CN111584446A - 半导体模块、车辆及制造方法 - Google Patents

半导体模块、车辆及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111584446A
CN111584446A CN202010013730.0A CN202010013730A CN111584446A CN 111584446 A CN111584446 A CN 111584446A CN 202010013730 A CN202010013730 A CN 202010013730A CN 111584446 A CN111584446 A CN 111584446A
Authority
CN
China
Prior art keywords
top plate
refrigerant
semiconductor module
cooling
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010013730.0A
Other languages
English (en)
Inventor
新井伸英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Publication of CN111584446A publication Critical patent/CN111584446A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4878—Mechanical treatment, e.g. deforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0655—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20854—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20872—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10378—Interposers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明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。

Description

半导体模块、车辆及制造方法
技术领域
本发明涉及半导体模块、车辆及制造方法。
背景技术
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
发明内容
发明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，本发明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。
本发明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。
本发明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。
上述发明的概要并不是对本发明的所有必要特征的列举。这些特征群的副组合也可以构成发明。
附图说明
图1是表示本发明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是表示本发明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是表示本发明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是表示本发明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是表示本发明的一实施方式的车辆200的概要图。
图10是本发明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，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下的实施方式并不是对权利要求书所涉及的发明进行的限定。另外，实施方式中说明的特征的组合并不全是解决本发明的技术问题的技术手段所必需的。
图1是表示本发明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是表示本发明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是表示本发明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。
半导体芯片78的下表面电极可以与电路基板76的上表面电极相连接。半导体芯片78的上表面电极可以是发射极、源极或阳极电极，下表面电极可以是集电极、漏极或阴极电极。半导体芯片78中的半导体基板可以是碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)。
包含IGBT、MOSFET等开关元件的半导体芯片78可以具有控制电极。半导体模块100可以具有与半导体芯片78的控制电极相连接的控制端子。开关元件经由控制端子，可以被外部的控制电路所控制。
电路基板76例如可以层叠基板，该层叠基板依次包含具有上表面和下表面的绝缘板、设置在绝缘板的上表面的电路层、设置在下表面的金属层。电路基板76可以具有上表面和下表面，且下表面配置在冷却装置10的上表面上。电路基板76例如可以隔着金属层通过焊料等固定在冷却装置10的上表面上。另外，电路基板76的上表面侧例如可以隔着电路层固定2个半导体芯片78。
电路基板76可以是例如DCB(Direct Copper Bonding：直接铜键合)基板或AMB(Active Metal Brazing：活性金属钎焊)基板。绝缘板可以用氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等陶瓷材料形成。电路层和金属层可以是包含铜或铜合金等导电材料的板材。电路层可以通过焊料或钎料等固定在绝缘板的上表面侧。电路层的上表面可以与半导体芯片78通过焊料等电连接且机械连接，即可以与电路直接连接。电路层可以通过电线等与其它导电构件电连接。
半导体装置70也可以如图3和图4所示那样增设收纳部72。收纳部72可以是由例如热固化性树脂、紫外线固化性树脂等绝缘材料形成的壳体，在冷却装置10的上表面包围配置有电路基板76等的配置区域而设置。收纳部72可以与冷却装置10的上表面粘合。收纳部72具有能够收纳半导体芯片78、电路基板76和其它电路要素的内部空间。收纳部72可以在内部空间中收纳包括半导体装置70的电路基板76和半导体芯片78在内的各构成要素。形成收纳部72的绝缘材料可以从聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯酸丁酯(PBA)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丁二烯-苯乙烯(PBS)、聚氨酯、硅等树脂中进行选择。
另外，收纳部72的内部空间中可以填充对半导体芯片78、电路基板76和其它电路要素进行密封的密封部74。收纳部72在俯视时可以划定填充密封部74的填充区域。密封部74可以是例如包含硅胶或环氧树脂等树脂的绝缘构件。图1中，为了简化说明，省略了收纳部72和密封部74的图示。
冷却装置10具有安装半导体装置70的顶板20、以及外套40。冷却装置10还具有由顶板20和外套40所划定的用于供制冷剂流通的制冷剂流通部92。
本例的顶板20可以是具有在xy平面上平铺的主面的板状构件。本例的顶板20在俯视时可以是具有长边和短边的大致长方形。本例的顶板20可以是短边与x轴平行，长边与y轴平行。
如图3所示，本例的顶板20可以具有与xy面平行的上表面(正面)22和下表面(反面)24。顶板20例如可以由金属形成，更具体地例如由包括铝的金属形成。顶板20可以在正面形成有镍等镀层。顶板20的上表面22上载放半导体装置70。这种情况下，顶板20的上表面22上可以通过焊料等直接固定半导体装置70的电路基板76。各半导体芯片78中产生的热量将传递至顶板20。顶板20、电路基板76和半导体芯片78在z轴正方向上按照此顺序依次配置。顶板20与电路基板76之间、以及电路基板76与半导体芯片78之间可以通过热学方式连接。各个构件之间通过焊料固定的情况下，经由该焊料来实现热学方式的连接。
外套40包括与顶板20相连接的侧壁36、以与侧壁36相连接且面向顶板20的底板64。外套40还包括从底板64向顶板20侧延伸的冷却翅片94。
本例的侧壁36可以从底板64向顶板20侧以沿着z轴正方向逐渐变细的方式延伸，构成冷却装置10的侧面。侧壁36在与底板64垂直的截面上可以是楔形。本例的侧壁36的位于顶板20侧的一端可以通过粘接剂98固接在顶板20上。如图4所示，侧壁36的侧面可以在xz平面内的截面上具有直线状的轮廓，相对于z轴可以有角度A。角度A例如可以是1°～2°。侧壁36的侧面在xz平面内的截面上可以具有圆滑曲线状的轮廓，也可以具有阶梯状的轮廓。
图4中，用T1表示顶板20的z轴方向上的厚度，用T2表示侧壁36在xy平面内的截面的厚度，如图所示，侧壁36的厚度T2可以比顶板20的厚度T1要厚。厚度T2可以是侧壁36的基部的厚度。通过使顶板20的厚度T1相对较薄，从半导体装置70的各半导体芯片78产生的热量能够高效地向制冷剂流通部92内的制冷剂流动，而通过使侧壁36的厚度T2相对较厚，能够增强因顶板20的厚度T1较薄而导致下降的顶板20的强度，能够抑制顶板20因机械影响或热量影响而发生扭曲等变形。
本例的侧壁36在xy平面内可以是具有长边和短边的大致矩形的轮廓。本例中，侧壁36构成冷却装置10的侧面，因此在俯视时，侧壁36的轮廓的短边可以与x轴平行，长边可以与y轴平行。
本例的底板64可以是板状构件，可以构成冷却装置10的底面。本例的底板64在xy平面上可以是具有长边和短边的大致长方形。本例的底板64在xy平面上可以是八边形等多边形。本例中，底板64构成冷却装置10的底面，因此在俯视时，底板64的短边可以与x轴平行，长边可以与y轴平行。
另外，底板64与冷却翅片94一体形成。本例的底板64可以与侧壁36及冷却翅片94形成为一体。这种情况下，具有侧壁36、底板64和冷却翅片94的外套40可以由连续的一块板状构件形成为一体。外套40例如可以通过对连续的一块板状构件使用与外套40的形状相对应的模具来进行冲压加工而形成。作为其它示例，也可以通过使用冲击式压力机等在常温环境下进行冷锻、在高温环境下进行热锻、温锻、液锻等任意的锻造方法进行成型，或者通过铸造成型、金属粉末注射成型(Metal Injection Molding：MIM)，来形成外套40。
本例的底板64可以在与侧壁36的边界附近形成用于将制冷剂导入制冷剂流通部92的贯通孔即入口41、以及用于将制冷剂从制冷剂流通部92导出的贯通孔即出口42。本例的底板64上还可以形成分别与入口41和入口42相连接且沿z轴方向倾斜的倾斜部67。
入口41和出口42可以分别连接至与外部的制冷剂供给源连通的管道，换言之，冷却装置10可以通过2根管道与外部的制冷剂供给源相连接。因此，冷却装置10可以经由入口41从其中一根管道获得制冷剂，制冷剂在制冷剂流通部92内部循环之后，可以经由出口42送出至另一根管道。
本例的入口41和出口42在x轴方向上可以分别位于冷却装置10的一侧和与这一侧相反的另一侧，且在y轴方向上可以分别位于冷却装置10的一侧和与这一侧相反的另一侧。即，入口41和出口42可以在xy平面上具有大致矩形的制冷剂流通部92的对角线方向上，位于制冷剂流通部92的相向的两端。由此，入口41可以与制冷剂流通部92的一侧连通，出口42可以与制冷剂流通部92的这一侧的相反侧连通。
另外，图4中，用T3表示底板64的z轴方向的厚度，如图所示，底板64的厚度T3可以比上述侧壁36的厚度T2要厚。从由此，例如如上所述，在利用一块板状构件进行锻造等来一体地形成外套40的情况下，能够确保作为底座的底板64的强度，并能抑制外套40的变形。而且，例如如上所述，在底板64上形成贯通孔即入口41和出口42的情况下，在形成了具有侧壁36、底板64和冷却翅片94的外套40之后，在与顶板20、侧壁36等相比厚度最大的底板64上形成入口41和出口42，能够提高冷却装置10的强度，并且能够使冷却装置10的加工变得容易。
冷却翅片94如图3的区域A的局部放大图即图4所示，配置在制冷剂流通部92中，具有在z轴方向上相向的上端和下端，并从底板64向顶板20侧以沿着z轴正方向逐渐变细的方式延伸。冷却翅片94在与底板64垂直的任意截面上可以是楔形的。冷却翅片94的位于顶板20侧的一端可以通过粘接剂98固接在顶板20上。冷却翅片94的上端可以与顶板20的下表面24以热学方式连接且机械连接，从顶板20的下表面24向制冷剂流通部92延伸。本例的冷却翅片94可以如图3和图4所示，以与顶板20及底板64各自的主面大致正交的方式沿z轴方向延伸。
如图4所示，冷却翅片94的侧面可以在xz平面内的截面上具有直线状的轮廓，可以与侧壁36的侧面相同地相对于z轴有例如1°～2°的角度A。冷却翅片94的尺寸可以与侧壁36的尺寸相同。另外，冷却翅片94的侧面在xz平面内的截面上可以具有圆滑曲线状的轮廓，也可以具有阶梯状的轮廓。
本例的冷却翅片94的与顶板20固接一侧的角部可以如图4所示那样被倒圆。在以下的说明中，有时将冷却翅片94的该倒圆的部位称为倒圆部66。在利用钎料等粘接剂98将顶板20和冷却翅片94固接的情况下，有可能在固接区域的外侧发生钎料的溢出。与此相对地，通过对冷却翅片94进行倒圆加工以使其具有上述倒圆部66，并在粘接剂98凝固之前如图所示那样使顶板20相对于冷却翅片94位于重力方向的上侧，并将顶板20与冷却翅片94固接，从而粘接剂98具有形成胶瘤的区域，能够防止发生钎料溢出。
倒圆部66可以通过C倒圆加工来实现，也可以通过R倒圆加工来实现。处于同样的目的，如图4所示，侧壁36的与顶板20固接的一侧的角部也可以具有倒圆部66。
本例的外套40中，冷却翅片94可以有多个，如图5所示，在xy平面上可以按照规定的图案来配置。本例的相邻且离得最近的多个冷却翅片94间的距离可以是上述将冷却翅片94固接到顶板20上的粘接剂98的厚度的5倍以上。例如，粘接剂98的厚度可以是20～50μm，相邻的多个冷却翅片94之间的距离可以是100～250μm。这种情况下，能够防止涂布在顶板20的下表面24上的钎料堵在相邻的冷却翅片94之间。另外，本例的相邻且离得最近的多个冷却翅片94之间的距离可以是1mm以上，这种情况下，能够防止会在制冷剂流通部92内流过的尺寸在300～900μm左右的异物会堵在冷却翅片94之间。本例的多个冷却翅片94在俯视时可以位于侧壁36的内侧，并被侧壁36所包围。
如图5所示，本例的多个冷却翅片94中的至少一个冷却翅片在与顶板20的主面平行的面即xy平面内的截面中呈大致菱形，其从形成有上述入口41的制冷剂流通部92的x轴方向一侧朝向形成有上述出口42的制冷剂流通部92的x轴方向相反侧的方向上较长，且角部被倒圆。大致菱形的一对对角线中，y轴方向的对角线可以比x轴方向的对角线要短。冷却翅片94在xy平面内的截面形状也可以是正方形、长方形或其它多边形等，但为了确保冷却翅片94有更大的散热面积以提高冷却效率，优选为大致菱形。在以下的说明中，有时将一个或多个冷却翅片94简称为冷却翅片94。
制冷剂流通部92如上所述地由顶板20和外套40所划定。换言之，侧壁36在xy面上可以配置成包围制冷剂流通部92，顶板20和底板64在z轴方向上可以配置成将制冷剂流通部92夹在中间而彼此相向。从而，在该情况下，xy平面上制冷剂流通部92的轮廓由侧壁36的内周所划定，因此制冷剂流通部92可以如图5所示那样呈xy平面内具有长边96和短边93的大致长方形。制冷剂流通部92中有LLC或水等制冷剂流通。制冷剂流通部92中，制冷剂从与短边93方向的一侧连通的入口41导入，并从与短边83方向的另一侧连通的出口42导出。制冷剂与配置有电路基板76的顶板20的下表面24和冷却翅片94相接触，对半导体装置70进行冷却。
制冷剂流通部92可以是与顶板20、侧壁36和底板64分别相接的密闭空间。顶板20可以与侧壁36的z轴正方向的上端直接或间接地紧贴并配置，利用顶板20、侧壁36和底板64来将制冷剂流通部92密闭。间接地紧贴可以是经由设置在侧壁36的上端与顶板20之间的密封材料、粘合剂、钎料或作为其它构件的粘接剂98，使侧壁36的上端与顶板20紧贴的状态。紧贴可以是制冷剂流通部92内部的制冷剂不会从该紧贴部分漏出的状态。侧壁36的上端和顶板20优选被钎焊在一起。顶板20和外套40可以由同一组分的金属形成，钎料可以由熔点比外套40等要低的金属、例如包括铝的金属来形成。
制冷剂流通部92的翅片区域95如图5的虚线所示，冷却翅片94在制冷剂流通部92的长边96方向上的数量可以配置得比短边93方向上的数量要多，从而呈长边96方向比短边93方向要长的大致长方形。冷却翅片94可以配置成每单位长度的在制冷剂流通部92的长边96方向上的数量要比短边93方向上的数量要多。例如，在翅片区域95中，配置在制冷剂流通部92的长边96方向上的冷却翅片94的数量与配置在制冷剂流通部92的短边93方向上的冷却翅片94的数量之比可以在规定范围内。翅片区域95中包括设置了冷却翅片94的区域与冷却翅片94之间的流路。如图所示，在本例的翅片区域95中，冷却翅片94交错状排列，但也可以方阵式排列。相邻的冷却翅片94之间的间隔可以比冷却翅片94自身的宽度要窄。如图4所示，本例的U相单元70U、V相单元70V和W相单元70W均配置在翅片区域95的内侧，但也可以一部分配置在翅片区域95的外侧。
制冷剂流通部92在俯视时包括将翅片区域95夹在中间而配置的第一制冷剂流路30-1和第二制冷剂流路30-2。制冷剂流路30是指制冷剂流通部92中具有规定高度(z轴方向的长度)以上的高度的空间。规定的高度可以是顶板20与底板64之间的距离。
第一制冷剂流路30-1相对于翅片区域95位于短边93方向的一侧，与入口41连通且沿长边96方向延伸。第二制冷剂流路30-2相对于翅片区域95位于短边93方向的另一侧，与出口42连通且沿长边96方向延伸。第一制冷剂流路30-1和第二制冷剂流路30-2延伸的方向也可以说是翅片区域95的长边96方向。第一制冷剂流路30-1是一连通区域的一例，第二制冷剂流路30-2是另一连通区域的一例。
如上所述，半导体模块100的半导体装置70中，当多个半导体芯片78等热源存在于y轴方向上时，若流过冷却装置10的制冷剂的主要流向与热源的排列方向(y轴方向)平行，则无法使各热源均匀地冷却。因此，考虑像本实施方式的半导体模块100那样将冷却装置10中流过的制冷剂的主要流向(x轴正方向)配置成与多个热源的排列方向(y轴方向)正交的配置结构。更具体而言，根据本实施方式的半导体模块100，制冷剂流通部92在与顶板20的主面平行(xy平面)的截面上，呈具有长边96和短边93的大致矩形，制冷剂从与短边93方向(x轴方向)的一侧连通的入口41导入，并从与短边93方向(x轴方向)的另一侧连通的出口42导出。
冷却装置10内配置有冷却翅片94，以将从多个热源传递来的热量高效地散热至制冷剂流通部92内流过的制冷剂中。在冷却装置10中使用与顶板20的主面平行(xy平面)的截面上的形状为圆形的翅片的情况下，与制冷剂相接触的翅片的表面积较小，因此与使用与顶板20的主面平行(xy平面)的截面上的形状为多边形的翅片的情况相比，散热效率较低。而且，即使在使用与顶板20的主面平行(xy平面)的截面上的形状为多边形的翅片的情况下，对于正方形、正六边形等xy平面上制冷剂的主要流向的宽度和与该流向正交的方向上的宽度相等的截面形状、与该流向正交的方向上的宽度比该流向上的宽度要长的长方形等的截面形状，与该流向正交的面内的面积也较大，从而制冷剂的流速损耗变大，散热效率变低。与此相对地，根据本实施方式的半导体模块100，配置于制冷剂流通部92的冷却翅片94在xy平面的截面上具有在制冷剂流通部92的短边93方向要比长边96方向要长的大致菱形，因此与使用上述多边形翅片的情况相比，与制冷剂的主要流向正交的面内的面积较小，制冷剂的流速损耗较小。
根据具备以上结构的本实施方式的半导体模块100，在安装于半导体装置70的冷却装置10中，在xy平面的截面为大致矩形的制冷剂流通部92内流过的制冷剂的主要流向是大致矩形的短边93的方向，配置在制冷剂流通部92中的冷却翅片94在xy平面上的截面形状为在制冷剂的主要流向上较长的大致菱形。由此，根据本实施方式的半导体模块100，能够使半导体模块100工作过程中发热的半导体装置70的多个热源均匀地被冷却，并能减小制冷剂流通部92内流过的制冷剂的流速损耗，能够提高散热效率。
而且，根据本实施方式的半导体模块100，冷却装置10的入口41和出口42在xy平面上具有大致矩形的制冷剂流通部92的对角线方向上，位于制冷剂流通部92的相向的两端。制冷剂流通部92的翅片区域95中的冷却翅片94在制冷剂流通部92的长边96方向上的数量多于短边93方向上的数量，从而呈长边96方向比短边93方向要长的大致长方形。制冷剂流通部92在俯视时包括将翅片区域95夹在中间而配置的第一制冷剂流路30-1和第二制冷剂流路30-2，第一制冷剂流路30-1相对于翅片区域95位于短边93方向的一侧，与入口41连通并沿长边96方向延伸。第二制冷剂流路30-2相对于翅片区域95位于短边93方向的另一侧，与出口42连通且沿长边96方向延伸。
根据具备这样结构的本实施方式的半导体模块100，从入口41流入制冷剂流通部92内的制冷剂不仅在制冷剂的主要流向即制冷剂流通部92的短边93的方向上前进，还与翅片区域95的冷却翅片94发生碰撞，并在与制冷剂的主要流向正交的制冷剂流通部92的长边96方向上也前进，以此方式在第一制冷剂流路30-1内扩散的同时，向制冷剂流通部92的对角线方向上位于入口41相反侧的出口42前进，并从出口42排出。从而，根据本实施方式的半导体模块100，与制冷剂的流入口和流出口在制冷剂流通部92的短边93方向上位于制冷剂流通部92的相向的两端的情况相比，能够更高效且均匀地冷却在半导体模块100工作过程中发热的半导体装置70的多个热源。
图6是说明冷却翅片94的xy平面上的截面形状的一个示例图。图6的纸面方向的上侧示出了冷却翅片94的z轴正方向上的远端侧在xy平面内的截面形状，纸面方向的下侧示出了冷却翅片94的z轴正方向上的近端侧在xy平面内的截面形状。
如上所述，冷却翅片94在xy平面内具有大致菱形的截面形状。在图6所示的冷却翅片94的远端侧的截面形状中，大致菱形的一条边的长度用l来表示，大致菱形在x轴方向与y轴方向上延伸的对角线中，较长的一条(沿x轴方向延伸的对角线)的长度用d1表示，较短的一条(沿y轴方向延伸的对角线)的长度用d2表示。如上所述，冷却翅片94的该大致菱形的截面形状的角部被倒圆。图6所示的冷却翅片94的远端侧的截面形状中，xy平面内的大致菱形截面的各个角部被实施R倒圆加工从而具有相同的曲率半径，各曲率半径用r表示。
同样地，在冷却翅片94的近端侧的截面形状中，大致菱形的一条边的长度用L来表示，大致菱形在x轴方向与y轴方向上延伸的对角线中，较长的一条(沿x轴方向延伸的对角线)的长度用D1表示，较短的一条(沿y轴方向延伸的对角线)的长度用D2表示。同样地，图6所示的冷却翅片94的近端侧的截面形状中，xy平面内的大致菱形截面的各个角部被实施R倒圆加工从而具有相同的曲率半径，各曲率半径用R表示。
如上所述，冷却翅片94从底板64向顶板20侧以沿z轴正方向逐渐变细的方式延伸。因此，如图6所示，远端侧的上述截面形状的各尺寸(l、d1、d2)小于近端侧的上述截面形状的相应的各尺寸(L、D1、D2)。本例的冷却翅片94例如可以是远端侧的截面形状各边的长度l为1.8nn，近端侧的截面形状各边的长度L为2.0mm。
本例的冷却翅片94例如可以是大致菱形的截面的各个角部被倒圆后具有0.1mm～0.2mm的曲率半径R。另外，本例的冷却翅片94中，xy平面内的大致菱形的截面中被倒圆的角部的曲率半径可以是顶板20侧的曲率半径大于底板64侧的曲率半径。因此，如图6所示，远端侧的大致菱形截面的各曲率半径r可以大于近端侧的大致菱形截面的各曲率半径R。制冷剂流通部92内流过的制冷剂的流量通常在例如10L/min左右，但例如在半导体模块100的外部温度极低的情况下或外部的制冷剂供给源发生故障的情况下，有时会低至1L/min左右。即使在这样的低流量时，通过具备上述结构，即安装有半导体装置70的顶板20侧的冷却翅片94的密度较稀，底板64侧的冷却翅片94的密度较密，从而使更多的制冷剂流过顶板20侧。而且，通过使xy平面内的冷却翅片94的角部的曲率半径在顶板20侧大于底板64侧，从而能够使制冷剂流通部92内流过的制冷剂的流速损耗在顶板20侧要相对地低于底板64侧。由此，尽管底板20侧的冷却翅片94的散热面积较小，但顶板20侧的制冷剂流速相对变高，从而能够提高半导体装置70的各半导体芯片78产生的热量的散热效率。
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。图中，用画了斜线的箭头示意性地表示制冷剂的主要流向。箭头的粗细示意性地表示流速的快慢，箭头越粗表示流速越快。
如上所述，从入口41流入制冷剂流通部92内的制冷剂不仅向着在制冷剂流通部92的对角线方向上位于入口41的相反侧的出口42，沿制冷剂的主要流向即x轴正方向前进，而且与翅片区域95的冷却翅片94碰撞，在第一制冷剂流路301内向y轴正方向也前进，从而通过整个翅片区域95。如图所示，U相单元70U、V相单元70V、W相单元70W中离入口41最近的U相单元70U附近的翅片区域95中，从入口41流入的制冷剂的主流进入该区域，因此流速相对较快。在离出口42最近的W相单元70W附近的翅片区域95中，制冷剂相对强烈地被吸引至出口42，因此流速相对较快。另一方面，V相单元70V离入口41和出口42都不近，因此流速相对较慢，尤其是V相单元70V中的半导体芯片78-5和半导体芯片78-2中离入口41更远的半导体芯片78-2附近的翅片区域95中，流速最慢。
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。曲线图的横轴表示流速[m/sec]，纵轴表示z轴坐标[mm]。从底板64向顶板20延伸的冷却翅片94的近端根部的z轴坐标设为0mm，与顶板20接触的冷却翅片94的远端的z轴坐标设为10mm。
作为实施例，使用图1～图7中说明的具有从底板64向顶板20侧以沿着z轴正方向逐渐变细的方式延伸的冷却翅片94的半导体模块100，作为比较例，使用具有从顶板向底板侧以沿着z轴负方向逐渐变细的方式延伸的冷却翅片的半导体模块。图8中，用菱形绘制的曲线表示实施例的流速分布，用正方形绘制的曲线表示比较例的流速分布。本例中，实施例和比较例都将冷却装置内流过的制冷剂的流量设为1L/min来测定各流速分布。
若对半导体芯片78-2附近的翅片区域95中流过的制冷剂在实施例中的z轴方向流速分布和在比较例中的z轴方向流速分布进行比较，可知基本上是相反的，制冷剂的流速在比较例中底板侧更快，而实施例中顶板20侧更快。离顶板20为1mm的位置处的流速在实施例中约为0.06m/sec，在比较例中约为0.044m/sec，实施例是比较例的约1.36倍。由于上述制冷剂的流速差，半导体芯片78-2的热阻Rth(j-w)[℃/W]在比较例中测定为0.321℃/W，在实施例中测定为0.315℃/W，实施例比比较例下降了3％，可以明确实施例的散热性能更加优异。本例中，对实施例的制冷剂流动的压力损耗和比较例的制冷剂流动的压力损耗进行比较，也明确了两者基本没差别。
图9是表示本发明的一实施方式的车辆200的概要图。车辆200是利用电力产生至少一部分推进力的车辆。例如，车辆200是利用马达等电力驱动设备产生全部推进力的电动汽车、或者同时使用马达等电力驱动设备和利用汽油等燃料进行驱动的内燃机的混合动力汽车。
车辆200具备控制马达等电力驱动设备的控制装置210(外部装置)。控制装置210中设有半导体模块100。半导体模块100可以控制提供给电力驱动设备的电力。
图10是本发明的一实施方式的半导体模块100的主电路图。半导体模块100可以作为具有输出端子U、V、W的三相逆变器电路发挥作用，是驱动车辆马达的车载用单元的一部分。
半导体模块100中，半导体芯片78-1、78-2、78-3可以构成上桥臂，半导体芯片78-4、78-5、78-6可以构成下桥臂。一组半导体芯片78-1、78-4可以构成一臂(U相)。一组半导体芯片78-2、78-5、一组半导体芯片78-3、78-6也同样可以构成一臂(V相、W相)。半导体芯片78-4中，发射极可以与输入端子N1电连接，集电极可以与输出端子U电连接。半导体芯片78-1中，发射极可以与输出端子U电连接，集电极可以与输入端子P1电连接。同样地，半导体芯片78-5、78-6中，发射极可以分别与输入端子N2、N3电连接，集电极可以分别与输出端子V、W电连接。而且，半导体芯片78-2、78-3中，发射极可以分别与输出端子V、W电连接，集电极可以分别与输入端子P2、P3电连接。
各半导体芯片78-1～78-6可以根据输入到对应控制端子的信号交替地进行开关。本例中，各半导体芯片78可在进行开关时发热。输入端子P1、P2、P3可以分别与外部电源的正极相连接，输入端子N1、N2、N3可以分别与外部电源的负极相连接，输出端子U、V、W可以分别与负载相连接。输入端子P1、P2、P3可以相互电连接，其它输入端子N1、N2、N3也可以相互电连接。
半导体模块100中，多个半导体芯片78-1～78-6可以分别是RC-IGBT(反向导通IGBT)半导体芯片。半导体芯片78-1～78-6可以分别包含MOSFT、IGBT等晶体管与二极管的组合。
以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限于上述实施方式所记载的范围。能够在上述实施方式的基础上进行各种变更或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。根据专利权利要求书的记载可知，进行了上述各种变更或改进的方式也包含在本发明的技术范围内。
例如，上述实施方式中，对于外套40说明了侧壁36、底板64和冷却翅片94形成为一体的结构，但也可以是在分开形成了侧壁36与形成为一体的底板64及冷却翅片94之后，利用粘接剂98等相互固接。
此外，例如上述实施方式中，对于冷却翅片94说明了在顶板20与底板64之间沿顶板20的主面的法线方向延伸、即与顶板20和底板64垂直延伸的结构，但也可以是冷却翅片94在顶板20与底板64之间相对于顶板20的主面的法线方向倾斜而有角度地延伸。
例如在上述实施方式中，对于用于将制冷剂导入制冷剂流通部92的入口41和用于从制冷剂流通部92导出制冷剂的出口42，说明了形成在底板64的与侧壁36的边界附近的结构，但也可以是入口41和出口42形成在从底板64的该边界附近沿x轴方向远离的主面上，还可以形成在侧壁36上。形成在侧壁36上的情况下，入口41和出口42可以形成在侧壁36的x轴方向上相向的2个侧面上。
例如在上述实施方式中，对于半导体装置70说明了直接固定在冷却装置10的顶板20的上表面22的结构，但也可以是半导体装置70具有在收纳部72的下表面露出的基底板，在该基底板的上表面固定电路基板76，且该基底板固定在顶板20的上表面22。
例如也可以在上述实施方式中增设使冷却装置10能够决定将侧壁36固接到顶板20上的位置的结构，例如侧壁36可以即使不在顶板20侧的端面内也具有配置于3处的销钉，并插入设置于顶板20的下表面的具有与该销钉相辅的形状的孔即可。顶板20上可以具有台阶部，该台阶部从下表面24突出，在俯视时比侧壁36的内周稍小，且具有与侧壁36的内周基本一致的轮廓，或者该台阶部比侧壁36的外周稍大，且具有与侧壁36的外周基本一致的轮廓。
应当注意的是，权利要求书、说明书和附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、顺序、步骤、阶段等的各处理的执行顺序只要没有特别明确地示出之前摂、先前摂等，或者在之后的处理要用到之前的处理的输出的情况下，可以按照任意的顺序来实现。权利要求书、说明书和附图中的动作流程中，为了方便说明，使用了“首先”、“然后”等，但并不意味着一定要按照这样的顺序来实施。
标号说明
10冷却装置；20顶板；22上表面；24下表面；30制冷剂流路；30-1第一制冷剂流路；30-2第二制冷剂流路；36侧壁；40外套；41入口；42出口；64底板；66倒圆部；67倾斜部；70半导体装置；70U U相单元；70V V相单元；70W W相单元；72收纳部；74密封部；76电路基板；78半导体芯片；92制冷剂流通部；93短边；96长边；94、97冷却翅片；95翅片区域；98粘接剂；100半导体模块；200车辆；210控制装置。

Claims (11)

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，
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方向上要长的大致长方形的翅片区域；
比所述翅片区域更靠所述一侧且与所述入口连通的在所述长边的方向上延伸的一个连通区域；以及
比所述翅片区域更靠所述相反侧且与所述出口连通的在所述长边的方向上延伸的另一个连通区域。
5.如权利要求1至4的任一项所述的半导体模块，其特征在于，
所述侧壁从所述底板向所述顶板的一侧以逐渐变细的方式延伸。
6.如权利要求1至5的任一项所述的半导体模块，其特征在于，
所述侧壁的厚度比所述顶板的厚度更厚，所述底板的厚度比所述侧壁的厚度更厚。
7.如权利要求6所述的半导体模块，其特征在于，
所述侧壁和所述冷却翅片具有相互相同的尺寸。
8.如权利要求1至7的任一项所述的半导体模块，其特征在于，
所述冷却翅片与所述顶板通过粘接剂固接，
相邻的多个所述冷却翅片之间的距离为所述粘接剂的厚度的5倍以上。
9.如权利要求8所述的半导体模块，其特征在于，
所述冷却翅片的与所述顶板固接的一侧的角部被倒圆，所述粘接剂具有形成胶瘤的区域。
10.一种车辆，其特征在于，
具备权利要求1至9的任一项所述的半导体模块。
11.一种半导体模块的制造方法，其特征在于，
所述半导体模块是权利要求1至9的任一项所述的半导体模块，
通过对连续的一块板状构件使用与所述外套的形状相对应的模具来进行冲压加工，从而形成所述外套。
CN202010013730.0A 2019-02-15 2020-01-07 半导体模块、车辆及制造方法 Pending CN111584446A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019025043A JP7243262B2 (ja) 2019-02-15 2019-02-15 半導体モジュール、車両および製造方法
JP2019-025043 2019-11-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111584446A true CN111584446A (zh) 2020-08-25

Family

ID=72042261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010013730.0A Pending CN111584446A (zh) 2019-02-15 2020-01-07 半导体模块、车辆及制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11456233B2 (zh)
JP (1) JP7243262B2 (zh)
CN (1) CN111584446A (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3671828A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-24 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Evaporative microchip cooling
JP7367418B2 (ja) * 2019-09-13 2023-10-24 富士電機株式会社 半導体モジュールおよび車両
JP7380062B2 (ja) * 2019-10-18 2023-11-15 富士電機株式会社 半導体モジュール
WO2021186891A1 (ja) * 2020-03-18 2021-09-23 富士電機株式会社 半導体モジュール
JP7463825B2 (ja) * 2020-04-27 2024-04-09 富士電機株式会社 半導体モジュールおよび車両
JP2022048763A (ja) * 2020-09-15 2022-03-28 富士電機株式会社 冷却器及び半導体装置
DE102020132689B4 (de) * 2020-12-08 2022-06-30 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronisches System mit einer Schalteinrichtung und mit einer Flüssigkeitskühleinrichtung
US11988467B2 (en) * 2022-08-18 2024-05-21 Amulaire Thermal Technology, Inc. Liquid-cooling heat dissipation plate with pin-fins and enclosed liquid cooler having the same

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008294196A (ja) * 2007-05-24 2008-12-04 Mitsubishi Materials Corp 冷却器
US20090065178A1 (en) * 2005-04-21 2009-03-12 Nippon Light Metal Company, Ltd. Liquid cooling jacket
US20090145581A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-11 Paul Hoffman Non-linear fin heat sink
US20100051234A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Liquid-cooled-type cooling device
CN103402669A (zh) * 2011-03-03 2013-11-20 昭和电工株式会社 锻造加工方法
WO2014069174A1 (ja) * 2012-10-29 2014-05-08 富士電機株式会社 半導体装置
CN103889637A (zh) * 2011-10-21 2014-06-25 日本轻金属株式会社 带盖容器的制造方法及接合方法
WO2014206617A1 (de) * 2013-06-27 2014-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Kühlvorrichtung mit einem kühlkörper
JP2016004828A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置
JP2016092209A (ja) * 2014-11-05 2016-05-23 三菱電機株式会社 電力半導体装置、および電力半導体装置の製造方法
EP3309827A1 (en) * 2015-06-12 2018-04-18 Denso Corporation Semiconductor device
CN207652885U (zh) * 2017-12-19 2018-07-24 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种翅片麦穗状分布的水冷板及电子设备
JP2018133350A (ja) * 2017-02-13 2018-08-23 株式会社Uacj 回路基板付きヒートシンク及びその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5514906A (en) 1993-11-10 1996-05-07 Fujitsu Limited Apparatus for cooling semiconductor chips in multichip modules
JP3692437B2 (ja) 1997-05-21 2005-09-07 昭和電工株式会社 ヒートシンクの製造方法
JP5213519B2 (ja) 2008-05-13 2013-06-19 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置
CN103155735B (zh) * 2010-10-27 2014-08-06 本田技研工业株式会社 冷却结构体
WO2013157467A1 (ja) * 2012-04-16 2013-10-24 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置用冷却器
JP6279980B2 (ja) * 2014-06-13 2018-02-14 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置
US20160309619A1 (en) * 2015-04-17 2016-10-20 Cooler Master Co., Ltd. Liquid cooling heat dissipation structure and method of manufacturing the same
JP2017183421A (ja) 2016-03-29 2017-10-05 株式会社ケーヒン 熱交換器
US10991639B2 (en) * 2016-04-01 2021-04-27 International Business Machines Corporation Compliant Pin Fin heat sink with base integral pins
JP6718314B2 (ja) * 2016-06-03 2020-07-08 昭和電工株式会社 鍛造加工装置
US10617035B2 (en) * 2018-05-29 2020-04-07 Raytheon Company Additively manufactured structures for gradient thermal conductivity
US11581237B2 (en) * 2018-06-19 2023-02-14 Intel Corporation Cooling apparatuses for microelectronic assemblies

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090065178A1 (en) * 2005-04-21 2009-03-12 Nippon Light Metal Company, Ltd. Liquid cooling jacket
JP2008294196A (ja) * 2007-05-24 2008-12-04 Mitsubishi Materials Corp 冷却器
US20090145581A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-11 Paul Hoffman Non-linear fin heat sink
US20100051234A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Liquid-cooled-type cooling device
CN103402669A (zh) * 2011-03-03 2013-11-20 昭和电工株式会社 锻造加工方法
CN103889637A (zh) * 2011-10-21 2014-06-25 日本轻金属株式会社 带盖容器的制造方法及接合方法
WO2014069174A1 (ja) * 2012-10-29 2014-05-08 富士電機株式会社 半導体装置
WO2014206617A1 (de) * 2013-06-27 2014-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Kühlvorrichtung mit einem kühlkörper
JP2016004828A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置
JP2016092209A (ja) * 2014-11-05 2016-05-23 三菱電機株式会社 電力半導体装置、および電力半導体装置の製造方法
EP3309827A1 (en) * 2015-06-12 2018-04-18 Denso Corporation Semiconductor device
JP2018133350A (ja) * 2017-02-13 2018-08-23 株式会社Uacj 回路基板付きヒートシンク及びその製造方法
CN207652885U (zh) * 2017-12-19 2018-07-24 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种翅片麦穗状分布的水冷板及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
JP7243262B2 (ja) 2023-03-22
US20200266126A1 (en) 2020-08-20
US11456233B2 (en) 2022-09-27
JP2020136366A (ja) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111584446A (zh) 半导体模块、车辆及制造方法
US11018076B2 (en) Cooling apparatus, semiconductor module, and vehicle
US11129310B2 (en) Semiconductor module, vehicle and manufacturing method
JP7187992B2 (ja) 半導体モジュールおよび車両
US11631641B2 (en) Semiconductor device, semiconductor module, and vehicle
CN113644038A (zh) 半导体模块和车辆
US20150137344A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2022140803A (ja) 半導体モジュール
US20220183194A1 (en) Semiconductor module
JP2024100804A (ja) 半導体モジュールおよび車両
JP6503909B2 (ja) 半導体装置
JP7367394B2 (ja) 半導体モジュール、車両および製造方法
US11582889B2 (en) Semiconductor module and vehicle
JP2019186237A (ja) 冷却装置、半導体モジュールおよび車両
CN116235300A (zh) 半导体装置以及车辆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination