[發明專利]半導體裝置的冷卻結構及具備該冷卻結構的電力變換裝置

無效

• 申請號: 201080002961.6
• 申請日: 2010-02-09
• 公開（公告）號: CN102187456A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 樋口雅人;川波靖彥;佐佐木亮
• 申請（專利權）人: 株式會社安川電機
• 主分類號: H01L23/36
• 分類號: H01L23/36
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 李雪春;武玉琴

技術領域

本發明涉及一種有效地冷卻半導體裝置的冷卻結構及具備這種冷卻結構的電力變換裝置。

背景技術

逆變器裝置、伺服放大器裝置、開關電源裝置等的輸入輸出電路由多個功率半導體(在本說明書中將用于電力用途的半導體裝置稱為功率半導體)、驅動該功率半導體的驅動電路及驅動電路用控制電源電路等構成。由于該功率半導體及電源電路所使用的半導體元件產生熱量，因此通過散熱器等冷卻體進行散熱。

散熱器的一個例子刊登在日本國特開2003-259658號公報中。該公報中示出了將逆變器裝置的半導體模塊24A、24B、24C、24D、24E、24F安裝在散熱器上的例子。該散熱器被分割為對半導體模塊24A、24B、24C進行冷卻的冷卻風上游側的分割散熱器23U和對半導體模塊24D、24E、24F進行冷卻的冷卻風下游側的分割散熱器23D。

專利文獻1：日本國特開2003-259658號公報

在上述專利文獻1的發明中，只不過是通過分割散熱器來減輕下游的半導體模塊所產生的熱量傳導給上游的半導體模塊，很難實現散熱器的小型化。而且，因分割散熱器而導致散熱器的熱容量及散熱片的面積減半，因此，半導體模塊和冷卻風之間的熱阻增加，半導體模塊所產生的熱量還有可能無法充分散熱。

發明內容

本發明的目的在于提供一種冷卻結構，與如上所述的現有例相比，能夠降低冷卻體和半導體之間的熱阻，并實現小型化。

為了達成上述目的，本發明具備以下構成。

方案1所述的半導體裝置的冷卻結構具備：產生熱量的半導體裝置；及冷卻單元，由具有第1熱容量并通過接合材料直接搭載所述半導體裝置的第1冷卻體和具有比所述第1熱容量大的第2熱容量的第2冷卻體構成。

方案2所述的半導體裝置的冷卻結構為，在方案1所述的結構的基礎上，與形成在所述半導體裝置內部的內部電路電連接的電極露出在該半導體裝置的主面上，所述電極通過所述接合材料與所述第1冷卻體直接接合。

方案3所述的半導體裝置的冷卻結構為，在方案1或2所述的結構的基礎上，所述接合材料不包含絕緣材料。

方案4所述的半導體裝置的冷卻結構為，在方案1至3中任意一項所述的結構的基礎上，所述第1冷卻體和所述第2冷卻體通過形成在所述第1冷卻體上的第1嵌合部和形成在所述第2冷卻體上的第2嵌合部而組合成一體。

方案5所述的半導體裝置的冷卻結構為，在方案4所述的結構的基礎上，所述第2嵌合部是比周圍突出的突出部，所述第1嵌合部是收容所述突出部的凹部。

方案6所述的半導體裝置的冷卻結構為，在方案5所述的結構的基礎上，在所述第1冷卻體和所述第2冷卻體之間配置有導熱材料。

方案7所述的半導體裝置的冷卻結構為，在方案1至6中任意一項所述的結構的基礎上，在組合成一體的所述第1冷卻體和所述第2冷卻體的外表面上設有電絕緣膜。

方案8所述的電力變換裝置具有多個半導體裝置，其具備：產生熱量的半導體裝置；及冷卻單元，由通過接合材料直接搭載所述半導體裝置的第1冷卻體和具有比所述第1冷卻體大的熱容量的第2冷卻體構成，通過將所述多個半導體裝置容納在絕緣性殼體中，使各半導體裝置間電絕緣。

方案9所述的電力變換裝置為，在方案8所述的結構的基礎上，具備收容所述絕緣性殼體的框體。

方案10所述的電力變換裝置為，是具備通過接合材料分別搭載在多個冷卻體上的多個半導體裝置的電力變換裝置，在所述多個冷卻體之間分別形成有絕緣層。

方案11所述的電力變換裝置為，在方案10所述的結構的基礎上，在冷卻體上設有供給制冷劑的液冷孔。

方案12所述的電力變換裝置為，在方案10或11所述的結構的基礎上，具備多個金屬層，分別配置在所述多個冷卻體和所述多個半導體裝置之間。

根據方案1及2所述的發明，由于能夠將功率半導體直接搭載在冷卻體上，因此能夠實現功率半導體至冷卻體的散熱路徑的低熱阻化，同時作為冷卻單元整體，與以往相比可實現小型化。

根據方案3所述的發明，由于在根據方案1或2所述的發明得到的效果的基礎上，在接合材料中不包含絕緣材料，因此可降低功率半導體和冷卻單元之間的熱阻。

根據方案4所述的發明，在根據方案1至3中任意一項的發明得到的效果的基礎上，能夠牢固地固定第1冷卻體和第2冷卻體。

根據方案5及6所述的發明，由于在根據方案4所述的發明得到的效果的基礎上，能夠抑制第1冷卻體和第2冷卻體的接觸面的位置偏移，消除接觸面之間的間隙，因此能夠減小接觸面的熱阻。