CN102315184A - 半导体器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半导体器件，其具有包括彼此堆叠的多个单元的单元堆叠体。每个单元均包括具有引线部分和连接部分的电源端子。连接部分形成有突起和凹口。当单元彼此堆叠时，一个单元的突起适配于相邻单元的凹口，使得各个单元的电源端子彼此连接。

Description

半导体器件
技术领域
本发明涉及一种半导体器件，其由一堆半导体模块构成，每个模块均具有如下结构：形成有半导体功率元件的至少一个半导体芯片与用于使半导体芯片所产生的热消散的散热器(散热板)一起被树脂模制。
背景技术
例如，在日本专利申请早期公开第2006-165534号中描述了这样的一种半导体器件。在该专利文献中所描述的半导体器件中，形成有半导体功率元件的半导体芯片以及用于使半导体芯片所产生的热消散的散热器被树脂模制为集成的树脂模制部(resin mold section)，该树脂模制部形成有冷却水流过的水槽(water channel)。更具体地，半导体芯片和散热器以板状单元的形式被树脂模制，并且多个板状单元堆叠成使得各个单元的水槽彼此连结。
在上述半导体器件中，每个单元均设置有其电源端子(正极端子)连接至的母线(bus bar)，并且各个单元的母线通过熔接(welding)或焊接(soldering)而彼此电连接。
上述传统的半导体器件具有如下问题：由于必须执行熔接或焊接处理以通过总线连接将各个单元的电源端子彼此连接，因此，制造成本由于其制造工艺复杂以及部件总数大而较高。
发明内容
一个实施例提供了一种半导体器件，其包括：
单元堆叠体，其包括彼此堆叠的多个单元，每个单元均包括：
半导体芯片，其具有彼此相对的第一表面和第二表面，并且形成有半导体功率元件；
第一散热器，其连接至半导体芯片的第一表面；
第二散热器，其连接至半导体芯片的第二表面；
端子部，其电连接至半导体功率元件；
板形的树脂模制部，其覆盖半导体芯片、第一散热器和第二散热器以及端子部，以使得端子部的一部分暴露，第一散热器和第二散热器在与半导体芯片相对的侧上的表面暴露，树脂模制部形成冷却剂流过的冷却剂通道的一部分，以及
第一盖部和第二盖部，其将单元堆叠体保持在其之间，
其中，
每个单元的端子部均包括用于向半导体功率元件提供电流的电源端子，该电源端子包括连接至第一散热器的引线部分以及连接至引线部分并穿过第一表面和第二表面的连接部分，
彼此堆叠的单元中每相邻的两个单元的连接部分在其第一表面和第二表面处彼此电连接。
根据本发明，提供了一种具有包括彼此堆叠的多个单元的单元堆叠体的半导体器件，可以在无需执行熔接或焊接处理以将单元中每相邻的两个单元的电源端子彼此连接的情况下制造该多个单元。
根据包括附图和权利要求的以下描述，本发明的其它优点和特征将变得明显。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的半导体器件1的截面图；
图2A是构成图1所示的半导体器件1的单元10之一的正视图；
图2B是沿线A-A’得到的、图1所示的单元10的截面图；
图3是根据本发明的第二实施例的半导体器件1的截面图；
图4A是构成图3所示的半导体器件1的单元10之一的正视图；
图4B是沿线B-B’得到的、图3所示的单元10的截面图；
图5是根据本发明的第三实施例的半导体器件1的截面图；
图6A是构成图5所示的半导体器件1的单元10之一的正视图；
图6B是沿线C-C’得到的、图5所示的单元10的截面图；
图7是根据本发明的第三实施例的半导体器件的变型的截面图；
图8是根据本发明的第四实施例的半导体器件1的截面图；
图9A是构成图8所示的半导体器件1的单元10之一的正视图；
图9B是沿线D-D’得到的、图8所示的单元10的截面图；
图10是根据本发明的第五实施例的半导体器件1的截面图；
图11A是构成图10所示的半导体器件1的单元10之一的正视图；
图11B是沿线E-E’得到的、图10所示的单元10的截面图；
图12是根据本发明的第六实施例的半导体器件的截面图；
图13A是构成图12所示的半导体器件1的单元10之一的正视图；以及
图13B是沿线F-F’得到的、图12所示的单元10的截面图。
具体实施方式
在下述实施例中，相同的附图标记和字母表示相同的或等效的元件或部分。
第一实施例
图1是根据本发明的第一实施例的半导体器件1的截面图。如图1所示，半导体器件1包括彼此堆叠的多个半导体模块10(在下文中称为单元10)，每个单元10均包括被树脂模制在其中的、构成逆变器(inverter)的各种部件。
图2A是单元10的正视图。图2B是沿线A-A’得到的、图1所示的单元10的截面图。
如图2A和图2B所示，单元10包括半导体芯片11和12、散热器13和14、至少一个电源端子15、负极端子16和控制端子17。这些部件被一体地树脂模制为树脂模制部20。在该实施例中，每个单元10均具有其中逆变器的每相的上臂和下臂之一被模制的1合1(1in 1)结构。然而，单元10可具有其中逆变器的两个臂被模制的2合1结构、或者其中逆变器的三个臂被模制的3合1结构。
半导体芯片11形成有诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)或功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的半导体功率元件(在该实施例中为IGBT)。半导体芯片12形成有续流二极管(下文中，称为“FWD”)。当半导体器件1用于逆变器以驱动三相电动机时，半导体芯片11形成有构成上臂和下臂之一的半导体功率元件，并且半导体芯片12形成有FWD。在该实施例中，半导体功率元件和FWD中的每一个均为电流在其衬底的厚度方向上流动的垂直半导体元件，并且各种焊盘(pad)形成在半导体芯片11和12中的每一个的两个表面上。更具体地，半导体芯片11在其下表面(附图中下侧上的表面)处形成有分别连接至半导体功率元件的栅极和发射极的焊盘。整个上表面(附图中上侧上的表面)用作连接至半导体功率元件的集电极的焊盘。半导体芯片12在其下表面(附图中下侧上的表面)处形成有连接至FWD的阳极的焊盘，并且在其上表面(附图中上侧上的表面)处形成有连接至FWD的阴极的焊盘。
尽管在该实施例中，IGBT和FWD分别形成在分离的半导体芯片11和12中，但是它们可以形成在同一芯片中。另外，半导体芯片11中所形成的半导体功率元件可以是电流在其衬底的表面方向上流动的水平半导体元件。
散热器13和14用作使半导体芯片11和12所产生的热消散的散热板。散热器13不仅物理地连接至半导体芯片11和12，而且电连接至半导体芯片11和12，从而该散热器不仅用作散热板，而且用作连接至IGBT的集电极和FWD的阴极的导线。同样地，散热器14不仅用作散热板，而且用作连接至IGBT的发射极和FWD的阳极的导线。散热器13和14由具有高导热率的金属(诸如，铜)制成，并且成形为矩形。散热器13和14中的每一个均从树脂模制部20暴露，以在其与半导体芯片11或12相对的一个表面处暴露于冷却水。
尽管附图中未示出，但是金属块(metal block)布置在散热器14与半导体芯片11和12中的每一个之间，以便在半导体芯片11中所形成的IGBT的发射极与散热器14之间进行连接、以及在半导体芯片12中所形成的FWD的阴极与散热器14之间进行连接。通过设置这样的金属块，可以在散热器14与半导体芯片11和12的表面之间提供空间，该空间大到足以利于控制端子17与连接至半导体芯片11的栅极的焊盘之间的接合(bonding)。
暴露于冷却水的、散热器13和14中的每一个的表面由绝缘构件(未示出)覆盖，以向冷却水提供绝缘，从而防止冷却水与散热器13和14之间的泄露。
电源端子15由导电材料制成，其中，该电源端子用作将工作电压施加至半导体芯片11和12的正极端子。电源端子15包括一体地或者通过熔接或焊接连结至散热器13的引线部分15a、以及在各个单元10的电源端子15当中进行连接的连接部分15b。电源端子15在除了连接部分15的预定部分外的其它部分处被树脂模制部20覆盖，以与冷却水绝缘并隔离。
引线部分15a通过散热器13电连接至焊盘，其中，该焊盘连接至形成在半导体芯片11的上表面中的IGBT的集电极。引线部分15a与散热器13相对的一端通过熔接或焊接连接至连接部分15b。
如图2B所示，连接部分15b被布置成穿过树脂模制部20的表面。连接部分15b形成有树脂模制部20的上表面的侧上的突起15c和树脂模制部20的下表面的侧上的凹口15d，其中，突起15c突出到树脂模制部20的上表面之外，凹口15d具有与突起15c的形状互补的形状。更具体地，连接部分15b在树脂模制部20所覆盖的部分具有外径恒定的管状形状，在该连接部分的一端处形成有直径比其管状部分的直径更小的突起15c，而在该连接部分另一端处形成有直径与突起15c的直径相同或比突起15c的直径稍大的凹口15d。相应地，由于突起15c适配于相邻单元10的凹口15d，因此，当单元10彼此堆叠时，各个单元10的电源端子15可以彼此连接。
负极端子16连接至半导体芯片11和12的负电极。负极端子16一体地或者通过熔接或焊接被连结至散热器14，并且通过散热器14电连接至与半导体芯片11的下表面中所设置的半导体功率元件的发射极连接的焊盘以及与半导体芯片11的下表面中所设置的FWD的阳极连接的焊盘。负极端子16与散热器14相对的一个端部分从树脂模制部20暴露，从而负极端子16可以通过该暴露部分连接至外部器件。电源端子15在其整个外围被树脂模制部20覆盖，从而电源端子15通过树脂模制部20和稍后描述的O形环42与水槽30隔离。
控制端子17用于感测流过半导体功率元件的栅极导线(gate wire)或流过半导体元件的电流、以及半导体芯片11的温度。控制端子部17通过接合线(未示出)连接至与半导体芯片11的上表面中所形成的半导体功率元件的栅极等连接的焊盘。控制端子17与半导体芯片11相对的一个端部分从树脂模制部20暴露，从而控制端子17可以通过该暴露部分连接至外部器件。由于通过金属块在半导体芯片11的表面与散热器14之间形成了某一空间，因此，半导体芯片11和控制端子17可以彼此电连接，而不会在接合线与散热器14之间引起干扰。
树脂模制部20是通过将树脂注入成型模(forming die)中来形成的，其中，在成型模中设置并布置了各种部件(半导体芯片11和12、散热器13和14、电源端子15、负极端子16和控制端子17)。
树脂模制部20成形为使电源端子15的突起15c和凹口15d与负极端子16的一个端部分和控制端子17的一个端部分一起从树脂模制部20的表面暴露，并且使散热器13的一个表面和散热器14的一个表面分别从树脂模制部20的窗口部分20a和20b暴露。树脂模制部20确保了各个部件的电连接部分的防水性。树脂模制部20具有矩形板的形状。负极端子16从树脂模制部20的一个长边画出。控制端子17从树脂模制部20的另一长边画出。电源端子15的连接部分15b布置在树脂模制部20的四个角中的至少一个(在该实施例中为两个)处。
树脂模制部20形成水槽30的一部分，该水槽30构成半导体器件1的冷却机构。更具体地，树脂模制部20在单元10的各个部件位于其间的两端处形成有用作主水通道的通道孔20c，并且在其上表面和下表面处形成有凹进部分20d。通道孔20c和凹进部分20d形成水槽30的一部分。通过堆叠多个单元10，完成包括各个单元10的通道孔20c和凹进部分20d的水槽30。
另外，树脂模制部20形成有围绕凹进部分20d的槽20e，其中，O形环42适配作为密封构件。彼此堆叠的各个单元10的O形环42确保单元10中每相邻的两个单元之间的密封，以防止流过水槽30的作为冷却剂的冷却水泄露到树脂模制部20外。由于电源端子15比O形环42更向外布置，因此，可以防止冷却水从水槽30泄漏到电源端子15。
如图1所示，半导体器件1设置有盖部40、盖与管(lid with pipe)部41、O形环42和作为扣紧构件的螺栓43。
盖部40和盖与管部41分别布置在一堆单元10(下文中，称为“单元堆叠体”)的两端处。
盖部40是形状与树脂模制部20的形状相对应的板状构件，从而凹进部分20d在盖部40与布置在盖部40的侧上的单元堆叠体的一端处的单元10之间形成间隙。在面向单元10的侧上的盖部40的表面形成有装配了密封构件的槽40a。
盖与管部41包括形状与树脂模制部20的形状相对应的板状构件、以及两个管41a和41b。管41a和41b中的一个用作冷却水的入口，而另一个用作冷却水的出口。管41a和41b布置在与通道孔20c的位置相对应的位置处。盖与管部41在分别面向连接部分15b的部分处设置有分别连接至连接部分15b的端子连接部分41c，从而可以通过端子连接部分41c向半导体器件1提供来自外部电源的电力。端子连接部分41在与单元10相对的侧上形成有从盖与管部41突出的突起41d，而在面向单元10的侧上形成有适配于连接部分15b的突起15c的凹口41e。
O形环42(其为环状密封构件)被装配在单元10的槽20e和盖40的槽40a中的每一个中，以便在单元10中每相邻的两个单元之间、在单元10与盖部40之间、以及在单元10和盖与管部41之间进行密封。
对螺栓43进行紧固，以利用槽20e和槽40a中所装配的O形环42使盖部40和盖与管部41彼此扣紧，盖部40布置在单元堆叠体的一端处，而盖与管部41布置在单元堆叠体的另一端处。通过对螺栓43进行紧固，完成具有由管41a和41b、通道孔20c以及凹进部分20d形成的水槽30的半导体器件1。在该半导体器件1中，O形环42通过螺栓43的压力挤压，以提供必要的密封。螺栓43是可拆卸的螺栓。通过对螺栓43进行拆卸，可以将单元10、盖部40和盖与管部41彼此移开。盖部40和盖与管部41中的每一个均形成有螺栓孔。螺栓43被插入到螺栓孔中并被紧固，以完成半导体器件1。
由于该实施例的半导体器件1具有如下结构：O形环42在单元10中每相邻的两个单元之间、在盖部40与单元10之间、以及在盖与管部41和单元10之间进行密封，因此可以在防止冷却水从水槽30泄露时有效地冷却包括在各个单元10中的半导体芯片11。更具体地，如图1所示，一条主水通道31由管41a和形成在各个单元10中的两组通道孔20c中的一组形成，而另一主水通道32由管41b和形成在各个单元10中的另一组通道孔20c形成。分支水通道33由各个单元10的凹进部分20d形成。相应地，如图1中的箭头所示，从管41a进入的冷却水经过主水通道31流向各个单元10，流向主水通道32，并且从管41b排出。由于每个单元10中与冷却水接触的散热器13和14被冷却，因此，可以有效地去除半导体芯片11所产生的热。
通过在O形环42装配在槽20e和40a中、并且单元堆叠体保持在盖部40和盖与管部41之间的状态下对螺栓43进行紧固，来制造该实施例的半导体器件1。此时，通过将各个单元10的电源端子15的连接部分15b的突起15c适配于对应的相邻单元10的电源端子15的连接部分15b的凹口15d、或者盖与管部41的端子连接部分41c的凹口41e中，确保盖与管部41的端子连接部分41c与各个单元10的电源端子15之间的连接。
在该实施例的上述半导体器件1中，在将单元10彼此堆叠时，各个单元10的电源端子15的连接部分15b分别电连接至对应的相邻单元10的电源端子15的连接部分15b。
更具体地，每个单元10均具有如下结构：电源端子15的连接部分15b包括突起15c和凹口15d，并且各个单元10的电源端子15位于单元10中的相同位置处。相应地，当单元10彼此堆叠时，单元10的电源端子15的连接部分15b分别适配于对应的相邻单元10中的那些电源端子的连接部分中并且与其电连接。相应地，可以在无需通过熔接或焊接将单元10的电源端子15彼此连接的情况下制造半导体器件1。因此，由于制作工艺简单并且部件总数小，因此，可以降低制造成本。
第二实施例
接下来，描述本发明的第二实施例。由于第二实施例与第一实施例不同之处仅在于电源端子15的结构，因此，第二实施例的以下描述关注与第一实施例的差别。
图3是根据本发明的第二实施例的半导体器件1的截面图。图4A是构成图3所示的半导体器件1的单元10之一的正视图。图4B是沿线B-B’得到的、图3所示的单元10的截面图。
如图3以及图4A和图4B所示，类似于第一实施例的半导体器件1，该实施例的半导体器件1被配置成如下结构：当单元10彼此堆叠时，各个单元10的电源端子15连接至对应的相邻单元10的电源端子。然而，该实施例的电源端子15的结构是根据第一实施例的电源端子的结构修改的。在该实施例中，电源端子15是具有在散热器13的表面方向上延伸的部分的扁平状端子，并且相对应散热器13的表面以直角朝中间弯曲，以使得其端部分朝向散热器13的表面延伸。在散热器13的表面方向上延伸的该部分形成引线部分15a，而弯曲以垂直地延伸至散热器13的表面的端部分形成连接部分15b。
连接部分15b的端从模制部20突出。模制部20在其背面(下表面)处形成有到达连接部分15f的端子插入孔20f。端子插入孔20f被形成为垂直地延伸至散热器13的表面并与连接部分15b对齐。
同样地，盖与管部41的端子连接部分41c被形成为使得其凹口41e具有与扁平状电源端子15的连接部分15b的端部分的形状互补的形状。
在该实施例中，如图3所示，当单元10彼此堆叠时，各个单元10的电源端子15的连接部分15b的端适配于形成在对应的相邻单元10的树脂模制部20中的端子插入孔20f。在除了与盖与管部41接触的单元之外的单元20中的每一个中，适配于端子插入孔20f的连接部分15b接触树脂模制部20的电源端子15，以与该电源端子15电连接。在与盖与管部41接触的单元10中，电源端子15的连接部分15b适配于盖与管部41的端子连接部分41c的凹口41e。这样，各个单元10的电源端子15和盖与管部41的端子连接部分41c彼此电连接。
如以上所述，当电源端子15是扁平状端子时，可以提供第一实施例所提供的相同优点。
第三实施例
接下来，描述本发明的第三实施例。由于第三实施例与第一实施例不同之处仅在于电源端子15的结构和使用螺栓43的固定结构，因此，第三实施例的以下描述关注于与第一实施例的差别。
图5是根据本发明的第三实施例的半导体器件1的截面图。图6A是构成图5所示的半导体器件1的单元10之一的正视图。图6B是沿线C-C’得到的、图5所示的单元10的截面图。
如图5以及图6A和图6B所示，在该实施例中，螺栓43适配于电源端子15的连接部分15b。更具体地，如图6B所示，电源端子15的连接部分15b的形状为具有中空部分的管，从而当单元10彼此堆叠时，容纳螺栓43的腔体由各个单元10的一连串中空部分形成。
同样地，盖与管部41的端子连接部分41c具有包括中空部分的管的形状以将螺栓43容纳在其中。
相应地，当单元10如图5所示彼此堆叠时，各个单元10的电源端子15的连接部分15b彼此电接触。此外，通过对螺栓43进行紧固来将盖部40和盖与管部41彼此扣紧(其中，单元10保持在盖部40和盖与管部41之间)，使螺栓43与端子连接部分41c或电源端子15的连接部分15b的中空部分的内表面电接触。相应地，在该实施例中，可以通过螺栓43向半导体器件1提供电力。
如以上所述，当电源端子15的连接部分15b形成有作为适配螺栓43的螺栓孔的中空部分时，可以提供第一实施例所提供的相同优点。
第三实施例的变型
如第三实施例的情况一样，当电源端子15的连接部分15b形成有作为适配螺栓43的螺栓孔的中空部分时，可能未充分建立螺栓43与端子连接部分41c之间、或者螺栓43与电源端子15的连接部分15b之间的电连接。在这种情况下，可采用图7所示的结构。
图7是第三实施例的半导体器件1的变型的截面图。如图7所示，在该变型中，管状网孔金属构件43a布置在螺栓43周围。管状网孔金属构件43a通过在螺栓43被紧固时被螺栓43的两端挤压而扩大直径。结果，使得管状网孔金属构件43a与螺栓43和电源端子15的连接部分15b的内表面接触，以在电源端子15与螺栓43之间进行扣紧的电连接。
另外，根据该变型，由于螺栓43通过管状网孔金属构件43电连接至电源端子15，因此，可以从盖与管部41除去端子连接部分41c。
第四实施例
接下来，描述本发明的第四实施例。第四实施例涉及每个均包括两个半导体功率元件的单元10彼此堆叠的2合1结构。
图8是根据本发明的第四实施例的半导体器件1的截面图。图9A是构成图8所示的半导体器件1的单元10之一的正视图。图9B是沿D-D’得到的、图8所示的单元10的截面图。
在该实施例中，半导体芯片11和12中的每一个均包括FWD和作为半导体功率元件的IGBT。更具体地，半导体芯片12包括构成上臂的IGBT和FWD，而半导体芯片11包括构成下臂的IGBT和FWD。
半导体芯片11和12布置在相对的方位。更具体地，在半导体芯片12中，IGBT的集电极和FWD的阴极位于附图中的上侧，而IGBT的栅极和发射极以及FWD的阳极位于附图中的下侧。相反，在半导体芯片11中，IGBT的栅极和发射极以及FWD的阳极位于附图中的上侧，而IGBT的集电极和FWD的阴极位于附图中的下侧。
散热器13被划分成第一散热器13a和第二散热器13b。第一散热器13a连接至半导体芯片12的上表面，而第二散热器13b连接至半导体芯片11的上表面。另一方面，散热器14通常用于上臂和下臂。散热器14连接至半导体芯片11和12的下表面。
第一散热器13a与结构与第一实施例的电源端子15的结构相同的电源端子15连接。
如上所述，具有2合1结构的半导体器件1可以设置有结构与第一实施例的电源端子15的结构相同的电源端子15。相应地，根据第四实施例，可以提供与第一实施例所提供的优点相同的优点。
第五实施例
接下来，描述本发明的第五实施例。由于第五实施例与第一实施例不同之处仅在于电源端子15的结构，因此，第五实施例的以下描述关注与第一实施例的差别。
在以上实施例中，电源端子15的连接部分15b布置在密封构件(O形环)外部。然而，如果连接部分15b例如通过在除了用于在各个单元10当中进行电连接的部分外的部分处被绝缘膜覆盖而绝缘，则连接部分15b可布置在密封构件内部。即，如果连接部分15b与外部基本上绝缘，则连接部分15b可以布置在水槽30内。
图10是根据本发明的第五实施例的半导体器件1的截面图。图11A是构成图10所示的半导体器件1的单元10之一的正视图。图11B是沿线E-E’得到的、图10所示的单元10的截面图。
如图10以及图11A和图11B所示，如在第一实施例的情况下一样，在该实施例中，电源端子15的连接部分15b形成为穿过树脂模制部20的上表面和下表面。然而，穿过的位置不同于第一实施例中的位置。更具体地，在该实施例中，电源端子15的连接部分15b布置在O形环42内部，以在构成冷却剂通道的水槽30内延伸。电源端子15的连接部分15b的外围被绝缘膜15e覆盖。作为密封构件的O形环15f布置在突起15c和凹口15d面向彼此的位置、以及突起15c和盖与管部41的端子连接部分41c的凹口41e面向彼此的位置。在上述结构中，O形环15f保持在单元10中每相邻的两个单元的连接部分15b之间，以将位于O形环15f内部的突起15c和凹口15d与水槽30隔离并密封突起15c和凹口15d。
另外，在该实施例中，为了在水槽30内使各个单元10的连接部分15b彼此连接，连接部分15b的凹口15d布置在比树脂模制部20的凹进部分20的底部更加凹入的位置处，以使得O形环15f进入树脂模制部20。相应地，连接部分15b的凹口15d在盖部40的侧处暴露于水槽30。因此，盖部40还在与连接部分15b的凹口15d相对应的位置处设置有突起40b，并且O形环40c设置在突起40b周围，以使得连接部分15b的凹口15d在盖部40的侧处不暴露于水槽30。
如上所述，电源端子15的连接部分15b可以布置成在水槽30内延伸。在上述结构中，通过利用绝缘膜15e覆盖连接部分15b以使连接部分15b与水槽30中的冷却水(冷却剂)绝缘，可以防止从电源端子15漏电。根据第五实施例，可以提供与第一实施例提供的优点相同的优点。
第六实施例
接下来，描述本发明的第六实施例。由于第六实施例与第一实施例不同之处仅在于电源端子15的结构，因此，第五实施例的以下描述关注与第一实施例的差别。
图12是根据本发明的第六实施例的半导体器件1的截面图。图13A是构成图12所示的半导体器件1的单元10之一的正视图。图13B是沿线F-F’得到的、图12所示的单元10的截面图。
如图12以及图13A和图13B所示，与第五实施例的情况一样，在该实施例中，电源端子15的连接部分15b布置在O形环42内部，以在构成冷却剂通道的水槽30内延伸。然而，在该实施例中，连接部分15b被布置成使得其位于水槽30内的部分被绝缘管15g围绕，并且O形环14f布置在绝缘管15g的两端处。根据上述结构，连接部分15b的未被树脂模制部20覆盖的部分可以与水槽30隔离，并且通过绝缘管15和O形环14f确保连接部分15b与水槽30之间的密封。
如上所述，当电源端子15被布置成连接部分15b在水槽30内延伸时，连接部分15b可仅在其从树脂模制部20暴露的部分处被绝缘管14g围绕，并且O形环14f可布置在绝缘管14g的两端处。根据第六实施例，可以提供与第一实施例所提供的优点相同的优点。
其它实施例
(1)在第一实施例中，通过螺栓43将单元堆叠体扣紧于盖部40和盖与管部41。然而，可通过与螺栓不同的其它适当装置来将单元堆叠体扣紧于盖部40和盖与管部41。例如，替代螺栓，可使用在其两端处设置有钩的固定装置，钩之间的距离小于半导体器件1(包括盖部40、盖与管部41和彼此堆叠的单元10)的宽度，以使得通过钩的弹力将单元10牢固地保持在盖部40和盖与管部41之间。
单元10、盖部40和盖与管部41可彼此附着。在这种情况下，如果该附着提供了所需的密封，则可除去O形环42。此外，在这种情况下，通过比单元20的附着部分、盖部40和盖与管部41更加向外地布置电源端子15的连接部分15b，可以防止冷却水接触连接部分15b。
(2)在上述实施例中，每个单元10均在两个位置处设置有电源端子15。然而，每个单元10可在单个位置或三个以上的位置处设置有电源端子15。
(3)在上述实施例中，盖部40和盖与管部41中的每一个均由绝缘材料制成。然而，它们可以由导电材料制成。在这种情况下，端子连接部分41c被绝缘膜覆盖，以使得其与盖与管部41绝缘。
在上述实施例中，盖与管部41设置有端子连接部分41c，以与各个单元20的电源端子15电连接。然而，端子连接部分41c可设置在用作冷却水的入口和出口的管41a和41b的相对侧处所布置的盖部40中，以使得从与管41a和41b相对的侧向半导体器件1供电。
(4)第四实施例是半导体芯片11和12布置在相反方位的2合1结构的示例。然而，半导体芯片11和12可布置在相同方位。在这种情况下，散热器13和14中的每一个均被划分成两个部分，散热器13和14中的每一个的两个部分分别连接至半导体芯片11或12的上表面和下表面，并且上臂的IGBT的发射极和FWD的阳极通过连接构件连接至下臂的IGBT的集电极和FWD的阴极。
(5)第四实施例是电源端子15具有与第一实施例中所使用的电源端子15的结构相同的结构的2合1结构的示例。然而，第四实施例可使用结构与第二、第三、第五或第六实施例、或者第三实施例的变型中所使用的电源端子15的结构相同的电源端子15。
(6)在上述实施例中，散热器13和14中的每一个均具有矩形。然而，它们可以具有与矩形不同的形状，以使得它们具有更大的表面，从而具有更高的散热效率。例如，不连接至电源端子15的散热器13和14可以形成有允许电源端子15穿过同时不与电源端子15接触的槽口(notch)。
(7)在上述实施例中，树脂模制部20具有矩形板的形状。然而，其可以是任何板状的形状，诸如椭圆板形状。
(8)在使用绝缘管14g的第六实施例中，电源端子15的连接部分15b具有与第一实施例中的电源端子15的连接部分的形状相同的形状。然而，在半导体器件1使用绝缘管14g的情况下，电源端子15可以是具有如第二实施例中所示的扁平形状的电源端子。
(9)上述实施例的半导体器件具有各个单元的电源端子在单元彼此堆叠时彼此电连接的结构。然而，还可以在除了电源端子外的用于向半导体功率元件提供工作电流的端子(例如，逆变器的下臂的负极端子)彼此连接时使用本发明。另外，本发明可应用于具有不仅电源端子而且负极端子都彼此连接的2合1结构的半导体器件。
上述优选实施例仅是由以下所附权利要求描述的本申请的发明的示例。应该理解，本领域的技术人员会想到，可进行优选实施例的变型。

Claims (9)

1.一种半导体器件，包括：
单元堆叠体，其包括彼此堆叠的多个单元，每个单元均包括：
半导体芯片，其具有彼此相对的第一表面和第二表面，并且形成有半导体功率元件；
第一散热器，其连接至所述半导体芯片的所述第一表面；
第二散热器，其连接至所述半导体芯片的所述第二表面；
端子部，其电连接至所述半导体功率元件；
板形的树脂模制部，其覆盖所述半导体芯片、所述第一散热器和所述第二散热器以及所述端子部，以使得所述端子部的一部分暴露，所述第一散热器和所述第二散热器在与所述半导体芯片相对的侧上的表面暴露，所述树脂模制部形成冷却剂流过的冷却剂通道的一部分，以及
第一盖部和第二盖部，其将所述单元堆叠体保持在其之间，
其中，
每个单元的所述端子部包括用于向所述半导体功率元件提供电流的电源端子，所述电源端子包括连接至所述第一散热器的引线部分以及连接至所述引线部分并穿过第一表面和第二表面的连接部分，
彼此堆叠的单元中每相邻的两个单元的所述连接部分在其第一表面和第二表面处彼此电连接。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述连接部分由穿过所述树脂模制部的第一表面和第二表面的构件制成，所述构件的一端形成有从所述树脂模制部突出的突起，所述构件的另一端形成有具有与所述突起的形状相对应的形状的凹口，各个单元中每相邻的两个单元的所述连接部分通过所述凹口与适配于所述凹口的所述突起之间的接触而彼此电连接。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述电源端子具有扁平形状，所述连接部分在其一端从所述树脂模制部的所述第一表面突出，并且在所述树脂模制部的所述第二表面的位置处形成有端子插入孔，各个单元中每相邻的两个单元的所述连接部分通过所述端子插入孔与适配于所述插入孔的所述连接部分的所述一端之间的接触而彼此电连接。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括密封部，所述密封部被形成为围绕所述冷却剂通道，以在单元中每相邻的两个单元之间进行密封，所述连接部分位于所述密封部外。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述连接部分被布置成在所述冷却剂通道内延伸，并且在从所述树脂模制部暴露的至少一部分处被绝缘构件覆盖，以使得所述连接部分与流过所述冷却剂通道的冷却剂绝缘。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述绝缘构件被形成为绝缘管，从所述树脂模制部暴露的所述连接部分的一部分由所述绝缘管围绕，并且所述绝缘管在其两端处设置有密封构件，以使得从所述树脂模制部暴露的所述连接部分的一部分与所述冷却剂通道隔离，所述连接部分与所述冷却剂通道之间的密封通过所述绝缘管和所述密封构件来确保。
7.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述密封部是密封环，并且所述单元堆叠体由将所述单元堆叠体保持在所述第一盖部与所述第二盖部之间的固定构件扣紧于所述第一盖部和所述第二盖部。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，
所述单元堆叠体由被紧固以将所述单元堆叠体保持在所述第一盖部与所述第二盖部之间的至少一个螺栓扣紧于所述第一盖部和所述第二盖部，
所述连接部分是管状构件，所述管状构件具有中空部分并且穿过所述树脂模制部的所述第一表面和所述第二表面，
所述螺栓适配于所述各个单元的所述连接部分的所述中空部分，以使得所述单元堆叠体固定于所述第一盖部和所述第二盖部，并且所述各个单元的所述电源端子电连接至所述螺栓。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，还包括围绕所述螺栓的外围的管状网孔金属构件，所述管状网孔金属构件在所述螺栓被紧固时直径扩大，以使得所述各个单元的所述电源端子的所述连接部分的内表面电连接至所述螺栓。
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