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(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】P2024006805
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 23/40 20060101AFI20240110BHJP
【ＦＩ】
H01L23/40 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022108044
(22)【出願日】2022-07-04
(71)【出願人】
【識別番号】509186579
【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002365
【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】島津 ひろみ
(72)【発明者】
【氏名】金澤 拓朗
(72)【発明者】
【氏名】田村 充敏
(72)【発明者】
【氏名】高原 秀彦
【テーマコード（参考）】
5F136
【Ｆターム（参考）】
5F136BC01
5F136CB06
5F136DA27
5F136EA02
5F136EA36
5F136FA02
5F136FA03
5F136FA14
5F136FA16
5F136FA18
(57)【要約】
【課題】部品点数の低減およびコスト低減を図ることができる半導体装置の提供。
【解決手段】半導体装置１は、一列に配列された複数のパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面に熱的に接触する放熱器７ａと、放熱器７ａを放熱面に押圧するように固定する固定部材と、を備える。放熱器７ａは、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面に押圧される本体部７０と、本体部７０と一体にパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの配列の方向に沿って複数形成され、曲げ剛性が本体部７０よりも小さな片持ち梁形状の固定用フランジ７１ａ，７１ｂと、を有する。固定部材は、固定用フランジ７１ａ，７１ｂを弾性変形させて固定用フランジ７１ａ，７１ｂの弾性力により本体部７０をパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面に押圧させるように、放熱器７ａを固定する。
【選択図】図１
【解決手段】半導体装置１は、一列に配列された複数のパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面に熱的に接触する放熱器７ａと、放熱器７ａを放熱面に押圧するように固定する固定部材と、を備える。放熱器７ａは、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面に押圧される本体部７０と、本体部７０と一体にパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの配列の方向に沿って複数形成され、曲げ剛性が本体部７０よりも小さな片持ち梁形状の固定用フランジ７１ａ，７１ｂと、を有する。固定部材は、固定用フランジ７１ａ，７１ｂを弾性変形させて固定用フランジ７１ａ，７１ｂの弾性力により本体部７０をパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面に押圧させるように、放熱器７ａを固定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パワー半導体素子を内蔵すると共に放熱面を有する複数の半導体モジュールと、
一列に配列された前記複数の半導体モジュールの前記放熱面に熱的に接触する放熱器と、
前記放熱器を前記放熱面に押圧するように固定する固定部材と、を備え、
前記放熱器は、
前記半導体モジュールの前記放熱面に押圧される放熱ベース部と、
前記放熱ベース部と一体に前記配列の方向に沿って複数形成され、曲げ剛性が前記放熱ベースよりも小さな片持ち梁形状の固定フランジ部と、を有し、
前記固定部材は、前記固定フランジ部を弾性変形させて該固定フランジ部の弾性力により前記放熱ベース部を前記半導体モジュールの前記放熱面に押圧させるように、前記放熱器を固定する、半導体装置。
一列に配列された前記複数の半導体モジュールの前記放熱面に熱的に接触する放熱器と、
前記放熱器を前記放熱面に押圧するように固定する固定部材と、を備え、
前記放熱器は、
前記半導体モジュールの前記放熱面に押圧される放熱ベース部と、
前記放熱ベース部と一体に前記配列の方向に沿って複数形成され、曲げ剛性が前記放熱ベースよりも小さな片持ち梁形状の固定フランジ部と、を有し、
前記固定部材は、前記固定フランジ部を弾性変形させて該固定フランジ部の弾性力により前記放熱ベース部を前記半導体モジュールの前記放熱面に押圧させるように、前記放熱器を固定する、半導体装置。
【請求項2】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記固定フランジ部の厚さ寸法は、前記放熱ベース部の厚さ寸法よりも小さく設定されている、半導体装置。
前記固定フランジ部の厚さ寸法は、前記放熱ベース部の厚さ寸法よりも小さく設定されている、半導体装置。
【請求項3】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記固定フランジ部の幅寸法は、前記片持ち梁形状の先端に近づくほど小さな値に設定されている、半導体装置。
前記固定フランジ部の幅寸法は、前記片持ち梁形状の先端に近づくほど小さな値に設定されている、半導体装置。
【請求項4】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記固定部材により固定された前記放熱器の前記固定フランジ部は、前記片持ち梁形状の根元領域と前記固定部材による固定領域との間に弾性変形による屈曲部を有する、半導体装置。
前記固定部材により固定された前記放熱器の前記固定フランジ部は、前記片持ち梁形状の根元領域と前記固定部材による固定領域との間に弾性変形による屈曲部を有する、半導体装置。
【請求項5】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記放熱面は、前記半導体モジュールの厚さ方向の表裏両面に設けられ、
表面側の前記放熱面に押圧される第１の放熱器と、裏面側の前記放熱面に押圧される第２の放熱器とを備え、
前記第１の放熱器に設けられた前記固定フランジ部の前記固定領域と、前記第２の放熱器に設けられた前記固定フランジ部の前記固定領域との面間距離は、前記第１の放熱器の前記放熱ベース部と前記第２の放熱器の前記放熱ベース部との面間距離よりも小さく設定されている、半導体装置。
前記放熱面は、前記半導体モジュールの厚さ方向の表裏両面に設けられ、
表面側の前記放熱面に押圧される第１の放熱器と、裏面側の前記放熱面に押圧される第２の放熱器とを備え、
前記第１の放熱器に設けられた前記固定フランジ部の前記固定領域と、前記第２の放熱器に設けられた前記固定フランジ部の前記固定領域との面間距離は、前記第１の放熱器の前記放熱ベース部と前記第２の放熱器の前記放熱ベース部との面間距離よりも小さく設定されている、半導体装置。
【請求項6】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記半導体モジュールの厚さ方向の一方の面に当接するように設けられ、前記固定部材により前記固定フランジ部が連結固定されるプレートをさらに備え、
前記放熱器が押圧される前記放熱面は、前記半導体モジュールの厚さ方向の他方の面に設けられ、
前記放熱器に設けられた前記固定フランジ部の前記固定領域と前記プレートとの面間距離は、前記放熱器の前記放熱ベース部と前記プレートとの面間距離よりも小さく設定されている、半導体装置。
前記半導体モジュールの厚さ方向の一方の面に当接するように設けられ、前記固定部材により前記固定フランジ部が連結固定されるプレートをさらに備え、
前記放熱器が押圧される前記放熱面は、前記半導体モジュールの厚さ方向の他方の面に設けられ、
前記放熱器に設けられた前記固定フランジ部の前記固定領域と前記プレートとの面間距離は、前記放熱器の前記放熱ベース部と前記プレートとの面間距離よりも小さく設定されている、半導体装置。
【請求項7】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記配列の方向に沿って設けられた前記複数の固定フランジ部の内、前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部の前記曲げ剛性は、その他の前記固定フランジ部の前記曲げ剛性よりも小さく設定されている、半導体装置。
前記配列の方向に沿って設けられた前記複数の固定フランジ部の内、前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部の前記曲げ剛性は、その他の前記固定フランジ部の前記曲げ剛性よりも小さく設定されている、半導体装置。
【請求項8】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記複数の固定フランジ部のそれぞれの厚さ寸法は等しく、かつ、前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部の幅寸法は、その他の前記固定フランジ部の幅寸法よりも小さく設定されている、半導体装置。
前記複数の固定フランジ部のそれぞれの厚さ寸法は等しく、かつ、前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部の幅寸法は、その他の前記固定フランジ部の幅寸法よりも小さく設定されている、半導体装置。
【請求項9】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記複数の固定フランジ部のそれぞれの幅寸法は等しく、かつ、前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部の厚さ寸法は、その他の前記固定フランジ部の厚さ寸法よりも小さく設定されている、半導体装置。
前記複数の固定フランジ部のそれぞれの幅寸法は等しく、かつ、前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部の厚さ寸法は、その他の前記固定フランジ部の厚さ寸法よりも小さく設定されている、半導体装置。
【請求項10】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記複数の固定フランジ部のそれぞれの幅寸法は等しく、かつ、前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部の長さ寸法は、その他の前記固定フランジ部の長さ寸法よりも大きく設定されている、半導体装置。
前記複数の固定フランジ部のそれぞれの幅寸法は等しく、かつ、前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部の長さ寸法は、その他の前記固定フランジ部の長さ寸法よりも大きく設定されている、半導体装置。
【請求項11】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部は、前記片持ち梁形状の根元領域と前記固定部材による固定領域との間に、厚さ寸法が前記根元領域よりも小さな薄肉部を有する、半導体装置。
前記配列の方向の両端に配置された前記固定フランジ部は、前記片持ち梁形状の根元領域と前記固定部材による固定領域との間に、厚さ寸法が前記根元領域よりも小さな薄肉部を有する、半導体装置。
【請求項12】
請求項９に記載の半導体装置において、
前記放熱ベース部は、半導体モジュール側の面の前記半導体モジュールが対向しない領域に、前記配列の方向に対して直交する方向に延在する複数の凸部を有し、
前記固定フランジ部は前記凸部に連続するように形成されている、半導体装置。
前記放熱ベース部は、半導体モジュール側の面の前記半導体モジュールが対向しない領域に、前記配列の方向に対して直交する方向に延在する複数の凸部を有し、
前記固定フランジ部は前記凸部に連続するように形成されている、半導体装置。
【請求項13】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記固定部材による前記固定フランジ部の変形量を所定値に規制する規制部をさらに備える、半導体装置。
前記固定部材による前記固定フランジ部の変形量を所定値に規制する規制部をさらに備える、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境への負荷低減のため、ハイブリッド自動車や電気自動車の普及が進められている。ハイブリッド自動車や電気自動車においては搭載される部品の小型化や低コスト化が重要視され、電力変換装置における半導体装置も例外ではなく、小型化や低コスト化が求められている。電力変換装置を構成する電子部品の中で発熱量が大きい半導体装置を小型化するためには、冷却性能を向上させる必要がある。そのため、このような半導体装置においては、一般的に、パワー半導体素子を内蔵した半導体モジュールを冷却するための放熱器や冷却器などの冷却装置を備えている。
【0003】
例えば、特許文献１には、パワー半導体素子を内蔵した半導体モジュールを一対の冷却管で挟み、冷却管を押圧板により半導体モジュールに押圧させる構造が開示されている。押圧板を設けることで、半導体モジュールの放熱面と冷却管との接触面に圧縮力を発生させ、放熱面を冷却管に密着させるようにしている。さらに、押圧板をバネ部材の付勢力で半導体モジュールに押圧する構成とすることで、密着性の向上を図るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－１８２３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１の技術では、密着性の確保のために押圧板やバネ部材をさらに必要とし、部品点数の増加やコスト増という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の態様による半導体装置は、パワー半導体素子を内蔵すると共に放熱面を有する複数の半導体モジュールと、一列に配列された前記複数の半導体モジュールの前記放熱面に熱的に接触する放熱器と、前記放熱器を前記放熱面に押圧するように固定する固定部材と、を備え、前記放熱器は、前記半導体モジュールの前記放熱面に押圧される放熱ベース部と、前記放熱ベース部と一体に前記配列の方向に沿って複数形成され、曲げ剛性が前記放熱ベースよりも小さな片持ち梁形状の固定フランジ部と、を有し、前記固定部材は、前記固定フランジ部を弾性変形させて該固定フランジ部の弾性力により前記放熱ベース部を前記半導体モジュールの前記放熱面に押圧させるように、前記放熱器を固定する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、半導体装置の部品点数の低減およびコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。また、以下の説明では、同一または類似の要素および処理には同一の符号を付し、重複説明を省略する場合がある。なお、以下に記載する内容はあくまでも本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではなく、他の種々の形態でも実施する事が可能である。
【0010】
図１は、本実施の形態の半導体装置１の一例を示す平面図である。以下では、半導体装置１の長手方向をＸ方向、半導体装置１の短手方向をＹ方向、半導体装置１の高さ方向をＺ方向のように座標軸を設定する。本実施の形態の半導体装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載される電力変換装置のインバータ回路に設けられる。電力変換装置は、直流電源と車両走行用のモータジェネレータ（例えば、三相交流方式の回転電機）との間で電力変換を行う。電力変換装置は、平滑コンデンサと電力変換器であるインバータ回路とを備えている。インバータ回路は、入力された直流電力を所定周波数の三相交流に変換し、モータジェネレータに出力する。図１の半導体装置１はインバータ回路に設けられ、三相分のパワーモジュール１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを備えている。
【0011】
図２は、パワーモジュール１００Ａの回路構成の一例を示す回路図である。なお、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃは同一構成である。パワーモジュール１００Ａの回路は、直列接続された上アーム１００Ｕおよび下アーム１００Ｌで構成される。上アーム１００Ｕは、パワー半導体素子１２１Ｕおよびダイオード１２２Ｕを備える。下アーム１００Ｌは、パワー半導体素子１２１Ｌおよびダイオード１２２Ｌを備える。パワー半導体素子１２１Ｕ，１２１Ｌは、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）やＭＯＳＦＥＴなどで構成される。上アーム１００Ｕのパワー半導体素子１２１Ｕは、上アーム制御端子１１４に入力される制御信号によりオンオフ制御される。同様に、下アーム１００Ｌのパワー半導体素子１２１Ｌは、下アーム制御端子１１５に入力される制御信号によりオンオフ制御される。
【0012】
上アーム１００Ｕの外部接続Ｐ端子１１１は直流電源の高電位電源ラインに接続され、下アーム１００Ｌの外部接続Ｎ端子１１２は直流電源の低電位電源ラインに接続される。上アーム１００Ｕと下アーム１００Ｌとの接続点には外部接続ＡＣ端子１１３が設けられ、外部接続ＡＣ端子１１３から外部機器（例えば、モータ）に交流の電流を出力する。直流電源ラインには、上下アーム１００Ｕ，１００Ｌと並列にコンデンサなどが接続される。
【0013】
図３は、パワーモジュール１００Ａの外観形状を示す平面図である。また、図４は、図３のＢ－Ｂ断面図である。パワーモジュール１００Ａのパワー半導体素子１２１Ｕ，１２１Ｌおよびダイオード１２２Ｕ，１２２Ｌ等は、電気的絶縁材料で形成される封止樹脂１０で封止されている。外部接続Ｐ端子１１１、外部接続Ｎ端子１１２、外部接続ＡＣ端子１１３、上アーム制御端子１１４および下アーム制御端子１１５は、封止樹脂１０から露出している。パワーモジュール１００Ａの表裏両面には、封止樹脂１０から露出するように絶縁層４が配置されている。
【0014】
図４のＢ－Ｂ断面図に示すように、パワー半導体素子１２１Ｕの表面電極は接合材２により導体３ａと接合されている。パワー半導体素子１２１Ｕの裏面電極は接合材２により導体３ｂと接続されている。同様に、ダイオード１２２Ｌの表面電極は接合材２により導体３ｃと接合されている。ダイオード１２２Ｌの裏面電極は接合材２により導体３ｄと接合されている。導体３ａ～３ｄは、例えば、銅、銅合金、あるいはアルミニウム、アルミニウム合金などにより形成されている。接合材２ははんだ材、焼結材などにより形成されている。なお、図示は省略するが、ダイオード１２２Ｕの表裏面の電極は、パワー半導体素子１２１Ｕと同様に導体３ａ，３ｂに接合されている。また、パワー半導体素子１２１Ｌの表裏面の電極は、ダイオード１２２Ｌと同様に導体３ｃ，３ｄに接合されている。
【0015】
導体３ａ～３ｄは、素子接合面と、その面とは反対側の放熱面３００とを有する。導体３ａ，３ｃの放熱面３００には、熱伝導性の絶縁層４が設けられている。同様に、導体３ｂ，３ｄの放熱面３００にも絶縁層４が設けられている。絶縁層４は、半導体素子（１２１Ｕ，１２２Ｕ，１２１Ｌ，１２２Ｕ）から発生する熱を、パワーモジュール１００Ａの表裏両面に配置される放熱部材（後述する放熱器７ａ，７ｂ）に熱伝導するものであり、熱伝導率が高く、かつ、絶縁耐圧が大きい材料で形成されている。例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミックス、あるいは、これらの微粉末を含有する絶縁シートまたは接着剤を用いることができる。
【0016】
図１に戻って、３つのパワーモジュール１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、半導体装置１の長手方向（Ｘ方向）に一列に配置されている。各パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃは、端子１１１～１１５が半導体装置１のＹ方向側方に突出するように配置されている。
【0017】
図５は、図１のＡ－Ａ断面図である。図６は図１のＣ－Ｃ断面図である。図５に示すように、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃは、導体３ａ～３ｄの放熱面３００を覆っている絶縁層４が表面に露出するように封止樹脂１０で封止されている（図４参照）。封止樹脂１０から露出している絶縁層４の表面には、熱伝導層５が設けられている。熱伝導層５には、グリース、サーマルインターフェースマテリアル（ＴＩＭ）等の良熱伝導部材が用いられる。
【0018】
放熱器７ａ，７ｂは、熱伝導層５が設けられたパワーモジュール１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを挟持するように設けられている。本実施の形態では、放熱器７ａ，７ｂとして、本体部７０に冷却液が流れる流路７００を備える冷却器が用いられている。図６に示すように、放熱器７ａ，７ｂの本体部７０には、長手方向（Ｘ方向）に延在する流路７００が複数形成されている。
【0019】
図１に示したように、放熱器７ａの本体部７０のｙ方向側面には、放熱器７ａの長手方向に所定間隔で配置された複数の固定用フランジ７１ａ，７１ｂが形成されている。固定用フランジ７１ａ，７１ｂは片持ち梁形状のフランジであり、本体部７０から側方（Ｙ方向）に突出するように形成されている。図１では見えていないが、放熱器７ｂはパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの裏面側に設けられている。放熱器７ｂも、放熱器７ａの固定用フランジ７１ａ，７１ｂと対向する位置に、同様の固定用フランジ７１ａ，７１ｂが形成されている（図６参照）。複数の固定用フランジ７１ａ，７１ｂの厚さ寸法は同一である。しかし、幅寸法に関しては、長手方向両端に配置されている固定用フランジ７１ｂの幅寸法Ｗ２は、両端よりも長手方向内側に配置された他の固定用フランジ７１ａの幅寸法Ｗ１よりも小さく設定されている。
【0020】
各固定用フランジ７１ａ，７１ｂには、ボルト１１が挿通される貫通孔７１１がそれぞれ形成されている。図６に示すように、ボルト１１およびナット１２を用いて、放熱器７ａの固定用フランジ７１ａ，７１ｂと放熱器７ｂの対向する固定用フランジ７１ａ，７１ｂとを連結固定することにより、一列に並んだパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの表裏両面に放熱器７ａ，７ｂが固定される。
【0021】
放熱器７ａ，７ｂは、熱伝導性を有する部材、例えばＣｕ、Ｃｕ合金、Ｃｕ－Ｃ、Ｃｕ－ＣｕＯなどの複合材、あるいはＡｌ、Ａｌ合金、ＡｌＳｉＣ、Ａｌ－Ｃなどの複合材などから形成されている。パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃで発生した熱は、絶縁層４および熱伝導層５を介して放熱器７ａ，７ｂの本体部７０へ熱伝導され、流路７００を流れる冷却液へと放熱される。
【0022】
図７Ａは、ボルト１１およびナット１２で連結する前の固定用フランジ７１ｂの形状を示す図である。図７Ｂは、連結後の固定用フランジ７１ｂの形状を示す図である。なお、図７Ａ，７Ｂでは見えていないが、固定用フランジ７１ａについても図７Ａ，７Ｂに示す固定用フランジ７１ｂと同様の形状になっている。
【0023】
放熱器７ａ，７ｂにおいて、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの厚さ寸法は全てｔ１に設定されている。そして、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの厚さ寸法ｔ１は、流路７００が形成された本体部７０の厚さ寸法ｔ２よりも小さく設定されている。そのため、ボルト１１およびナット１２により対向する一対の固定用フランジ７１ｂ同士を連結し、ボルト１１の締め付けトルクを増加させると、本体部７０と比べて曲げ剛性が相対的に低い固定用フランジ７１ａ，７１ｂが、矢印で示すように互いに近づくようにパワーモジュール１００Ｃ側に弾性変形する（図７Ｂ参照）。ここでは、変形しやすさの指標として曲げ剛性を用いているが、断面二次モーメント、断面係数などを指標として用いても良い。
【0024】
放熱器７ａ，７ｂの本体部７０は、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの弾性変形による弾性力によってパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃに押圧される。このように、放熱器７ａ，７ｂとパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃとの間に面圧を与えることにより、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃから放熱器７ａ，７ｂへの熱伝導効率が向上する。
【0025】
図７Ｂに示す固定状態では、ボルト固定されている部分における固定用フランジ７１ｂ同士の面間距離ｄ２は、放熱器７ａ，７ｂの流路７００が形成されている本体部７０の面間距離ｄ１よりも小さい（ｄ２＜ｄ１）。固定用フランジ７１ａについても同様である。すなわち、図７Ｂに示す固定状態においては、本体部７０側の根元領域７１３と固定用フランジ７１ｂのボルト固定領域７１４との間に、変形した屈曲部７１２（破線で囲んだ部分）が生じることになる。そのため、放熱器７ａ，７ｂの流路７００が形成されている本体部７０の変形は抑制され、パワーモジュール１００Ｃに対する面圧の均一性が得られる。
【0026】
また、図１に示すように、放熱器７ａ，７ｂの長手方向に配置されている複数の固定用フランジ７１ａ，７１ｂの内、長手方向両端に配置されている固定用フランジ７１ｂの幅寸法Ｗ２を、それらの長手方向内側に配置されている固定用フランジ７１ａの幅寸法Ｗ１よりも小さく設定している。すなわち、固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性を固定用フランジ７１ａの曲げ剛性よりも小さく設定しているので、固定状態において、放熱器７ａ，７ｂの本体部７０の長手方向における湾曲を防止することができる。
【0027】
例えば、図８Ａ，８Ｂに示す放熱器１７ａ，１７ｂのように、長手方向に沿って設けられた複数の固定用フランジ１７１ａ，１７１ｂの幅寸法を全て同一値Ｗ２に設定した場合について考える。すなわち、固定用フランジ１７１ａ，１７１ｂの全てが、厚さ寸法はｔ１、幅寸法はＷ２に設定されている。この場合、Ｚ方向に対向する一対の固定用フランジ１７１ａ，１７１ｂ同士を連結固定したとき、固定用フランジ１７１ａ，１７１ｂの変形量が同一ならば、放熱器１７ａに及ぼされる固定用フランジ１７１ａの弾性力Ｆ１と固定用フランジ１７１ｂの弾性力Ｆ２とは、Ｆ１＝Ｆ２のように等しくなる。
【0028】
このように、放熱器１７ａの両端付近に作用する弾性力Ｆ２と、内側位置において作用する弾性力Ｆ１とが等しい場合には、放熱器１７ａは、図８Ｂに示すように上に凸に湾曲するように変形する。下側の放熱器１７ｂに関しても同様であって下に凸に湾曲する。よって、放熱器１７ａ，１７ｂから各パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃにかかる面圧は、放熱器長手方向の両端では大きく中央に近づくほど小さくなり、長手方向における放熱性能が不均一となり、中央付近のパワーモジュールにおいて放熱性能の悪化が懸念される。
【0029】
一方、図１に示すように、両端の固定用フランジ７１ｂの幅寸法Ｗ２を固定用フランジ７１ａの幅寸法Ｗ１よりも小さく設定することで、すなわち、固定用フランジ７１ａの曲げ剛性を固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性よりも大きくすることで、連結固定状態における固定用フランジ７１ａ，７１ｂの変形量が同じでも、固定用フランジ７１ａの弾性力Ｆ１よりも固定用フランジ７１ｂの弾性力Ｆ２の方を小さくすることができる（Ｆ１＞Ｆ２）。その結果、放熱器７ａ，７ｂの本体部７０の長手方向の曲げ変形を抑制することができ、長手方向に配列された複数のパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃに対する面圧を均一にすることができる。
【0030】
もちろん、図８Ａに示すようにＷ１＝Ｗ２のような構成であっても、各固定用フランジ７１ａ，７１ｂを連結固定する際の変形量を同一に設定せず、変形による弾性力Ｆ１，Ｆ２がＦ１＞Ｆ２となるように各ボルト１１の締め付けトルクを管理することで、本体部７０の長手方向の曲げ変形を抑制することは理論的には可能である。しかしながら、各ボルト１１の締め付けトルクを管理しながらの組立作業は煩雑となり、作業性低下を招くことになる。一方、図１のようにＷ１＞Ｗ２と設定し、全ての固定用フランジ７１ａ，７１ｂに関して連結固定後の間隔がｄ２（図７Ｂ参照）となるように寸法管理する方が、組立作業性に優れており管理もしやすい。
【0031】
上述のように、本実施の形態では、放熱器７ａ，７ｂの本体部７０に固定用フランジ７１ａ，７１ｂを一体に形成し、固定用フランジ７１ａ，７１ｂを弾性変形させて放熱器７ａ，７ｂを固定する構成とした。それにより、従来のように板バネなどの押圧部材を追加で設けることなく、放熱器７ａ，７ｂをパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃに押圧して圧縮面圧を発生させることができる。そして、半導体装置１の部品点数の低減およびコスト低減を図ることができる。
【0032】
さらに、本実施の形態では、固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性が固定用フランジ７１ａの曲げ剛性よりも小さくなるように、幅寸法Ｗ１，Ｗ２をＷ１＞Ｗ２のように設定する。その結果、放熱器長手方向に並べて配置された複数のパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃに対する面圧を均一にすることができ、放熱性能の向上を図ることができる。
【0033】
（変形例１）
図９は、上述した実施の形態の変形例１を示す図である。図７Ｂに示したように、連結固定状態における対向する固定用フランジ７１ａ，７１ｂ同士の間隔は、全てｄ２に設定される。そこで、変形例１では間隔ｄ２の管理がしやすいように、図９に示すようなスペーサ１３をボルト固定部に設けるようにした。スペーサ１３の形状は、断面形状が円環で、長さがｄ２の柱状体である。放熱器７ａの固定用フランジ７１ａ，７１ｂと放熱器７ｂの固定用フランジ７１ａ，７１ｂとの間にスペーサ１３を配置し、スペーサ１３の貫通孔１３０にボルト１１を挿通してナット１２を締め付ける。そして、上下の固定用フランジ７１ａ，７１ｂが互いに近づくように変形して、それらの間にスペーサ１３が挟持されるまでナット１２を締め付けることで、連結固定が終了する。このようなスペーサ１３を用いることで、上下の固定用フランジ７１ａ，７１ｂ同士の間隔を正確な値ｄ２に容易に設定することができる。
図９は、上述した実施の形態の変形例１を示す図である。図７Ｂに示したように、連結固定状態における対向する固定用フランジ７１ａ，７１ｂ同士の間隔は、全てｄ２に設定される。そこで、変形例１では間隔ｄ２の管理がしやすいように、図９に示すようなスペーサ１３をボルト固定部に設けるようにした。スペーサ１３の形状は、断面形状が円環で、長さがｄ２の柱状体である。放熱器７ａの固定用フランジ７１ａ，７１ｂと放熱器７ｂの固定用フランジ７１ａ，７１ｂとの間にスペーサ１３を配置し、スペーサ１３の貫通孔１３０にボルト１１を挿通してナット１２を締め付ける。そして、上下の固定用フランジ７１ａ，７１ｂが互いに近づくように変形して、それらの間にスペーサ１３が挟持されるまでナット１２を締め付けることで、連結固定が終了する。このようなスペーサ１３を用いることで、上下の固定用フランジ７１ａ，７１ｂ同士の間隔を正確な値ｄ２に容易に設定することができる。
【0034】
（変形例２）
図１０は、変形例２を示す図である。変形例２では、固定用フランジ７１ａ，７１ｂは、根元部分の幅寸法がＷ１，Ｗ２で、先端に近づくほど幅寸法が小さくなるテーパ形状に形成されている。変形例２においては、固定用フランジ７１ａ，７１ｂを根元部分の幅寸法がＷ１，Ｗ２（＜Ｗ１）のテーパ形状とすることで、固定用フランジ７１ｂの弾性力を固定用フランジ７１ａの弾性力より小さくでき、図８Ｂに示したような放熱器７ａ，７ｂの本体部７０の湾曲変形を抑制することができる。
図１０は、変形例２を示す図である。変形例２では、固定用フランジ７１ａ，７１ｂは、根元部分の幅寸法がＷ１，Ｗ２で、先端に近づくほど幅寸法が小さくなるテーパ形状に形成されている。変形例２においては、固定用フランジ７１ａ，７１ｂを根元部分の幅寸法がＷ１，Ｗ２（＜Ｗ１）のテーパ形状とすることで、固定用フランジ７１ｂの弾性力を固定用フランジ７１ａの弾性力より小さくでき、図８Ｂに示したような放熱器７ａ，７ｂの本体部７０の湾曲変形を抑制することができる。
【0035】
そして、変形例２では、固定用フランジ７１ａ，７１ｂを、根元部分から先端部分にかけて幅が小さくなるテーパ形状とすることで、放熱器７ａ，７ｂの軽量化を図ることができる。また、固定用フランジ７１ａ，７１ｂをテーパ形状とすることで、端子１１１～１１５を半導体装置１の側方へ引き出すためのスペースをより大きくすることができ、端子接続作業が行い易くなる。
【0036】
（変形例３）
図１１Ａ，１１Ｂは、変形例３における放熱器７ａを示す図である。図１１Ａは放熱器７ａの平面図である。図１１Ｂは放熱器７ａの側面図である。図示は省略するが、放熱器７ｂも放熱器７ａと同様の形状を有しており、半導体装置１の放熱器７ａ，７ｂ以外の構成は上述した実施の形態と同様である。上述した実施の形態や変形例２では、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの幅寸法を異ならせることで、両端の固定用フランジ７１ｂの変形による弾性力が、内側の固定用フランジ７１ａの変形による弾性力よりも小さくなるようにした。
図１１Ａ，１１Ｂは、変形例３における放熱器７ａを示す図である。図１１Ａは放熱器７ａの平面図である。図１１Ｂは放熱器７ａの側面図である。図示は省略するが、放熱器７ｂも放熱器７ａと同様の形状を有しており、半導体装置１の放熱器７ａ，７ｂ以外の構成は上述した実施の形態と同様である。上述した実施の形態や変形例２では、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの幅寸法を異ならせることで、両端の固定用フランジ７１ｂの変形による弾性力が、内側の固定用フランジ７１ａの変形による弾性力よりも小さくなるようにした。
【0037】
変形例３では、図１１Ａに示すように、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの幅寸法は同一（Ｗ２）に設定し、図１１Ｂに示すように厚さ寸法を異ならせることで、両端の固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性が固定用フランジ７１ａの曲げ剛性よりも小さくなるようにした。図１１Ｂに示すように、固定用フランジ７１ｂの厚さ寸法ｔ１は固定用フランジ７１ａの厚さ寸法ｔ３よりも小さく、同一変形量の場合には、固定用フランジ７１ａの弾性力よりも固定用フランジ７１ｂの弾性力の方が小さくなる。
【0038】
なお、図１１Ａ，１１Ｂに示す例では、固定用フランジ７１ｂの厚さを、フランジ根元部分から先端部分まで同一の厚さ寸法ｔ１としているが、これ以外に、図１２Ａ，１２Ｂに示すような断面形状としても良い。図１２Ａ，１２Ｂは、放熱器７ａの固定用フランジ７１ｂが設けられている部分の断面図である。
【0039】
図１２Ａに示す固定用フランジ７１ｂは、固定用フランジ７１ａ（厚さ寸法ｔ３）と同一形状に形成されたフランジ部分の根元領域の一部を除く他の部分を、プレス加工等により厚さ寸法ｔ１に加工したものである。固定用フランジ７１ｂには、プレス加工等により段差７１５が形成されている。固定用フランジ７１ｂを対向する固定用フランジ７１ｂと連結固定したときには、厚さ寸法ｔ１の薄肉部７１６が変形する。そのため、変形時には、図１１Ｂに示す固定用フランジ７１ｂの場合と同様の弾性力が生ずる。
【0040】
図１２Ｂに示す固定用フランジ７１ｂは、固定用フランジ７１ａ（厚さ寸法ｔ３）と同一形状に形成されたフランジ部分の長さ方向の中間部分を、プレス加工等により厚さ寸法ｔ１に加工したものである。固定用フランジ７１ｂには、プレス加工等により厚さ寸法ｔ１の凹部７１７が形成されている。固定用フランジ７１ｂを対向する固定用フランジ７１ｂと連結固定したときには凹部７１７が変形し、図１１Ｂに示す固定用フランジ７１ｂの場合と同様の弾性力を生ずる。
【0041】
（変形例４）
図１３Ａ，１３Ｂは、変形例４を示す図である。図１３Ａは半導体装置１の平面図である。図１３Ｂは半導体装置１を側方から見た図であり、放熱器７ａについては断面図とした。なお、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの端子１１１～１１５の図示は省略した。変形例４の場合も、変形例３（図１１Ｂ参照）の場合と同様に、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの幅寸法を全て同じ値Ｗ２に設定し、固定用フランジ７１ａの厚さ寸法をｔ３、固定用フランジ７１ｂの厚さ寸法をｔ１（＜ｔ３）に設定する。
図１３Ａ，１３Ｂは、変形例４を示す図である。図１３Ａは半導体装置１の平面図である。図１３Ｂは半導体装置１を側方から見た図であり、放熱器７ａについては断面図とした。なお、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの端子１１１～１１５の図示は省略した。変形例４の場合も、変形例３（図１１Ｂ参照）の場合と同様に、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの幅寸法を全て同じ値Ｗ２に設定し、固定用フランジ７１ａの厚さ寸法をｔ３、固定用フランジ７１ｂの厚さ寸法をｔ１（＜ｔ３）に設定する。
【0042】
図１３Ａ，１３Ｂに示すように、放熱器７ａ，７ｂのパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃに対向する側の面には、Ｙ方向（放熱器７ａ，７ｂの短手方向）に延在する凸部７１８が形成されている。凸部７１８の高さはｈであり、幅寸法は固定用フランジ７１ａ，７１ｂと同じＷ２である。パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃは、凸部７１８と隣接する凸部７１８との間に配置されている。
【0043】
図１３Ａ，１３Ｂに示す放熱器７ａ，７ｂの場合、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの放熱器長手方向（Ｘ方向）の位置は凸部７１８と同じ位置に設定されており、固定用フランジ７１ａ，７１ｂおよび凸部７１８のパワーモジュール側の面は、同一面上にある。すなわち、固定用フランジ７１ａ，７１ｂは、凸部７１８に連続するように形成されている。もちろん、上述した実施の形態および変形例１～３の放熱器７ａ，７ｂの本体部７０に、凸部７１８を形成するようにしても良い。
【0044】
Ｙ方向に延在する凸部７１８を放熱器７ａ，７ｂの本体部７０に形成することにより、本体部７０の短手方向（Ｙ方向）に沿っての変形に対する曲げ剛性を高めることができ、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの弾性力による本体部７０の変形を抑制することができる。さらに、凸部７１８を用いて、パワーモジュール１００Ａ～１００ＣのＸ方向の位置決めを行えるので、組立作業性の向上を図ることができる。
【0045】
なお、凸部７１８の長手方向の位置は、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの位置と同一でなくても良い。また、凸部７１８を放熱器７ａ，７ｂの本体部７０と一体に形成する代わりに、別部材を本体部７０に接合して凸部７１８とする構成であっても良い。
【0046】
（変形例５）
図１４は、変形例５を示す図である。上述した実施の形態や変形例では、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの幅寸法や厚さ寸法を異ならせて、固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性が、固定用フランジ７１ａの曲げ剛性より小さくなるようにした。変形例５では、図１４に示すように、固定用フランジ７１ｂの長さ寸法Ｌ２を固定用フランジ７１ａの長さ寸法Ｌ１よりも大きく設定することで、固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性を固定用フランジ７１ａの曲げ剛性より小さくするようにした。
図１４は、変形例５を示す図である。上述した実施の形態や変形例では、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの幅寸法や厚さ寸法を異ならせて、固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性が、固定用フランジ７１ａの曲げ剛性より小さくなるようにした。変形例５では、図１４に示すように、固定用フランジ７１ｂの長さ寸法Ｌ２を固定用フランジ７１ａの長さ寸法Ｌ１よりも大きく設定することで、固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性を固定用フランジ７１ａの曲げ剛性より小さくするようにした。
【0047】
（変形例６）
図１５は、変形例６を示す図である。上述した実施の形態や変形例では、放熱器７ａ，７ｂの本体部７０には、冷却液が流れる流路７００が複数設けられていた。一方、変形例６では、図１５に示すように、放熱器７ａ，７ｂは、本体部７０の表面側（パワーモジュール対向面とは反対側の面）に放熱フィン７２０を有する構成とした。その他の構成は、上述した実施の形態の図６に示した放熱器７ａ，７ｂと同様である。図１５に示す例では、放熱フィン７２０はピンフィンで構成されているが、ストレートフィンやコルゲートフィンであっても良い。
図１５は、変形例６を示す図である。上述した実施の形態や変形例では、放熱器７ａ，７ｂの本体部７０には、冷却液が流れる流路７００が複数設けられていた。一方、変形例６では、図１５に示すように、放熱器７ａ，７ｂは、本体部７０の表面側（パワーモジュール対向面とは反対側の面）に放熱フィン７２０を有する構成とした。その他の構成は、上述した実施の形態の図６に示した放熱器７ａ，７ｂと同様である。図１５に示す例では、放熱フィン７２０はピンフィンで構成されているが、ストレートフィンやコルゲートフィンであっても良い。
【0048】
放熱器７ａ，７ｂに用いられる部材には熱伝導性の良い部材が用いられ、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｃｕ－Ｃ、Ｃｕ－ＣｕＯなどの複合材、あるいはＡｌ、Ａｌ合金、ＡｌＳｉＣ、Ａｌ－Ｃなどの複合材などが用いられる。このような放熱フィン７２０を備える放熱器７ａ，７ｂの場合も、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃに対向する本体部７０の曲げ剛性が固定用フランジ７１ａ，７１ｂの部分の曲げ剛性よりも大きくなるように、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの厚さ寸法ｔ１は本体部７０の板厚ｔ２よりも大きく設定される。
【0049】
（変形例７）
図１６は、変形例７を示す図である。上述した実施の形態や変形例では、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃは表裏両面に放熱面３００が設けられており、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの表裏両面に放熱器７ａ，７ｂが設けられていた。一方、変形例７の半導体装置１は、パワーモジュールの片面側のみに放熱器を備える片面冷却構造の半導体装置である。
図１６は、変形例７を示す図である。上述した実施の形態や変形例では、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃは表裏両面に放熱面３００が設けられており、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの表裏両面に放熱器７ａ，７ｂが設けられていた。一方、変形例７の半導体装置１は、パワーモジュールの片面側のみに放熱器を備える片面冷却構造の半導体装置である。
【0050】
図１６に示す半導体装置１に設けられているパワーモジュール２００では、パワー半導体素子２１０の裏面側電極が接合材２により導体３と接合されている。導体３の放熱面３００には、熱伝導性の絶縁層４が設けられている。絶縁層４の裏面側は封止樹脂１０から露出しており、その露出した面には熱伝導層５が設けられている。放熱器７は、熱伝導層５を介してパワーモジュール２００の裏面側に設けられている。放熱器７の固定用フランジ７１ａ，７１ｂは、パワーモジュール２００の表面側に設けられたプレート２３０に、ボルト１１およびナット１２により固定される。
【0051】
変形例７の場合も、上述した実施の形態や変形例の場合と同様に、放熱器７の長手方向の両端に設けられた固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性は、長手方向内側に設けられた固定用フランジ７１ａの曲げ剛性よりも小さく設定されている。すなわち、固定状態における固定用フランジ７１ｂの弾性力は固定用フランジ７１ａの弾性力よりも小さいので、図８Ｂに示したような放熱器７の変形を防止することができる。
【0052】
上述した実施の形態や変形例では、封止樹脂１０が絶縁層４を含み、絶縁層４の表面以外が封止された例を示したが、導体３ａ～３ｃや導体３までの構成が封止樹脂１０に封止されていて、封止樹脂１０から露出している放熱面３００を絶縁層４が覆っている構造であっても良い。
【0053】
また、上述した実施の形態および変形例では、パワーモジュールにパワー半導体素子が複数設けられている場合を例に説明したが、パワー半導体素子を一つだけ有するパワーモジュールを備える半導体装置に対しても本発明を同様に適用することができる。
【0054】
以上説明した本発明の実施の形態および変形例によれば、以下の作用効果を奏する。
【0055】
（Ｃ１）図１，６等に示すように、半導体装置１は、パワー半導体素子１２１Ｌおよびダイオード１２２Ｌを内蔵すると共に放熱面３００を有する複数のパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃと、一列に配列された複数のパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面３００に熱的に接触する放熱器７ａ，７ｂと、放熱器７ａ，７ｂを放熱面３００に押圧するように固定する固定部材としてのボルト１１およびナット１２と、を備え、放熱器７ａ，７ｂは、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面３００に押圧される本体部７０と、本体部７０と一体に複数のパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの配列の方向に沿って複数形成され、曲げ剛性が本体部７０よりも小さな片持ち梁形状の固定用フランジ７１ａ，７１ｂと、を有し、ボルト１１およびナット１２は、固定用フランジ７１ａ，７１ｂを弾性変形させて固定用フランジ７１ａ，７１ｂの弾性力により本体部７０をパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面３００に押圧させるように、放熱器７ａ，７ｂを固定する。
【0056】
放熱器７ａ，７ｂの本体部７０に固定用フランジ７１ａ，７１ｂを形成し、その固定用フランジ７１ａ，７１ｂを弾性変形させたときの弾性力により本体部７０をパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面３００に押圧させるようにしたので、従来のように、バネ板等の付勢部材を別に設けることなく、放熱器７ａ，７ｂの本体部７０をパワーモジュールに押圧させることができる。その結果、半導体装置の部品点数の低減、およびコスト低減を図ることができる。
【0057】
（Ｃ２）上記（Ｃ１）において、図７Ａ等に示すように、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの厚さ寸法ｔ１を、本体部７０の厚さ寸法ｔ２よりも小さく設定することで、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの曲げ剛性を本体部７０の曲げ剛性よりも小さく設定する。
【0058】
（Ｃ３）上記（Ｃ１）において、図１０等に示すように、固定用フランジ７１ａ，７１ｂの幅寸法Ｗ１，Ｗ２は、片持ち梁形状の先端に近づくほど小さな値に設定されている。その結果、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃに設けられた端子１１１～１１５を半導体装置１の側方へ引き出すためのスペースをより大きくすることができ、端子接続作業が行い易くなる。
【0059】
（Ｃ４）上記（Ｃ１）において、図７Ｂ等に示すように、固定部材であるボルト１１およびナット１２により固定された放熱器７ａ，７ｂの固定用フランジ７１ａ，７１ｂは、前記片持ち梁形状の根元領域７１３とボルト１１による固定領域７１４との間に弾性変形による屈曲部７１２を有する。固定用フランジ７１ａ，７１ｂの曲げ剛性は本体部７０の曲げ剛性よりも小さいので、ボルト固定されると固定用フランジ７１ａ，７１ｂが弾性変形して、屈曲部７１２が生じる。この屈曲部７１２の弾性力によって本体部７０がパワーモジュール方向に押圧される。
【0060】
（Ｃ５）上記（Ｃ４）において、図６，７Ａ，７Ｂ等に示すように、放熱面３００は、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの厚さ方向の表裏両面に設けられ、表面側の放熱面３００に押圧される第１の放熱器７ａと、裏面側の放熱面３００に押圧される第２の放熱器７ｂとを備え、第１の放熱器７ａに設けられた固定用フランジ７１ａ，７１ｂの固定領域７１４と、第２の放熱器７ｂに設けられた固定用フランジ７１ａ，７１ｂの固定領域７１４との面間距離ｄ２は、第１の放熱器７ａと第２の放熱器７ｂとの面間距離ｄ１よりも小さく設定されている。そのため、固定状態においては、変形した固定用フランジ７１ａ，７１ｂの弾性力により、放熱器７ａ，７ｂがパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの放熱面３００の方向に押圧される。
【0061】
（Ｃ６）上記（Ｃ４）において、図１６等に示すように、パワーモジュール２００の厚さ方向の一方の面に当接するように設けられ、ボルト１１およびナット１２により固定用フランジ７１ａ，７１ｂが連結固定されるプレート２３０をさらに備え、放熱器７が押圧される放熱面３００は、パワーモジュール２００の厚さ方向の他方の面に設けられ、放熱器７に設けられた固定用フランジ７１ａ，７１ｂの固定領域７１４とプレート２３０との面間距離ｄ１２は、放熱器７の本体部７０とプレート２３０との面間距離ｄ１１よりも小さく設定されている。そのため、固定状態においては、変形した固定用フランジ７１ａ，７１ｂの弾性力により、放熱器７がパワーモジュール２００の放熱面３００の方向に押圧される。
【0062】
（Ｃ７）上記（Ｃ１）において、図１等に示すように、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの配列の方向（Ｘ方向）に沿って設けられた複数の固定用フランジ７１ａ，７１ｂの内、Ｘ方向の両端に配置された固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性は、その他の内側に配置された固定用フランジ７１ａの曲げ剛性よりも小さく設定されている。そのため、固定状態において、放熱器７ａ，７ｂの本体部７０の長手方向における湾曲を防止することができる。
【0063】
（Ｃ８）上記（Ｃ７）において、図１等に示すように、複数の固定用フランジ７１ａ，７１ｂのそれぞれの厚さ寸法は等しく、かつ、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの配列の方向の両端に配置された固定用フランジ７１ｂの幅寸法Ｗ２は、その他の内側に配置された固定用フランジ７１ａの幅寸法Ｗ１よりも小さく設定されている。このような構成とすることで、固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性は、固定用フランジ７１ａの曲げ剛性よりも小さく設定される。
【0064】
（Ｃ９）上記（Ｃ７）において、図１１Ａ，１１Ｂ等に示すように、複数の固定用フランジ７１ａ，７１ｂのそれぞれの幅寸法Ｗ２は等しく、かつ、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの配列の方向の両端に配置された固定用フランジ７１ｂの厚さ寸法ｔ１は、その他の内側に配置された固定用フランジ７１ａの厚さ寸法ｔ３よりも小さく設定されている。このような構成とすることで、固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性は、固定用フランジ７１ａの曲げ剛性よりも小さく設定される。
【0065】
（Ｃ１０）上記（Ｃ７）において、図１４等に示すように、複数の固定用フランジ７１ａ，７１ｂのそれぞれの幅寸法Ｗ２は等しく、かつ、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの配列の方向の両端に配置された固定用フランジ７１ｂの長さ寸法Ｌ２は、その他の内側に配置された固定用フランジ７１ａの長さ寸法Ｌ１よりも大きく設定されている。このような構成とすることで、固定用フランジ７１ｂの曲げ剛性は、固定用フランジ７１ａの曲げ剛性よりも小さく設定される。
【0066】
（Ｃ１１）上記（Ｃ７）において、図１２Ａ，１２Ｂ等に示すように、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃの配列の方向の両端に配置された固定用フランジ７１ｂは、片持ち梁形状の根元領域７１３とボルト１１およびナット１２による固定領域７１４との間に、厚さ寸法が根元領域７１３よりも小さな薄肉部７１６や凹部７１７を有する。そのため、固定用フランジ７１ｂはこれらの薄肉部７１６や凹部７１７の部分で屈曲し、厚さ寸法ｔ３の固定用フランジ７１ａよりも曲げ剛性が小さい。
【0067】
（Ｃ１２）上記（Ｃ９）において、図１３Ａ，１３Ｂ等に示すように、本体部７０は、パワーモジュール１００Ａ～１００Ｃ側の面のパワーモジュール１００Ａ～１００Ｃが対向しない領域に、配列の方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）に延在する凸部７１８を有し、固定用フランジ７１ａ，７１ｂは凸部７１８に連続するように形成されている。Ｙ方向に延在する凸部７１８を本体部７０に設けたことにより、本体部７０のＹ方向に沿った曲げ剛性が向上する。また、凸部７１８を、パワーモジュール１００Ａ，１００Ｃを配置する際の位置決め部として用いることができ、組立作業性の向上を図ることができる。
【0068】
（Ｃ１３）上記（Ｃ１）において、図９等に示すように、ボルト１１およびナット１２による固定用フランジ７１ａ，７１ｂの変形量を所定値ｄ２に規制するスペーサ１３をさらに備える。スペーサ１３を用いることで、上下の固定用フランジ７１ａ，７１ｂ同士の間隔を正確な値ｄ２に容易に設定することができ、作業性向上を図ることができる。
【0069】
以上説明した各実施の形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではなく、上述した実施の形態および変形例を組み合わせても良い。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【0070】
１…半導体装置、３，３ａ～３ｄ…導体、７，７ａ，７ｂ，１７ａ，１７ｂ…放熱器、１０…封止樹脂、１１…ボルト、１２…ナット、１３…スペーサ、７０…本体部、７１ａ，７１ｂ，１７１ａ，１７１ｂ…固定用フランジ、１００，１００Ａ～１００Ｃ，２００…パワーモジュール、１２１Ｕ，１２１Ｌ，２１０…パワー半導体素子、１２２Ｕ，１２２Ｌ…ダイオード、２３０…プレート、３００…放熱面、７１２…屈曲部、７１３…根元領域、７１４…固定領域、７１５…段差、７１６…薄肉部、７１７…凹部、７１８…凸部、７２０…放熱フィン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】