半导体装置的制作方法

本实用新型涉及一种半导体装置，其在散热板上安装有半导体元件，且具有外壳形状型、树脂密封型等类型的外装部。

背景技术：

现有的用于安装半导体元件(半导体芯片)的散热板一般使用价格低且重量轻的铝材作为其构成材料。即，通过使用散热板，来实现对半导体元件所产生的热量(损耗能量)进行冷却的单向热扩散效果。

但是，已知在使用铝材构成散热板的情况下，铝材与为了和散热板接合而在冷却板上实装的焊锡、用于搭载半导体芯片的绝缘基板之间的线膨胀系数的差值大且刚性低，因此，其会因制造时、实际使用环境下的热量而发生变形。

散热板的变形会引起热阻抗的增大、所搭载的元件的破损、可靠性的降低等，而成为设计的阻碍之一。

尤其是，车载用功率模块在热带区域、寒冷区域等各种温度环境下使用，还被置于自身驱动时的发热等非常严峻的温度变化下。这种实际使用环境下的温度变化导致的散热板的变形成为问题。尤其是，在以价格低且重量轻的铝材作为散热板使用的情况下，有如下担忧：会产生在以刚性低的铜等其他部件作为散热板使用的情况 下的变形以上的变形。

因而，作为防止铝材构成的散热板变形的对策，实施增加散热板的铝厚(第1对策)、向散热板内插入骨材等对策(第2对策)。

另外，作为防止铝材构成的散热板变形的对策，列举专利文献1和专利文献2所公开的技术。专利文献1中提出了一种半导体模块，其在基板上具有包围半导体元件的局部突条部；专利文献2中公开了一种半导体装置，其在与半导体元件接合的散热片上配设有壁状部件。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2012-195363号

专利文献2：日本发明专利公开公报特开2007-258430号

实用新型要解决的问题

但是，上述第1对策会导致铝材厚度的增加，第2对策会由于导热率低的壁状部件(主要是陶瓷)的插入而使热阻抗恶化。另外，第1对策和第2对策会使散热板用的材料的使用量增加，引起重量增加和成本上升等其他问题点。

另外，在专利文献1和专利文献2所公开的半导体装置中，抑制通电时的半导体元件的发热所导致的散热板变形的效果也不充分，尤其是，在适用搭载着多个半导体元件的半导体模块的情况下，由于使用时的发热和周围环境之间的温度差会更大，因此，不是实质上消除散热板变形的对策。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种能够解决上述那样的问题点且抑制由铝材构成的散热板变形的半导体装置。

用于解决问题的方案

本实用新型所涉及的半导体装置具有：散热板，其以铝为构成材料；和多个半导体元件，其设在所述散热板的实装面上，所述散热板包括：主体部，其具有实装面；和凸部，其可选择性地设在所述主体部的实装面上，所述半导体装置还具有外装部，其具有与所述凸部相适配形状的凹部，在将该外装部安装到所述散热板上时，所述凹部贴紧并覆盖所述凸部。

实用新型效果

本实用新型中在半导体装置的散热板的形成有凸部的区域中，主体部的厚度加上凸部的厚度，能够相应地使主体部的厚度变厚，因此，能够提高散热板的刚性。而且，在将外装部安装到散热板上时，外装部的凹部贴紧并覆盖散热板的凸部，因此，能够利用外装部来有效地抑制伴随着制造时和实际使用时的线膨胀而发生的散热板的变形。

除此之外，在通过传递模塑成型处理获得外装部的情况下，在从树脂成形时的温度上升时至树脂成形后的冷却时的期间，也能够抑制由于散热板和树脂之间的线膨胀差而导致的散热板的翘曲。

通过下面的详细说明和附图，本实用新型的目的、特征、宽泛方面和优点更加明确。

附图说明

图1是表示本实用新型实施方式1的半导体模块的整体结构的立体图。

图2是表示实施方式1的半导体模块的结构的说明图，其中，图2的(a)为俯视图,图2的(b)为图2的(a)的A-A截面图。

图3是表示本实用新型实施方式2的半导体模块的整体结构的立体图。

图4是表示本实用新型实施方式3的半导体模块的整体结构的立体图。

图5是表示本实用新型实施方式4的半导体模块的整体结构的立体图。

图6是表示本实用新型实施方式5的半导体模块的截面结构的截面图。

图7是表示本实用新型实施方式6的半导体模块的截面结构的截面图。

图8是表示本实用新型实施方式7的半导体模块的结构的说明图，其中，图8的(a)表示俯视图,图8的(b)表示图8的(a)的B-B截面图。

图9是表示本实用新型实施方式8的半导体模块的截面结构的截面图。

图10是表示本实用新型实施方式9的半导体模块的结构的说明图，其中，图10的(a)表示俯视图,图10的(b)表示图10的(a)的C-C截面图。

图11是表示本实用新型实施方式10的半导体模块的整体结构的立体图。

图12是表示本实用新型实施方式11的半导体模块的结构的说明图，其中，图12的(a)表示俯视图,图12的(b)表示图12的(a)的D-D截面图。

图13是表示现有半导体模块的第1问题点的说明图，其中，图13的(a)表示散热板和冷却叶片之间的油脂被向外侧挤出，图13 的(b)表示在油脂内产生空隙。

图14是表示现有半导体模块的第2问题点的说明图。

图15是表示现有半导体模块的第3问题点的说明图，其中，图15的(a)表示散热板通过密封材料设在直接水冷结构的冷却器上，在散热板上设有壳体，图15的(b)表示散热板和冷却器的密封材料之间产生间隙。

图16是表示为实现消除图13～图15所示的第1～第3问题点的现有半导体模块的说明图，其中，图 16的(a)表示将多个半导体元件通过绝缘基板安装在散热板的表面上，图16的(b)表示将多个半导体元件通过绝缘基板安装在散热板的表面上，将骨材插入到散热板内。

具体实施方式

<技术前提>

下面举例说明对半导体模块(半导体装置)的设计造成妨碍的主要因素，该半导体模块在由铝材构成的散热板上安装有以Si(硅)为构成材料的半导体元件11(半导体芯片)。

图13是表示使用由铝材构成的散热板的现有半导体模块中第1问题点的说明图。如同图所示，现有的半导体模块81构成为：以铝材为构成材料的散热板53通过油脂52接合在冷却叶片51上，在散热板53上设有壳体54。此外，散热板53上的壳体54内安装有未图示的半导体元件。

这种结构的半导体模块81将壳体54内的半导体元件所产生的热量通过油脂52传递给冷却叶片51。半导体模块81在通电时产生的热量所导致的变形下，散热板53、冷却叶片51反复收缩与膨胀，其结果，引起冷却叶片51和散热板53间的油脂52的流出。

即，由于通电时半导体元件所产生的热量使得散热板53和冷却叶片51等反复膨胀和收缩，因此会产生如下这样的第1问题点：或如图13的(a)所示那样散热板53和冷却叶片51之间的油脂52被向外侧挤出，或如图13的(b)所示那样在油脂52内产生空隙56，而使得热阻抗增大。

图14是表示使用由铝材构成的散热板的现有半导体模块中第2问题点的说明图。如同图所示，现有的半导体模块82呈如下结构：绝缘基板63通过油脂62形成在作为基底板且以铝材为构成材料的散热板61上，半导体芯片65(半导体元件)通过焊锡64接合在绝缘基板63上。

这种结构的半导体模块82在半导体芯片65通电时产生的热量所导致的变形下，会产生如下这样的第2问题点：或从半导体芯片65向焊锡64、绝缘基板63和焊锡62产生裂缝66而引起半导体芯片65内的元件损坏，或由于焊锡62、64产生裂缝66而导致热阻抗增大。

图15是表示使用由铝材构成的散热板的现有半导体模块中第3问题点的说明图。如图15的(a)所示，现有的半导体模块83构成为：以铝材为构成材料的散热板53通过密封材料33设在直接水冷结构的冷却器30上，在散热板53上设有壳体54。此外，散热板53上的壳体54内安装有未图示的半导体元件。

另一方面，冷却器30在其内部具有用于收装冷却水35的冷却水路36，冷却水路36的上部由密封材料33密封。在冷却水路36内于密封材料33的下部选择性地设有多个针翅(pin fin)34。

这种结构的半导体模块83在壳体54内的半导体元件通电时产生的热量所导致的变形下，会产生如下这样的第3问题点：如图15的(b)所示，散热板53和冷却器30的密封材料33之间产生间隙，其结果，冷却水路36内的冷却水35从冷却水路36泄漏。

图16是表示实施了用于消除上述第1～第3问题点的对策的现有半导体模块的说明图。

如图16的(a)所示，现有的半导体模块84构成为：将多个半导体元件11(半导体芯片)通过绝缘基板12安装在散热板53A的表面(安装面)上。此时，使散热板53A的铝膜厚度D53比一般的散热板厚。

如图16的(b)所示，现有的半导体模块85构成为：将多个半导体元件11(半导体芯片)通过绝缘基板12安装在散热板53B的表面上。此时，将骨材58插入到散热板53B内，该骨材58与散热板53B不同，主要以陶瓷为构成材料。

如图16所示，在搭载着多个半导体元件11的半导体模块84、85中，多个半导体元件11使用时产生的热量与周围环境之间的温度差变大。考虑到这一点，在半导体模块84中加厚散热板53A的铝膜厚度D53来提高散热板53A的刚性，在半导体模块85中通过在内部具有骨材58来提高散热板53B的刚性。

但是，如半导体模块84那样加厚铝膜厚度D53会产生如下这样的第4问题点：会使铝材的使用量增加，其结果，会引起重量增加和成本上升。另外，在半导体模块85中使用主要以陶瓷为构成材料的骨材58，会产生如下这样的第5问题点：骨材58的使用会相应地使热阻抗恶化，此外还会引起重量增加和成本上升。

下面所述的本实用新型的实施方式解决了如上述那样在图13～图16所示的半导体模块81～83中产生的第1～第3问题点，而且不会产生如半导体模块84、85那样的其他问题点(第4问题点、第5问题点)。

<实施方式1>

图1是表示本实用新型实施方式1的半导体模块1的整体结构的立体图。图2是表示实施方式1的半导体模块1的结构的说明图,图2的(a)为俯视图,图2的(b)为图2的(a)的A-A截面图。此外,图1中示出XYZ直角坐标系,图2的(a)中示出XY直角坐标系,图2的(b)中示出XZ直角坐标系。

如这些图所示，多个半导体元件11(半导体芯片)分别通过绝缘基板12形成在散热板14A的主体部141的表面(安装面)上。此外，图1、图2中作为多个半导体元件11示出了2个半导体元件11。

散热板14A具有：主体部141，其以表面为实装面；一个凸部142(棒状凸部)，其可选择性地设在主体部141的表面上。主体部141的表面俯视时呈由X方向(另一个方向)和Y方向(一个方向)规定的矩形状，凸部142具有如下棒状凸部结构：为了纵向截断主体部141的表面上在X方向上的中央区域而沿Y方向延伸形成为棒状。

2个半导体元件11分别通过绝缘基板12而以凸部142为基准形成在主体部141的+X方向侧和-X方向侧的表面上。即，凸部142配置在由于热干涉而应力变大且变形显著的2个半导体11、11之间。此外，凸部142的宽度(X方向的长度)、高度(Z方向的长度)、长度(Y方向的长度)任意。

作为外装部的外壳15A设在散热板14A上，以覆盖包括半导体元件11、绝缘基板12的整个散热板14A。外壳15A具有与主体部141的表面相适配的矩形状上表面，且具有与上表面的各边相对应的4个侧表面。另外，在主体部151上，具有与散热板14A的凸部142相适配形状的凹部152，在将外壳15A安装到散热板14A上时，凹部152能够贴紧并覆盖凸部142。即，凹部152具有如下这样的槽状凹部结构：与棒状凸部结构的凸部142相对应，在主体部151的下方(-Z方向)沿着Y方向延伸形成为槽状。

作为这种结构的外壳15A，例如可以为具有上述槽状凹部结构的凹部152的嵌入式壳体。另外，作为外壳15A，也可以为：在包括半导体元件11、绝缘基板12和凸部142的主体部141表面上通过传递模塑成型处理而设置密封树脂。

当将具有上述特征的外壳15A安装到散热板14A上时，如图2的(b)所示，凹部152贴紧并覆盖凸部142，且能够将半导体元件11、绝缘基板12收装于外壳15A内。

此外，半导体元件11是指例如IGBT、MOSFET和FwDi(Free Wheeling Diode)等芯片化的半导体元件。另外，绝缘基板12为AIN、SiN等陶瓷基板。另外，作为外壳15A，如上所述，可以为嵌入式壳体或密封树脂。

下面参照图1和图2，对实施方式1的半导体模块1的组装方法进行说明。

首先，通过绝缘基板12将半导体元件11实装到散热板14A的表面(实装面)上。

之后，将外壳15A安装到散热板14A的主体部141上，该外壳15A为嵌入式壳体，且埋置有内部电极(未图示)。通过外壳15A内的内部电极进行半导体元件11、11间的接线的一部分。在该时间点，半导体元件11、11间的完整接线还没有完成。下面，将外壳15A与散热板14A一体化后的结构称为“模块主体”。

然后，利用电线等使从模块主体的一部分露出用于半导体接线的电极间电连接，据此，外壳15A内的半导体元件11、11间的接线完成。

实施方式1的半导体模块1的散热板14A具有凸部142，因此，在主体部141的形成凸部142的区域加上凸部142的厚度能够相应地使主体部141的膜厚局部变厚，因此，能够增加散热板14A的刚性。

此时，在将外壳15A安装到散热板14A上时，凹部152贴紧并覆盖凸部142，因此，能够利用外壳15A来有效地抑制伴随着制造时和实际使用时的线膨胀而发生的散热板14A的变形。即，能够利用具有凹部152的外壳15A来按压住作为散热板14A的厚度增加部分的凸部142，因此，散热板14A和外壳15A的接触面积增加，使散热板14A的膨胀和收缩时的应力分散，据此能够得到抑制散热板14A的变形的效果。

除此之外，在利用传递模塑成型处理获得密封树脂式的外壳15A的情况下，发生从树脂成型中的温度上升时至树脂成形后的冷却时的期间，在该期间也能够抑制由于散热板14A和外壳15A用的树脂之间的线膨胀差导致的散热板14A的翘曲。

另外，在半导体模块1中，通过使凸部142形成为棒状，来实现提高散热板14A的刚性，伴随着与外壳15A的凹部152的接触面积增加，能够更好地抑制散热板14A的变形。

如此，半导体模块1具有抑制散热板14A变形的效果，据此，能够避免伴随着散热板14A的变形而发生的、热阻抗的增大、半导体元件11的动作不良等可靠性降低的情况，因此，能够提高半导体模块1的成品率且能够长期使用。

除此之外，在半导体元件11的实装区域以外的主体部141的表面上设置凸部142，来使散热板14A的厚度局部增加，因此，能够在不会使半导体模块1的热阻抗恶化的情况下实现散热板14A的刚性的提高。

另外，由于铝材的使用控制在散热板14A额外设置凸部142的最小必要限度，且不需要使用陶瓷等价格较高的骨材，因此，能够实现缩减可能会引起成本高的原材料，而实现大幅度降低半导体模块1的成本。

<实施方式2>

图3是表示本实用新型实施方式2的半导体模块2的整体结构的立体图。此外，图3中示出XYZ直角坐标系。另外，为了便于说明，在图3中透过到外壳15B内来示出内部的半导体元件11等。

如同图所示，多个半导体元件11(半导体芯片)分别通过绝缘基板12形成在散热板14B的主体部141的表面(安装面)上。此外，图3中作为多个半导体元件11示出了4个半导体元件11。

散热板14B具有：主体部141，其以表面为实装面；3个凸部 143(143a～143c)，其可选择性地设在主体部141的实装面上。主体部141的表面俯视时呈由X方向和Y方向规定的矩形状，3个凸部143a～143c(多个棒状凸部)具有如下棒状凸部结构：为了分别纵向截断主体部141的表面上在X方向上的两端部区域和中央区域而沿Y方向延伸形成为棒状。

4个半导体元件11分别通过绝缘基板12而以在凸部143a、143b间设置2个、在凸部143b、143c之间设置2个的比例设在主体部141的表面上。即，凸部143a～143c隔着由于热干涉而应力变大且变形显著的4个半导体11来配置。此外，各凸部143a～143c的宽度、高度、长度任意。

作为外装部的外壳15B设在散热板14B上，以覆盖包括半导体元件11、绝缘基板12的整个散热板14B。外壳15B具有与主体部141的表面相适配的矩形状上表面，且具有与上表面的各边相对应的4个侧表面。另外，与实施方式1的外壳15A同样，在主体部151上具有与散热板14B的3个凸部143a～143c相适配形状的3个凹部，在将外壳15B安装到散热板14B上时，能够由3个凹部贴紧并覆盖凸部143a～143c。即，3个凹部具有在主体部151的下方沿着Y方向延伸形成为槽状的3条槽状凹部结构。

作为这种结构的外壳15B，例如可以为具有3个凹部的嵌入式壳体等。另外，作为外壳15B，也可以为：在包括半导体元件11、绝缘基板12和凸部143a～143c的主体部141表面上通过传递模塑成型处理设置密封树脂。

因此，当将外壳15B安装(树脂密封)到散热板14B上时，与实施方式1的半导体模块1同样，3个凹部贴紧并覆盖凸部143a～143c，且能够将半导体元件11、绝缘基板12收装于外壳15B 内。

另外，实施方式2的半导体模块2的组装方法与实施方式1的半导体模块1同样地进行。

实施方式2的半导体模块2的散热板14B具有3个凸部143a～143c，因此，在主体部141加上凸部143a～143c的厚度能够相应地使主体部141的膜厚在3处局部变厚，因此，能够进一步增加散热板14B的刚性。

即，实施方式2的半导体模块2使用散热板14B，该散热板14B除具有主体部141的中央部的凸部143b外，在两端部也具有凸部143a和凸部143c，据此通过增加凸部的条数来进一步提高散热板14B的刚性。

此时，能够利用具有3个凹部的外壳15B来按压住作为散热板14B的厚度增加部分的凸部143a～143c，因此，散热板14B和外壳15B的接触面积增加到实施方式1以上，外壳15B对散热板14B的束缚面积和束缚位置增加，因此散热板14B的膨胀和收缩时的应力分散程度增大，获得更好地抑制散热板14B的变形的效果。

另外，通过使半导体模块2中3个凸部143a～143c分别形成为棒状，来实现提高散热板14B的刚性，伴随着与外壳15B的3个凹部的接触面积增加，能够更好地抑制散热板14B的变形。

除此之外，在半导体元件11的实装区域以外的主体部141的表面上设置凸部143a～143c，来使散热板14B的厚度局部增加，因此，能够在不会使半导体模块2的热阻抗恶化的情况下实现散热板14B的刚性的提高。

<实施方式3>

图4是表示本实用新型实施方式3的半导体模块3的整体结构的立体图。此外，图4中示出XYZ直角坐标系。另外，为了便于说明，在图4中透过到外壳15C内来示出内部的凸部144a～144e。

如同图所示，散热板14C具有：主体部141，其以表面为实装面；5个凸部144(144a～144e)，其可选择性地设在主体部141的实装面上。

主体部141的表面俯视时呈矩形状，凸部144a～144c(第1种棒状凸部)分别具有如下棒状凸部结构：沿着主体部141的表面上的Y方向(一个方向)延伸而可选择性地形成为棒状。另一方面，凸部144d和144e(第2种棒状凸部)具有如下棒状凸部结构：沿着主体部141的表面上的X方向(另一个方向)延伸而可选择性地形成为棒状。

半导体元件11(未图示)通过绝缘基板12(未图示)安装在主体部141上，且被凸部144a～144c、凸部144d和凸部144e中的至少2个凸部144包围。此外，各凸部144a～144e的宽度、高度、长度任意。

作为外装部的外壳15C设在散热板14C上，以覆盖包括未图示的半导体元件11和绝缘基板12的整个散热板14C。外壳15C具有与主体部141的表面相适配的矩形状上表面，且具有与上表面的各边相对应的4个侧表面。另外，与实施方式2的外壳15B同样，在主体部151上具有与散热板14C的凸部144a～144e相适配形状的5个凹部，在将外壳15C安装到散热板14C上时，能够由5个凹部贴紧并覆盖主体部141的凸部144a～144e。即，5个凹部具有在主体部 151的下方分别形成为槽状的共计5条槽状凹部结构，其中3条沿着Y方向、2条沿着X方向延伸。

作为这种结构的外壳15C，例如可以为具有5个凹部的嵌入式壳体。另外，作为外壳15C，也可以为：在包括半导体元件11、绝缘基板12和凸部144a～144e的主体部141表面上通过传递模塑成型处理设置密封树脂。

因此，当将外壳15C安装(密封)到散热板14C上时，与实施方式1的半导体模块1和实施方式2的半导体模块2同样，5个凹部贴紧并覆盖凸部144a～144e，且能够将半导体元件11、绝缘基板12收装于外壳15C内。

另外，实施方式3的半导体模块3的组装方法与实施方式1的半导体模块1的组装方法同样地进行。

实施方式3的半导体模块3的散热板14C具有5个凸部144a～144e，因此，在主体部141加上凸部144a～144e的厚度能够相应地使主体部141的膜厚在5个位置局部变厚，因此，能够进一步增加散热板14C的刚性。

此时，能够利用具有5个凹部的外壳15C来按压住作为散热板14C的厚度增加部分的凸部144a～144e，因此，散热板14C和外壳15C的接触面积增加到实施方式1和实施方式2以上，外壳15C对散热板14C的束缚面积和束缚位置增加，因此散热板14C的膨胀和收缩时的应力分散程度增大，得到更好地抑制散热板14C的变形的效果。

另外，半导体模块3中，通过使5个凸部144a～144e分别形成 为棒状，来实现提高散热板14C的刚性，伴随着与外壳15C的5个凹部的接触面积增加，能够更好地抑制散热板14C的变形。

除此之外，除沿着Y方向延伸形成的凸部144a～144c外，还加设沿着与Y方向垂直的X方向延伸形成的凸部144d和144e，因此，能够提供对更多个的应力方向具有阻抗力的半导体模块3。

<实施方式4>

图5是表示本实用新型实施方式4的半导体模块4的整体结构的立体图。此外，图5中示出XYZ直角坐标系。另外，为了便于说明，在图5中透过到外壳15D内来示出多个凸部145。

如同图所示，散热板14D具有：主体部141，其以表面为实装面；多个凸部145，它们相互离散地形成在主体部141的表面上。主体部141的表面俯视时呈矩形状，多个凸部145分别作为俯视时呈正方形状的多个岛状凸部而可选择性地设在主体部141的表面上。

半导体元件11(未图示)通过绝缘基板12(未图示)安装在主体部141的表面上，且安装在没有形成有多个凸部145的位置。此外，多个凸部145各自的宽度、高度、长度任意。

作为外装部的外壳15D设在散热板14D上，以覆盖包括未图示的半导体元件11和绝缘基板12的整个散热板14D。外壳15D具有与主体部141的表面相适配的矩形状上表面，且具有与上表面的各边相对应的4个侧表面。另外，在主体部151的底部，具有与散热板14D的多个凸部145相适配形状的多个凹部，在将外壳15D安装到散热板14D上时，能够由多个凹部贴紧并覆盖多个凸部145。

作为满足上述结构的外壳15D，例如可以为：在包括半导体元 件11、绝缘基板12和多个凸部145的主体部141表面上通过传递模塑成型处理设置密封树脂。

因此，当通过树脂模塑成型处理将外壳15D设置在散热板14D上时，与实施方式1～3的半导体模块1～3同样，多个凹部贴紧并覆盖多个凸部145，且能够将半导体元件11、绝缘基板12密封收装于外壳15D内。

此外，实施方式4的半导体模块4的组装方法如下面那样来进行。

首先，通过绝缘基板12将半导体元件11实装到散热板14D的表面(实装面)上。

之后，在将引线等通电用电极(未图示)与半导体元件11电连接的状态下，将包括半导体元件11、绝缘基板12和通电用电极的散热板14D收装于树脂密封用的模具内，实施传递模塑成型处理来用树脂进行密封，从而得到外壳15D。下面，将外壳15D与散热板14D一体化后的结构称为“模块主体”。

然后，利用电线等使从模块主体的一部分露出用于半导体接线的通电用电极间相连接，据此，内部的半导体元件11、11间的接线完成。

实施方式4的半导体模块4的散热板14D具有相互离散地形成的多个凸部145(岛状凸部)，因此，能够实现：散热板14D在多个方向上的刚性提高；伴随着与外壳15D的多个凹部的接触面积增加，抑制散热板14D变形的效果提高。

此时，能够利用具有多个凹部的外壳15D来按压住作为散热板14D的厚度增加部分的多个凸部145，因此，散热板14D和外壳15D的接触面积增加到实施方式1～实施方式3以上，外壳15D对散热板14D的束缚面积和束缚位置增加，因此散热板14D的膨胀和收缩时的应力分散程度增大，得到更好地抑制散热板14D的变形的效果。

另外，在实施方式4的半导体模块4中，多个凸部145的形成位置的自由度高，因此，能够在需要配置许多半导体元件11(半导体芯片)的功率模块等中配置多个凸部145，以得到有效的强化结构。

<实施方式5>

图6是表示本实用新型实施方式5的半导体模块5的截面结构的截面图。此外，图6中示出XZ直角坐标系。

如同图所示，散热板14E具有：主体部141，其以表面为实装面；凸部146(146a～146c)，其设在主体部141的表面上。凸部146a～146c可选择性地设在主体部141的表面上。

这些凸部146a～146c的特征为，分别在各自的表面部分上具有凹凸加工形状。此外，凸部146a～146c可以分别为实施方式1～实施方式3所示出的凸部142～144那样的棒状凸部结构，也可以为实施方式4所示出的凸部145那样的岛状凸部结构，棒状凸部结构和岛状凸部结构均可。

半导体元件11(未图示)通过绝缘基板12(未图示)安装在主体部141的表面上，且安装在没有形成有凸部146a～146c的位置。此外，各凸部146a～146c的宽度、高度、长度任意。

作为外装部的外壳15E设在散热板14E上，以覆盖包括未图示 的半导体元件11和绝缘基板12的整个散热板14E。外壳15E具有与主体部141的表面相适配的矩形状上表面，且具有与上表面的各边相对应的4个侧表面。另外，在主体部151上，具有与散热板14E的凸部146a～146c相适配形状的3个凹部，在将外壳15E安装到散热板14E上时，3个凹部能够贴紧并覆盖凸部146a～146c。即，上述3个凹部具有与凸部146a～146c中相应的凸部146相对应的表面加工形状。

满足上述结构的外壳15E可以如用外壳15A～15C所例示那样使用嵌入式壳体，也可以为如用外壳15A～15D所例示那样通过树脂模塑成型处理得到的密封树脂。

因此，当将外壳15E设置到散热板14E上时，与实施方式1～实施方式4的半导体模块1～4同样，3个凹部贴紧并覆盖凸部146a～146c，且能够将半导体元件11、绝缘基板12密封收装于外壳15E内。

此外，实施方式5的半导体模块5的组装方法可以为实施方式1或实施方式4所采用的组装方法。

通过使实施方式5的散热板14E的凸部146a～146c在各自的表面部分具有凹凸加工形状，能够实现与外壳15E的3个凹部的接触面积的增加，并且，通过使对外壳15E的应力方向进一步变化和分散，能够实现进一步提高散热板14E的变形抑制效果。

如此，使实施方式5的半导体模块5中散热板14E的凸部146a～146c的表面部分的结构变形，据此，无需大幅改变半导体模块5整体结构就能够增加与外壳15E的接触面积，而能够有望提高变形抑制效果。另外，能够使对外壳15E的应力向多个方向变化和分散， 从而能够使在实施方式1～实施方式4中所述的散热板14E的变形抑制效果进一步提高。

<实施方式6>

图7是表示本实用新型实施方式6的半导体模块6的截面结构的截面图。此外，图7中示出XZ直角坐标系。

如同图所示，散热板14F具有：主体部141，其以表面为实装面；凸部147(147a和147b)，其设在主体部141的表面上。凸部147a和凸部147b可选择性地设在主体部141的表面上。

上述凸部147a和147b的特征在于，向上方(+Z方向)立起设置而形成，且形成为各自的上部穿过壳体状的外壳15F的上表面的开口部160，突出到外壳15F外。此外，凸部147a和凸部147b可以分别为实施方式1～实施方式3所示出的凸部142～144那样的棒状凸部结构，也可以为实施方式4所示出的凸部145那样的岛状凸部结构，棒状凸部结构和岛状凸部结构均可。

半导体元件11(未图示)通过绝缘基板12(未图示)安装在主体部141的表面上，且安装在没有形成有凸部147a和147b的位置。此外，在满足上述特征的范围内，凸部147a和147b各自的宽度、高度、长度任意。

作为外装部的外壳15F设在散热板14F上，以覆盖包括未图示的半导体元件11和绝缘基板12的整个散热板14F。外壳15F具有与主体部141的表面相适配的矩形状上表面，且具有与上表面的各边相对应的4个侧表面。另外，在主体部151的上表面，具有用于供散热板14F的凸部147a和凸部147b穿过的2个开口部160。即，替代在实施方式1～实施方式5中所述的凹部，实施方式6的外壳15F 具有2个开口部160。

满足上述结构的外壳15F可以如用外壳15A～15C所例示那样使用嵌入式壳体，也可以如用外壳15A～15D所例示那样使用通过树脂模塑成型处理得到的密封树脂。

因此，当将外壳15F设置到散热板14F上时，凸部147a和凸部147b的上部穿过2个开口部160，据此，能够由2个开口部160支承凸部147a和凸部147b，且能够将半导体元件11、绝缘基板12收装于外壳15F内。

此外，实施方式6的半导体模块6的组装方法可以为实施方式1或实施方式4所采用的组装方法。

实施方式6的散热板14F的凸部147a和凸部147b的上部分别经由开口部160突出到外壳15F外，据此能够使凸部147a和凸部147b的厚度更厚，因此，能够增加散热板14F的刚性。另外，半导体模块6与实施方式1～实施方式5同样，能够使对外壳15F的应力方向变化和分散，因此能够有效地抑制散热板14F的变形。

<实施方式7>

图8是表示本实用新型实施方式7的半导体模块7的结构的说明图,图8的(a)表示俯视图,图8的(b)表示图8的(a)的B-B截面。此外,图8的(a)中示出XY直角坐标系,图8的(b)中示出XZ直角坐标系。

如图8的(b)所示，与实施方式6的半导体模块6同样，散热板14F具有：主体部141，其以表面为实装面；凸部147(147a和147b)，其可选择性地设在主体部141的表面上。下面以与实施方 式6的半导体模块6不同的点为中心进行说明。

上述凸部147a和凸部147b向上方立起设置而形成，且形成为各自的上部穿过外壳15F的上表面的开口部160(参照图7)突出到外壳15F外。另外，如图8的(a)所示，凸部147a和凸部147b分别如实施方式1～实施方式3中示出的凸部142～144那样呈沿着Y方向延伸的棒状凸部结构。

实施方式7的半导体模块7的特征在于，还在外壳15F的上表面上设有2根棒状的加强部件20，该加强部件20分别沿着X方向延伸而形成。2根加强部件20具有分别与凸部147a和凸部147b的从外壳15F突出的部分相对应形状的2个凹部，通过使这2个凹部与凸部147a和凸部147b的突出部分嵌合，能够在外壳15F上很稳定地固定凸部147a和凸部147b。

即，凸部147a、147b和2根加强部件20在俯视时彼此交叉的区域，在外壳15F的上表面嵌合，据此，能够由2根加强部件20来固定外壳15F上方的凸部147a和凸部147b。

因此，如图8所示，当将外壳15F和2根加强部件20设置在热板14F上时，凸部147a和凸部147b的上部穿过2个开口部160，据此，能够由2个开口部160支承凸部147a和凸部147b且由2根加强部件20来固定凸部147a和凸部147b，并能够将半导体元件11、绝缘基板12收装于外壳15F内。

此外，实施方式7的半导体模块7的组装方法可以为实施方式1或实施方式4所采用的组装方法。

如此，实施方式7的半导体模块7具有与实施方式6的半导体 模块6同样的效果，并且还具有2根加强部件20，据此能够比实施方式6的半导体模块6更好地抑制散热板14F的变形。

<实施方式8>

图9是表示本实用新型实施方式8的半导体模块8的截面结构的截面图。此外，图9中示出XZ直角坐标系。

如同图所示，散热板14G具有：主体部141，其以表面为实装面；凸部148(148a和148b)，其设在主体部141的表面上。凸部148a和148b可选择性地设在主体部141的表面上。

另外，还埋置有以铁等为构成材料的紧固螺钉21a和紧固螺钉21b，紧固螺钉21a和紧固螺钉21b从主体部141的里面(背面)侧贯穿主体部141与凸部148a和凸部148b，进入外壳15G的一部分。此时，紧固螺钉21a和紧固螺钉21b收装于外壳15G内，而不露出到空间中。如此，凸部148a和凸部148b与主体部141具有供紧固螺钉21a和紧固螺钉21b穿过的通孔71和通孔72(螺钉用孔部)，外壳15G具有用于收装紧固螺钉21a和紧固螺钉21b的顶端部的收装孔73(螺钉用孔部)(图9中仅示出了与紧固螺钉21a相关的通孔71～73。)。

此外，凸部148a和凸部148b可以分别为实施方式1～实施方式3所示出的凸部142～144那样的棒状凸部结构，也可以为实施方式4所示出的凸部145那样的岛状凸部结构，棒状凸部结构和岛状凸部结构均可。

半导体元件11(未图示)通过绝缘基板12(未图示)安装在主体部141的表面上，且安装在没有形成有凸部148a和凸部148b的位置。

作为外装部的外壳15G设在散热板14G上，以覆盖包括未图示的半导体元件11和绝缘基板12的整个散热板14G。外壳15G具有与主体部141的表面相适配的矩形状上表面，且具有与上表面的各边相对应的4个侧表面。另外，在外壳15G的主体部中，具有与散热板14G的凸部148a和凸部148b相适配形状的凹部，在将外壳15G安装到散热板14G上时，2个凹部能够贴紧并覆盖凸部148a和凸部148b。此时，外壳15G的凹部的厚度设定为能够收装紧固螺钉21a和紧固螺钉21b的顶端部的厚度。

满足上述结构的外壳15G可以如用外壳15A～15C所例示那样使用嵌入式壳体，也可以如用外壳15A～15D所例示那样使用通过树脂模塑成型处理得到的密封树脂。

因此，当将外壳15G设置到散热板14G上，利用紧固螺钉21a和紧固螺钉21b来进行螺钉固定时，能够由紧固螺钉21a和紧固螺钉21b来固定凸部148a、148b和外壳15G的相应的凹部，且能够将半导体元件11、绝缘基板12收装于外壳15G内。

此外，实施方式8的半导体模块8的组装方法可以为实施方式1或实施方式4所采用的组装方法。

实施方式8的半导体模块8中，通过外壳15G内紧固螺钉21a和紧固螺钉21b的、从凸部148a和凸部148b突出的顶端部分，能够使凸部148a和凸部148b在厚度方向上延长。因此，能够使散热板14G中在伸长和收缩时的应力集中位置为刚性高的凸部148a和凸部148b与紧固螺钉21a和紧固螺钉21b，从而有望提高散热板14G的变形抑制效果。

另外，半导体模块8中，在主体部141与凸部148a和凸部148b内组装有由刚性高的异种材料(铁等)构成的紧固螺钉21a和紧固螺钉21b，据此，能够有望大幅提高半导体模块8整体的刚性。

此外，为了提高散热板14G和外壳15G间的紧固力、提高变形时的应力分散效果，最好确保紧固螺钉21a和紧固螺钉21b的螺牙较多的位于主体部141与凸部148a和148b内。

<实施方式9>

图10是表示本实用新型实施方式9的半导体模块9的结构的说明图,图10的(a)表示俯视图,图10的(b)表示图10的(a)的C-C截面。此外，图10的(a)中示出XY直角坐标系，图10的(b)中示出XZ直角坐标系。

如图10的(b)所示，与实施方式2的半导体模块2等同样，散热板14F具有：主体部141，其以表面为实装面；凸部149(149a～149c)，其可选择性地设在主体部141的实装面上。

凸部149a～149c与实施方式2的凸部143a～143c同样，具有如下棒状凸部结构：为了分别纵向截断主体部141的表面上的、在X方向上的两端部和中央区域而沿Y方向延伸形成为棒状。

另一方面，外壳15H具有2个端部贴紧部161、2个端部贴紧部162和2个局部贴紧部159。2个端部贴紧部161在主体部141上的、X方向上的两端部沿着Y方向形成为棒状，X方向为厚度方向，据此，2个端部贴紧部161具有贴紧并覆盖凸部149a和凸部149c的凹部。

另一方面，如图10的(a)所示，2根局部贴紧部159可选择性 地在主体部141上沿着X方向延伸而形成，以夹持2个半导体元件11，并且，如图10的(b)所示，2根局部贴紧部159具有贴紧并覆盖凸部149b的凹部。

另外，如图10的(a)所示，2根端部贴紧部162在主体部141上的、Y方向上的两端沿着X方向延伸而形成，与2个局部贴紧部159同样，具有贴紧并覆盖凸部149b的凹部。

此外，具有上述的局部贴紧部159、端部贴紧部161和端部贴紧部162的外壳15H例如可通过树脂模塑处理作为密封树脂来获得。

此外，实施方式9的半导体模块9的组装方法可以为实施方式1或实施方式4所采用的组装方法。

如此，在实施方式9的半导体模块9中，外壳15H的局部贴紧部159和端部贴紧部162具有贴紧并覆盖凸部149b一部分的凹部，与覆盖整个凸部149b的情况相比，能够实现外壳15H整体的构成材料使用量的降低，且能够实现提高散热板14H的刚性、通过使外壳15H的应力方向变换和分散获得对散热板14F的变形抑制效果。

此外，实施方式9的半导体模块9除外壳15H外，还可以设置覆盖包括半导体元件11、绝缘基板12露出部分的整体的盖部。

<实施方式10>

图11是表示本实用新型实施方式10的半导体模块1X的整体结构的立体图。此外，图11中示出XYZ直角坐标系。另外，为了便于说明，在图11中透过到外壳15内来示出以SiC(碳化硅)为构成材料的SiC半导体元件13。

如这些图所示，多个SiC半导体元件13(半导体芯片)分别通过绝缘基板等(未图示)形成在散热板14的主体部141的表面(安装面)上。此外，图11中作为多个SiC半导体元件13示出了4个SiC半导体元件13。

散热板14具有：主体部141，其以表面为实装面；一个凸部14x，其可选择性地设在主体部141的表面上。主体部141的表面俯视时呈矩形状，凸部14x与实施方式1的凸部142同样，具有如下棒状凸部结构：为了纵向截断主体部141的表面上的、X方向上的中央区域而沿Y方向延伸形成为棒状。

作为外装部的外壳15设在散热板14上，以覆盖包括SiC半导体元件13的整个散热板14。外壳15具有与主体部141的表面相适配的矩形状上表面，且具有与上表面的各边相对应的4个侧表面。另外，与实施方式1的外壳15A同样，具有与散热板14的凸部14x相适配形状的凹部，在将外壳15安装到散热板14上时，能够由凹部贴紧并覆盖凸部14x。

因此，当将外壳15安装到散热板14上时，凹部贴紧并覆盖凸部14x，且能够将SiC半导体元件13收装于外壳15内。

实施方式10的半导体模块1X的散热板14具有凸部14x，因此，与实施方式1同样，在主体部141加上凸部14x的厚度能够相应地增加散热板14的刚性。

此时，外壳15的凹部贴紧并覆盖凸部14x，因此，通过使散热板14的膨胀和收缩时的应力分散，来获得抑制散热板14变形的效果。

此外，SiC半导体元件在驱动时会发生之前的Si半导体元件以上的发热，散热板14更可能会由于热而变形。

实施方式10的半导体模块1X即使使用驱动时发热量会成为问题的SiC半导体元件13，也能够有效地抑制散热板14的变形。

此外，作为散热板14示出了与实施方式1的散热板14A类似的结构，但不局限于此，也可以采用散热板14B～14H中的任一结构。同样地，作为外壳15示出了与实施方式1的外壳15A类似的结构，但不局限于此，也可以采用外壳15B～15H中的任一结构。

<实施方式11>

图12是表示本实用新型实施方式11的半导体模块1Y的结构的说明图,图12的(a)表示俯视图,图12的(b)表示图12的(a)的D-D截面。此外,图12的(a)中示出XY直角坐标系,图12的(b)中示出XZ直角坐标系。

如同图所示，多个半导体元件11(半导体芯片)分别通过绝缘基板12形成在散热板14的主体部141的表面(安装面)上。此外，图12的(a)中作为多个半导体元件11用虚线示出了4个半导体元件11。

与实施方式2的散热板14B同样，散热板14具有：主体部141，其以表面为实装面；3个凸部14y，其可选择性地设在主体部141的表面上。主体部141的表面俯视时呈矩形状，3个凸部14y与实施方式2的凸部143a～143c同样，具有如下棒状凸部结构：为了分别纵向截断主体部141的表面上的、X方向上的两端部和中央区域而沿Y方向延伸形成为棒状。

作为外装部的外壳15设在散热板14上，以覆盖包括半导体元件11和绝缘基板12的整个散热板14。与实施方式2的外壳15B同样，外壳15具有与散热板14的3个凸部14y相适配形状的凹部，在将外壳15安装到散热板14上时，能够由3个凹部贴紧并覆盖3个凸部14y。

因此，当将外壳15安装到散热板14上时，3个凹部贴紧并覆盖3个凸部14y，且能够将半导体元件11和绝缘基板12收装于外壳15内。

另外，冷却器30通过密封材料33设置于散热板14的里面。冷却器30在其内部具有用于收装冷却水35的冷却水路36，冷却水路36的上部的开口区域由密封材料33密封。在冷却水路36内于密封材料33的下部选择性地设有多个针翅34。

这种结构的半导体模块1Y在外壳15内的半导体元件11通电时产生的热量所导致的变形下，可能会产生如下问题：如图15的(b)所示，散热板14和冷却器30的密封材料33之间产生间隙，其结果，冷却水路36内的冷却水35从冷却水路36泄漏。

但是，实施方式11的半导体模块1Y的散热板14具有3个凸部14y，因此，与实施方式2同样，在主体部141加上3个凸部14y的厚度相应地增加了散热板14的刚性。

另外，在将外壳15安装到散热板14上时，外壳15的3个凹部贴紧并覆盖3个凸部14y，因此，与实施方式2同样，通过使散热板14的膨胀和收缩时的应力分散，来提高抑制散热板14变形的效果。

因此，在实施方式11的半导体模块1Y中，具有：散热板14， 其具有上述3个凸部14y；和外壳15，其具有3个凹部，据此，能够有效地抑制散热板14的变形，防止水从冷却器30泄漏，其结果，能够消除冷却器30的热变形而导致的密封部件33密封不良所引发的水泄漏等问题，由此能够发挥更高的可靠性。

此外，作为散热板14示出了与实施方式2的散热板14B类似的结构，但不局限于此，也可以采用散热板14A、14C～14H中的任一结构。同样地，作为外壳15示出了与实施方式2的外壳15B类似的结构，但不局限于此，也可以采用外壳15A、15C～15H中的任一结构。另外，也可以代替多个半导体元件11而设置多个SiC半导体元件13。

以上详细地对本实用新型进行了说明，但上述说明在所有方面均是例示，而并非将本实用新型限定于此。可以想到未例示的无数变形例均包含于本实用新型的范围内。

即，本实用新型在其保护范围内，能够将各实施方式自由组合，或将各实施方式适当地变形、省略。

【附图标记说明】

1～9、1X、1Y：半导体模块；11：半导体元件；12：绝缘基板；13：SiC半导体元件；14、14A～14H：散热板；15、15A～15H：外壳；141：主体部；142～149：凸部。