本发明专利技术的目的在于，能够缓和在矫正在将陶瓷电路基板30经由焊料等接合层5接合到散热器10a时发生的翘曲时对接合层5施加的变形集中，得到可靠性保证期间变长的功率半导体模块。在本发明专利技术的半导体模块100中，散热器10a具有：凸状部11，凸平面15具有比与接合层5的接合面积小的面积；第1阶梯部12，设置于凸状部11的端部，对应的部分的散热器10a的厚度比与凸状部11对应的部分的散热器10a的厚度薄；以及第2阶梯部13，设置于第1阶梯部12的端部，对应的部分的散热器10a的厚度比与第1阶梯部12对应的部分更薄，接合层在散热器的凸状部11以及第1阶梯部12处接合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用具有导体层的陶瓷电路基板来构成电路的半导体模块、以及使用了半导体模块的逆变器装置。
技术介绍
在以往的半导体模块中，在将安装了半导体元件的陶瓷电路基板经由焊料等接合层而接合到散热器之后，从接合时的高温返回到常温时在接合层的端部产生热应力所引起的变形集中。为了缓和该变形集中，在散热器中设置了具有比与接合层的接合面积小的面积的凸状部(例如参照专利文献1)。利用该结构，使发生变形集中的接合层的端部加厚，从而缓和变形集中。专利文献1:日本特开平11-265976号公报
技术实现思路
但是，在以往的半导体模块中，虽然在接合层的端部产生的变形集中被缓和，但在从接合时的高温返回到常温时，依然由于线膨胀系数的差而作为半导体模块整体发生散热器的翘曲。如果散热器翘曲，则在之后的工序中将制冷剂流路用的框体紧贴到散热器的端部时，需要矫正散热器的翘曲。如果想要在制冷剂流路用的框体和散热器的紧贴时矫正散热器的翘曲，则在陶瓷电路基板与散热器间的接合层的端部产生变形集中，产生可靠性保障期间变短的问题。本专利技术是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种可靠性提高了的半导体模块。本专利技术的半导体模块的特征在于，具备:陶瓷电路基板，在陶瓷基材的第1面具有第1导体层，在陶瓷基材的与第1面相反的相反侧的第2面具有第2导体层；半导体元件，安装于第1导体层；散热器，具有第3面和第3面的相反侧的第4面，第2导体层和第3面经由接合层被接合；散热片，设置于散热器的第4面；以及制冷剂流路框体，以包入散热片的方式紧贴于散热器的端部的周围，散热器的第3面具有:凸状部，凸平面具有比与接合层的接合面积小的面积；第1阶梯部，设置于凸状部的端部，对应的部分的散热器的厚度比与凸状部对应的部分的散热器的厚度薄；以及第2阶梯部，设置于第1阶梯部的端部，对应的部分的散热器的厚度比与第1阶梯部对应的部分更薄，接合层在散热器的凸状部以及第1阶梯部处接合。另外，本专利技术的逆变器装置是使用本专利技术的半导体模块来构成的。本专利技术能够在将制冷剂流路框体和散热器紧贴时，缓和对接合层的端部施加的应力。由此，能够得到可靠性提高了的半导体模块以及逆变器装置。【附图说明】图1是示出本专利技术的实施方式1的半导体模块的图。图2是示出本专利技术的实施方式1的半导体模块的散热器的图。图3是示出本专利技术的实施方式1的半导体模块的陶瓷电路基板和散热器的图。图4是示出使用了本专利技术的实施方式1的半导体模块的逆变器装置的图。图5是示出作为本专利技术的实施方式1的变形例的具有多个陶瓷电路基板的半导体模块的图。图6是示出本专利技术的实施方式2的半导体模块的散热器的图。图7是示出本专利技术的实施方式3的半导体模块的散热器的图。(符号说明)1:陶瓷基材；2:第1导体层；3:第2导体层；4:半导体元件；10a:散热器；10b:散热器；10c:散热器；10d:散热器；11:凸状部；lla:凸状部；llb:凸状部；llc:凸状部；12:第1阶梯部；12a:第1阶梯部；12b:第1阶梯部；12c:第1阶梯部；13:第2阶梯部；13a:第2阶梯部；13b:第2阶梯部；13c ??第2阶梯部；14:散热片；15:凸平面；16:第1级壁面；17:第2级壁面；18:第3级壁面；19:边缘部；20:水套；30:陶瓷电路基板；30a:陶瓷电路基板；30b:陶瓷电路基板；30c:陶瓷电路基板；40:逆变器装置；50:控制基板；51:模制树脂；100:半导体模块；101:半导体模块。【具体实施方式】实施方式1.图1(a)是本实施方式的半导体模块100的剖面图。图1 (b)是从上观察图1 (a)所示的半导体模块100而成的图。另外，图1 (a)成为图1 (b)的A-A处的剖面图。如图1所示，在陶瓷基材1中，在作为第1面的一方的面设置了第1导体层2，在作为与第1面相反的相反侧的第2面的另一方的面设置了第2导体层3。以下，将陶瓷基材1、第1导体层2以及第2导体层3 —并地称为陶瓷电路基板30。在该陶瓷电路基板30的第1导体层2上安装了半导体元件4。在图1(a)以及图1(b)中，图示了安装有4个半导体元件4的例子。经由例如焊料等在高温下熔解且在返回到常温时固化的接合层5对陶瓷电路基板30的第2导体层3接合了散热器10a。散热器10a具有与接合层5相接的第3面和第3面的相反侧的第4面。在作为与接合层5相接的一侧的散热器10a的第3面设置了凸状部11、第1阶梯部12、第2阶梯部13以及边缘部19。将凸状部11的平面部分称为凸平面15。凸状部11由四边形的凸平面15和垂直于端部的凸平面15的第1级壁面16构成。如从图1可知，凸状部11与接合层5相比成为内侧，其结果，凸平面15的面积比接合层5和散热器10a的第3面之间的接合面积小。第1阶梯部12是在凸状部11的端部的周围设置了的面，第1阶梯部12中的散热器10a的厚度比凸状部11中的散热器10a的厚度薄。换言之，第1阶梯部12是在凸状部11的端部的周围设置了的面，与第1阶梯部12对应的部分的散热器10a的厚度比与凸状部11对应的部分的散热器10a的厚度薄。第2阶梯部13是在第1阶梯部12的端部的周围夹着作为与第1级壁面16平行的另1级壁面的第2级壁面17而设置了的面，第2阶梯部13中的散热器10a的厚度比第1阶梯部12中的散热器10a的厚度更薄。换言之，第2阶梯部13是在第1阶梯部12的端部的周围夹着第2级壁面17而设置了的面，与第2阶梯部13对应的部分的散热器10a的厚度比与第1阶梯部12对应的部分的散热器10a的厚度更薄。另外，在第1阶梯部12的面与第2阶梯部13的面之间有上述的第2级壁面17。S卩，第1阶梯部12的端部连接着第2级壁面17，进而第2级壁面17的端部连接着第2阶梯部13。此处，接合层5与凸状部11以及第1阶梯部12接合。在本实施方式的散热器10a中，在第2阶梯部13的端部的周围夹着与第1级壁面16以及第2级壁面17平行的第3级壁面18而设置了边缘部19。边缘部19处于与凸平面15相同的面上，与边缘部19对应的部分的散热器10a的厚度和与凸状部11对应的部分的散热器10a的厚度相同。S卩，本实施方式的散热器10a是通过在预定的厚度的A1的板中削出与第1阶梯部12对应的第1槽和与第2阶梯部13对应的第2槽而形成的。因此，与第2阶梯部13对应的第2槽的深度比与第1阶梯部12对应的第1槽的深度深。另外，与边缘部19对应的部分的散热器10a的厚度设为和与凸状部11对应的部分的散热器10a的厚度相同，但只要比与第2阶梯部13对应的部分的散热器10a的厚度厚即可，也可以比与凸状部11对应的部分的散热器10a的厚度薄。在散热器10a的第4面设置了冷却用的散热片14。在散热器10a的端部的周围，为了使散热片14接触到作为制冷剂的冷却液，以包入散热片14的方式紧贴有在内部形成制冷剂的流路的制冷剂流路框体即水套20。在水套20中设置了冷却液的入口 21以及出口22，在图1(a)中用箭头表示冷却液的流动。从入口 21进入了的冷却液经由水套20内从出口 22出去。在陶瓷电路基板30中产生了的热被传递到散热器10a，从散热器10a的散热片14传递到制冷剂，从而陶瓷电路基板30被冷却。在本实施方式的半本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体模块，其特征在于，具备：陶瓷电路基板，在陶瓷基材的第1面具有第1导体层，在所述陶瓷基材的与所述第1面相反的相反侧的第2面具有第2导体层；半导体元件，安装于所述第1导体层；散热器，具有第3面和所述第3面的相反侧的第4面，所述第2导体层和所述第3面经由接合层被接合；散热片，设置于所述散热器的所述第4面；以及制冷剂流路框体，以包入所述散热片的方式紧贴于所述散热器的周端部，所述散热器的所述第3面具有：凸状部，凸平面具有比与所述接合层的接合面积小的面积；第1阶梯部，设置于所述凸状部的端部，对应的部分的所述散热器的厚度比与所述凸状部对应的部分的所述散热器的厚度薄；以及第2阶梯部，设置于所述第1阶梯部的端部，对应的部分的所述散热器的厚度比与所述第1阶梯部对应的部分更薄，所述接合层在所述散热器的所述凸状部以及所述第1阶梯部处接合。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：山田隆行，别芝范之，
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
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