[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 201380019990.7
• 申請日: 2013-10-07
• 公開（公告）號: CN104247010A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 安達新一郎
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H05K7/20
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及一種具備用于冷卻半導體元件的冷卻器的半導體裝置。

背景技術

在以混合動力汽車、電動汽車等為代表的使用電動機的設備中，為了節能而利用電力變換裝置。在該電力變換裝置中廣泛使用著半導體模塊。構成這種用于節能的控制裝置的半導體模塊具備控制大電流的功率半導體元件。通常的功率半導體元件在控制大電流時發熱，隨著電力變換裝置不斷小型化、高輸出化，其發熱量增加。因此，在具備多個功率半導體元件的半導體模塊中，其冷卻方法成為大問題。

作為為了冷卻半導體模塊而安裝到半導體模塊的冷卻器，以往使用液冷式的冷卻器。該液冷式的冷卻器具備：金屬制的散熱基板，其與搭載功率半導體元件的絕緣基板的、該半導體模塊的相反側的面接合；散熱用的散熱片，其一體地形成于該散熱基板；以及箱型形狀的冷卻盒，其收容該散熱片，液密地安裝到上述散熱基板。該冷卻盒上連接有冷卻介質(冷卻液)的導入口和排出口。在冷卻盒內形成以下流路：從導入口導入到冷卻盒內的冷卻介質通過散熱片后從排出口排出。由外部的泵進行加壓的冷卻介質(例如水、長效冷卻液等)被從導入口導入，流過冷卻盒內的流路，由此功率半導體元件的熱能經由散熱片散熱到冷卻介質。冷卻介質被從排出口排出，在外部的換熱器中冷卻之后，通過泵進行加壓而返回到冷卻盒內的流路。

關于這種冷卻器，存在以下冷卻器：在冷卻器的長邊方向端部設有冷卻介質的入口與出口，在該入口與出口之間的冷卻器內的流路上，將與多個半導體模塊分別對應地設置的散熱片沿著冷卻器的長邊方向排列并使冷卻介質與該散熱片直接接觸(專利文獻1)。關于專利文獻1所圖示的冷卻器，冷卻介質的入口與出口分別被設于散熱裝置的背面，換言之被設于冷卻器的底面。

關于液冷式的冷卻器，為了提高冷卻效率，想了以下各種辦法：增加冷卻介質的流量，或者將冷卻器所具備的散熱用的散熱片(冷卻體)設為導熱率好的形狀，或者使用導熱率高的材料作為構成散熱片的材料等。

例如存在一種在冷卻器的入口部與冷卻介質通路之間設有用于促進冷卻介質分散的壁的冷卻器(專利文獻2)。另外，存在一種在冷卻器的入口與出口之間設有用于使制冷劑擴散的槽或者突起的冷卻器(專利文獻3)。另外，存在一種冷卻劑的導入管和排出管被設于散熱器的長邊方向端側周緣的角部附近并在導入管與排出管之間設有柱狀部件的冷卻器(專利文獻4)。另外，存在以下一種冷卻器：在與周壁部一體化的長方形的底座部，除了其角部以外設有散熱突起，在與該散熱突起的前端相對置地設置的下蓋設有冷卻介質的流入口、流出口，在底座部的角部促進冷卻介質的湍流而提高冷卻效率(專利文獻5)

專利文獻1：日本特開2001-308246號公報(參照段落[0018]和圖1)

專利文獻2：日本特開2007-123607號公報(參照權利要求書和段落[0041])

專利文獻3：日本特開2005-19905號公報(參照權利要求書和圖1)

專利文獻4：日本特開2007-294891號公報(參照段落[0017])

專利文獻5：日本特開2011-103369號公報(參照段落[0031]和圖1)

發明內容

發明要解決的問題

在專利文獻1所記載的冷卻器中，流過冷卻器內的冷卻介質的流量在其流路的寬度方向中央部多而在周圍部少，因此配置在流過冷卻器內的冷卻介質的流路的寬度方向中央附近的半導體元件與配置在周圍部的半導體元件在冷卻程度上產生差異。關于這一點，當如專利文獻2～5所記載那樣設置用于促進冷卻介質分散的壁、槽、突起等時，能夠在通路的寬度方向上抑制流量的偏差，能夠抑制各半導體元件的冷卻程度的差。

然而，對冷卻器的散熱性能的要求不止，隨著電力變換裝置的小型化、高輸出化，要求提高散熱性能。

另外，關于專利文獻1、專利文獻5所圖示的冷卻器，將冷卻介質的入口與出口設于冷卻器底面，因此在該冷卻器底面的下方無法與冷卻器重疊地設置電子部件、例如薄膜電容器。

本發明是有利地解決上述問題的發明，目的在于提供一種具備如下冷卻器的半導體裝置，該冷卻器能夠提高散熱性能，并且能夠有效利用冷卻器底面的下方的空間而能夠在冷卻器的下方重疊地配置電子部件。

用于解決問題的方案

為了達到上述目的，提供以下的半導體裝置。