CN105940491B - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

半导体装置的冷却器(20)具有冷却液的导入部(27)和排出部(28)、导入路径(24)、排出路径(25)以及冷却用流路(26)。导入路径(24)和排出路径(25)具有非对称的俯视形状。导入路径(24)与导入部(27)之间的连接部(271)与冷却用流路(26)的位于在冷却器(20)上排列的多个电路基板(13)正下方的部分相对。排出路径(25)与排出部(28)之间的连接部(281)与冷却用流路(26)的位于在冷却器(20)上排列的多个电路基板(13)正下方的部分相对。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及一种具备供用于冷却半导体元件的冷却液循环流通的冷却器的半导体装置。
背景技术
在以混合动力汽车、电动汽车等为代表的使用电动机的设备中，为了节能而利用电力转换装置。在该电力转换装置中广泛使用着半导体模块。该半导体模块为了控制大电流而具备功率半导体元件。
功率半导体元件在控制大电流时的发热量大。另外，由于要求半导体模块的小型化、轻量化而功率密度存在上升的趋势，因此，在具备多个功率半导体元件的半导体模块中，其冷却方法影响电力转换效率。
为了提高半导体模块的冷却效率，以往以来使用液冷式冷却器。该液冷式的冷却器内置有作为散热装置的散热片，通过使冷却液在该冷却器内循环地流动来进行冷却。关于液冷式冷却器，为了提高冷却效率，想到了以下各种办法等：增加冷却液的流量、通过散热片的精细化、复杂化来提高导热率、或者提高构成散热片的材料的导热率。
不过，在增加流向冷却器的冷却液流量或设成导热率良好的散热片形状的情况下，容易产生使冷却液在冷却器内部的压力损失增加等不良状况。尤其是，如下结构的冷却器的压力损失的增加显著：该冷却器为了冷却多个功率半导体元件而使用多个散热片，在该冷却器中，将这些散热片串联地设置在流路内(专利文献1)。为了降低这样的压力损失，需要设成以少的冷却液流量来提高冷却效率的结构，期望将散热片并排地配置在流路内。
作为通过将散热片并排地配置在流路内来维持冷却性能且谋求冷却液的低压力损失的冷却器，存在如下一种冷却器：在壳体内将用于导入冷却液的导入路径和用于排出冷却液的排出路径相互平行地排列，在该导入路径与排出路径之间的冷却流路中并排地配置多个散热片(专利文献2、3、4)。
专利文献1：日本特开2012-64609号公报
专利文献2：日本特开2004-103936号公报
专利文献3：日本特开2001-35981号公报
专利文献4：日本特开2011-155179号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献2～专利文献4所记载的冷却器中，虽然通过改进散热片、壳体内的流路来谋求提高冷却性能，但产生了由冷却液的导入部、排出部的形状及其连接部等所决定的压力损失。因而，这些冷却器虽然具有考虑到涡流的产生等而设计的流路，但在该流路中，主要在导入部、排出部的连接部等处产生的压力上升大，从而施加在泵上的负荷大。因此，在考虑冷却器的整个系统时，用于获得高效且稳定的冷却性能的负荷大。另外，在相对于泵性能而言负荷较大的情况下，需要设计成泵的大容量化、使冷却液流量降低的状态，从而产生半导体元件的发热温度上升等不良状况而使元件寿命降低或者容易产生故障等。
另外，在汽车等用途中要求冷却器在具有充分的冷却性能的同时实现小型化、薄壁化。因而，要求在谋求了小型化、薄壁化的冷却器中使冷却液的压力损失降低。
本发明是鉴于所述问题而做出的，其目的在于提供一种具备冷却器的半导体装置，在该冷却器中，对冷却液的导入部、排出部的连接部等的形状加以改进来降低了该连接部等处的压力损失。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，提供如以下那样的半导体装置。
一种半导体装置，其包括：第1电路基板和第2电路基板；第1半导体元件和第2半导体元件，该第1半导体元件搭载在所述第1电路基板上，该第2半导体元件搭载在所述第2电路基板上；以及冷却器，其搭载有所述第1电路基板和第2电路基板，该冷却器用于冷却所述第1半导体元件和第2半导体元件。冷却器包括：散热部，其具有第1面以及与该第1面相对的第2面，在所述第1面上接合有该第1电路基板和第2电路基板；散热片，其设于所述第2面；壳体，其具有第1侧壁以及与所述第1侧壁相对的第2侧壁，该壳体容纳所述散热片且连接于所述散热部；冷却液的导入部和排出部，该导入部设于所述第1侧壁，该排出部设于该第2侧壁；导入路径，其连接于所述导入部且沿着所述第1侧壁的内表面形成；排出路径，其连接于所述排出部且沿着所述第2侧壁的内表面形成；以及冷却用流路，其形成于所述导入路径与该排出路径之间的、容纳有所述散热片的位置。另外，所述导入路径和所述排出路径具有相互非对称的俯视形状。另外，所述导入路径与所述导入部之间的连接部与配置在所述冷却器上的所述第2电路基板正下方的所述冷却用流路相对。另外，所述排出路径与所述排出部之间的连接部与配置在所述冷却器上的所述第1电路基板正下方的所述冷却用流路相对。
发明的效果
根据本发明的半导体装置，针对冷却器的小型化、薄壁化在压力损失方面不利这一点，尽量减少冷却液的流动的紊乱来使压力损失降低，且将用于将导入部、排出部的配管连接起来的连接部设置在对于半导体元件的发热而言适当的位置，因此能够有效地冷却在冷却器的外表面配置的半导体元件，能够降低施加在用于使冷却液循环的泵上的负荷，能够实现半导体元件的稳定的工作。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的半导体模块的外观的立体图。
图2是利用IIa-IIa线向视截面来表示图1的半导体模块的一个例子的示意图。
图3是表示作为半导体模块而构成的电力转换电路的一个例子的图。
图4是表示半导体模块的冷却器的壳体的主要部分的结构的立体图。
图5是表示图4的壳体的内部构造的俯视图。
图6是说明两种散热片的形状的图，图6的(a)是表示翅片式散热片的立体图，图6的(b)是表示波纹式散热片的立体图。
图7是实施方式2的半导体模块的连接部附近的放大图。
图8是表示壳体的冷却用流路与电路基板之间的位置关系的俯视图。
图9是实施方式2的半导体模块的连接部附近的放大图。
图10是表示实施方式3的半导体模块的壳体的内部构造的俯视图。
图11是表示实施方式4的半导体模块的壳体的内部构造的俯视图。
图12是表示实施例1的半导体模块的壳体的内部构造的俯视图。
图13是表示比较例1的半导体模块的壳体的内部构造的俯视图。
图14是表示比较例1和实施例1、2的压力差的图表。
图15是实施例4的半导体模块的连接部附近的放大图。
图16是表示实施例3～实施例5的压力差的图表。
图17是表示实施例2和实施例3各自的半导体元件15的结温的图表。
图18是表示实施例3～实施例5各自的半导体元件15的结温的图表。
图19是实施方式5的半导体模块的立体图。
图20是图19的半导体模块的XXa-XXa线向视截面所示的示意图。
图21是表示实施方式5的半导体模块的冷却器的内部构造的说明图。
图22是表示图21的冷却器的导入路径和排出路径中的冷却液的流动的说明图。
图23是实施方式6的半导体模块的分解立体图。
图24是实施方式7的半导体模块的分解立体图。
图25是实施方式8的半导体模块的分解立体图。
具体实施方式
使用附图对本发明的半导体装置的实施方式具体地进行说明。在以下的说明中出现的“上”、“下”、“底”、“前”、“后”等表示方向的用语是参照附图的方向来使用的。
(实施方式1)
图1是表示作为本发明的半导体装置的一实施方式的、半导体模块的一个例子的外观的立体图。图2的(a)是利用IIa-IIa线向视截面来表示图1的半导体模块的示意图，图2的(b)是图2的(a)的放大局部示意图。
如图1和图2的(a)、(b)所示，半导体模块1包括多个电路元件部11A～11F、12A～12F以及与这些电路元件部11A～11F、12A～12F相连接的冷却器20。
各电路元件部11A～11F、12A～12F均具有例如在电路基板13上将两种半导体元件14、15各搭载两个、即搭载合计4个半导体元件的结构。由图2的(b)可知，电路基板13是在绝缘板13a的两个面形成有导体层13b、13c的结构。
作为电路基板13的绝缘板13a，能够使用例如氮化铝、氧化铝等绝缘性陶瓷基板。能够使用铜、铝等金属(例如，铜箔)来形成导体层13b、13c。
使用焊料等的接合层16将半导体元件14、15接合于电路基板13中的形成有电路图案的导体层13b侧，从而半导体元件14、15经由该接合层16或经由键合线、母线等(未图示)电连接于该导体层13b。搭载有半导体元件14、15的电路基板13在另一个导体层13c侧经由接合层17接合在冷却器20的散热基板21上。
通过这样，电路基板13和半导体元件14、15成为能够导热地连接于冷却器20的状态。此外，也可以在导体层13b、13c的暴露的表面、将半导体元件14、15与导体层13b电连接起来的键合线等(未图示)的表面上形成镀镍等保护层，以保护这些表面不受污染、腐蚀、外力等影响。
作为搭载在这样的电路基板13上的半导体元件14、15，在图示的例子中，使用了功率半导体元件的芯片。在这些功率半导体元件之中，将一个半导体元件14作为续流二极管(Free Wheeling Diode：FWD)，将另一个半导体元件15作为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor：IGBT)。
半导体模块1能够利用如图3所示那样的6个电路元件部11A～11F来构成逆变器电路71，另外，能够利用6个电路元件部12A～12F来构成逆变器电路72。
作为图3的逆变器电路71、72，例示了将直流电流转换为交流电流并将该交流电流提供给三相交流电动机73、74的逆变器电路。逆变器电路71是以下结构：将电路元件部11A～电路元件部11C作为上臂，将电路元件部11D～电路元件部11F作为下臂，连接利用键合线、母线等的配线(未图示)，从而进行输入输出、控制。另外，逆变器电路72是以下结构：将电路元件部12A～电路元件部12C作为上臂，将电路元件部12D～电路元件部12F作为下臂，连接利用键合线、母线等的配线(未图示)，从而进行输入输出、控制。这些逆变器电路71、72对于U相、V相、W相这三相分别具备由作为IGBT的半导体元件15和作为FWD的半导体元件14形成的桥式电路。通过对半导体元件15进行开关控制，能够将直流电流转换为交流电流来驱动三相交流电动机73、74。
图3所示的电力转换电路利用6个电路元件部11A～11F或6个电路元件部12A～12F构成了逆变器电路71或逆变器电路72。但是，如图1中示出的12个电路元件部11A～11F、12A～12F那样，搭载在冷却器20上的电路元件部的个数并不限定于6个。在图1中，作为用于控制两个三相交流电动机73、74的逆变器电路，逆变器电路71的结构为以将电路元件部11A～电路元件部11C作为上臂且将电路元件部11D～电路元件部11F作为下臂的方式将电路元件部11A～电路元件部11F和电路元件部11D～电路元件部11F搭载在冷却器20上，逆变器电路72的结构为以将电路元件部12A～电路元件部12C作为上臂且将电路元件部12D～电路元件部12F作为下臂的方式将电路元件部12A～电路元件部12C和电路元件部12D～电路元件部12F分别搭载在冷却器20上，从而具有合计12个电路元件部。作为其它结构，存在将使用用于进行升降压控制的规定数量的IGBT和FWD的电路元件部搭载在冷却器上而成的结构等。不管在哪种结构中，均使用大小与电路元件部的配置区域相匹配的冷却器20。
在图1所示的例子中，冷却器20具有：壳体22，其具有箱形形状且在上方设有开口；散热基板(散热部)21，其具有平板形状且以不产生液体泄漏的方式与该壳体22的侧壁的上端相连接；以及散热片23，其作为散热装置而具有换热性能，该散热片23安装于该散热基板21的与接合有各电路元件部11A～11F、12A～12F的面(第1面)相反的一侧的面(第2面)。多个散热片23容纳在壳体22的内部，壳体22和散热基板21通过彼此金属性地接合或使密封构件介于壳体22与散热基板21之间而实现密闭。为了使壳体22与散热基板21之间的金属性的接合作业容易，期望壳体22和散热基板21各自的接合部平坦。
在进行以上使用图3叙述的电力转换电路的工作时，在各电路元件部11A～11F、12A～12F处产生的热经由接合层17传递至散热基板21，并进一步传递至散热片23。由于冷却器20内的散热片23配置于后述的冷却用流路内，因此，通过使冷却液在该冷却用流路中流通，散热片23被冷却。发热的电路元件部11A～11F、12A～12F如此被冷却器20冷却。
图4是表示冷却器20的壳体22的主要部分的结构的立体图，箭头表示冷却液的流动方向。此外，在该图中，为了方便说明，描绘了安装于散热基板21的散热片23。图5是表示图4所示的冷却器20的内部构造的俯视图。
如图4、图5所示，冷却器20的壳体22的外形是大致长方体形状，其具有底壁22a和侧壁22b。在壳体22的内部形成有用于将冷却液朝向散热片23导入的导入路径24、用于将通过散热片23后的冷却液排出的排出路径25以及配置有散热片23的冷却用流路26。并且，在壳体22的侧壁22b中的第1侧壁、即壳体22的靠短边侧的一个侧壁22b1上设有具有用于向壳体22的内部导入冷却液的导入口的导入部27。另外，在壳体22的侧壁22b中的第2侧壁、即壳体22的靠短边侧的另一个侧壁22b2上设有具有用于自壳体22的内部向外部排出冷却液的排出口的排出部28。导入部27和排出部28为例如圆筒形状。导入部27和排出部28设置在自壳体22的对角位置稍微偏向内侧的部位。导入部27和排出部28的轴线与冷却用流路26的长边方向、即冷却液在冷却用流路26中流通的方向(图4的箭头所示的方向)大致平行。另外，如图示那样，上臂的电路元件部11A～11C、12A～12C和下臂的电路元件部11D～11F、12D～12F分别沿着冷却液的流动方向以并排的方式配置为两列。多个上臂用电路基板13(第1电路基板)和多个下臂用电路基板13(第2电路基板)分别整齐排列并并排地配置。
导入路径24沿着设有导入部27的、壳体22的靠短边侧的一个侧壁22b1的内表面形成。另外，在导入路径24与导入部27之间设有连接部271，导入路径24以使自连接部271导入的冷却液分散地流向冷却用流路26的方式形成。连接部271以与冷却用流路的位于电路基板13的正下方的部分相对的方式设置。在图示的例子中，在与靠搭载于下臂的电路元件部11D的半导体元件15(第2半导体元件)侧的冷却用流路26相对的部分设有连接部271。
排出路径25沿着设有排出部28的、壳体22的靠短边侧的侧壁22b2的内表面形成。另外，在排出路径25与排出部28之间设有连接部281，排出路径25以将经过冷却用流路26后的冷却液向排出部28排出的方式形成。连接部281以与冷却用流路的位于电路基板13的正下方的部分相对的方式设置。在图示的例子中，在与靠搭载于上臂的电路元件部12C的半导体元件15(第1半导体元件)侧的冷却用流路26相对的部分设有连接部281。
冷却用流路26形成于导入路径24与排出路径25之间的、容纳有散热片23的位置，由此，构成为使冷却液流过作为散热装置的散热片23的冷却所需的部分。由于导入路径24和排出路径25沿着壳体22的短边侧的侧壁22b1、22b2形成，因此，冷却用流路26的在冷却液的流通方向上的长度大于导入路径24和排出路径25的在冷却液的流通方向上的长度。由此，有利于冷却器20的小型化。
另外，冷却用流路26能够与电路元件部11A～11F、12A～12F的位置相配合地分割成多个流路。例如，在图4所示的本实施方式中，冷却用流路26被与导入路径24及排出路径25相连接的分隔部22c分割成两部分。不过，如在后面使用图10进行说明的实施方式3那样，也能够设为不具有分隔部22c的结构，这从降低压力损失的观点考虑是优选的。导入路径24和排出路径25的长边方向与冷却用流路26的长边方向大致正交。
在散热基板21上，与搭载有半导体元件14、15的电路元件部11A～11F、12A～12F相接合的位置会发热。因此，将冷却用流路26沿长边方向分割成两部分，使该分割后的流路分别与逆变器电路的上臂的电路元件部11A～11C、12A～12C和下臂的电路元件部11D～11F、12D～12F相对应。换言之，在这些电路元件部的正下方分别形成有供冷却液平行地流动的两个冷却用流路。
在冷却用流路26上设有多个散热片23。由多个散热片构成的散热装置的外形为大致长方体，该散热装置以与冷却液在冷却用流路26内流动的流动方向平行的方式配置。
图6是散热片的形状的说明图。例如，如图6的(a)所示，冷却器20的散热片23能够形成为并排地设置有板状的散热片要素的多个翅片式散热片23a。翅片式散热片23a配置在冷却用流路26上，冷却液沿图6的(a)的箭头所示的方向流通。翅片式散热片23a固定于散热基板21而与散热基板21一体化。冷却器20的散热片23并不限定于图6的(a)的翅片式散热片23a，也能够使用图6的(b)所示的波纹式散热片23b。另外，也能够如后述那样，设成通过挤出成形而由散热基板21、散热片23以及壳体22的底壁22a一体地形成的多孔板的结构。
翅片式散热片23a形成为如下尺寸(高度)：在翅片式散热片23a以与散热基板21一体化的方式设置在壳体22内时，在翅片式散热片23a的顶端与壳体22的底壁22a之间存在固定的间隙C。另外，在波纹式散热片23b的情况下，波纹式散热片23b因通过钎焊与壳体22一体化而形成为不存在间隙C的形状。
对于散热片23的散热片形状，能够使用以往公知的各种形状。不过，由于散热片23成为在冷却用流路26内流动的冷却液的阻碍，因此期望使用对冷却液造成的压力损失小的形状，因此，优选为所述翅片式散热片23a、波纹式散热片23b。另外，优选的是考虑向冷却器20导入冷却液的导入条件(即，泵性能等)、冷却液的种类(粘性等)、作为目标的排热量等来对散热片23的形状和尺寸进行适当设定。另外，由散热片23构成的散热装置的外形为大致长方体，优选为长方体，也可以为在不损害发明效果的范围内进行倒角、变形后的形状。
在使用冷却器20时，例如，将与设于导入部27的上游侧的泵(未图示)相连接的配管(未图示)连接于导入部27，将与设于排出部28的下游侧的换热器(未图示)相连接的配管(未图示)连接于排出部28。通过将经换热器换热后的冷却液引导至泵，从而构成包括这些冷却器20、泵以及换热器在内的闭环的冷却液流路。利用泵强制地使冷却液在这样的闭环内循环。作为冷却液，能够使用水、长效冷却液(Long Life Coolant，LLC)等公知的冷却介质。
设于壳体22的侧壁22b1的导入部27和设于壳体22的侧壁22b2的排出部28的开口的高度(直径)具有规定大小，使得能够将规定流量的冷却液以低负荷导入到壳体22内并将其自壳体22内排出。另外，在具有规定的冷却性能的范围内，尽可能使壳体22内的导入路径24、排出路径25以及冷却用流路26小型化、薄壁化。例如，对冷却用流路26进行薄壁化，使得冷却用流路26的厚度与冷却用流路26的整个宽度、即壳体22的长边方向上的两个侧壁22b3之间的内侧尺寸的长度之比为1:8～1:12左右。因此，如图1、图2所示，在冷却器20中，导入部27的开口的高度高于导入路径24的高度。同样地，排出部28的开口的高度高于排出路径25的高度。
如图7中连接部271附近的放大图所示，导入部27与导入路径24之间的连接部271具有自底面在从导入部27看时的进深方向(冷却用流路26的长边方向)上倾斜地与导入路径24的底面相连接的第1倾斜面271a。导入部27的底面以在冷却器20的厚度方向上比导入路径24和冷却用流路26的底面远离散热片23的顶端的方式形成。第1倾斜面271a与导入路径24的底面之间通过曲面271c连接起来。第1倾斜面271a朝向冷却器20的上方、散热片23倾斜。
连接部271具有第1倾斜面271a，由此，自导入部27导入后的冷却液沿着第1倾斜面271a流动，并以该流动方向上的流路截面积逐渐变小的方式被引导至导入路径24和冷却用流路26。
在排出部28侧，与导入部27侧同样地，排出部28与排出路径25之间的连接部281具有自底面在从排出部28看时的进深方向(冷却用流路26的长边方向)上倾斜地与排出路径25的底面相连接的第1倾斜面281a。排出部28的底面以在冷却器20的厚度方向上比排出路径25和冷却用流路26的底面远离散热片23的顶端的方式形成。第1倾斜面281a与排出路径25的底面之间通过曲面281c连接起来。第1倾斜面281a朝向冷却器20的上方、散热片23倾斜。
连接部281具有第1倾斜面281a，由此，自冷却用流路26通过排出路径25后的冷却液沿着第1倾斜面281a流动而去往排出部28。
如图8所示，导入部27侧的连接部271设置在与冷却用流路26中的位于下臂的电路基板13的正下方的部分相对的位置。由此，能够将来自导入部27的冷却液直接引导至冷却用流路26内的最容易成为高温的电路基板13的正下方的部分的散热片，因此能够使去往位于电路基板13的正下方的部分的散热片的冷却液的流速快于去往位于其它部分的散热片的冷却液的流速，进而能够有效地冷却电路基板上的半导体元件14、15。在半导体元件14、15中，作为IGBT芯片的半导体元件15的发热大于作为FWD芯片的半导体元件14的发热，因此，更优选的是，将导入部27侧的连接部271设置在与冷却用流路26中的位于半导体元件15(第2半导体元件)的正下方的部分相对的位置。导入部27侧的连接部271位于自导入路径的端部向中央偏离了相当于冷却用流路26的整个宽度的1/10～1/3的长度的位置。
另外，排出部28侧的连接部281也同样地设置在与冷却用流路26中的位于电路基板13的正下方的部分相对的位置。由此，能够将通过冷却用流路26内的最容易成为高温的电路基板13的正下方的部分的散热片23后的冷却液直接引导至排出部28，因此能够使通过位于电路基板13的正下方的部分的散热片23后的冷却液的流速快于通过位于其它部分的散热片23后的冷却液的流速，进而能够有效地冷却电路基板上的半导体元件14、15。在半导体元件14、15中，作为IGBT芯片的半导体元件15的发热大于作为FWD芯片的半导体元件14的发热，因此，更优选的是，将排出部28侧的连接部281设置在与冷却用流路26中的位于半导体元件15(第1半导体元件)的正下方的部分相对的位置。排出部28侧的连接部281位于自排出路径的端部向中央偏离了相当于冷却用流路26的整个宽度的1/10～1/3的长度的位置。
导入路径24和排出路径25具有相互非对称的俯视形状。具体而言，为了使冷却液在自冷却用流路26的宽度方向上的一端到另一端的范围内尽量均等地流动，使导入路径24为宽度窄于排出路径25的宽度的流路。与此相对，为了使冷却液在自冷却用流路26到排出部的范围内阻碍较小地流动，使排出路径25为在一定程度上宽度较宽的流路。在图示的例子中，排出路径25的容积大于导入路径24的容积。
另外，导入路径24以使导入路径24的截面积在导入路径24的下游侧减小的方式形成为随着朝向导入路径24的下游侧去而流路宽度逐渐变小的形状。由此，能够在冷却用流路26的与导入路径24的下游侧相连接的部分和冷却用流路26的与导入路径24的上游侧相连接的部分处使冷却液的流速分布均匀化。与此相对，排出路径25并不是如导入路径24那样随着朝向下游侧去而流路宽度逐渐变小的形状。
导入路径24和排出路径25具有互不相同、换言之非对称的俯视形状，因此，有助于有效地减少压力损失。
具有这样的结构的壳体22能够使用例如铝、铝合金、铜、铜合金等金属材料来形成。例如，优选使用A1050、A6063等材料，在需要与周边构件、特别是固定部、收纳功率模块的逆变器壳体之间进行密封的情况下，优选使用ADC12、A6061等材料。另外，在通过压铸来制造壳体22且要求导热性的情况下，还能够应用三菱树脂株式会社的作为压铸用高导热铝合金的DMS系列材料。在使用这样的金属材料来形成壳体22的情况下，能够通过例如压铸来形成如上述那样的导入路径24、排出路径25、冷却用流路26、导入部27、连接部271、排出部28以及连接部281。虽然连接部271和连接部281为复杂形状，但采用压铸，能够易于制作这样的复杂形状的壳体22。除此以外，壳体22还能够使用含有碳填料的金属材料。另外，还能够根据冷却液的种类、在壳体22内流动的冷却液的温度等而使用陶瓷材料、树脂材料等。
与壳体22同样地，能够使用例如铝、铝合金、铜、铜合金等金属材料来形成散热片23和散热基板21。例如，优选使用A1050、A6063等。更优选的是，能够使用导热率为200W/mK以上的铝。散热片23和散热基板21既可以为同种金属材料，也可以为不同种类的金属材料。除使用所述翅片式散热片23a、波纹式散热片23b等来形成散热片23以外，例如，还能够通过将使用金属材料形成的规定的销、板体接合于金属制的基材来形成散热片23。另外，散热片23能够通过压铸、钎焊等而与散热基板21本身一体地形成。并且，还能够是，在通过压铸使散热基板21的要形成散热片23的部分形成为凸形状之后，通过线切割法将该部分切削成散热片形状，从而形成散热片23。而且，还能够是，通过金属材料的挤出成形来成形多孔板，从而设成散热基板21、散热片23以及壳体22一体地形成的形状。
还能够通过使O型密封圈等介于壳体22的侧壁22b的上端与散热基板21的端部之间来进行密封，但从能够可靠地防止液体泄漏的观点考虑，优选壳体22的侧壁22b的上端和散热基板21的端部沿着侧壁22b被金属性地接合。该金属性的接合更优选为搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding)。利用搅拌摩擦焊接合的接合部具有搅拌摩擦焊所特有的金属组织。通过设为搅拌摩擦焊，能够使壳体22的侧壁22b的上端与散热基板21的端部之间的接合可靠。另外，在搅拌摩擦焊中，能够一边支承壳体22的底面一边使搅拌摩擦焊的工具自上方紧贴壳体22与散热基板21之间的接合界面并进行接合，因此能够进行更可靠的接合。并且，通过利用搅拌摩擦焊进行接合，作为散热基板21的材料，能够使用例如A6063和DMS系列的合金、大纪铝工业所(Daiki Aluminium Industry Co.,Ltd)的作为压铸用高导热铝合金的HT-1等导热率高的材料，从而能够提高散热性。也就是说，通过使散热基板21的材料为与壳体22的材料不同的组成且导热率比壳体22的导热率高的材料，能够提高散热性。
在壳体22具有分隔部22c的情况下，从能够防止因散热基板21的热变形所导致的散热片23与壳体22的底壁22a之间的间隙C的扩大的观点考虑，优选该分隔部22c也通过搅拌摩擦焊与散热基板21相接合。
在要通过搅拌摩擦焊使壳体22与散热基板21相接合的情况下，至少壳体22的侧壁22b的上端和散热基板21的端部为平坦，从使接合作业容易的观点考虑，优选的是散热基板21为平板形状。另外，通过使散热基板21具有规定的厚度，能够具有针对热变形的可靠性和良好的散热性。关于散热基板21的厚度而言，例如，散热基板21的与散热片相接合的区域中的厚度期望为1mm～3mm。并且，通过以使导入部27的上表面位于比散热基板21的底面靠下侧的位置的方式配置导入部27，能够减小在导入部27和连接部271处产生的紊流，因此能够使接合作业容易且提高冷却效率。
这样，通过使用连接部271的轴线与冷却用流路26的位于电路基板13正下方的部分相对、且连接部281的轴线与冷却用流路26的位于电路基板13正下方的部分相对的冷却器20，能够提高冷却效率。
(实施方式2)
接下来，说明本发明的实施方式2的半导体装置。本实施方式的半导体装置除了实施方式1的半导体装置中的连接部271和连接部281的形状以外具有与实施方式1的半导体装置同样的结构。因而，下面说明连接部271和连接部281的形状。另外，对于具有与在对实施方式1的半导体装置进行说明的图5和图7中记载的构件及其部分相同的功能的构件、部分标注相同的附图标记，以下省略重复说明。
图9示出实施方式2的半导体装置的连接部271的放大图。与图7所示的实施方式1的第1倾斜面271a相比，图9的连接部271的第1倾斜面271a具有延伸到导入路径24的底面侧的形状。另外，在曲面271c与导入路径24的底面之间具有第2倾斜面271b，该第2倾斜面271b在导入路径24的长边方向上自底面倾斜地连接于导入路径24的底面。第2倾斜面271b也朝向冷却器20的上侧倾斜。冷却器20的上表面与第2倾斜面271b所成的角小于90度。
在实施方式2的半导体装置中，连接部271具有第2倾斜面271b，由此，自导入部27导入后的冷却液在导入路径24的长边方向上沿着第2倾斜面271b流动，并以该流动方向上的流路截面积逐渐扩大的方式被引导至导入路径24。因而，与实施方式1的半导体装置相比，在连接部271不仅具有第1倾斜面271a、而且具有第2倾斜面271b的实施方式2的半导体装置中，能够局部地扩大连接部271的流路，因此能够更有效地降低连接部271处的压力损失。由此，能够有效地冷却与冷却器20的散热基板21相接合的电路元件部11A～11F、12A～12F的半导体元件14、15并降低施加在用于使冷却液循环的泵上的负荷，还能够实现半导体元件的稳定的工作。
在图9的放大图中，图示了导入部27的连接部271，但排出部28的连接部281也能够同样地设为如下结构：与图7所示的实施方式1的第1倾斜面281a相比，第1倾斜面281a具有延伸到排出路径25的底面侧的形状，且在曲面281c与排出路径25的底面之间具有第2倾斜面281b，该第2倾斜面281b在排出路径25的长边方向上自底面倾斜地连接于排出路径25的底面(参照图11)。通过使排出部28的连接部281具有第1倾斜面281a和第2倾斜面281b，能够更有效地降低连接部281处的压力损失。
(实施方式3)
接下来，说明本发明的实施方式3的半导体装置。本实施方式的半导体装置除了实施方式1的半导体装置中的冷却用流路26的结构以外具有与实施方式1的半导体装置同样的结构。因而，下面说明本实施方式的冷却用流路26的结构。
图10中示出表示本实施方式的半导体装置中的冷却器20的内部构造的俯视图。图10是与示出实施方式1的冷却器的图5对应的附图，对于与图5所示的构件相同的构件标注相同的附图标记，因此对各构件省略重复说明。
图10所示的壳体22在有无与导入路径24及排出路径25相连接的分隔部22c这一方面不同于图5所示的实施方式1的半导体装置的壳体22。本实施方式的壳体22不具有图5所示的分隔部22c，由此，与图5所示的实施方式1的冷却用流路26相比，图10的冷却用流路26能够进一步降低整个冷却用流路26的压力损失。
(实施方式4)
接下来，使用图11来说明本发明的实施方式4的半导体装置。在本实施方式的半导体装置中，实施方式3的半导体装置中的导入部27侧的连接部271的第1倾斜面271a如图9所示那样具有延伸到导入路径24的底面侧的形状且具有第2倾斜面271b。排出部28侧也是同样的。除此以外的结构具有与实施方式3的半导体装置同样的结构。
在实施方式4的半导体装置中，连接部271具有第2倾斜面271b，由此，与实施方式3的半导体装置相比，能够局部地扩大连接部271的流路，因此能够更有效地降低连接部271处的压力损失。另外，连接部281具有第2倾斜面281b，由此，与实施方式3的半导体装置相比，能够局部地扩大连接部281的流路，因此能够更有效地降低连接部281处的压力损失。
为了确认本发明的半导体装置的效果，准备了设于壳体22的导入路径24与导入部27之间的连接部271的位置在壳体22的短边方向上不同的多个冷却器20并调查了压力损失。
实施例1的冷却器20包括图12所示的冷却器20的壳体22。具体而言，实施例1是设于壳体22的导入路径24与导入部27之间的连接部271被设于与壳体22的长边方向上的侧壁22b3的内侧相接触那样的位置的例子。
比较例1的冷却器具有图13所示的壳体122。具体而言，比较例1是设于壳体122的导入路径24与导入部27之间的连接部271被设于比壳体22的长边方向上的侧壁22b3靠壳体22的短边方向外侧的位置的例子。
实施例2的冷却器包括图5所示的壳体22。
将针对所述实施例1、2和比较例1的冷却器对冷却液的导入部与排出部之间的压力差进行调查所得到的结果表示在图14的图表中。由图14可知，与比较例1的冷却器相比，实施例1、2的冷却器的压力损失较低，尤其是实施例2的冷却器的压力损失低于实施例1的压力损失。根据热流体模拟的比较结果，在流过10L/min的冷却液的情况下，在比较例1中的压力差为9kPa，在实施例1中的压力差为6.7kPa，在实施例2中的压力差为6.0kpa。
在冷却用流路26中流动的冷却液的压力中存在冷却介质与所配置的散热片23相碰撞的压力、冷却液在散热片23之间流动时产生的压力、冷却液流出排出路径时产生的压力。在比较例1中，使用壳体22的侧壁22b3来强制地使冷却液在导入路径24中流动，由此在导入部27侧的连接部271、排出部侧的连接部281处产生压力。与此相对，在实施例1、实施例2中，能够在不较大地改变冷却液流动的情况下将冷却液输送到冷却用流路26内，因此能够减小施加在用于使冷却液循环的泵上的负荷。
接下来，为了对图10所示的半导体模块中的壳体22不具有图5所示的分隔部22c、即不使冷却用流路26分支的情况下的效果以及具有图11所示的本发明的半导体模块中的连接部271的第2倾斜面271b和连接部281的第2倾斜面281b的情况下的效果进行确认，准备了不具有分隔部22c的多个冷却器20并调查了压力损失，该多个冷却器20因有无第2倾斜面271b、281b而不同。另外，对冷却器20上的电路元件部11A～11F的半导体元件15的发热状况进行了调查。
实施例3的冷却器20包括图10所示的冷却器20的壳体22。具体而言，实施例3是不具有第2倾斜面271b、281b的例子。
如图15中连接部271附近的放大图所示，实施例4的冷却器20是具有第2倾斜面271b、281b且用于形成第2倾斜面271b、281b的倒角的长度为5mm的例子。除了倒角长度不同之外，实施例4的冷却器20包括与接下来说明的实施例5同样的壳体22。
实施例5的冷却器20包括图11所示的冷却器20的壳体22。具体而言，如图9中连接部271附近的放大图所示，实施例5是具有该第2倾斜面271b、281b且用于形成第2倾斜面271b、281b的倒角的长度为10mm的例子。
将针对所述实施例3～实施例5的冷却器对冷却液的导入部与排出部之间的压力差进行调查所得到的结果表示在图16的图表中。由图16可知，实施例3的冷却器的压力损失低于图14的实施例2的压力损失。根据热流体模拟的比较结果，在流过10L/min的冷却液的情况下，实施例2的压力差为6.0kpa，而实施例3的压力差为4.6kpa。由此可知，通过不在冷却用流路26上设置分隔部22c、而在冷却用流路26上全部配置散热片23，与具有分隔部22c的实施例2相比，能够降低1kpa左右以上的压力损失。
图17中示出针对具有实施例2的冷却器的半导体模块和具有实施例3的冷却器的半导体模块对电路元件部11A～11F各自的半导体元件15的结温进行测量得到的结果。由图17可知，与具有实施例2的冷却器的半导体模块相比，具有实施例3的冷却器的半导体模块中的半导体元件15的温度较低且温度偏差较小。
另外，利用图18所示的图表对因有无倒角和倒角程度的差异而不同的实施例3～实施例5的冷却器的压力损失进行对比可知，与进行了5mm的倒角的实施例4相比，进行了10mm的倒角的实施例5的压力损失较小。在实施例3和实施例5中，压力损失相同。利用测量结果的图表对图18所示的电路元件部11A～11F各自的半导体元件15的结温进行对比可知，与实施例3相比，实施例5中的电路元件部11A～11F各自的半导体元件15的温度偏差更小。
(实施方式5)
将作为本发明的实施方式5的半导体装置的半导体模块3的立体图表示在图19中。图19所示的半导体模块是冷却液的导入部37和排出部38设于冷却器30的底壁的例子。图中的箭头表示冷却液的流动方向。
另外，图20的(a)是利用XXa-XXa线向视截面表示图19的半导体模块的示意图，图20的(b)是图20的(a)的放大局部示意图。
如图19和图20的(a)、(b)所示，半导体模块3包括多个电路元件部11A～11F、12A～12F以及与这些电路元件部11A～11F、12A～12F相连接的冷却器30。各电路元件部11A～11F、12A～12F与图1所示的半导体模块3的电路元件部11A～11F、12A～12F相同，因此，以下省略重复说明。
在本实施方式中，冷却器30具有：壳体32，其具有箱形形状且在上方设有开口；散热基板(散热部)31，其具有平板形状且以不产生液体泄漏的方式与该壳体32的侧壁的上端相连接；以及散热片33，其作为散热装置而具有换热性能，该散热片33安装于该散热基板31的与接合有各电路元件部11A～11F、12A～12F的面(第1面)相反的一侧的面(第2面)。图20所示的本实施方式的冷却器30具有如下形状：在设有散热片33的区域中，散热片33的根部和散热基板31一体地形成，且散热片33的顶端和壳体32的底壁一体地形成。这样的形状是能够通过利用金属材料的挤出成形来制作具有多个孔的多孔板(多孔管)而获得的。与通过将散热基板31、壳体32以及散热片33各自单独地准备并将这些构件接合来制造冷却器30的方法相比，利用挤出成形来制作多孔板的方法简单且能够低成本地制造。另外，如图示那样，上臂的电路元件部11A～11C、12A～12C和下臂的电路元件部11D～11F、12D～12F分别沿着冷却液的流动方向以并排的方式配置为两列。多个上臂用电路基板13(第2电路基板)和多个下臂用电路基板13(第1电路基板)分别整齐排列并并排地配置。
在包括多孔板的冷却器30中，在各电路元件部11A～11F、12A～12F处产生的热自电路基板13传递至包括多孔板的上表面的、相当于散热基板31的部分，并进一步传递至多孔板的相互配合的孔的隔壁。多孔板的相互配合的孔的隔壁相当于冷却器30内的散热片33，多孔板的孔相当于后述的冷却用流路，因此，通过使冷却液在多孔板的孔、即冷却用流路中流通，散热片33被冷却。发热的电路元件部11A～11F、12A～12F如此被冷却器30冷却。
图21是表示冷却器30的内部构造的俯视图(该图的(a))和XXIb-XXIb线向视截面图(该图的(b))。如图21所示，冷却器30的外形为大致长方体形状。冷却器30包括冷却液的导入头部30a、由多孔板构成的冷却用流路部30c以及冷却液的排出头部30b。导入头部30a配置于冷却器30的第1侧壁侧，排出头部30b配置于与第1侧壁相对的第2侧壁侧。
在导入头部30a的底壁设有用于向冷却器30的内部导入冷却液的导入部37。在导入头部30a的内部具有用于将冷却液朝向冷却用流路部30c的散热片33导入的导入路径34以及设于该导入路径34与导入部37之间的连接部371。
在排出头部30b的底壁设有用于将冷却液自冷却器30的内部向外部排出的排出部38。在排出头部30b的内部具有用于将来自冷却用流路部30c的冷却液向排出部38排出的排出路径35以及设于该排出路径35与排出部38之间的连接部381。
导入部37和排出部38设置在自冷却器30的对角位置稍微偏向内侧的位置。导入部37和排出部38的轴线与冷却用流路36的长边方向、即冷却液在冷却用流路36中流通的方向大致正交。
导入路径34沿着设有导入部37的导入头部30a的侧壁321的内表面以使自连接部371导入的冷却液分散地流向冷却用流路36的方式形成。另外，在导入路径34与导入部37之间设有连接部371。该连接部371以与冷却用流路的位于电路基板13(第2电路基板)的正下方的部分相对的方式设置。
排出路径35沿着设有排出部38的排出头部30b的侧壁322的内表面以将经过冷却用流路36后的冷却液向排出部38排出的方式形成。另外，在排出路径35与排出部38之间设有连接部381。该连接部381以与冷却用流路的位于电路基板13(第1电路基板)的正下方的部分相对的方式设置。
冷却用流路36形成于导入路径34与排出路径35之间的、在长边方向的两个侧壁323之间容纳有散热片33的位置，由此，构成为使冷却液流过作为散热装置的散热片33的冷却所需的部分。由于导入路径34和排出路径35沿着冷却器30的短边侧的侧壁321、322形成，因此，冷却用流路36的在冷却液的流通方向上的长度大于导入路径34和排出路径35的在冷却液的流通方向上的长度。由此，有利于冷却器30的小型化。
另外，冷却用流路36没有如以上说明的实施方式1的半导体装置那样被分隔部分割成两部分。由此，有利于谋求降低压力损失。不过，本实施方式的半导体装置并不排除在冷却用流路36上设置分隔部来与电路元件部11A～11F、12A～12F的位置相配合地将冷却用流路36分割成多个流路的做法。
导入路径34和排出路径35的长边方向与冷却用流路36的长边方向大致正交。
在冷却用流路36上设有多个散热片33。由多个散热片构成的散热装置的外形为大致长方体，该散热装置以与冷却液在冷却用流路36内流动的流动方向平行的方式配置。在本实施方式中通过挤出成形来形成的多孔板的隔壁相当于散热装置的散热片。在如在以上的实施方式1中说明的那样冷却器30是将各自单独地准备的散热基板、壳体以及散热片接合起来而成的情况下，还能够使用图6所示的翅片式散热片23a、波纹式散热片23b。
在使用冷却器30时，例如，将与设于导入部37的上游侧的泵(未图示)相连接的配管(未图示)连接于导入部37，将与设于排出部38的下游侧的换热器(未图示)相连接的配管(未图示)连接于排出部38。通过将经换热器换热后的冷却液引导至泵，从而构成包括这些冷却器30、泵以及换热器在内的闭环的冷却液流路。利用泵强制地使冷却液在这样的闭环内循环。作为冷却液，能够使用水、长效冷却液(LLC)等。
在具有规定的冷却性能的范围内，尽可能使设有导入部37和导入路径34的导入头部30a、设有排出部38和排出路径35的排出头部30b以及形成有冷却用流路36的冷却用流路部30c小型化、薄壁化。例如，对冷却用流路部30c进行薄壁化，使得冷却用流路36的厚度与冷却用流路36的整个宽度、即壳体32的长边方向上的内壁之间的长度之比为1:8～1:14左右。
导入部37与导入路径34之间的连接部371由形成于导入头部30a内的内壁形成。该内壁包括：圆弧状侧壁371a，基于导入部37观察，该圆弧状侧壁371a位于与冷却用流路36相反的一侧，该圆弧状侧壁371a与导入部37的开口(导入口)大致同心；直线状侧壁371b，其与该圆弧状侧壁371a的一端相连接，并朝向冷却用流路36的宽度方向端部延伸；以及直线状侧壁371c，其与该圆弧状侧壁371a的一端相连接，并与冷却用流路36的长边方向大致平行地延伸。
连接部371由所述结构的内壁形成，由此，自导入部37导入到连接部371后的冷却液在一部分冷却液去往冷却用流路36的宽度方向端部的同时被引导至导入路径34和冷却用流路36。
排出部38与排出路径35之间的连接部381由形成于排出头部30b内的内壁形成。该内壁包括：圆弧状侧壁381a，基于排出部38观察，该圆弧状侧壁381a位于与冷却用流路36相反的一侧，该圆弧状侧壁381a的中心与排出部38的开口(排出口)的中心不同；直线状侧壁381b，其与该圆弧状侧壁381a的一端相连接，并与冷却用流路36的长边方向大致平行地延伸；以及直线状侧壁381c，其与该圆弧状侧壁381a的另一端相连接，并与冷却用流路36的长边方向大致平行地延伸。排出口形成于将直线状侧壁381b与直线状侧壁381c之间一分为二而得到的区域中的靠直线状侧壁381c侧、即偏向导入部37的导入口的位置。
连接部381由所述结构的内壁形成，由此，自冷却用流路36通过排出路径35后的冷却液在连接部381处会聚并流向排出部38。由于将排出口配置于比连接部381的长边方向中心线偏向导入口的位置，因此，在连接部381中流动的冷却液的流量相对于连接部381的截面成为非对称，如图22所示，冷却液一边卷起漩涡一边自排出口向排出部38流出。在图示的例子中，冷却液沿逆时针方向卷起漩涡。通过采用这样的构造，在并排地配置的上臂用电路基板13和下臂用电路基板13各自的正下方流动的冷却液在不怎么碰撞的情况下在排出路径35和连接部381中顺畅地流动而自排出部38流出。能够降低在冷却器30中的压力损失。
根据图19与图21之间的位置关系的对比可知，导入部37侧的连接部371设置在与冷却用流路36中的位于电路基板13的正下方的部分相对的位置。由此，能够将来自导入部37的冷却液直接引导至冷却用流路36内的最容易成为高温的电路基板13的正下方的部分的散热片33，因此，能够使去往位于电路基板13的正下方的部分的散热片的冷却液的流速快于去往位于其它部分的散热片的冷却液的流速，进而能够有效地冷却电路基板上的半导体元件14、15。在半导体元件14、15中，作为IGBT芯片的半导体元件15的发热大于作为FWD芯片的半导体元件14的发热，因此，更优选的是，将导入部37侧的连接部371设置在与冷却用流路36中的位于半导体元件15(第2半导体元件)的正下方的部分相对的位置。导入部37侧的连接部371位于自导入路径的端部向中央偏离了相当于冷却用流路36的整个宽度的1/10～1/3的长度的位置。
另外，排出部38侧的连接部381也同样地设置在与冷却用流路36中的位于电路基板13的正下方的部分相对的位置。由此，能够将通过冷却用流路36内的最容易成为高温的电路基板13的正下方的部分的散热片33后的冷却液直接引导至排出部38，因此能够使通过位于电路基板13的正下方的部分的散热片33后的冷却液的流速快于通过位于其它部分的散热片33后的冷却液的流速，进而能够有效地冷却电路基板上的半导体元件14、15。在半导体元件14、15中，作为IGBT芯片的半导体元件15的发热大于作为FWD芯片的半导体元件14的发热，因此，更优选的是，将排出部38侧的连接部381设置在与冷却用流路36中的位于半导体元件15(第1半导体元件)的正下方的部分相对的位置。排出部38侧的连接部381位于自排出路径的端部向中央偏离了相当于冷却用流路36的整个宽度的1/10～1/3的长度的位置。
导入路径34和排出路径35具有相互非对称的俯视形状。具体而言，为了使冷却液在自冷却用流路36的宽度方向上的一端到另一端的范围内尽量均等地流动，使导入路径34为宽度较窄的流路。与此相对，为了使冷却液在自冷却用流路36到排出部的范围内阻碍较小地流动，使排出路径35为在一定程度上宽度较宽的流路。
另外，与导入路径34相连接的连接部371的内壁中的圆弧状侧壁371a是与导入部37大致同心的圆弧状的曲面，而与排出路径35相连接的连接部381的内壁中的圆弧状侧壁381a是中心与排出部38的中心不同的圆弧状的曲面。另外，圆弧状侧壁381a的曲率半径大于圆弧状侧壁371a的曲率半径。并且，连接部371的直线状侧壁371b朝向冷却用流路36的宽度方向端部延伸，而连接部381的直线状侧壁381b与冷却用流路36的长边方向大致平行地延伸。由此，导入路径34和排出路径35具有相互非对称的俯视形状。
导入路径34和排出路径35具有互不相同、换言之非对称的俯视形状的理由在于，为了尽可能地抑制在连接部371、381处产生紊流且降低压力损失而设成了最适合的形状。假设在连接部381的内壁的圆弧状侧壁381a位于与排出部38同心的位置的情况下，所产生的冷却液的紊流会变大。因此，为了抑制产生紊流，最适合的做法是，圆弧状侧壁381a形成于相对于排出部38偏心的位置。
能够使用与实施方式1的冷却器20相同的金属材料来形成本实施方式的冷却器30。在冷却器30包括导入头部30a、由多孔板构成的冷却用流路部30c以及排出头部30b的情况下，能够将这些构件接合来制作冷却器30。为了使这些构件的金属性的接合可靠，更优选利用搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding)进行金属性的接合。利用搅拌摩擦焊接合的接合部具有搅拌摩擦焊所特有的金属组织。
本实施方式的半导体模块3能够降低导入部37、排出部38设于冷却器30的底壁的、薄型的冷却器中的压力损失。
(实施方式6)
将作为本发明的实施方式6的半导体装置的半导体模块4的分解立体图表示在图23中。本实施方式的半导体模块4是通过将散热基板41、具有分隔部42c的壳体42以及翅片式散热片43分别单独地准备并将它们接合起来而构成的。作为适当的接合，存在上述的搅拌摩擦焊。
(实施方式7)
将作为本发明的实施方式7的半导体装置的半导体模块5的分解立体图表示在图24中。本实施方式的半导体模块5是通过将兼用作散热基板和散热片的两张多孔板53、壳体52以及分隔构件52c分别单独地准备并将它们接合起来而构成的。多孔板53能够通过挤出成形来成形。另外，作为多孔板53与壳体52之间的适当的接合，存在上述的搅拌摩擦焊。
(实施方式8)
将作为本发明的实施方式8的半导体装置的半导体模块6的分解立体图表示在图25中。本实施方式的半导体模块6是通过将薄的散热基板61、波纹式散热片63、壳体62以及分隔构件62c分别单独地准备并利用钎焊将它们接合起来而构成的。在本实施方式的半导体模块6中，使用薄的散热基板61并利用钎焊来制作冷却器，因此能够使冷却器的厚度较薄，另外，具有制作简单且低成本这样的优点。
对于实施方式6～实施方式8的半导体模块4～半导体模块6而言，虽然在制作这些半导体模块的冷却器时的构件不同，但组装起来的冷却器均具备实施方式5的结构并具有通过实施方式5的结构而获得的效果。
以上，使用附图说明了本发明的半导体装置的实施方式，但本发明的半导体装置并不限定于各实施方式和附图的记载，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行多种变形。
附图标记说明
1、3、4、5、6：半导体模块；11A～11F、12A～12F：电路元件部；13：电路基板；13a：绝缘板；13b、13c：导体层；14、15：半导体元件；16、17：接合层；20、30：冷却器；21、31、41、61：散热基板(散热部)；22、32：壳体；23、33：散热片；24、34：导入路径；25、35：排出路径；26、36：冷却用流路；27、37：导入部；271、371：连接部；28、38：排出部；281、381：连接部；71、72：逆变器电路；73、74：三相交流电动机；C：间隙。

Claims (9)

1.一种半导体装置，其包括：第1电路基板和第2电路基板；第1半导体元件和第2半导体元件，该第1半导体元件搭载在所述第1电路基板上，该第2半导体元件搭载在所述第2电路基板上；以及冷却器，其搭载有所述第1电路基板和第2电路基板，该冷却器用于冷却所述第1半导体元件和第2半导体元件，该半导体装置的特征在于，
所述冷却器包括：
散热部，其具有第1面以及与该第1面相对的第2面，在所述第1面上接合有该第1电路基板和第2电路基板；
散热片，其设于所述第2面；
壳体，其具有第1侧壁以及与所述第1侧壁相对的第2侧壁，该壳体容纳所述散热片且连接于所述散热部；
冷却液的导入部和排出部，该导入部设于所述第1侧壁，该排出部设于该第2侧壁；
导入路径，其连接于所述导入部且沿着所述第1侧壁的内表面形成；
排出路径，其连接于所述排出部且沿着所述第2侧壁的内表面形成；以及
冷却用流路，其形成于所述导入路径与该排出路径之间的、容纳有所述散热片的位置，
其中，所述导入路径和所述排出路径具有相互非对称的俯视形状，且所述导入路径与所述导入部之间的连接部与配置在所述冷却器上的所述第2电路基板正下方的所述冷却用流路相对，并且所述排出路径与所述排出部之间的连接部与配置在所述冷却器上的所述第1电路基板正下方的所述冷却用流路相对，
所述导入部安装于所述壳体的侧壁，所述导入部的开口的高度高于所述导入路径的高度，在所述导入路径与所述导入部之间的连接部具有朝向所述冷却用流路倾斜的倾斜面。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
在所述导入部与所述导入路径之间的连接部还具有在导入路径的长边方向上自连接部的底面倾斜的倾斜面。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述导入路径形成为随着朝向导入路径的下游侧去而流路宽度逐渐变小的形状。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述排出部安装于所述壳体的侧壁，所述排出部的开口的高度高于所述排出路径的高度，在所述排出路径与所述排出部之间的连接部具有朝向所述冷却用流路倾斜的倾斜面。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
在所述排出部与所述排出路径之间的连接部还具有在排出路径的长边方向上自连接部的底面倾斜的倾斜面。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述冷却用流路的长度大于所述导入路径和所述排出路径的长度。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述散热部是散热基板，所述散热基板与所述壳体被金属性地接合起来。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述散热部、所述散热片以及所述壳体这三者的组装体中的至少一部分是通过挤出成形而一体地成形的。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述散热部是散热基板，所述散热基板、所述散热片以及所述壳体是通过钎焊而一体地成形的。
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