CN104247009A - 半导体装置以及半导体装置的制造方法 - Google Patents

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两角朗
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Abstract

本发明提供一种半导体装置以及半导体装置的制造方法,所述半导体装置的散热性良好,可靠性高,且抑制了加工成本的负担增大。半导体装置(1)包括绝缘基板(12)、半导体元件(13、14)以及冷却器(20)。冷却器(20)具有:散热基板(21),与绝缘基板(12)接合;多个散热片(22),设置在所述散热基板(21)的与绝缘基板(12)接合的面的相反侧的面;以及壳体(23),收纳散热片(22)并且设置有冷却液的导入口及排出口。在设置在所述壳体(23)的侧壁(23b)的上端部的缺口(23k)设置有散热基板(21)的端部并且散热基板(21)与壳体(23)液密地接合。

Description

半导体装置以及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体装置以及半导体装置的制造方法,所述半导体装置包括用来将半导体元件冷却的冷却器。
背景技术
在以混合动力汽车或电动汽车等为代表的使用电动机的机器中,为了节能而利用功率转换装置。在该功率转换装置中,广泛地使用半导体模块。这种构成用于节能的控制装置的半导体模块包括控制大电流的功率半导体元件。通常的功率半导体元件在控制大电流时会发热,且发热量随着功率转换装置不断小型化或高输出化而增大。因此,包括多个功率半导体元件的半导体模块的冷却方法成为大问题。
以往,为了将半导体模块冷却而安装于半导体模块的冷却器是使用液冷式的冷却器。为了提高冷却效率,对液冷式的冷却器采取了各种方法,例如使冷却液的流量增加,或使冷却器所包括的散热用散热片(冷却体)为热导率良好的形状,或构成散热片的材料使用高热导率的材料等。
另外,关于包括散热用散热片的半导体装置,例如有功率半导体元件与散热用散热基板隔着绝缘基板而接合的构造。在这种构造的半导体装置中,可以通过减小散热基板的整体厚度而提高散热性,从而提高冷却效率。由此,可以有效地减少功率半导体的温度上升。然而,因为绝缘基板的陶瓷材料与散热基板的基底材料的线膨胀系数差较大,所以在功率半导体元件中产生的热会使散热基板发生变形。因此,在上述构造的半导体装置中,如果减小散热基板的整体厚度,会有如下等问题:因线膨胀系数差的影响而导致散热基板发生变形,由此导致绝缘基板与散热基板的接合部的可靠性降低。
已提出如下构造:在陶瓷制的绝缘基板的一面形成导体层,在另一面形成厚度与该导体层为相同程度的兼作散热片基座的散热层,且使该散热层的外周侧的厚度比散热片基座部更厚而予以加强,从而抑制变形(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2009-26957号公报(参照段落编号[0015]及图2)
发明内容
[发明所要解决的技术问题]
然而,专利文献1所记载的构造中,兼作散热片基座的散热层的厚度与导体层为相同程度,而有因外力引起变形的担忧。
另外,功率半导体元件与散热用散热基板隔着绝缘基板而接合,且维持该散热基板的外周部的厚度,仅使与绝缘基板的接合部的厚度变薄这种构造会因使构造变得复杂等问题而导致加工成本的负担变大。
进而,也考虑改善要进行接合的散热基板或绝缘基板的材料、或者进行在它们的接合部设置应力缓和材料等改善,但均因步骤数增加等而对成本的影响较大,难以在使对成本的影响为最低限度的状态下同时实现散热性改善与可靠性提高。
本发明有利地解决所述问题,目的在于提供一种半导体装置以及半导体装置的制造方法,所述半导体装置的散热性良好,可靠性高,且抑制了加工成本的负担增大。
[解决技术问题所采用的技术方案]
为了达成所述目的,提供如下的半导体装置以及半导体装置的制造方法。
所述半导体装置包括:绝缘基板;半导体元件,搭载在绝缘基板上;以及冷却器,将半导体元件冷却。冷却器具有:散热基板,与绝缘基板接合;多个散热片,设置在散热基板的与绝缘基板接合的面的相反侧的面;以及壳体,收纳这些散热片并且设置有冷却液的导入口及排出口。在设置在壳体侧壁的上端部的缺口设置有散热基板的端部并且散热基板与壳体液密地接合。
所述半导体装置的制造方法是制造如下半导体装置的方法,所述半导体装置包括:绝缘基板;半导体元件,搭载在绝缘基板上;以及冷却器,将半导体元件冷却。所述制造方法包括如下步骤:将具有散热基板、多个散热片以及壳体的冷却器中的散热基板与所述壳体进行接合。准备在壳体侧壁的上端形成有缺口的所述壳体,在壳体的缺口设置散热基板的端部并且将散热基板与壳体液密地接合。
[发明效果]
根据本发明,在冷却器的壳体的上端部设置着缺口,且适配该缺口的散热基板以堵住壳体的上部开口的方式设置,因此能够维持具有规定厚度的散热基板的良好的散热性,并且使加工容易,从而抑制制造成本增大。
附图说明
图1是表示本发明的半导体装置的一个示例的外观立体图。
图2是图1的半导体装置的沿着II-II线表示的箭视剖视图。
图3是表示构成为半导体模块的功率转换电路的一个示例的图。
图4是说明三种散热片的形状的图,(a)是表示叶片状散热片的立体图,(b)是表示具有圆柱形状的针的针状散热片的立体图,(c)是表示具有棱柱形状的针的针状散热片的立体图。
图5是表示冷却器的壳体的主要部分构成的立体图。
图6是表示本发明的半导体装置的另一个示例的剖视图。
图7是将以往的半导体模块作为第一比较例进行说明的图,且是以往的半导体模块构造的剖视图。
图8是表示比较例的半导体装置按构成而不同的热阻值的比较结果的图。
图9是表示实施例的半导体装置按构成而不同的热阻值的比较结果的图。
具体实施方式
使用附图具体地说明本发明的半导体装置以及半导体装置的制造方法的实施方式。
图1的立体图且图2的剖视图所示的本发明的一实施方式的半导体装置1包括半导体模块10、以及将该半导体模块冷却的冷却器20。在图示的本实施方式中,半导体模块10具有配置在冷却器20上的多个电路元件部11A、11B、11C。半导体模块10由这些电路元件部11A、11B、11C构成例如三相反相器电路。
如图2所示,电路元件部11A、11B、11C分别具有绝缘基板12。该绝缘基板12包含:绝缘层12a,由电绝缘性的板构成;以及导体层12b、12c,分别形成在该绝缘层12a的两面。绝缘基板12的绝缘层12a可以使用例如氮化铝、氧化铝等陶瓷基板。绝缘基板12的导体层12b、12c可以使用铜或铝等导电性的金属箔(例如铜箔、铝箔)而形成。
绝缘基板12的导体层12b是形成着电路图案的导体层,在该导体层12b上经由焊料等接合层15而接合着半导体元件13、14。半导体元件13、14通过导体层12b的电路图案而直接地电连接、或者经由导线(未图示)而电连接。此外,也可以在绝缘基板12的导体层12b、12c的露出表面、或将半导体元件13、14与导体层12b电连接的导线表面,通过镀镍等而形成用来保护它们的表面免受污染、腐蚀、外力等的保护层。
作为这种搭载在绝缘基板12上的半导体元件13、14,在图示的本实施方式中使用功率半导体元件。如图3的电路图所示,举一个例子来说,半导体模块10构成作为功率转换电路的三相反相器电路40。图3所示的反相器电路40中,将其中一个半导体元件13设为续流二极管(Free Wheeling Diode:FWD),将另一半导体元件14设为绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor:IGBT),并且连接着三相交流电动机41。
在以上的说明中,关于半导体模块10,已示出将电路元件部11A~11C设为三个的示例。但是,电路元件部的个数可以根据使用半导体模块10的电路、用途或功能而适当进行变更,未必限定于三个。半导体模块10中,以包围电路元件部11A~11C的方式设置有树脂壳体17。在图1中为了易于理解而省略了该树脂壳体17的图示。
搭载着半导体元件13、14的绝缘基板12在另一导体层12c侧,经由接合层16而与冷却器20的散热基板21接合。这样一来,绝缘基板12及半导体元件13、14成为可导热地与冷却器20连接的状态。
冷却器20具有散热基板21、固定于该散热基板21的多个散热片22、以及收纳所述散热片22的壳体23。散热片22被用作散热板,换言之为散热器(heat sink)。
例如图4(a)所示,散热片22可以形成为由多个叶片(blade)形状的散热片相互平行地设置而成的叶片状散热片。也可以代替该叶片状散热片,而使用由多个图4(b)所示的圆柱形状的针22A或图4(c)所示的棱柱形状的针22B隔开间隔地排列多个而成的针状散热片。关于这种散热片22的散热片形状,除叶片状散热片、针状散热片以外,还可以使用各种形状的散热片。但是,当冷却液在冷却器20内流动时,散热片22会成为该冷却液的阻力,因此散热片22理想的是具有对冷却液的压力损失小的形状。在图4(a)、(b)、(c)中以箭头表示出冷却液的流动方向。
散热片22的形状及尺寸优选考虑向冷却器20导入冷却液的条件(即,泵性能等)、冷却液的种类与性质(尤其是粘性等)、目标除热量等而适当设定。另外,散热片22形成为如下尺寸(高度),即,当收纳于壳体23时,在散热片22的前端与壳体23的底壁23a之间存在一定的间隙C。但是,并不排除使间隙为零的结构。
例如图2所示,具有图4所示的形状的散热片22是以从散热基板21的表面沿垂直方向延伸的方式安装并固定在该散热基板21的规定区域,从而与散热基板21一体化。散热基板21中安装着散热片22的区域优选包含如下区域,即,在散热基板21与绝缘基板12接合的状态下,该绝缘基板12上的搭载着半导体元件13、14的区域投影在散热基板21的厚度方向上的区域。换言之,散热基板21中安装着散热片22的区域优选包含半导体元件13、14的正下方的区域。
在图2中,多个散热片22通过预先接合于板状的散热片基材22a而成为一体,且通过将该一体化的散热片22的散热片基材22a的表面与散热基板21的表面接合,而使散热基板21与散热片22一体化。由此,散热片22在由散热片基材22a及散热基板21保持的状态下收纳在壳体23内。
在图2中,散热片22具有散热片基材22a,但散热片基材22a并非必需。例如可以通过利用压铸与散热基板21一体地进行铸造而形成散热片22。另外,也可以通过利用焊接或各种熔接法将散热片22直接接合在散热基板22,从而与散热基板21一体地形成散热片22。进而,也可以通过如下方式形成散热片22,即,通过利用压铸或加压锻造从散热基板21的其中一表面形成如成为散热器的大致形状的凸部之后,利用切削或线切割法将该凸部加工为所需的散热片形状而形成。另外,也可以仅利用加压锻造法一体地形成散热基板21与散热片22。
由散热片22构成的散热器的外形为大致长方体,优选为长方体,也可以是在不损及本发明的效果的范围内经倒角或变形的形状。
散热片22及散热基板21优选由高热导率的材料形成,特别优选金属材料。可以使用例如铝、铝合金、铜、铜合金等金属材料而形成,理想的是例如A1050、A6063等。可以更优选地使用热导率大于等于200W/mk的铝。散热片22与散热基板21既可以是同种金属材料,也可以是不同种金属材料。将散热片22接合在散热片基材22a时的该散热片基材22a例如可以使用金属材料。
收纳散热片22的壳体23为箱型形状,具有底壁23a、以及设置在该底壁23a的周缘的侧壁23b,且上部开口。如图5所示,壳体23的外形为大致长方体形状,但并不限定于大致长方体形状。
如图5所示,壳体23中,用来向壳体23内导入冷却液的导入口23c设置在短边侧的侧壁23b中的一侧壁23b的角部附近,而且,用来将冷却液从壳体23内向外部排出的排出口23d设置在短边侧的侧壁23b中的另一侧壁23b的对角附近。当收纳着散热片22时,在壳体23内,从导入口23c沿着壳体23的长边侧的侧壁23b形成着冷却液导入流路23e,从排出口23d沿着壳体23的长边侧的侧壁23b形成着冷却液排出流路23f,在该冷却液导入流路23e与冷却液排出流路23f之间,形成着作为散热片22的间隙的冷却用流路23g。在图5中为了易于理解而省略了缺口23k的图示。
与散热片22及散热基板21同样地,壳体23必须根据构造而选定材料,例如由高热导率的材料形成的材料、或将形成单元时的周边零件加入考虑的情况下的材料等。当考虑导热性时,优选A1050或A6063等材料,当必须与周边部件、尤其是固定部或收纳功率模块的反相器壳体进行密封时,优选ADC12或A6061等材料。另外,当通过压铸制造壳体23且要求导热性时,也可以使用三菱树脂股份有限公司的作为压铸用高导热铝合金的DMS系列的材料。当使用这种金属材料形成壳体23时,可以通过例如压铸而形成如上所述的导入口23c、排出口23d或壳体23内的流路。壳体23也可以使用在金属材料中含有碳填料的材料。另外,根据冷却液的种类或在壳体23内流动的冷却液的温度等,也可以使用陶瓷材料或树脂材料等,但当通过下述摩擦搅拌接合法将壳体23与散热基板21接合时,无法使用陶瓷材料或树脂材料。
壳体23的侧壁23b的上端与散热基板21的端部沿着侧壁23b而液密地接合。由此,在产生了冷却液的流动时也可以防止冷却液从壳体23与散热基板21的接合部漏出,所述冷却液的流动是指从导入口23c导入至壳体23内的冷却液通过冷却液导入流路23e、冷却用流路23g及冷却液排出流路23f而从排出口23d排出。
将具体地说明本实施方式的液密性接合的示例。如图2所示,壳体23中,在侧壁23b的上端形成着如截面成为L字形状的缺口23k,散热基板21具有与该壳体23的缺口23k适配的端部的形状、大小。壳体23的缺口23k是以如下尺寸形成,即,当散热部件21的端部设置在该缺口23k时,壳体23的侧壁23b的上端面与散热基板21的上表面成为同一平面。散热基板21的端部以载置的方式设置于该壳体23的侧壁23b上端的缺口23k。利用公知的方法将该侧壁23b的缺口23k的部分与散热基板21的端部接合,由此,散热基板21与壳体23液密地接合。
壳体23的侧壁23b的上端与散热基板21的端部的接合法虽然也可以是公知的方法即焊接或利用焊料而进行,但更优选为摩擦搅拌接合法(FrictionStir Welding)。通过摩擦搅拌接合法,可以可靠地将壳体23的侧壁23b的上端与散热基板21的端部液密地接合。当利用摩擦搅拌接合法进行接合时,将侧壁23b的缺口23k与散热基板21的接合界面处的从壳体23的上表面沿散热基板的厚度方向延伸的部分接合。在将该部分接合时,可以一边支撑壳体23的底面,一边从上方朝壳体23与散热基板21的接合界面放上摩擦搅拌接合法的工具而进行接合,因此能够可靠地进行接合。进而,通过利用摩擦搅拌接合法进行接合,可以使用例如A6063及DMS系列的合金、大纪铝工业所的作为压铸用高导热铝合金的HT-1等高热导率的材料作为散热基板21与壳体23的材料,且可以提高散热性。
在壳体23形成缺口23k几乎不会使成本增加。另外,散热基板21可以设为平板形状,换言之,对于散热基板21的端部或要接合散热片22的部分,不一定必须进行用来使厚度与其他部分不同的加工,因此易于制造且不会导致成本增加。而且,通过将散热基板21设为平板形状,当利用压铸、加压锻造或切削法一体地形成散热基板21与散热片22时,可以相对容易且高精度地形成微小的散热片22。另外,散热基板21通过具有规定厚度,而可以具备对抗变形的可靠性与良好的散热性。例如在要接合散热片的区域中,散热基板21的厚度理想的是1~3mm。
在使用冷却器20时,在导入口23c连接未图示的泵,在排出口23d连接未图示的热交换器,而构成包含冷却器20、泵及热交换器的闭回路的冷却液流路。利用泵使冷却液在这种闭回路内强制循环。冷却液可以使用水或长效冷却剂(Long Life Coolant,LLC)等。
本实施方式的半导体装置1中,当图3所示的功率转换电路运作时,在图1、图2所示的各电路元件部11A~11C的半导体元件13、14产生的热向与绝缘基板12接合的散热基板21传递,并向与散热基板21接合的散热片22传递。在壳体23内,如上所述形成着作为散热片22的间隙的冷却用流路23g,因此通过使冷却液在该冷却用流路23g流通,可以将由散热片22构成的散热器冷却。这样一来,在电路元件部11A~11C产生的热被冷却器20冷却。
在图6中以剖视图表示本发明的另一实施方式的半导体装置2。此外,在图6所示的半导体装置2中,对与图2的半导体装置1相同的部件标注相同的符号,并且以下省略关于这些部件的重复说明。图6的半导体装置2中,构成冷却器20的散热基板24的截面形状为L字形状,与图2的半导体装置1的散热基板21不同。该散热基板24中,散热片22隔着散热片基材22a而与散热基板24接合的部分(散热片区域)的厚度t1薄于该散热片区域的周边部分(周边区域)的厚度t2。壳体23中,在侧壁23b的上端形成着如截面成为L字形状的缺口23k。该缺口23k是以如下尺寸形成,即,当散热部件24的端部以载置的方式设置于该壳体23的缺口23k时,壳体23的侧壁23b的上端面与散热基板24的上表面成为同一平面。散热基板24的端部与壳体23的侧壁23b的上端通过公知的方法而沿着侧壁23b液密地接合。
壳体23的侧壁23b的上端与散热基板24的端部的接合法虽然也可以是公知的方法即焊接或利用焊料而进行,但更优选为摩擦搅拌接合法(FrictionStir Welding)。通过摩擦搅拌接合法,可以可靠地将壳体23的侧壁23b的上端与散热基板24的端部液密地接合。当利用摩擦搅拌接合法进行接合时,将侧壁23b的缺口23k与散热基板24的接合界面处的从壳体的上表面沿散热基板的厚度方向延伸的部分接合。在将该部分接合时,可以一边支撑壳体23的底面,一边从上方朝壳体23与散热基板24的接合界面放上摩擦搅拌接合法的工具而进行接合,因此能够可靠地进行接合。进而,通过利用摩擦搅拌接合法进行接合,可以使用例如A6063及DMS系列的合金、大纪铝工业所的作为压铸用高导热铝合金的HT-1等高热导率的材料作为散热基板24与壳体23的材料,且可以提高散热性。
图6所示的本实施方式的半导体装置2中,在壳体23形成缺口23k几乎不会使成本增加。另外,散热基板24的散热片区域比周边区域薄,因此能够提高散热性。而且,通过使周边区域具有规定厚度,散热基板24可以具备对抗变形的可靠性。例如在要接合散热片的区域,散热基板24的厚度理想的是1~3mm。
接下来,对本发明的半导体装置的制造方法的一实施方式进行说明。
在制造图1及图2所示的半导体装置1时,包括将冷却器20的散热基板21与壳体23进行接合的步骤。在进行该步骤之前,散热基板21上接合着绝缘基板12与散热片22,而且,该绝缘基板12上搭载着半导体元件13、14。
在将冷却器20的散热基板21与壳体23进行接合的步骤中,首先,准备壳体23,该壳体23的侧壁23b的上端成形为整个一周具有缺口23k的形状。当通过压铸制造壳体23时,只要在该压铸时形成该缺口即可。但是,也可以在压铸后进行切削加工等加工而形成。在壳体23的缺口23k设置散热基板21的端部,利用公知的方法将该缺口23k的部分与散热基板21的端部接合,由此,散热基板21与壳体23液密地接合。所述液密性接合优选利用摩擦搅拌接合法进行。在制造图6所示的半导体装置2时,也能够以与所述相同的方式进行制造。
实施例
接下来,将本发明的半导体装置的实施例与比较例对比而进行说明。
(比较例)
比较例是以往的半导体装置且在图7中以剖视图表示。图7所示的半导体装置101为半导体模块110相对于冷却器120而具有共六个电路元件部的构造,所述六个电路元件部沿在散热片122间流动的冷却液的流动方向成两行,沿该流动方向的垂直方向成三列。因为图7是剖视图,所以示出这些电路元件部中的三个电路元件部111A~111C。这些电路元件部111A~111C的结构具有与图2所示的本发明的实施方式的电路元件部11A~11C相同的结构,因而在图7中标注与图2相同的符号,并且以下省略关于这些构成的重复说明。
图7的半导体装置100为散热基板121与壳体123经由密封部件123s而密闭的构造,且为分别使用铝材料的构造。散热基板121的厚度均匀且使用5mm、3.5mm、2.5mm及1.5mm这四种厚度。另外,在使用密封部件123s的情况下,可以用于散热基板121的材料存在限制,因此散热基板121与壳体123分别使用热导率为170W/mk的铝材料。此外,考虑到变形或组装交叉而将散热片122前端与壳体123的间隙C设为1.5mm。
另外,根据壳体123的设计的不同,在配置有多个的散热片122之间流动的冷却液的流速分布会产生偏流,但通过对设置在壳体123的导入口或排出口(未图示)进行设计而形成为使流速分布为均匀地流动的状态的形状。
针对所述散热基板121的厚度为5mm、3.5mm、2.5mm及1.5mm这四种厚度,使用热流体模拟来比较对半导体装置100的电路元件部的半导体元件13、14施加规定的动作条件的情况下的该半导体元件的半导体元件13、14的发热温度。将其结果示于图8中。
图8是使防冻液以10L/min的流量固定地循环且产生固定损失的稳定状态下的半导体元件13、14上部的接面温度与导入口的水温之间的热阻的比较结果。根据该结果,通过将散热基板121的厚度削减至1.5mm,可以减少10%的热阻。散热基板121的材料的热导率为170W/mk,与绝缘基板的材料或焊料等相比为高热导率的材料,而相比于热扩散,高度方向的热传导为支配性,从而可以推断达到了所述效果。进而,通过使散热基板121的厚度变薄,可以在不变更散热片22的高度的状态下削减从散热基板121上表面至散热片22前端为止的高度即基座整体的高度,也可以削减冷却器整体的体积。
(实施例)
在与所述比较例的对比中,关于实施例,对为了使半导体模块10用冷却器20的散热性提高而将散热基板21与壳体23一体化而成的冷却器20的优选示例进行说明。基本构造与图1中所记载的构造相同,且是通过机械性接合而省略密封部件的构成。
在所述比较例中,散热基板121与壳体123经由密封部件而密闭。该密封部件例如为O型环或金属垫片。当使用该密封部件时,为了确保密封性能(液密),对散热基板的材料所要求的强度(硬度)或厚度便存在限制。尤其是材料的种类有影响热导率的情况,从而难以兼顾高热导率化。在铝部件的情况下,必须使用热导率为170W/mk左右的材料。
于是,在实施例中,使用机械性接合,例如热扩散法、摩擦搅拌接合法等。由此,可以省略密封部件,且可以使用热导率大于等于200W/mk的材料作为散热基板21的材料,也可以使厚度变薄,因此可以实现高散热化。此外,并不限于机械性接合,也可以进行焊接而接合。
另外,通过使散热基板21与壳体23一体化,散热片22的前端与壳体23的间隙C在热变形或施加压力时的扩大得以减轻,而可以有效利用冷却液,且可以削减考虑到组装等所得的间隔。
进而,通过省略密封部件,可以削减组装步骤数或减少注意密封面的面粗糙度的步骤,因此成本上存在优势。
这里,针对间隙C及散热基板21的热导率改善效果,将间隙设为1.5mm、0.5mm、0mm这三种水准,将热导率设为170W/mk、210W/mk这两种水准,使用热流体模拟进行比较。这里所要比较的散热的构造中,冷却部的散热基板厚度固定为2.5mm,散热片高度固定为10mm,且冷却液条件等条件设为与比较例相同的条件。
如图9所示,可以确认到在热导率的改善效果的基础上,通过控制散热片前端部与壳体之间的间隙C以有效地利用冷却液,以接面-导入口位置的冷却液温度为基准的热阻改善约12%。当将间隙为0.5mm的实施例1与间隙为0mm的实施例2加以比较时,就间隙C的影响度而言,因为所述间隙C比散热片22的间隔窄,所以冷却液为不易逃逸至间隙区域的状态,因此未见大的差异,但在散热片高度中央部的散热片间流动的冷却液流速与以往构成相比有比以往改善20%~30%的倾向。
可以如此变更散热基板的材料或控制间隙C,是通过将壳体23与散热基板21整体或局部地接合而获得的效果,这些构造并不限于提高散热性,在考虑因该热而产生的热应力对可靠性产生的影响的情况下,也可以期待通过一体化而提高强度。
[标号说明]
1             半导体装置
10            半导体模块
11A、11B、11C 电路元件部
12            绝缘基板
12a           绝缘层
12b、12c      导体层
13、14        半导体元件
15、16        接合层
17            树脂壳体
20            冷却器
21            散热基板
22            散热片
22a           散热片基材
23            壳体
23b           侧壁
23c           导入口
23d           排出口
23e           冷却液导入流路
23f           冷却液排出流路
23g           冷却用流路
23k           缺口
12            绝缘基板
40            反相器电路
41            三相交流电动机
C             间隙

Claims (7)

1.一种半导体装置,包括:绝缘基板;半导体元件,搭载在所述绝缘基板上;以及冷却器,将所述半导体元件冷却;其特征在于:
所述冷却器具有散热基板、多个散热片以及壳体,所述散热基板与所述绝缘基板接合,所述多个散热片设置在所述散热基板的与所述绝缘基板接合的面的相反侧的面,所述壳体收容所述散热片并且设置有冷却液的导入口及排出口,并且,在设置在所述壳体侧壁的上端部的缺口设置有所述散热基板的端部并且所述散热基板与所述壳体液密地接合。
2.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述散热基板与所述壳体通过摩擦搅拌接合的方式而接合。
3.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述散热基板由热导率大于等于所述壳体的热导率的材料形成。
4.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述散热片具有选自叶片形状及针形状中的任一种形状。
5.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述散热片的前端接近所述壳体的底面。
6.一种半导体装置的制造方法,包括如下步骤:将包含绝缘基板、半导体元件以及冷却器的半导体装置的所述冷却器所具有的散热基板、多个散热片以及壳体中的所述散热基板、与所述壳体进行接合,所述半导体元件搭载在所述绝缘基板上,所述冷却器将所述半导体元件冷却,所述半导体装置的制造方法的特征在于:
准备在所述壳体侧壁的上端形成有缺口的所述壳体,在所述壳体的所述缺口设置所述散热基板的端部并且将所述散热基板与所述壳体液密地接合。
7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,所述散热基板与所述壳体的液密的接合为摩擦搅拌接合。
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