CN116469853A - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体装置。削减半导体装置的部件个数。电力转换装置(10)具备：半导体模块(200)；冷却器(100)，其设有供制冷剂流通的流路；框体(400)，其包括底面(BF)；至少一个第1固定构件(300)，其将冷却器固定于底面；以及至少一个第2固定构件(300)，其将冷却器固定于底面，冷却器包括：外表面(OFa)，其与框体(400)的底面相对；内表面(IFa)，其位于与外表面相反的一侧，构成流路的壁面的一部分；外壁(122c)，其连接至少一个第1固定构件(300)；以及外壁(122d)，其是与外壁相反的一侧的侧壁，且连接至少一个第2固定构件(300)，半导体模块位于框体(400)的底面与冷却器的外表面之间，并被框体的底面和冷却器的外表面按压。

Description

半导体装置

技术领域

本发明涉及一种半导体装置。

背景技术

已知有使用冷却水等制冷剂对开关元件等包括发热器件的半导体装置进行冷却的方法。例如，在专利文献1中公开了一种通过使用冷却流体对与发热器件热结合的传热板进行冷却，从而对发热器件进行冷却的结构。另外，在专利文献2中公开了一种将配置于散热片的上表面的半导体模块利用配置于半导体模块的上表面的板状的弹簧进行固定的半导体装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020－073845号公报

专利文献2：日本特开2007－329167号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述那样的半导体装置中，要求削减部件个数。考虑到以上的情况，本发明的一技术方案的目的之一在于削减部件个数。

用于解决问题的方案

本发明的优选的技术方案为一种半导体装置，其中，该半导体装置具备：半导体模块；冷却器，其设有供制冷剂流通的流路；支承体，其包括设置面；至少一个第1固定构件，其将所述冷却器固定于所述设置面；以及至少一个第2固定构件，其将所述冷却器固定于所述设置面，所述冷却器包括：第1面，其与所述设置面相对；第2面，其位于与所述第1面相反的一侧，构成所述流路的壁面的一部分；第1侧壁，其连接所述至少一个第1固定构件；以及第2侧壁，其是与所述第1侧壁相反的一侧的侧壁，且连接所述至少一个第2固定构件，所述半导体模块位于所述设置面与所述第1面之间，并被所述设置面和所述第1面按压。

附图说明

图1是示意性地表示实施方式的电力转换装置的主要部分的分解立体图。

图2是用于说明图1所示的头部的说明图。

图3是用于说明图1所示的主体部的说明图。

图4是沿着图2中的第1平面图所示的B1－B2线的电力转换装置的剖视图。

图5是用于说明对比例的电力转换装置的一个例子的说明图。

图6是表示电力转换装置整体的概略的内部构造的一个例子的立体图。

图7是用于说明第1变形例的电力转换装置的一个例子的说明图。

图8是用于说明第2变形例的冷却器的一个例子的说明图。

附图标记说明

10、10A、10Z、电力转换装置；100、101、冷却器；120、121、主体部；122a、122b、122c、122d、122e、122ea、122eb、142a、142b、142c、142d、142e、142f、142g、外壁；124a、124b、124c、144、间壁；140、140i、140o、头部；160、供给管；162、排出管；200u、200v、200w、半导体模块；202u、202v、202w、204u、204v、204w、输入端子；206u、206v、206w、输出端子；208u、208v、208w、控制端子；300a、300b、300c、300d、300e、300f、固定构件；400、框体；420、输入连接器；440、输出连接器；500、502、504、连接构件；600、电容器；620、控制基板；640、电子部件；FP1、流入路径；FP2、流出路径；FP3、冷却流路；Hi、供给口；Ho、排出口；BF、底面；IFa、IFb、IFb1、IFb2、IFc、IFd、内表面；OFa、OFb、外表面；PF1、PF2、SFa1、SFa2、SFa3、SFb1、SFb2、面。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。在各附图中，各部分的尺寸和比例与实际的适当地有所不同。另外，以下所述的实施方式是本发明的优选的具体例，因此附加了技术上优选的各种限定，但只要在以下的说明中没有表示特别限定本发明的意思的记载，本发明的范围就不限定于这些方式。

A.实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。首先，参照图1对实施方式的电力转换装置10的概要的一个例子进行说明。

图1是示意性地表示实施方式的电力转换装置10的主要部分的分解立体图。

此外，以下，为了便于说明，导入具有互相正交的X轴、Y轴以及Z轴的三轴的正交坐标系。以下，将X轴的箭头所指的方向称为+X方向，将+X方向的相反方向称为-X方向。将Y轴的箭头所指的方向称为+Y方向，将+Y方向的相反方向称为-Y方向。另外，将Z轴的箭头所指的方向称为+Z方向，将+Z方向的相反方向称为-Z方向。以下，有时不特别区分+Y方向和-Y方向而称为Y方向，不特别区分+X方向和-X方向而称为X方向。另外，有时不特别区分+Z方向和-Z方向而称为Z方向。

+Y方向和-Y方向分别是“第1方向”的一个例子，+X方向和-X方向分别是“第2方向”的一个例子，+Z方向和-Z方向分别是“第3方向”的一个例子。另外，以下，有时将从特定的方向观察对象物称为俯视。

作为电力转换装置10，例如能够采用逆变器和转换器等任意的功率半导体装置。此外，电力转换装置10是“半导体装置”的一个例子。在本实施方式中，作为电力转换装置10，假定将输入到电力转换装置10的直流电力转换为U相、V相以及W相这三相的交流电力的功率半导体装置。

例如，电力转换装置10具有将直流电力转换为交流电力的3个半导体模块200u、200v以及200w、冷却器100、多个固定构件300a、300b、300c、300d、300e以及300f、框体400。此外，在图1中，示出了框体400的一部分(底面BF)。框体400是“支承体”的一个例子，框体400的底面BF是“设置面”的一个例子。另外，固定构件300c和300e分别是“第1固定构件”的一个例子，固定构件300d和300f分别是“第2固定构件”的一个例子。以下，有时将固定构件300a、300b、300c、300d、300e以及300f统称为固定构件300。在图1中，示出了6个固定构件300，但固定构件300的数量可以为2以上且小于6，也可以是7以上。

半导体模块200u、200v以及200w例如分别是将包括开关元件等功率半导体元件的功率半导体芯片收纳于树脂壳体而成的功率半导体模块。作为开关元件，例如相当于功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)和IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等。

半导体模块200u例如具有输入端子202u和204u、输出端子206u和多个控制端子208u。例如，半导体模块200u将输入至输入端子202u和204u的直流电力转换为3相的交流电力中的U相的交流电力，并自输出端子206u输出U相的交流电力。例如，输入端子202u的电位高于输入端子204u的电位。另外，向多个控制端子208u输入用于对半导体模块200u所具有的开关元件等的动作进行控制的控制信号。

半导体模块200v和200w除了分别输出3相的交流电力中的V相和W相的交流电力以外，与半导体模块200u相同。例如，半导体模块200v具有输入端子202v和204v、输出端子206v以及多个控制端子208v，自输出端子206v输出V相的交流电力。另外，例如，半导体模块200w具有输入端子202w和204w、输出端子206w以及多个控制端子208w，自输出端子206w输出W相的交流电力。

以下，有时将半导体模块200u、200v以及200w统称为半导体模块200。另外，有时将输入端子202u、202v以及202w统称为输入端子202，将输入端子204u、204v以及204w统称为输入端子204，将输出端子206u、206v以及206w统称为输出端子206。另外，在本实施方式中，半导体模块200的面中与框体400的底面BF相对的面也被称为面PF2，与面PF2相反的一侧的面也被称为面PF1。

冷却器100使用制冷剂对半导体模块200进行冷却。例如，冷却器100具有：主体部120，其沿Y方向延伸；供给管160，其向主体部120供给制冷剂；排出管162，其将制冷剂自主体部120排出；以及头部140，其将供给管160与主体部120以及排出管162与主体部120连接。此外，图1的虚线的箭头表示制冷剂的流动的一个例子。在本实施方式中，假定制冷剂为水等液体的情况。

在图1中，对主体部120的概要进行说明。在后述的图3和图4中对主体部120的详细情况进行说明。另外，在后述的图2中对头部140进行说明。

主体部120例如是形成为沿Y方向延伸的长方体的中空的结构体，具有外壁122a、122b、122c、122d以及122e。以下，有时将外壁122a、122b、122c、122d以及122e统称为外壁122。在由外壁122划定的空间内形成供制冷剂流通的流路。

在本实施方式中，假定作为流路而在主体部120设有以下路径的情况：流入路径FP1，其沿Y方向延伸，具有供制冷剂流入的一端；流出路径FP2，其沿Y方向延伸，具有供制冷剂流出的一端；以及多个冷却流路FP3，其在Y方向上排列，并且沿X方向延伸。此外，流入路径FP1和流出路径FP2各自的另一端(+Y方向上的端部)由外壁122e划定。另外，多个冷却流路FP3各自的一端和另一端分别由外壁122c和122d划定。流入路径FP1是“第1流路”的一个例子，流出路径FP2是“第2流路”的一个例子。

外壁122a例如包括与框体400的底面BF相对的外表面OFa和位于与外表面OFa相反的一侧且构成流路的壁面的一部分的内表面IFa。例如，外壁122a的内表面IFa为多个冷却流路FP3的壁面的一部分。外表面OFa是“第1面”的一个例子，内表面IFa是“第2面”的一个例子。以下，外壁122a的外表面OFa也被统称为冷却器100的外表面OFa。

外壁122c和122d是与外壁122a大致垂直的侧壁。此外，“大致垂直”以及后述的“大致平行”等是包含误差的概念。例如，“大致垂直”只要是在设计上垂直即可。外壁122c是“第1侧壁”的一个例子。例如，在外壁122c连接固定构件300c和300e。另外，外壁122d是与外壁122c相反的一侧的侧壁，是“第2侧壁”的一个例子。例如，在外壁122d连接固定构件300d和300f。另外，例如，固定构件300a和300b分别与图2中的后述的头部140的外壁142c和142d(两个侧壁)连接。

半导体模块200位于框体400的底面BF与冷却器100的外表面OFa之间，通过利用固定构件300将冷却器100固定于底面BF，从而被底面BF和外表面OFa按压。由此，在本实施方式中，能够将半导体模块200稳定地固定于冷却器100。另外，在本实施方式中，利用将冷却器100固定于框体400的固定构件300，将半导体模块200稳定地固定于冷却器100，因此不需要与固定构件300分开地设置将半导体模块200固定于冷却器100的构件。即，在本实施方式中，能够抑制电力转换装置10的部件个数增加，并且将半导体模块200稳定地固定于冷却器100。

固定构件300与冷却器100的连接方法以及固定构件300与底面BF的连接方法没有特别限定。例如，固定构件300与冷却器100之间的连接(固定构件300c和300e与外壁122c之间的连接等)可以通过使用了粘接剂的粘接来实现，也可以通过焊接来实现，还可以通过螺纹紧固来实现。同样地，固定构件300与底面BF之间的连接可以通过使用了粘接剂的粘合来实现，也可以通过焊接来实现，还可以通过螺纹紧固来实现。

冷却器100利用在将外壁122a的内表面IFa作为壁面的一部分的多个冷却流路FP3中流动的制冷剂，对配置于外壁122a的外表面OFa的半导体模块200进行冷却。例如，由半导体模块200产生的热经由外壁122a向制冷剂散热。在本实施方式中，由于半导体模块200稳定地固定于冷却器100，因此能够抑制半导体模块200的冷却效率下降。

在此，主体部120由导热性优异的材料形成。作为主体部120的具体的构成材料，例如可举出铜、铝或它们中的任一者的合金等金属。另外，头部140、供给管160以及排出管162例如由与主体部120相同的材料形成。即，作为头部140、供给管160以及排出管162的具体的构成材料，例如可举出铜、铝或者它们中的任一者的合金等金属。此外，头部140、供给管160以及排出管162的一部分或全部也可以由与主体部120不同的材料形成。

此外，主体部120的形状并不限定于沿Y方向延伸的长方体。例如，自-Y方向观察时的主体部120的形状也可以是具有曲线的形状。即，外壁122c和122d可以弯曲。

框体400例如收纳冷却器100和半导体模块200。框体400的材料没有特别限定，但在本实施方式中，假定包含底面BF在内的部分由导热性优异的材料形成的情况。

接着，参照图2对头部140进行说明。

图2是用于说明图1所示的头部140的说明图。此外，图2中的第1平面图是从-Z方向俯视时的冷却器100和半导体模块200的平面图，第2平面图是从-Y方向观察时的冷却器100和半导体模块200的平面图。另外，图2的A1-A2剖视图是冷却器100的沿着第1平面图中的A1-A2线的剖视图。此外，在图2中，为了容易观察附图，省略了输入端子202u等的附图标记的记载。在图2以后的附图中，也适当省略了输入端子202u等的附图标记的记载。

头部140例如是具有与流入路径FP1连通的开口、与流出路径FP2连通的开口、供给口Hi以及排出口Ho的中空的长方体。

如第2平面图所示，供给口Hi和排出口Ho是形成于与X-Z平面大致平行的外壁142e的贯通孔。在外壁142e连接供给管160和排出管162。例如，供给管160以供给管160内的流路与供给口Hi连通的方式与外壁142e连接，排出管162以排出管162内的流路与排出口Ho连通的方式与外壁142e连接。

另外，如A1-A2剖视图所示，头部140除了外壁142e之外，还具有与X-Y平面大致平行的外壁142a和142b、与Y-Z平面大致平行的外壁142c和142d、与X-Z平面大致平行的外壁142f和142g。而且，头部140具有与Y-Z平面大致平行的间壁144。

外壁142f和142g例如与外壁142e在+Y方向上分开地配置，并分别与主体部120的外壁122c和122d连接。而且，将自供给口Hi到流入路径FP1的流路和自流出路径FP2到排出口Ho的流路分隔的间壁144在X方向上配置于主体部120的外壁122c和122d之间。例如，间壁144与外壁142a和142b、图3中的后述的主体部120的多个间壁124c中最靠近头部140的间壁124c、主体部120的间壁124a、图4中的后述的主体部120的间壁124b连接。

此外，头部140的形状并不限定于图2所示的形状。例如，头部140的从-Y方向观察时的形状也可以是具有曲线的形状。即，外壁142c和142d可以弯曲。在该情况下，例如，可以省略与外壁142c和142d分别连接的固定构件300a和300b。或者，也可以代替外壁142c和142d而在外壁142e等连接固定构件300a等。

接着，参照图3和图4对主体部120进行说明。

图3是用于说明图1所示的主体部120的说明图。此外，图3中的平面图是从-Z方向观察时的冷却器100的平面图。另外，图3的C1-C2剖视图是冷却器100的沿着图3的平面图中的C1-C2线的剖视图，图3的D1-D2剖视图是冷却器100的沿着图3的平面图中的D1-D2线的剖视图。图中的虚线箭头表示制冷剂的流动。

例如，如C1-C2剖视图和D1-D2剖视图所示，主体部120具有在Y方向上排列的多个间壁124c。此外，多个间壁124c分别沿X方向延伸。多个冷却流路FP3中的互相邻接的两个冷却流路FP3利用位于该两个冷却流路FP3之间的间壁124c互相分隔。

此外，间壁124c的数量并不限定于多个。例如，在冷却流路FP3的数量为两个的情况下，间壁124c的数量也可以为一个。另外，多个冷却流路FP3在与外表面OFa垂直的Z方向上，位于流入路径FP1与外壁122a之间以及流出路径FP2与外壁122a之间。而且，多个冷却流路FP3分别将流入路径FP1与流出路径FP2在X方向上连通。

例如，自供给管160流入到流入路径FP1的制冷剂向多个冷却流路FP3中的任一者流入。然后，在流入到多个冷却流路FP3的制冷剂与半导体模块200之间进行热交换。另外，流入到多个冷却流路FP3的制冷剂向流出路径FP2流动。然后，流入到流出路径FP2的制冷剂自排出管162排出。这样，在本实施方式中，能够利用自流入路径FP1向多个冷却流路FP3流入的新鲜的制冷剂来冷却半导体模块200。新鲜的制冷剂例如是与半导体模块200进行热交换之前的制冷剂、或者温度和与半导体模块200进行热交换之前的制冷剂大致相同的制冷剂等。

另外，在本实施方式中，如C1-C2剖视图和D1-D2剖视图所示，假定多个间壁124c与外壁122a一体地形成的情况。例如，外壁122a和多个间壁124c互相一体地形成的结构物与制冷剂的接触面积大于未连接有多个间壁124c的情况下的外壁122a与制冷剂的接触面积。因此，在本实施方式中，能够提高自半导体模块200经由外壁122a向制冷剂传递热的情况下的热传递的效率。

在图3中，外壁122e中与外壁122a一体地形成的部分也被称为外壁122ea，外壁122e中除外壁122ea以外的部分也被称为外壁122eb。

此外，多个间壁124c等的制造方法没有特别限定。例如，与外壁122a一体地形成的多个间壁124c可以与间壁124a连接，也可以不与间壁124a连接。另外，例如，多个间壁124c也可以不与外壁122a一体地形成。在该情况下，多个间壁124c可以与间壁124a一体地形成。与间壁124a一体地形成的多个间壁124c可以与外壁122a连接，也可以不与外壁122a连接。或者，相对于外壁122a和间壁124a独立地形成的多个间壁124c也可以连接于外壁122a和间壁124a中的一者或两者。

图4是电力转换装置10的沿着图2中的第1平面图所示的B1－B2线的剖视图。在图4中，为了容易观察附图，省略了半导体模块200的输入端子202等端子的记载。另外，在半导体模块200的剖视图中，省略了半导体模块200所包含的开关元件等要素的记载。在图4之后所示的半导体模块200的剖视图中，也省略了半导体模块200所包含的开关元件等要素的记载。图中的虚线箭头表示制冷剂的流动。

电力转换装置10除了具有图1所示的半导体模块200、冷却器100、固定构件300以及框体400之外，还具有连接构件500和502。作为连接构件500和502，例如能够采用任意的导热材料。作为导热材料，例如对应有导热性的润滑脂、导热性的粘接剂、导热性的片材以及焊料等TIM(Thermal Interface Material：导热界面材料)。在本实施方式中，假定连接构件500和502为焊料的情况。

连接构件500位于冷却器100的外表面OFa与半导体模块200的面PF1之间，将冷却器100的外表面OFa与半导体模块200的面PF1连接。另外，连接构件502位于框体400的底面BF与半导体模块200的面PF2之间，将框体400的底面BF与半导体模块200的面PF2连接。由此，例如，半导体模块200的热经由连接构件500高效地传递至冷却器100内的制冷剂，并经由连接构件502高效地传递至框体400。其结果，在本实施方式中，能够高效地冷却半导体模块200。

此外，可以省略连接构件500和502中的一者或两者。例如，半导体模块200的面PF1也可以不经由连接构件500而直接与冷却器100的外表面OFa物理性地接触。另外，半导体模块200的面PF2也可以不经由连接构件502而与框体400的底面BF物理性地接触。以下，两个要素经由连接构件500和502等导热材料而互相连接的情况以及两个要素不经由导热材料而物理性地互相接触的情况也被称为热连接。

主体部120除了具有在图1和图3中说明的外壁122a、122b、122c、122d和122e以及间壁124c之外，还具有间壁124a和124b。

间壁124a与外壁122a在+Z方向上空开间隔地配置。即，间壁124a配置于外壁122a和122b之间。在本实施方式中，假定间壁124a与外壁122a大致平行的情况。例如，间壁124a的面中的与外壁122a的内表面IFa相对的面SFa1大致平行于外壁122a的内表面IFa。此外，间壁124a的面SFa1也可以不平行于外壁122a的内表面IFa。例如，间壁124a的面SFa1也可以以面SFa1的-X方向上的缘部远离外壁122a的方式倾斜。

配置于外壁122a和122b之间的间壁124a将流入路径FP1与多个冷却流路FP3分隔，并且将流出路径FP2与多个冷却流路FP3分隔。此外，在间壁124a的-X方向上的缘部与外壁122c的内表面IFc之间，确保有将流入路径FP1与多个冷却流路FP3连通的空间。同样地，在间壁124a的+X方向上的缘部与外壁122d的内表面IFd之间确保有将流出路径FP2与多个冷却流路FP3连通的空间。即，在本实施方式中，多个冷却流路FP3分别在一端与流入路径FP1连通，在另一端与流出路径FP2连通。

间壁124b配置于外壁122c和122d之间，与间壁124a和外壁122b连接。例如，间壁124b的面SFb1是间壁124b的面中与外壁122c的内表面IFc相对的面，与外壁122c的内表面IFc大致平行。另外，间壁124b的面SFb2是间壁124b的面中与外壁122d的内表面IFd相对的面，与外壁122d的内表面IFd大致平行。

配置于外壁122c和122d之间的间壁124b将流入路径FP1与流出路径FP2分隔。例如，间壁124a的面SFa2、间壁124b的面SFb1以及外壁122b的内表面IFb1是流入路径FP1的壁面的一部分。另外，间壁124a的面SFa3、间壁124b的面SFb2以及外壁122b的内表面IFb2是流出路径FP2的壁面的一部分。此外，间壁124a的面SFa2是与面SFa1相反的一侧的面中比间壁124b靠-X方向的部分，间壁124a的面SFa3是与面SFa1相反的一侧的面中比间壁124b靠+X方向的部分。另外，外壁122b的内表面IFb1是外壁122b的内表面IFb中比间壁124b靠-X方向的部分，外壁122b的内表面IFb2是外壁122b的内表面IFb中比间壁124b靠+X方向的部分。

间壁124c是与外壁122a大致垂直的壁，沿X方向延伸。例如，间壁124c配置于间壁124a与外壁122a之间，与外壁122a、122c和122d以及间壁124a连接。即，在本实施方式中，间壁124c连接于间壁124a和外壁122a这两者。此外，间壁124c也可以仅连接于间壁124a和外壁122a中的一者。多个冷却流路FP3例如分别形成于多个间壁124c中的互相相邻的间壁124c之间。另外，外壁122a的内表面IFa和间壁124a的面SFa1是多个冷却流路FP3的壁面的一部分。

在本实施方式中，半导体模块200的面PF1经由连接构件500与包含作为多个冷却流路FP3的壁面的一部分的内表面IFa的外壁122a的外表面OFa连接。

例如，在本实施方式中，通过在外表面OFa与框体400的底面BF之间夹着半导体模块200的状态下，利用固定构件300将外壁122c和122d与框体400的底面BF连接，从而将冷却器100固定于框体400。因此，半导体模块200的面PF1被冷却器100的外表面OFa以力F按压，半导体模块200的与面PF1相反的一侧的面PF2被框体400的底面BF以力F按压。即，半导体模块200被冷却器100的外表面OFa和框体400的底面BF自+Z方向和-Z方向这两个方向以力F按压。

其结果，半导体模块200被稳定地固定于冷却器100的外表面OFa与框体400的底面BF之间。由此，在本实施方式中，能够抑制半导体模块200与冷却器100的外表面OFa之间的热传导率以及半导体模块200与框体400的底面BF之间的热传导率降低。即，在本实施方式中，能够高效地冷却半导体模块200。

另外，在本实施方式中，由于半导体模块200被冷却器100的外表面OFa和框体400的底面BF自两侧按压，因此能够抑制半导体模块200因电力转换装置10的振动等而自规定的位置偏移。这样，在本实施方式中，通过将半导体模块200稳定地固定于冷却器100的外表面OFa与框体400的底面BF之间，能够提高电力转换装置10的可靠性。

另外，在本实施方式中，多个冷却流路FP3在Z方向上位于流入路径FP1与外壁122a之间以及流出路径FP2与外壁122a之间，因此能够在半导体模块200的端子(例如，输入端子202、204以及输出端子206等)的Z方向上确保空间。例如，流入路径FP1和流出路径FP2位于比将多个冷却流路FP3分隔的间壁124c靠+Z方向的位置。由此，在本实施方式中，能够将划定多个冷却流路FP3各自的一端的外壁122c的内表面IFc设为流入路径FP1的壁面的一部分，将划定多个冷却流路FP3各自的另一端的外壁122d的内表面IFd设为流出路径FP2的壁面的一部分。在该情况下，由于在半导体模块200的端子的Z方向上确保了空间，因此能够容易地将布线等与半导体模块200的端子连接。

接着，作为与电力转换装置10进行对比的形态，参照图5对冷却器100位于半导体模块200与框体400的底面BF之间的形态(以下，也称为对比例)进行说明。

图5是用于说明对比例的电力转换装置10Z的一个例子的说明图。此外，在图5中，示出了与图4所示的电力转换装置10的剖面对应的电力转换装置10Z的剖面。在图5中，为了容易观察附图，也省略了半导体模块200的输入端子202等端子的记载。对与在图1至图4中说明的要素相同的要素标注相同的附图标记，并省略详细的说明。图中的虚线箭头表示制冷剂的流动。

电力转换装置10Z除了具有模块固定构件320这一点以及冷却器100、半导体模块200、框体400的底面BF的位置关系以外，与图4等所示的电力转换装置10相同。例如，冷却器100位于半导体模块200与框体400的底面BF之间。因此，冷却器100以多个冷却流路FP3位于比流入路径FP1和流出路径FP2靠+Z方向的位置的方式，利用固定构件300与框体400的底面BF连接。

半导体模块200以面PF2与冷却器100的外表面OFa相对的方式配置于冷却器100的外表面OFa。连接构件500介于半导体模块200的面PF2与冷却器100的外表面OFa之间。另外，模块固定构件320以向-Z方向按压半导体模块200的与面PF1相反的一侧的面PF2的方式固定于框体400的底面BF。由此，半导体模块200被冷却器100的外表面OFa和模块固定构件320自+Z方向和-Z方向这两个方向以力F按压。

这样，在对比例的电力转换装置10Z中，为了将半导体模块200稳定地固定于冷却器100，除了使用固定构件300以外，还使用模块固定构件320。即，在对比例中，电力转换装置10Z的部件个数与本实施方式的电力转换装置10相比而增加。此外，在对比例中，在省略了模块固定构件320的情况下，半导体模块200与冷却器100之间的连接变得不稳定，因此电力转换装置10Z的可靠性降低。例如，在电力转换装置10Z产生了振动的情况下，半导体模块200有可能与冷却器100分离，或者半导体模块200有可能自冷却器100落下。在半导体模块200离开了冷却器100的情况下，半导体模块200的冷却效率降低。另外，在半导体模块200自冷却器100落下的情况下，电力转换装置10Z有可能发生故障。

相对于此，在本实施方式中，如上所述，不需要与固定构件300分开地设置将半导体模块200固定于冷却器100的构件(例如，模块固定构件320)，就能够将半导体模块200稳定地固定于冷却器100。即，在本实施方式中，能够抑制电力转换装置10的部件个数增加，并且能够提高电力转换装置10的可靠性。

接着，参照图6对电力转换装置10整体的概略的内部构造进行说明。

图6是表示电力转换装置10整体的概略的内部构造的一个例子的立体图。

电力转换装置10除了图4等所示的半导体模块200、冷却器100、固定构件300、框体400、连接构件500和502之外，还具有电容器600、控制基板620、框体400、输入连接器420以及输出连接器440等。电容器600使施加于半导体模块200的输入端子202和204之间的直流电压平滑化。在控制基板620设有对半导体模块200进行控制的控制电路等。框体400收纳冷却器100、半导体模块200、电容器600以及控制基板620等电力转换装置10的内部部件。另外，在框体400设有输入连接器420和输出连接器440。例如，从未图示的直流电源经由输入连接器420对半导体模块200的输入端子202和204之间施加直流电压。另外，例如，U相、V相以及W相这3相的交流电力自半导体模块200的输出端子206经由输出连接器440输出至未图示的外部装置(例如，马达)。

此外，电力转换装置10的结构并不限定于图6所示的例子。例如，在本实施方式中，冷却器100自面PF1和PF2中的一个面PF1对半导体模块200进行冷却，因此能够减小冷却器100的Z方向上的大小。因此，在本实施方式中，能确保在半导体模块200的+Z方向上配置其他构件等的空间。例如，控制基板620也可以以自+Z方向观察时一部分与冷却器100重叠的方式配置。在该情况下，能够抑制电力转换装置10的Z方向上的大小变大，并且减小电力转换装置10的X方向上的大小。

综上，在本实施方式中，电力转换装置10具有半导体模块200、设有供制冷剂流通的流路的冷却器100、包括底面BF的框体400、将冷却器100固定于底面BF的固定构件300c、300d、300e和300f。冷却器100包括与框体400的底面BF相对的外表面OFa和在外表面OFa的相反侧构成流路(例如，冷却流路FP3)的壁面的一部分的内表面IFa。而且，冷却器100包括连接固定构件300c和300e的外壁122c、和作为与外壁122c相反的一侧的侧壁且连接固定构件300d和300f的外壁122d。半导体模块200位于框体400的底面BF与冷却器100的外表面OFa之间，被框体400的底面BF和冷却器100的外表面OFa按压。

这样，在本实施方式中，半导体模块200被框体400的底面BF和冷却器100的外表面OFa自两侧按压。由此，在本实施方式中，能够将半导体模块200稳定地固定于冷却器100。其结果，在本实施方式中，能够高效地冷却半导体模块200。另外，在本实施方式中，固定构件300将冷却器100固定于框体400，并且将半导体模块200稳定地固定于冷却器100。因此，在本实施方式中，不需要相对于固定构件300另外设置用于将半导体模块200固定于冷却器100的构件。其结果，在本实施方式中，能够抑制电力转换装置10的可靠性降低，并且削减电力转换装置10的部件个数。

另外，在本实施方式中，半导体模块200利用连接构件500连接于冷却器100的外表面OFa。连接构件500是导热材料。例如，连接构件500是焊料。这样，在本实施方式中，由于利用焊料等作为导热材料的连接构件500将半导体模块200与冷却器100的外表面OFa连接，因此能够将半导体模块200的热高效地传递至冷却器100内的制冷剂。其结果，在本实施方式中，能够高效地冷却半导体模块200。

另外，在本实施方式中，半导体模块200利用连接构件502连接于框体400的底面BF。连接构件502是导热材料。例如，连接构件502是焊料。这样，在本实施方式中，由于利用焊料等作为导热材料的连接构件502将半导体模块200与框体400的底面BF连接，因此能够将半导体模块200的热高效地传递至框体400。

另外，在本实施方式中，流路包括：流入路径FP1，其沿Y方向延伸，具有供制冷剂流入的一端；流出路径FP2，其沿Y方向延伸，具有供制冷剂流出的一端；以及多个冷却流路FP3，其将冷却器100的内表面IFa作为壁面的一部分。多个冷却流路FP3在Y方向上排列，并且沿与Y方向交叉的X方向延伸。另外，多个冷却流路FP3在冷却器100的与外表面OFa垂直的Z方向上位于流入路径FP1与外表面OFa之间以及流出路径FP2与外表面OFa之间。而且，多个冷却流路FP3分别将流入路径FP1与流出路径FP2在X方向上连通。

这样，在本实施方式中，在Z方向上位于流入路径FP1与外表面OFa之间以及流出路径FP2与外表面OFa之间的多个冷却流路FP3内的制冷剂与半导体模块200之间进行热交换。因此，在本实施方式中，例如，能够在半导体模块200的端子(例如，输入端子202、204和输出端子206等)的Z方向上确保空间，并且形成流入路径FP1、流出路径FP2以及多个冷却流路FP3。其结果，在本实施方式中，能够容易地将布线等与半导体模块200的端子连接。

B：变形例

以上例示的实施方式能够进行各种变形。以下例示能够应用于上述的实施方式的具体的变形的形态。也可以将从以下的例示中任意选择的两种以上的形态在不相互矛盾的范围内合并。

B1：第1变形例

在上述的实施方式中，也可以在冷却器100的外壁122中除与半导体模块200热连接的外壁122a以外的外壁122(例如，外壁122b)热连接与半导体模块200不同的电子部件。

图7是用于说明第1变形例的电力转换装置10A的一个例子的说明图。此外，在图7中，示出了与图4所示的电力转换装置10的剖面对应的电力转换装置10A的剖面。在图7中，为了容易观察附图，也省略了半导体模块200的输入端子202等端子的记载。对与在图1至图6中说明的要素相同的要素标注相同的附图标记，并省略详细的说明。图中的虚线箭头表示制冷剂的流动。

电力转换装置10A除了还具有配置于冷却器100的电子部件640以外，与图4等所示的电力转换装置10相同。例如，电子部件640经由连接构件504配置于冷却器100所具有的外壁122b的外表面OFb。冷却器100位于电子部件640与半导体模块200之间。

即，在本变形例中，电子部件640与冷却器100的外表面OFb热连接，半导体模块200与冷却器100的外表面OFa热连接。另外，作为连接构件504，与连接构件500同样地，能够采用任意的导热材料。在本变形例中，考虑电力转换装置10A的组装顺序，假定连接构件504是焊料以外的TIM的情况。在该情况下，能够避免在冷却器100固定于框体400后执行加热工序。

这样，在本变形例中，电子部件640经由连接构件504与包含作为流入路径FP1的壁面的一部分的内表面IFb1和作为流出路径FP2的壁面的一部分的内表面IFb2的外壁122b的外表面OFb连接。因此，在本变形例中，能够将电子部件640的热向流入路径FP1内的制冷剂和流出路径FP2内的制冷剂传递。即，在本变形例中，能够利用一个冷却器100对半导体模块200和电子部件640的多个部件进行冷却。

电子部件640的种类没有特别限定。例如，电子部件640可以是图6所示的控制基板620的一部分。或者，电子部件640也可以是与图6所示的电容器600等发热体连接并对发热体的热进行散热的金属板等导热构件。

此外，电力转换装置10A的结构并不限定于图7所示的例子。例如，也可以自+Z方向按压电子部件640。

综上，在本变形例中，也能够得到与上述的实施方式同样的效果。此外，在本变形例中，电力转换装置10A还具有配置于冷却器100的电子部件640。冷却器100位于电子部件640与半导体模块200之间。因此，在本变形例中，能够利用位于半导体模块200与电子部件640之间的冷却器100来冷却半导体模块200和电子部件640这两者。即，在本变形例中，能够在抑制部件个数增加的同时，利用冷却器100对半导体模块200和电子部件640的多个部件进行冷却。

B2：第2变形例

在上述的实施方式和变形例中，例示了供给管160和排出管162设于同一头部140的冷却器100，但本发明并不限定于这样的形态。例如，供给管160和排出管162也可以分别设于互不相同的两个头部140。

图8是用于说明第2变形例的冷却器101的一个例子的说明图。另外，在图8中，示出了冷却器101的立体图。图中的虚线箭头表示制冷剂的流动。对与在图1至图7中说明的要素相同的要素标注相同的附图标记，并省略详细的说明。

冷却器101具有沿Y方向延伸的主体部121、供给管160、排出管162、将供给管160与主体部121连接的头部140i、将排出管162与主体部121连接的头部140o。主体部121具有沿Y方向延伸的至少一个流路。形成于主体部121内的至少一个流路使自供给管160经由头部140i流入的制冷剂经由头部140o流向排出管162。

在本变形例中，也与图1等所示的冷却器100同样地，冷却器101在冷却器101与图8中未图示的框体400的底面BF之间夹着半导体模块200的状态下，利用固定构件300固定于框体400的底面BF。以上，在本变形例中，也能够得到与上述的实施方式同样的效果。

B3：第3变形例

在上述的实施方式中，例示了在外壁122c和122d各自的侧面连接固定构件300的情况，但本发明并不限定于这样的形态。例如，外壁122c和122d各自的底面(与框体400的底面BF相对的面)和框体400的底面BF也可以螺纹紧固。具体而言，也可以在外壁122c和122d各自的底面形成螺纹孔，在框体400的包含底面BF的部分中与外壁122c和122d的螺纹孔对应的部分形成贯通孔。而且，也可以通过使用贯穿在框体400的包含底面BF的部分形成的贯通孔的螺钉和在外壁122c和122d各自的底面形成的螺纹孔进行的螺纹紧固，将冷却器100固定于框体400的底面BF。在该情况下，与外壁122c的螺纹孔对应的螺钉是“第1固定构件”的另一例子，与外壁122d的螺纹孔对应的螺钉是“第2固定构件”的另一例子。综上，在本变形例中，也能够得到与上述的实施方式同样的效果。

B4：第4变形例

在上述实施方式中，例示了电力转换装置10具有收纳半导体模块200和冷却器100的框体400的情况，但本发明并不限定于这样的方式。例如，电力转换装置10也可以具有包括供半导体模块200和冷却器100设置的设置面的支承板来代替框体400。支承板例如是由导热性优异的材料形成的板状的支承体。即，半导体模块200和冷却器100的一部分或全部也可以不收纳于框体400。以上，在本变形例中，也能够得到与上述的实施方式同样的效果。

B5：第5变形例

在上述的实施方式中，例示了多个冷却流路FP3分别在一端与流入路径FP1连通，在另一端与流出路径FP2连通的情况，但本发明并不限定于这样的形态。例如，多个冷却流路FP3各自也可以在X方向上，在外壁122c的内表面IFc与间壁124b的面SFb1之间的中间附近同流入路径FP1连通，在外壁122d的内表面IFd与间壁124b的面SFb2之间的中间附近同流出路径FP2连通。以上，在本变形例中，也能够得到与上述的实施方式和变形例同样的效果。

Claims (7)

1.一种半导体装置，其中，

该半导体装置具备：

半导体模块；

冷却器，其设有供制冷剂流通的流路；

支承体，其包括设置面；

至少一个第1固定构件，其将所述冷却器固定于所述设置面；以及

至少一个第2固定构件，其将所述冷却器固定于所述设置面，

所述冷却器包括：

第1面，其与所述设置面相对；

第2面，其位于与所述第1面相反的一侧，构成所述流路的壁面的一部分；

第1侧壁，其连接所述至少一个第1固定构件；以及

第2侧壁，其是与所述第1侧壁相反的一侧的侧壁，且连接所述至少一个第2固定构件，

所述半导体模块位于所述设置面与所述第1面之间，并被所述设置面和所述第1面按压。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

所述半导体模块利用焊料连接于所述第1面。

3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

所述半导体模块利用导热材料连接于所述第1面。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其中，

所述半导体模块利用焊料连接于所述设置面。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其中，

所述半导体模块利用导热材料连接于所述设置面。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其中，

该半导体装置还具备配置于所述冷却器的电子部件，

所述冷却器位于所述电子部件与所述半导体模块之间。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其中，

所述流路包括：

第1流路，其在第1方向上延伸，具有供所述制冷剂流入的一端；

第2流路，其在所述第1方向上延伸，具有供所述制冷剂流出的一端；以及

多个冷却流路，其将所述第2面作为壁面的一部分，

所述多个冷却流路在所述第1方向上排列，并且在与所述第1方向交叉的第2方向上延伸，

所述多个冷却流路在与所述第1面垂直的第3方向上位于所述第1流路与所述第1面之间以及所述第2流路与所述第1面之间，

所述多个冷却流路分别将所述第1流路与所述第2流路在所述第2方向上连通。