項１から４までのいずれかの半導体装置（１０）。
  7. 　前記貫通孔（１０１ｈ）は、
    　前記第１の主面（１０１ａ）の側に配置されるザグリ孔（１６０）と、
    　前記第２の主面（１０１ｂ）の側に配置され、前記ザグリ孔（１６０）につながり、前記カラー（１０２）を収容する収容孔（１６１）と、
    を有する
    請求項１から４までのいずれかの半導体装置（１０）。
  8. 　前記ケース（１０１）及び前記カラー（１０２）は、一体成型品である
    請求項１から４までのいずれかの半導体装置（１０）。
  9. 　前記カラー（１０２）は、前記第１の端部（１３１）から前記第２の端部（１３２）に至る外周面（１０２ｐ）を有し、前記外周面（１０２ｐ）に突起（１５０）を備える
    請求項１から４までのいずれかの半導体装置（１０）。
  10. 　請求項１から４までのいずれかの半導体装置（１０）と、
    　第３のボルト孔（１１ｈ）を有する冷却用部材（１１）と、
    　前記第１のボルト孔（１００ｈ）及び前記第２のボルト孔（１０２ｈ）を通り前記第３のボルト孔（１１ｈ）に螺合する軸（１１０）と前記カラー（１０２）に軸力を加える頭（１１１）とを備えるボルト（１２）と、
    を備える冷却用部材付き半導体装置（１）。
  11. 　前記頭（１１１）は、座面（１１１ｓ）を有し、
    　前記第１の端部（１３１）は、前記座面（１１１ｓ）の全体に接触する
    請求項１０の冷却用部材付き半導体装置（１）。
  12. 　請求項１から４までのいずれかの半導体装置（１０）と、
    　第３のボルト孔（１１ｈ）を有する冷却用部材（１１）と、
    　前記第１のボルト孔（１００ｈ）及び前記第２のボルト孔（１０２ｈ）を通り前記第３のボルト孔（１１ｈ）に螺合するスタッドボルト（２２）と、
    　前記スタットボルト（２２）に螺合され前記カラー（１０２）に軸力を加えるナット（２３）と、
    を備える冷却用部材付き半導体装置（２）。
  13. 　前記ナット（２３）は、座面（２３ｓ）を有し、
    　前記第１の端部（１３１）は、前記座面（２３ｓ）の全体に接触する
    請求項１２の冷却用部材付き半導体装置（２）。
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