半导体装置制造方法及图纸

本公开涉及半导体装置。半导体装置具备半导体元件、冷却器以及导热体。所述冷却器与半导体元件的一个面对置并且具有制冷剂的流路。从所述制冷剂的流动方向观察时，所述流路的宽度比半导体元件的宽度宽。所述导热体被夹在半导体元件与冷却器之间，由具有预定面的面内方向的热传导率比预定面的法线方向的热传导率高的各向异性的石墨构成。从所述制冷剂的流动方向观察时的所述导热体的宽度比所述半导体元件的所述宽度宽。对于所述导热体而言，所述预定面与所述制冷剂的所述流动方向和所述半导体元件的所述一个面这双方不平行。

Semiconductor Device

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本说明书公开的技术涉及半导体装置。尤其涉及具备半导体元件和对其进行冷却的冷却器的半导体装置。
技术介绍
日本特开2007-165620公开了具备容纳了半导体元件的半导体模块和冷却器的半导体装置。半导体模块呈扁平，并在两面的宽幅面分别露出导热体。各个导热体在半导体模块的封装的内部与半导体元件接触，并且在封装外与冷却器接触。冷却器与半导体模块的两面接触，冷却器从半导体模块的两侧经由导热体从半导体元件吸收热。另一方面，作为热传导率高的材料，近年来，具有热传导率的各向异性的石墨受到了关注。石墨在预定面的面内方向的热传导率明显高于预定面的法线方向的热传导率。
技术实现思路
本专利技术提供如下技术，即有效地利用关于热传导率具有显著的各向异性的石墨制的导热体的特性，在具备利用制冷剂冷却半导体元件的冷却器的半导体装置中使冷却性能提高。本专利技术公开的半导体装置具备半导体元件、冷却器以及导热体。所述冷却器与半导体元件的一个面对置并且具有制冷剂的流路。从所述制冷剂的流动方向观察时，所述流路的宽度比半导体元件的宽度宽。所述导热体夹在半导体元件与冷却器之间，由具有预定面的面内方向的热传导率比预定面的法线方向的热传导率高的各向异性的石墨形成。从所述制冷剂的流动方向观察时的所述导热体的宽度比所述半导体元件的所述宽度宽。所述导热体的所述预定面相对于所述制冷剂的所述流动方向和所述半导体元件的所述一个面这双方不平行。以下，为了便于说明，将导热体中热传导率高的上述预定面也称为高导热面。根据上述半导体装置，高导热面与半导体元件的一个面不平行。即，高导热面会从半导体元件遍及冷却器地展开，热被很好地从半导体元件朝向冷却器传递。根据上述半导体装置，导热体的宽度比半导体元件的宽度宽，且高导热面与制冷剂的流动方向也不平行。根据该结构，从制冷剂的流动方向观察，热从半导体元件朝向冷却器以通过导热体扩散的方式被传递。能够向在比半导体元件的宽度宽的制冷剂流路中流动的制冷剂高效率地传递热。在所述半导体装置中，所述石墨的所述预定面可以与所述半导体元件的一个面正交。根据该结构，沿着高导热面的从半导体元件到冷却器的导热路径会最短。在所述半导体装置中，从所述半导体元件的所述一个面的法线方向观察，所述石墨的所述预定面可以与所述制冷剂的所述流动方向以45度～90度的范围交叉。根据该结构，从半导体元件朝向其宽度方向的外侧的导热路径变短。在所述半导体装置中，导热体可以由金属覆盖着。由于石墨比较脆，因此通过用金属覆盖，能够提高导热体的耐久性。附图说明以下将参照附图对本专利技术的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业重要性进行说明，其中同样的附图标记表示同样的部件，并且附图中：图1是第1实施例的半导体装置的立体图。图2是用XZ平面进行切割后的半导体装置的剖视图。图3是以图2的III-III线进行切割后的半导体装置的剖视图。图4是以图2的IV-IV线进行切割后的半导体装置的剖视图。图5是说明从半导体元件向冷却器的导热路径的图。图6是第1变形例的半导体装置的剖视图。图7是第2变形例的半导体装置的剖视图。图8是第2实施例的半导体装置的俯视图。图9是沿着图8的IX-IX线的剖视图。具体实施方式参照附图对第1实施例的半导体装置2进行说明。在图1中示出半导体装置2的立体图。半导体装置2是电力变换器。半导体装置2是多个半导体模块10和多个冷却器3层叠而成的器件。各个半导体模块10中容纳有半导体元件12a、12b。在图1中，仅对一个半导体模块标注标号10，对其他半导体模块省略了标号。此外，在图1中，仅对一个冷却器标注标号3，对其他冷却器省略了标号。并且，为了使半导体装置2整体可见，用虚拟线描绘了容纳半导体装置2的壳体31。1个半导体模块10被夹在两个冷却器3之间。在半导体模块10与一方的冷却器3之间以及半导体模块10与另一方的冷却器3之间分别夹着绝缘板6。此外，在图1中，为了便于理解，将1个半导体模块10及其两侧的绝缘板6从层叠体中抽出来描绘。半导体模块10和冷却器3均为平板型，以多个侧面中的最大面积的平坦面(宽幅面)对置的方式被层叠。半导体模块10与冷却器3交替地层叠，冷却器位于半导体装置2的层叠方向的两端。冷却器3是制冷剂在内部通过的简单的流路。多个冷却器3通过连结管5a、5b连结。位于半导体装置2的层叠方向的一端的冷却器3连结着制冷剂供给管4a和制冷剂排出管4b。经过制冷剂供给管4a供给的制冷剂经过连结管5a被分配到所有的冷却器3。制冷剂在经过各冷却器3的期间从相邻的半导体模块10吸收热。经过各冷却器3的制冷剂经过连结管5b，从制冷剂排出管4b被排出。在图1中箭头A表示制冷剂的流动方向。图1的坐标系中的Y轴的正方向(以下也称为+Y方向)相当于制冷剂在各冷却器3的内部的流动方向。在其他的图中，也使+Y方向与制冷剂的流动方向一致。制冷剂为液体，具体而言是水或者防冻液。半导体装置2在层叠方向的一端与板簧32一起被容纳于壳体31。通过板簧32，由半导体模块10、绝缘板6以及冷却器3层叠而成的半导体装置2从层叠方向的两侧被施压。通过层叠方向的施压，半导体模块10、绝缘板6以及冷却器3贴紧，冷却效率提高。对半导体模块10进行说明。半导体模块10是在树脂制的封装11中密封有半导体元件12a、12b的器件。半导体元件12a、12b为电力变换用开关元件，具体而言为InsulatedGateBipolarTransistor(IGBT：绝缘栅双极型晶体管)或者MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor(MOSFET：金属-氧化物半导体场效应晶体管)。散热板20a、20b在与绝缘板6对置的一方的宽幅面11a露出。其他的散热板20c、20d(在图1中未图示)在与宽幅面11a相反侧的宽幅面11b露出。半导体元件12a被散热板20a、20c夹着，半导体元件12b被散热板20b、20d夹着。散热板20a-20d是用铜覆盖着的导热体，详情后述。导热体由石墨制作。半导体元件12a、12b在一方的表面露出集电极，在另一方的表面露出发射电极。散热板20a、20b、20c、20d在封装11的内部与半导体元件12a、12b中的任意一个的电极导通。3个端子18a、18b、18c从半导体模块10的封装11的一个窄幅面延伸，控制端子19从相反侧的窄幅面延伸。在封装11的内部，两个半导体元件12a、12b串联连接，正极端子18a(负极端子18b)在封装11的内部与两个半导体元件12a、12b被串联连接的正极侧(负极侧)导通。中点端子18c在封装11的内部与两个半导体元件12a、12b被串联连接的中点导通。端子18a-18c经由散热板20a-20d中的任意一个与半导体元件12a、12b的电极导通。关于半导体元件12a、12b与端子18a-18c之间的导电路径，省略说明。控制端子19与半导体元件12a、12b的栅电极、感测发射电极(Senseemitterelectrode)、温度传感器的端子等连接。封装11的内部的控制端子19的布线也省略图示和说明。散热板20a-20d具有将半导体元件12a、12b的热传递到冷却器3的作用和将半导体元件12a、12b的电极与端子18a-18c相连的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：半导体元件；冷却器，与所述半导体元件的一个面对置并且具有制冷剂的流路，从所述制冷剂的流动方向观察时的所述流路的宽度比所述半导体元件的宽度宽；以及导热体，夹在所述半导体元件与所述冷却器之间，由具有预定面的面内方向的热传导率比所述预定面的法线方向的热传导率高的各向异性的石墨形成，从所述制冷剂的所述流动方向观察时的所述导热体的宽度比所述半导体元件的所述宽度宽，所述导热体的所述预定面与所述制冷剂的所述流动方向和所述半导体元件的所述一个面这双方不平行。

【技术特征摘要】
2018.02.14 JP 2018-0245041.一种半导体装置，其特征在于，包括：半导体元件；冷却器，与所述半导体元件的一个面对置并且具有制冷剂的流路，从所述制冷剂的流动方向观察时的所述流路的宽度比所述半导体元件的宽度宽；以及导热体，夹在所述半导体元件与所述冷却器之间，由具有预定面的面内方向的热传导率比所述预定面的法线方向的热传导率高的各向异性的石墨形成，从所述制冷剂的所述流动方向观察时的所述导热体的宽度比所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：出口昌孝，
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