特開 2025-15836 半導体装置、放熱板及び半導体装置の製造方法

(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】P2025015836

(43)【公開日】2025-01-30

(54)【発明の名称】半導体装置、放熱板及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20250123BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 Z

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024203138

(22)【出願日】2024-11-21

(62)【分割の表示】P 2020130583の分割

【原出願日】2020-07-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004381

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＴＯＨ

(72)【発明者】

【氏名】冨樫 慎次

(72)【発明者】

【氏名】外薗 洋昭

(57)【要約】

【課題】半導体素子を効率的に冷却する半導体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体パッケージと、放熱部材と、前記半導体パッケージと前記放熱部材との間に設けられた放熱板を備え、前記放熱板は、上面に形成された第１溝と、下面に形成された第２溝と、前記第１溝と前記第２溝を接続する貫通孔と、端面に形成された第１開口及び第２開口と、を備え、前記第１溝、前記第２溝及び前記貫通孔は、前記第１開口から前記第２開口までの流路を形成し、熱伝導性材料で充填される半導体装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体パッケージと、放熱部材と、前記半導体パッケージと前記放熱部材との間に設けられた放熱板を備え、
前記放熱板は、上面に形成された第１溝と、下面に形成された第２溝と、前記第１溝と前記第２溝を接続する貫通孔と、端面に形成された第１開口及び第２開口と、を備え、
前記第１溝、前記第２溝及び前記貫通孔は、前記第１開口から前記第２開口までの流路を形成し、熱伝導性材料で充填される、
半導体装置。

【請求項2】

前記第１溝及び前記第２溝のそれぞれは、幅が１５０μｍ以上、深さが５０μｍ以上である、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

半導体パッケージと、放熱部材と、を備える半導体装置の前記半導体パッケージと前記放熱部材との間に設けられた放熱板であって、
上面に形成された第１溝と、下面に形成された第２溝と、前記第１溝と前記第２溝を接続する貫通孔と、端面に形成された第１開口及び第２開口と、を備え、
前記第１溝、前記第２溝及び前記貫通孔は、前記第１開口から前記第２開口までの流路を形成し、熱伝導性材料で充填される、
放熱板。

【請求項4】

前記第１溝及び前記第２溝のそれぞれは、幅が１５０μｍ以上、深さが５０μｍ以上である、
請求項３に記載の放熱板。

【請求項5】

半導体パッケージと、放熱部材と、前記半導体パッケージと前記放熱部材との間に設けられた放熱板を備え、前記放熱板は、上面に形成された第１溝と、下面に形成された第２溝と、前記第１溝と前記第２溝を接続する貫通孔と、端面に形成された第１開口及び第２開口と、を備え、前記第１溝、前記第２溝及び前記貫通孔は、前記第１開口から前記第２開口までの流路を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体パッケージと、前記放熱板と、前記放熱部材とを順に積層する工程と、
前記放熱板の前記第１開口から熱伝導性材料を注入して、前記第１溝、前記第２溝及び前記貫通孔のそれぞれに熱伝導性材料を充填する工程と、を備える、
半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体装置、放熱板及び半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるパワー半導体素子を用いた電力変換装置が、近年利用されている。パワー半導体素子を効率よく冷却することが求められている。

【0003】

特許文献１には、パワーモジュールに装着された放熱板を、グリスを介して放熱ケースに組み付けるパワーモジュールの組み付け構造が記載されている。

【0004】

特許文献２には、回路基板に実装される電気部品と、電気部品が載置される部品載置部及び電気部品で発熱した熱を放熱する放熱部が一体的に形成されたヒートシンクと、ヒートシンク及び電気部品を収容する箱状の筐体と、ヒートシンクと筐体との間に介在するシール部材と、を備える電力変換装置が開示されている。また、筐体は、ヒートシンクとは別部材で構成される。ヒートシンクは、筐体に形成された開口を介して放熱部が外部に露出する状態で筐体に取り付けられることが開示されている。

【0005】

特許文献３には、電力変換装置のＵ、Ｖ、Ｗ相用のスイッチング装置が開示されている。また、当該スイッチング装置は、第１のコレクタ端子と第２のエミッタ端子との各々の接続端が第１の仮想直線上に配置されること等が開示されている。

【0006】

特許文献４には、電力変換回路を構成する複数の電子部品と、少なくとも一部の電子部品を冷却する冷却器とを、ケース内に収容してなる電力変換装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５－１０１２５９号公報

【特許文献2】特開２０１８－１９１３８８号公報

【特許文献3】特開２０１６－０１５８６３号公報

【特許文献4】特開２０１１－１８２６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

半導体素子を効率的に冷却するためには、半導体素子を搭載する絶縁基板と放熱部材とを熱伝達効率が高い状態で接合することが求められる。

【0009】

本開示は、半導体素子を効率的に冷却する半導体装置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】

【0010】

本開示の一の態様によれば、半導体パッケージと、放熱部材と、前記半導体パッケージと前記放熱部材との間に設けられた放熱板を備え、前記放熱板は、上面又は下面の少なくとも一方の面に溝と、端面に形成された第１開口及び第２開口と、を備え、前記溝は、前記第１開口から前記第２開口までの流路を形成し、熱伝導性材料で充填される半導体装置を提供する。

【発明の効果】

【0011】

本開示の各実施形態によれば、半導体素子を効率的に冷却する半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１実施形態の半導体装置の斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態の半導体装置の分解斜視図である。

【図3】図３は、第１実施形態の半導体装置の側面図である。

【図4】図４は、第１実施形態の半導体装置の放熱板の下面図である。

【図5】図５は、第１実施形態の半導体装置の放熱板の上面図である。

【図6】図６は、第２実施形態の半導体装置の放熱板の斜視図である。

【図7】図７は、第２実施形態の半導体装置の側面図である。

【図8】図８は、第２実施形態の半導体装置の放熱板の下面図である。

【図9】図９は、第２実施形態の半導体装置の放熱板の上面図である。

【図10】図１０は、第３実施形態の半導体装置の放熱板の斜視図である。

【図11】図１１は、第３実施形態の半導体装置の放熱板の分解斜視図である。

【図12】図１２は、第３実施形態の半導体装置の側面図である。

【図13】図１３は、第３実施形態の半導体装置の放熱板を構成する板状部材の上面図である。

【図14】図１４は、第３実施形態の半導体装置の放熱板を構成する板状部材の上面図である。

【図15】図１５は、第３実施形態の半導体装置の放熱板の下面図である。

【図16】図１６は、第３実施形態の半導体装置の放熱板の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の又は対応する機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する場合がある。また、理解の容易のため、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。

【0014】

＜＜第１実施形態＞＞
≪半導体装置１≫
＜半導体装置１の構成＞
図１は、第１実施形態の半導体装置１の斜視図である。図２は、第１実施形態の半導体装置１の分解斜視図である。図３は、第１実施形態の半導体装置１の側面図である。

【0015】

なお、図には、説明の便宜のためＸＹＺ直交座標系が設定される場合がある。図面の紙面に対して垂直な座標軸については、座標軸の丸の中にバツ印は紙面に対して奥の方向が正、丸の中に黒丸印は紙面に対して手前側が正であることを表している。ただし、当該座標系は、説明のために定めるものであって、半導体装置等の姿勢について限定するものではない。なお、本開示では、特に説明しない限り、Ｘ軸は、放熱部材２０の載置面と平行な方向、Ｙ軸は、放熱部材２０の載置面と平行な方向であってＸ軸と垂直な方向、とする。Ｚ軸は、当該Ｘ軸、Ｙ軸に垂直な方向とする。なお、Ｚ軸方向を上下方向という場合がある。例えば、＋Ｚ側を上、－Ｚ側を下という場合がある。＋Ｚ側から見た平面図を上面図、－Ｚ側から見た平面図を下面図という場合がある。

【0016】

半導体装置１は、半導体パッケージ１０と、放熱部材２０と、放熱板３０と、を備える。各構成要素について説明する。

【0017】

［半導体パッケージ１０］
半導体パッケージ１０は、パワー半導体等の半導体素子を樹脂封止したパッケージである。半導体パッケージ１０は、内部の半導体素子が発生した熱を放熱するために、放熱板３０を介して放熱部材２０に連結される。

【0018】

［放熱部材２０］
放熱部材２０は、半導体パッケージ１０からの熱を外部に放出する部材である。放熱部材２０は、例えば、金属で形成された放熱板又は内部に冷却液が流れる液冷冷却器である。放熱部材２０には、放熱板３０を介して、半導体パッケージ１０が連結される。放熱部材２０は、放熱板３０を介して、半導体パッケージ１０に接続されることにより、半導体パッケージ１０の放熱を行う。放熱部材２０として、例えば、金属で形成された放熱板を用いることにより、放熱部材２０は載置面からの熱を載置面と反対側の面に伝達させて放熱する。放熱部材２０の大きさを半導体パッケージ１０より大きくすることにより、放熱面積を大きくして、放熱効率を向上させて半導体パッケージ１０を冷却する効率を上げることができる。また、放熱部材２０として、例えば、液冷冷却器を用いることにより、液冷冷却器の内部を導通する液（例えば、水、ブライン、不凍液、クーラント等）により、半導体パッケージ１０を冷却する効率を上げることができる。

【0019】

［放熱板３０］
放熱板３０は、半導体パッケージ１０と放熱部材２０との間に介在する部材である。図４は、第１実施形態の半導体装置１の放熱板３０の下面図である。図５は、第１実施形態の半導体装置１の放熱板３０の上面図である。放熱板３０は、板状の部材である。

【0020】

放熱板３０は、熱伝導性の高い材料で形成されている。例えば、放熱板３０は、銅若しくはアルミ等の金属又は樹脂で形成されている。放熱板３０は、例えば、立体造形装置、いわゆる、三次元プリンタを用いて作成される。

【0021】

放熱板３０は、下面３０Ｓ１に、Ｘ軸方向に延在し、Ｙ軸方向に等間隔に形成された溝３１ａ１、溝３１ａ２、溝３１ａ３及び溝３１ａ４を有する。放熱板３０は、上面３０Ｓ２に、Ｘ軸方向に延在し、Ｙ軸方向に等間隔に形成された溝３１ｂ１、溝３１ｂ２、溝３１ｂ３及び溝３１ｂ４を有する。溝３１ｂ１は、上面視で溝３１ａ１と溝３１ａ２の間に形成される。同様に、溝３１ｂ２は、上面視で溝３１ａ２と溝３１ａ３の間に形成される。溝３１ｂ３は、上面視で溝３１ａ３と溝３１ａ４の間に形成される。溝３１ｂ４は、上面視で溝３１ａ４より＋Ｙ側に形成される。

【0022】

また、放熱板３０は、放熱板３０の上面３０Ｓ２と下面３０Ｓ１との間を貫通する貫通孔３１ｃ１、貫通孔３１ｃ２、貫通孔３１ｃ３、貫通孔３１ｃ４、貫通孔３１ｃ５、貫通孔３１ｃ６及び貫通孔３１ｃ７を有する。貫通孔３１ｃ１、貫通孔３１ｃ２、貫通孔３１ｃ３、貫通孔３１ｃ４、貫通孔３１ｃ５、貫通孔３１ｃ６及び貫通孔３１ｃ７のそれぞれは、Ｘ軸方向から見た側面視で、傾斜して形成される。いいかえると、貫通孔３１ｃ１、貫通孔３１ｃ２、貫通孔３１ｃ３、貫通孔３１ｃ４、貫通孔３１ｃ５、貫通孔３１ｃ６及び貫通孔３１ｃ７のそれぞれは、放熱板３０の上面３０Ｓ２又は下面３０Ｓ１に対して傾斜して形成される。

【0023】

溝３１ａ１は、放熱板３０の＋Ｘ側の端面３０Ｓに形成される開口３０ａから貫通孔３１ｃ１までの間にわたって形成される。溝３１ｂ１は、貫通孔３１ｃ１から貫通孔３１ｃ２までの間にわたって形成される。溝３１ａ２は、貫通孔３１ｃ２から貫通孔３１ｃ３までの間にわたって形成される。溝３１ｂ２は、貫通孔３１ｃ３から貫通孔３１ｃ４までの間にわたって形成される。溝３１ａ３は、貫通孔３１ｃ４から貫通孔３１ｃ５までの間にわたって形成される。溝３１ｂ３は、貫通孔３１ｃ５から貫通孔３１ｃ６までの間にわたって形成される。溝３１ａ４は、貫通孔３１ｃ６から貫通孔３１ｃ７までの間にわたって形成される。溝３１ｂ４は、貫通孔３１ｃ７から放熱板３０の＋Ｘ側の端面３０Ｓに形成される開口３０ｂまでの間にわたって形成される。

【0024】

貫通孔３１ｃ１は、溝３１ａ１と溝３１ｂ１のそれぞれの－Ｘ側の端部の間に形成される。貫通孔３１ｃ２は、溝３１ｂ１と溝３１ａ２のそれぞれの＋Ｘ側の端部の間に形成される。貫通孔３１ｃ３は、溝３１ａ２と溝３１ｂ２のそれぞれの－Ｘ側の端部の間に形成される。貫通孔３１ｃ４は、溝３１ｂ２と溝３１ａ３のそれぞれの＋Ｘ側の端部の間に形成される。貫通孔３１ｃ５は、溝３１ａ３と溝３１ｂ３のそれぞれの－Ｘ側の端部の間に形成される。貫通孔３１ｃ６は、溝３１ｂ３と溝３１ａ４のそれぞれの＋Ｘ側の端部の間に形成される。貫通孔３１ｃ７は、溝３１ａ４と溝３１ｂ４のそれぞれの－Ｘ側の端部の間に形成される。

【0025】

半導体装置１において、放熱板３０を半導体パッケージ１０と放熱部材２０との間に挟み込むことにより、開口３０ａから溝３１ａ１、貫通孔３１ｃ１、溝３１ｂ１等を通過して、開口３０ｂまでの液状のグリス（熱伝導性材料）が通過する流路を形成することができる。

【0026】

溝の寸法は、幅が１５０μｍ以上、深さが５０μｍであることが望ましい。溝が、１５０μｍより狭く又は深さが５０μｍより浅くなると、グリス（熱伝導性材料）に含まれるフィラーが詰まる可能性がある。

【0027】

＜半導体装置１の組み立て＞
半導体装置１の組み立て（製造方法）について説明する。最初に、放熱部材２０に放熱板３０を介して半導体パッケージ１０を載置する。いいかえると、半導体パッケージ１０と、放熱板３０と、放熱部材２０と、を順に積層する（積層する工程）。そして、放熱板３０の＋Ｘ側端面に形成された開口３０ａからグリス（熱伝導性材料）を注入する。注入されたグリス（熱伝導性材料）は、溝３１ａ１、貫通孔３１ｃ１、溝３１ｂ１と順に流れて、最終的には、溝３１ｂ４を通過して、開口３０ｂから排出される（充填する工程）。グリス（熱伝導性材料）が開口３０ｂから注入されて、開口３０ｂから排出されることを確認することにより、グリス（熱伝導性材料）を溝の内部に充填さえることができる。

【0028】

なお、開口３０ａは第１開口、開口３０ｂは第２開口の一例である。

【0029】

＜効果・作用＞
グリス（熱伝導性材料）は、開口３０ａから一つの経路を通過することにより開口３０ｂから排出されることにより、過不足なくグリス（熱伝導性材料）を注入することができる。また、グリス（熱伝導性材料）は、開口３０ａから一つの経路を通過することにより開口３０ｂから排出されることにより、ボイドの発生を抑えることができる。したがって、本実施形態の半導体装置１は、半導体素子を効率的に冷却できる。

【0030】

なお、グリス（熱伝導性材料）を注入する開口は、開口３０ａに限らず、開口３０ｂから注入してもよい。また、開口３０ａ、開口３０ｂの位置についても、端面３０Ｓに限らず、放熱板３０の別の端面に形成してもよい。また、開口３０ａ、開口３０ｂはそれぞれ放熱板２３０の別の端面に形成してもよい。

【0031】

＜＜第２実施形態＞＞
≪半導体装置１０１≫
＜半導体装置１０１の構成＞
第２実施形態の半導体装置１０１について説明する。第２実施形態の半導体装置１０１は、半導体装置１と比較して、放熱部材の溝の形状が異なる。

【0032】

図６は、第２実施形態の半導体装置１０１の放熱板１３０の斜視図である。図７は、第２実施形態の半導体装置１０１の側面図である。図８は、第２実施形態の半導体装置１０１の放熱板１３０の下面図である。図９は、第２実施形態の半導体装置１０１の放熱板１３０の上面図である。

【0033】

半導体装置１０１は、半導体パッケージ１０と、放熱部材２０と、放熱板１３０と、を備える。放熱板１３０について説明する。

【0034】

［放熱板１３０］
放熱板１３０は、半導体パッケージ１０と放熱部材２０との間に介在する部材である。

【0035】

放熱板１３０は、熱伝導性の高い材料で形成されている。例えば、放熱板１３０は、銅若しくはアルミ等の金属又は樹脂で形成されている。放熱板１３０は、例えば、立体造形装置、いわゆる、三次元プリンタを用いて作成される。また、放熱板１３０は、例えば、平板状の部材から、表面に溝を機械加工により形成することにより作成される。

【0036】

放熱板１３０は、下面１３０Ｓ１に溝１３１ａを有する。溝１３１ａは、放熱板１３０の＋Ｘ側の端面１３０Ｓに形成される開口１３０ａ１から、放熱板１３０の＋Ｘ側の端面１３０Ｓに形成される開口１３０ｂ１の間に、Ｘ軸方向の端部で折り返しながら形成された溝である。

【0037】

放熱板１３０は、上面１３０Ｓ２に溝１３１ｂを有する。溝１３１ｂは、放熱板１３０の＋Ｘ側の端面１３０Ｓに形成される開口１３０ａ２から、放熱板１３０の＋Ｘ側の端面１３０Ｓに形成される開口１３０ｂ２の間に、Ｘ軸方向の端部で折り返しながら形成された溝である。

【0038】

半導体装置１０１において、放熱板１３０を半導体パッケージ１０と放熱部材２０との間に挟み込むことにより、開口１３０ａ１から溝１３１ａを通過して、開口１３０ｂ１までのグリス（熱伝導性材料）が通過する流路を形成することができる。また、放熱板１３０を半導体パッケージ１０と放熱部材２０との間に挟み込むことにより、開口１３０ａ２から溝１３１ｂを通過して、開口１３０ｂ２までのグリス（熱伝導性材料）が通過する流路を形成することができる。

【0039】

＜半導体装置１０１の組み立て＞
半導体装置１０１の組み立てについて説明する。最初に、放熱部材２０に放熱板１３０を介して半導体パッケージ１０を載置する。いいかえると、半導体パッケージ１０と、放熱板１３０と、放熱部材２０と、を順に積層する（積層する工程）。そして、放熱板１３０の＋Ｘ側の端面１３０Ｓに形成された開口１３０ａ１からグリス（熱伝導性材料）を注入する。注入されたグリス（熱伝導性材料）は、溝１３１ａを流れて、最終的には、開口１３０ｂ１から排出される。また、放熱板１３０の＋Ｘ側の端面１３０Ｓに形成された開口１３０ａ２からグリス（熱伝導性材料）を注入する。注入されたグリス（熱伝導性材料）は、溝１３１ｂを流れて、最終的には、開口１３０ｂ２から排出される（充填する工程）。グリス（熱伝導性材料）が開口１３０ａ１又は開口１３０ａ２から注入されて、開口１３０ｂ１又は開口１３０ｂ２から排出されることを確認することにより、グリス（熱伝導性材料）を溝の内部に充填さえることができる。

【0040】

なお、開口１３０ａ１は第１開口、開口１３０ｂ１は第２開口の一例である。また、開口１３０ａ２は第１開口、開口１３０ｂ２は第２開口の一例である。

【0041】

＜効果・作用＞
グリス（熱伝導性材料）は、開口１３０ａ１から一つの経路を通過することにより開口１３０ｂ１から排出されることにより、過不足なくグリス（熱伝導性材料）を注入することができる。また、グリス（熱伝導性材料）は、開口１３０ａ１から一つの経路を通過することにより開口１３０ｂ１から排出されることにより、ボイドの発生を抑えることができる。同様に、グリス（熱伝導性材料）は、開口１３０ａ２から一つの経路を通過することにより開口１３０ｂ２から排出されることにより、過不足なくグリス（熱伝導性材料）を注入することができる。また、グリス（熱伝導性材料）は、開口１３０ａ２から一つの経路を通過することにより開口１３０ｂ２から排出されることにより、ボイドの発生を抑えることができる。したがって、本実施形態の半導体装置１は、半導体素子を効率的に冷却できる。

【0042】

さらに、放熱板１３０の両面のそれぞれに独立した溝を設けることにより、溝に充填されたグリス（熱伝導性材料）が、半導体パッケージ１０又は放熱部材２０に接触する面積を増やすことができる。

【0043】

なお、第２実施形態の放熱板１３０において、溝は上面１３０Ｓ２及び下面１３０Ｓ１の両面に備えることに限らない。例えば、一方の面（例えば、下面１３０Ｓ１）に溝１３１ａを設けて、他方の面（例えば、上面１３０Ｓ２）には溝を備えないようにしてもよい。同様に、一方の面（例えば、上面１３０Ｓ２）に溝１３１ｂを設けて、他方の面（例えば、下面１３０Ｓ１）には溝を備えないようにしてもよい。

【0044】

なお、グリス（熱伝導性材料）を注入する開口は、開口１３０ａ１又は開口１３０ａ２に限らず、開口１３０ｂ１又は開口１３０ｂ２から注入してもよい。また、開口１３０ａ１、開口１３０ａ２、開口１３０ｂ１及び開口１３０ｂ２の位置についても、端面１３０Ｓに限らず、放熱板１３０の別の端面に形成してもよい。また、開口１３０ａ１、開口１３０ａ２、開口１３０ｂ１及び開口１３０ｂ２はそれぞれ放熱板１３０の別の端面に形成してもよい。

【0045】

＜＜第３実施形態＞＞
≪半導体装置２０１≫
＜半導体装置２０１の構成＞
第３実施形態の半導体装置２０１について説明する。第３実施形態の半導体装置２０１は、半導体装置１と比較して、放熱部材の溝の形状が異なる。また、放熱部材の構成が異なる。

【0046】

図１０は、第３実施形態の半導体装置２０１の放熱板２３０の斜視図である。図１１は、第３実施形態の半導体装置２０１の放熱板２３０の分解斜視図である。図１２は、第３実施形態の半導体装置２０１の側面図である。図１３は、第３実施形態の半導体装置２０１の放熱板２３０を構成する板状部材２３０Ａの上面図である。図１４は、第３実施形態の半導体装置２０１の放熱板２３０を構成する板状部材２３０Ｂの上面図である。図１５は、第３実施形態の半導体装置２０１の放熱板２３０の下面図である。図１６は、第３実施形態の半導体装置２０１の放熱板２３０の上面図である。

【0047】

半導体装置２０１は、半導体パッケージ１０と、放熱部材２０と、放熱板２３０と、を備える。放熱板２３０について説明する。

【0048】

［放熱板２３０］
放熱板２３０は、半導体パッケージ１０と放熱部材２０との間に介在する部材である。

【0049】

放熱板２３０は、熱伝導性の高い材料で形成されている。例えば、放熱板２３０は、銅若しくはアルミ等の金属又は樹脂で形成されている。放熱板２３０は、例えば、立体造形装置、いわゆる、三次元プリンタを用いて作成される。また、放熱板２３０は、例えば、平板状の部材から、平板状の部材を貫通する溝を機械加工により形成することにより作成される。

【0050】

放熱板２３０は、２枚の板状の部材である板状部材２３０Ａと、板状部材２３０Ｂと、により構成される。放熱板２３０は、板状部材２３０Ａと板状部材２３０Ｂが積層されて構成される。

【0051】

板状部材２３０Ａは、上面から下面に貫通する貫通溝２３２ａ１、貫通溝２３２ａ２、貫通溝２３２ａ３、貫通溝２３２ａ４、貫通溝２３２ａ５及び貫通溝２３２ａ６を有する。貫通溝２３２ａ１、貫通溝２３２ａ２、貫通溝２３２ａ３、貫通溝２３２ａ４、貫通溝２３２ａ５及び貫通溝２３２ａ６のそれぞれは、Ｘ軸方向に延在するとともに－Ｘ側の端部で＋Ｙ方向に延びるＬ字状の形状を有する。

【0052】

板状部材２３０Ｂは、上面から下面に貫通する貫通溝２３２ｂ１、貫通溝２３２ｂ２、貫通溝２３２ｂ３、貫通溝２３２ｂ４、貫通溝２３２ｂ５及び貫通溝２３２ｂ６を有する。貫通溝２３２ｂ１、貫通溝２３２ｂ２、貫通溝２３２ｂ３、貫通溝２３２ｂ４、貫通溝２３２ｂ５及び貫通溝２３２ｂ６のそれぞれは、Ｘ軸方向に延在するとともに＋Ｘ側の端部で＋Ｙ方向に延びるＬ字状の形状を有する。

【0053】

板状部材２３０Ａの＋Ｚ側に板状部材２３０Ｂを重ね合わせて貼り付ける。板状部材２３０Ａと板状部材２３０Ｂとを重ね合わせた放熱板２３０では、貫通溝２３２ｂ１は、貫通溝２３２ａ１と貫通溝２３２ａ２との間に位置する。したがって、放熱板２３０では、貫通溝２３２ａ１の部分に、－Ｚ方向に解放された溝２３１ａ１が形成される。すなわち、放熱板２３０の下面２３０Ｓ１に溝２３１ａ１が形成される。また、貫通溝２３２ｂ１の部分に、＋Ｚ方向に解放された溝２３１ｂ１が形成される。そして、溝２３１ａ１と溝２３１ｂ１とは、貫通溝２３２ａ１と貫通溝２３２ｂ１とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ１により接続される。貫通溝２３２ａ１は、放熱板２３０の＋Ｘ側の端面２３０Ｓまで形成されている。したがって、溝２３１ａ１は、放熱板２３０の＋Ｘ側の端面２３０Ｓに開口２３０ａを有する。

【0054】

同様に、貫通溝２３２ａ２、貫通溝２３２ａ３、貫通溝２３２ａ４、貫通溝２３２ａ５及び貫通溝２３２ａ６の部分は、それぞれ－Ｚ方向に解放された溝２３１ａ２、溝２３１ａ３、溝２３１ａ４、溝２３１ａ５及び溝２３１ａ６となる。また、貫通溝２３２ｂ２、貫通溝２３２ｂ３、貫通溝２３２ｂ４、貫通溝２３２ｂ５及び貫通溝２３２ｂ６は、それぞれ＋Ｚ方向に解放された溝２３１ｂ２、溝２３１ｂ３、溝２３１ｂ４、溝２３１ｂ５及び溝２３１ｂ６となる。

【0055】

また、溝２３１ｂ１と溝２３１ａ２とは、貫通溝２３２ｂ１と貫通溝２３２ａ２とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ２により接続される。同様に、溝２３１ａ２と溝２３１ｂ２とは、貫通溝２３２ａ２と貫通溝２３２ｂ２とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ３により接続される。溝２３１ｂ２と溝２３１ａ３とは、貫通溝２３２ｂ２と貫通溝２３２ａ３とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ４により接続される。溝２３１ａ３と溝２３１ｂ３とは、貫通溝２３２ａ３と貫通溝２３２ｂ３とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ５により接続される。溝２３１ｂ３と溝２３１ａ４とは、貫通溝２３２ｂ３と貫通溝２３２ａ４とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ６により接続される。溝２３１ａ４と溝２３１ｂ４とは、貫通溝２３２ａ４と貫通溝２３２ｂ４とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ７により接続される。溝２３１ｂ４と溝２３１ａ５とは、貫通溝２３２ｂ４と貫通溝２３２ａ５とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ８により接続される。溝２３１ａ５と溝２３１ｂ５とは、貫通溝２３２ａ５と貫通溝２３２ｂ５とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ９により接続される。溝２３１ｂ５と溝２３１ａ６とは、貫通溝２３２ｂ５と貫通溝２３２ａ６とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ１０により接続される。溝２３１ａ６と溝２３１ｂ６とは、貫通溝２３２ａ６と貫通溝２３２ｂ６とが平面視で重なった部分である開口２３１ｃ１１により接続される。

【0056】

貫通溝２３２ｂ６は、放熱板２３０の＋Ｘ側の端面２３０Ｓまで形成されている。したがって、溝２３１ｂ６は、放熱板２３０の＋Ｘ側の端面２３０Ｓに開口２３０ｂを有する。

【0057】

＜半導体装置２０１の組み立て＞
半導体装置２０１の組み立てについて説明する。最初に、放熱部材２０に放熱板２３０を介して半導体パッケージ１０を載置する。いいかえると、半導体パッケージ１０と、放熱板２３０と、放熱部材２０と、を順に積層する（積層する工程）。そして、放熱板２３０の＋Ｘ側の端面２３０Ｓに形成された開口２３０ａからグリス（熱伝導性材料）を注入する。注入されたグリス（熱伝導性材料）は、溝２３１ａ１から流れて、最終的には、開口２３０ｂから排出される（充填する工程）。グリス（熱伝導性材料）が開口２３０ａから注入されて、開口２３０ｂから排出されることを確認することにより、グリス（熱伝導性材料）を溝の内部に充填さえることができる。

【0058】

なお、開口２３０ａは第１開口、開口２３０ｂは第２開口の一例である。

【0059】

＜効果・作用＞
グリス（熱伝導性材料）は、開口２３０ａから一つの経路を通過することにより開口２３０ｂから排出されることにより、過不足なくグリス（熱伝導性材料）を注入することができる。また、グリス（熱伝導性材料）は、開口２３０ａから一つの経路を通過することにより開口２３０ｂから排出されることにより、ボイドの発生を抑えることができる。

【0060】

さらに、板状部材２３０Ａと板状部材２３０Ｂを組み合わせて放熱板２３０を形成することにより、放熱部材の製造を容易に行うことができる。

【0061】

なお、グリス（熱伝導性材料）を注入する開口は、開口２３０ａに限らず、開口２３０ｂから注入してもよい。また、開口２３０ａ及び開口２３０ｂの位置についても、端面２３０Ｓに限らず、放熱板２３０の別の端面に形成してもよい。また、開口２３０ａ、開口２３０ｂはそれぞれ放熱板２３０の別の端面に形成してもよい。

【0062】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0063】

１、１０１、２０１ 半導体装置
１０ 半導体パッケージ
２０ 放熱部材
３０、１３０、２３０ 放熱板
３０Ｓ１、１３０Ｓ１、２３０Ｓ１ 下面
３０Ｓ２、１３０Ｓ２、２３０Ｓ２ 上面
３１ａ１、３１ａ２、３１ａ３、３１ａ４ 溝
３１ｂ１、３１ｂ２、３１ｂ３、３１ｂ４ 溝
１３１ａ、１３１ｂ 溝
２３１ａ１、２３１ａ２、２３１ａ３、２３１ａ４、２３１ａ５、２３１ａ６ 溝
２３１ｂ１、２３１ｂ２、２３１ｂ３、２３１ｂ４、２３１ｂ５、２３１ｂ６ 溝

【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】