半导体模块制造技术

本发明专利技术提供一种改良了的冷却器一体型的半导体模块。半导体模块(100)具备多个平板型的冷却板(12)、多个平板型的半导体封装体(5)、平板型器件封装体(2)。半导体封装体(5)在其内部收纳有半导体元件。器件封装体(2)在其内部收纳有与收纳于半导体封装体的半导体元件不同种类的电子元件。冷却板(12)与半导体封装体(5)或器件封装体(2)交替层叠。在相邻的冷却板(12)之间设有在内部流通冷媒的连接管(13a、13b)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体模块
本专利技术涉及收纳有半导体元件的多个平板型的半导体封装体与冷却器成为一体的半导体模块。
技术介绍
在逆变器、电压转换器中使用的IGBT、回流二极管等半导体元件的发热量大。这些元件有时被称为功率半导体元件或简称为功率元件等。发热量取决于流动的电流的大小。因此，向要求大输出的车轮驱动用的电动机(包括混合动力车的电动车用的行驶用电动机)供给电力的逆变器、电压转换器多使用发热量大的功率元件。逆变器、电压转换器除了使用功率元件以外，还使用发热量大的电子元件。这样的电子元件典型的是用于对在功率元件的源极/漏极间(发射极/集电极间)流动的电流进行平滑化的电容器(平滑化电容器)。由于在功率元件的源极/漏极间流动的电流大，因此平滑化电容器的容量也增大，发热量也增大。因此，在电动车用中，提出了将多个功率元件、其他电路元件、冷却器进行一体化而成的半导体模块。例如，在专利文献I中公开了将平板型的冷却管(冷却板)、平板型半导体封装体、扁平的平滑化电容器层叠而成的半导体模块。该半导体模块中，向由相邻的冷却板夹持的一层夹持半导体封装体，向另一层夹持扁平的平滑化电容器。平滑化电容器的扁平率不增大，平滑化电容器的厚度比半导体封装体厚。因此，层叠的冷却板的间隔不是等间隔。另外，在专利文献2中公开了一种将电容器和半导体元件利用模型而收纳于一个封装体并将多个封装体与多个冷却板交替层叠而成的半导体模块。而且，在专利文献3中公开了一种将成形为板状的多个电子元件与多个冷却板交替层叠而成的半导体模块。收纳有半导体元件的封装体或成形为板状的电子元件与冷却板层叠而成的器件对于封装体或电子元件能够从其两侧进行冷却，因此紧凑性也优异。专利文献1:日本特开2001-320005号公报专利文献2:日本特开2010-153527号公报专利文献3:日本特开2007-053307号公报
技术实现思路
本说明书涉及一种将多个半导体封装体及其他电子元件与冷却板交替层叠而成的半导体模块。本说明书提供一种对这样的冷却器一体型的半导体模块进行改善的技术。本说明书公开的技术的一形态的半导体模块具备:多个平板型的冷却板；收纳有半导体元件的多个平板型的半导体封装体；及平板型的器件封装体。器件封装体收纳有与收纳于半导体封装体的半导体元件不同种类的电子元件。器件封装体可以由树脂模制成形。冷却板与半导体封装体或器件封装体交替层叠。换言之，在相邻的冷却板之间夹持有半导体封装体和器件封装体。在该半导体模块中，半导体封装体与器件封装体的宽度大致相等，因而多个冷却板大致等间隔地配置。冷却管将相邻的两个冷却板连接。冷媒在冷却管的内部从一方冷却向另一方冷却板流动。[0011 ] 器件封装体通过树脂模制出电子元件，能够以高精度成形其厚度方向的尺寸。因此，优选通过冷却板与半导体封装体一起层叠。而且，树脂模的耐湿性、耐电压性优异。尤其是由于耐电压性优异，因此优选配置于半导体封装体的附近。大电流流过的半导体元件、电子元件由被称为汇流条的导电部件连接。汇流条是指高耐电压的金属长板部件。耐电压性优异的器件封装体也优选与这样的汇流条接近配置。冷却板、半导体封装体、器件封装体的层叠体在其层叠方向上从两侧被施加载荷，能提高冷却板与半导体封装体(或器件封装体)的密接性。通过提高密接性，半导体封装体(或器件封装体)与冷却板之间的导热性提高。半导体封装体的厚度与器件封装体的厚度大致相等，冷却板优选具备厚度相对于层叠方向的载荷而发生变化的结构。在此，“厚度发生变化的结构”的一例是冷却板的侧壁或冷却管的一部分由折叠结构或波纹结构构成，折叠结构或波纹结构的厚度根据载荷而缩小。如前述那样，半导体模块在其层叠方向上从两侧被施加载荷。在此，由于半导体封装体与器件封装体的厚度相等，因此冷却板的厚度根据载荷而均匀地缩小，能够防止冷却板的破损。收纳于器件封装体的电子元件典型的是电容器。该电容器可以是扁平的卷绕式电容器，也可以是层叠式的电容器。扁平的卷绕式电容器比层叠式电容器廉价。层叠式的电容器与卷绕式电容器相比能够容易制作得较薄。器件封装体的树脂模优选通过灌封或喷涂而成形。灌封或喷涂与关于半导体元件经常使用的传递模型不同，不需要将电子元件形成为高温高压，适合于耐热性不高的电子元件的模型。半导体封装体与器件封装体可以在两张冷却板间的一层上相邻配置，也可以在不同的层上配置。在前者的情况下，能够缩短半导体模块的层叠方向的长度。在后者的情况下，能够减小半导体模块的宽度。而且，在后者的情况的一例中，至少一个半导体封装体与至少一个器件封装体优选以从层叠方向观察重叠的方式配置。或者，至少一个半导体封装体与至少一个器件封装体优选在相邻的两个冷却板之间沿横向并排地配置。换言之，至少一个半导体封装体与至少一个器件封装体优选在与层叠方向交叉的方向上并排地配置。半导体封装体内的半导体元件与器件封装体内的电子元件优选通过直线的汇流条而电连接。换言之，半导体封装体内的半导体元件与器件封装体内的电子元件优选通过汇流条以最短距离连接。通过利用最短的汇流条将半导体元件与电子元件连接，能够降低汇流条的电感。因而，能够降低半导体元件的开关中的浪涌电流。这有助于半导体元件的开关损失的减少。本说明书公开的半导体模块的详情及进一步的改良通过专利技术的实施方式进行说明。【附图说明】图1是一实施方式的半导体模块的立体图。图2是半导体模块的局部剖视图。图3是使用半导体模块的电动机控制器单元的框图。图4是一实施方式的半导体模块的俯视图。图5是另一实施方式的半导体模块的俯视图。图6是表示半导体封装体与器件封装体的连接的一例的图。图7是表示半导体封装体与器件封装体的连接的另一例的图。图8是说明扁平的卷绕式电容器的制造工序的一例的图(I)。图9是说明扁平的卷绕式电容器的制造工序的一例的图(2)。图10是说明收纳有扁平的卷绕式电容器的器件封装体的制造工序的一例的图⑴。图11是说明收纳有扁平的卷绕式电容器的器件封装体的制造工序的一例的图⑵。图12是说明收纳有扁平的卷绕式电容器的器件封装体的制造工序的一例的图⑶。图13是说明层叠式电容器的制造工序的一例的图(I)。图14是说明层叠式电容器的制造工序的一例的图(2)。图15是说明层叠式电容器的另一制造工序的一例的图。图16是又一实施方式的半导体模块的剖视图。图17表示冷却板的分解图。图18表不一实施方式的冷却板的剖视图。【具体实施方式】参照附图，说明实施例的半导体模块。图1是半导体模块100的立体图。另外，图1对于一部分元件从主体分离而表示。半导体模块100是向电动车的电动机控制器单元装入的模块，将构成逆变器的开关元件的晶体管、二极管及平滑化电容器汇总而成的结构。半导体模块100主要由多个平板型的冷却板12、多个平板型的半导体封装体5及内置有电容器3的多个器件封装体2构成。冷媒在冷却板12的内部流动，冷媒吸收半导体封装体5和器件封装体2的热量，对这些封装体进行冷却。多个冷却板12平行配置，在相邻的两个冷却板12之间夹持半导体封装体5或器件封装体2。换言之，半导体模块100构成将平行配置的冷却板12与半导体封装体5或器件封装体2交替层叠而成的层叠体。层叠体的整体由托架16夹紧。向层叠体的端部与托架16的肋16a之间装入弹簧17，该弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体模块，其特征在于，具备：多个平板型的冷却板；收纳有半导体元件的多个平板型的半导体封装体；收纳有与收纳于所述半导体封装体的半导体元件不同种类的电子元件的平板型的器件封装体；及设于相邻的冷却板之间且在内部流通冷媒的冷却管，多个冷却板大致等间隔地配置，在相邻的冷却板之间夹持有半导体封装体和器件封装体，平板型的冷却板与半导体封装体或器件封装体交替层叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体模块，其特征在于，具备: 多个平板型的冷却板； 收纳有半导体元件的多个平板型的半导体封装体； 收纳有与收纳于所述半导体封装体的半导体元件不同种类的电子元件的平板型的器件封装体 '及 设于相邻的冷却板之间且在内部流通冷媒的冷却管， 多个冷却板大致等间隔地配置，在相邻的冷却板之间夹持有半导体封装体和器件封装体， 平板型的冷却板与半导体封装体或器件封装体交替层叠。2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于， 半导体封装体的厚度与器件封装体的厚度大致相等。3.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于， 器件封装体由树脂模制而成。4.根据权利要求1?3中任一项所述的半导体模块，其特征在于， 收纳于器件封装体的电子元件是电容器。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀田幸司，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP