知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024153980
(43)【公開日】2024-10-30
(54)【発明の名称】半導体装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 23/473 20060101AFI20241023BHJP
【ＦＩ】
H01L23/46 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023067533
(22)【出願日】2023-04-18
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002941
【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田中 陽
【テーマコード（参考）】
5F136
【Ｆターム（参考）】
5F136BA03
5F136CB07
5F136CB08
5F136CB21
5F136DA27
5F136EA13
5F136FA01
5F136GA02
(57)【要約】
【課題】金属接合時のヒートシンクの変形及び薄肉化を抑制し、接合部近傍の初期強度及び長期信頼性の低下を抑制することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置１は、第一凹部４４に冷却フィン３４が配置された状態で、枠状突起部４５の内側部分４６にヒートシンク３が配置され、ヒートシンク３の第二面３２がケース４の底部４１に接合される。ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１と接触している。これにより、ヒートシンク３とケース４とを金属接合する際のヒートシンク３の変形及び薄肉化を抑制することができ、接合部近傍の初期強度及び長期信頼性の低下を抑制することが可能である。また、金属接合工程において、ヒートシンク３の変形を抑制するための治具等を用いていないため、工程が簡易であり、生産コストを抑制することが可能である。
【選択図】図２
【解決手段】半導体装置１は、第一凹部４４に冷却フィン３４が配置された状態で、枠状突起部４５の内側部分４６にヒートシンク３が配置され、ヒートシンク３の第二面３２がケース４の底部４１に接合される。ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１と接触している。これにより、ヒートシンク３とケース４とを金属接合する際のヒートシンク３の変形及び薄肉化を抑制することができ、接合部近傍の初期強度及び長期信頼性の低下を抑制することが可能である。また、金属接合工程において、ヒートシンク３の変形を抑制するための治具等を用いていないため、工程が簡易であり、生産コストを抑制することが可能である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パワー半導体と、
相対する第一面及び第二面と、前記第一面及び前記第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、前記第一面に前記パワー半導体が接合され、前記第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクと、
開口部と対向する底部と、前記底部を囲む側壁とを有し、前記パワー半導体及び前記ヒートシンクを収容する金属製のケースと、を備え、
前記ケースは、
前記底部の中央部が前記開口部と反対の方向に窪んでなる第一凹部と、
前記第一凹部と前記側壁との間の前記底部の部分から前記開口部の方向へ突出し、前記第一凹部と間隔をあけて前記第一凹部を取り囲む枠状突起部と、を有し、
前記第一凹部に前記冷却フィンが配置された状態で、前記枠状突起部の内側部分に前記ヒートシンクが配置され、前記ヒートシンクの前記第二面が前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部の部分に接合されており、
前記ヒートシンクの前記側面は、前記枠状突起部の内側の面と接触していることを特徴とする半導体装置。
相対する第一面及び第二面と、前記第一面及び前記第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、前記第一面に前記パワー半導体が接合され、前記第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクと、
開口部と対向する底部と、前記底部を囲む側壁とを有し、前記パワー半導体及び前記ヒートシンクを収容する金属製のケースと、を備え、
前記ケースは、
前記底部の中央部が前記開口部と反対の方向に窪んでなる第一凹部と、
前記第一凹部と前記側壁との間の前記底部の部分から前記開口部の方向へ突出し、前記第一凹部と間隔をあけて前記第一凹部を取り囲む枠状突起部と、を有し、
前記第一凹部に前記冷却フィンが配置された状態で、前記枠状突起部の内側部分に前記ヒートシンクが配置され、前記ヒートシンクの前記第二面が前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部の部分に接合されており、
前記ヒートシンクの前記側面は、前記枠状突起部の内側の面と接触していることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記枠状突起部は、前記第一凹部の周囲を取り囲むように互いに間隔を置いて配置された複数の突起を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項3】
前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記枠状突起部の高さは前記ヒートシンクの厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記枠状突起部の高さは前記ヒートシンクの厚みよりも小さく、
前記ヒートシンクの前記側面は、前記枠状突起部の内側の面と前記枠状突起部の頂部とに接触していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
前記ヒートシンクの前記側面は、前記枠状突起部の内側の面と前記枠状突起部の頂部とに接触していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記ケースにおいて、前記枠状突起部の内側の面と前記底部とがなす角度は、９０度よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記ケースは、前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部の部分に、前記開口部と反対の方向に窪んだ第二凹部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記ヒートシンクは、前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部に対向する前記第二面の部分に、前記第一面の方向に窪んだ凹部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記ヒートシンクを構成する金属材料の硬さが、前記ケースを構成する金属材料の硬さよりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記ヒートシンクの厚みは、前記ケースの前記底部の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記ケースの前記底部と前記ヒートシンクとは、金属接合部を介して接合されており、前記金属接合部は、前記ケースの前記底部及び前記ヒートシンクのいずれか一方を貫通していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記金属接合部は、前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記ケースの前記底部を貫通し、前記ヒートシンクの厚みの１／２以下の領域まで形成されていることを特徴とする請求項１０記載の半導体装置。
【請求項12】
前記金属接合部は、前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記ヒートシンクを貫通し、前記ケースの前記底部の厚みの１／２以下の領域まで形成されていることを特徴とする請求項１０記載の半導体装置。
【請求項13】
開口部と対向する底部と、前記底部を囲む側壁と、前記底部の中央部が前記開口部と反対の方向に窪んでなる第一凹部と、前記第一凹部と前記側壁との間の前記底部の部分から前記開口部の方向へ突出し前記第一凹部と間隔をあけて前記第一凹部を取り囲む枠状突起部と、を有する金属製のケースを用意するケース用意工程、
相対する第一面及び第二面と、前記第一面及び前記第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、前記第一面にパワー半導体が接合され、前記第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクを用意するヒートシンク用意工程、
前記第一凹部に前記冷却フィンを配置した状態で、前記枠状突起部の内側部分に前記ヒートシンクを配置し、前記パワー半導体及び前記ヒートシンクを前記ケースに収容するヒートシンク収容工程、及び
前記ヒートシンクの前記第二面と前記ケースの前記底部を押圧しながら、前記ケースの外側から前記底部を介して、または前記ヒートシンクの前記第一面の側から前記ヒートシンクを介して、前記ヒートシンクの前記第二面と前記ケースの前記底部との接触界面にエネルギーを供給し、前記ヒートシンクと前記ケースとを金属接合する金属接合工程、を含み、
前記金属接合工程において、前記ヒートシンクの前記側面が前記枠状突起部の内側の面に接触することを特徴とする半導体装置の製造方法。
相対する第一面及び第二面と、前記第一面及び前記第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、前記第一面にパワー半導体が接合され、前記第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクを用意するヒートシンク用意工程、
前記第一凹部に前記冷却フィンを配置した状態で、前記枠状突起部の内側部分に前記ヒートシンクを配置し、前記パワー半導体及び前記ヒートシンクを前記ケースに収容するヒートシンク収容工程、及び
前記ヒートシンクの前記第二面と前記ケースの前記底部を押圧しながら、前記ケースの外側から前記底部を介して、または前記ヒートシンクの前記第一面の側から前記ヒートシンクを介して、前記ヒートシンクの前記第二面と前記ケースの前記底部との接触界面にエネルギーを供給し、前記ヒートシンクと前記ケースとを金属接合する金属接合工程、を含み、
前記金属接合工程において、前記ヒートシンクの前記側面が前記枠状突起部の内側の面に接触することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項14】
前記ヒートシンク用意工程において用意された前記ヒートシンクは、前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部に対向する前記第二面の部分に、前記第一面の方向に窪んだ凹部を有し、
前記金属接合工程において、前記エネルギーの供給により前記凹部を埋めるように前記ヒートシンクを変形させることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
前記金属接合工程において、前記エネルギーの供給により前記凹部を埋めるように前記ヒートシンクを変形させることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項15】
前記金属接合工程において、レーザー溶接を含む溶融溶接、または摩擦攪拌接合を含む固相接合を行うことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ハイブリッド車両（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ、ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）及び燃料電池車（ＦＣＶ）等の電動化車両には、駆動用モータを駆動するインバータ、及びバッテリー電源電圧を昇圧するコンバータ等の電力変換用半導体装置が用いられる。このような半導体装置は、小型高出力化及び低コスト化が要求されており、電子部品の冷却は水冷によるものが主流になっている。
【0003】
水冷式冷却器を備えた半導体装置の製造方法として、金属製の構成部材同士を摩擦攪拌接合法（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ、以下ＦＳＷと記す）またはレーザー溶接法によって接合することが知られている。例えば、特許文献１には、冷却液流路となる凹状部を有する本体容器部と、表面に溝部が形成された上蓋部とを、ＦＳＷによって接合する方法が開示されている。また、特許文献２には、冷却装置のケース本体とカバーとの接合にレーザー溶接または電子ビーム溶接を用いる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－７６６３６号公報
【特許文献2】特開２０２２－６５８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
金属製の構成部材同士、例えば半導体装置のケースとヒートンシンクとを押圧しながらＦＳＷまたはレーザー溶接法等で接合すると、接合時に接合部近傍の温度が上昇することでケース及びヒートシンクが軟化し変形する。この変形によってヒートシンクの肉厚が接合前よりも薄くなった場合、接合部近傍の初期強度及び長期信頼性が低下するという課題がある。また、金属接合時にヒートシンクの変形を抑制するための治具等を用いると、工程が煩雑化し生産コストが増加する。
【0006】
特許文献１では、上蓋部の表面に溝部を形成することにより、ＦＳＷによる接合時に上蓋取付部に加えられた押付荷重が溝部を変形させるように作用するため、本体容器部の底部の変形が抑制される。しかしながら、本体容器部と上蓋部とを接合した後に、溝部を含む上蓋部を面切削して除去し、パワーモジュールを配置するための当接面を形成する必要があるため、工程が煩雑である。
【0007】
また、金属接合時にヒートシンクの部品実装側からＦＳＷ用ツールを挿入（あるいはレーザーを照射）した場合、接合に伴って発生するバリ、コンタミ（金属片、異物等）が部品実装面に飛散する。これらは部品実装面を傷付け、絶縁不良及び部品実装面の熱抵抗増加による破損等を生じさせる恐れがある。さらに、部品実装面側に飛散したバリ、コンタミを除去するための工程が必要となり、生産コストが増加するという課題がある。
【0008】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、金属接合時のヒートシンクの変形及び薄肉化を抑制することができ、接合部近傍の初期強度及び長期信頼性の低下を抑制することが可能な半導体装置を提供することを目的とする。
また、金属接合時に発生するバリ、コンタミによる部品実装面への影響を無くし、生産コストを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
また、金属接合時に発生するバリ、コンタミによる部品実装面への影響を無くし、生産コストを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本願に開示される半導体装置は、パワー半導体と、相対する第一面及び第二面と第一面及び第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、第一面にパワー半導体が接合され第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクと、開口部と対向する底部と底部を囲む側壁とを有し、パワー半導体及びヒートシンクを収容する金属製のケースと、を備えている。ケースは、底部の中央部が開口部と反対の方向に窪んでなる第一凹部と、第一凹部と側壁との間の底部の部分から開口部の方向へ突出し、第一凹部と間隔をあけて第一凹部を取り囲む枠状突起部と、を有している。第一凹部に冷却フィンが配置された状態で、枠状突起部の内側部分にヒートシンクが配置され、ヒートシンクの第二面がケースの枠状突起部と第一凹部との間の底部の部分に接合されており、ヒートシンクの側面は枠状突起部の内側の面と接触している。
【0010】
また、本願に開示される半導体装置の製造方法は、開口部と対向する底部と、底部を囲む側壁と、底部の中央部が開口部と反対の方向に窪んでなる第一凹部と、第一凹部と側壁との間の底部の部分から開口部の方向へ突出し第一凹部と間隔をあけて第一凹部を取り囲む枠状突起部と、を有する金属製のケースを用意するケース用意工程と、相対する第一面及び第二面と第一面及び第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、第一面にパワー半導体が接合され、第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクを用意するヒートシンク用意工程と、第一凹部に冷却フィンを配置した状態で、枠状突起部の内側部分にヒートシンクを配置し、パワー半導体及びヒートシンクをケースに収容するヒートシンク収容工程と、ヒートシンクの第二面とケースの底部を押圧しながら、ケースの外側から底部を介して、またはヒートシンクの第一面の側からヒートシンクを介して、ヒートシンクの第二面とケースの底部との接触界面にエネルギーを供給し、ヒートシンクとケースとを金属接合する金属接合工程と、を含み、金属接合工程において、ヒートシンクの側面が枠状突起部の内側の面に接触するものである。
【発明の効果】
【0011】
本願に開示される半導体装置によれば、ヒートシンクの側面がケースに設けられた枠状突起部の内側の面と接触していることにより、ヒートシンクとケースとを金属接合する際のヒートシンクの変形及び薄肉化を抑制することができ、接合部近傍の初期強度及び長期信頼性の低下を抑制することが可能である。
【0012】
また、本願に開示される半導体装置の製造方法によれば、金属接合工程において、ヒートシンクの側面がケースに設けられた枠状突起部の内側の面に接触することにより、ヒートシンクの変形及び薄肉化を抑制することができ、接合部近傍の初期強度及び長期信頼性の低下を抑制することが可能である。また、ヒートシンクの変形を抑制するための治具等を用いていないため、工程が簡易であり、生産コストを抑制することができる。
さらに、ケースの外側から底部を介してエネルギーを供給してヒートシンクとケースとを金属接合することにより、パワー半導体が接合されたヒートシンクの第一面側にバリ、コンタミが発生しない。従って、バリ、コンタミに起因する不具合を抑制することができるとともに、バリ、コンタミの除去作業を簡略化することができ、生産コストを抑制することが可能である。
さらに、ケースの外側から底部を介してエネルギーを供給してヒートシンクとケースとを金属接合することにより、パワー半導体が接合されたヒートシンクの第一面側にバリ、コンタミが発生しない。従って、バリ、コンタミに起因する不具合を抑制することができるとともに、バリ、コンタミの除去作業を簡略化することができ、生産コストを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図2】実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図3】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図4】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図5】実施の形態１に係る半導体装置の別の製造方法を説明する図である。
【図6】実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図7】実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図8】実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図9】実施の形態４に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図10】実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図11】実施の形態５に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図12】実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図13】実施の形態６に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図14】実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図15】実施の形態７に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図16】実施の形態８に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
実施の形態１．
以下に、実施の形態１に係る半導体装置及びその製造方法について、図面に基づいて説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図、図２は、図１中、Ａ－Ａで示す部分の断面図、図３及び図４は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
以下に、実施の形態１に係る半導体装置及びその製造方法について、図面に基づいて説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図、図２は、図１中、Ａ－Ａで示す部分の断面図、図３及び図４は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
【0015】
実施の形態１に係る半導体装置１は、パワー半導体２、ヒートシンク３、ケース４、及び蓋５を備えている。なお、図１は、蓋５を外したケース４内部の構成を上面視で示している。パワー半導体２は、ＭＯＳ－ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ダイオード等の半導体素子（図示省略）が内蔵されており、基材にはシリコンの他、炭化ケイ素、窒化ガリウムといった次世代半導体が使用されている。
【0016】
ヒートシンク３は、相対する第一面３１及び第二面３２と、第一面３１及び第二面３２を繋ぐ側面３３とを有する金属製の板状部材であり、第一面３１にパワー半導体２が接合され、第二面３２の中央部に冷却フィン３４が設けられている。放熱部である冷却フィン３４は、少なくとも一部が冷却面積の広い板状またはピン状の突起であることが好ましく、例えば鍛造によって形成された狭ピッチのピンフィンが好適である。
【0017】
パワー半導体２の底面とヒートシンク３の第一面３１との接合には、金属または樹脂材料が用いられる。具体的には、シンター接合、ハンダ接合、ロウ付け等のように、接合材を加熱して接触面全面を接合し、熱抵抗の低減を見込める接合方法が好適である。
【0018】
ケース４は、開口部４３と対向する底部４１と、底部４１を囲む側壁４２とを有し、パワー半導体２及びヒートシンク３を収容する金属製の部材である。平板状の蓋５は、ケース４の開口部４３を覆うようにケース４に接合される。ヒートシンク３及びケース４は、熱伝導率の優れた金属材料で形成されており、具体的にはアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）からなる群から選択されるいずれか１種、あるいはいずれか２種以上の合金が用いられることが好ましい。
【0019】
ケース４はさらに、図４（ａ）に示すように、底部４１の中央部が開口部４３と反対の方向に窪んでなる第一凹部４４と、第一凹部４４と側壁４２との間の底部４１の部分から開口部４３の方向へ突出し、第一凹部４４と間隔をあけて第一凹部４４を取り囲む枠状突起部４５とを有している。
【0020】
半導体装置１は、第一凹部４４に冷却フィン３４が配置された状態で、枠状突起部４５の内側部分４６にヒートシンク３が配置され、ヒートシンク３の第二面３２がケース４の枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１の部分に接合される。
【0021】
また、半導体装置１において、ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１と接触している。本実施の形態１では、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向において、枠状突起部４５の高さはヒートシンク３の厚みと略等しく、ヒートシンク３の第一面３１と枠状突起部４５の頂部４５２は略同一面上にある。このため、ヒートシンク３の側面３３全面が、枠状突起部４５の内側の面４５１と接触している。
【0022】
図２に示すように、ヒートシンク３の第二面３２とケース４の底部４１は、金属接合部６を介して接合されている。金属接合部６は、ヒートシンク３とケース４の間に密封された閉空間を形成している。金属接合部６は、例えばＦＳＷ用ツールを用いた摩擦攪拌接合、またはレーザー溶接のようなエネルギー照射によって形成される。
【0023】
実施の形態１に係る半導体装置１の製造方法について、図３及び図４を用いて説明する。
まず、図３のステップＳ１のケース用意工程において、図４（ａ）に示すように、開口部４３と対向する底部４１と、底部４１を囲む側壁４２と、底部４１の中央部が開口部４３と反対の方向に窪んでなる第一凹部４４と、第一凹部４４と側壁４２との間の底部４１の部分から開口部４３の方向へ突出し、第一凹部４４と間隔をあけて第一凹部４４を取り囲む枠状突起部４５と、を有する金属製のケース４を用意する。枠状突起部４５の内側部分４６は、上面視でヒートシンク３よりも投影面積が大きくなるように構成されている。
まず、図３のステップＳ１のケース用意工程において、図４（ａ）に示すように、開口部４３と対向する底部４１と、底部４１を囲む側壁４２と、底部４１の中央部が開口部４３と反対の方向に窪んでなる第一凹部４４と、第一凹部４４と側壁４２との間の底部４１の部分から開口部４３の方向へ突出し、第一凹部４４と間隔をあけて第一凹部４４を取り囲む枠状突起部４５と、を有する金属製のケース４を用意する。枠状突起部４５の内側部分４６は、上面視でヒートシンク３よりも投影面積が大きくなるように構成されている。
【0024】
次に、図３のステップＳ２のヒートシンク用意工程において、相対する第一面３１及び第二面３２と、第一面３１及び第二面３２を繋ぐ側面３３とを有する金属製の板状部材であり、第一面３１にパワー半導体２が接合され、第二面３２の中央部に冷却フィン３４が設けられたヒートシンク３を用意する。
【0025】
次に、図３のステップＳ３のヒートシンク収容工程において、図４（ｂ）に示すように、第一凹部４４に冷却フィン３４を配置した状態で、枠状突起部４５の内側部分４６にヒートシンク３を配置し、パワー半導体２及びヒートシンク３をケース４に収容する。この時点では、ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１に接触していなくてよい。ヒートシンク３の側面３３と枠状突起部４５の内側の面４５１との間には隙間がある。
【0026】
続いて、図３のステップＳ４の金属接合工程において、図４（ｃ）に示すように、ヒートシンク３の第一面３１とケース４の底部４１を押圧治具７で押圧して固定する。その後、図４（ｄ）に示すように、ヒートシンク３の第二面３２とケース４の底部４１を押圧しながら、ケース４の外側から底部４１を介して、ヒートシンク３の第二面３２とケース４の底部４１との接触界面にエネルギー供給８を行い、ヒートシンク３とケース４とを金属接合する。
【0027】
金属接合工程において、接合時の熱影響によってヒートシンク３及びケース４が軟化して一部変形し、ヒートシンク３の側面３３が枠状突起部４５の内側の面４５１に接触する。以上の工程を含む製造方法により、図２に示すように、ヒートシンク３の第二面３２とケース４の底部４１とが金属接合部６を介して接合された半導体装置１が得られる。
【0028】
また、金属接合工程において、図５に示すように、ヒートシンク３の第一面３１の側からヒートシンク３を介して、ヒートシンク３の第二面３２とケース４の底部４１との接触界面にエネルギー供給８を行ってもよい。また、ヒートシンク３とケース４とを金属接合した後に、パワー半導体２とヒートシンク３とを接合するようにしてもよい。
【0029】
なお、図４（ｄ）及び図５では、金属接合工程におけるエネルギー供給８を模式的に示しているが、エネルギーの供給方法としては、金属溶融が深部に及び接合強度が高い母材接合を行うことが望ましい。具体的には、金属接合工程において、レーザー溶接を含む溶融溶接、またはＦＳＷを含む固相接合を行うことが望ましい。
【0030】
実施の形態１に係る半導体装置１によれば、ヒートシンク３の側面３３がケース４に設けられた枠状突起部４５の内側の面４５１と接触していることにより、ヒートシンク３とケース４とを金属接合する際のヒートシンク３の変形及び薄肉化を抑制することができ、接合部近傍の初期強度及び長期信頼性の低下を抑制することが可能である。また、ヒートシンク３及びケース４が熱伝導率の優れた金属材料で形成されているため、パワー半導体２で発生する熱を冷却フィン３４で放出し易くなり、冷却構造の小型化が可能である。
【0031】
また、実施の形態１に係る半導体装置１の製造方法によれば、金属接合工程において、ヒートシンク３の側面３３がケース４に設けられた枠状突起部４５の内側の面４５１に接触することにより、ヒートシンク３の変形及び薄肉化を抑制することができ、接合部近傍の初期強度及び長期信頼性の低下を抑制することが可能である。また、ヒートシンク３の変形を抑制するための治具等を用いていないため、工程が簡易であり、生産コストを抑制することができる。
【0032】
また、金属接合工程において、ケース４の外側から底部４１を介してエネルギー供給８を行い、ヒートシンク３とケース４とを金属接合することにより、パワー半導体２が接合されたヒートシンク３の第一面３１側にバリ、コンタミが発生しない。従って、バリ、コンタミに起因する不具合を抑制することができるとともに、バリ、コンタミの除去作業を簡略化することができる。その結果、歩留まり及び組立性の向上が図られ、生産コストを抑制することが可能である。
【0033】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
実施の形態２に係る半導体装置１Ａでは、ケース４に設けられた枠状突起部４５は、第一凹部４４の周囲を取り囲むように互いに間隔を置いて配置された複数の突起４５ａを含んでいる。半導体装置１Ａのその他の構成及びその製造方法は、上記実施の形態１に係る半導体装置１及びその製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図６は、実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
実施の形態２に係る半導体装置１Ａでは、ケース４に設けられた枠状突起部４５は、第一凹部４４の周囲を取り囲むように互いに間隔を置いて配置された複数の突起４５ａを含んでいる。半導体装置１Ａのその他の構成及びその製造方法は、上記実施の形態１に係る半導体装置１及びその製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0034】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、枠状突起部４５を複数の突起４５ａで構成することにより、半導体装置１と比較してケース４の軽量化及び材料コストの低減が図られる。また、金属接合工程において、ヒートシンク３は、複数の突起４５ａ同士の隙間を埋めるように変形することができるため、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向における断面視での高さ方向への変形をさらに抑制することができる。
【0035】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す断面図、図８は、実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態３に係る半導体装置１Ｂでは、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向において、ケース４に設けられた枠状突起部４５の高さが、ヒートシンク３の厚みよりも大きい。ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１に接触しており、枠状突起部４５の内側の面４５１に沿って変形している。半導体装置１Ｂのその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図７は、実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す断面図、図８は、実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態３に係る半導体装置１Ｂでは、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向において、ケース４に設けられた枠状突起部４５の高さが、ヒートシンク３の厚みよりも大きい。ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１に接触しており、枠状突起部４５の内側の面４５１に沿って変形している。半導体装置１Ｂのその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0036】
半導体装置１Ｂの製造方法について、図８を用いて簡単に説明する。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。次に、図８（ａ）に示すように、ケース収容工程を行う。このとき、ケース４の枠状突起部４５の高さＴ１は、ヒートシンク３の厚みＴ２よりも大きい。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。次に、図８（ａ）に示すように、ケース収容工程を行う。このとき、ケース４の枠状突起部４５の高さＴ１は、ヒートシンク３の厚みＴ２よりも大きい。
【0037】
続いて、図８（ｂ）に示すように、押圧治具７と枠状突起部４５の内側の面４５１との間に間隙９がある状態で、上記実施の形態１と同様の金属接合工程を行う。本実施の形態３では、ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１に接触した後、さらに、間隙９を埋めるように変形する。以上の工程を含む製造方法により、図７に示す半導体装置１Ｂが得られる。
【0038】
押圧治具を用いて金属接合する場合には、部品公差の関係上、押圧治具と非押圧部材の間隙をなくすことは困難であるため、金属接合時には押圧された部材が変形して間隙を埋めることは製造上避け難い。
【0039】
実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ヒートシンク３が押圧治具７とケース４との間隙９を埋めるように変形することで、ヒートシンク３の第一面３１と平行な方向における変形及び薄肉化をさらに抑制することができる。また、ケース４と接合した後のヒートシンク３の大型化を抑制することができる。
【0040】
実施の形態４．
図９は、実施の形態４に係る半導体装置の構成を示す断面図、図１０は、実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態４に係る半導体装置１Ｃでは、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向において、ケース４に設けられた枠状突起部４５の高さが、ヒートシンク３の厚みよりも小さい。ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１と頂部４５２とに接触している。半導体装置１Ｃのその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図９は、実施の形態４に係る半導体装置の構成を示す断面図、図１０は、実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態４に係る半導体装置１Ｃでは、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向において、ケース４に設けられた枠状突起部４５の高さが、ヒートシンク３の厚みよりも小さい。ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１と頂部４５２とに接触している。半導体装置１Ｃのその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0041】
半導体装置１Ｃの製造方法について、図１０を用いて簡単に説明する。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。次に、図１０（ａ）に示すように、ケース収容工程を行う。このとき、ケース４の枠状突起部４５の高さＴ１は、ヒートシンク３の厚みＴ２よりも小さい。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。次に、図１０（ａ）に示すように、ケース収容工程を行う。このとき、ケース４の枠状突起部４５の高さＴ１は、ヒートシンク３の厚みＴ２よりも小さい。
【0042】
続いて、図１０（ｂ）に示すように、押圧治具７と枠状突起部４５の頂部４５２との間に間隙９がある状態で、上記実施の形態１と同様の金属接合工程を行う。本実施の形態４では、ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１に接触した後、さらに、間隙９を埋めるように変形する。以上の工程を含む製造方法により、図９に示す半導体装置１Ｃが得られる。
【0043】
実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ヒートシンク３が押圧治具７とケース４との間隙９を埋めるように変形することで、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向における断面視での高さ方向への変形及び薄肉化をさらに抑制することができる。また、ヒートシンク３が変形してパワー半導体２の端子（図示省略）へ接近することを防ぐことができ、半導体装置１Ｃの絶縁信頼性低下を抑制することができる。
【0044】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態５に係る半導体装置の構成を示す断面図、図１２は、実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態５に係る半導体装置１Ｄでは、ケース４において、枠状突起部４５の内側の面４５１ａと底部４１とがなす角度は９０度よりも大きい。半導体装置１Ｄのその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図１１は、実施の形態５に係る半導体装置の構成を示す断面図、図１２は、実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態５に係る半導体装置１Ｄでは、ケース４において、枠状突起部４５の内側の面４５１ａと底部４１とがなす角度は９０度よりも大きい。半導体装置１Ｄのその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0045】
半導体装置１Ｄの製造方法について、図１２を用いて簡単に説明する。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。ケース用意工程において用意されたケース４は、内側の面４５１ａと底部４１とがなす角度が９０度よりも大きい枠状突起部４５を有している。次に、図１２（ａ）に示すように、ヒートシンク収容工程を行う。このとき、ヒートシンク３の側面３３と枠状突起部４５の内側の面４５１ａとの間には間隙９がある。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。ケース用意工程において用意されたケース４は、内側の面４５１ａと底部４１とがなす角度が９０度よりも大きい枠状突起部４５を有している。次に、図１２（ａ）に示すように、ヒートシンク収容工程を行う。このとき、ヒートシンク３の側面３３と枠状突起部４５の内側の面４５１ａとの間には間隙９がある。
【0046】
続いて、図１２（ｂ）に示すように、押圧治具７と枠状突起部４５の内側の面４５１ａとの間に間隙９がある状態で、上記実施の形態１と同様の金属接合工程を行う。本実施の形態５では、ヒートシンク３の側面３３は、間隙９を埋めるように変形し、枠状突起部４５の内側の面４５１ａに接触する。以上の工程を含む製造方法により、図１１に示す半導体装置１Ｄが得られる。
【0047】
実施の形態５によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ヒートシンク３が押圧治具７とケース４との間隙９を埋めるように変形することで、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向における断面視での高さ方向への変形及び薄肉化をさらに抑制することができる。
【0048】
実施の形態６．
図１３は、実施の形態６に係る半導体装置の構成を示す断面図、図１４は、実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態６に係る半導体装置１Ｅでは、ケース４は、枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１の部分に、開口部４３と反対の方向に窪んだ第二凹部４７を有している。第二凹部４７の内部は、ヒートシンク３の金属材料で埋められている。半導体装置１Ｅのその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図１３は、実施の形態６に係る半導体装置の構成を示す断面図、図１４は、実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態６に係る半導体装置１Ｅでは、ケース４は、枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１の部分に、開口部４３と反対の方向に窪んだ第二凹部４７を有している。第二凹部４７の内部は、ヒートシンク３の金属材料で埋められている。半導体装置１Ｅのその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0049】
半導体装置１Ｅの製造方法について、図１４を用いて簡単に説明する。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。ケース用意工程において用意されたケース４は、枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１の部分に第二凹部４７を有している。なお、第二凹部４７は、枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１の部分に複数箇所設けられていてもよいし、第一凹部４４を囲むように連続的に設けられていてもよい。次に、図１４（ａ）に示すように、ヒートシンク収容工程を行う。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。ケース用意工程において用意されたケース４は、枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１の部分に第二凹部４７を有している。なお、第二凹部４７は、枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１の部分に複数箇所設けられていてもよいし、第一凹部４４を囲むように連続的に設けられていてもよい。次に、図１４（ａ）に示すように、ヒートシンク収容工程を行う。
【0050】
続いて、図１４（ｂ）に示すように、上記実施の形態１と同様の金属接合工程を行う。本実施の形態６では、金属接合工程において、ヒートシンク３は第二凹部４７を埋めるように変形し、ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１に接触する。以上の工程を含む製造方法により、図１３に示す半導体装置１Ｅが得られる。
【0051】
実施の形態６によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ヒートシンク３がケース４に設けられた第二凹部４７を埋めるように変形することで、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向における断面視での高さ方向への変形をさらに抑制することができる。また、第二凹部４７の内部をヒートシンク３の金属材料が埋めることによるアンカー効果により、ヒートシンク３とケース４との接合強度が向上する。
【0052】
実施の形態７．
図１５は、実施の形態７に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態７に係る半導体装置では、ヒートシンク３は、ケース４の枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１に対向する第二面３２の部分に、第一面３１の方向に窪んだ凹部３５を有しており、金属接合工程において、凹部３５を埋めるようにヒートシンク３が変形する。実施の形態７に係る半導体装置のその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図１５は、実施の形態７に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
実施の形態７に係る半導体装置では、ヒートシンク３は、ケース４の枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１に対向する第二面３２の部分に、第一面３１の方向に窪んだ凹部３５を有しており、金属接合工程において、凹部３５を埋めるようにヒートシンク３が変形する。実施の形態７に係る半導体装置のその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0053】
実施の形態７に係る半導体装置の製造方法について、図１５を用いて簡単に説明する。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。ヒートシンク用意工程において用意されたヒートシンク３は、ケース４の枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１に対向する第二面３２の部分に凹部３５を有している。
まず、上記実施の形態１と同様に、ケース用意工程及びヒートシンク用意工程を行う（図示省略）。ヒートシンク用意工程において用意されたヒートシンク３は、ケース４の枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１に対向する第二面３２の部分に凹部３５を有している。
【0054】
凹部３５は、ケース４の枠状突起部４５と第一凹部４４との間の底部４１に対向するヒートシンク３の第二面３２の部分に複数箇所設けられていてもよいし、冷却フィン３４と間隔をあけて冷却フィン３４を囲むように連続的に設けられていてもよい。
次に、図１５（ａ）に示すように、ヒートシンク収容工程を行う。
次に、図１５（ａ）に示すように、ヒートシンク収容工程を行う。
【0055】
続いて、図１５（ｂ）に示すように、上記実施の形態１と同様の金属接合工程を行う。本実施の形態７では、金属接合工程において、エネルギー供給８により凹部３５を埋めるようにヒートシンク３を変形させる。このため、ケース４と接合後のヒートシンク３には、凹部３５は存在していない場合もあり、痕跡が残っている場合もある。ヒートシンク３の側面３３は、枠状突起部４５の内側の面４５１に接触する。以上の工程を含む製造方法により、実施の形態７に係る半導体装置が得られる。
【0056】
実施の形態７によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ヒートシンク３が凹部３５を埋めるように変形することで、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向における断面視での高さ方向への変形をさらに抑制することができる。また、実施の形態７に係るヒートシンク３の凹部３５と、上記実施の形態６に係るケース４の第二凹部４７とを組み合わせて、両方を有するようにしてもよい。これにより、ヒートシンク３の変形抑制効果がさらに大きくなる。
【0057】
実施の形態８．
図１６は、実施の形態８に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態８に係る半導体装置１Ｆでは、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向において、ヒートシンク３の厚みＴ２は、ケース４の底部４１の厚みＴ３よりも小さい。また、ヒートシンク３を構成する金属材料の硬さが、ケース４を構成する金属材料の硬さよりも小さい。
図１６は、実施の形態８に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
実施の形態８に係る半導体装置１Ｆでは、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向において、ヒートシンク３の厚みＴ２は、ケース４の底部４１の厚みＴ３よりも小さい。また、ヒートシンク３を構成する金属材料の硬さが、ケース４を構成する金属材料の硬さよりも小さい。
【0058】
さらに、ケース４の底部４１とヒートシンク３とは、金属接合部６を介して接合されており、金属接合部６は、ケース４の底部４１及びヒートシンク３のいずれか一方を貫通している。半導体装置１Ｆのその他の構成は、上記実施の形態１に係る半導体装置１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0059】
図１６に示す例では、金属接合部６は、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向において、ケース４の底部４１を貫通し、ヒートシンク３の厚みの１／２以下の領域まで形成されている。ただし、金属接合部６は、ヒートシンク３の第一面３１に垂直な方向において、ヒートシンク３を貫通していてもよい。その場合、金属接合部６は、ケース４の底部４１の厚みの１／２以下の領域まで形成される。
【0060】
金属同士を重ね合わせて接合する場合には、両者を貫通する金属接合部を形成して接合強度を確保する手法が知られている。しかし、金属接合部６がケース４及びヒートシンク３のいずれか一方のみを貫通し、他方の厚みの１／２以下の領域までしか形成されていない場合でも、十分な接合強度を確保することができる。
【0061】
実施の形態８によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ヒートシンク３の厚みＴ２をケース４の底部４１の厚みＴ３よりも小さくすることにより、パワー半導体２で発生する熱を冷却フィン３４で放出し易くなり、冷却構造の小型化が可能となる。
【0062】
また、ヒートシンク３の硬さがケース４の硬さよりも小さいことにより、ヒートシンク３がケース４と同等の硬さを有する場合と比べて、金属接合時、特にＦＳＷによる接合時に必要なエネルギー供給８を抑制することができる。さらに、金属接合部６がケース４及びヒートシンク３のいずれか一方しか貫通しないことにより、両方を貫通する場合に比べて金属接合時に必要なエネルギー供給８を抑制することができ、生産性が向上する。
【0063】
なお、上記実施の形態１から７では、金属接合部６が形成される領域について言及していないが、金属接合部６はケース４及びヒートシンク３の両方を貫通していてもよいし、本実施の形態８と同様にいずれか一方のみを貫通していてもよい。
【0064】
本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【0065】
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0066】
（付記１）
パワー半導体と、
相対する第一面及び第二面と、前記第一面及び前記第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、前記第一面に前記パワー半導体が接合され、前記第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクと、
開口部と対向する底部と、前記底部を囲む側壁とを有し、前記パワー半導体及び前記ヒートシンクを収容する金属製のケースと、を備え、
前記ケースは、
前記底部の中央部が前記開口部と反対の方向に窪んでなる第一凹部と、
前記第一凹部と前記側壁との間の前記底部の部分から前記開口部の方向へ突出し、前記第一凹部と間隔をあけて前記第一凹部を取り囲む枠状突起部と、を有し、
前記第一凹部に前記冷却フィンが配置された状態で、前記枠状突起部の内側部分に前記ヒートシンクが配置され、前記ヒートシンクの前記第二面が前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部の部分に接合されており、
前記ヒートシンクの前記側面は、前記枠状突起部の内側の面と接触していることを特徴とする半導体装置。
（付記２）
前記枠状突起部は、前記第一凹部の周囲を取り囲むように互いに間隔を置いて配置された複数の突起を含むことを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記３）
前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記枠状突起部の高さは前記ヒートシンクの厚みよりも大きいことを特徴とする付記１または付記２に記載の半導体装置。
（付記４）
前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記枠状突起部の高さは前記ヒートシンクの厚みよりも小さく、
前記ヒートシンクの前記側面は、前記枠状突起部の内側の面と前記枠状突起部の頂部とに接触していることを特徴とする付記１または付記２に記載の半導体装置。
（付記５）
前記ケースにおいて、前記枠状突起部の内側の面と前記底部とがなす角度は、９０度よりも大きいことを特徴とする付記１から付記４のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記６）
前記ケースは、前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部の部分に、前記開口部と反対の方向に窪んだ第二凹部を有することを特徴とする付記１から付記５のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記７）
前記ヒートシンクは、前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部に対向する前記第二面の部分に、前記第一面の方向に窪んだ凹部を有することを特徴とする付記１から付記６のいずれか一校に記載の半導体装置。
（付記８）
前記ヒートシンクを構成する金属材料の硬さが、前記ケースを構成する金属材料の硬さよりも小さいことを特徴とする付記１から付記７のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記９）
前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記ヒートシンクの厚みは、前記ケースの前記底部の厚みよりも小さいことを特徴とする付記１から付記８のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記１０）
前記ケースの前記底部と前記ヒートシンクとは、金属接合部を介して接合されており、前記金属接合部は、前記ケースの前記底部及び前記ヒートシンクのいずれか一方を貫通していることを特徴とする付記１から付記９のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記１１）
前記金属接合部は、前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記ケースの前記底部を貫通し、前記ヒートシンクの厚みの１／２以下の領域まで形成されていることを特徴とする付記１０記載の半導体装置。
（付記１２）
前記金属接合部は、前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記ヒートシンクを貫通し、前記ケースの前記底部の厚みの１／２以下の領域まで形成されていることを特徴とする付記１０記載の半導体装置。
（付記１３）
開口部と対向する底部と、前記底部を囲む側壁と、前記底部の中央部が前記開口部と反対の方向に窪んでなる第一凹部と、前記第一凹部と前記側壁との間の前記底部の部分から前記開口部の方向へ突出し前記第一凹部と間隔をあけて前記第一凹部を取り囲む枠状突起部と、を有する金属製のケースを用意するケース用意工程、
相対する第一面及び第二面と、前記第一面及び前記第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、前記第一面にパワー半導体が接合され、前記第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクを用意するヒートシンク用意工程、
前記第一凹部に前記冷却フィンを配置した状態で、前記枠状突起部の内側部分に前記ヒートシンクを配置し、前記パワー半導体及び前記ヒートシンクを前記ケースに収容するヒートシンク収容工程、及び
前記ヒートシンクの前記第二面と前記ケースの前記底部を押圧しながら、前記ケースの外側から前記底部を介して、または前記ヒートシンクの前記第一面の側から前記ヒートシンクを介して、前記ヒートシンクの前記第二面と前記ケースの前記底部との接触界面にエネルギーを供給し、前記ヒートシンクと前記ケースとを金属接合する金属接合工程、を含み、
前記金属接合工程において、前記ヒートシンクの前記側面が前記枠状突起部の内側の面に接触することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１４）
前記ヒートシンク用意工程において用意された前記ヒートシンクは、前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部に対向する前記第二面の部分に、前記第一面の方向に窪んだ凹部を有し、
前記金属接合工程において、前記エネルギーの供給により前記凹部を埋めるように前記ヒートシンクを変形させることを特徴とする付記１３記載の半導体装置の製造方法。
（付記１５）
前記金属接合工程において、レーザー溶接を含む溶融溶接、または摩擦攪拌接合を含む固相接合を行うことを特徴とする付記１３または付記１４に記載の半導体装置の製造方法。
パワー半導体と、
相対する第一面及び第二面と、前記第一面及び前記第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、前記第一面に前記パワー半導体が接合され、前記第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクと、
開口部と対向する底部と、前記底部を囲む側壁とを有し、前記パワー半導体及び前記ヒートシンクを収容する金属製のケースと、を備え、
前記ケースは、
前記底部の中央部が前記開口部と反対の方向に窪んでなる第一凹部と、
前記第一凹部と前記側壁との間の前記底部の部分から前記開口部の方向へ突出し、前記第一凹部と間隔をあけて前記第一凹部を取り囲む枠状突起部と、を有し、
前記第一凹部に前記冷却フィンが配置された状態で、前記枠状突起部の内側部分に前記ヒートシンクが配置され、前記ヒートシンクの前記第二面が前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部の部分に接合されており、
前記ヒートシンクの前記側面は、前記枠状突起部の内側の面と接触していることを特徴とする半導体装置。
（付記２）
前記枠状突起部は、前記第一凹部の周囲を取り囲むように互いに間隔を置いて配置された複数の突起を含むことを特徴とする付記１記載の半導体装置。
（付記３）
前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記枠状突起部の高さは前記ヒートシンクの厚みよりも大きいことを特徴とする付記１または付記２に記載の半導体装置。
（付記４）
前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記枠状突起部の高さは前記ヒートシンクの厚みよりも小さく、
前記ヒートシンクの前記側面は、前記枠状突起部の内側の面と前記枠状突起部の頂部とに接触していることを特徴とする付記１または付記２に記載の半導体装置。
（付記５）
前記ケースにおいて、前記枠状突起部の内側の面と前記底部とがなす角度は、９０度よりも大きいことを特徴とする付記１から付記４のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記６）
前記ケースは、前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部の部分に、前記開口部と反対の方向に窪んだ第二凹部を有することを特徴とする付記１から付記５のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記７）
前記ヒートシンクは、前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部に対向する前記第二面の部分に、前記第一面の方向に窪んだ凹部を有することを特徴とする付記１から付記６のいずれか一校に記載の半導体装置。
（付記８）
前記ヒートシンクを構成する金属材料の硬さが、前記ケースを構成する金属材料の硬さよりも小さいことを特徴とする付記１から付記７のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記９）
前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記ヒートシンクの厚みは、前記ケースの前記底部の厚みよりも小さいことを特徴とする付記１から付記８のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記１０）
前記ケースの前記底部と前記ヒートシンクとは、金属接合部を介して接合されており、前記金属接合部は、前記ケースの前記底部及び前記ヒートシンクのいずれか一方を貫通していることを特徴とする付記１から付記９のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記１１）
前記金属接合部は、前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記ケースの前記底部を貫通し、前記ヒートシンクの厚みの１／２以下の領域まで形成されていることを特徴とする付記１０記載の半導体装置。
（付記１２）
前記金属接合部は、前記ヒートシンクの前記第一面に垂直な方向において、前記ヒートシンクを貫通し、前記ケースの前記底部の厚みの１／２以下の領域まで形成されていることを特徴とする付記１０記載の半導体装置。
（付記１３）
開口部と対向する底部と、前記底部を囲む側壁と、前記底部の中央部が前記開口部と反対の方向に窪んでなる第一凹部と、前記第一凹部と前記側壁との間の前記底部の部分から前記開口部の方向へ突出し前記第一凹部と間隔をあけて前記第一凹部を取り囲む枠状突起部と、を有する金属製のケースを用意するケース用意工程、
相対する第一面及び第二面と、前記第一面及び前記第二面を繋ぐ側面とを有する金属製の板状部材であり、前記第一面にパワー半導体が接合され、前記第二面の中央部に冷却フィンが設けられたヒートシンクを用意するヒートシンク用意工程、
前記第一凹部に前記冷却フィンを配置した状態で、前記枠状突起部の内側部分に前記ヒートシンクを配置し、前記パワー半導体及び前記ヒートシンクを前記ケースに収容するヒートシンク収容工程、及び
前記ヒートシンクの前記第二面と前記ケースの前記底部を押圧しながら、前記ケースの外側から前記底部を介して、または前記ヒートシンクの前記第一面の側から前記ヒートシンクを介して、前記ヒートシンクの前記第二面と前記ケースの前記底部との接触界面にエネルギーを供給し、前記ヒートシンクと前記ケースとを金属接合する金属接合工程、を含み、
前記金属接合工程において、前記ヒートシンクの前記側面が前記枠状突起部の内側の面に接触することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１４）
前記ヒートシンク用意工程において用意された前記ヒートシンクは、前記ケースの前記枠状突起部と前記第一凹部との間の前記底部に対向する前記第二面の部分に、前記第一面の方向に窪んだ凹部を有し、
前記金属接合工程において、前記エネルギーの供給により前記凹部を埋めるように前記ヒートシンクを変形させることを特徴とする付記１３記載の半導体装置の製造方法。
（付記１５）
前記金属接合工程において、レーザー溶接を含む溶融溶接、または摩擦攪拌接合を含む固相接合を行うことを特徴とする付記１３または付記１４に記載の半導体装置の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【0067】
本願は、半導体装置、特に電力変換用半導体装置、及びその製造方法として利用することができる。
【符号の説明】
【0068】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 半導体装置、２ パワー半導体、３ ヒートシンク、４ ケース、５ 蓋、６ 金属接合部、７ 押圧治具、８ エネルギー供給、９ 間隙、３１ 第一面、３２ 第二面、３３ 側面、３４ 冷却フィン、３５ 凹部、４１ 底部、４２ 側壁、４３ 開口部、４４ 第一凹部、４５ 枠状突起部、４５ａ 突起、４６ 内側部分、４７ 第二凹部、４５１、４５１ａ 内側の面、４５２ 頂部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】