半導体モジュール及びその製造方法
【課題】表裏両面に電極を備えた半導体素子が発する熱に起因する応力による半導体モジュールの損傷を抑制する。
【解決手段】半導体モジュールは、放熱器と、配線パターンが形成され、表裏両面に電極を有する配線基板と、配線基板の所定面側に配置された半導体素子と、配線基板の所定面上に配置され、半導体素子と配線パターンとを接続するための配線部、および配線基板の周囲に位置する絶縁接合部を有する接合部と、前記半導体素子の所定面側に配置された電極配線と、前記放熱器に接着されることなく載置された絶縁層と、を備える。
【解決手段】半導体モジュールは、放熱器と、配線パターンが形成され、表裏両面に電極を有する配線基板と、配線基板の所定面側に配置された半導体素子と、配線基板の所定面上に配置され、半導体素子と配線パターンとを接続するための配線部、および配線基板の周囲に位置する絶縁接合部を有する接合部と、前記半導体素子の所定面側に配置された電極配線と、前記放熱器に接着されることなく載置された絶縁層と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子と配線基板と放熱器を含む半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表裏両面に電極を備えた半導体素子が接合された配線基板と、放熱器（ヒートシンク）と、半導体素子と放熱器との間に配置された絶縁部材とが積層された多層構造の半導体モジュールが用いられている。放熱器として熱伝導性に優れる金属製部材（例えば、金属板）が用いられる場合において、絶縁部材は、放熱器と半導体素子との間の絶縁性を確保するために用いられ、例えば、セラミックスにより形成される。
【０００３】
前述の半導体モジュールでは、導電性や熱伝導性を向上させるために各部材間を密着させることが求められる。そこで、各部材同士を接着剤等により接着させる方法を採用した場合、各部材間で発生する応力によって半導体モジュールが破損するおそれがある。これは、半導体素子の発する熱により半導体モジュール全体が高温となった場合に顕著であり、例えば、接着された部材同士の熱膨張率が互いに異なる場合や、接着された部材同士に温度分布が存在する場合に起こり得る。
【０００４】
そこで、加圧専用の板状部材（加圧部材）と放熱器とで配線基板および絶縁部材を挟み、加圧部材と放熱器をボルトによって締結し、更に弾性部材を設けることで、温度サイクルによってクラックが発生しても接続状態が維持できる半導体モジュールが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８７８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した技術では、温度サイクルによる半田部分のクラックの発生を押えることは出来ていないという問題があった。さらに、上述した技術では、各部材に加え加圧部材を用いていることから、半導体モジュールの大型化を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は、表裏両面に電極を備えた半導体素子が発する熱に起因する応力による半導体モジュールの損傷を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］半導体モジュールであって、
放熱器と、
配線パターンが形成された配線基板と、
前記配線基板の所定面側に配置され、表裏両面に電極を有する半導体素子と、
前記配線基板の前記所定面上に配置され、前記半導体素子と前記配線パターンとを接続するための配線部、および前記配線部の周囲に位置する絶縁接合部を有する接合部と、
前記半導体素子の所定面側に配置された電極配線と、
前記放熱器に接着されることなく載置された絶縁層と
を備える、半導体モジュール。
【００１０】
適用例１の半導体モジュールによると、放熱器と絶縁層とを互いに接着されることなく接して配置できるので、ある構成部材の変形に追従した他の構成部材の変形が生じることがない。それゆえ、半導体素子と電極配線との接合界面において大きな応力が生じることがなく、接続箇所の損傷を抑制できる。
【００１１】
［適用例２］適用例１に記載の半導体モジュールにおいて、さらに、
前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線と前記絶縁層と前記放熱器とを含む積層体の積層方向に沿って配置され、前記配線基板と前記放熱器とを締結する締結部を備える、半導体モジュール。
【００１２】
このような構成により、積層方向に沿って配置された締結部により配線基板と放熱器とが締結されているので、例えば、積層方向と垂直な方向（各構成要素における他の構成要素と当接する面に沿った方向）に沿って配置され、配線基板を押圧する板状部材等を用いる必要がないので、半導体モジュールを小型化することができる。加えて、締結部により配線基板と放熱器とを締結するので、各構成要素を密着させることができ、放熱器と絶縁層とを互いに接着されることなく接して配置されていたとしても、導電性や熱伝導性を大幅に低減させない、つまり維持することができる。
【００１３】
［適用例３］適用例２に記載の半導体モジュールにおいて、さらに、前記配線基板と前記接合部と前記絶縁層とを、それぞれ前記積層方向に貫通するネジ収容部と、前記放熱器に形成され、前記ネジ収容部と連通するネジ穴と、を備え、前記締結部材は、前記ネジ収容部に収容され、前記ネジ穴と係合するネジであり、前記ネジ収容部の収容面には、前記ネジと接する熱伝導性部材が配置されている、半導体モジュール。
【００１４】
このような構成により、半導体素子から発せられ、配線基板や接合部や絶縁層を通ってネジ収容部の収容面に至った熱を、熱伝導性部材を介してネジに伝えることができる。したがって、ネジ収容部の収容面に至った熱を、ネジを通って放熱部に導くことができるので、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。
【００１５】
［適用例４］適用例３に記載の半導体モジュールにおいて、前記熱伝導性部材は、前記収容面において前記配線基板から前記絶縁層に至るまで延び、前記放熱器と接する、半導体モジュール。
【００１６】
このような構成により、配線基板や接合部や絶縁層を通ってネジ収容部の収容面に至った熱を、熱伝導性部材を介して放熱器に導くことができ、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。
【００１７】
［適用例５］適用例４に記載の半導体モジュールにおいて、前記熱伝導性部材は、前記ネジに比べて高い熱伝導性を有する、半導体モジュール。
【００１８】
このような構成により、ネジ収容部の収容面の熱のうち、より多くの熱を、熱伝導性部材を介して放熱器やネジに伝えることができる。
【００１９】
［適用例６］適用例２ないし適用例５のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記配線基板は多層構造であり、前記積層方向とは異なる方向に伸び、前記締結部と接する放熱層を有する、半導体モジュール。
【００２０】
このような構成により、配線基板内に放熱層を設けるので、半導体素子から発せられた熱を放熱層で受けて締結部に導き、締結部を介して放熱器に伝えることができる。したがって、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。また、配線基板において、放熱層を介して半導体素子の配置されている側と反対側に熱が伝わることを抑制できるので、この反対側に低発熱電子部品（制御用半導体素子やコンデンサ等）を接合したとしても、低発熱電子部品の昇温を抑制できる。さらに、低発熱電子部品を含めたモジュール全体として、小型化を図る事ができる。
【００２１】
［適用例７］適用例１ないし適用例６のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記絶縁接合部は、無機系材料で形成されている、半導体モジュール。
【００２２】
このような構成により、絶縁接合部の高温耐性を向上させることができる。
【００２３】
［適用例８］適用例１ないし適用例７のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記配線パターンは、
前記配線基板において前記接合部と接触する面に配置された第１の表面配線と、
前記配線基板において前記接合部と接触する面の反対面に配置された第２の表面配線と、
前記配線基板内において前記積層方向に伸び、前記第１の表面配線と前記第２の表面配線とを接続する配線と、
を有する、半導体モジュール。
【００２４】
このような構成により、第２の表面配線と電気的に接続されるように配線基板に電子部品が接合された場合に、この電子部品と半導体素子との間を比較的短い距離で接続することができる。したがって、配線に起因する寄生インダクタンスを低減させることができる。
【００２５】
［適用例９］多層構造を有する半導体モジュールの製造方法であって、
（ａ）配線パターンが形成された配線基板を製造する工程と、
（ｂ）半導体素子と前記配線パターンとを接続するための配線部と、前記配線部の周囲に位置する絶縁接合部と、を有する接合部を、前記配線基板の所定面に配置する工程と、
（ｃ）前記半導体素子を前記接合部に接合する工程と、
（ｄ）前記半導体素子が接合された前記接合部および前記配線基板を、電極配線を含む電極配線層に載置する工程と、
（ｅ）前記電極配線層を、絶縁層に載置する工程と、
（ｆ）前記絶縁層を、接着することなく放熱器に載置する工程と、
を備える、半導体モジュールの製造方法。
【００２６】
適用例９の半導体モジュールの製造方法によると、放熱器と絶縁層とを互いに接着されることなく接して配置できるので、ある構成部材の変形に追従した他の構成部材の変形が生じることがない。それゆえ、半導体素子と電極配線等の、各部材間の接合界面において大きな応力が生じることがなく、接続箇所の損傷による電気的、熱伝導的な断裂を抑制できる。
【００２７】
［適用例１０］適用例９に記載の半導体モジュールの製造方法において、さらに、
（ｇ）前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線層と前記絶縁層と前記放熱器とを含む積層体の積層方向に沿って締結部材を配置して、前記締結部材を用いて前記配線基板と前記放熱器とを締結する工程を備える、半導体モジュールの製造方法。
【００２８】
このような構成により、積層方向に沿って配置された締結部により配線基板と放熱器とが締結されているので、例えば、積層方向と垂直な方向（各構成要素における他の構成要素と当接する面に沿った方向）に沿って配置され、配線基板を押圧する板状部材等を用いる必要がないので、半導体モジュールを小型化することができる。加えて、締結部により配線基板と放熱器とを締結するので、各構成要素を密着させることができ、放熱器と絶縁層とを互いに接着されることなく接して配置されていたとしても、導電性や熱伝導性を大幅に低減させない、つまり維持することができる。
【００２９】
［適用例１１］適用例１０に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記工程（ｇ）は、加熱しながら、前記半導体素子と前記電極配線とを導電性の接合部材を介して接合する工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【００３０】
このような構成により、密着しているが接合していない半導体素子と電極配線間の導電性の接合部材が溶融、接合されることで接合強度が向上し、電気的な接続信頼性を向上させることができる。
【００３１】
［適用例１２］適用例１０または適用例１１に記載の半導体モジュールの製造方法であって、さらに、（ｈ）前記配線基板と前記接合部と前記絶縁層とを、それぞれ厚み方向に貫通するネジ収容部の収容面に、熱伝導性部材を配置する工程を備え、前記放熱器は、前記ネジ収容部と連通するネジ穴を有し、前記工程（ｇ）は、前記締結部材としてのネジを、前記熱伝導性部材に接するように前記ネジ収容部に収容し、前記ネジ穴と係合させる工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【００３２】
このような構成により、半導体素子から発せられ、配線基板や接合部や絶縁層を通ってネジ収容部の収容面に至った熱を、熱伝導性部材を介してネジに伝えることができる。したがって、ネジ収容部の収容面に至った熱を、ネジを通って放熱部に導くことができるので、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。
【００３３】
［適用例１３］適用例１０または適用例１１に記載の半導体モジュールの製造方法において、前記工程（ａ）は、前記配線基板において、前記配線基板を厚み方向に貫通する第１の貫通孔と前記第１の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第１のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、前記工程（ｂ）は、前記接合部において、前記接合部を厚み方向に貫通する第２の貫通孔と前記第２の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第２のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、前記工程（ｄ）は、前記電極配線層において、前記電極配線層を厚み方向に貫通する第３の貫通孔と前記第３の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第３のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、前記工程（ｅ）は、前記絶縁層において、前記絶縁層を厚み方向に貫通する第４の貫通孔と前記第４の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第４のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
さらに、前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線層と前記絶縁層とを積層する工程を含み、
前記工程（ｇ）は、前記第１ないし第４のネジ収容部形成部に充填されている各前記熱伝導性基材に、前記積層方向に沿って延び、前記ネジと係合するネジ山を形成する工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【００３４】
このような構成により、半導体素子から発せられ、配線基板や接合部や絶縁層を通ってネジ収容部の収容面に至った熱を、各熱伝導性部材を介してネジに伝えることができる。したがって、ネジ収容部の収容面に至った熱を、ネジを通って放熱部に導くことができるので、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。加えて、ネジ収容部に充填された各熱伝導性部材にネジ山が形成された後にネジを収容するので、半導体モジュールの完成後においてネジが緩んだ場合に、ネジを締め直すことができる。
【００３５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、半導体モジュールを搭載した電力変換装置等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例としての半導体モジュールの構成を示す断面図。
【図２】第１実施例における半導体モジュールの製造方法の手順を示すフローチャート。
【図３】図２に示す配線基板の作製処理の詳細処理手順を示すフローチャート。
【図４】図２に示す外装配線パターン作製処理の詳細手順を示すフローチャート。
【図５】図２に示す接合部作製処理の手順を示すフローチャート。
【図６】図２に示す組み立て処理の詳細手順を示すフローチャート。
【図７】ステップＳ４０５における半導体素子の載置工程を模式的に示す説明図。
【図８】第２実施例における半導体モジュールの構成を示す断面図。
【図９】第３実施例における半導体モジュールの構成を示す断面図。
【図１０】第４実施例の半導体モジュールの構成を示す断面図。
【図１１】第４実施例における組み立て処理の手順を示すフローチャート。
【図１２】第５実施例の配線基板作製処理の手順を示すフローチャート。
【図１３】第５実施例の外装配線パターン作製処理の手順を示すフローチャート。
【図１４】第５実施例の接合部作製処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．半導体モジュールの構成：
図１は、本発明の一実施例としての半導体モジュールの構成を示す断面図である。この半導体モジュール１００は、いわゆるパワーモジュールであり、自動車における電力制御等に用いられる。半導体モジュール１００は、配線基板１０と、複数の半導体素子３０と、接合部２０と、電極配線層３５と、放熱器５０と、絶縁層４０と、複数のネジ１９と、を備えている。半導体モジュール１００は、各構成要素（ネジ１９を除いた、配線基板１０，複数の半導体素子３０，接合部２０，電極配線層３５，放熱器５０，絶縁層４０）が積層された多層構造を有している。具体的には、放熱器５０の上には絶縁層４０が配置され、絶縁層４０の上には電極配線層３５が配置され、電極配線層３５の上には半導体素子３０と接合部２０が配置され、接合部２０の上には配線基板１０が配置され、ネジ１９によって配線基板１０と放熱器５０とが締結されている。なお、配線基板１０の上には、低発熱部品２００が積層され得る。低発熱部品２００は、半導体素子３０に比べて発熱量が低い電子部品であり、例えば、制御用半導体素子やコンデンサ等が該当する。
【００３８】
配線基板１０は、セラミックス層１１と、制御回路用配線１２と、主電力ストレートビア１３と、上部表面配線１４と、下部表面配線１５と、第１絶縁接合部１６と、ネジ収容部１７と、放熱層１８とを備えている。
【００３９】
セラミックス層１１は、セラミックス材料により形成されている。セラミックス材料としては、例えば、酸化アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）などを採用し得る。制御回路用配線１２は、セラミックス層１１内部に形成された配線であり、制御用信号（半導体素子３０駆動用の信号）の伝送等に用いられる。主電力ストレートビア１３は、セラミックス層１１を厚み方向（積層方向）に貫通する導電性部材であり、上部表面配線１４と下部表面配線１５とを電気的に接続する。下部表面配線１５は、セラミックス層１１の表面のうち、接合部２０と接する表面（以下、「第１表面」と呼ぶ）に配置されている。上部表面配線１４は、セラミックス層１１の表面のうち、低発熱部品２００が接合され得る面（以下、「第２表面」と呼ぶ）に配置されている。第１絶縁接合部１６は、絶縁性の無機系材料を主成分としたガラス組成物で形成されており、第２表面において上部表面配線１４の周囲に配置されている。なお、上述したセラミックス内部に形成される制御回路用配線１２や主電力ストレートビア１３の基材としては、例えば、銀や銅、タングステンやモリブデンなどの任意の導電性材料を採用することが望ましい。さらに、セラミックス層１１との同時焼成が可能な導電性材料を採用することができる。表面配線１４，１５では上述の制御回路用配線１２と同様の材料を採用しても良いし、セラミックス層１１と、制御回路用配線１２と、主電力ストレートビア１３とからなる多層配線基板を同時焼成した後に、銀や銅やニッケルやアルミニウム等の導電性材料をめっきや印刷等の別プロセスで形成しても良い。なお、図１では、配線基板１０と接合部２０との接合界面において、表面配線１５の層厚に対応する段差が形成されるように記載されているが、実際は、表面配線１５は薄膜状に形成されており、配線基板１０と接合部２０との接合界面に、図示するような段差はほとんど生じない。または、配線基板１０と接合部２０との接合界面に、段差に対応した形状を有する段差を解消するための段差補正層を接合部２０と同種の材料により形成してもよい。よって、以降、本明細書、図面では、下部表面配線１５の記載を省略して記載することがある。
【００４０】
ネジ収容部１７は、第１絶縁接合部１６とセラミックス層１１と接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０を貫く長孔であり、ネジ１９を収容する。ネジ収容部１７の収容面は、熱伝導性に優れる材料により被覆されている。かかる材料としては、例えば、銀や銅やニッケルやアルミニウム等を採用することができる。後述するように、ネジ収容部１７は、半導体素子３０から発せされる熱の放熱経路の一部を形成している。そこで、半導体モジュール１００では、ネジ収容部１７の収容面を熱伝導性に優れる材料により被覆することにより、放熱性を向上させている。被覆方法としては、高熱伝導性材料を含むペーストをネジ収容部１７の収容面に塗布したり、高熱伝導性材料をネジ収容部１７の収容面にめっきする方法を採用することができる。なお、ネジ収容部１７の少なくとも一部にネジ山を形成することもできる。
【００４１】
放熱層１８は、セラミックス層１１内部において、セラミックス層１１と平行に配置されている。放熱層１８は、熱伝導性に優れる任意の材料で形成することができ、例えば、上述の制御回路用配線１２や主電力ストレートビア１３の基材と同様に、銀や銅、タングステン、モリブデンなどのセラミックス層との同時焼成が可能な任意の導電性材料を採用することができる。放熱層１８には、図示しない複数の貫通口が設けられており、制御回路用配線１２及び主電力ストレートビア１３は、かかる貫通口に配置されているため、半導体素子３０とは電気的に未接続であり、放熱層は電気配線に対し関与しない構成となっている。また放熱層１８の縁部の一部は、ネジ収容部１７の収容面およびネジ１９と接しており、配線基板１０の内部からの連続した放熱経路を形成する事ができる。
【００４２】
半導体素子３０は、電力用半導体素子（パワーデバイス）であり、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)や、ダイオード（ショットキーバリアダイオード等）などを採用することができる。半導体素子３０は、下部表面配線１５および後述の電極配線と電気的に接続される。なお、実際には、半導体素子３０は、バンプ（突起状金属端子）を介して接合され、下部表面配線１５および後述の電極配線と電気的に接続されるが、図１では、バンプを省略している。
【００４３】
接合部２０は、配線部２１と第２絶縁接合部２２とを備えている。配線部２１は、下部表面配線１５と半導体素子３０とを接続する。配線部２１の基材としては、上述したバンプと熱処理により相互拡散し一体化する導電性基材で形成することができる。かかる導電性基材としては、例えば、導電性を有する金属（例えば、銅、銀、錫、アルミニウムなど）を主成分する基材を採用してもよい。配線基板１０と第２絶縁接合部２２、および、半導体素子３０と第２絶縁接合層２２とは、拡散接合により接合され、配線基板１０と第２絶縁接合部２２、および、半導体素子３０と第２絶縁接合層２２との間に、拡散接合時に形成される拡散層を備えると好ましい。接合面で発生する原子の拡散により拡散層が形成されると、配線基板１０と第２絶縁接合部２２、および、半導体素子３０と第２絶縁接合層２２との接合強度を向上できる。第２絶縁接合部２２は、配線基板１０と半導体素子３０との間における配線部２１を除く他の部分と、半導体素子３０の周囲とに配置されている。第２絶縁接合部２２は、絶縁性材料で形成されており、半導体素子３０と配線基板１０との間の絶縁性を確保する。本実施例では、第２絶縁接合部２２は、絶縁性の無機系材料を主成分とし、半導体素子の実装時の加熱工程により軟化する粉末ガラスにより形成されている。粉末ガラスは、例えば、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化ビスマスなどから形成される。
【００４４】
電極配線層３５は、電極配線３６と、第３絶縁接合部３７とを備えている。電極配線３６は、半導体素子３０および主電力ストレートビア１３と接続されている。第３絶縁接合部３７は、電極配線３６の周囲に配置されている。第３絶縁接合部３７は、絶縁性材料で形成されており、電極配線３６と配線基板１０との間の絶縁性を確保する。なお、本実施例では、第３絶縁接合部３７は、第２絶縁接合部２２と同じ基材により形成されている。また、第３絶縁接合部３７が、第２絶縁接合部２２と異なる基材の場合、第３絶縁接合部３７と接合部２０との接合界面に、接合部分の段差に対応した接合部２０と同種の材料による段差補正層を設けてもよい。段差補正部は、第２絶縁接合部２２の一部として構成されてもよい。
【００４５】
放熱器５０は、半導体素子３０と熱的に接続され、半導体素子３０の熱を吸収して放出する。放熱器５０は、筐体５２内部にフィン５１が形成された構成を有している。本実施例では、筐体５２およびフィン５１の基材として、熱伝導性に優れる金属（例えば、銅やアルミニウムやモリブデン等）を採用する。筐体５２は、ネジ山が形成されたネジ穴５３を備えており、かかるネジ穴５３においてネジ１９と係合する。筐体５２には、図示しない開口が設けられており、この開口を利用して、フィン５１からの放熱により温められた冷媒と、筐体５２外部の冷媒とが交換される。
【００４６】
絶縁層４０は、電極配線層３５と放熱器５０との間に配置されている。絶縁層４０は、絶縁性基材により形成されており、半導体素子３０と放熱器５０との間の絶縁性および電極配線３６と放熱器５０との間の絶縁性を確保する。本実施例では、絶縁層４０の基材として上述したセラミックス材料を採用する。絶縁層４０と放熱器５０とは、互いに接着されることなく密着されている。このように接着されることなく密着されているのは、以下の理由による。絶縁層４０の基材（セラミックス）と放熱器５０の基材（金属）とは互いに熱膨張率が異なるため、絶縁層４０と放熱器５０とが接着されていると、半導体素子３０の熱により半導体モジュール１００が高温となった際に絶縁層４０と放熱器５０との間もしくは、放熱器５０の変形に追従して生じる絶縁層４０および電極配線層３５（特に、半導体素子３０と接して配置される電極配線３６）の変形に起因した半導体素子３０と電極配線層３５（電極配線３６）との接合界面において大きな応力が発生し得る。これに対して、絶縁層４０と放熱器５０とが接着されずに接して配置されていると、絶縁層４０又は放熱器５０は、絶縁層４０と放熱器５０の界面で滑る（ずれる）ことができるので、絶縁層４０と放熱器５０との接合界面に発生し得る応力ならびに絶縁層４０および電極配線層３５（電極配線３６）の変形とそれに起因する絶縁層４０と電極配線層３５（電極配線３６）との接合界面に発生し得る応力の発生を抑制し、また、発生する応力を低減できるので、絶縁層４０および放熱器５０の破損、ならびに絶縁層４０の変形とそれに起因する絶縁層４０と半導体素子３０の破損を抑制できるからである。なお、本実施例において「接合」とはバンプなどの導電接合材を介して、半導体素子３０と表面配線１５が熱溶融等により、一体化して固着されることを意味するのに対し、「密着」とは、上述したように、絶縁層４０および放熱器５０の界面での滑り（ずれ）を許容しつつ、絶縁層４０および放熱器５０が互いに接して配置されていることを意味する。
【００４７】
ネジ１９は、ネジ収容部１７およびネジ穴５３に収容され、配線基板１０と接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とを、これらの各構成要素の積層方向（以下、単に「積層方向」とも呼ぶ）に沿って貫いて、配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で締結する。なお、ネジ１９の頭部は、配線基板１０における低発熱部品２００が接合され得る面に当接している。このように、ネジ１９を用いて配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で締結しているのは、各層（構成要素）同士を密着させて、導電性や熱伝導性を向上させると共に、絶縁層４０と放熱器５０との間において応力が発生した場合であっても、各層の変形や界面剥離を抑制できるからである。
【００４８】
また、ネジ１９は、熱伝導性の優れる基材により形成されている。このような基材としては、銅やアルミニウムやモリブデンなどを採用することができる。また、例えば、ステンレスを基材として銅やアルミニウム等で表面をめっきしたネジを、ネジ１９として採用することもできる。後述するように、ネジ１９は、前述のネジ収容部１７の収容面と同様に、半導体素子３０から発せされる熱の放熱経路の一部を形成している。そこで、半導体モジュール１００では、ネジ１９を熱伝導性の優れる基材により形成することにより、放熱性を向上させている。
【００４９】
Ａ２．放熱経路：
図１では、半導体素子３０から発せられた熱の放熱経路を、太い実線の矢印で例示している。図１に示すように、半導体モジュール１００における放熱経路には、図１に示す２つの経路（経路Ｒ１および経路Ｒ２）が含まれる。経路Ｒ１は、電極配線層３５（または電極配線３６）および絶縁層４０を介して放熱器５０に至る経路である。経路Ｒ２は、第２絶縁接合部２２およびセラミックス層１１を介して放熱層１８に至り、放熱層１８に沿ってネジ収容部１７の収容面およびネジ１９に至り、ネジ収容部１７，ネジ穴５３およびネジ１９を介して放熱器５０に至る経路である。図１では、最も左の半導体素子３０についてのみ放熱経路を例示したが、他の半導体素子３０についても同様な２つの放熱経路が存在する。
【００５０】
このように、第１実施例の半導体モジュール１００では、セラミックス層１１に放熱層１８を設けて、放熱層１８，ネジ収容部１７およびネジ１９を経由して放熱器５０に至る放熱経路を形成することにより、放熱性を向上させると共に、放熱層１８から上部側（低発熱部品２００が配置される側）への熱の伝わりを抑制するようにしている。それゆえ、低発熱部品２００への熱の伝導を抑制し、低発熱部品２００の昇温を抑制できる。
【００５１】
なお、上述したネジ１９は、請求項における締結部に相当する。また、ネジ収容部１７は請求項における貫通孔に、第２絶縁接合部２２は請求項における絶縁接合部に、下部表面配線１５は請求項における第１の表面配線に、上部表面配線１４は請求項における第２の表面配線に、制御回路用配線１２および主電力ストレートビア１３は請求項における第１の表面配線と第２の表面配線とを接続する配線に、それぞれ相当する。
【００５２】
Ａ３．半導体モジュール１００の製造方法：
図２は、第１実施例における半導体モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。まず、配線基板１０の作製処理（ステップＳ１００）が実行される。この処理では、セラミックス層１１や、セラミックス層１１内部の配線（制御回路用配線１２や主電力ストレートビア１３、放熱層１８）が形成される。
【００５３】
図３は、図２に示す配線基板の作製処理の詳細処理手順を示すフローチャートである。セラミックス材料と有機バインダとを含むスラリーを、ドクターブレード法などによるキャスティングによりシート状に成型し（ステップＳ１０５）、かかるシートを定型の金型により打ち抜くことで（ステップＳ１１０）、焼成前のセラミックス生シート（グリーンシート）を複数成型する。
【００５４】
各グリーンシートの表面の所定位置に配線パターン（制御回路用配線１２又は放熱層１８を形成する配線パターン）を印刷する（ステップＳ１１５）。レーザ照射等による掘削加工により、各グリーンシートの所定位置にビアホールおよびネジ収容部１７用の孔（ネジ収容ホール）を形成する（ステップＳ１２０）。印刷加工により、ステップＳ１２０で形成されたビアホールに導電材料を充填する（ステップＳ１２５）。各グリーンシートを仮積層した上で（ステップＳ１３０）、所定の圧力を加えて本圧着させる（ステップＳ１３５）。グリーンシートの積層体を加熱して脱脂した後に焼成する（ステップＳ１４０）。このようにして、配線基板１０が作製される。
【００５５】
図２に示すように、ステップＳ１００の後、外装配線パターン作製処理が実行される（ステップＳ２００）。この処理では、ステップＳ１００で作製された配線基板１０の表面に上部表面配線１４および下部表面配線１５が形成される。
【００５６】
図４は、図２に示す外装配線パターン作製処理の詳細手順を示すフローチャートである。図４では、各工程の右に、各工程の処理結果を模式的に示している。まず、配線基板１０の積層方向の２つの表面に、めっき用触媒の核付が行われる（ステップＳ２０５）。具体的には、めっきの触媒となる部材（例えば、パラジウム等）から成る薄い層を、配線基板１０の表面に形成する。この薄い層の形成は、吹き付けやスパッタ等により実現できる。
【００５７】
核付が行われた２つの層にレジスト層を形成する（ステップＳ２１０）。レジスト層の形成は、例えば、ドライフィルムレジストを貼り合わせる（ラミネートする）ことにより実現できる。次に、上部表面配線１４および下部表面配線１５が形成される位置を露光（ステップＳ２１５）し、現像することで（ステップＳ２２０）、上部表面配線１４および下部表面配線１５が形成される位置を除く他の部分をマスクする（パターニングする）ことができる。次に、パターニングしたレジスト層をめっきレジストとして用いて電解めっき（例えば、銅めっき）を行い、上部表面配線１４および下部表面配線１５の位置に導電層を形成し（ステップＳ２２５）、その後、レジストを剥離する（ステップＳ２３０）。次に、配線基板１０の表面をスパッタすることにより、ステップＳ２０５で表面配線１５が不要なめっき非形成部に形成された導電性のめっき触媒層を取り除き、上部表面配線１４および下部表面配線１５を形成する（ステップＳ２３５）。なお、上述したステップＳ２１０〜Ｓ２３５の処理は、配線パターンのスクリーン印刷，乾燥，焼付けの処理で代替することができる。
【００５８】
図２に示すように、ステップＳ２００の後、接合部作製処理が実行される（ステップＳ３００）。この処理では、第１絶縁接合部１６および接合部２０が形成される。
【００５９】
図５は、図２に示す接合部作製処理の手順を示すフローチャートである。図５では、図４と同様に、各工程の右に、各工程の処理結果を模式的に示している。まず、後述する拡散接合処理における加熱により軟化する粉末ガラスと、熱分解性の有機結着剤とを、有機溶媒や水などの溶媒を用いて形成されたスラリーが、ドクターブレード法によるシートキャスティング、もしくは、押し出し成型等の方法によりシート状に成形され、乾燥されることにより、ガラス層が作製される（ステップＳ３０５）。粉末ガラスとして、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化鉛、酸化ビスマスなどから形成される粉末ガラスを利用できる。また、ガラスシート層には、フィラーとしてアルミナ等のセラミックス粉末材料が配合されても良い。なお、後述するように、本実施例では、厚さの異なる３種類のガラス層が形成される。次に、各ガラス層において、配線部２１または第１絶縁接合部１６を収容するためのビアと、半導体素子３０または低発熱部品２００を収容するためのパターン（ビア）を形成する（ステップＳ３１０）。これらのビアの形成は、前述のステップＳ１１０と同様の、定型の金型による打ち抜き、もしくはステップＳ１２０と同様の、レーザ照射等の掘削加工により実現できる。なお、このステップＳ３１０の処理では、ネジ収容部１７を形成するネジ収容ホールについても形成されるが、説明の便宜上、図示及び説明を省略する。
【００６０】
前述のステップＳ３１０でビアの形成されたガラス層を、ガラス層に含まれる有機バインダの軟化点以上（例えば、８０℃程度の温度）の温度で加熱プレスすることで配線基板１０に貼り付ける（ステップＳ３１５）。この処理では、まず、配線基板１０の積層方向の一方の表面（上述の第２表面）に、配線部２１を収容するためのビアの形成されたガラス層（以下、「配線用ガラス層」と呼ぶ）を貼り付け、次に、配線基板１０の積層方向の他方の表面（上述の第１表面）に第１絶縁接合部１６を収容するためのビアの形成されたガラス層を貼り付け、次に、半導体素子３０を収容するためのビアが形成されたガラス層（以下、「チップ収容ガラス層」と呼ぶ）を貼り付ける。
【００６１】
ステップＳ３１５の後、配線部２１の基材のペーストをスクリーン印刷することにより配線部２１のパターンを作製して（ステップＳ３２０）、乾燥させることで（ステップＳ３２５）、第１絶縁接合部１６および接合部２０が形成される。ペーストは、金属を主成分としており、例えば、アルミニウム金属や酸化銀、銅、ナノ金属、ハンダ合金のような、後述する拡散接合により溶融する金属種と、熱分解性の有機結着剤とを、有機溶媒や水などの溶媒を用いて混練することにより形成される。当該有機接着剤は熱処理時に分解、除去される。なお、配線部２１のパターンの作製方法は、スクリーン印刷に限られず、例えば、ディスペンサーによる吐出等の他の方法を採用してもよい。
【００６２】
図２に示すように、ステップＳ３００の後、組み立て処理が実行される。この処理により、配線基板１０と他の構成要素（電極配線層３５や絶縁層４０や放熱器５０）とが組み付けられる。
【００６３】
図６は、図２に示す組み立て処理の詳細手順を示すフローチャートである。まず、表裏両面に電極を持つ半導体素子３０の該当する一面を配線基板１０に載置し（ステップＳ４０５）、リフローを行って半導体素子３０と配線部２１とを接合する（ステップＳ４１０）。
【００６４】
図７は、ステップＳ４０５における半導体素子の載置工程を模式的に示す説明図である。図７において、上段は、半導体素子３０が載置される際の配線基板１０と半導体素子３０とを表わし、下段は、半導体素子３０の載置箇所の拡大図を表わす。なお、図７では、ネジ１９を省略している。
【００６５】
図７上段に示すように、半導体素子３０の電極表面には、バンプ３１が形成されている。なお、半導体素子３０において、バンプ３１が形成された面とは反対の面にも電極ならびに接続用のバンプが形成されているが、図示を省略している。接合部２０（第２絶縁接合部２２）は、半導体素子３０が載置される位置に、半導体素子３０を収容するための凹部２３を備えている。凹部２３の底には、配線部２１が露出している。図７上段に示すように、半導体素子３０が凹部２３に収容され、バンプ３１と配線部２１とが接触し、リフロー（ステップＳ４１５）により加熱されることで、バンプ３１を介して半導体素子３０と配線部２１とが電気的に接合され、かつ第２絶縁接合部２２と半導体素子３０も熱融着し、配線部２１と第２絶縁接合部２２からなる接合部２０を介して、半導体素子３０と配線基板１０が接合される。
【００６６】
図７下段に示すように、凹部２３の底には、バンプ３１を収容する窪み２２ｃが形成されている。配線部２１の一端は、窪み２２ｃに露出している。図７下段に示すように、第２絶縁接合部２２は、半導体素子収容部２２ａと、配線部収容部２２ｂとを備えている。半導体素子収容部２２ａは、前述の接合部作製処理のステップＳ３１５において貼り付けられたチップ収容ガラス層により形成される。配線部収容部２２ｂは、前述の接合部作製処理のステップＳ３１５において貼り付けられた配線用ガラス層により形成される。
【００６７】
図６に示す半導体素子３０の載置（ステップＳ４０５）およびリフロー（ステップＳ４１０）が終了すると、半導体素子３０の接合状態を検査し（ステップＳ４１５）、接合が正常であるか否かの判定が行われる（ステップＳ４２０）。半導体素子３０の接合が異常であった場合には（ステップＳ４２０：ＮＯ）、半導体素子３０の取外しおよび再接合等のリペアが実行され（ステップＳ４３０）、ステップＳ４０５に戻る。
【００６８】
前述のステップＳ４２０において、半導体素子３０の接合が正常であったと判定されると（ステップＳ４２０：ＹＥＳ）、放熱基板を作成する（ステップＳ４２５）。放熱基板とは、電極配線層３５と絶縁層４０とからなり、放熱器５０と接する積層体を意味する。換言すると、放熱基板とは、放熱器５０と接する配線形成された絶縁基板を意味する。
【００６９】
放熱基板の作製は、具体的には以下の通りである。まず、絶縁層４０を形成するセラミックス材料からなる薄板状部材（以下、「セラミックス薄板状部材」と呼ぶ）を作製する。なお、セラミックス薄板状部材には、ネジ収容部１７ａを形成する孔が設けられている。次に、セラミックス薄板状部材上に電極配線３６用のパターンを前述のセラミックス多層基板への外装パターンの作製処理におけるステップＳ２０５〜Ｓ２３５の工程と同様に作製する。電極配線３６が配置される位置にビアが形成されたガラス層を作製し、セラミックス薄板状部材に貼り付ける。かかるガラス層の作製は、前述の接合部作製処理におけるステップＳ３０５およびＳ３１０と同様の工程により実現できる。なお、このガラス層には、ネジ収容部１７ａを形成する孔が設けられている。このようにして、絶縁層４０上に電極配線層３５が形成された放熱基板が作製される。
【００７０】
放熱基板が作製されると、放熱基板および放熱器５０を、配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）に取り付ける（ステップＳ４３５）。具体的には、まず、配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）を放熱基板に載置し、さらに、配線基板１０が載置された放熱基板を、接着することなく放熱器５０に載置する。ネジ１９をネジ収容部１７およびネジ穴５３に収容し、加熱しながらネジ１９をネジ穴５３に係合させ、配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で締結させる。
【００７１】
上述のように放熱基板を接着することなく放熱器５０に載置するのは、以下の理由による。放熱器５０と放熱基板（絶縁層４０）との間の熱膨張係数率の相違により、放熱器５０と放熱基板（絶縁層４０）との間の変形量（温度変化に伴う変形量）が相違するため、この変形量の差に起因して応力が発生し得る。しかしながら、放熱基板を接着することなく放熱器５０に載置することにより、放熱器５０と放熱基板（絶縁層４０）とを互いに接着されることなく接して配置させることができるので、放熱器５０と絶縁層４０との変形量の差に起因する応力の発生を抑制し、また、応力を低減させることができる。それゆえ、半導体素子３０と電極配線層３５（電極配線３６）との接合界面において大きな応力が生じることを抑制できるので、接続箇所の損傷を抑制できるからである。
【００７２】
なお、本実施例では、ネジ１９による締結の際の加熱温度は、半導体素子３０の許容可能温度以下であり、かつ、第２絶縁接合部２２の基材であるガラス組成物の軟化温度以上、ならびに半導体素子３０における配線基板１０と接合された面の反対面に形成されたバンプ（図示は省略）の融点以上に設定されている。なお、軟化温度としては、半導体素子３０の放熱により達成される温度（例えば、３００℃）よりも高い温度（例えば、６００℃）に設定される。換言すると、半導体素子３０の放熱により達成される温度よりも高い温度を軟化温度とする材料を、第２絶縁接合部２２の基材として用いることができる。半導体素子３０における導電性の接合部材（例えば接続用のバンプや電極）と電極配線層３５とが接触し、加熱されることで、導電性の接合部材を介して半導体素子３０と電極配線層３５とが電気的に接合される。このような工程を経ることで配線基板１０に接合された半導体素子３０と電極配線層３５（電極配線３６）との電気的な接続信頼性が向上する。
【００７３】
以上の工程が実行されると、半導体モジュール１００が完成する。その後、低発熱部品２００を半導体モジュール１００に接合することができる。具体的には、例えば、低発熱部品２００がバンプを有する半導体素子である場合には、かかるバンプと上部表面配線１４とが接するように、半導体素子３０を載置してリフローを行うことにより、バンプと上部表面配線１４とを接合させることができる。
【００７４】
以上の構成を有する第１実施例の半導体モジュール１００では、絶縁層４０と放熱器５０とを接着せずに接して配置するので、絶縁層４０と放熱器５０との間の熱膨張係数率の相違に起因して絶縁層４０と放熱器５０とで変形量の差が生じても、この変形量の差に起因する応力の発生を抑制し、また、応力を低減させることができる。それゆえ、絶縁層４０と放熱器５０との接合界面および半導体素子３０と電極配線層３５（電極配線３６）との接合界面における応力の発生を抑制できるので、接続箇所の損傷を抑制できる。
【００７５】
加えて、ネジ１９により配線基板１０と放熱器５０とを締結するので、配線基板１０と放熱器５０とに挟まれた各構成要素を接着することなく密着させることができ、導電性や熱伝導性を維持させることができる。また、ネジ１９により配線基板１０と放熱器５０とを締結しており、ネジ１９のほかに他の締結用の専用部材を用いないので、半導体モジュール１００を小型化することができる。また、他の専用部材を用いないので、半導体モジュール１００の製造コストの上昇を抑制できる。
【００７６】
また、配線基板１０の内部に放熱層１８を設け、この放熱層１８と、ネジ１９およびネジ収容部１７とを接触させるようにしているので、半導体素子３０から発せられる熱の放熱経路として、放熱層１８とネジ１９とネジ収容部１７とを介して放熱器５０に至る放熱経路を形成することができる。したがって、半導体モジュール１００の放熱性を向上させることができる。また、配線基板１０の内部に放熱層１８を設け、かつ、放熱層１８を、セラミックス層１１に比較して熱伝導性に優れる基材で形成しているので、半導体素子３０から発せられた熱が、放熱層１８を越えて低発熱部品２００が配置されている側に伝わることを抑制できる。それゆえ、半導体素子３０からの放熱により、低発熱部品２００が昇温されることを抑制できる。
【００７７】
また、ネジ１９をセラミックス層１１に比べて熱伝導性の優れる基材により形成し、ネジ収容部１７の収容面をセラミックス層１１に比べて熱伝導性に優れる材料により被覆するので、ネジ１９およびネジ収容部１７における熱伝導性を向上させ、半導体モジュール１００全体の放熱性を向上させることができる。
【００７８】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例における半導体モジュールの構成を示す断面図である。第２実施例の半導体モジュール１００ａは、接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とが、放熱器５０ａの内部に配置され、配線基板１０と放熱器５０ａとが当接している点と、ネジ収容部１７ａが、配線基板１０のみを貫き、接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とを貫いていない点とにおいて、第１実施例の半導体モジュール１００と異なり、他の構成は、半導体モジュール１００と同じである。
【００７９】
図８に示すように、第２実施例の筐体５２ａの周縁部の積層方向の長さは、第１実施例の筐体５２の周縁部の積層方向の長さに比べて長く構成され、筐体５２ａの周縁部は、配線基板１０に当接している。第２実施例における接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とは、第１実施例における接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とに比べて、面方向に小さく形成されている。
【００８０】
以上の構成を有する第２実施例の半導体モジュール１００ａは、第１実施例の半導体モジュール１００と同じ効果を有する。加えて、接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０の各構成要素の作製過程において、ネジ収容部１７ａを形成する必要がないので、それら部材の成型プロセスを簡易化することができる。また、配線基板１０と筐体５２ａとを当接させるので、放熱層１８とネジ１９とネジ収容部１７ａとを通る放熱経路（図１における経路Ｒ２に相当する経路）を短くすることができ、放熱性を向上させることができる。また、配線基板１０と放熱器５０ａとを当接させるので、半導体モジュール１００ａの積層方向の長さを、第１実施例の半導体モジュール１００の積層方向の長さに比べて短くすることができる。
【００８１】
Ｃ．第３実施例：
図９は、第３実施例における半導体モジュールの構成を示す断面図である。第３実施例の半導体モジュール１００ｂは、ネジ１９，ネジ収容部１７，ネジ穴５３が省略されている点、およびかしめ部９０を備えている点において、第１実施例の半導体モジュール１００と異なり、他の構成は、半導体モジュール１００と同じである。
【００８２】
図９に示すように、かしめ部９０は、半導体モジュール１００ｂの周縁部において積層方向に沿って延び、半導体モジュール１００ｂの端面に接して配置されている。かしめ部９０の端部は、配線基板１０における低発熱部品２００が接合され得る面と、放熱器５０の底面とに接し、配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で積層方向にかしめる。かしめ部９０は、熱伝導性に優れる基材により形成されており、例えば、第１，２実施例のネジ１９と同様な基材により形成することができる。なお、かしめ部９０の配置およびかしめ部９０を用いた加締めの処理は、図６に示す組み立て処理のステップＳ４３５の処理において、ネジ１９を用いた締結に代えて実行することができる。
【００８３】
第３実施例において、放熱層１８は、配線基板１０の端面まで伸び、配線基板１０の端面においてかしめ部９０と接している。したがって、第３実施例では、半導体素子３０から発せられた熱の放熱経路として、放熱層１８とかしめ部９０とを介して放熱器５０に至る経路Ｒ２１が形成されている。
【００８４】
以上の構成を有する第３実施例の半導体モジュール１００ｂは、第１実施例の半導体モジュール１００と同じ効果を有する。加えて、ネジ収容部１７およびネジ穴５３を形成する工程を省略できるので、半導体モジュール１００ｂの製造時間や製造コストを低減できる。なお、上述した各実施例からも理解できるように、積層方向に沿って配置され、配線基板と放熱器とを締結する任意の構成を有する部材を、本発明の締結部として採用することができる。
【００８５】
Ｄ．第４実施例：
Ｄ１．半導体モジュールの構成：
図１０は、第４実施例の半導体モジュールの構成を示す断面図である。この半導体モジュール１００ｃは、ネジ収容部１７及びネジ穴５３に熱伝導性部材８０が配置されている点において、図１に示す第１実施例の半導体モジュール１００と異なり、他の構成は、第１実施例の半導体モジュール１００と同じである。
【００８６】
熱伝導性部材８０は、ネジ１９の表面とネジ収容部１７の収容面（内壁面）との間、及びネジ１９の表面とネジ穴５３の収容面（内壁面）との間を埋めるように配置されている。換言すると、熱伝導性部材８０は、ネジ収容部１７の収容面及びネジ穴５３の収容面において、ネジ１９と接するように配置されている。熱伝導性部材８０は、高い熱伝導性を有し、例えば、金属を基材として形成することができる、本実施例では、熱伝導性部材８０は、銀を用いて形成されている。銀は、ネジ１９の基材（銅やアルミニウムやモリブデン）よりも熱伝導性に優れている。なお、熱伝導性部材８０の基材として、銀に代えて、銅やニッケルやアルミニウムなど、任意の金属を用いて形成することができる。
【００８７】
このように、第４実施例では、ネジ収容部１７の収容面及びネジ穴５３の収容面において、ネジ１９と接するように熱伝導性部材８０を配置することにより、半導体素子３０から発生し、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０に伝わる熱をより効率的に放熱器５０に伝えることができる。つまり、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０を通ってネジ収容部１７の収容面に至った熱を、かかる収容面（熱伝導性に優れる材料により被覆されている）に加えて、熱伝導性部材８０を通って放熱器５０の筐体５２に伝えるようにしている。また、ネジ１９の表面全体を、熱伝導性部材８０と接するように構成することで、ネジ収容部１７の収容面に至った熱のうち、多くの熱を、熱伝導性に優れるネジ１９にも伝えるようにしている。
【００８８】
Ｄ２．半導体モジュール１００ｃの製造方法：
図１１は、第４実施例における組み立て処理の手順を示すフローチャートである。第４実施例の組み立て処理は、ステップＳ４３２，Ｓ４３３，Ｓ４３４を追加して実施するにおいて、図６に示す第１実施例の組み立て処理と異なり、他の手順は、第１実施例と同じである。
【００８９】
上述したステップＳ４２５が実行された後、熱伝導性部材８０（熱伝導性部材８０の基材）をネジ収容部１７に充填する（ステップＳ４３２）。具体的には、例えば、ナノ銀ペースト（粒子径が数ナノから数十ナノメートルの銀粒子及び溶剤を含む比較的粘度の高いペースト）を、ディスペンサー等を用いてネジ収容部１７に充填する。
【００９０】
次に、ネジ１９をネジ収容部１７に収容する（ステップＳ４３３）。前述のステップＳ４３２によってネジ収容部１７には熱伝導性部材８０が充填されているため、ネジ１９の挿入に伴って、ネジ収容部１７におけるネジ１９の挿入口から熱伝導性部材８０が溢れ出る。そこで、この溢れ出た熱伝導性部材８０を取り除く（ステップＳ４３４）。その後、前述のステップＳ４３５が実行される。なお、前述のステップＳ４３３においてネジ１９はネジ収容部１７に収容済みであるので、第４実施例におけるステップＳ４３５では、ネジ１９のネジ収容部１７への収容は省略して、ネジ１９の先端をネジ穴５３に係合させる。
【００９１】
以上説明した第４実施例の半導体モジュール１００ｃは、第１実施例の半導体モジュール１００と同じ効果を有する。加えて、第４実施例の半導体モジュール１００ｃでは、ネジ収容部１７の収容面及びネジ穴５３の収容面において、ネジ１９と接するように熱伝導性部材８０が配置されているので、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０を通ってネジ収容部１７の収容面に至った熱を、熱伝導性部材８０を介して筐体５２に伝えることができる。したがって、半導体素子３０から発生し、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０に伝わる熱をより効率的に放熱器５０に伝えることができる。また、ネジ１９の表面全面に亘って熱伝導性部材８０と接触させるので、熱伝導性に優れるネジ１９に対してもネジ収容部１７から多くの熱を伝えることができる。このように、本実施例の構成を採用することにより、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０を通ってネジ収容部１７の収容面に至った熱の放熱性を、向上させることができる。また、熱伝導性部材８０をネジ１９よりも熱伝導性に優れる材料で構成するので、ネジ収容部１７の収容面の熱のうち、より多くの熱をネジ１９又は筐体５２に伝えることができる。
【００９２】
なお、第１実施例の半導体モジュール１００においても、ネジ収容部１７の収容面は熱伝導性に優れる材料（以下、「被覆材料」と呼ぶ）で被覆されている。したがって、ネジ１９においてネジ収容部１７に位置することとなる部分にネジ山が設けられている構成では、ネジ１９の表面は、被覆材料と接する。かかる構成では、被覆材料は、第４実施例における熱伝導性部材８０と同様に、ネジ収容部１７の収容面において、ネジ１９と接するように配置されている。すなわち、第１実施例においても、ネジ収容部１７の収容面に至った熱は、被覆材料を通って筐体５２に至ると共に、被覆材料を介してネジ１９に伝わることとなる。但し、第４実施例では、熱伝導性部材８０においてネジ１９の表面と熱的に接触する部分の面積は、第１実施例の被覆材料においてネジ１９の表面と熱的に接触する部分の面積に比べて、大きい。したがって、ネジ収容部１７の収容面に至った熱のうち、より多くの熱を、ネジ１９に伝えることができる。
【００９３】
Ｅ．第５実施例：
図１２は、第５実施例の配線基板作製処理の手順を示すフローチャートである。図１３は、第５実施例の外装配線パターン作製処理の手順を示すフローチャートである。図１４は、第５実施例の接合部作製処理の手順を示すフローチャートである。
【００９４】
第５実施例の半導体モジュールは、ネジ収容部１７及びネジ穴５３への熱伝導性部材８０の配置方法において、第４実施例の半導体モジュール１００ｃと異なり、装置構成は、第４実施例の半導体モジュール１００ｃと同じである。上述した第４実施例では、熱伝導性部材８０は、配線基板１０と接合部２０と半導体素子３０とが積層された状態でネジ収容部１７に充填されていたが、第５実施例では、予め、各層においてネジ収容部１７を形成する貫通孔に熱伝導性材料を充填しておき、各層を積層しネジ孔（ネジの一部分を収容するための貫通孔）を形成することにより、熱伝導性部材８０をネジ収容部１７に配置する。
【００９５】
具体的には、図１２に示すように、ステップＳ１２０を実行した後に、ビアホール及びネジ収容ホール（グリーンシートを厚み方向に貫通する貫通孔）に導電材料（銀や銅、タングステンやモリブデンなど）を充填する（ステップＳ１２５ａ）。
【００９６】
図１３に示すように、第５実施例の外装配線パターン作製処理は、ステップＳ２３５に代えて、ステップＳ２３５ａが実行される点において、第１実施例の外装配線パターン作製処理と異なり、他の処理は第１実施例と同じである。なお、図１３では、第１実施例とは異なり、ネジ収容部１７に相当する部分が明らかになるように図示している。
【００９７】
具体的には、第５実施例の外装配線パターン作製処理では、ステップＳ２３０（レジスト剥離）が実行された後、配線基板１０の表面のうち、ネジ収容部１７に相当する位置を除く他の部分についてスパッタ（部分的なスパッタ）を行って、めっき触媒層を取り除く（ステップＳ２３５ａ）。この処理の結果、図１３に示すように、ネジ収容部１７に相当する部分には、比較的多くの導電性のめっき触媒層が残存することとなる。
【００９８】
図１４に示すように、第５実施例の接合部作製処理は、ステップＳ３１０に代えてステップＳ３１０ａが実行される点と、ステップＳ３１５に代えてステップＳ３１５ａが実行される点と、ステップＳ３３０が追加して実行される点とにおいて、第１実施例の接合部作製処理と異なり、他の処理は、第１実施例の接合部作製処理と同じである。なお、図１４では、ネジ収容部１７に相当する部分が明らかになるように図示している。
【００９９】
具体的には、第５実施例の接合部作製処理では、ステップＳ３０５が実行された後、各ガラス層において、ビアパターン及びネジ収容ホールパターンと、半導体素子３０や低発熱部品２００を収容するためのパターン（チップパターン）及びネジ収容ホールパターンとが形成される（ステップＳ３１０ａ）。但し、第１実施例においても、説明は省略しているが、ステップＳ３１０においてネジ収容ホールパターンが形成されるので、このステップＳ３１０ａと第１実施例のステップＳ３１０とは、実質的に同一である。
【０１００】
次に、ステップＳ３１０ａにおいて各種パターンが形成されたガラス層が、配線基板１０に貼り付けられる（ステップＳ３１５ａ）。上述したように、外装配線パターン作製処理において、ネジ収容部１７に相当する位置に導電性のめっき触媒層が残存しているので、ステップＳ３１５ａにより、残存するめっき触媒層が各ガラス層に設けられたネジ収容ホールに収容されることとなる。
【０１０１】
ステップＳ３１５ａが実行された後、上述したステップＳ３２０，Ｓ３２５が実行される。ステップＳ３２５が実行された後、ネジ収容部１７に、ネジ１９と係合するネジ山が形成される（ステップＳ３３０）。以上の接合部作製処理が完了すると、上述した組み立て処理（ステップＳ４００）が実行される。図６に示すステップＳ４３５を実行する際には、ネジ収容部１７にネジ山が形成されているので、ネジ１９は、かかるネジ山に係合しながらネジ収容部１７に収容されていくこととなる。
【０１０２】
なお、図示は省略しているが、放熱基板を作製する際にも、ネジ収容ホールを形成し、かかるネジ収容ホールを、熱伝導性部材で埋める処理が行われる。この放熱基板におけるネジ収容ホールを埋める処理については、例えば、第４実施例と同様にして、ナノ銀ペーストを充填することにより実行することができる。
【０１０３】
以上の構成を有する第５実施例の半導体モジュールは、第１実施例の半導体モジュール１００及び第４実施例の半導体モジュール１００ｃと同様な効果を有する。加えて、ネジ収容部１７にネジ山を形成してからネジ１９を収容（挿入）するので、第１実施例とは異なり、ネジ収容部１７内において、ネジ１９は、熱伝導性部材８０によって固定（固着）されない。したがって、半導体モジュールの完成後においてネジ１９が緩んだ場合に、ネジ１９を締め直すことができる。また、配線基板１０のネジ収容ホール及びガラス層のネジ収容ホールに熱伝導性部材８０を配置する工程を、ビアホールを埋める工程と同じ工程で行うことができるので、ビアホールを埋める工程とは異なる工程により行う場合に比べて、処理時間を短縮することができる。
【０１０４】
Ｆ．変形例：
この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１０５】
Ｆ１．変形例１：
各実施例では、放熱器５０，５０ａは、当接する構成要素（絶縁層４０）と熱膨張率の異なる金属材料で形成されていたが、これに代えて、当接する構成要素と同じ熱膨張率の材料で形成することもできる。具体的には、例えば、放熱器５０，５０ａをセラミックスで形成する構成を採用することができる。この構成では、放熱器５０，５０ａが絶縁性を有するため、絶縁層４０を省略できる。したがって、放熱器５０，５０ａと当接する構成要素は、第３絶縁接合部３７および電極配線３６となる。この構成において、第３絶縁接合部３７をセラミックスで形成すると、放熱器５０，５０ａは、当接する構成要素である第３絶縁接合部３７と同じ熱膨張率の材料で形成されることとなる。
【０１０６】
このように、放熱器５０，５０ａと、第３絶縁接合部３７とは、互いに同じ熱膨張率の材料で形成されているため、熱膨張率の相違に起因する応力の発生は抑制される。しかしながら、この例の構成においても、温度分布に起因する熱膨張差が発生し、それを起因とした応力が発生し得る。具体的には、第３絶縁接合部３７は、放熱器５０，５０ａに比べて半導体素子３０により近い位置に配置されているため、半導体素子３０からの放熱により、より昇温し易い。それゆえ、放熱器５０，５０ａおよび第３絶縁接合部３７に温度分布が生じ、この温度分布に起因して、温度のより高い第３絶縁接合部３７が、温度のより低い放熱器５０，５０ａに比べて、より膨張することとなる。その結果、放熱器５０，５０ａと第３絶縁接合部３７との間に温度分布に起因する応力が発生し得る。しかしながら、半導体モジュール１００，１００ａでは、ネジ１９によって配線基板１０と放熱器５０，５０ａとが締結されているため、各実施例と同様に、温度分布に起因する応力によって各構成要素が変形することが抑制される。また、この例においても、放熱器５０，５０ａと第３絶縁接合部３７とを接着することなく配置させることで、放熱器５０，５０ａおよび第３絶縁接合部３７を、互いの界面において滑らせる（ずらす）ことができるので、応力の発生を抑制し、また、発生する応力を低減させることができ、半導体モジュール１００の損傷を抑制できる。
【０１０７】
Ｆ２．変形例２：
各実施例では、図６に示す組み立て工程のステップＳ４２５において、絶縁層４０と電極配線層３５との積層体である放熱基板を作製していたが、本発明は、これに限定されるものではない。ステップＳ４２５において、絶縁層４０と電極配線層３５とを、それぞれ別体として作製して、積層（一体化）しない構成を採用することもできる。この構成では、ステップＳ４３５において、絶縁層４０と電極配線層３５と放熱器５０とを配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）に取り付けることが好ましい。
【０１０８】
Ｆ３．変形例３：
各実施例では、各絶縁接合部１６，２２，３７の基材は、無機系材料のガラス組成物であったが、無機系材料に代えて、有機系材料を採用することができる。例えば、熱可塑性樹脂（ポリイミドや全芳香族ポリアミドなど）や、セラミックス材料を採用することができる。
【０１０９】
Ｆ４．変形例４：
各実施例における半導体モジュール１００，１００ａの構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、半導体素子３０の数は複数に限らず１つでもよい。また、半導体素子３０における電極の配置位置がバンプ３１と同じ面であれば、電極配線３６（および第３絶縁接合部３７）を省略することができる。また、放熱器５０，５０ａは、フィン５１と筐体５２，５２ａとで構成されていたが、これらに代えて、金属板のみで構成することもできる。また、ネジ１９の基材は金属であったが、金属に変えて樹脂を採用することもできる。また、放熱層１８を省略することもできる。
【０１１０】
Ｆ５．変形例５：
第１実施例では、組み立て処理のステップＳ４３５において、ネジ１９を用いた配線基板１０と放熱器５０との締結と、加熱とを同時に行っていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、以下のような処理を行うこともできる。まず、ステップＳ４０５〜Ｓ４２０を実行して、半導体素子３０の接合が正常であったと判定された場合に（ステップＳ４２０：ＹＥＳ）、ステップＳ４２５を省略して、配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）と、電極配線層３５とを積層して、かかる積層体を積層方向から加圧しながら加熱する（工程ａ）。工程ａにより、半導体素子３０における電性の接合部材（例えば接続用のバンプや電極）と電極配線層３５とが接触し、加熱されることで、導電性の接合部材を介して半導体素子３０と電極配線層３５とが電気的に接合される。
【０１１１】
次に、工程ａの結果得られた積層体（配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）と電極配線層３５）に絶縁層４０を載置し、さらに、絶縁層４０に放熱器５０を載置する（工程ｂ）。次に、工程ｂの結果得られた積層体（工程ａの結果得られた積層体，絶縁層４０および放熱器５０）において、ネジ１９をネジ収容部１７およびネジ穴５３に収容し、加熱することなくネジ１９をネジ穴５３に係合させ、配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で締結させる（工程ｃ）。以上の処理を採用しても第１実施例と同様な効果を有する。なお、前述の（工程ｃ）において、第２実施例と同様に、ネジ１９に代えて、かしめ部９０を用いて配線基板１０と放熱器５０とを締結することもできる。
【０１１２】
Ｆ６．変形例６：
第４実施例では、ナノ銀ペーストを焼成する前にネジ１９をネジ収容部１７に収容していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ステップＳ４３２とＳ４３５との間のいずれかにおいて、ネジ収容部１７に収容されているナノ銀ペーストを焼成させると共にネジ収容部１７にネジ山を形成する工程を実行し、その後、ステップＳ４３５を実行することもできる。
【０１１３】
Ｆ７．変形例７：
第５実施例では、接合部２０のネジ収容ホールに熱伝導性部材８０を配置するために、ステップＳ２２５において電解めっきを行い、ステップＳ２３５ａにおいてネジ収容部１７に相当する部分を残存させるように部分的なスパッタを行っていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、外装配線パターン作製処理は、第１実施例と同様に行い、接合部作製処理のステップＳ３１５（ビアパターン及びチップパターンの貼り付け）の後にネジ収容ホールにナノ銀ペーストを充填することにより、熱伝導性部材８０を配置する構成を採用することもできる。この構成では、ステップＳ３２５（乾燥工程）において、加熱してネジ収容ホールに充填されたナノ銀ペーストを焼成させ、第５実施例のステップＳ３３０と同様にネジ山を形成することが好ましい。
【０１１４】
Ｆ８．変形例８：
第４実施例では、熱伝導性部材８０の基材としてナノ銀ペーストを用いていたが、ナノ銀ペーストに限らず、他の任意の熱伝導性を有する基材を用いることができる。例えば、金や、銅や、パラジウム等の粒子を含む金属ナノ粒子ペーストを用いることができる。また、サーマルグリス（有機糊に金属製フィラー（銀や銅やアルミナ等の粒子）が混ざったもの）等を用いることができる。サーマルグリスは、金属に比べて熱伝導性が低いが、ネジ１９表面とネジ収容部１７の収容面との間、及び、ネジ１９表面とネジ穴５３の収容面との間に何も存在しない構成に比べて、放熱性を向上させることができる。なお、ペースト状の部材に代えて、金属粉を熱伝導性部材８０として用いることもできる。具体的には、ネジ１９収容前のネジ収容部１７及び５３に金属粉を充填し、余分な金属粉を排出させながらネジ１９を挿入することもできる。この構成では、金属粉の焼成は不要となるので半導体モジュールの製造処理を簡素化できる。また、この構成では、半導体モジュール完成後においてネジ１９が緩んだ場合に、ネジ１９を締め直すことができる。
【０１１５】
Ｆ９．変形例９：
第４，５実施例では、ネジ収容部１７またはネジ穴５３に熱伝導性部材８０を配置する前に、ネジ収容部１７の収容面は熱伝導性に優れる材料により被覆されていたが、かかる被覆を省略することができる。また、第４実施例では、ステップＳ４４０において、ネジ１９の頭部分の周りに溜まった熱伝導性部材８１を取り除いていたが、かかる処理を省略することもできる。また、第５実施例では、放熱基板に形成されたネジ収容ホールは、熱伝導性部材で埋められていたが、熱伝導性部材で埋められていなくともよい。この構成においては、熱伝導性部材８０から筐体５２に熱を直接伝えることができない。しかしながら、熱伝導性部材８０を介してネジ１９に熱を伝えることができるので、かかる構成においても、放熱性を向上させることができる。また、第５実施例では、いずれの層においてもネジ収容ホールは熱伝導性部材で埋められていたが、これに代えて、一部の層については、熱伝導性部材を省略することもできる。
【０１１６】
Ｆ１０．変形例１０：
第１ないし第４実施例では、図５に示すように、接合部作製処理におけるガラス層の作製（ステップＳ３０５）と乾燥（ステップＳ３２５）との間の処理の順序は、（ｉ）ビアパターン及びチップパターンの形成、（ｉｉ）ビアパターン及びチップパターンの貼り付け（仮接着）、（ｉｉｉ）配線部印刷、であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、（ｉ）ビアパターン及びチップパターンの形成、（ｉｉ）配線部印刷、（ｉｉｉ）ビアパターン及びチップパターンの貼り付け（仮接着）、の順序としてもよい。また、例えば、（ｉ）ビアパターン及びチップパターンの貼り付け（仮接着）、（ｉｉ）ビアパターン及びチップパターンの形成、（ｉｉｉ）配線部印刷、の順序としてもよい。同様にして、第５実施例の接合部作製処理（図１５）においても、ガラス層の作製（ステップＳ３０５）と乾燥（ステップＳ３２５）との間に実行される３つの処理（ステップＳ３１０ａ，Ｓ３１５ａ，Ｓ３２０）について、順序を入れ替えてもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…半導体モジュール
１０…配線基板
１１…セラミックス層
１２…制御回路用配線
１３…主電力ストレートビア
１４…上部表面配線
１５…下部表面配線
１６…第１絶縁接合部
１７，１７ａ…ネジ収容部
１８…放熱層
１９…ネジ
２０…接合部
２１…配線部
２２…第２絶縁接合部
２２ａ…半導体素子収容部
２２ｂ…配線部収容部
２２ｃ…窪み
２２ｄ…余剰部
２３…凹部
３０…半導体素子
３１…バンプ
３５…電極配線層
３６…電極配線
３７…第３絶縁接合部
４０…絶縁層
５０，５０ａ…放熱器
５１…フィン
５２，５２ａ…筐体
５３…ネジ穴
８０…熱伝導性部材
８１…溢れ出た熱伝導性部材
９０…かしめ部
２００…低発熱部品
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２１…（放熱）経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子と配線基板と放熱器を含む半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表裏両面に電極を備えた半導体素子が接合された配線基板と、放熱器（ヒートシンク）と、半導体素子と放熱器との間に配置された絶縁部材とが積層された多層構造の半導体モジュールが用いられている。放熱器として熱伝導性に優れる金属製部材（例えば、金属板）が用いられる場合において、絶縁部材は、放熱器と半導体素子との間の絶縁性を確保するために用いられ、例えば、セラミックスにより形成される。
【０００３】
前述の半導体モジュールでは、導電性や熱伝導性を向上させるために各部材間を密着させることが求められる。そこで、各部材同士を接着剤等により接着させる方法を採用した場合、各部材間で発生する応力によって半導体モジュールが破損するおそれがある。これは、半導体素子の発する熱により半導体モジュール全体が高温となった場合に顕著であり、例えば、接着された部材同士の熱膨張率が互いに異なる場合や、接着された部材同士に温度分布が存在する場合に起こり得る。
【０００４】
そこで、加圧専用の板状部材（加圧部材）と放熱器とで配線基板および絶縁部材を挟み、加圧部材と放熱器をボルトによって締結し、更に弾性部材を設けることで、温度サイクルによってクラックが発生しても接続状態が維持できる半導体モジュールが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８７８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した技術では、温度サイクルによる半田部分のクラックの発生を押えることは出来ていないという問題があった。さらに、上述した技術では、各部材に加え加圧部材を用いていることから、半導体モジュールの大型化を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は、表裏両面に電極を備えた半導体素子が発する熱に起因する応力による半導体モジュールの損傷を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］半導体モジュールであって、
放熱器と、
配線パターンが形成された配線基板と、
前記配線基板の所定面側に配置され、表裏両面に電極を有する半導体素子と、
前記配線基板の前記所定面上に配置され、前記半導体素子と前記配線パターンとを接続するための配線部、および前記配線部の周囲に位置する絶縁接合部を有する接合部と、
前記半導体素子の所定面側に配置された電極配線と、
前記放熱器に接着されることなく載置された絶縁層と
を備える、半導体モジュール。
【００１０】
適用例１の半導体モジュールによると、放熱器と絶縁層とを互いに接着されることなく接して配置できるので、ある構成部材の変形に追従した他の構成部材の変形が生じることがない。それゆえ、半導体素子と電極配線との接合界面において大きな応力が生じることがなく、接続箇所の損傷を抑制できる。
【００１１】
［適用例２］適用例１に記載の半導体モジュールにおいて、さらに、
前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線と前記絶縁層と前記放熱器とを含む積層体の積層方向に沿って配置され、前記配線基板と前記放熱器とを締結する締結部を備える、半導体モジュール。
【００１２】
このような構成により、積層方向に沿って配置された締結部により配線基板と放熱器とが締結されているので、例えば、積層方向と垂直な方向（各構成要素における他の構成要素と当接する面に沿った方向）に沿って配置され、配線基板を押圧する板状部材等を用いる必要がないので、半導体モジュールを小型化することができる。加えて、締結部により配線基板と放熱器とを締結するので、各構成要素を密着させることができ、放熱器と絶縁層とを互いに接着されることなく接して配置されていたとしても、導電性や熱伝導性を大幅に低減させない、つまり維持することができる。
【００１３】
［適用例３］適用例２に記載の半導体モジュールにおいて、さらに、前記配線基板と前記接合部と前記絶縁層とを、それぞれ前記積層方向に貫通するネジ収容部と、前記放熱器に形成され、前記ネジ収容部と連通するネジ穴と、を備え、前記締結部材は、前記ネジ収容部に収容され、前記ネジ穴と係合するネジであり、前記ネジ収容部の収容面には、前記ネジと接する熱伝導性部材が配置されている、半導体モジュール。
【００１４】
このような構成により、半導体素子から発せられ、配線基板や接合部や絶縁層を通ってネジ収容部の収容面に至った熱を、熱伝導性部材を介してネジに伝えることができる。したがって、ネジ収容部の収容面に至った熱を、ネジを通って放熱部に導くことができるので、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。
【００１５】
［適用例４］適用例３に記載の半導体モジュールにおいて、前記熱伝導性部材は、前記収容面において前記配線基板から前記絶縁層に至るまで延び、前記放熱器と接する、半導体モジュール。
【００１６】
このような構成により、配線基板や接合部や絶縁層を通ってネジ収容部の収容面に至った熱を、熱伝導性部材を介して放熱器に導くことができ、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。
【００１７】
［適用例５］適用例４に記載の半導体モジュールにおいて、前記熱伝導性部材は、前記ネジに比べて高い熱伝導性を有する、半導体モジュール。
【００１８】
このような構成により、ネジ収容部の収容面の熱のうち、より多くの熱を、熱伝導性部材を介して放熱器やネジに伝えることができる。
【００１９】
［適用例６］適用例２ないし適用例５のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記配線基板は多層構造であり、前記積層方向とは異なる方向に伸び、前記締結部と接する放熱層を有する、半導体モジュール。
【００２０】
このような構成により、配線基板内に放熱層を設けるので、半導体素子から発せられた熱を放熱層で受けて締結部に導き、締結部を介して放熱器に伝えることができる。したがって、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。また、配線基板において、放熱層を介して半導体素子の配置されている側と反対側に熱が伝わることを抑制できるので、この反対側に低発熱電子部品（制御用半導体素子やコンデンサ等）を接合したとしても、低発熱電子部品の昇温を抑制できる。さらに、低発熱電子部品を含めたモジュール全体として、小型化を図る事ができる。
【００２１】
［適用例７］適用例１ないし適用例６のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記絶縁接合部は、無機系材料で形成されている、半導体モジュール。
【００２２】
このような構成により、絶縁接合部の高温耐性を向上させることができる。
【００２３】
［適用例８］適用例１ないし適用例７のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記配線パターンは、
前記配線基板において前記接合部と接触する面に配置された第１の表面配線と、
前記配線基板において前記接合部と接触する面の反対面に配置された第２の表面配線と、
前記配線基板内において前記積層方向に伸び、前記第１の表面配線と前記第２の表面配線とを接続する配線と、
を有する、半導体モジュール。
【００２４】
このような構成により、第２の表面配線と電気的に接続されるように配線基板に電子部品が接合された場合に、この電子部品と半導体素子との間を比較的短い距離で接続することができる。したがって、配線に起因する寄生インダクタンスを低減させることができる。
【００２５】
［適用例９］多層構造を有する半導体モジュールの製造方法であって、
（ａ）配線パターンが形成された配線基板を製造する工程と、
（ｂ）半導体素子と前記配線パターンとを接続するための配線部と、前記配線部の周囲に位置する絶縁接合部と、を有する接合部を、前記配線基板の所定面に配置する工程と、
（ｃ）前記半導体素子を前記接合部に接合する工程と、
（ｄ）前記半導体素子が接合された前記接合部および前記配線基板を、電極配線を含む電極配線層に載置する工程と、
（ｅ）前記電極配線層を、絶縁層に載置する工程と、
（ｆ）前記絶縁層を、接着することなく放熱器に載置する工程と、
を備える、半導体モジュールの製造方法。
【００２６】
適用例９の半導体モジュールの製造方法によると、放熱器と絶縁層とを互いに接着されることなく接して配置できるので、ある構成部材の変形に追従した他の構成部材の変形が生じることがない。それゆえ、半導体素子と電極配線等の、各部材間の接合界面において大きな応力が生じることがなく、接続箇所の損傷による電気的、熱伝導的な断裂を抑制できる。
【００２７】
［適用例１０］適用例９に記載の半導体モジュールの製造方法において、さらに、
（ｇ）前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線層と前記絶縁層と前記放熱器とを含む積層体の積層方向に沿って締結部材を配置して、前記締結部材を用いて前記配線基板と前記放熱器とを締結する工程を備える、半導体モジュールの製造方法。
【００２８】
このような構成により、積層方向に沿って配置された締結部により配線基板と放熱器とが締結されているので、例えば、積層方向と垂直な方向（各構成要素における他の構成要素と当接する面に沿った方向）に沿って配置され、配線基板を押圧する板状部材等を用いる必要がないので、半導体モジュールを小型化することができる。加えて、締結部により配線基板と放熱器とを締結するので、各構成要素を密着させることができ、放熱器と絶縁層とを互いに接着されることなく接して配置されていたとしても、導電性や熱伝導性を大幅に低減させない、つまり維持することができる。
【００２９】
［適用例１１］適用例１０に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記工程（ｇ）は、加熱しながら、前記半導体素子と前記電極配線とを導電性の接合部材を介して接合する工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【００３０】
このような構成により、密着しているが接合していない半導体素子と電極配線間の導電性の接合部材が溶融、接合されることで接合強度が向上し、電気的な接続信頼性を向上させることができる。
【００３１】
［適用例１２］適用例１０または適用例１１に記載の半導体モジュールの製造方法であって、さらに、（ｈ）前記配線基板と前記接合部と前記絶縁層とを、それぞれ厚み方向に貫通するネジ収容部の収容面に、熱伝導性部材を配置する工程を備え、前記放熱器は、前記ネジ収容部と連通するネジ穴を有し、前記工程（ｇ）は、前記締結部材としてのネジを、前記熱伝導性部材に接するように前記ネジ収容部に収容し、前記ネジ穴と係合させる工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【００３２】
このような構成により、半導体素子から発せられ、配線基板や接合部や絶縁層を通ってネジ収容部の収容面に至った熱を、熱伝導性部材を介してネジに伝えることができる。したがって、ネジ収容部の収容面に至った熱を、ネジを通って放熱部に導くことができるので、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。
【００３３】
［適用例１３］適用例１０または適用例１１に記載の半導体モジュールの製造方法において、前記工程（ａ）は、前記配線基板において、前記配線基板を厚み方向に貫通する第１の貫通孔と前記第１の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第１のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、前記工程（ｂ）は、前記接合部において、前記接合部を厚み方向に貫通する第２の貫通孔と前記第２の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第２のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、前記工程（ｄ）は、前記電極配線層において、前記電極配線層を厚み方向に貫通する第３の貫通孔と前記第３の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第３のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、前記工程（ｅ）は、前記絶縁層において、前記絶縁層を厚み方向に貫通する第４の貫通孔と前記第４の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第４のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
さらに、前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線層と前記絶縁層とを積層する工程を含み、
前記工程（ｇ）は、前記第１ないし第４のネジ収容部形成部に充填されている各前記熱伝導性基材に、前記積層方向に沿って延び、前記ネジと係合するネジ山を形成する工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【００３４】
このような構成により、半導体素子から発せられ、配線基板や接合部や絶縁層を通ってネジ収容部の収容面に至った熱を、各熱伝導性部材を介してネジに伝えることができる。したがって、ネジ収容部の収容面に至った熱を、ネジを通って放熱部に導くことができるので、半導体モジュール全体の放熱性を向上させることができる。加えて、ネジ収容部に充填された各熱伝導性部材にネジ山が形成された後にネジを収容するので、半導体モジュールの完成後においてネジが緩んだ場合に、ネジを締め直すことができる。
【００３５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、半導体モジュールを搭載した電力変換装置等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例としての半導体モジュールの構成を示す断面図。
【図２】第１実施例における半導体モジュールの製造方法の手順を示すフローチャート。
【図３】図２に示す配線基板の作製処理の詳細処理手順を示すフローチャート。
【図４】図２に示す外装配線パターン作製処理の詳細手順を示すフローチャート。
【図５】図２に示す接合部作製処理の手順を示すフローチャート。
【図６】図２に示す組み立て処理の詳細手順を示すフローチャート。
【図７】ステップＳ４０５における半導体素子の載置工程を模式的に示す説明図。
【図８】第２実施例における半導体モジュールの構成を示す断面図。
【図９】第３実施例における半導体モジュールの構成を示す断面図。
【図１０】第４実施例の半導体モジュールの構成を示す断面図。
【図１１】第４実施例における組み立て処理の手順を示すフローチャート。
【図１２】第５実施例の配線基板作製処理の手順を示すフローチャート。
【図１３】第５実施例の外装配線パターン作製処理の手順を示すフローチャート。
【図１４】第５実施例の接合部作製処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．半導体モジュールの構成：
図１は、本発明の一実施例としての半導体モジュールの構成を示す断面図である。この半導体モジュール１００は、いわゆるパワーモジュールであり、自動車における電力制御等に用いられる。半導体モジュール１００は、配線基板１０と、複数の半導体素子３０と、接合部２０と、電極配線層３５と、放熱器５０と、絶縁層４０と、複数のネジ１９と、を備えている。半導体モジュール１００は、各構成要素（ネジ１９を除いた、配線基板１０，複数の半導体素子３０，接合部２０，電極配線層３５，放熱器５０，絶縁層４０）が積層された多層構造を有している。具体的には、放熱器５０の上には絶縁層４０が配置され、絶縁層４０の上には電極配線層３５が配置され、電極配線層３５の上には半導体素子３０と接合部２０が配置され、接合部２０の上には配線基板１０が配置され、ネジ１９によって配線基板１０と放熱器５０とが締結されている。なお、配線基板１０の上には、低発熱部品２００が積層され得る。低発熱部品２００は、半導体素子３０に比べて発熱量が低い電子部品であり、例えば、制御用半導体素子やコンデンサ等が該当する。
【００３８】
配線基板１０は、セラミックス層１１と、制御回路用配線１２と、主電力ストレートビア１３と、上部表面配線１４と、下部表面配線１５と、第１絶縁接合部１６と、ネジ収容部１７と、放熱層１８とを備えている。
【００３９】
セラミックス層１１は、セラミックス材料により形成されている。セラミックス材料としては、例えば、酸化アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）などを採用し得る。制御回路用配線１２は、セラミックス層１１内部に形成された配線であり、制御用信号（半導体素子３０駆動用の信号）の伝送等に用いられる。主電力ストレートビア１３は、セラミックス層１１を厚み方向（積層方向）に貫通する導電性部材であり、上部表面配線１４と下部表面配線１５とを電気的に接続する。下部表面配線１５は、セラミックス層１１の表面のうち、接合部２０と接する表面（以下、「第１表面」と呼ぶ）に配置されている。上部表面配線１４は、セラミックス層１１の表面のうち、低発熱部品２００が接合され得る面（以下、「第２表面」と呼ぶ）に配置されている。第１絶縁接合部１６は、絶縁性の無機系材料を主成分としたガラス組成物で形成されており、第２表面において上部表面配線１４の周囲に配置されている。なお、上述したセラミックス内部に形成される制御回路用配線１２や主電力ストレートビア１３の基材としては、例えば、銀や銅、タングステンやモリブデンなどの任意の導電性材料を採用することが望ましい。さらに、セラミックス層１１との同時焼成が可能な導電性材料を採用することができる。表面配線１４，１５では上述の制御回路用配線１２と同様の材料を採用しても良いし、セラミックス層１１と、制御回路用配線１２と、主電力ストレートビア１３とからなる多層配線基板を同時焼成した後に、銀や銅やニッケルやアルミニウム等の導電性材料をめっきや印刷等の別プロセスで形成しても良い。なお、図１では、配線基板１０と接合部２０との接合界面において、表面配線１５の層厚に対応する段差が形成されるように記載されているが、実際は、表面配線１５は薄膜状に形成されており、配線基板１０と接合部２０との接合界面に、図示するような段差はほとんど生じない。または、配線基板１０と接合部２０との接合界面に、段差に対応した形状を有する段差を解消するための段差補正層を接合部２０と同種の材料により形成してもよい。よって、以降、本明細書、図面では、下部表面配線１５の記載を省略して記載することがある。
【００４０】
ネジ収容部１７は、第１絶縁接合部１６とセラミックス層１１と接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０を貫く長孔であり、ネジ１９を収容する。ネジ収容部１７の収容面は、熱伝導性に優れる材料により被覆されている。かかる材料としては、例えば、銀や銅やニッケルやアルミニウム等を採用することができる。後述するように、ネジ収容部１７は、半導体素子３０から発せされる熱の放熱経路の一部を形成している。そこで、半導体モジュール１００では、ネジ収容部１７の収容面を熱伝導性に優れる材料により被覆することにより、放熱性を向上させている。被覆方法としては、高熱伝導性材料を含むペーストをネジ収容部１７の収容面に塗布したり、高熱伝導性材料をネジ収容部１７の収容面にめっきする方法を採用することができる。なお、ネジ収容部１７の少なくとも一部にネジ山を形成することもできる。
【００４１】
放熱層１８は、セラミックス層１１内部において、セラミックス層１１と平行に配置されている。放熱層１８は、熱伝導性に優れる任意の材料で形成することができ、例えば、上述の制御回路用配線１２や主電力ストレートビア１３の基材と同様に、銀や銅、タングステン、モリブデンなどのセラミックス層との同時焼成が可能な任意の導電性材料を採用することができる。放熱層１８には、図示しない複数の貫通口が設けられており、制御回路用配線１２及び主電力ストレートビア１３は、かかる貫通口に配置されているため、半導体素子３０とは電気的に未接続であり、放熱層は電気配線に対し関与しない構成となっている。また放熱層１８の縁部の一部は、ネジ収容部１７の収容面およびネジ１９と接しており、配線基板１０の内部からの連続した放熱経路を形成する事ができる。
【００４２】
半導体素子３０は、電力用半導体素子（パワーデバイス）であり、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)や、ダイオード（ショットキーバリアダイオード等）などを採用することができる。半導体素子３０は、下部表面配線１５および後述の電極配線と電気的に接続される。なお、実際には、半導体素子３０は、バンプ（突起状金属端子）を介して接合され、下部表面配線１５および後述の電極配線と電気的に接続されるが、図１では、バンプを省略している。
【００４３】
接合部２０は、配線部２１と第２絶縁接合部２２とを備えている。配線部２１は、下部表面配線１５と半導体素子３０とを接続する。配線部２１の基材としては、上述したバンプと熱処理により相互拡散し一体化する導電性基材で形成することができる。かかる導電性基材としては、例えば、導電性を有する金属（例えば、銅、銀、錫、アルミニウムなど）を主成分する基材を採用してもよい。配線基板１０と第２絶縁接合部２２、および、半導体素子３０と第２絶縁接合層２２とは、拡散接合により接合され、配線基板１０と第２絶縁接合部２２、および、半導体素子３０と第２絶縁接合層２２との間に、拡散接合時に形成される拡散層を備えると好ましい。接合面で発生する原子の拡散により拡散層が形成されると、配線基板１０と第２絶縁接合部２２、および、半導体素子３０と第２絶縁接合層２２との接合強度を向上できる。第２絶縁接合部２２は、配線基板１０と半導体素子３０との間における配線部２１を除く他の部分と、半導体素子３０の周囲とに配置されている。第２絶縁接合部２２は、絶縁性材料で形成されており、半導体素子３０と配線基板１０との間の絶縁性を確保する。本実施例では、第２絶縁接合部２２は、絶縁性の無機系材料を主成分とし、半導体素子の実装時の加熱工程により軟化する粉末ガラスにより形成されている。粉末ガラスは、例えば、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化ビスマスなどから形成される。
【００４４】
電極配線層３５は、電極配線３６と、第３絶縁接合部３７とを備えている。電極配線３６は、半導体素子３０および主電力ストレートビア１３と接続されている。第３絶縁接合部３７は、電極配線３６の周囲に配置されている。第３絶縁接合部３７は、絶縁性材料で形成されており、電極配線３６と配線基板１０との間の絶縁性を確保する。なお、本実施例では、第３絶縁接合部３７は、第２絶縁接合部２２と同じ基材により形成されている。また、第３絶縁接合部３７が、第２絶縁接合部２２と異なる基材の場合、第３絶縁接合部３７と接合部２０との接合界面に、接合部分の段差に対応した接合部２０と同種の材料による段差補正層を設けてもよい。段差補正部は、第２絶縁接合部２２の一部として構成されてもよい。
【００４５】
放熱器５０は、半導体素子３０と熱的に接続され、半導体素子３０の熱を吸収して放出する。放熱器５０は、筐体５２内部にフィン５１が形成された構成を有している。本実施例では、筐体５２およびフィン５１の基材として、熱伝導性に優れる金属（例えば、銅やアルミニウムやモリブデン等）を採用する。筐体５２は、ネジ山が形成されたネジ穴５３を備えており、かかるネジ穴５３においてネジ１９と係合する。筐体５２には、図示しない開口が設けられており、この開口を利用して、フィン５１からの放熱により温められた冷媒と、筐体５２外部の冷媒とが交換される。
【００４６】
絶縁層４０は、電極配線層３５と放熱器５０との間に配置されている。絶縁層４０は、絶縁性基材により形成されており、半導体素子３０と放熱器５０との間の絶縁性および電極配線３６と放熱器５０との間の絶縁性を確保する。本実施例では、絶縁層４０の基材として上述したセラミックス材料を採用する。絶縁層４０と放熱器５０とは、互いに接着されることなく密着されている。このように接着されることなく密着されているのは、以下の理由による。絶縁層４０の基材（セラミックス）と放熱器５０の基材（金属）とは互いに熱膨張率が異なるため、絶縁層４０と放熱器５０とが接着されていると、半導体素子３０の熱により半導体モジュール１００が高温となった際に絶縁層４０と放熱器５０との間もしくは、放熱器５０の変形に追従して生じる絶縁層４０および電極配線層３５（特に、半導体素子３０と接して配置される電極配線３６）の変形に起因した半導体素子３０と電極配線層３５（電極配線３６）との接合界面において大きな応力が発生し得る。これに対して、絶縁層４０と放熱器５０とが接着されずに接して配置されていると、絶縁層４０又は放熱器５０は、絶縁層４０と放熱器５０の界面で滑る（ずれる）ことができるので、絶縁層４０と放熱器５０との接合界面に発生し得る応力ならびに絶縁層４０および電極配線層３５（電極配線３６）の変形とそれに起因する絶縁層４０と電極配線層３５（電極配線３６）との接合界面に発生し得る応力の発生を抑制し、また、発生する応力を低減できるので、絶縁層４０および放熱器５０の破損、ならびに絶縁層４０の変形とそれに起因する絶縁層４０と半導体素子３０の破損を抑制できるからである。なお、本実施例において「接合」とはバンプなどの導電接合材を介して、半導体素子３０と表面配線１５が熱溶融等により、一体化して固着されることを意味するのに対し、「密着」とは、上述したように、絶縁層４０および放熱器５０の界面での滑り（ずれ）を許容しつつ、絶縁層４０および放熱器５０が互いに接して配置されていることを意味する。
【００４７】
ネジ１９は、ネジ収容部１７およびネジ穴５３に収容され、配線基板１０と接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とを、これらの各構成要素の積層方向（以下、単に「積層方向」とも呼ぶ）に沿って貫いて、配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で締結する。なお、ネジ１９の頭部は、配線基板１０における低発熱部品２００が接合され得る面に当接している。このように、ネジ１９を用いて配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で締結しているのは、各層（構成要素）同士を密着させて、導電性や熱伝導性を向上させると共に、絶縁層４０と放熱器５０との間において応力が発生した場合であっても、各層の変形や界面剥離を抑制できるからである。
【００４８】
また、ネジ１９は、熱伝導性の優れる基材により形成されている。このような基材としては、銅やアルミニウムやモリブデンなどを採用することができる。また、例えば、ステンレスを基材として銅やアルミニウム等で表面をめっきしたネジを、ネジ１９として採用することもできる。後述するように、ネジ１９は、前述のネジ収容部１７の収容面と同様に、半導体素子３０から発せされる熱の放熱経路の一部を形成している。そこで、半導体モジュール１００では、ネジ１９を熱伝導性の優れる基材により形成することにより、放熱性を向上させている。
【００４９】
Ａ２．放熱経路：
図１では、半導体素子３０から発せられた熱の放熱経路を、太い実線の矢印で例示している。図１に示すように、半導体モジュール１００における放熱経路には、図１に示す２つの経路（経路Ｒ１および経路Ｒ２）が含まれる。経路Ｒ１は、電極配線層３５（または電極配線３６）および絶縁層４０を介して放熱器５０に至る経路である。経路Ｒ２は、第２絶縁接合部２２およびセラミックス層１１を介して放熱層１８に至り、放熱層１８に沿ってネジ収容部１７の収容面およびネジ１９に至り、ネジ収容部１７，ネジ穴５３およびネジ１９を介して放熱器５０に至る経路である。図１では、最も左の半導体素子３０についてのみ放熱経路を例示したが、他の半導体素子３０についても同様な２つの放熱経路が存在する。
【００５０】
このように、第１実施例の半導体モジュール１００では、セラミックス層１１に放熱層１８を設けて、放熱層１８，ネジ収容部１７およびネジ１９を経由して放熱器５０に至る放熱経路を形成することにより、放熱性を向上させると共に、放熱層１８から上部側（低発熱部品２００が配置される側）への熱の伝わりを抑制するようにしている。それゆえ、低発熱部品２００への熱の伝導を抑制し、低発熱部品２００の昇温を抑制できる。
【００５１】
なお、上述したネジ１９は、請求項における締結部に相当する。また、ネジ収容部１７は請求項における貫通孔に、第２絶縁接合部２２は請求項における絶縁接合部に、下部表面配線１５は請求項における第１の表面配線に、上部表面配線１４は請求項における第２の表面配線に、制御回路用配線１２および主電力ストレートビア１３は請求項における第１の表面配線と第２の表面配線とを接続する配線に、それぞれ相当する。
【００５２】
Ａ３．半導体モジュール１００の製造方法：
図２は、第１実施例における半導体モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。まず、配線基板１０の作製処理（ステップＳ１００）が実行される。この処理では、セラミックス層１１や、セラミックス層１１内部の配線（制御回路用配線１２や主電力ストレートビア１３、放熱層１８）が形成される。
【００５３】
図３は、図２に示す配線基板の作製処理の詳細処理手順を示すフローチャートである。セラミックス材料と有機バインダとを含むスラリーを、ドクターブレード法などによるキャスティングによりシート状に成型し（ステップＳ１０５）、かかるシートを定型の金型により打ち抜くことで（ステップＳ１１０）、焼成前のセラミックス生シート（グリーンシート）を複数成型する。
【００５４】
各グリーンシートの表面の所定位置に配線パターン（制御回路用配線１２又は放熱層１８を形成する配線パターン）を印刷する（ステップＳ１１５）。レーザ照射等による掘削加工により、各グリーンシートの所定位置にビアホールおよびネジ収容部１７用の孔（ネジ収容ホール）を形成する（ステップＳ１２０）。印刷加工により、ステップＳ１２０で形成されたビアホールに導電材料を充填する（ステップＳ１２５）。各グリーンシートを仮積層した上で（ステップＳ１３０）、所定の圧力を加えて本圧着させる（ステップＳ１３５）。グリーンシートの積層体を加熱して脱脂した後に焼成する（ステップＳ１４０）。このようにして、配線基板１０が作製される。
【００５５】
図２に示すように、ステップＳ１００の後、外装配線パターン作製処理が実行される（ステップＳ２００）。この処理では、ステップＳ１００で作製された配線基板１０の表面に上部表面配線１４および下部表面配線１５が形成される。
【００５６】
図４は、図２に示す外装配線パターン作製処理の詳細手順を示すフローチャートである。図４では、各工程の右に、各工程の処理結果を模式的に示している。まず、配線基板１０の積層方向の２つの表面に、めっき用触媒の核付が行われる（ステップＳ２０５）。具体的には、めっきの触媒となる部材（例えば、パラジウム等）から成る薄い層を、配線基板１０の表面に形成する。この薄い層の形成は、吹き付けやスパッタ等により実現できる。
【００５７】
核付が行われた２つの層にレジスト層を形成する（ステップＳ２１０）。レジスト層の形成は、例えば、ドライフィルムレジストを貼り合わせる（ラミネートする）ことにより実現できる。次に、上部表面配線１４および下部表面配線１５が形成される位置を露光（ステップＳ２１５）し、現像することで（ステップＳ２２０）、上部表面配線１４および下部表面配線１５が形成される位置を除く他の部分をマスクする（パターニングする）ことができる。次に、パターニングしたレジスト層をめっきレジストとして用いて電解めっき（例えば、銅めっき）を行い、上部表面配線１４および下部表面配線１５の位置に導電層を形成し（ステップＳ２２５）、その後、レジストを剥離する（ステップＳ２３０）。次に、配線基板１０の表面をスパッタすることにより、ステップＳ２０５で表面配線１５が不要なめっき非形成部に形成された導電性のめっき触媒層を取り除き、上部表面配線１４および下部表面配線１５を形成する（ステップＳ２３５）。なお、上述したステップＳ２１０〜Ｓ２３５の処理は、配線パターンのスクリーン印刷，乾燥，焼付けの処理で代替することができる。
【００５８】
図２に示すように、ステップＳ２００の後、接合部作製処理が実行される（ステップＳ３００）。この処理では、第１絶縁接合部１６および接合部２０が形成される。
【００５９】
図５は、図２に示す接合部作製処理の手順を示すフローチャートである。図５では、図４と同様に、各工程の右に、各工程の処理結果を模式的に示している。まず、後述する拡散接合処理における加熱により軟化する粉末ガラスと、熱分解性の有機結着剤とを、有機溶媒や水などの溶媒を用いて形成されたスラリーが、ドクターブレード法によるシートキャスティング、もしくは、押し出し成型等の方法によりシート状に成形され、乾燥されることにより、ガラス層が作製される（ステップＳ３０５）。粉末ガラスとして、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化鉛、酸化ビスマスなどから形成される粉末ガラスを利用できる。また、ガラスシート層には、フィラーとしてアルミナ等のセラミックス粉末材料が配合されても良い。なお、後述するように、本実施例では、厚さの異なる３種類のガラス層が形成される。次に、各ガラス層において、配線部２１または第１絶縁接合部１６を収容するためのビアと、半導体素子３０または低発熱部品２００を収容するためのパターン（ビア）を形成する（ステップＳ３１０）。これらのビアの形成は、前述のステップＳ１１０と同様の、定型の金型による打ち抜き、もしくはステップＳ１２０と同様の、レーザ照射等の掘削加工により実現できる。なお、このステップＳ３１０の処理では、ネジ収容部１７を形成するネジ収容ホールについても形成されるが、説明の便宜上、図示及び説明を省略する。
【００６０】
前述のステップＳ３１０でビアの形成されたガラス層を、ガラス層に含まれる有機バインダの軟化点以上（例えば、８０℃程度の温度）の温度で加熱プレスすることで配線基板１０に貼り付ける（ステップＳ３１５）。この処理では、まず、配線基板１０の積層方向の一方の表面（上述の第２表面）に、配線部２１を収容するためのビアの形成されたガラス層（以下、「配線用ガラス層」と呼ぶ）を貼り付け、次に、配線基板１０の積層方向の他方の表面（上述の第１表面）に第１絶縁接合部１６を収容するためのビアの形成されたガラス層を貼り付け、次に、半導体素子３０を収容するためのビアが形成されたガラス層（以下、「チップ収容ガラス層」と呼ぶ）を貼り付ける。
【００６１】
ステップＳ３１５の後、配線部２１の基材のペーストをスクリーン印刷することにより配線部２１のパターンを作製して（ステップＳ３２０）、乾燥させることで（ステップＳ３２５）、第１絶縁接合部１６および接合部２０が形成される。ペーストは、金属を主成分としており、例えば、アルミニウム金属や酸化銀、銅、ナノ金属、ハンダ合金のような、後述する拡散接合により溶融する金属種と、熱分解性の有機結着剤とを、有機溶媒や水などの溶媒を用いて混練することにより形成される。当該有機接着剤は熱処理時に分解、除去される。なお、配線部２１のパターンの作製方法は、スクリーン印刷に限られず、例えば、ディスペンサーによる吐出等の他の方法を採用してもよい。
【００６２】
図２に示すように、ステップＳ３００の後、組み立て処理が実行される。この処理により、配線基板１０と他の構成要素（電極配線層３５や絶縁層４０や放熱器５０）とが組み付けられる。
【００６３】
図６は、図２に示す組み立て処理の詳細手順を示すフローチャートである。まず、表裏両面に電極を持つ半導体素子３０の該当する一面を配線基板１０に載置し（ステップＳ４０５）、リフローを行って半導体素子３０と配線部２１とを接合する（ステップＳ４１０）。
【００６４】
図７は、ステップＳ４０５における半導体素子の載置工程を模式的に示す説明図である。図７において、上段は、半導体素子３０が載置される際の配線基板１０と半導体素子３０とを表わし、下段は、半導体素子３０の載置箇所の拡大図を表わす。なお、図７では、ネジ１９を省略している。
【００６５】
図７上段に示すように、半導体素子３０の電極表面には、バンプ３１が形成されている。なお、半導体素子３０において、バンプ３１が形成された面とは反対の面にも電極ならびに接続用のバンプが形成されているが、図示を省略している。接合部２０（第２絶縁接合部２２）は、半導体素子３０が載置される位置に、半導体素子３０を収容するための凹部２３を備えている。凹部２３の底には、配線部２１が露出している。図７上段に示すように、半導体素子３０が凹部２３に収容され、バンプ３１と配線部２１とが接触し、リフロー（ステップＳ４１５）により加熱されることで、バンプ３１を介して半導体素子３０と配線部２１とが電気的に接合され、かつ第２絶縁接合部２２と半導体素子３０も熱融着し、配線部２１と第２絶縁接合部２２からなる接合部２０を介して、半導体素子３０と配線基板１０が接合される。
【００６６】
図７下段に示すように、凹部２３の底には、バンプ３１を収容する窪み２２ｃが形成されている。配線部２１の一端は、窪み２２ｃに露出している。図７下段に示すように、第２絶縁接合部２２は、半導体素子収容部２２ａと、配線部収容部２２ｂとを備えている。半導体素子収容部２２ａは、前述の接合部作製処理のステップＳ３１５において貼り付けられたチップ収容ガラス層により形成される。配線部収容部２２ｂは、前述の接合部作製処理のステップＳ３１５において貼り付けられた配線用ガラス層により形成される。
【００６７】
図６に示す半導体素子３０の載置（ステップＳ４０５）およびリフロー（ステップＳ４１０）が終了すると、半導体素子３０の接合状態を検査し（ステップＳ４１５）、接合が正常であるか否かの判定が行われる（ステップＳ４２０）。半導体素子３０の接合が異常であった場合には（ステップＳ４２０：ＮＯ）、半導体素子３０の取外しおよび再接合等のリペアが実行され（ステップＳ４３０）、ステップＳ４０５に戻る。
【００６８】
前述のステップＳ４２０において、半導体素子３０の接合が正常であったと判定されると（ステップＳ４２０：ＹＥＳ）、放熱基板を作成する（ステップＳ４２５）。放熱基板とは、電極配線層３５と絶縁層４０とからなり、放熱器５０と接する積層体を意味する。換言すると、放熱基板とは、放熱器５０と接する配線形成された絶縁基板を意味する。
【００６９】
放熱基板の作製は、具体的には以下の通りである。まず、絶縁層４０を形成するセラミックス材料からなる薄板状部材（以下、「セラミックス薄板状部材」と呼ぶ）を作製する。なお、セラミックス薄板状部材には、ネジ収容部１７ａを形成する孔が設けられている。次に、セラミックス薄板状部材上に電極配線３６用のパターンを前述のセラミックス多層基板への外装パターンの作製処理におけるステップＳ２０５〜Ｓ２３５の工程と同様に作製する。電極配線３６が配置される位置にビアが形成されたガラス層を作製し、セラミックス薄板状部材に貼り付ける。かかるガラス層の作製は、前述の接合部作製処理におけるステップＳ３０５およびＳ３１０と同様の工程により実現できる。なお、このガラス層には、ネジ収容部１７ａを形成する孔が設けられている。このようにして、絶縁層４０上に電極配線層３５が形成された放熱基板が作製される。
【００７０】
放熱基板が作製されると、放熱基板および放熱器５０を、配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）に取り付ける（ステップＳ４３５）。具体的には、まず、配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）を放熱基板に載置し、さらに、配線基板１０が載置された放熱基板を、接着することなく放熱器５０に載置する。ネジ１９をネジ収容部１７およびネジ穴５３に収容し、加熱しながらネジ１９をネジ穴５３に係合させ、配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で締結させる。
【００７１】
上述のように放熱基板を接着することなく放熱器５０に載置するのは、以下の理由による。放熱器５０と放熱基板（絶縁層４０）との間の熱膨張係数率の相違により、放熱器５０と放熱基板（絶縁層４０）との間の変形量（温度変化に伴う変形量）が相違するため、この変形量の差に起因して応力が発生し得る。しかしながら、放熱基板を接着することなく放熱器５０に載置することにより、放熱器５０と放熱基板（絶縁層４０）とを互いに接着されることなく接して配置させることができるので、放熱器５０と絶縁層４０との変形量の差に起因する応力の発生を抑制し、また、応力を低減させることができる。それゆえ、半導体素子３０と電極配線層３５（電極配線３６）との接合界面において大きな応力が生じることを抑制できるので、接続箇所の損傷を抑制できるからである。
【００７２】
なお、本実施例では、ネジ１９による締結の際の加熱温度は、半導体素子３０の許容可能温度以下であり、かつ、第２絶縁接合部２２の基材であるガラス組成物の軟化温度以上、ならびに半導体素子３０における配線基板１０と接合された面の反対面に形成されたバンプ（図示は省略）の融点以上に設定されている。なお、軟化温度としては、半導体素子３０の放熱により達成される温度（例えば、３００℃）よりも高い温度（例えば、６００℃）に設定される。換言すると、半導体素子３０の放熱により達成される温度よりも高い温度を軟化温度とする材料を、第２絶縁接合部２２の基材として用いることができる。半導体素子３０における導電性の接合部材（例えば接続用のバンプや電極）と電極配線層３５とが接触し、加熱されることで、導電性の接合部材を介して半導体素子３０と電極配線層３５とが電気的に接合される。このような工程を経ることで配線基板１０に接合された半導体素子３０と電極配線層３５（電極配線３６）との電気的な接続信頼性が向上する。
【００７３】
以上の工程が実行されると、半導体モジュール１００が完成する。その後、低発熱部品２００を半導体モジュール１００に接合することができる。具体的には、例えば、低発熱部品２００がバンプを有する半導体素子である場合には、かかるバンプと上部表面配線１４とが接するように、半導体素子３０を載置してリフローを行うことにより、バンプと上部表面配線１４とを接合させることができる。
【００７４】
以上の構成を有する第１実施例の半導体モジュール１００では、絶縁層４０と放熱器５０とを接着せずに接して配置するので、絶縁層４０と放熱器５０との間の熱膨張係数率の相違に起因して絶縁層４０と放熱器５０とで変形量の差が生じても、この変形量の差に起因する応力の発生を抑制し、また、応力を低減させることができる。それゆえ、絶縁層４０と放熱器５０との接合界面および半導体素子３０と電極配線層３５（電極配線３６）との接合界面における応力の発生を抑制できるので、接続箇所の損傷を抑制できる。
【００７５】
加えて、ネジ１９により配線基板１０と放熱器５０とを締結するので、配線基板１０と放熱器５０とに挟まれた各構成要素を接着することなく密着させることができ、導電性や熱伝導性を維持させることができる。また、ネジ１９により配線基板１０と放熱器５０とを締結しており、ネジ１９のほかに他の締結用の専用部材を用いないので、半導体モジュール１００を小型化することができる。また、他の専用部材を用いないので、半導体モジュール１００の製造コストの上昇を抑制できる。
【００７６】
また、配線基板１０の内部に放熱層１８を設け、この放熱層１８と、ネジ１９およびネジ収容部１７とを接触させるようにしているので、半導体素子３０から発せられる熱の放熱経路として、放熱層１８とネジ１９とネジ収容部１７とを介して放熱器５０に至る放熱経路を形成することができる。したがって、半導体モジュール１００の放熱性を向上させることができる。また、配線基板１０の内部に放熱層１８を設け、かつ、放熱層１８を、セラミックス層１１に比較して熱伝導性に優れる基材で形成しているので、半導体素子３０から発せられた熱が、放熱層１８を越えて低発熱部品２００が配置されている側に伝わることを抑制できる。それゆえ、半導体素子３０からの放熱により、低発熱部品２００が昇温されることを抑制できる。
【００７７】
また、ネジ１９をセラミックス層１１に比べて熱伝導性の優れる基材により形成し、ネジ収容部１７の収容面をセラミックス層１１に比べて熱伝導性に優れる材料により被覆するので、ネジ１９およびネジ収容部１７における熱伝導性を向上させ、半導体モジュール１００全体の放熱性を向上させることができる。
【００７８】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例における半導体モジュールの構成を示す断面図である。第２実施例の半導体モジュール１００ａは、接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とが、放熱器５０ａの内部に配置され、配線基板１０と放熱器５０ａとが当接している点と、ネジ収容部１７ａが、配線基板１０のみを貫き、接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とを貫いていない点とにおいて、第１実施例の半導体モジュール１００と異なり、他の構成は、半導体モジュール１００と同じである。
【００７９】
図８に示すように、第２実施例の筐体５２ａの周縁部の積層方向の長さは、第１実施例の筐体５２の周縁部の積層方向の長さに比べて長く構成され、筐体５２ａの周縁部は、配線基板１０に当接している。第２実施例における接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とは、第１実施例における接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０とに比べて、面方向に小さく形成されている。
【００８０】
以上の構成を有する第２実施例の半導体モジュール１００ａは、第１実施例の半導体モジュール１００と同じ効果を有する。加えて、接合部２０と電極配線層３５と絶縁層４０の各構成要素の作製過程において、ネジ収容部１７ａを形成する必要がないので、それら部材の成型プロセスを簡易化することができる。また、配線基板１０と筐体５２ａとを当接させるので、放熱層１８とネジ１９とネジ収容部１７ａとを通る放熱経路（図１における経路Ｒ２に相当する経路）を短くすることができ、放熱性を向上させることができる。また、配線基板１０と放熱器５０ａとを当接させるので、半導体モジュール１００ａの積層方向の長さを、第１実施例の半導体モジュール１００の積層方向の長さに比べて短くすることができる。
【００８１】
Ｃ．第３実施例：
図９は、第３実施例における半導体モジュールの構成を示す断面図である。第３実施例の半導体モジュール１００ｂは、ネジ１９，ネジ収容部１７，ネジ穴５３が省略されている点、およびかしめ部９０を備えている点において、第１実施例の半導体モジュール１００と異なり、他の構成は、半導体モジュール１００と同じである。
【００８２】
図９に示すように、かしめ部９０は、半導体モジュール１００ｂの周縁部において積層方向に沿って延び、半導体モジュール１００ｂの端面に接して配置されている。かしめ部９０の端部は、配線基板１０における低発熱部品２００が接合され得る面と、放熱器５０の底面とに接し、配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で積層方向にかしめる。かしめ部９０は、熱伝導性に優れる基材により形成されており、例えば、第１，２実施例のネジ１９と同様な基材により形成することができる。なお、かしめ部９０の配置およびかしめ部９０を用いた加締めの処理は、図６に示す組み立て処理のステップＳ４３５の処理において、ネジ１９を用いた締結に代えて実行することができる。
【００８３】
第３実施例において、放熱層１８は、配線基板１０の端面まで伸び、配線基板１０の端面においてかしめ部９０と接している。したがって、第３実施例では、半導体素子３０から発せられた熱の放熱経路として、放熱層１８とかしめ部９０とを介して放熱器５０に至る経路Ｒ２１が形成されている。
【００８４】
以上の構成を有する第３実施例の半導体モジュール１００ｂは、第１実施例の半導体モジュール１００と同じ効果を有する。加えて、ネジ収容部１７およびネジ穴５３を形成する工程を省略できるので、半導体モジュール１００ｂの製造時間や製造コストを低減できる。なお、上述した各実施例からも理解できるように、積層方向に沿って配置され、配線基板と放熱器とを締結する任意の構成を有する部材を、本発明の締結部として採用することができる。
【００８５】
Ｄ．第４実施例：
Ｄ１．半導体モジュールの構成：
図１０は、第４実施例の半導体モジュールの構成を示す断面図である。この半導体モジュール１００ｃは、ネジ収容部１７及びネジ穴５３に熱伝導性部材８０が配置されている点において、図１に示す第１実施例の半導体モジュール１００と異なり、他の構成は、第１実施例の半導体モジュール１００と同じである。
【００８６】
熱伝導性部材８０は、ネジ１９の表面とネジ収容部１７の収容面（内壁面）との間、及びネジ１９の表面とネジ穴５３の収容面（内壁面）との間を埋めるように配置されている。換言すると、熱伝導性部材８０は、ネジ収容部１７の収容面及びネジ穴５３の収容面において、ネジ１９と接するように配置されている。熱伝導性部材８０は、高い熱伝導性を有し、例えば、金属を基材として形成することができる、本実施例では、熱伝導性部材８０は、銀を用いて形成されている。銀は、ネジ１９の基材（銅やアルミニウムやモリブデン）よりも熱伝導性に優れている。なお、熱伝導性部材８０の基材として、銀に代えて、銅やニッケルやアルミニウムなど、任意の金属を用いて形成することができる。
【００８７】
このように、第４実施例では、ネジ収容部１７の収容面及びネジ穴５３の収容面において、ネジ１９と接するように熱伝導性部材８０を配置することにより、半導体素子３０から発生し、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０に伝わる熱をより効率的に放熱器５０に伝えることができる。つまり、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０を通ってネジ収容部１７の収容面に至った熱を、かかる収容面（熱伝導性に優れる材料により被覆されている）に加えて、熱伝導性部材８０を通って放熱器５０の筐体５２に伝えるようにしている。また、ネジ１９の表面全体を、熱伝導性部材８０と接するように構成することで、ネジ収容部１７の収容面に至った熱のうち、多くの熱を、熱伝導性に優れるネジ１９にも伝えるようにしている。
【００８８】
Ｄ２．半導体モジュール１００ｃの製造方法：
図１１は、第４実施例における組み立て処理の手順を示すフローチャートである。第４実施例の組み立て処理は、ステップＳ４３２，Ｓ４３３，Ｓ４３４を追加して実施するにおいて、図６に示す第１実施例の組み立て処理と異なり、他の手順は、第１実施例と同じである。
【００８９】
上述したステップＳ４２５が実行された後、熱伝導性部材８０（熱伝導性部材８０の基材）をネジ収容部１７に充填する（ステップＳ４３２）。具体的には、例えば、ナノ銀ペースト（粒子径が数ナノから数十ナノメートルの銀粒子及び溶剤を含む比較的粘度の高いペースト）を、ディスペンサー等を用いてネジ収容部１７に充填する。
【００９０】
次に、ネジ１９をネジ収容部１７に収容する（ステップＳ４３３）。前述のステップＳ４３２によってネジ収容部１７には熱伝導性部材８０が充填されているため、ネジ１９の挿入に伴って、ネジ収容部１７におけるネジ１９の挿入口から熱伝導性部材８０が溢れ出る。そこで、この溢れ出た熱伝導性部材８０を取り除く（ステップＳ４３４）。その後、前述のステップＳ４３５が実行される。なお、前述のステップＳ４３３においてネジ１９はネジ収容部１７に収容済みであるので、第４実施例におけるステップＳ４３５では、ネジ１９のネジ収容部１７への収容は省略して、ネジ１９の先端をネジ穴５３に係合させる。
【００９１】
以上説明した第４実施例の半導体モジュール１００ｃは、第１実施例の半導体モジュール１００と同じ効果を有する。加えて、第４実施例の半導体モジュール１００ｃでは、ネジ収容部１７の収容面及びネジ穴５３の収容面において、ネジ１９と接するように熱伝導性部材８０が配置されているので、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０を通ってネジ収容部１７の収容面に至った熱を、熱伝導性部材８０を介して筐体５２に伝えることができる。したがって、半導体素子３０から発生し、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０に伝わる熱をより効率的に放熱器５０に伝えることができる。また、ネジ１９の表面全面に亘って熱伝導性部材８０と接触させるので、熱伝導性に優れるネジ１９に対してもネジ収容部１７から多くの熱を伝えることができる。このように、本実施例の構成を採用することにより、配線基板１０や接合部２０や電極配線層３５や絶縁層４０を通ってネジ収容部１７の収容面に至った熱の放熱性を、向上させることができる。また、熱伝導性部材８０をネジ１９よりも熱伝導性に優れる材料で構成するので、ネジ収容部１７の収容面の熱のうち、より多くの熱をネジ１９又は筐体５２に伝えることができる。
【００９２】
なお、第１実施例の半導体モジュール１００においても、ネジ収容部１７の収容面は熱伝導性に優れる材料（以下、「被覆材料」と呼ぶ）で被覆されている。したがって、ネジ１９においてネジ収容部１７に位置することとなる部分にネジ山が設けられている構成では、ネジ１９の表面は、被覆材料と接する。かかる構成では、被覆材料は、第４実施例における熱伝導性部材８０と同様に、ネジ収容部１７の収容面において、ネジ１９と接するように配置されている。すなわち、第１実施例においても、ネジ収容部１７の収容面に至った熱は、被覆材料を通って筐体５２に至ると共に、被覆材料を介してネジ１９に伝わることとなる。但し、第４実施例では、熱伝導性部材８０においてネジ１９の表面と熱的に接触する部分の面積は、第１実施例の被覆材料においてネジ１９の表面と熱的に接触する部分の面積に比べて、大きい。したがって、ネジ収容部１７の収容面に至った熱のうち、より多くの熱を、ネジ１９に伝えることができる。
【００９３】
Ｅ．第５実施例：
図１２は、第５実施例の配線基板作製処理の手順を示すフローチャートである。図１３は、第５実施例の外装配線パターン作製処理の手順を示すフローチャートである。図１４は、第５実施例の接合部作製処理の手順を示すフローチャートである。
【００９４】
第５実施例の半導体モジュールは、ネジ収容部１７及びネジ穴５３への熱伝導性部材８０の配置方法において、第４実施例の半導体モジュール１００ｃと異なり、装置構成は、第４実施例の半導体モジュール１００ｃと同じである。上述した第４実施例では、熱伝導性部材８０は、配線基板１０と接合部２０と半導体素子３０とが積層された状態でネジ収容部１７に充填されていたが、第５実施例では、予め、各層においてネジ収容部１７を形成する貫通孔に熱伝導性材料を充填しておき、各層を積層しネジ孔（ネジの一部分を収容するための貫通孔）を形成することにより、熱伝導性部材８０をネジ収容部１７に配置する。
【００９５】
具体的には、図１２に示すように、ステップＳ１２０を実行した後に、ビアホール及びネジ収容ホール（グリーンシートを厚み方向に貫通する貫通孔）に導電材料（銀や銅、タングステンやモリブデンなど）を充填する（ステップＳ１２５ａ）。
【００９６】
図１３に示すように、第５実施例の外装配線パターン作製処理は、ステップＳ２３５に代えて、ステップＳ２３５ａが実行される点において、第１実施例の外装配線パターン作製処理と異なり、他の処理は第１実施例と同じである。なお、図１３では、第１実施例とは異なり、ネジ収容部１７に相当する部分が明らかになるように図示している。
【００９７】
具体的には、第５実施例の外装配線パターン作製処理では、ステップＳ２３０（レジスト剥離）が実行された後、配線基板１０の表面のうち、ネジ収容部１７に相当する位置を除く他の部分についてスパッタ（部分的なスパッタ）を行って、めっき触媒層を取り除く（ステップＳ２３５ａ）。この処理の結果、図１３に示すように、ネジ収容部１７に相当する部分には、比較的多くの導電性のめっき触媒層が残存することとなる。
【００９８】
図１４に示すように、第５実施例の接合部作製処理は、ステップＳ３１０に代えてステップＳ３１０ａが実行される点と、ステップＳ３１５に代えてステップＳ３１５ａが実行される点と、ステップＳ３３０が追加して実行される点とにおいて、第１実施例の接合部作製処理と異なり、他の処理は、第１実施例の接合部作製処理と同じである。なお、図１４では、ネジ収容部１７に相当する部分が明らかになるように図示している。
【００９９】
具体的には、第５実施例の接合部作製処理では、ステップＳ３０５が実行された後、各ガラス層において、ビアパターン及びネジ収容ホールパターンと、半導体素子３０や低発熱部品２００を収容するためのパターン（チップパターン）及びネジ収容ホールパターンとが形成される（ステップＳ３１０ａ）。但し、第１実施例においても、説明は省略しているが、ステップＳ３１０においてネジ収容ホールパターンが形成されるので、このステップＳ３１０ａと第１実施例のステップＳ３１０とは、実質的に同一である。
【０１００】
次に、ステップＳ３１０ａにおいて各種パターンが形成されたガラス層が、配線基板１０に貼り付けられる（ステップＳ３１５ａ）。上述したように、外装配線パターン作製処理において、ネジ収容部１７に相当する位置に導電性のめっき触媒層が残存しているので、ステップＳ３１５ａにより、残存するめっき触媒層が各ガラス層に設けられたネジ収容ホールに収容されることとなる。
【０１０１】
ステップＳ３１５ａが実行された後、上述したステップＳ３２０，Ｓ３２５が実行される。ステップＳ３２５が実行された後、ネジ収容部１７に、ネジ１９と係合するネジ山が形成される（ステップＳ３３０）。以上の接合部作製処理が完了すると、上述した組み立て処理（ステップＳ４００）が実行される。図６に示すステップＳ４３５を実行する際には、ネジ収容部１７にネジ山が形成されているので、ネジ１９は、かかるネジ山に係合しながらネジ収容部１７に収容されていくこととなる。
【０１０２】
なお、図示は省略しているが、放熱基板を作製する際にも、ネジ収容ホールを形成し、かかるネジ収容ホールを、熱伝導性部材で埋める処理が行われる。この放熱基板におけるネジ収容ホールを埋める処理については、例えば、第４実施例と同様にして、ナノ銀ペーストを充填することにより実行することができる。
【０１０３】
以上の構成を有する第５実施例の半導体モジュールは、第１実施例の半導体モジュール１００及び第４実施例の半導体モジュール１００ｃと同様な効果を有する。加えて、ネジ収容部１７にネジ山を形成してからネジ１９を収容（挿入）するので、第１実施例とは異なり、ネジ収容部１７内において、ネジ１９は、熱伝導性部材８０によって固定（固着）されない。したがって、半導体モジュールの完成後においてネジ１９が緩んだ場合に、ネジ１９を締め直すことができる。また、配線基板１０のネジ収容ホール及びガラス層のネジ収容ホールに熱伝導性部材８０を配置する工程を、ビアホールを埋める工程と同じ工程で行うことができるので、ビアホールを埋める工程とは異なる工程により行う場合に比べて、処理時間を短縮することができる。
【０１０４】
Ｆ．変形例：
この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１０５】
Ｆ１．変形例１：
各実施例では、放熱器５０，５０ａは、当接する構成要素（絶縁層４０）と熱膨張率の異なる金属材料で形成されていたが、これに代えて、当接する構成要素と同じ熱膨張率の材料で形成することもできる。具体的には、例えば、放熱器５０，５０ａをセラミックスで形成する構成を採用することができる。この構成では、放熱器５０，５０ａが絶縁性を有するため、絶縁層４０を省略できる。したがって、放熱器５０，５０ａと当接する構成要素は、第３絶縁接合部３７および電極配線３６となる。この構成において、第３絶縁接合部３７をセラミックスで形成すると、放熱器５０，５０ａは、当接する構成要素である第３絶縁接合部３７と同じ熱膨張率の材料で形成されることとなる。
【０１０６】
このように、放熱器５０，５０ａと、第３絶縁接合部３７とは、互いに同じ熱膨張率の材料で形成されているため、熱膨張率の相違に起因する応力の発生は抑制される。しかしながら、この例の構成においても、温度分布に起因する熱膨張差が発生し、それを起因とした応力が発生し得る。具体的には、第３絶縁接合部３７は、放熱器５０，５０ａに比べて半導体素子３０により近い位置に配置されているため、半導体素子３０からの放熱により、より昇温し易い。それゆえ、放熱器５０，５０ａおよび第３絶縁接合部３７に温度分布が生じ、この温度分布に起因して、温度のより高い第３絶縁接合部３７が、温度のより低い放熱器５０，５０ａに比べて、より膨張することとなる。その結果、放熱器５０，５０ａと第３絶縁接合部３７との間に温度分布に起因する応力が発生し得る。しかしながら、半導体モジュール１００，１００ａでは、ネジ１９によって配線基板１０と放熱器５０，５０ａとが締結されているため、各実施例と同様に、温度分布に起因する応力によって各構成要素が変形することが抑制される。また、この例においても、放熱器５０，５０ａと第３絶縁接合部３７とを接着することなく配置させることで、放熱器５０，５０ａおよび第３絶縁接合部３７を、互いの界面において滑らせる（ずらす）ことができるので、応力の発生を抑制し、また、発生する応力を低減させることができ、半導体モジュール１００の損傷を抑制できる。
【０１０７】
Ｆ２．変形例２：
各実施例では、図６に示す組み立て工程のステップＳ４２５において、絶縁層４０と電極配線層３５との積層体である放熱基板を作製していたが、本発明は、これに限定されるものではない。ステップＳ４２５において、絶縁層４０と電極配線層３５とを、それぞれ別体として作製して、積層（一体化）しない構成を採用することもできる。この構成では、ステップＳ４３５において、絶縁層４０と電極配線層３５と放熱器５０とを配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）に取り付けることが好ましい。
【０１０８】
Ｆ３．変形例３：
各実施例では、各絶縁接合部１６，２２，３７の基材は、無機系材料のガラス組成物であったが、無機系材料に代えて、有機系材料を採用することができる。例えば、熱可塑性樹脂（ポリイミドや全芳香族ポリアミドなど）や、セラミックス材料を採用することができる。
【０１０９】
Ｆ４．変形例４：
各実施例における半導体モジュール１００，１００ａの構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、半導体素子３０の数は複数に限らず１つでもよい。また、半導体素子３０における電極の配置位置がバンプ３１と同じ面であれば、電極配線３６（および第３絶縁接合部３７）を省略することができる。また、放熱器５０，５０ａは、フィン５１と筐体５２，５２ａとで構成されていたが、これらに代えて、金属板のみで構成することもできる。また、ネジ１９の基材は金属であったが、金属に変えて樹脂を採用することもできる。また、放熱層１８を省略することもできる。
【０１１０】
Ｆ５．変形例５：
第１実施例では、組み立て処理のステップＳ４３５において、ネジ１９を用いた配線基板１０と放熱器５０との締結と、加熱とを同時に行っていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、以下のような処理を行うこともできる。まず、ステップＳ４０５〜Ｓ４２０を実行して、半導体素子３０の接合が正常であったと判定された場合に（ステップＳ４２０：ＹＥＳ）、ステップＳ４２５を省略して、配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）と、電極配線層３５とを積層して、かかる積層体を積層方向から加圧しながら加熱する（工程ａ）。工程ａにより、半導体素子３０における電性の接合部材（例えば接続用のバンプや電極）と電極配線層３５とが接触し、加熱されることで、導電性の接合部材を介して半導体素子３０と電極配線層３５とが電気的に接合される。
【０１１１】
次に、工程ａの結果得られた積層体（配線基板１０（および接合部２０，半導体素子３０）と電極配線層３５）に絶縁層４０を載置し、さらに、絶縁層４０に放熱器５０を載置する（工程ｂ）。次に、工程ｂの結果得られた積層体（工程ａの結果得られた積層体，絶縁層４０および放熱器５０）において、ネジ１９をネジ収容部１７およびネジ穴５３に収容し、加熱することなくネジ１９をネジ穴５３に係合させ、配線基板１０と放熱器５０とを所定の締結力で締結させる（工程ｃ）。以上の処理を採用しても第１実施例と同様な効果を有する。なお、前述の（工程ｃ）において、第２実施例と同様に、ネジ１９に代えて、かしめ部９０を用いて配線基板１０と放熱器５０とを締結することもできる。
【０１１２】
Ｆ６．変形例６：
第４実施例では、ナノ銀ペーストを焼成する前にネジ１９をネジ収容部１７に収容していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ステップＳ４３２とＳ４３５との間のいずれかにおいて、ネジ収容部１７に収容されているナノ銀ペーストを焼成させると共にネジ収容部１７にネジ山を形成する工程を実行し、その後、ステップＳ４３５を実行することもできる。
【０１１３】
Ｆ７．変形例７：
第５実施例では、接合部２０のネジ収容ホールに熱伝導性部材８０を配置するために、ステップＳ２２５において電解めっきを行い、ステップＳ２３５ａにおいてネジ収容部１７に相当する部分を残存させるように部分的なスパッタを行っていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、外装配線パターン作製処理は、第１実施例と同様に行い、接合部作製処理のステップＳ３１５（ビアパターン及びチップパターンの貼り付け）の後にネジ収容ホールにナノ銀ペーストを充填することにより、熱伝導性部材８０を配置する構成を採用することもできる。この構成では、ステップＳ３２５（乾燥工程）において、加熱してネジ収容ホールに充填されたナノ銀ペーストを焼成させ、第５実施例のステップＳ３３０と同様にネジ山を形成することが好ましい。
【０１１４】
Ｆ８．変形例８：
第４実施例では、熱伝導性部材８０の基材としてナノ銀ペーストを用いていたが、ナノ銀ペーストに限らず、他の任意の熱伝導性を有する基材を用いることができる。例えば、金や、銅や、パラジウム等の粒子を含む金属ナノ粒子ペーストを用いることができる。また、サーマルグリス（有機糊に金属製フィラー（銀や銅やアルミナ等の粒子）が混ざったもの）等を用いることができる。サーマルグリスは、金属に比べて熱伝導性が低いが、ネジ１９表面とネジ収容部１７の収容面との間、及び、ネジ１９表面とネジ穴５３の収容面との間に何も存在しない構成に比べて、放熱性を向上させることができる。なお、ペースト状の部材に代えて、金属粉を熱伝導性部材８０として用いることもできる。具体的には、ネジ１９収容前のネジ収容部１７及び５３に金属粉を充填し、余分な金属粉を排出させながらネジ１９を挿入することもできる。この構成では、金属粉の焼成は不要となるので半導体モジュールの製造処理を簡素化できる。また、この構成では、半導体モジュール完成後においてネジ１９が緩んだ場合に、ネジ１９を締め直すことができる。
【０１１５】
Ｆ９．変形例９：
第４，５実施例では、ネジ収容部１７またはネジ穴５３に熱伝導性部材８０を配置する前に、ネジ収容部１７の収容面は熱伝導性に優れる材料により被覆されていたが、かかる被覆を省略することができる。また、第４実施例では、ステップＳ４４０において、ネジ１９の頭部分の周りに溜まった熱伝導性部材８１を取り除いていたが、かかる処理を省略することもできる。また、第５実施例では、放熱基板に形成されたネジ収容ホールは、熱伝導性部材で埋められていたが、熱伝導性部材で埋められていなくともよい。この構成においては、熱伝導性部材８０から筐体５２に熱を直接伝えることができない。しかしながら、熱伝導性部材８０を介してネジ１９に熱を伝えることができるので、かかる構成においても、放熱性を向上させることができる。また、第５実施例では、いずれの層においてもネジ収容ホールは熱伝導性部材で埋められていたが、これに代えて、一部の層については、熱伝導性部材を省略することもできる。
【０１１６】
Ｆ１０．変形例１０：
第１ないし第４実施例では、図５に示すように、接合部作製処理におけるガラス層の作製（ステップＳ３０５）と乾燥（ステップＳ３２５）との間の処理の順序は、（ｉ）ビアパターン及びチップパターンの形成、（ｉｉ）ビアパターン及びチップパターンの貼り付け（仮接着）、（ｉｉｉ）配線部印刷、であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、（ｉ）ビアパターン及びチップパターンの形成、（ｉｉ）配線部印刷、（ｉｉｉ）ビアパターン及びチップパターンの貼り付け（仮接着）、の順序としてもよい。また、例えば、（ｉ）ビアパターン及びチップパターンの貼り付け（仮接着）、（ｉｉ）ビアパターン及びチップパターンの形成、（ｉｉｉ）配線部印刷、の順序としてもよい。同様にして、第５実施例の接合部作製処理（図１５）においても、ガラス層の作製（ステップＳ３０５）と乾燥（ステップＳ３２５）との間に実行される３つの処理（ステップＳ３１０ａ，Ｓ３１５ａ，Ｓ３２０）について、順序を入れ替えてもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…半導体モジュール
１０…配線基板
１１…セラミックス層
１２…制御回路用配線
１３…主電力ストレートビア
１４…上部表面配線
１５…下部表面配線
１６…第１絶縁接合部
１７，１７ａ…ネジ収容部
１８…放熱層
１９…ネジ
２０…接合部
２１…配線部
２２…第２絶縁接合部
２２ａ…半導体素子収容部
２２ｂ…配線部収容部
２２ｃ…窪み
２２ｄ…余剰部
２３…凹部
３０…半導体素子
３１…バンプ
３５…電極配線層
３６…電極配線
３７…第３絶縁接合部
４０…絶縁層
５０，５０ａ…放熱器
５１…フィン
５２，５２ａ…筐体
５３…ネジ穴
８０…熱伝導性部材
８１…溢れ出た熱伝導性部材
９０…かしめ部
２００…低発熱部品
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２１…（放熱）経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体モジュールであって、
放熱器と、
配線パターンが形成された配線基板と、
前記配線基板の所定面側に配置され、表裏両面に電極を有する半導体素子と、
前記配線基板の前記所定面上に配置され、前記半導体素子と前記配線パターンとを接続するための配線部、および前記配線部の周囲に位置する絶縁接合部を有する接合部と、
前記半導体素子の所定面側に配置された電極配線と、
前記放熱器に接着されることなく載置された絶縁層と、
を備える、半導体モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体モジュールにおいて、さらに、
前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線と前記絶縁層と前記放熱器とを含む積層体の積層方向に沿って配置され、前記配線基板と前記放熱器とを締結する締結部材を備える、半導体モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体モジュールにおいて、さらに、
前記配線基板と前記接合部と前記絶縁層とを、それぞれ前記積層方向に貫通するネジ収容部と、
前記放熱器に形成され、前記ネジ収容部と連通するネジ穴と、
を備え、
前記締結部材は、前記ネジ収容部に収容され、前記ネジ穴と係合するネジであり、
前記ネジ収容部の収容面には、前記ネジと接する熱伝導性部材が配置されている、半導体モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体モジュールにおいて、
前記熱伝導性部材は、前記収容面において前記配線基板から前記絶縁層に至るまで延び、前記放熱器と接する、半導体モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体モジュールにおいて、
前記熱伝導性部材は、前記ネジに比べて高い熱伝導性を有する、半導体モジュール。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記配線基板は多層構造であり、前記積層方向とは異なる方向に伸び、前記締結部と接する放熱層を有する、半導体モジュール。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記絶縁接合部は、無機系材料で形成されている、半導体モジュール。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記配線パターンは、
前記配線基板において前記接合部と接触する面に配置された第１の表面配線と、
前記配線基板において前記接合部と接触する面の反対面に配置された第２の表面配線と、
前記配線基板内において前記積層方向に伸び、前記第１の表面配線と前記第２の表面配線とを接続する配線と、
を有する、半導体モジュール。
【請求項９】
多層構造を有する半導体モジュールの製造方法であって、
（ａ）配線パターンが形成された配線基板を製造する工程と、
（ｂ）半導体素子と前記配線パターンとを接続するための配線部と、前記配線部の周囲に位置する絶縁接合部と、を有する接合部を、前記配線基板の所定面に配置する工程と、
（ｃ）前記半導体素子を前記接合部に接合する工程と、
（ｄ）前記半導体素子が接合された前記接合部および前記配線基板を、電極配線を含む電極配線層に載置する工程と、
（ｅ）前記電極配線層を、絶縁層に載置する工程と、
（ｆ）前記絶縁層を、接着することなく放熱器に載置する工程と、
を備える、半導体モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体モジュールの製造方法において、さらに、
（ｇ）前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線層と前記絶縁層と前記放熱器とを含む積層体の積層方向に沿って締結部材を配置して、前記締結部材を用いて前記配線基板と前記放熱器とを締結する工程を備える、半導体モジュールの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記工程（ｇ）は、加熱しながら、前記半導体素子と前記電極配線とを導電性の接合部材を介して接合する工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の半導体モジュールの製造方法であって、さらに、
（ｈ）前記配線基板と前記接合部と前記絶縁層とを、それぞれ厚み方向に貫通するネジ収容部の収容面に、熱伝導性部材を配置する工程を備え、
前記放熱器は、前記ネジ収容部と連通するネジ穴を有し、
前記工程（ｇ）は、前記締結部材としてのネジを、前記熱伝導性部材に接するように前記ネジ収容部に収容し、前記ネジ穴と係合させる工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０または請求項１１に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記工程（ａ）は、前記配線基板において、前記配線基板を厚み方向に貫通する第１の貫通孔と前記第１の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第１のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、前記接合部において、前記接合部を厚み方向に貫通する第２の貫通孔と前記第２の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第２のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
前記工程（ｄ）は、前記電極配線層において、前記電極配線層を厚み方向に貫通する第３の貫通孔と前記第３の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第３のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
前記工程（ｅ）は、前記絶縁層において、前記絶縁層を厚み方向に貫通する第４の貫通孔と前記第４の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第４のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
さらに、前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線層と前記絶縁層とを積層する工程を含み、
前記工程（ｇ）は、前記第１ないし第４のネジ収容部形成部に充填されている各前記熱伝導性基材に、前記積層方向に沿って延び、前記ネジと係合するネジ山を形成する工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【請求項１】
半導体モジュールであって、
放熱器と、
配線パターンが形成された配線基板と、
前記配線基板の所定面側に配置され、表裏両面に電極を有する半導体素子と、
前記配線基板の前記所定面上に配置され、前記半導体素子と前記配線パターンとを接続するための配線部、および前記配線部の周囲に位置する絶縁接合部を有する接合部と、
前記半導体素子の所定面側に配置された電極配線と、
前記放熱器に接着されることなく載置された絶縁層と、
を備える、半導体モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体モジュールにおいて、さらに、
前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線と前記絶縁層と前記放熱器とを含む積層体の積層方向に沿って配置され、前記配線基板と前記放熱器とを締結する締結部材を備える、半導体モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体モジュールにおいて、さらに、
前記配線基板と前記接合部と前記絶縁層とを、それぞれ前記積層方向に貫通するネジ収容部と、
前記放熱器に形成され、前記ネジ収容部と連通するネジ穴と、
を備え、
前記締結部材は、前記ネジ収容部に収容され、前記ネジ穴と係合するネジであり、
前記ネジ収容部の収容面には、前記ネジと接する熱伝導性部材が配置されている、半導体モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体モジュールにおいて、
前記熱伝導性部材は、前記収容面において前記配線基板から前記絶縁層に至るまで延び、前記放熱器と接する、半導体モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体モジュールにおいて、
前記熱伝導性部材は、前記ネジに比べて高い熱伝導性を有する、半導体モジュール。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記配線基板は多層構造であり、前記積層方向とは異なる方向に伸び、前記締結部と接する放熱層を有する、半導体モジュール。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記絶縁接合部は、無機系材料で形成されている、半導体モジュール。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半導体モジュールにおいて、
前記配線パターンは、
前記配線基板において前記接合部と接触する面に配置された第１の表面配線と、
前記配線基板において前記接合部と接触する面の反対面に配置された第２の表面配線と、
前記配線基板内において前記積層方向に伸び、前記第１の表面配線と前記第２の表面配線とを接続する配線と、
を有する、半導体モジュール。
【請求項９】
多層構造を有する半導体モジュールの製造方法であって、
（ａ）配線パターンが形成された配線基板を製造する工程と、
（ｂ）半導体素子と前記配線パターンとを接続するための配線部と、前記配線部の周囲に位置する絶縁接合部と、を有する接合部を、前記配線基板の所定面に配置する工程と、
（ｃ）前記半導体素子を前記接合部に接合する工程と、
（ｄ）前記半導体素子が接合された前記接合部および前記配線基板を、電極配線を含む電極配線層に載置する工程と、
（ｅ）前記電極配線層を、絶縁層に載置する工程と、
（ｆ）前記絶縁層を、接着することなく放熱器に載置する工程と、
を備える、半導体モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体モジュールの製造方法において、さらに、
（ｇ）前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線層と前記絶縁層と前記放熱器とを含む積層体の積層方向に沿って締結部材を配置して、前記締結部材を用いて前記配線基板と前記放熱器とを締結する工程を備える、半導体モジュールの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記工程（ｇ）は、加熱しながら、前記半導体素子と前記電極配線とを導電性の接合部材を介して接合する工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の半導体モジュールの製造方法であって、さらに、
（ｈ）前記配線基板と前記接合部と前記絶縁層とを、それぞれ厚み方向に貫通するネジ収容部の収容面に、熱伝導性部材を配置する工程を備え、
前記放熱器は、前記ネジ収容部と連通するネジ穴を有し、
前記工程（ｇ）は、前記締結部材としてのネジを、前記熱伝導性部材に接するように前記ネジ収容部に収容し、前記ネジ穴と係合させる工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０または請求項１１に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記工程（ａ）は、前記配線基板において、前記配線基板を厚み方向に貫通する第１の貫通孔と前記第１の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第１のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、前記接合部において、前記接合部を厚み方向に貫通する第２の貫通孔と前記第２の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第２のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
前記工程（ｄ）は、前記電極配線層において、前記電極配線層を厚み方向に貫通する第３の貫通孔と前記第３の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第３のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
前記工程（ｅ）は、前記絶縁層において、前記絶縁層を厚み方向に貫通する第４の貫通孔と前記第４の貫通孔に充填された熱伝導性基材とから構成される第４のネジ収容部形成部を形成する工程を含み、
さらに、前記配線基板と前記接合部と前記半導体素子と前記電極配線層と前記絶縁層とを積層する工程を含み、
前記工程（ｇ）は、前記第１ないし第４のネジ収容部形成部に充填されている各前記熱伝導性基材に、前記積層方向に沿って延び、前記ネジと係合するネジ山を形成する工程を含む、半導体モジュールの製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１３−７００１７（Ｐ２０１３−７００１７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−６１８０２（Ｐ２０１２−６１８０２）
【出願日】平成２４年３月１９日（２０１２．３．１９）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１９日（２０１２．３．１９）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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