半导体装置、逆变器装置及汽车制造方法及图纸

目的在于提供能够提高半导体装置的冷却性能的技术。半导体装置具备：鳍片部(16)，其包含与导热性基座板(11)的下表面连接的多个凸起部；冷却部件(17)，其与供朝向鳍片部(16)的冷媒流入的流入口(17a)、以及使来自鳍片部(16)的冷媒流出的流出口(17b)连接，且冷却部件(17)将鳍片部(16)覆盖；以及头部(18)，其是设置于流入口(17a)与鳍片部(16)之间，被以能够使冷媒从流入口(17a)流通至鳍片部(16)的方式与鳍片部(16)隔开的储水室。

Semiconductor devices, inverters and cars

The aim is to provide a technology that can improve the cooling performance of semiconductor devices. A semiconductor device consists of a fin section (16) comprising a plurality of bulges connected to the lower surface of a thermal conductivity base plate (11), a cooling unit (17), an inflow port (17a) inflow with a cold medium for a fin section (16), and an outflow outlet (17b) from the fin (16) cooling medium (16), and the cooling unit (17) the fin part (16). A cover; and a head (18), which is arranged between the flow entrance (17a) and the fin portion (16), which is separated from the fin section (16) in a way that enables the refrigerant to circulate from the flow entrance (17a) to the fin section (16).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、逆变器装置及汽车
本专利技术涉及半导体装置、以及具备该半导体装置的逆变器装置及汽车。
技术介绍
就半导体装置而言，始终要求小型化以及轻量化。为了实现小型化，高效地对半导体元件进行冷却的构造是不可或缺的。特别是，不断进行将半导体元件直接接合于冷却鳍片之上，直接实施冷却的直冷构造的开发。其中，盛行的是鳍片一体型半导体装置(例如专利文献1)、鳍片以及冷却器一体型半导体装置(例如专利文献2～5)的开发。专利文献1：日本特开平11-204700号公报专利文献2：日本专利第4600199号公报专利文献3：日本特开2014-082311号公报专利文献4：日本特开平11-297906号公报专利文献5：日本特开2007-141872号公报
技术实现思路
作为现有的鳍片以及冷却器一体型半导体装置，大多提出了使冷却水直接与鳍片碰撞的构造。然而，就上述构造而言，存在冷却水向鳍片的碰撞以及通过变得不均匀，无法对半导体元件均匀地进行冷却这样的问题。因此，本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供能够提高半导体装置的冷却性能的技术。本专利技术涉及的半导体装置具备：半导体元件；导热性基座板，其设置于所述半导体元件的下方；鳍片部，其包含与所述导热性基座板的下表面连接的多个凸起部；冷却部件，其与供朝向所述鳍片部的冷媒流入的流入口、以及使来自所述鳍片部的冷媒流出的流出口连接，且所述冷却部件将所述鳍片部覆盖；以及头部，其是设置于所述流入口与所述鳍片部之间，被以能够使冷媒从所述流入口流通至所述鳍片部的方式与所述鳍片部隔开的储水室。专利技术的效果根据本专利技术，具备头部，该头部是设置于流入口与鳍片部之间，被以能够使冷媒从流入口流通至鳍片部的方式与鳍片部隔开的储水室。由此，从头部流出至鳍片部的冷媒以被均流化的状态与鳍片部进行碰撞，因此能够提高冷却性能。本专利技术的目的、特征、方案以及优点通过以下的详细说明和附图变得更清楚。附图说明图1是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的剖视图。图2是表示实施方式1涉及的半导体装置的一部分的结构的俯视图。图3是表示实施方式2涉及的半导体装置的结构的剖视图。图4是表示实施方式2涉及的半导体装置的一部分的结构的俯视图。图5是表示实施方式3涉及的半导体装置的结构的剖视图。图6是表示实施方式3涉及的半导体装置的一部分的结构的俯视图。图7是表示实施方式4涉及的半导体装置的结构的剖视图。图8是表示实施方式4涉及的半导体装置的一部分的结构的俯视图。图9是表示实施方式5涉及的半导体装置的结构的剖视图。图10是表示实施方式5涉及的半导体装置的一部分的结构的仰视图。图11是表示实施方式6涉及的半导体装置的结构的剖视图。图12是表示实施方式6涉及的半导体装置的一部分的结构的俯视图。具体实施方式下面，一边参照附图一边对实施方式进行说明。此外，附图是概略地示出的，在不同的附图分别示出的结构要素的大小与位置的相互关系不一定是准确地记载的，可能会适当变更。<实施方式1>图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置(冷却器一体型模块)的结构的剖视图。图1的半导体装置具备：导热性基座板11、导电图案12a、12b、半导体元件14、接合部件15、鳍片部16、冷却部件17、作为绝缘材料的绝缘基板13、作为储水室的头部18和作为水流控制部件的水流控制板19。其中，鳍片部16、冷却部件17、头部18以及水流控制板19构成使用冷却水(冷媒)对半导体元件14进行冷却的冷却器。此外，在图1中，以箭头示出冷却水在冷却器内流动的方向。接下来，对图1的半导体装置的各结构要素进行详细说明。导热性基座板11例如由Al(铝)或Cu(铜)等的金属板(导电板)构成。导热性基座板11的尺寸例如是约80mm×80mm，其厚度例如是2～4mm左右。导热性基座板11的上表面用作将半导体元件14等固定的固定面，导热性基座板11的下表面用作通过冷却器进行冷却的散热面。在绝缘基板13的下表面以及上表面分别粘贴有导电图案12a、12b，导电图案12a的下表面和导热性基座板11的上表面通过未图示的接合部件进行接合。导电图案12a、12b例如由Al或Cu等构成，绝缘基板13例如由AlN(氮化铝)或Si3N4(Si为硅，N为氮)等构成，接合部件例如由Ag(银)等构成。此外，本实施方式1涉及的绝缘基板13的厚度设为0.32～1mm左右，但为了降低绝缘基板13的热阻，优选尽可能地薄。半导体元件14例如通过Ag等接合部件15而与导电图案12b的上表面接合。由此，上述的导热性基座板11设置于半导体元件14的下方。此外，在本实施方式1中，半导体元件14是作为由SiC(碳化硅)或GaN(氮化镓)等具有高耐热性的宽带隙半导体构成的元件而进行说明的，但并不限定于此，例如也可以由Si(硅)构成。但是，在将宽带隙半导体用于半导体元件14的情况下，能够实现半导体装置的小型化。另外，在本实施方式1中，半导体元件14包含第1半导体元件14a和第2半导体元件14b，但半导体元件14的数量并不限定于此。此外，为了对半导体元件14进行保护，也可以使半导体装置具备将与导热性基座板11相比更靠上侧的结构要素(例如半导体元件14)覆盖的壳体、模塑树脂。鳍片部16与导热性基座板11的下表面连接。该鳍片部16包含用于提高冷却性能的多个凸起部，该凸起部应用的是针式鳍片、板状的鳍片(例如平直(straight)鳍片、丝网(webby)鳍片等)以及锥形(conical)鳍片中的至少任一者。此外，在将针式鳍片用于凸起部的结构中，能够提高鳍片部16的散热性。另外，在将板状的鳍片用于凸起部的结构中，能够提高散热性，并且与针式鳍片相比能够降低压力损失。冷却部件17将鳍片部16覆盖，并且冷却部件17的上部与导热性基座板11的下表面连接(接合)。根据上述冷却部件17，能够将鳍片部16周边的冷却水封闭起来。该冷却部件17与供朝向鳍片部16的冷却水流入的流入口17a、以及使来自鳍片部16的冷却水流出的流出口17b连接。在本实施方式1中，流入口17a以及流出口17b这两者设置于鳍片部16的下方。头部18是设置于流入口17a与鳍片部16之间，被以能够使冷却水从流入口17a流通至鳍片部16的方式与鳍片部16隔开的储水室。在本实施方式1中，与头部18相同的储水室20设置于鳍片部16与流出口17b之间。该储水室20被以能够使冷却水从鳍片部16流通至流出口17b的方式与鳍片部16隔开。但是，该储水室20不是必需的，例如，在后述的实施方式5以及6中未设置。水流控制板19的上表面与鳍片部16的下部连接(接合)。该水流控制板19以能够使冷却水从头部18流通至鳍片部16的方式将头部18和鳍片部16隔开。同样地，水流控制板19以能够使冷却水从鳍片部16流通至储水室20的方式将鳍片部16和储水室20隔开。在这里，水流控制板19的面积小于冷却部件17的设置面积，上述的冷却部件17除了鳍片部16以外，也将水流控制板19覆盖。由此，头部18以及储水室20由水流控制板19和冷却部件17构成。图2是表示本实施方式1涉及的半导体装置的一部分的结构(主要是冷却部件17以及水流控制板19)的俯视图。此外，在图2中以虚线图示出流入口17a、流出口17b以及一部分的冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其具备：半导体元件；导热性基座板，其设置于所述半导体元件的下方；鳍片部，其包含与所述导热性基座板的下表面连接的多个凸起部；冷却部件，其与供朝向所述鳍片部的冷媒流入的流入口、以及使来自所述鳍片部的冷媒流出的流出口连接，且所述冷却部件将所述鳍片部覆盖；以及头部，其是设置于所述流入口与所述鳍片部之间，被以能够使冷媒从所述流入口流通至所述鳍片部的方式与所述鳍片部隔开的储水室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其具备：半导体元件；导热性基座板，其设置于所述半导体元件的下方；鳍片部，其包含与所述导热性基座板的下表面连接的多个凸起部；冷却部件，其与供朝向所述鳍片部的冷媒流入的流入口、以及使来自所述鳍片部的冷媒流出的流出口连接，且所述冷却部件将所述鳍片部覆盖；以及头部，其是设置于所述流入口与所述鳍片部之间，被以能够使冷媒从所述流入口流通至所述鳍片部的方式与所述鳍片部隔开的储水室。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，还具备水流控制部件，该水流控制部件与所述鳍片部或所述导热性基座板连接，该水流控制部件以能够使冷媒从所述头部流通至所述鳍片部的方式将所述头部和所述鳍片部隔开。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述流入口以及所述流出口中的至少任一者设置于所述鳍片部的下方。4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述水流控制部件包含上表面与所述鳍片部连接的水流控制板，所述冷却部件将所述鳍片部以及所述水流控制板覆盖，所述头部由所述水流控制板和所述冷却部件构成。5.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，还具备外周框，该外周框与所述导热性基座板的下表面连接，并且将所述鳍片部的周围包围，所述水流控制部件包含上表面与所述外周框以及所述鳍片部连接、下表面与所述冷却部件连接的水流控制板，所述头部由所述水流控制板和所述冷却部件构成，在所述水流控制板设置能够使冷媒从所述头部流通至所述鳍片部的狭缝，所述水流控制板的面积大于在俯视观察时所述外周框所包围部分的面积、以及在俯视观察时所述冷却部件的外周部所包围部分的面积中的每一者。6.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述水流控制部件包含上表面与所述鳍片部连接、下表面与所述冷却部件连接的水流控制板，所述头部由所述水流控制板和所述冷却部件构成，在所述水流控制板设置能够使冷媒从所述头部流通至所述鳍片部的狭缝，所述水流控制板的端部向所述导热性基座板侧弯折而与所述导热性基座板连接，并且将所述鳍片部的周围包围。7.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述水流控制部件包含上表面与所述鳍片部连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：川濑达也，石原三纪夫，宫本昇，中田洋辅，井本裕儿，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP