半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术获得一种半导体装置，其消除金属接合时产生的毛刺、污染物对部件安装面的影响，以小型、低成本实现功率半导体的冷却。本发明专利技术的半导体装置包括功率半导体；具有设置有所述功率半导体的第一表面和设置有散热部的第二表面的散热器；以及收纳有所述功率半导体和所述散热器的金属壳体，贯穿所述壳体，对所述壳体和所述散热器进行金属接合。体和所述散热器进行金属接合。体和所述散热器进行金属接合。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法


[0001]本申请涉及半导体装置及其制造方法。

技术介绍

[0002]在电动化车辆、具体而言混合动力车辆(HV)、插电式混合动力车辆(PHV，PHEV)、电动车(EV)和燃料电池车辆(FCV)中有对驱动用电动机进行驱动的逆变器和对电池电源电压进行升压的转换器等用于功率转换的半导体装置。近年来，有要求这种半导体装置的小型高输出化、成本化的趋势，其电子部件的冷却以水冷为主流。另外，作为水冷冷却的半导体装置的制造方法，公开了通过摩擦搅拌接合法(Friction Stir Welding：搅拌摩擦焊接，以下记载为FSW)来将金属制的结构部件彼此接合的技术。
[0003]例如，如专利文献1所示，已知一种方法是，具有部件散热面和翅片配置面的散热基板的翅片被配置成收纳在壳体中，散热基板和壳体的密封支撑壳体的底面，同时使FSW用工具从上方朝向壳体与散热基板的接合界面接触并进行接合。现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1：日本专利第6512266号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0005]为了从部件安装侧插入FSW用工具并进行接合，在通过FSW进行金属接合时，毛刺、污染物(伴随金属接合产生的金属片、异物等)会飞散到部件安装面上。飞散的毛刺、污染物会损伤部件安装面，因绝缘不良或部件安装面的热阻增加而产生破损，或者因去除飞散到部件安装面侧的毛刺、污染物而产生工时，因此存在生产成本增加的课题。
[0006]本申请是为了解决上述问题点而完成的，其目的是获得一种半导体装置，其能够消除由于金属接合时产生的毛刺、污染物对部件安装面的影响，并且能够以小型、低成本实现功率半导体的冷却。用于解决技术问题的技术手段
[0007]本专利技术所涉及的半导体装置包括功率半导体；具有设置有所述功率半导体的第一表面和设置有散热部的第二表面的散热器；以及收纳有所述功率半导体和所述散热器的金属壳体，贯穿所述壳体，对所述壳体和所述散热器进行金属接合。专利技术效果
[0008]根据本申请，由于收纳功率半导体和散热器的壳体和散热器贯穿壳体进行金属接合，因此能消除金属接合时产生的毛刺、污染物对设置有功率半导体的部件安装面的影响，从而能获得通过简单的加工方法以小型、低成本实现功率半导体的冷却的半导体装置。
附图说明
[0009]图1是表示从实施方式1至实施方式5的半导体装置的壳体内部的俯视图。图2是表示从实施方式1的半导体装置的正面观察时的配置的主视图。图3是表示从实施方式1的半导体装置的下表面观察时的配置的仰视图。图4是表示实施方式1的半导体装置的图1的AA截面的剖视图。图5是表示从实施方式2的半导体装置的下表面观察时的配置的仰视图。图6是表示实施方式2的半导体装置的图5的BB截面的剖视图。图7是表示从实施方式3的半导体装置的下表面观察时的配置的仰视图。图8是表示实施方式3的半导体装置的图7的CC截面的剖视图。图9是表示实施方式4的半导体装置的图1的AA截面的剖视图。图10是表示作为实施方式4的变形例的半导体装置的图1的AA截面的剖视图。图11是表示实施方式5的半导体装置的图1的AA截面的剖视图。
具体实施方式
[0010]实施方式1.基于图1至图4对本申请的实施方式1进行说明。图1是表示本申请的半导体装置的壳体内部的配置的俯视图，图2是实施方式1的半导体装置的主视图，图3是其仰视图，图4是表示图1的AA截面的剖视图。在图1和图2中，半导体装置1构成为包括壳体2、散热器3、功率半导体4、与外部电连接的连接器5和盖子6(图1是取下盖子6的状态)。
[0011]壳体2使用金属材料，通过形状自由度较高的铝压铸成形而形成，具有与散热器3接触的第一表面21和位于第一表面21的相对面的第二表面22，在壳体2的第二表面22的至少一部分上形成有伸出部221，并且形成有集管222，该集管222是用于将制冷剂导入和导出到伸出部221的出入口。槽部211和构成壳体2的外周的壁部23形成在壳体2的第一表面21上。槽部211朝向形成在壳体2的第二表面22上的伸出部221，并且形成为与集管222连接，壁部23从散热器3的外形的外侧形成，在至少一部分壁部23的前端处形成用于固定盖子6的表面，在至少一部分侧面处形成用于固定连接器5的固定部24。
[0012]散热器3由热传导率优于壳体2的金属材料(例如，铝)形成，具有安装功率半导体4的第一表面31、和位于第一表面31的相对面的第二表面32，第一表面31的安装功率半导体4的表面被实施镀敷(未图示出)，第二表面32由与壳体2的第一表面21接触的面和作为散热部的翅片321构成，该翅片321被形成为收纳在形成在壳体2的第一表面21上的槽部211中。
[0013]功率半导体4内置有半导体元件(省略图示)，半导体元件例如是MOS
‑
FET、IGBT、二极管，除了硅之外，还使用碳化硅和氮化镓等下一代半导体作为基材。功率半导体4的底面和散热器3的第一表面31金属接合，形成作为组合部件的散热器ASSY。
[0014]图3和图4中示出了壳体2和散热器3通过FSW用工具或能量照射8进行金属接合的状态。在散热器3的第二表面32和壳体2的第一表面21之间的接触部，从作为壳体2的外侧的第二表面22起，对壳体2的槽部211和集管222的外侧且壁厚均匀的部位，实施作为摩擦搅拌接合的FSW用工具或能量照射8(参照图4)，并贯穿壳体2，使壳体ASSY和壳体2金属接合。通过该金属接合将壳体2的槽部211和散热器3的第二表面32密封，并且形成密封的封闭空间。
图3示出了由FSW用工具或能量照射8产生的金属接合痕迹7。如图所示，作为散热器3的散热部的翅片321和作为到壳体2的制冷剂的出入口的集管222的周围通过金属接合密封。
[0015]在图中，省略了连接到壳体2的集管222的管道，但是通过上述结构形成了有制冷剂流动的封闭空间。制冷剂从管道穿过作为设置在壳体2中的导入口的集管222，并且穿过由用壳体2的第一表面21和散热器3的第二表面32密封的壳体2的槽部211和形成在散热器3的第二表面32上的翅片321形成的封闭空间。并且，制冷剂穿过作为设置在壳体2中的另一个导出口的集管222，流过连接到管道的制冷剂流路，对制冷剂流路所穿过的周围进行加工用的金属接合，因此形成为制冷剂不会泄漏到外部的结构。
[0016]图3是关于壳体2和散热器3的金属接合部，能在壳体2的第二表面22上确认金属接合痕迹7的整个一周的图，但是至少一部分可以通过切削加工等去除加工而在表面上看不到金属接合痕迹7。另外，当管道设置在壳体2中所设有的集管222的侧面侧，在平面方向上延伸时，优选为在散热器3和壳体2金属接合之后，将管道安装在设置于壳体2的集管222上。
[0017]优选为散热器3和功率半导体4的金属接合是例如像烧结接合、焊接接合、钎焊等那样通过加热接合材料进行接合的整个接触面接合，且可以期待热阻减小的金属接合。散热器3和壳体2之间的金属接合例如优选为使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：功率半导体；散热器，该散热器具有设置有所述功率半导体的第一表面和设置有散热部的第二表面；以及收纳有所述功率半导体和所述散热器的金属的壳体，贯穿所述壳体，使所述壳体和所述散热器金属接合。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述散热器的第二表面与所述壳体的第一表面接触，用于冷却所述散热部的制冷剂的出入口设置在作为所述壳体的外侧的第二表面上，在所述壳体的第一表面和所述散热器的第二表面之间，所述散热部和所述出入口的周围通过所述金属接合被密封。3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，在所述壳体的第一表面上设置有用于收纳所述散热部的槽部。4.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，在所述散热器的第二表面上设置有具有所述散热部的槽部。5.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，设置在所述壳体的第二表面上的出入口贯穿到所述壳体的第一表面为止。6.如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，所述散热部从所述出入口露出至所述壳体的外侧。7.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述散热部由多个板状或销状的翅片构成。8.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，在所述散热器的第二表面具有从多个所设置的所述翅片之间朝向所述壳体的第一表面或设置在所述第一表面上的槽部的突起部。9.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述翅片或所述突起部的一部分与所述壳体的第一表面或设置在所述第一表面上的槽部的底面接触，并且与所述壳体被实施所述金属接合。10.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：山边翔太，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：