[發明專利]半導體模組及半導體裝置

無效

• 申請號: 200680003085.2
• 申請日: 2006-01-20
• 公開（公告）號: CN101120446A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 古田紀文
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/433;H01L25/07
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 柳春雷

技術領域

本發明一般地涉及半導體模組及半導體裝置，更具體地說，本發明涉及用于使半導體模組中的功率器件冷卻的技術。

背景技術

目前，已經提出用于有效地冷卻半導體模組中半導體元件的大量結構。例如，日本發明創新研究所在其出版的技術報告NO.2003-504490中公開這樣的結構，其具有浸到冷卻劑液體或類似流體中的散熱器，以冷卻功率器件。此功率器件包括功率器件和布置在該功率器件的相反表面上并浸到冷卻劑流體中的散熱器。

此功率器件具有這樣的散熱器，該散熱器在凹陷、彎曲表面上形成有多個凸起，以增大表面積來冷卻功率器件，并且還有冷卻劑流通，以更有效地冷卻功率器件。

日本專利公開No.7-189684公開了一種熱交換器件，其具有散熱片，該散熱片的布置密度根據風扇吹動的、用于冷卻的空氣的流動速率分布情況而變化。對于散熱器的高速空氣流動區域，該熱交換器件的散熱片間隔較近，而對于散熱器的低速空氣流動區域，散熱片間隔較遠。這允許經過散熱器流通的空氣量在整個散熱器上基本均勻，以提高熱交換率。

但是，如技術報告No.2003-504490中所公開，該結構的目的是更有效地冷卻整個功率器件。其目的不是使功率器件能夠具有均勻的溫度分布。

一般而言，功率器件在其中心的溫度比其周邊高。因此，認為器件中心的溫度升高情況限制了流過功率器件的電流量。這樣，中心比周邊溫度高的功率器件就不能夠充分發揮其能力。

換言之，為了使功率器件能夠更充分地發揮其性能，重要的是能夠更有效并且盡可能均勻地冷卻功率器件。

此外，如果功率器件沒有均勻的溫度分布，則功率器件的內部、將功率器件和電極接合在一起的材料等會具有由此引起的應力并促進它們的劣化。日本專利公開No.7-189684和技術報告No.2003-504490沒有考慮到這樣的不足。

發明內容

針對于克服上述缺點而做出本發明，本發明提供了半導體模組和半導體裝置，以允許功率器件均勻冷卻。

本半導體模組包括：半導體元件；以及散熱器，布置于所述半導體元件和冷卻所述半導體元件的冷卻部件之間，其鄰近于所述半導體元件的大致中心的部分的厚度比其鄰近于所述半導體元件的周邊的部分的厚度小。

本半導體模組具有這樣的散熱器，該散熱器鄰近于所述半導體元件的大致中心的部分的厚度比其鄰近于所述半導體元件的周邊的部分的厚度小。因此，散熱器鄰近于所述半導體元件的大致中心的部分的熱阻小于鄰近于所述半導體元件的周邊的部分的熱阻。

因此，本發明的半導體元件的大致中心比周邊可以更有效地冷卻，因此具有均勻的溫度分布。由此，半導體元件可以充分發揮其能力。此外，因為半導體元件可以具有均勻的溫度分布，所以可以防止半導體元件的內部、將半導體元件和電極接合在一起的材料等中引起應力，并且防止促進它們的劣化。

優選地，所述散熱器由導體形成，并且還連接到所述半導體元件的電極。

在本半導體模組中，散熱器可以充當半導體模組的電極。因此，半導體模組的尺寸可以減小。

此外，本半導體裝置包括：半導體元件；以及冷卻部件，包括多個散熱片，所述多個散熱片被構造成與所述半導體元件的中心附近相對的部分比與所述半導體元件的周邊相對的部分通過更大的面積散熱。

本半導體裝置包括具有多個散熱片的冷卻部件，所述多個散熱片被構造成與所述半導體元件的中心附近相對的部分比與所述半導體元件的周邊相對的部分通過更大的面積散熱。所述散熱片在半導體元件的中心附近比在其周邊提供更強的散熱能力。

因此，在本發明中，半導體元件的大致中心可以比周邊更有效地冷卻，因此，具有均勻的溫度分布。由此，半導體元件的內部可以具有均勻的電流密度，并充分發揮其能力。此外，因為半導體元件可以具有均勻的溫度分布，所以可以防止半導體元件的內部、將半導體元件和電極接合在一起的材料等中引起應力，并防止促進它們的劣化。

優選地，多個散熱片與半導體元件的中心附近相對的部分比與半導體元件的周邊相對的部分布置得更密集。

本半導體裝置可以具有這樣的散熱片，其與半導體元件的中心附近相對的部分比與半導體元件的周邊相對的部分布置得更密集。這樣，散熱片在半導體元件的中心附近比周邊提供更強的散熱能力。因此，本半導體裝置可以用簡單的構造使半導體元件具有均勻的溫度分布。

更優選地，多個散熱片的每個散熱片為板狀形式；并且與半導體元件的中心附近相對的多個散熱片比與半導體元件的周邊相對的散熱片間隔得更近。

因此，半導體裝置可以用相當簡單的構造使半導體元件具有均勻的溫度分布。