半导体模块、车辆及制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体模块、车辆及制造方法，当冷却装置内流过的制冷剂的流量下降时，半导体模块的多个半导体元件所产生的热量向经过冷却翅片附近的制冷剂移动的效率会降低。具备半导体装置和冷却装置的半导体模块中，半导体装置具有半导体芯片和安装半导体芯片的电路基板，冷却装置具有：安装半导体装置的顶板；外套，该外套包括与顶板相连接的侧壁、与侧壁连接且面向顶板的底板、以及从底板向顶板的一侧以逐渐变细的方式延伸的冷却翅片，其中，至少底板和冷却翅片形成为一体，至少冷却翅片的一端固接在顶板上；以及由顶板和外套所划定且用于供制冷剂流通的制冷剂流通部。

【技术实现步骤摘要】
半导体模块、车辆及制造方法
本专利技术涉及半导体模块、车辆及制造方法。
技术介绍
以往，已知有安装了包括冷却翅片的冷却装置且具有功率半导体芯片等多个半导体元件的半导体模块(参照例如专利文献1-5)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2017-183421号公报专利文献2：国际公开WO2011/069174专利文献3：日本专利特开2009-277768号公报专利文献4：日本专利特开平7－176654号公报专利文献5：日本专利特开平10－321774号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在上述半导体模块中，当冷却装置内流过的制冷剂的流量下降时，多个半导体元件所产生的热量向经过冷却翅片附近的制冷剂移动的效率降低。解决技术问题所采用的技术方案为了解决上述问题，本专利技术的第一方式中提供一种具备半导体装置和冷却装置的半导体模块。半导体装置可以具备半导体芯片和安装半导体芯片的电路基板。冷却装置可以包括安装半导体装置的顶板。冷却装置还可以包括外套，该外套包括：与顶板相连接的侧壁、与侧壁相连接且面向顶板的底板、以及从底板向顶板的一侧以逐渐变细的方式延伸的冷却翅片。外套中，至少底板和冷却翅片可以形成为一体。外套中，至少冷却翅片的一端可以固接在顶板上。冷却装置可以包括由顶板和外套划定的用于供制冷剂流通的制冷剂流通部。冷却装置可以包括与制冷剂流通部的一侧连通且用于将制冷剂导入制冷剂流通部的入口。冷却装置可以包括与制冷剂流通部的一侧的相反侧连通且用于将制冷剂从制冷剂流通部导出的出口。冷却翅片可以在与顶板的主面平行的面内的截面上呈从一侧朝向相反侧的方向上较长且角部被倒圆的大致菱形。冷却翅片的截面上的角部的曲率半径可以是顶板的一侧的曲率半径大于底板侧的曲率半径。制冷剂流通部可以是面内具有长边和短边的大致矩形。制冷剂流通部可以具有包含冷却翅片的翅片区域，该翅片区域呈长边方向比短边方向要长的大致长方形。制冷剂流通部可以具有比翅片区域更靠一侧且与入口连通并沿长边方向延伸的一连通区域。制冷剂流通部可以具有比翅片区域更靠相反侧且与出口连通并沿长边方向延伸的另一连通区域。侧壁可以从底板向顶板的一侧以逐渐变细的方式延伸。侧壁的厚度可以比顶板的厚度要厚，底板的厚度可以比侧壁的厚度要厚。侧壁和冷却翅片可以具有相同的尺寸。冷却翅片和顶板可以通过粘接剂固接。相邻的多个冷却翅片间的距离可以在粘接剂厚度的5倍以上。冷却翅片固接在顶板上的一侧的角部可以被倒圆，粘接剂可以具有形成胶瘤的区域。本专利技术的第二方式中提供一种具备第一方式的半导体模块的车辆。本专利技术的第三方式中提供一种第一方式的半导体模块的制造方法。制造方法中，可以通过对连续的一块板状构件使用与外套形状相对应的模具来进行冲压加工，从而形成外套。上述专利技术的概要并不是对本专利技术的所有必要特征的列举。这些特征群的副组合也可以构成专利技术。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的半导体模块100的一个示例的示意性立体图。图2是表示本专利技术的一实施方式的半导体模块100的冷却装置10的一个示例的示意性立体图。图3是表示本专利技术的一个实施方式的半导体模块100的一个示例的示意性剖视图。图4是图3中虚线所示区域A的局部放大图。图5是表示本专利技术的一个实施方式的半导体模块100的冷却装置10中的翅片区域95和半导体装置70的配置、冷却翅片94的形状、以及制冷剂的流向的一个示例图。图6是说明冷却翅片94的xy平面的截面形状的一个示例图。图7是说明制冷剂流通部92中流过各半导体装置70附近的制冷剂的流速差的一个示例图。图8是表示制冷剂以低流量流过的情况下V相单元70V中的流过半导体芯片78-2附近的翅片区域95的制冷剂的z轴方向流速分布的一个示例的曲线图。图9是表示本专利技术的一实施方式的车辆200的概要图。图10是本专利技术的一实施方式的半导体模块100的主电路图。具体实施方式下面，通过专利技术的实施方式对本专利技术进行说明，但以下的实施方式并不是对权利要求书所涉及的专利技术进行的限定。另外，实施方式中说明的特征的组合并不全是解决本专利技术的技术问题的技术手段所必需的。图1是表示本专利技术的一个实施方式的半导体模块100的一个示例的示意性立体图，图2是表示半导体模块100的冷却装置10的一个示例的示意性立体图。图3是表示本专利技术的一个实施方式的半导体模块100的一个示例的示意性剖视图，图4是图3中虚线所示的区域A的局部放大图。图5是表示本专利技术的一个实施方式的半导体模块100的冷却装置10中的翅片区域95和半导体装置70的配置、冷却翅片94的形状、以及制冷剂的流向的一个示例图。其中，图2中为了简化，用点来表示设有冷却翅片94的区域即翅片区域95，来代替冷却翅片94的图示。图3中，示出了图1所示的半导体模块100中的U相单元70U的半导体芯片78和图2所示的冷却装置10的出口42这两者被xz平面假想切断的状态。图5中，用虚线表示图1所示的U相单元70U、V相单元70V和W相单元70W。半导体模块100具备半导体装置70和冷却装置10。本例的半导体装置70载放在冷却装置10上。本说明书中，将与载放有半导体装置70的冷却装置10的面平行的面设为xy面，将与xy面垂直的轴设为z轴。xyz轴构成右手坐标系。本说明书中，将z轴方向上从冷却装置10朝向半导体装置70的方向称为上方，将相反的方向称为下方，但上下方向并不限于重力方向。此外，本说明书中，将各部件的面中位于上侧的面称为上表面，将位于下侧的面称为下表面，将位于上表面与下表面之间的面称为侧面。本说明书中，俯视表示从z轴正方向观察半导体模块100的情况。半导体装置70具有半导体芯片78和安装半导体芯片78的电路基板76。本例的半导体装置70可以包括3块电路基板76，各电路基板76上可以搭载2个半导体芯片78。本例的半导体装置70可以是功率半导体装置，具有包括电路基板76和半导体芯片78-1及半导体芯片78-4的U相单元70U、包括电路基板76和半导体芯片78-2及半导体芯片78-5的V相单元70V、包括电路基板76和半导体芯片78-3及半导体芯片78-6的W相单元70W。本例的半导体模块100可以作为构成三相交流逆变器的装置来发挥作用。其中，U相单元70U、V相单元70V和W相单元70W的各半导体芯片78成为半导体模块100工作时产生热量的发热源。本例的半导体芯片78可以是纵型半导体元件，具备上表面电极和下表面电极。半导体芯片78例如可以包括形成在硅等半导体基板上的绝缘栅形双极晶体管(IGBT)、MOS场效应晶体管(MOSFET)和续流二极管(FWD)等元件。半导体芯片78可以是在一块半导体基板上形成有IGBT和FWD的反向导通IGBT(RC-IGBT)。RC-IGBT中，IGBT和FWD可以反向并联连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体模块，具备半导体装置和冷却装置，其特征在于，/n所述半导体装置具备半导体芯片和安装所述半导体芯片的电路基板，/n所述冷却装置包括：/n安装所述半导体装置的顶板；/n外套，该外套包括：与所述顶板相连接的侧壁、与所述侧壁相连接且与所述顶板相向的底板、以及从所述底板向所述顶板的一侧以逐渐变细的方式延伸的冷却翅片，至少所述底板和所述冷却翅片形成为一体，且至少所述冷却翅片的一端固接在所述顶板上；以及/n由所述顶板和所述外套所划定的用于供制冷剂流通的制冷剂流通部。/n

【技术特征摘要】
20190215 JP 2019-0250431.一种半导体模块，具备半导体装置和冷却装置，其特征在于，
所述半导体装置具备半导体芯片和安装所述半导体芯片的电路基板，
所述冷却装置包括：
安装所述半导体装置的顶板；
外套，该外套包括：与所述顶板相连接的侧壁、与所述侧壁相连接且与所述顶板相向的底板、以及从所述底板向所述顶板的一侧以逐渐变细的方式延伸的冷却翅片，至少所述底板和所述冷却翅片形成为一体，且至少所述冷却翅片的一端固接在所述顶板上；以及
由所述顶板和所述外套所划定的用于供制冷剂流通的制冷剂流通部。


2.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，
所述冷却装置还包括：
与所述制冷剂流通部的一侧连通且用于将制冷剂导入所述制冷剂流通部的入口；以及
与所述制冷剂流通部的所述一侧的相反侧连通且用于从所述制冷剂流通部导出制冷剂的出口，
所述冷却翅片在与所述顶板的主面平行的面内的截面中，具有从所述一侧朝向所述相反侧的方向上较长且角部被倒圆的大致菱形。


3.如权利要求2所述的半导体模块，其特征在于，
所述冷却翅片在所述截面中的所述角部的曲率半径在所述顶板的一侧要大于所述底板的一侧。


4.如权利要求2或3所述的半导体模块，其特征在于，
所述制冷剂流通部在所述面内呈具有长边和短边的大致矩形，包括：
包含所述冷却翅片且具有在所述长边的方向上比在所述短边的...

【专利技术属性】
技术研发人员：新井伸英，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP