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JP5891616B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device.

半導体素子と、半導体素子の表面側、裏面側にそれぞれ電気的および熱的に接合された金属板と、各金属板における半導体素子とは反対側の面である放熱面に熱的に接合された冷却器とを備える半導体装置において、互いに対向する金属板の放熱面と冷却器の接合面とには、それぞれ凹凸が形成されるとともに、両面の接合状態では当該両面の凹凸が噛み合っており、互いに対向する金属板の放熱面と冷却器の接合面との間には、電気的に絶縁性を有する絶縁膜が介在しており、この絶縁膜を介して当該両面の凹凸が噛み合っている半導体装置が知られている（特許文献１）。   Thermally bonded to a semiconductor element, a metal plate electrically and thermally bonded to the front surface side and the back surface side of the semiconductor element, respectively, and a heat radiating surface on the opposite side to the semiconductor element in each metal plate In a semiconductor device including a cooler, unevenness is formed on each of the heat radiation surface of the metal plate and the bonding surface of the cooler facing each other, and the unevenness on both surfaces meshes with each other in a bonded state on both surfaces, and A semiconductor device in which an electrically insulating insulating film is interposed between the heat radiating surface of the opposing metal plate and the joint surface of the cooler, and the irregularities on both surfaces are meshed with each other through this insulating film Is known (Patent Document 1).

特開２０１０−０６２４９０号公報JP 2010-062490 A

しかしながら、接合面に充填されるグリースが膨張及び収縮を繰り返し、グリースが金属板と冷却器との間の隙間に掃き出されてしまい、冷却性能が下がるという問題があった。   However, the grease filled in the joint surface repeatedly expands and contracts, and the grease is swept into the gap between the metal plate and the cooler, resulting in a problem that the cooling performance is lowered.

本発明が解決しようとする課題は、冷却性能を維持する半導体装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device that maintains cooling performance.

本発明は、伝熱部材が設けられた領域の外側で、冷却器と対向する半導体モジュールの表面、又は、半導体モジュールと対向する冷却器の表面の少なくとも一方の表面に、凹部を形成することによって上記課題を解決する。   According to the present invention, a recess is formed on the surface of the semiconductor module facing the cooler or the surface of the cooler facing the semiconductor module outside the region where the heat transfer member is provided. Solve the above problems.

本発明によれば、凹部によって、半導体モジュールと冷却器との間の隙間が拡張されているため、伝熱部材が半導体モジュールと冷却器との間の冷却領域の外側に掃き出されにくくなり、その結果として、冷却性能を維持することができる。   According to the present invention, since the gap between the semiconductor module and the cooler is expanded by the recess, the heat transfer member is less likely to be swept out of the cooling region between the semiconductor module and the cooler, As a result, the cooling performance can be maintained.

本発明の実施形態に係る半導体装置に含まれる半導体モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor module contained in the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 図１の半導体モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor module of FIG. 比較例の半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device of a comparative example. 図３のＸ部分の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a portion X in FIG. 3. ポンプアウト後の様子を説明するための図であり、図３のＸ部分の拡大図に相当する図である。It is a figure for demonstrating the mode after a pump out, and is a figure equivalent to the enlarged view of the X section of FIG. 本発明の変形例に係る半導体モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor module which concerns on the modification of this invention. 本発明の変形例に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on the modification of this invention. 本発明の他の実施形態に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の変形例に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on the modification of this invention. 本発明の他の実施形態に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の変形例に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on the modification of this invention. 本発明の他の実施形態に係る半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る半導体装置に含まれる半導体モジュールの斜視図である。1 is a perspective view of a semiconductor module included in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図１２ａのＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 図１２ａの半導体モジュールの平面図である。12b is a plan view of the semiconductor module of FIG. 12a. FIG. 本発明の変形例に係る半導体装置に含まれる冷却器の斜視図である。It is a perspective view of the cooler contained in the semiconductor device which concerns on the modification of this invention. 図１３ａのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the BB line of FIG. 13a. 図１３ａの冷却器の平面図である。FIG. 13b is a plan view of the cooler of FIG. 13a.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

《第１実施形態》
図１は本発明の実施形態に係る半導体装置１００に含まれる半導体モジュール１の断面図である。本実施形態における半導体装置１００は、例えば、自動車に搭載される三相電圧型ＰＭＷ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータ等の電力変換装置（電力制御装置）に組み込まれる装置である。 << First Embodiment >>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor module 1 included in a semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device 100 according to the present embodiment is a device incorporated in a power conversion device (power control device) such as a three-phase voltage type PMW (Pulse Width Modulation) inverter mounted on an automobile, for example.

図１に示すように、半導体モジュール１は、半導体素子１１と、第１のはんだ接続部１２と、第２のはんだ接続部１３と、第１の導電板１４と、第２の導電板１５と、モールド部１６と、を備えている。半導体素子１１には、整流ダイオード、サイリスタ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワーデバイスが用いられ、以下、ＩＧＢＴを例として、説明する。   As shown in FIG. 1, the semiconductor module 1 includes a semiconductor element 11, a first solder connection portion 12, a second solder connection portion 13, a first conductive plate 14, and a second conductive plate 15. , And a mold part 16. The semiconductor element 11 includes a power device such as a rectifier diode, a thyristor, a bipolar transistor, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Circuit-Effect Transistor), and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). To do.

半導体素子１１の上面にはコレクタ電極が形成され、下面にはエミッタ電極が形成されている。また半導体素子１１のベース電極は、図示しないボンディングワイヤを介して駆動基板（図示しない）に接続されている。半導体素子１１の上面には、板状の第１の導電板１４が設けられ、半導体素子１１の上面と第１の導電板１４は、第１のはんだ接続部１２を介して接続されている。第１の導電板１４は、第１の接続部１４１と第１の導出部１４２とを有しており、第１の接続部１４１及び第１の導出部１４２は一体に形成されている。第１の接続部１４１は、後述するモールド部１６に収容され、第１のはんだ接続部１２を介して、半導体素子１１の上面に接続されている。第１の導出部１４２は第１の接続部１４１から外方に導出し、第１の導出部１４２の一部はモールド部１６から露出している。当該露出部分が半導体モジュール１の端子部となる。   A collector electrode is formed on the upper surface of the semiconductor element 11, and an emitter electrode is formed on the lower surface. The base electrode of the semiconductor element 11 is connected to a drive substrate (not shown) via a bonding wire (not shown). A plate-like first conductive plate 14 is provided on the upper surface of the semiconductor element 11, and the upper surface of the semiconductor element 11 and the first conductive plate 14 are connected via a first solder connection portion 12. The first conductive plate 14 includes a first connection portion 141 and a first lead-out portion 142, and the first connection portion 141 and the first lead-out portion 142 are integrally formed. The first connection portion 141 is accommodated in a mold portion 16 described later, and is connected to the upper surface of the semiconductor element 11 via the first solder connection portion 12. The first lead-out part 142 is led out from the first connection part 141, and a part of the first lead-out part 142 is exposed from the mold part 16. The exposed portion becomes a terminal portion of the semiconductor module 1.

第２の導電板１５は、第２の接続部１５１と第２の導出部１５２とを有しており、第２の接続部１５１及び第２の導出部１５２は一体に形成されている。第２の接続部１５１は、後述するモールド部１６に収容され、第２のはんだ接続部１３を介して、半導体素子１１の下面に接続されている。第２の導出部１５２は第２の接続部１５１から外方に導出し、第２の導出部１５２の一部はモールド部１６から露出している。当該露出部分が半導体モジュール１の端子部となる。第１の導電板１４及び第２の導電板１５は、例えば銅により形成される。   The second conductive plate 15 includes a second connection portion 151 and a second lead-out portion 152, and the second connection portion 151 and the second lead-out portion 152 are integrally formed. The second connection portion 151 is accommodated in a mold portion 16 described later, and is connected to the lower surface of the semiconductor element 11 via the second solder connection portion 13. The second lead-out part 152 is led out from the second connection part 151, and a part of the second lead-out part 152 is exposed from the mold part 16. The exposed portion becomes a terminal portion of the semiconductor module 1. The first conductive plate 14 and the second conductive plate 15 are made of, for example, copper.

第１のはんだ接続部１２及び第２のはんだ接続部１３は、半導体素子１１の表面と第１の導電板１４との間、及び、半導体素子１１の表面と第２の導電板１５との間にそれぞれ介在して、半導体素子１１と第１の導電板１４及び第２の導電板１５との間を、それぞれ電気的に接続しつつ熱伝達するよう設けられている。   The first solder connection portion 12 and the second solder connection portion 13 are between the surface of the semiconductor element 11 and the first conductive plate 14 and between the surface of the semiconductor element 11 and the second conductive plate 15. Are provided so as to transfer heat between the semiconductor element 11 and the first conductive plate 14 and the second conductive plate 15 while being electrically connected to each other.

モールド部１６は、エポキシ系樹脂やＰＰＣ樹脂等の塑性変形可能な絶縁体で構成されており、半導体素子１１と、第１のはんだ接続部１２及び第２のはんだ接続部１３と、第１の導電板１４及び第２の導電板１５とを封止している。第１の接続部１４１の上面は、モールド部１６により覆われているが、第２の接続部１５１の下面は、モールド部１６に覆われておらず、露出している。第２の接続部１５１の下面は、冷却器２の冷却面と対向し、半導体素子１１の熱を冷却器２に放熱するための放熱面となる。   The mold part 16 is made of a plastically deformable insulator such as epoxy resin or PPC resin, and includes the semiconductor element 11, the first solder connection part 12 and the second solder connection part 13, and the first solder connection part 13. The conductive plate 14 and the second conductive plate 15 are sealed. The upper surface of the first connection portion 141 is covered with the mold portion 16, but the lower surface of the second connection portion 151 is not covered with the mold portion 16 and is exposed. The lower surface of the second connection portion 151 is opposed to the cooling surface of the cooler 2 and serves as a heat dissipation surface for radiating the heat of the semiconductor element 11 to the cooler 2.

モールド部１６の底面は、第２の接続部１５１の下面と面一になるよう形成されており、当該底面において、第２の接続部１５１の下面の外側の位置に、凹部１６１が形成されている。凹部１６１は、第２の接続部１５１の下面に沿った方向において、第２の接続部１５１を狭持する位置に形成されている。凹部１６１は、モールド部１６の底面から、モールド部１６の上面、言い換えると、モールド部１６の内側に向けて凹んだ形状であり、複数の凹んだ部分を有している。これにより、モールド部１６の底面及び凹部１６１の表面により覆われる空間内には、隙間が形成される。   The bottom surface of the mold part 16 is formed to be flush with the lower surface of the second connection part 151, and a recess 161 is formed on the bottom surface at a position outside the lower surface of the second connection part 151. Yes. The concave portion 161 is formed at a position that holds the second connection portion 151 in the direction along the lower surface of the second connection portion 151. The recess 161 has a shape that is recessed from the bottom surface of the mold portion 16 toward the upper surface of the mold portion 16, in other words, toward the inside of the mold portion 16, and has a plurality of recessed portions. Thereby, a gap is formed in the space covered by the bottom surface of the mold part 16 and the surface of the recess 161.

次に、図２を用いて、本例の半導体装置１００を説明する。図２は半導体装置１００の断面図である。なお、図２は、半導体モジュール１のうち、第２の接続部１５１及びモールド部１６を図示しており、他の構成の図示は省略されている。   Next, the semiconductor device 100 of this example will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device 100. 2 illustrates the second connection portion 151 and the mold portion 16 in the semiconductor module 1, and illustration of the other components is omitted.

図２に示すように、冷却器２は、アルミニウム等の材料により形成され、半導体モジュール１と当接する当接面２１と、収容部２２とを備えている。当接面２１は、半導体モジュール１の下面と対向し、放熱グリース３及び図示しない絶縁シートを介して、半導体モジュール１に押圧され、接続されている。収容部２２内には、水などの冷却冷媒を通すための流路が設けられている。そして、流路内を水が循環することで、半導体モジュール１の熱を奪い、半導体モジュール１を冷却する。なお、収容部２２に冷却ファンを設けてもよい。   As shown in FIG. 2, the cooler 2 is formed of a material such as aluminum, and includes a contact surface 21 that contacts the semiconductor module 1 and a housing portion 22. The contact surface 21 faces the lower surface of the semiconductor module 1 and is pressed and connected to the semiconductor module 1 via the heat dissipating grease 3 and an insulating sheet (not shown). A flow path for passing a cooling refrigerant such as water is provided in the accommodating portion 22. Then, the water circulates in the flow path, so that the heat of the semiconductor module 1 is taken and the semiconductor module 1 is cooled. Note that a cooling fan may be provided in the accommodating portion 22.

放熱グリース３は、第２の導電板１５と冷却器２との間に介在し、第２の導電板１５の熱を冷却器２に熱伝導させていている。放熱グリース３は、第２導電板１５の下面と当接面２１との間に形成される隙間を充填するための充填材であり、シリコングリース等により形成されている。放熱グリース３は、熱伝導により、半導体素子１１の熱を逃がす部分に設けられ、半導体モジュール１の放熱面と冷却器２の冷却面との間に設けられる。また、放熱グリース３は、第２の接続部１５１の底面に設けられるため、凹部１６１は、放熱グリース３が設けられた領域の外側で、当該領域の外周に形成され、放熱グリース３と当接しない領域に設けられることになる。   The heat dissipating grease 3 is interposed between the second conductive plate 15 and the cooler 2, and conducts heat of the second conductive plate 15 to the cooler 2. The heat dissipating grease 3 is a filler for filling a gap formed between the lower surface of the second conductive plate 15 and the contact surface 21 and is formed of silicon grease or the like. The heat dissipating grease 3 is provided in a portion where the heat of the semiconductor element 11 is released by heat conduction, and is provided between the heat dissipating surface of the semiconductor module 1 and the cooling surface of the cooler 2. Further, since the heat dissipating grease 3 is provided on the bottom surface of the second connecting portion 151, the recess 161 is formed on the outer periphery of the region outside the region where the heat dissipating grease 3 is provided and is in contact with the heat dissipating grease 3. It will be provided in the area that does not.

当接面２１、及び、半導体モジュール１の底面である、第２の接続部１５１の下面及びモールド部１６の底面は平行になっており、第２の接続部１５１の下面と当接面２１との間には、絶縁シート（図示しない）及び放熱グリース３が介在しているため、第２の接続部１５１の外側の、モールド部１６の底面と当接面２１との間に隙間が形成される。また、第２の接続部１５１の外側の、モールド部１６の底面には、凹部１６１が形成される。凹部１６１との表面と当接面２１との距離は、凹部１６１を有さない半導体モジュール１の底面と当接部２１との距離より長くなっている。言い換えると、半導体モジュール１の底面と当接面２１により形成される隙間は、凹部１６１の部分で、凹部１６１を有さない部分より大きくなっている。   The bottom surface of the contact surface 21 and the bottom surface of the semiconductor module 1, which is the bottom surface of the second connection portion 151, and the bottom surface of the mold portion 16 are parallel to each other. Since an insulating sheet (not shown) and the heat dissipating grease 3 are interposed therebetween, a gap is formed between the bottom surface of the mold part 16 and the contact surface 21 outside the second connection part 151. The Further, a recess 161 is formed on the bottom surface of the mold part 16 outside the second connection part 151. The distance between the surface of the recess 161 and the contact surface 21 is longer than the distance between the bottom surface of the semiconductor module 1 that does not have the recess 161 and the contact portion 21. In other words, the gap formed by the bottom surface and the contact surface 21 of the semiconductor module 1 is larger at the concave portion 161 than at the portion without the concave portion 161.

半導体モジュール１が駆動すると、半導体素子１１で熱が発生する。当該熱は、第２の導電板１５を伝わり、半導体モジュール１の放熱面から、放熱グリース３を伝わって、冷却器２の冷却面に伝わる。これにより、半導体モジュール１が冷却される。すなわち、導体モジュール１の放熱面と冷却器２の冷却面とで形成される空間が、半導体モジュール１を冷却するための冷却領域となる。   When the semiconductor module 1 is driven, heat is generated in the semiconductor element 11. The heat is transmitted through the second conductive plate 15, is transmitted from the heat radiation surface of the semiconductor module 1 through the heat radiation grease 3, and is transmitted to the cooling surface of the cooler 2. Thereby, the semiconductor module 1 is cooled. That is, the space formed by the heat radiation surface of the conductor module 1 and the cooling surface of the cooler 2 is a cooling region for cooling the semiconductor module 1.

ここで、図３を用いて、放熱グリース３のポンプアウトについて説明する。図３ａは、本例とは異なり、凹部１６１を設けていない、比較例に係る半導体装置の断面図である。図３ｂはポンプアウトする前の状態の半導体装置であり、図３ａのＸ部分の拡大図である。図３ｃはポンプアウトした後の状態の半導体装置であり、図３ａのＸ部分に相当する拡大図である。   Here, the pump-out of the thermal radiation grease 3 is demonstrated using FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a comparative example in which the concave portion 161 is not provided unlike the present example. FIG. 3B is a semiconductor device in a state before pumping out, and is an enlarged view of a portion X in FIG. 3A. FIG. 3c is a semiconductor device in a state after being pumped out, and is an enlarged view corresponding to a portion X in FIG. 3a.

図３ａ及び図３ｂに示すように、初期状態（半導体装置の製造後、半導体モジュール１を通電していない状態）では、放熱グリース３が、第２の接続部１５１と冷却器２との間の隙間を埋めるように充填されている。図３ａの半導体モジュール１を備えたインバータを駆動させると、インバータの使用環境に応じて、放熱グリース３は熱により膨張したり、収縮したりする。そのため、放熱グリース３は経時的に変化し、図３ｃの矢印に示すように、冷却器２の表面に沿って外側に掃き出されてしまう。そして、このような放熱グリース３が掃き出される現象をポンプアウトという。またポンプアウトは、熱によるものだけではなく、機械的な力が放熱グリース３に加わることによっても発生する。   As shown in FIGS. 3a and 3b, in the initial state (the state where the semiconductor module 1 is not energized after the manufacture of the semiconductor device), the heat dissipating grease 3 is disposed between the second connecting portion 151 and the cooler 2. Filled to fill the gap. When the inverter provided with the semiconductor module 1 of FIG. 3a is driven, the heat dissipating grease 3 expands or contracts due to heat depending on the use environment of the inverter. Therefore, the heat dissipating grease 3 changes with time and is swept out along the surface of the cooler 2 as shown by the arrow in FIG. Such a phenomenon that the heat dissipating grease 3 is swept out is referred to as pump-out. The pump-out occurs not only due to heat but also due to mechanical force applied to the heat dissipating grease 3.

ポンプアウトが発生すると、第２の導電板１５の下面と冷却器２の表面との間の隙間体積が大きくなるため、半導体モジュール１の放熱面と冷却器２の冷却面との間の熱伝導性が悪くなり、冷却器２による冷却効果が落ちてしまう。   When the pump-out occurs, the gap volume between the lower surface of the second conductive plate 15 and the surface of the cooler 2 increases, so that the heat conduction between the heat radiation surface of the semiconductor module 1 and the cooling surface of the cooler 2 occurs. As a result, the cooling effect of the cooler 2 is reduced.

図２に戻り、本例の半導体装置１００に設けられる凹部１６１の作用について、説明する。本例では、放熱グリース３が設けられる領域の外側で、半導体モジュール１の底面に、凹部１６１を設けている。半導体モジュール１の底面と冷却器２の当接面２１との間の断面積について、凹部１６１を有する部分における当該断面積は、凹部１６１を有さない部分における当該断面積より拡張されている。そのため、放熱グリース３が熱膨張及び収縮を繰り返した場合でも、放熱グリース３を、第２の接続部１５１の底面と冷却器２の当接面２１との間の領域内に留めることができ、ポンプアウト現象を抑制することができる。また、凹部１６１を形成することで、半導体モジュール１の底面と冷却器２の当接面２１との間の隙間の間隔が、凹部１６１の部分で大きくなっているため、放熱グリース３の表面張力により、放熱グリース３が、第２の接続部１５１の底面と冷却器２の当接面２１との間の領域内に引き戻されるように作用する。そのため、本例は、ポンプアウト現象を抑制することができる。   Returning to FIG. 2, the operation of the recess 161 provided in the semiconductor device 100 of this example will be described. In this example, a recess 161 is provided on the bottom surface of the semiconductor module 1 outside the region where the heat dissipating grease 3 is provided. Regarding the cross-sectional area between the bottom surface of the semiconductor module 1 and the contact surface 21 of the cooler 2, the cross-sectional area in the portion having the concave portion 161 is expanded from the cross-sectional area in the portion not having the concave portion 161. Therefore, even when the heat dissipating grease 3 repeats thermal expansion and contraction, the heat dissipating grease 3 can be kept within the region between the bottom surface of the second connecting portion 151 and the contact surface 21 of the cooler 2. The pump-out phenomenon can be suppressed. Further, since the recess 161 is formed, the gap between the bottom surface of the semiconductor module 1 and the contact surface 21 of the cooler 2 is increased at the recess 161, so that the surface tension of the heat radiation grease 3 is increased. As a result, the heat dissipating grease 3 acts so as to be pulled back into the region between the bottom surface of the second connecting portion 151 and the contact surface 21 of the cooler 2. Therefore, this example can suppress the pump-out phenomenon.

上記のように、本例は、放熱グリース３が設けられた領域の外側で、冷却器２と対向する半導体モジュール１の表面に凹部１６１を有する。これにより、凹部１６１の部分において、半導体モジュール１の表面と冷却器２の表面との間の隙間断面積が拡張されるため、放熱グリース３を、半導体モジュール１の放熱面と冷却器２の冷却面との間の空間に留めることができ、ポンプアウトを抑制することができる。また、凹部１６１の部分において、放熱グリース３の表面張力により、放熱グリース３を当該空間に引き戻すことができる。また放熱グリース３中のオイル成分が冷却器２の表面に染み出ること（オイル成分のブリードアウト現象）を防ぐことができる。その結果として、本例の半導体装置１００は冷却性能を維持することができる。   As described above, the present example has the recess 161 on the surface of the semiconductor module 1 facing the cooler 2 outside the region where the heat dissipating grease 3 is provided. As a result, the gap cross-sectional area between the surface of the semiconductor module 1 and the surface of the cooler 2 is expanded at the concave portion 161, so that the heat dissipating grease 3 is used to cool the heat dissipating surface of the semiconductor module 1 and the cooler 2. The space between the surfaces can be kept, and pump-out can be suppressed. Further, the heat dissipating grease 3 can be pulled back into the space by the surface tension of the heat dissipating grease 3 in the concave portion 161. Further, the oil component in the heat dissipating grease 3 can be prevented from oozing out to the surface of the cooler 2 (the oil component bleed-out phenomenon). As a result, the semiconductor device 100 of this example can maintain the cooling performance.

また本例は、凹部１６１において、凹みを複数形成しているため、隙間の断面積が連続的に変化させ、隙間断面積の変化量を確保することができる。そのため、半導体モジュール１の表面に深い凹みを設けなくてもよく、半導体モジュール１の薄型化を図ることができる。   In this example, since a plurality of recesses are formed in the recess 161, the cross-sectional area of the gap can be continuously changed, and the amount of change in the cross-sectional area of the gap can be ensured. Therefore, it is not necessary to provide a deep dent on the surface of the semiconductor module 1, and the semiconductor module 1 can be thinned.

なお、本例は、片面冷却方式の半導体装置１００において、半導体モジュール１の底面に凹部１６１を形成したが、図４及び図５に示すように、半導体モジュール１の上面に凹部１６１を形成し、両面冷却式の半導体装置１００としてもよい。図４は本例の変形に係る半導体装置１００に含まれる半導体モジュール１の断面図であり、図５は本例の変形に係る半導体装置１００の断面図である。   In this example, in the single-sided cooling type semiconductor device 100, the recess 161 is formed on the bottom surface of the semiconductor module 1. However, as shown in FIGS. 4 and 5, the recess 161 is formed on the top surface of the semiconductor module 1. A double-sided cooling type semiconductor device 100 may be used. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor module 1 included in the semiconductor device 100 according to a modification of the present example, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor device 100 according to a modification of the present example.

図４に示すように、第１の接続部１４１の上面は、モールド部１６に覆われておらず、露出している。第１の接続部１４１の上面は、冷却器２ａの冷却面と対向し、半導体素子１１の熱を冷却器２ａに放熱するための放熱面となる。モールド部１６の上面は、第１の接続部１４１の上面と面一になるよう形成されており、当該上面において、第１の接続部１４１の上面の外側の位置に、凹部１６２が形成されている。凹部１６２は、第１の接続部１４１の上面に沿った方向において、第１の接続部１４１を狭持する位置に形成されている。凹部１６２は、モールド部１６の上面から、モールド部１６の底面、言い換えると、モールド部１６の内側に向けて凹んだ形状であり、複数の凹んだ部分を有している。これにより、モールド部１６の上面及び凹部１６２の表面により覆われる空間内には、隙間が形成される。   As shown in FIG. 4, the upper surface of the first connection portion 141 is not covered with the mold portion 16 and is exposed. The upper surface of the first connection portion 141 is opposed to the cooling surface of the cooler 2a and serves as a heat dissipation surface for radiating the heat of the semiconductor element 11 to the cooler 2a. The upper surface of the mold part 16 is formed so as to be flush with the upper surface of the first connection part 141, and a recess 162 is formed on the upper surface of the mold part 16 at a position outside the upper surface of the first connection part 141. Yes. The concave portion 162 is formed at a position that holds the first connecting portion 141 in the direction along the upper surface of the first connecting portion 141. The concave portion 162 has a shape recessed from the upper surface of the mold portion 16 toward the bottom surface of the mold portion 16, in other words, toward the inside of the mold portion 16, and has a plurality of recessed portions. Thereby, a gap is formed in the space covered by the upper surface of the mold part 16 and the surface of the concave part 162.

図５に示すように、冷却器２は、上側の冷却器２ａと下側の冷却器２ｂとを備えている。冷却器２ａの下面は、半導体モジュール１の上面と対向し、放熱グリース３及び図示しない絶縁シートを介して、半導体モジュール１に押圧し、接続されている。放熱グリース３ａは、第１の接続部１４１と冷却器２ａとの間に介在し、第１の導電板１４の熱を冷却器２に熱伝導させている。放熱グリース３ａは、第１の接続部１４１の上面に設けられるため、凹部１６２は、放熱グリース３ａが設けられた領域の外側で、放熱グリース３ａと当接しない領域に設けられることになる。なお、冷却器２ｂ、放熱グリース３ｂ及び半導体モジュール１のうち下側の構成は、片面冷却方式の半導体装置１００の構成と同様であるため、説明を省略する。これにより、本例は、両面冷却方式の半導体装置１００において、片面冷却方式の半導体装置１００と同様に、放熱グリース３ａ、３ｂのポンプアウトを抑制することができ、冷却性能を維持することができる。また放熱グリース３ａ、３ｂ中のオイル成分が冷却器２ａ、２ｂの表面に染み出ること（オイル成分のブリードアウト現象）を防ぐことができる。   As shown in FIG. 5, the cooler 2 includes an upper cooler 2a and a lower cooler 2b. The lower surface of the cooler 2a is opposed to the upper surface of the semiconductor module 1, and is pressed and connected to the semiconductor module 1 via the heat dissipating grease 3 and an insulating sheet (not shown). The heat dissipating grease 3a is interposed between the first connecting portion 141 and the cooler 2a, and conducts heat of the first conductive plate 14 to the cooler 2. Since the heat dissipating grease 3a is provided on the upper surface of the first connecting portion 141, the recess 162 is provided outside the region where the heat dissipating grease 3a is provided and in a region that does not contact the heat dissipating grease 3a. In addition, since the structure of the lower side among the cooler 2b, the thermal radiation grease 3b, and the semiconductor module 1 is the same as that of the semiconductor device 100 of the single-sided cooling system, description is abbreviate | omitted. Thereby, in this example, in the semiconductor device 100 of the double-sided cooling system, the pump-out of the heat radiating greases 3a and 3b can be suppressed and the cooling performance can be maintained, as in the semiconductor device 100 of the single-sided cooling system. . Further, it is possible to prevent the oil component in the heat dissipating greases 3a and 3b from seeping out on the surfaces of the coolers 2a and 2b (the oil component bleed-out phenomenon).

なお、本例において、凹部１６１、１６２は必ずしも複数設ける必要はなく、１つであってもよい。また凹部１６１、１６２は、必ずしも、放熱グリース３が設けられた領域の外周を一周に渡って形成する必要はない。   In this example, it is not always necessary to provide a plurality of recesses 161 and 162, and only one recess may be provided. Further, the recesses 161 and 162 are not necessarily formed over the entire circumference of the region where the heat dissipating grease 3 is provided.

上記の放電グリース３、３ａ、３ｂが本発明の「伝熱部材」に相当する。   The above discharge greases 3, 3a, 3b correspond to the “heat transfer member” of the present invention.

《第２実施形態》
図６は、発明の他の実施形態に係る半導体装置１００の断面図である。本例では上述した第１実施形態に対して、冷却器２の表面に凹部２０１、２０２を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。 << Second Embodiment >>
FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to another embodiment of the invention. This example is different from the first embodiment described above in that concave portions 201 and 202 are provided on the surface of the cooler 2. Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof is incorporated as appropriate.

図６に示すように、半導体モジュール１の表面である、上面及び下面には、第１の接続部１４１及び第２の接続部１５１がそれぞれ露出している。放熱グリース３ａ及び放熱グリース３ｂは、冷却器２ａの表面と半導体モジュール１の上面との間、冷却器２ａの表面と半導体モジュール１の下面との間に設けられている。また放熱グリース３ａ及び放熱グリース３ｂは、第１の接続部１４１及び第２の接続部１５１の表面のうち、一部の表面に設けられている。凹部２０１及び凹部２０２は、冷却器２ａの底面及び冷却器２ｂの上面に、それぞれ形成されている。また凹部２０１及び凹部２０２は、放熱グリース３ａ、放熱グリース３ｂが設けられる領域の外側で、放熱グリース３ａ、放熱グリース３ｂと当接しない位置に形成されている。   As shown in FIG. 6, the first connection portion 141 and the second connection portion 151 are exposed on the upper surface and the lower surface, which are the surfaces of the semiconductor module 1, respectively. The heat dissipating grease 3 a and the heat dissipating grease 3 b are provided between the surface of the cooler 2 a and the upper surface of the semiconductor module 1, and between the surface of the cooler 2 a and the lower surface of the semiconductor module 1. Further, the heat dissipating grease 3 a and the heat dissipating grease 3 b are provided on a part of the surfaces of the first connecting part 141 and the second connecting part 151. The recess 201 and the recess 202 are formed on the bottom surface of the cooler 2a and the top surface of the cooler 2b, respectively. Further, the recess 201 and the recess 202 are formed outside the region where the heat dissipating grease 3a and the heat dissipating grease 3b are provided, at positions where they do not contact the heat dissipating grease 3a and the heat dissipating grease 3b.

冷却器２ａ、２ｂは、放熱グリース３ａ及び放熱グリース３ｂと、図示しない絶縁シートとを介して、半導体モジュール１に押圧され、半導体モジュール１に接続される。冷却器２ａの表面と第１の接続部１４１の上面との間において、凹部２０１が形成されている部分には、放熱グリース３ａが充填されない。そのため、冷却器２ａの当接面２１と、半導体モジュール１の放熱面となる、第１の接続部１４１の表面とにより形成される隙間は、凹部２０１の部分で、凹部２０１を有さない部分より大きくなっている。また、冷却器２ｂの表面と第２の接続部１５１の下面との間において、凹部２０２が形成されている部分には、放熱グリース３ｂが充填されない。そのため、冷却器２ｂの当接面２２と、半導体モジュール１の放熱面となる、第２の接続部１５１の表面とにより形成される隙間は、凹部２０２の部分で、凹部２０２を有さない部分より大きくなっている。   The coolers 2 a and 2 b are pressed against the semiconductor module 1 through the heat radiation grease 3 a and the heat radiation grease 3 b and an insulating sheet (not shown) and connected to the semiconductor module 1. Between the surface of the cooler 2a and the upper surface of the first connecting portion 141, the portion where the recess 201 is formed is not filled with the heat radiation grease 3a. Therefore, the gap formed by the contact surface 21 of the cooler 2a and the surface of the first connecting portion 141 that becomes the heat radiating surface of the semiconductor module 1 is a portion of the recessed portion 201 and does not have the recessed portion 201. It is getting bigger. Further, the portion where the concave portion 202 is formed between the surface of the cooler 2b and the lower surface of the second connecting portion 151 is not filled with the heat radiation grease 3b. Therefore, the gap formed by the contact surface 22 of the cooler 2b and the surface of the second connection portion 151 that becomes the heat radiating surface of the semiconductor module 1 is a portion of the concave portion 202 and does not have the concave portion 202. It is getting bigger.

上記のように、本例は、放熱グリース３が設けられた領域の外側で、半導体モジュール１と対向する冷却器２ａ、２ｂの表面に凹部２０１、２０２を有する。これにより、凹部２０１、２０２の部分において、半導体モジュール１の表面と冷却器２ａ、２ｂの表面との間の隙間断面積が拡張されるため、放熱グリース３ａ、３ｂを、半導体モジュール１の放熱面と冷却器２の冷却面との間の空間に留めることができ、ポンプアウトを抑制することができる。また、凹部２０１、２０２の部分において、放熱グリース３ａ、３ｂの表面張力により、放熱グリース３ａ、３ｂを当該空間に引き戻すことができる。その結果として、本例の半導体装置１００は冷却性能を維持することができる。   As described above, this example has the recesses 201 and 202 on the surfaces of the coolers 2 a and 2 b facing the semiconductor module 1 outside the region where the heat-dissipating grease 3 is provided. As a result, the gap cross-sectional area between the surface of the semiconductor module 1 and the surfaces of the coolers 2a and 2b is expanded in the recesses 201 and 202, so that the heat radiation grease 3a and 3b can be used as the heat radiation surface of the semiconductor module 1. And the space between the cooling surface of the cooler 2 and the pump-out can be suppressed. Moreover, in the recessed part 201,202 part, the thermal radiation grease 3a, 3b can be pulled back to the said space with the surface tension of the thermal radiation grease 3a, 3b. As a result, the semiconductor device 100 of this example can maintain the cooling performance.

また本例は、凹部２０１、２０２において、凹みを複数形成しているため、隙間の断面積が連続的に変化し、隙間断面積の変化量を確保することができる。そのため、冷却器２ａ、２ｂの表面に深い凹みを設けなくてもよく、冷却器２ａ、２ｂの薄型化を図ることができる。   In this example, since a plurality of recesses are formed in the recesses 201 and 202, the cross-sectional area of the gap changes continuously, and the amount of change in the cross-sectional area of the gap can be ensured. Therefore, it is not necessary to provide deep dents on the surfaces of the coolers 2a and 2b, and the coolers 2a and 2b can be thinned.

なお、本例は、図７に示すように、半導体モジュール１の表面に凹部１６１、１６２を形成し、冷却器２ａ、２ｂの表面に凹部２０１、２０２を形成してもよい。図７は、本例の変形例に係る両面冷却方式の半導体装置１００の断面図である。また本例は、両面冷却方式の半導体装置１００に限らず、片面冷却方式の半導体装置１００に適用してもよい。   In this example, as shown in FIG. 7, recesses 161 and 162 may be formed on the surface of the semiconductor module 1, and recesses 201 and 202 may be formed on the surfaces of the coolers 2a and 2b. FIG. 7 is a cross-sectional view of a double-sided cooling type semiconductor device 100 according to a modification of this example. The present embodiment is not limited to the double-sided cooling type semiconductor device 100 but may be applied to the single-sided cooling type semiconductor device 100.

《第３実施形態》
図８は、発明の他の実施形態に係る半導体装置１００の断面図である。本例では上述した第１実施形態に対して、樹脂部１７に凹部１７１を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。 << Third Embodiment >>
FIG. 8 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to another embodiment of the invention. In this example, the point which provides the recessed part 171 in the resin part 17 differs with respect to 1st Embodiment mentioned above. Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof is incorporated as appropriate.

図８に示すように、半導体モジュール１の表面には、第２の接続部１５１と樹脂部１７とが形成されている。樹脂部１７は、絶縁性の樹脂材料により形成され、第２の接続部１５１の外周に設けられ、第２の接続部１５１を側面から覆うように形成されている。また樹脂部１７は、冷却器２の表面と対向する位置に形成されている。そして、樹脂部１７の下面及び第２の接続部１５１の下面が、冷却器２の表面との当接面となる。凹部１７１は、樹脂部１７の下面に形成され、冷却器２の表面と対向している。凹部１７１は、放熱グリース３が設けられた領域の外側で、放熱グリース３と当接しない領域に設けられる。放熱グリース３は、第２の接続部１５１の下面に充填され、樹脂部１７の表面には充填されていない。   As shown in FIG. 8, the second connection portion 151 and the resin portion 17 are formed on the surface of the semiconductor module 1. The resin portion 17 is formed of an insulating resin material, is provided on the outer periphery of the second connection portion 151, and is formed so as to cover the second connection portion 151 from the side surface. The resin portion 17 is formed at a position facing the surface of the cooler 2. The lower surface of the resin portion 17 and the lower surface of the second connection portion 151 serve as contact surfaces with the surface of the cooler 2. The recess 171 is formed on the lower surface of the resin portion 17 and faces the surface of the cooler 2. The recess 171 is provided in a region that does not contact the heat-dissipating grease 3 outside the region in which the heat-dissipating grease 3 is provided. The heat dissipating grease 3 is filled in the lower surface of the second connection portion 151 and is not filled in the surface of the resin portion 17.

半導体モジュール１が、放熱グリース３及び絶縁シート（図示しない）を介して、冷却器２に押圧されると、第２の接続部１５１の下面と冷却器２の表面との間には、放熱グリース３が充填されるが、凹部１７１の表面と冷却器２の表面との間には、隙間が形成される。そのため、半導体モジュール１の表面と、冷却器２の表面２１とにより形成される隙間は、凹部１７１の部分で、凹部１７１を有さない部分より大きくなっている。   When the semiconductor module 1 is pressed against the cooler 2 via the heat dissipating grease 3 and the insulating sheet (not shown), the heat dissipating grease is provided between the lower surface of the second connecting portion 151 and the surface of the cooler 2. 3 is filled, but a gap is formed between the surface of the recess 171 and the surface of the cooler 2. Therefore, the gap formed by the surface of the semiconductor module 1 and the surface 21 of the cooler 2 is larger at the concave portion 171 than at the portion without the concave portion 171.

上記のように、本例は、第２の接続部１５１の外周で、冷却器２の表面と対向する位置に樹脂部１７を有し、冷却器２の表面と対向する、樹脂部１７の表面に凹部１７１を形成する。凹部１７１の部分において、半導体モジュール１の表面と冷却器２の表面との間の隙間断面積が拡張されるため、放熱グリース３を、半導体モジュール１の放熱面と冷却器２の冷却面との間の空間に留めることができ、ポンプアウトを抑制することができる。また、凹部１７１の部分において、放熱グリース３の表面張力により、放熱グリース３を当該空間に引き戻すことができる。その結果として、本例の半導体装置１００は冷却性能を維持することができる。   As described above, in this example, the surface of the resin portion 17 that has the resin portion 17 at a position facing the surface of the cooler 2 on the outer periphery of the second connection portion 151 and faces the surface of the cooler 2. A recess 171 is formed in the substrate. Since the gap cross-sectional area between the surface of the semiconductor module 1 and the surface of the cooler 2 is expanded in the concave portion 171, the heat dissipating grease 3 is connected between the heat dissipating surface of the semiconductor module 1 and the cooling surface of the cooler 2. It can be kept in the space between, and pump-out can be suppressed. Further, the heat dissipating grease 3 can be pulled back to the space by the surface tension of the heat dissipating grease 3 in the concave portion 171. As a result, the semiconductor device 100 of this example can maintain the cooling performance.

なお、本例は、片面冷却方式の半導体装置１００に限らず、両面冷却方式の半導体装置１００に適用してもよい。   Note that this example is not limited to the single-sided cooling type semiconductor device 100 but may be applied to the double-sided cooling type semiconductor device 100.

《第４実施形態》
図９は、発明の他の実施形態に係る半導体装置１００の断面図である。本例では上述した第３実施形態に対して、樹脂部１７と対向する、冷却器２の表面に凹部２０２を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第３実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。 << 4th Embodiment >>
FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to another embodiment of the invention. In this example, the point which provides the recessed part 202 in the surface of the cooler 2 facing the resin part 17 with respect to 3rd Embodiment mentioned above differs. Since the other configuration is the same as that of the third embodiment described above, the description thereof is incorporated as appropriate.

図９に示すように、凹部２０２は、冷却器２の表面に形成され、樹脂部１７と対向している。凹部２０２は、放熱グリース３が設けられた領域の外側で、放熱グリース３と当接しない領域に設けられる。放熱グリース３は、第２の接続部１５１の下面に充填され、樹脂部１７の表面及び凹部２０２の表面には充填されていない。   As shown in FIG. 9, the recess 202 is formed on the surface of the cooler 2 and faces the resin portion 17. The recess 202 is provided outside the region where the heat dissipating grease 3 is provided and in a region where it does not contact the heat dissipating grease 3. The heat dissipating grease 3 is filled in the lower surface of the second connection portion 151, and is not filled in the surface of the resin portion 17 and the surface of the recess 202.

半導体モジュール１が、放熱グリース３及び絶縁シート（図示しない）を介して、冷却器２に押圧されると、第２の接続部１５１の下面と冷却器２の表面との間には、放熱グリース３が充填されるが、凹部２０２と樹脂部１７の表面との間には、隙間が形成される。そのため、半導体モジュール１の表面と、冷却器２の表面２１とにより形成される隙間は、凹部２０２の部分で、凹部２０２を有さない部分より大きくなっている。   When the semiconductor module 1 is pressed against the cooler 2 via the heat dissipating grease 3 and the insulating sheet (not shown), the heat dissipating grease is provided between the lower surface of the second connecting portion 151 and the surface of the cooler 2. 3 is filled, but a gap is formed between the concave portion 202 and the surface of the resin portion 17. For this reason, the gap formed by the surface of the semiconductor module 1 and the surface 21 of the cooler 2 is larger at the concave portion 202 than at the portion without the concave portion 202.

上記のように、本例は、第２の接続部１５１の外周で、冷却器２の表面と対向する位置に樹脂部１７を有し、樹脂部１７と対向する、冷却器２の表面に凹部２０２を形成する。凹部２０２の部分において、半導体モジュール１の表面と冷却器２の表面との間の隙間断面積が拡張されるため、放熱グリース３を、半導体モジュール１の放熱面と冷却器２の冷却面との間の空間に留めることができ、ポンプアウトを抑制することができる。また、凹部２０２の部分において、放熱グリース３の表面張力により、放熱グリース３を当該空間に引き戻すことができる。その結果として、本例の半導体装置１００は冷却性能を維持することができる。   As described above, in this example, the outer periphery of the second connecting portion 151 has the resin portion 17 at a position facing the surface of the cooler 2, and the concave portion on the surface of the cooler 2 facing the resin portion 17. 202 is formed. Since the gap cross-sectional area between the surface of the semiconductor module 1 and the surface of the cooler 2 is expanded in the concave portion 202, the heat dissipating grease 3 is connected between the heat dissipating surface of the semiconductor module 1 and the cooling surface of the cooler 2. It can be kept in the space between, and pump-out can be suppressed. Further, the heat dissipating grease 3 can be pulled back into the space by the surface tension of the heat dissipating grease 3 in the concave portion 202. As a result, the semiconductor device 100 of this example can maintain the cooling performance.

なお、本例は、片面冷却方式の半導体装置１００に限らず、両面冷却方式の半導体装置１００に適用してもよい。また、図１０に示すように、樹脂部１７に凹部１７１を設けてもよい。図１０は、本発明の変形例に係る半導体装置１００の断面図である。   Note that this example is not limited to the single-sided cooling type semiconductor device 100 but may be applied to the double-sided cooling type semiconductor device 100. Further, as shown in FIG. 10, a recess 171 may be provided in the resin portion 17. FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to a modification of the present invention.

《第５実施形態》
図１１は、発明の他の実施形態に係る半導体装置１００の断面図である。本例では上述した第２実施形態に対して、第１の接続部１４１及び第２の接続部１５１に、凹部１４３及び凹部１５３をそれぞれ設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第２実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。 << 5th Embodiment >>
FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to another embodiment of the invention. This example is different from the second embodiment described above in that the first connection portion 141 and the second connection portion 151 are provided with a recess 143 and a recess 153, respectively. Since the configuration other than this is the same as that of the second embodiment described above, the description thereof is incorporated as appropriate.

図１１に示すように、凹部１４３は、冷却器２ａの表面と対向する、第１の接続部１４１の表面に形成され、凹部１５３は、冷却器２ｂの表面と対向する、第２の接続部１５１の表面に形成されている。また、凹部１４３及び凹部１５３は、放熱グリース３ａ及び放熱グリース３ｂが設けられる領域の外側で、放熱グリース３ａ及び放熱グリース３ｂと当接しない位置に形成されている。   As shown in FIG. 11, the concave portion 143 is formed on the surface of the first connecting portion 141 facing the surface of the cooler 2a, and the concave portion 153 is the second connecting portion facing the surface of the cooler 2b. 151 is formed on the surface. Moreover, the recessed part 143 and the recessed part 153 are formed in the position which does not contact | abut the heat radiation grease 3a and the heat radiation grease 3b outside the area | region in which the heat radiation grease 3a and the heat radiation grease 3b are provided.

冷却器２ａ、２ｂは、放熱グリース３ａ及び放熱グリース３ｂと、図示しない絶縁シートとを介して、半導体モジュール１に押圧され、半導体モジュール１に接続される。冷却器２ａの表面と第１の接続部１４１の上面との間において、凹部１４３が形成されている部分には、放熱グリース３ａが充填されない。そのため、冷却器２ａの当接面２１と、半導体モジュール１の放熱面となる、第１の接続部１４１の表面とにより形成される隙間は、凹部１４３の部分で、凹部１４３を有さない部分より大きくなっている。また、冷却器２ｂの表面と第２の接続部１５１の下面との間において、凹部１５３が形成されている部分には、放熱グリース３ｂが充填されない。そのため、冷却器２ｂの当接面２２と、半導体モジュール１の放熱面となる、第２の接続部１５１の表面とにより形成される隙間は、凹部１５３の部分で、凹部１５３を有さない部分より大きくなっている。   The coolers 2 a and 2 b are pressed against the semiconductor module 1 through the heat radiation grease 3 a and the heat radiation grease 3 b and an insulating sheet (not shown) and connected to the semiconductor module 1. A portion where the recess 143 is formed between the surface of the cooler 2a and the upper surface of the first connection portion 141 is not filled with the heat radiation grease 3a. Therefore, the gap formed by the contact surface 21 of the cooler 2a and the surface of the first connecting portion 141 that becomes the heat radiating surface of the semiconductor module 1 is a portion of the recessed portion 143 and does not have the recessed portion 143. It is getting bigger. Further, the portion where the concave portion 153 is formed between the surface of the cooler 2b and the lower surface of the second connection portion 151 is not filled with the heat radiation grease 3b. Therefore, the gap formed by the contact surface 22 of the cooler 2b and the surface of the second connection portion 151 that becomes the heat radiating surface of the semiconductor module 1 is a portion of the concave portion 153 and does not have the concave portion 153. It is getting bigger.

上記のように、本例は、放熱グリース３が設けられた領域の外側で、冷却器２ａ、２ｂと対向する第１の接続部１４１及び第２の接続部１５１の表面に凹部１４３及び凹部１５３をそれぞれ有する。これにより、凹部１４３、１５３の部分において、半導体モジュール１の表面と冷却器２ａ、２ｂの表面との間の隙間断面積が拡張されるため、放熱グリース３ａ、３ｂを、半導体モジュール１の放熱面と冷却器２の冷却面との間の空間に留めることができ、ポンプアウトを抑制することができる。また、凹部１４３、１５３の部分において、放熱グリース３ａ、３ｂの表面張力により、放熱グリース３ａ、３ｂを当該空間に引き戻すことができる。   As described above, in this example, the concave portion 143 and the concave portion 153 are formed on the surfaces of the first connecting portion 141 and the second connecting portion 151 facing the coolers 2a and 2b outside the region where the heat dissipating grease 3 is provided. Respectively. As a result, the gap cross-sectional area between the surface of the semiconductor module 1 and the surfaces of the coolers 2a and 2b is expanded in the recesses 143 and 153, so that the heat radiation grease 3a and 3b can be replaced with the heat radiation surface of the semiconductor module 1. And the space between the cooling surface of the cooler 2 and the pump-out can be suppressed. Further, in the recesses 143 and 153, the heat dissipating grease 3a and 3b can be pulled back to the space by the surface tension of the heat dissipating grease 3a and 3b.

なお本例は、両面冷却方式の半導体装置１００に限らず、片面冷却方式の半導体装置１００に適用してもよい。   Note that this example is not limited to the double-sided cooling type semiconductor device 100 but may be applied to the single-sided cooling type semiconductor device 100.

《第６実施形態》
図１２ａ〜図１２ｃは、発明の他の実施形態に係る半導体装置１００に含まれる半導体モジュール１を示す図である。本例では上述した第１実施形態に対して、凹部１６１を、一本の溝により形成している点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。図１２ａは半導体モジュールの斜視図を、図１２ｂは図１２ａのＡ−Ａ線に沿う断面図を、図１２ｃは半導体モジュールの平面図である。 << 6th Embodiment >>
12a to 12c are diagrams showing a semiconductor module 1 included in a semiconductor device 100 according to another embodiment of the invention. This example is different from the above-described first embodiment in that the recess 161 is formed by a single groove. Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof is incorporated as appropriate. 12A is a perspective view of the semiconductor module, FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 12A, and FIG. 12C is a plan view of the semiconductor module.

図１２ａ〜図１２ｃに示すように、第２の接続部１５１は直方体形状に形成され、第２の接続部１５１の側面方向において、第２の接続部１５１の外周を囲うよう、凹部１６１が形成されている。凹部１６１は一本の溝で形成され、当該一本の溝は、第２の接続部１５１の外周に沿って繋がっている。これにより、第２の接続部１５１の外周は、凹部１６１で囲まれている。   As shown in FIGS. 12 a to 12 c, the second connection portion 151 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and a recess 161 is formed so as to surround the outer periphery of the second connection portion 151 in the side surface direction of the second connection portion 151. Has been. The concave portion 161 is formed by a single groove, and the single groove is connected along the outer periphery of the second connection portion 151. Thereby, the outer periphery of the second connection portion 151 is surrounded by the recess 161.

また第１の実施形態と同様に、第２の接続部１５１の表面には、放熱グリース３が形成されるため、凹部１６１は、放熱グリース３が設けられる領域の外周を囲うように形成される。   Similarly to the first embodiment, since the heat dissipating grease 3 is formed on the surface of the second connecting portion 151, the recess 161 is formed so as to surround the outer periphery of the region where the heat dissipating grease 3 is provided. .

上記のように、本例において、凹部１６１は、放熱グリース３が設けられる領域の外周を囲った一本の溝により形成される。これにより、凹部１６１の部分において、半導体モジュール１の表面と冷却器２の表面との間の隙間断面積が拡張されるため、放熱グリース３を、半導体モジュール１の放熱面と冷却器２の冷却面との間の空間に留めることができ、ポンプアウトを抑制することができる。また、凹部１６１の部分において、放熱グリース３の表面張力により、放熱グリース３を当該空間に引き戻すことができる。また放熱グリース３中のオイル成分が冷却器２の表面に染み出ること（オイル成分のブリードアウト現象）を防ぐことができる。その結果として、本例の半導体装置１００は冷却性能を維持することができる。   As described above, in this example, the recess 161 is formed by a single groove surrounding the outer periphery of the region where the heat dissipating grease 3 is provided. As a result, the gap cross-sectional area between the surface of the semiconductor module 1 and the surface of the cooler 2 is expanded at the concave portion 161, so that the heat dissipating grease 3 is used to cool the heat dissipating surface of the semiconductor module 1 and the cooler 2. The space between the surfaces can be kept, and pump-out can be suppressed. Further, the heat dissipating grease 3 can be pulled back into the space by the surface tension of the heat dissipating grease 3 in the concave portion 161. Further, the oil component in the heat dissipating grease 3 can be prevented from oozing out to the surface of the cooler 2 (the oil component bleed-out phenomenon). As a result, the semiconductor device 100 of this example can maintain the cooling performance.

なお、本例は、一本の溝により形成される凹部２０２を、図１３ａ〜１３ｃに示すように、冷却器２の表面に形成してもよい。図１３ａは本発明の変形例に係る半導体装置１００に含まれる冷却器２の斜視図を、図１３ｂは図１３ａのＢ−Ｂ線に沿う断面図を、図１３ｃは冷却器２の平面図である。   In this example, the recess 202 formed by a single groove may be formed on the surface of the cooler 2 as shown in FIGS. 13a is a perspective view of the cooler 2 included in the semiconductor device 100 according to the modification of the present invention, FIG. 13b is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 13a, and FIG. 13c is a plan view of the cooler 2. is there.

図１３ａ〜図１３ｃに示すように、放熱モジュール３が設けられる部分の外周に沿って、凹部２０２が形成されている。凹部２０２は一本の溝で、冷却器２の表面に形成され、当該一本の溝は、放熱グリース３が設けられる部分の外周に沿うよう繋がっている。凹部１６１で囲まれている部分には、第２の接続部１５１が、放熱グリース３及び図示しない絶縁シートを介して、押圧される。凹部１６１で囲まれている部分が、放熱モジュール３が設けられる部分となる。   As shown in FIGS. 13a to 13c, a recess 202 is formed along the outer periphery of the portion where the heat dissipation module 3 is provided. The recess 202 is a single groove formed on the surface of the cooler 2, and the single groove is connected along the outer periphery of the portion where the heat dissipating grease 3 is provided. The second connection portion 151 is pressed to the portion surrounded by the recess 161 via the heat radiation grease 3 and an insulating sheet (not shown). A portion surrounded by the recess 161 is a portion where the heat dissipation module 3 is provided.

なお、本例は、凹部１６１、凹部２０２を一本の溝により形成したが、必ずしも一本である必要はなく、複数の溝であってもよい。また、本例は、片面冷却方式の半導体装置１００に限らず、両面冷却方式の半導体装置１００に適用してもよい。   In this example, the concave portion 161 and the concave portion 202 are formed by a single groove. However, the number is not necessarily one, and a plurality of grooves may be used. Further, the present example is not limited to the single-sided cooling type semiconductor device 100 but may be applied to the double-sided cooling type semiconductor device 100.

１００…半導体装置
１…半導体モジュール
１１…半導体素子
１２…第１のはんだ接続部
１３…第２のはんだ接続部
１４…第１の導電板
１４１…第１の接続部
１４２…第１の導出部
１４３…凹部
１５…第２の導電板
１５１…第２の接続部
１５２…第２の導出部
１５３…凹部
１６…モールド部
１６１…凹部
１７…樹脂部
１７１…凹部
２…冷却器
２ａ、２ｂ…冷却器
２１…当接面
２２…収容部
２０１、２０２…凹部
３、３ａ、３ｂ…放熱グリース DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Semiconductor device 1 ... Semiconductor module 11 ... Semiconductor element 12 ... 1st solder connection part 13 ... 2nd solder connection part 14 ... 1st electrically-conductive board 141 ... 1st connection part 142 ... 1st derivation | leading-out part 143 ... concave portion 15 ... second conductive plate 151 ... second connecting portion 152 ... second lead-out portion 153 ... concave portion 16 ... mold portion 161 ... concave portion 17 ... resin portion 171 ... concave portion 2 ... cooler 2a, 2b ... cooler 21 ... Contact surface 22 ... Housing part 201, 202 ... Recess 3, 3, 3a, 3b ... Radiation grease

Claims (4)

半導体モジュールと、
前記半導体モジュールの表面に設けられ、前記半導体モジュールを冷却する冷却器と、
前記半導体モジュールと前記冷却器との間に設けられ、熱伝導性を有する放熱グリースとを備えた半導体装置であって、
前記放熱グリースが設けられた領域の外側で、前記冷却器と対向する前記半導体モジュールの表面、又は、前記半導体モジュールと対向する前記冷却器の表面の少なくとも一方の表面に、凹部が形成されており、
前記凹部は、
前記半導体装置の製造後の初期状態において、前記放熱グリースが設けられた所定の領域の外周に前記放熱グリースと当接しないよう形成されており、かつ、
前記放熱グリースを前記所定の領域内に留めることで、前記初期状態より後に発生する前記放熱グリースのポンプアウト現象を抑制する
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor module;
A cooler provided on a surface of the semiconductor module for cooling the semiconductor module;
A semiconductor device provided between the semiconductor module and the cooler and provided with a heat dissipating grease having thermal conductivity ,
Outside of the heat radiating grease provided area, the surface of the semiconductor module facing the cooler, or on at least one surface of the semiconductor module opposite to the cooler surface, it is concave form ,
The recess is
In an initial state after manufacturing the semiconductor device, the outer periphery of a predetermined region where the heat-dissipating grease is provided is formed so as not to contact the heat-dissipating grease, and
The semiconductor device according to claim 1, wherein pumping-out phenomenon of the heat-dissipating grease that occurs after the initial state is suppressed by retaining the heat-dissipating grease in the predetermined region . 前記半導体モジュールは、
半導体素子と、前記半導体素子の表面に設けられた金属体と、前記金属体の外周に、かつ、前記冷却器の表面と対向する位置に設けられた樹脂部とを有し、
前記凹部は、前記冷却器と対向する前記樹脂部の表面に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 The semiconductor module is
A semiconductor element, a metal body provided on the surface of the semiconductor element, and a resin portion provided on the outer periphery of the metal body and at a position facing the surface of the cooler,
The recess, the semiconductor device according to claim 1, characterized in that it is formed on the surface of the resin portion opposite to the condenser. 前記半導体モジュールは、
半導体素子と、前記半導体素子の表面に設けられた金属体と、前記金属体の外周に、かつ、前記冷却器の表面と対向する位置に設けられた樹脂部とを有し、
前記凹部は、前記冷却器の表面のうち前記樹脂部と対向する部分に形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。 The semiconductor module is
A semiconductor element, a metal body provided on the surface of the semiconductor element, and a resin portion provided on the outer periphery of the metal body and at a position facing the surface of the cooler,
The recess, the semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that it is formed in the resin portion facing the portion of the cooler surface. 前記凹部は、前記所定の領域の外周を囲う、少なくとも一本の溝により形成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。 The recess surrounds the outer periphery of the predetermined region, the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is formed by at least one groove.
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