CN113906558A - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

确保刚性并且确保冷却性能。半导体装置(1)包括：绝缘基板(14)，其具有第1面和与第1面相反的一侧的第2面；半导体元件(12、13)，其搭载于绝缘基板的第1面上；以及冷却器(20)，其用于冷却半导体元件。冷却器包括：散热基板(21)，其具有接合面和与接合面相反的一侧的散热面，接合面与绝缘基板的第2面接合；多个散热片(22)，其设于散热基板的散热面；加强板(30)，其以覆盖多个散热片的方式配置，与多个散热片的顶端接合；以及冷却壳体(24)，其具有收容多个散热片和加强板的凹部。多个散热片之间的间隙(D2)大于加强板与凹部的底面之间的间隙(D1)。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及具备用于冷却半导体元件的冷却器的半导体装置。
背景技术
在混合动力汽车、电动汽车中，为了可变地驱动马达而利用有电力转换装置。该电力转换装置使用有具备多个功率半导体元件的半导体组件(功率半导体组件)。通常，功率半导体元件在控制大电流时发热，其发热量随着电力转换装置的小型化、高输出化而增大。
以往，为了冷却功率半导体组件，提案有具备制冷剂式的冷却器的半导体装置。例如，在这样的制冷剂式冷却器中，具备：金属制的散热基板，其接合于搭载功率半导体元件的绝缘基板的与半导体组件相反的一侧的面；散热用的散热片，其与该散热基板形成为一体；以及箱型形状的冷却壳体，其收容该散热片，并液密地安装于散热基板。通过使利用外部泵加压后的冷却介质在冷却壳体内的流路流动，功率半导体元件的发热能量经由散热片散热到冷却介质。
具体而言，作为这种半导体装置，例如在专利文献1中，公开有一种在冷却散热片基座的单面固定有电力用半导体元件，在冷却散热片基座的另一面形成有多个散热片的技术。在专利文献1中，在冷却散热片基座的另一面侧以覆盖多个散热片的方式配置有箱型的冷却容器。由冷却容器的内表面侧、冷却散热片基座的另一面侧以及多个散热片之间的间隙，形成成为制冷剂流路的空间。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－92209号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，在上述这样的制冷剂流路中，从热交换的关系来看，优选制冷剂在多个散热片之间的间隙中流动。然而，散热片之间的间隙具有压力损失较高的倾向。因此，制冷剂具有优先在压力损失低于散热片间的间隙的压力损失的散热片的顶端与冷却容器的底面之间的间隙流动的倾向。其结果是，无法在多个散热片的里侧充分地确保制冷剂的流速，而可能导致模块的冷却效果产生偏差(不均)。
另外，形成有多个散热片的冷却散热片基座在制造工序上可能产生热变形。考虑该热变形，在散热片的顶端与冷却容器的底面之间设有上述这样的间隙。为了抑制热变形，而确保刚性，考虑增大冷却散热片基座的厚度。然而，厚度的増加导致热阻的增加，因而结果可能对冷却器本来的导热性造成影响。
本发明即是鉴于这一点而做成的，其一个目的在于提供一种能够确保刚性并且能够确保冷却性能的半导体装置。
用于解决问题的方案
本实施方式的半导体装置包括：绝缘基板，其具有第1面和与所述第1面相反的一侧的第2面；半导体元件，其搭载于所述绝缘基板的所述第1面上；以及冷却器，其用于冷却所述半导体元件，在该半导体装置中，所述冷却器包括：散热基板，其具有接合面和与所述接合面相反的一侧的散热面，所述接合面与所述绝缘基板的所述第2面接合；多个散热片，其设于所述散热基板的所述散热面；加强板，其以覆盖所述多个散热片的方式配置，与所述多个散热片的顶端接合；以及冷却壳体，其具有收容所述多个散热片和所述加强板的凹部，所述多个散热片之间的间隙大于所述加强板与所述凹部的底面之间的间隙。
发明的效果
根据本发明，能够确保刚性并且确保冷却性能。
附图说明
图1是本实施方式的半导体装置的分解立体图。
图2中的图2A和图2B是本实施方式的半导体装置和半导体装置所具有的冷却壳体的俯视图。
图3是表示本实施方式的半导体装置的设于散热基板的散热片和加强板的说明图。
图4中的图4A和图4B是本实施方式的冷却基座的立体图和表示冷却介质的流动的剖视图。
图5中的图5A和图5B是第1变形例的冷却基座的立体图和表示冷却介质的流动的剖视图。
图6中的图6A和图6B是第2变形例的加强板的立体图和表示冷却介质的流动的剖视图。
图7中的图7A和图7B是第3变形例的加强板的立体图和剖视图。
图8是第4变形例的加强板的俯视图。
图9中的图9A和图9B是第5变形例的加强板的俯视图和表示冷却介质的流动的剖视图。
图10是第6变形例的加强板的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本实施方式的半导体装置的结构。图1是本实施方式的半导体装置的分解立体图。图2是本实施方式的半导体装置和半导体装置所具有的冷却壳体的俯视图。以下，为了方便说明，将图1所示的上下方向、左右方向以及前后方向设为半导体装置的上下方向、左右方向以及前后方向并进行说明。在本实施方式中，将半导体装置的长边方向(后数的层叠基板排列的方向)设为左右方向，将半导体装置的短边方向设为前后方向，将半导体装置的厚度方向设为上下方向。这些方向(前后左右上下方向)是为了方便说明而使用的文字，根据半导体装置的安装姿势，各自与各方向之间的对应关系可能变化。例如，将半导体装置的散热面侧(冷却器侧)称作下表面侧，将其相反侧称作上表面侧。另外，在本说明书中，俯视是指从上侧观察半导体组件的上表面的情况。
如图1所示，本实施方式的半导体装置1构成为包含半导体组件10和冷却该半导体组件10的冷却器20。半导体组件10具有配置于后述的冷却器20的散热基板21之上的多个电路元件部11A、11B、11C。半导体组件10例如利用这些电路元件部11A、11B、11C构成三相逆变电路。例如，电路元件部11A、11B、11C分别构成形成三相逆变电路的W相用电路、V相用电路以及U相用电路。
构成W相用电路的电路元件部11A具有构成上侧臂的作为半导体元件的IGBT元件12和与该IGBT元件12反并联连接的续流二极管13、构成下侧臂的IGBT元件12和与该IGBT元件12反并联连接的续流二极管13。上述IGBT元件12和续流二极管13安装于与散热基板21接合的绝缘基板14上。半导体元件除IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)以外，还可以是纵型的开关元件、例如MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、RC(Reverse-Conducting：反向传导)－IGBT等元件。也可以是，半导体元件使用硅基板、碳化硅基板、氮化镓基板形成。
关于构成V相用电路的电路元件部11B和构成U相用电路的电路元件部11C，也都具有与电路元件部11A相同的结构。绝缘基板14具有第1面和与该第1面相反的一侧的第2面。上述的半导体元件搭载于绝缘基板的第1面上。绝缘基板14的第2面与散热基板21的上表面(接合面)接合。在绝缘基板14形成有用于构成上述电路的电路图案。绝缘基板14例如为DCB基板、AMB基板。也可以是，绝缘基板14具有陶瓷板，电路图案设于陶瓷板。陶瓷板可以包含氧化铝、氮化硅或氮化铝。绝缘基板14也可以在第2面侧还具有金属板。电路图案和金属板由铝、铜的金属材料形成。金属材料包含铝合金、铜合金。此外，在此说明了半导体组件10构成三相逆变电路的情况。然而，本发明的半导体组件10并不限定于构成三相逆变电路的情况，能够适当变更。
冷却器20构成为包含散热基板21、设于散热基板21的多个散热片22(参照图3)、冷却壳体23。散热片22设于散热基板21的与接合绝缘基板14的面(接合面)相反的一侧的面(散热面)，详细后述说明。另外，在多个散热片22的顶端接合后述的加强板30。散热基板21安装于冷却壳体23的上部。设于散热基板21的下表面(散热面)的多个散热片22和加强板30收容在形成于冷却壳体23的凹部24(第1凹部)。此外，冷却壳体23有时也被称作制冷剂套或水冷套。
散热基板21由具有大致长方形状的金属板材构成。例如，散热基板21由铝、铜、铁等金属材料构成。散热基板21的长边方向沿半导体装置1的左右方向延伸，散热基板21的短边方向沿半导体装置1的前后方向延伸。半导体组件10配置于散热基板21的上表面的中央区域。在本实施方式中，构成半导体组件10的电路元件部11A、11B、11C在散热基板21的中央区域沿左右方向排列配置。此外，在本实施方式中，有时将散热基板21的配置有上述的电路元件部11A、11B、11C的部分的下表面侧(散热面侧)的中央区域称作散热区域。另外，在散热基板21的四角部附近贯穿形成有螺纹孔211。在螺纹孔211贯穿螺钉，作为用于将散热基板21固定于冷却壳体23的紧固构件(未图示)。
冷却壳体23具有大致长方体形状的外形，俯视具有长方形状。冷却壳体23俯视时的外形实质上具有与散热基板21的外形相同的形状。冷却壳体23具有底壁231和设于该底壁231的周缘的侧壁232，具有上部开口的箱型形状。换言之，在冷却壳体23的上表面形成有凹部24。凹部24由底壁231的上表面(底面)和侧壁232的内壁面规定。凹部24形成为能够收容多个散热片22和加强板30的大小，详细后述说明。
在冷却壳体23设有用于向冷却壳体23内导入冷却介质的导入口233、用于自冷却壳体23内排出冷却介质的排出口234。导入口233设于侧壁232中的沿着长边方向延伸的第1侧壁232a。导入口233形成为在第1侧壁232a的左右方向中央在前后方向上连通侧壁232的外部和凹部24。排出口234设于侧壁232中的与第1侧壁232a相对并沿着长边方向延伸的第2侧壁232b。排出口234形成为在第2侧壁232b的左右方向中央在前后方向上贯通侧壁232的外部和凹部24。导入口233和排出口234例如由圆形孔形成。在导入口233和排出口234分别连接有圆筒状的导入管233a和排出管234a。也可以是，如图2B所示，半导体装置1在冷却壳体23的凹部24构成设于多个散热片22的前方侧的第1集管233b和设于多个散热片22的后方侧的第2集管234b。
在侧壁232的上表面安装有O形环235。O形环235以包围凹部24的方式配置于侧壁232的靠凹部24的位置。换言之，O形环235沿着形成于侧壁232的上表面的四方环状的槽(未图示)配置。O形环235起到的作用是：在相对于冷却壳体23安装有散热基板21并在冷却壳体23内流动有冷却介质的情况下，防止自冷却壳体23内漏液。此外，关于防漏液的结构，并不限定于O形环235，也可以是金属密封垫、液体密封件等密封构件。
在冷却壳体23(侧壁232)的四角部的附近形成有螺纹孔236。螺纹孔236配置于在将散热基板21重叠于冷却壳体23时与散热基板21的螺纹孔211对应的位置。在将散热基板21重叠于冷却壳体23的状态下，经由螺纹孔211向螺纹孔236插入作为紧固构件的螺钉(未图示)进行紧固，从而相对于冷却壳体23安装散热基板21。
在此，参照图3，说明本实施方式的散热基板21和设于散热基板21的下表面的散热片22的结构。图3是本实施方式的半导体装置的设于散热基板的散热片的说明图。
散热片22一体地设于散热基板21的下表面。散热片22可以由与散热基板21相同的金属材料构成。散热片22作为散热板、换言之作为换热器(heat sink)来使用。例如，如图3所示，散热片22能够使用将多个棱柱形状的销(方销)空开间隔地以规定间距排列而成的销散热片。更具体而言，散热片22形成为俯视菱形，对角线上相对的一对角部的相对方向与散热基板21的短边方向(后述的制冷剂的流动方向)一致。此外，设于散热基板21的散热片22的结构并不限定于此，能够适当变更。例如，也可以是，代替图3所示的棱柱形状而设置圆柱形状的销、设为将沿前后方向延伸的叶片形状的多个散热片互相平行地排列的结构。散热片22可以通过钎焊、植设、切削加工或塑性加工设于散热基板21。
另外，散热片22的形状和尺寸优选考虑冷却介质的向冷却器20导入的条件(即，泵性能等)、冷却介质的种类和性质(特别是粘性等)、目标除热量等来适当设定。另外，散热片22形成为如下的高度：在收纳于冷却壳体23(更具体而言，冷却壳体23的凹部24)的情况下，散热片22的顶端与冷却壳体23的底壁231之间存在一定的间隙(参照图4)。
散热基板21中设置散热片22的区域优选为将在绝缘基板14接合于散热基板21的状态下绝缘基板14上的与半导体元件(IGBT元件12、续流二极管13)的安装区域相反的一侧(背面侧)的区域包含在内。换言之，在散热基板21一体地设置散热片22的区域优选为包含IGBT元件12和续流二极管13的正下方的区域(上述的散热区域)在内的区域。
在本实施方式中，在散热基板21的下表面(散热面)设有将多个具有棱柱形状的散热片22排列而成的散热片22的集合体22a。该散热片22的集合体22a的外形具有大致长方体形状。更优选的是，散热片22的集合体22a的外形为长方体形状，但并不限定于此，也可以是倒角或变形后的形状。散热片22的集合体22a的长边方向与冷却壳体23(凹部24)的长边方向一致。
然而，对上述这样的具备所谓开放式的散热片的半导体装置而言，为了抑制热变形，而需要一定程度的刚性。上述的散热片的刚性由设有散热片的散热基板来确保，为了具有更强的强度，考虑增大散热基板自身的厚度。然而，若增大散热基板自身的厚度，则热阻增加，其结果，导致对本来的冷却性能造成影响。即，可以说，散热基板的刚性确保和冷却性能的确保处于此消彼长的关系。
于是，本申请的发明人们为了谋求散热基板的刚性确保和冷却性能确保这两者，而想到了本发明。具体而言，在本实施方式中，设为在散热基板21的散热面侧以覆盖多个散热片22的方式配置加强板30，并将加强板30与多个散热片22的顶端接合的结构。
在此，参照图3和图4，说明本实施方式的具备冷却器的半导体装置的详细结构。图4是本实施方式的冷却基座的立体图(图4A)和表示冷却介质的流动的剖视图(图4B)。
如图3和图4所示，加强板30由具有大致长方形状的金属板材构成。例如，加强板30由铝、铜、铁等金属材料构成。金属材料可以是以铝、铜、铁为主要成分的合金。此外，加强板30可以由与散热基板21(散热片22)相同的金属材料构成。
加强板30具有与散热基板21的散热区域对应的矩形形状，以覆盖多个散热片22整体(散热片22的集合体22a的下表面)。另外，加强板30的厚度设定得小于散热基板21的厚度。而且，多个散热片22的顶端与加强板30的一个面接合。多个散热片22和加强板30例如利用钎焊接合。由此，得到多个散热片22与加强板30成为一体的散热基板21。也可以是，加强板30为俯视具有长边和短边的长方形，以与多个散热片22的顶端相对的方式配置，与多个散热片22的顶端接合。
在多个散热片22与加强板30成为一体的散热基板21安装有冷却壳体23。冷却壳体23具有与散热区域对应的凹部24，被安装为将多个散热片22和加强板30收纳于凹部24内。具体而言，散热片22的集合体22a的侧面被四方环状的侧壁232包围，加强板30的下表面与凹部24的底面(底壁231)相对并形成规定的间隙D1(参照图4B)。
在本实施方式的半导体装置1中，三个电路元件部11A、11B、11C沿散热基板21的长边方向(左右方向)排列配置。另外，多个散热片22设于散热基板21的与设有这些电路元件部11A、11B、11C的部分的散热面对应的散热区域。另外，冷却壳体23具有包围多个散热片22的侧壁232。侧壁232具有在与三个电路元件部11A、11B、11C所排列的规定方向(长边方向)交叉的前后方向(短边方向)上相对的第1侧壁232a和第2侧壁232b。第1侧壁232a和第2侧壁232b在前后方向上隔着散热片22的集合体22a地相对。如上所述，在第1侧壁232a设有制冷剂的导入口233，在第2侧壁232b设有制冷剂的排出口234。制冷剂自导入口233向排出口234在多个散热片22之间沿短边方向流动(参照图2B和图4B)。
更具体而言，在自导入口233向凹部24内导入制冷剂时，制冷剂一边与散热片22的集合体22a的上游侧的侧面碰撞而沿左右方向(集合体22a的长边方向)扩散，一边通过多个散热片22之间的间隙而在集合体22a的内部沿短边方向流动(参照图2B)。制冷剂自集合体22a的下游侧的侧面通过排出口234地向冷却壳体23的外部排出。
在本实施方式中，由于在多个散热片22的顶端接合有加强板30，因而包含多个散热片22和加强板30的散热基板21整体刚性提高。由此，能够抑制在将半导体组件10安装于散热基板21并进行加热时的散热基板21的厚度方向(上下方向)上的翘曲。因此，能够减小凹部24的深度，能够使加强板30的下表面靠近凹部24的底面而进一步减小加强板30与凹部24的底面之间的间隙D1。
另外，通过利用加强板30封闭散热片22的顶端侧的开放空间，从而在多个散热片22之间形成封闭的制冷剂流路。该情况下，多个散热片22之间的间隙D2优选大于加强板30与凹部24的底面之间的间隙D1。
根据这些结构，利用加强板30，能够使制冷剂难以流入加强板30与凹部24的底面之间的间隙D1，而将更多的制冷剂向多个散热片22之间引导。由此，促进制冷剂与散热片22之间的热交换，提高冷却器20的冷却效率。即，能够确保冷却器20的刚性并且确保冷却性能。另外，通过利用加强板30提高刚性，还能够减小散热基板21自身的厚度，提高散热基板21的导热性。加强板30的厚度t可以与散热基板21的厚度T相同或小于厚度T(参照图4B)。散热片22的高度h可以适当选择。
接着，参照图5至图10说明变形例。图5是第1变形例的冷却基座的立体图(图5A)和表示冷却介质的流动的剖视图(图5B)。图6是第2变形例的加强板的立体图(图6A)和表示冷却介质的流动的剖视图(图6B)。图7是第3变形例的加强板的立体图(图7A)和剖视图(图7B)。图8是第4变形例的加强板的俯视图。图9是第5变形例的加强板的俯视图(图9A)和表示冷却介质的流动的剖视图(图9B)。图10是第6变形例的加强板的立体图。此外，在以下所示的变形例中，与本实施方式共用的结构尽可能由相同的附图标记表示，并适当省略说明。
如图5所示，第1变形例的散热基板21具有在散热面与设有多个散热片22的区域对应地在厚度方向上凹陷的凹部21a(第2凹部)。更具体而言，凹部21a在配置有电路元件部11A、11B、11C的散热基板21的背面侧的散热区域朝向表面侧凹陷。由于凹部21a，散热基板21的散热区域的板厚变薄。多个散热片22自凹部21a的底面向下方突出。在多个散热片22的顶端以覆盖集合体22a的整个下表面的方式接合有加强板30。
根据第1变形例，通过将加强板30接合于散热片22，从而提高包含散热片22和加强板30在内的散热基板21整体的刚性。因此，即使在散热基板21的局部形成有凹部21a，也能够确保整体的刚性。由于在散热区域形成有凹部21a，因而电路元件部11A、11B、11C的正下方的散热基板21的板厚变薄，能够减小热阻。其结果，能够提高由电路元件部11A、11B、11C产生的热的传导性，提高散热效果。
另外，如图5B所示，由于与设置多个散热片22的区域对应地形成有凹部21a，因此在制冷剂向多个散热片22之间流入时，产生沿着凹部21a的表面的流动。由此，在散热片22内，制冷剂的流动在散热片22的高度方向(上下方向)上被搅乱。由于产生这样的制冷剂的乱流，制冷剂与散热片22的表面之间的碰撞次数增加，促进制冷剂与散热片22之间的热交换。因而，能够进一步提高冷却效率。
另外，在图5中，说明了在散热区域整体上以相同的深度形成俯视矩形形状的凹部21a的情况，但并不限定于该结构。凹部21a也可以根据想要提高冷却效率的部位而局部分割地形成，还可以形成为凹部21a的深度也阶段性地变化。
如图6所示，第2变形例的加强板40于在短边方向上相对的一对缘部形成有用于引导制冷剂的流动的弯折部(第1弯折部41和第2弯折部42)。具体而言，在加强板40的短边方向的缘部设有朝向远离散热片22的顶端的方向(下方)弯折的第1弯折部41和朝向散热片22的基端侧(上方)弯折的第2弯折部42。
如图6A和图6B所示，在加强板40的短边方向的一侧(制冷剂的流动方向上游侧)的缘部沿长边方向排列地交替形成有第1弯折部41和第2弯折部42。在图6A中，在左右两端侧配置有一对第1弯折部41，在一对第1弯折部41之间配置有第2弯折部42。相对于此，在加强板40的短边方向的另一侧(制冷剂的流动方向下游侧)的缘部遍及全长地形成有第1弯折部41。该第1弯折部41和第2弯折部42可以与配置于散热基板21上的电路元件部11A、11B、11C(图6中未图示)对应地分割设置。
根据向下(朝向凹部24的底面)弯折的第1弯折部41，堵塞加强板40与凹部24的底面之间的间隙D1。由此，制冷剂不易向间隙D1流动而容易向多个散热片22之间的间隙D2流动。另外，根据向上(朝向与凹部24的底面相反的一侧)弯折的第2弯折部42，能够自凹部24的上方将制冷剂向多个散热片22之间的间隙D2引导。如此，能够利用弯折部调整制冷剂流路而提高冷却效率。另外，通过与作为发热部件的各电路元件部的配置部位对应地以向上或向下的方式调整弯折部的形状，从而能够针对每个电路元件部控制制冷剂的流速分布而进行均匀的温度管理。另外，弯折部的弯折角度并不限定于直角，例如可以是向外侧倾斜的角度。
如图7所示，第3变形例的加强板50具有形成于与接合多个散热片22的面相反的一侧的面的多个梁部51。具体而言，梁部51设于加强板50的与凹部24的底面相对的表面。梁部51自加强板50的表面朝向下方(凹部24的底面)突出，并沿加强板50的长边方向(左右方向)延伸。另外，梁部51在加强板50的短边方向上设有多个(图7中为四个)。梁部51例如通过自加强板50的上表面侧(相对于散热片22接合的接合面侧)朝向下表面侧压制成型凸部而形成。此外，梁部51的形状、个数、长度等能够适当变更。根据梁部51，提高加强板50的刚性，能够抑制加强板50的翘曲。
如图8所示，第4变形例的加强板60在接合多个散热片22的面(接合面)具有能够供多个散热片22中的至少一部分卡合的定位部61。具体而言，定位部61分别设于矩形形状的加强板60的四角。定位部61例如由圆顶状的凸部形成，优选形成为与相邻的散热片22之间的间隙对应的大小。根据该结构，容易进行加强板60相对于多个散热片22的定位，能够削减组装工时。
如图9所示，第5变形例的加强板70在接合多个散热片22的面(接合面)具有多个突起部71。多个突起部71设于俯视时不与多个散热片22重叠的位置。例如，多个突起部71以与多个散热片22相同的间距配置。突起部71例如由圆顶状的凸部形成，优选形成得略小于相邻的散热片22之间的间隙。根据该结构，由于在形成于多个散热片22之间的制冷剂流路设置无数的突起部71，因而在散热片22内制冷剂流过突起部71的附近时，制冷剂的流动在散热片22的高度方向(上下方向)上被搅乱。由于产生这样的制冷剂的乱流，因而制冷剂与散热片22的表面之间的碰撞次数增加，而促进制冷剂与散热片22之间的热交换。因而，能够进一步提高冷却效率。
在上述的各实施方式中，说明了加强板形成为俯视矩形形状的情况，但并不限定于此。例如，还可以是图10所示的结构。如图10所示，第6变形例的加强板80以长边方向的中央部分的前后宽度窄于两端部的宽度的方式，形成有梯形的缺口部81。即，成为仅在缺口部81的部分露出有散热片22的顶端的状态。另外，在加强板80的下表面(与接合面相反的一侧的面)形成有沿长边方向延伸的多个梁部82。梁部82向与散热片22相反的一侧突出。如此，与由于缺口部81导致加强板80自身的刚性下降的量对应地，利用梁部82确保加强板80整体的刚性。另外，由于缺口部81，位于长边方向中央侧的一部分散热片22的顶端被开放，因此，能够在加强板80的长边方向两端侧和中央侧调整制冷剂的流速分布。如此，通过变更相对于散热片22的集合体22a而言的加强板80的形状，能够适当控制冷却性能。加强板80具有宽度较宽且面积较大的部分(部分A)和宽度较窄且面积较小的部分(部分B)。通过将加强板80配置为部分A面向散热基板21的可能相对较大程度地变形的部分、部分B面向散热基板21的可能相对较小程度地变形的部分，能够取得散热基板21整体变形的平衡。
另外，说明了本实施方式和变形例，但作为其他的实施方式，也可以将上述实施方式和变形例整体或部分地组合。例如，可以组合图5至图10的各变形例的特征。具体而言，可以组合图5的凹部21a和图6的弯折部，也可以组合图8的定位部61和图9的突起部71。
作为组合的例子，可以提供散热基板21、多个绝缘基板14、多个半导体元件12、多个散热片22以及加强板30来作为组件。
在组件中，也可以是，散热基板21具有接合面和与接合面相反的一侧的散热面，俯视为长方形。也可以是，多个绝缘基板14分别具有第1面和与第1面相反的一侧的第2面，并沿散热基板21的长边方向配置。多个绝缘基板14分别能够将第2面与散热基板21的接合面接合。半导体元件12可以分别搭载于多个绝缘基板14的第1面上。多个散热片22配置于多个绝缘基板14的下方，设于散热基板21的散热面。也可以是，加强板30以与多个散热片22的至少一部分散热片的顶端相对的方式配置，与多个散热片22的顶端接合。在此，加强板30的厚度可以与散热基板21的厚度相同，或者也可以大于或小于散热基板21的厚度相同。
而且，也可以是，加强板30为俯视长方形，并以与所有多个散热片22的顶端相对的方式配置，并与多个散热片22的顶端接合。散热基板21和加强板30可以分别为含有铝或铝合金的板。绝缘基板14可以分别具有包含氧化铝、氮化硅或氮化铝的陶瓷板。
在上述的组件中，散热基板21可以为自加强板30朝向绝缘基板14凸出的形状或者为平坦。
组件适合于具有能够收容多个散热片22和加强板30的凹部24的冷却壳体23(参照图2)。组件可以经由密封构件固定于冷却壳体23的侧壁232来使用。在此，多个散热片22的长度和加强板30的厚度可以以多个散热片22之间的间隙大于加强板30与凹部24的底面之间的间隙的方式选择。而且，组件和冷却壳体23可以构成为，具有在凹部24中设于多个散热片22的一侧(图2B中的前方)的第1集管233b和设于多个散热片22的一侧的相反侧的另一侧(图2B中的后方)的第2集管234b。可以是，自导入口233导入的制冷剂在第1集管233b中沿长边方向扩展，向多个散热片22的前方流入，并自后方排出，在第2集管234b中被收敛之后，自排出口234排出。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，而能够进行各种变更来实施。在上述实施方式中，附图所示的结构要素的大小、形状、功能等，并不限定于此，能够在发挥本发明的效果的范围内适当变更。此外，能够在不偏离本发明的目的的范围内，进行适当变更来实施。
以下整理上述的实施方式中的特征。
上述实施方式的半导体装置包括：绝缘基板，其具有第1面和与所述第1面相反的一侧的第2面；半导体元件，其搭载于所述绝缘基板的所述第1面上；以及冷却器，其用于冷却所述半导体元件，在该半导体装置中，所述冷却器包括：散热基板，其具有接合面和与所述接合面相反的一侧的散热面，所述接合面与所述绝缘基板的所述第2面接合；多个散热片，其设于所述散热基板的所述散热面；加强板，其以覆盖所述多个散热片的方式配置，与所述多个散热片的顶端接合；以及冷却壳体，其具有收容所述多个散热片和所述加强板的凹部，所述多个散热片之间的间隙大于所述加强板与所述第1凹部的底面之间的间隙。
在上述实施方式的半导体装置中，搭载了所述半导体元件的所述绝缘基板沿规定方向排列地设有多个，所述多个散热片设于所述散热基板的与设有多个所述绝缘基板的部分的所述散热面对应的散热区域，所述冷却壳体具有包围所述多个散热片的侧壁，所述侧壁具有第1侧壁和第2侧壁，该第1侧壁和该第2侧壁在与多个所述绝缘基板所排列的所述规定方向交叉的方向上相对，在所述第1侧壁设有制冷剂的导入口，在所述第2侧壁设有所述制冷剂的排出口，所述制冷剂自所述导入口朝向所述排出口在所述多个散热片之间沿与所述规定方向交叉的方向流动。
在上述实施方式的半导体装置中，所述加强板在所述散热面具有与设有所述多个散热片的区域对应并沿厚度方向凹陷的第2凹部。
在上述实施方式的半导体装置中，所述加强板在制冷剂的流动方向上游侧和/或下游侧的缘部具有第1弯折部，该第1弯折部朝向所述第1凹部的底面弯折。
在上述实施方式的半导体装置中，所述散热基板在制冷剂的流动方向上游侧和/或下游侧的缘部具有第2弯折部，该第2弯折部朝向与所述第1凹部的底面相反的一侧弯折。
在上述实施方式的半导体装置中，所述加强板具有梁部，该梁部形成于与接合所述多个散热片的面相反的一侧的面。
在上述实施方式的半导体装置中，所述加强板在接合所述多个散热片的面具有定位部，所述多个散热片中的至少一部分能够卡合于该定位部。
在上述实施方式的半导体装置中，所述加强板在接合所述多个散热片的面具有多个突起部，所述多个突起部设于俯视时不与所述多个散热片重叠的位置。
产业上的可利用性
本发明的半导体装置具有能够确保刚性并且能够确保冷却性能的效果，适用于车载用马达驱动控制逆变器等要求小型化、高输出化的半导体装置。
本申请基于2019年12月19日申请的日本特愿2019－229215。在此援引其全部内容。

Claims (8)

1.一种半导体装置，该半导体装置包括：
绝缘基板，其具有第1面和与所述第1面相反的一侧的第2面；
半导体元件，其搭载于所述绝缘基板的所述第1面上；以及
冷却器，其用于冷却所述半导体元件，其中，
所述冷却器包括：
散热基板，其具有接合面和与所述接合面相反的一侧的散热面，所述接合面与所述绝缘基板的所述第2面接合；
多个散热片，其设于所述散热基板的所述散热面；
加强板，其以覆盖所述多个散热片的方式配置，与所述多个散热片的顶端接合；以及
冷却壳体，其具有收容所述多个散热片和所述加强板的第1凹部，
所述多个散热片之间的间隙大于所述加强板与所述第1凹部的底面之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
搭载了所述半导体元件的所述绝缘基板沿规定方向排列地设有多个，
所述多个散热片设于所述散热基板的与设有多个所述绝缘基板的部分的所述散热面对应的散热区域，
所述冷却壳体具有包围所述多个散热片的侧壁，
所述侧壁具有第1侧壁和第2侧壁，该第1侧壁和该第2侧壁在与多个所述绝缘基板所排列的所述规定方向交叉的方向上相对，
在所述第1侧壁设有制冷剂的导入口，在所述第2侧壁设有所述制冷剂的排出口，
所述制冷剂自所述导入口朝向所述排出口在所述多个散热片之间沿与所述规定方向交叉的方向流动。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述散热基板在所述散热面具有与设有所述多个散热片的区域对应并沿厚度方向凹陷的第2凹部。
4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述加强板在制冷剂的流动方向上游侧和/或下游侧的缘部具有第1弯折部，该第1弯折部朝向所述第1凹部的底面弯折。
5.根据权利要求2或4所述的半导体装置，其中，
所述加强板在制冷剂的流动方向上游侧和/或下游侧的缘部具有第2弯折部，该第2弯折部朝向与所述第1凹部的底面相反的一侧弯折。
6.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述加强板具有梁部，该梁部形成于与接合所述多个散热片的面相反的一侧的面。
7.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述加强板在接合所述多个散热片的面具有定位部，所述多个散热片中的至少一部分能够卡合于该定位部。
8.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述加强板在接合所述多个散热片的面具有多个突起部，
所述多个突起部设于俯视时不与所述多个散热片重叠的位置。
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