JP2002158322A - 半導体モジュール - Google Patents
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- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 半導体素子からの放熱により絶縁基板の温度
が上昇した場合にも、十分な冷却効果が維持できる半導
体モジュールを提供する。 【解決手段】 半導体素子１０を冷却するヒートシンク
部１を備えた半導体モジュール１００であって、冷却水
で満たされる凹部５を表面に有するヒートシンク部１
と、裏面に開口した中空部３０を有し、該ヒートシンク
部の該表面上に該裏面が載置されたケース部２と、表面
に半導体素子１０が載置された絶縁板６とを含み、該中
空部の開口面３１を囲む該ケース部２の該裏面に該絶縁
板６の外縁部が接合されて、該中空部３０内に該半導体
素子１０が封止され、該凹部５内に該冷却水が導入され
ることを特徴とする半導体モジュール１００。
が上昇した場合にも、十分な冷却効果が維持できる半導
体モジュールを提供する。 【解決手段】 半導体素子１０を冷却するヒートシンク
部１を備えた半導体モジュール１００であって、冷却水
で満たされる凹部５を表面に有するヒートシンク部１
と、裏面に開口した中空部３０を有し、該ヒートシンク
部の該表面上に該裏面が載置されたケース部２と、表面
に半導体素子１０が載置された絶縁板６とを含み、該中
空部の開口面３１を囲む該ケース部２の該裏面に該絶縁
板６の外縁部が接合されて、該中空部３０内に該半導体
素子１０が封止され、該凹部５内に該冷却水が導入され
ることを特徴とする半導体モジュール１００。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体モジュールに
関し、特に、冷却機構を備えた半導体モジュールに関す
る。
関し、特に、冷却機構を備えた半導体モジュールに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図５（ａ）は、全体が２００で示される
水冷式ヒートシンク部を備えた従来の半導体モジュール
の上面図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＩ
−Ｉにおける断面図である。
水冷式ヒートシンク部を備えた従来の半導体モジュール
の上面図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＩ
−Ｉにおける断面図である。
【０００３】従来の半導体モジュール２００は、金属製
のヒートシンク部１の上に、金属のベース部２４が、ね
じ３により固定されている。表面と裏面に、表面パター
ン７と裏面パターン６とがそれぞれ形成された絶縁体６
を含む絶縁基板５が、ベース部２４の上に、半田層１４
により固定されている。表面パターン７上には、半田層
１４によりパワートランジスタ等の半導体素子１０が固
定されている。
のヒートシンク部１の上に、金属のベース部２４が、ね
じ３により固定されている。表面と裏面に、表面パター
ン７と裏面パターン６とがそれぞれ形成された絶縁体６
を含む絶縁基板５が、ベース部２４の上に、半田層１４
により固定されている。表面パターン７上には、半田層
１４によりパワートランジスタ等の半導体素子１０が固
定されている。
【０００４】また、ベース部２４上には、絶縁基板５を
囲むように、ケース部２が接着剤１８で固定されてい
る。ケース部２は、例えば合成樹脂からなり、その中に
電極４が埋め込まれている。電極４と半導体素子１０と
の間は、ボンディングワイヤ１１で接続されている。ケ
ース部２内には、半導体素子１０やボンディングワイヤ
１１を埋め込むように、シリコンゲル１５が充填されて
いる。ケース部２の上面に設けられた開口部（図示せ
ず）は、蓋部２７により閉じられている。
囲むように、ケース部２が接着剤１８で固定されてい
る。ケース部２は、例えば合成樹脂からなり、その中に
電極４が埋め込まれている。電極４と半導体素子１０と
の間は、ボンディングワイヤ１１で接続されている。ケ
ース部２内には、半導体素子１０やボンディングワイヤ
１１を埋め込むように、シリコンゲル１５が充填されて
いる。ケース部２の上面に設けられた開口部（図示せ
ず）は、蓋部２７により閉じられている。
【０００５】ヒートシンク部１の中には冷却水の流路２
５が設けられ、導入口（図示せず）から導入された冷却
水が流路２５を流れ排出口（図示せず）から排出され
る。半導体素子１０から放出された熱は、ベース部２４
を通ってヒートシンク部１に伝わり、かかる冷却水によ
り冷却される。
５が設けられ、導入口（図示せず）から導入された冷却
水が流路２５を流れ排出口（図示せず）から排出され
る。半導体素子１０から放出された熱は、ベース部２４
を通ってヒートシンク部１に伝わり、かかる冷却水によ
り冷却される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】半導体モジュール２０
０では、セラミック材料からなる絶縁基板９と、金属か
らなるベース部２４とが、半田層１４により接続されて
いるが、これらの熱膨張係数は、絶縁基板９に含まれる
絶縁板６が約４〜５×１０-6／℃、ベース部２４が約１
６〜１７×１０-6／℃である。このため、半導体素子１
０から熱が発生した場合、熱膨張係数の違いによりベー
ス部２４が湾曲し、ベース部２４とヒートシンク部１と
の接触面積が小さくなり、放熱効率が低下するという問
題があった。
０では、セラミック材料からなる絶縁基板９と、金属か
らなるベース部２４とが、半田層１４により接続されて
いるが、これらの熱膨張係数は、絶縁基板９に含まれる
絶縁板６が約４〜５×１０-6／℃、ベース部２４が約１
６〜１７×１０-6／℃である。このため、半導体素子１
０から熱が発生した場合、熱膨張係数の違いによりベー
ス部２４が湾曲し、ベース部２４とヒートシンク部１と
の接触面積が小さくなり、放熱効率が低下するという問
題があった。
【０００７】これに対して、ベース部２４とヒートシン
ク部１との間に伝熱性のグリス２６を塗布して、伝熱特
性を向上させることも検討したが、なお十分な冷却が得
られなかった。
ク部１との間に伝熱性のグリス２６を塗布して、伝熱特
性を向上させることも検討したが、なお十分な冷却が得
られなかった。
【０００８】そこで、本発明は、半導体素子１０からの
放熱により絶縁基板９の温度が上昇した場合にも、十分
な冷却効果が維持できる半導体モジュールの提供を目的
とする。
放熱により絶縁基板９の温度が上昇した場合にも、十分
な冷却効果が維持できる半導体モジュールの提供を目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、発明者らは鋭意
研究の結果、絶縁基板又はベース部を直接冷却水に接触
させることにより、絶縁基板やベース部が反った場合に
も、十分な冷却効果が得られることを見出し本発明を完
成した。
研究の結果、絶縁基板又はベース部を直接冷却水に接触
させることにより、絶縁基板やベース部が反った場合に
も、十分な冷却効果が得られることを見出し本発明を完
成した。
【００１０】即ち、本発明は、半導体素子を冷却するヒ
ートシンク部を備えた半導体モジュールであって、冷却
水で満たされる凹部を表面に有するヒートシンク部と、
裏面に開口した中空部を有し、該ヒートシンク部の該表
面上に該裏面が載置されたケース部と、表面に半導体素
子が載置された絶縁板とを含み、該中空部の開口面を囲
む該ケース部の該裏面に該絶縁板の外縁部が接合され
て、該中空部内に該半導体素子が封止され、該凹部内に
該冷却水が導入されることを特徴とする半導体モジュー
ルである。かかる半導体モジュールでは、従来の半導体
モジュールのようにベース部を設けずに半導体素子が載
置された絶縁基板を直接冷却するため、ベース部が反る
ことによる冷却効率の低下を防止できる。また、絶縁基
板を冷却水に接触させて直接冷却するために、冷却効率
を向上させることができる。
ートシンク部を備えた半導体モジュールであって、冷却
水で満たされる凹部を表面に有するヒートシンク部と、
裏面に開口した中空部を有し、該ヒートシンク部の該表
面上に該裏面が載置されたケース部と、表面に半導体素
子が載置された絶縁板とを含み、該中空部の開口面を囲
む該ケース部の該裏面に該絶縁板の外縁部が接合され
て、該中空部内に該半導体素子が封止され、該凹部内に
該冷却水が導入されることを特徴とする半導体モジュー
ルである。かかる半導体モジュールでは、従来の半導体
モジュールのようにベース部を設けずに半導体素子が載
置された絶縁基板を直接冷却するため、ベース部が反る
ことによる冷却効率の低下を防止できる。また、絶縁基
板を冷却水に接触させて直接冷却するために、冷却効率
を向上させることができる。
【００１１】また、上記ケース部の上記裏面が、上記中
空部の開口面の周囲に段部を有し、該裏面に略平行な該
段部の段面に上記絶縁体の上記外縁部が接合されたこと
を特徴とする半導体モジュールでも良い。これにより、
絶縁体の位置合わせが容易となり、また、固定強度も向
上する。
空部の開口面の周囲に段部を有し、該裏面に略平行な該
段部の段面に上記絶縁体の上記外縁部が接合されたこと
を特徴とする半導体モジュールでも良い。これにより、
絶縁体の位置合わせが容易となり、また、固定強度も向
上する。
【００１２】また、上記段部が、上記段面に対向する上
記ヒートシンク部の上記表面が露出するように設けら
れ、上記絶縁体の裏面と該ヒートシンク部の該表面との
間が、Ｏリングで封止されたことを特徴とする半導体モ
ジュールでも良い。これにより、ヒートシンク部とケー
ス部との間での防水効率を向上させることができる。ま
た、Ｏリングを設けることにより、ケース部と絶縁体と
を接続する接着剤が冷却水に触れないため、接着強度の
低下を防止できる。
記ヒートシンク部の上記表面が露出するように設けら
れ、上記絶縁体の裏面と該ヒートシンク部の該表面との
間が、Ｏリングで封止されたことを特徴とする半導体モ
ジュールでも良い。これにより、ヒートシンク部とケー
ス部との間での防水効率を向上させることができる。ま
た、Ｏリングを設けることにより、ケース部と絶縁体と
を接続する接着剤が冷却水に触れないため、接着強度の
低下を防止できる。
【００１３】上記Ｏリングは、上記ヒートシンク部の露
出した表面に形成された溝部の中に設けられたことが好
ましい。
出した表面に形成された溝部の中に設けられたことが好
ましい。
【００１４】また、本発明は、上記絶縁体の裏面に、複
数のフィンが設けられたことを特徴とする半導体モジュ
ールでもある。かかるフィンを設けることにより、冷却
水との接触面積が大きくなり、冷却効率が向上する。
数のフィンが設けられたことを特徴とする半導体モジュ
ールでもある。かかるフィンを設けることにより、冷却
水との接触面積が大きくなり、冷却効率が向上する。
【００１５】更に、本発明は、半導体素子を冷却するヒ
ートシンク部を備えた半導体モジュールであって、略平
坦な表面を有するヒートシンク部と、該ヒートシンク部
の該表面上に裏面が固定されたベース部と、該ベース部
の表面上に裏面が固定され、半導体素子が表面に載置さ
れた絶縁板と、該絶縁板を覆うように該ベース部上に固
定されたケース部とを含み、該絶縁板の下方の該ベース
部の裏面に溝部が設けられ、該溝部と該ヒートシンク部
の該表面との間に冷却水が導入されることを特徴とする
半導体モジュールでもある。かかる半導体モジュールで
は、冷却水がベース部中を流れるため、冷却水がヒート
シンク中を流れる従来の半導体モジュールに比べて、冷
却効率を向上させることができる。
ートシンク部を備えた半導体モジュールであって、略平
坦な表面を有するヒートシンク部と、該ヒートシンク部
の該表面上に裏面が固定されたベース部と、該ベース部
の表面上に裏面が固定され、半導体素子が表面に載置さ
れた絶縁板と、該絶縁板を覆うように該ベース部上に固
定されたケース部とを含み、該絶縁板の下方の該ベース
部の裏面に溝部が設けられ、該溝部と該ヒートシンク部
の該表面との間に冷却水が導入されることを特徴とする
半導体モジュールでもある。かかる半導体モジュールで
は、冷却水がベース部中を流れるため、冷却水がヒート
シンク中を流れる従来の半導体モジュールに比べて、冷
却効率を向上させることができる。
【００１６】上記溝部は、上記絶縁板の下方を蛇行する
ように設けられたことが好ましい。かかる構造とするこ
とにより、冷却水の流路が長くなり、冷却効率が向上す
る。
ように設けられたことが好ましい。かかる構造とするこ
とにより、冷却水の流路が長くなり、冷却効率が向上す
る。
【００１７】上記ヒートシンク部は、上記冷却水の導入
口と排出口とを有するものでも良い。
口と排出口とを有するものでも良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１（ａ）は、本
発明の実施の形態１にかかる半導体モジュールの上面図
であり、図１（ｂ）は、Ｉ−Ｉにおける断面図である。
全体が１００で示される本実施の形態にかかる半導体モ
ジュールは、銅等の金属製のヒートシンク部１と、ヒー
トシンク部１上にねじ３により固定されたケース部２を
含む。ヒートシンク部１の表面には、凹部５が設けられ
ている。かかる凹部５は、冷却水で満たされる。
発明の実施の形態１にかかる半導体モジュールの上面図
であり、図１（ｂ）は、Ｉ−Ｉにおける断面図である。
全体が１００で示される本実施の形態にかかる半導体モ
ジュールは、銅等の金属製のヒートシンク部１と、ヒー
トシンク部１上にねじ３により固定されたケース部２を
含む。ヒートシンク部１の表面には、凹部５が設けられ
ている。かかる凹部５は、冷却水で満たされる。
【００１９】ケース部２は内部に中空部３０を有する。
また、ケース部２は、中空部３０に通じる開口部３１を
有する。開口部３１は、ケース部２の裏面に段部３２を
有する。ヒートシンク部１の上にケース部２を固定した
場合に、ケース部２の開口部３１は、ヒートシンク部１
の凹部５の開口部より内方に位置している。このため、
開口部３１の周囲に沿って、ケース部２の裏面が露出す
る。ヒートシンク部１とケース部２との間には防水シー
ト１３が挟まれて、両者の間をシールしている。
また、ケース部２は、中空部３０に通じる開口部３１を
有する。開口部３１は、ケース部２の裏面に段部３２を
有する。ヒートシンク部１の上にケース部２を固定した
場合に、ケース部２の開口部３１は、ヒートシンク部１
の凹部５の開口部より内方に位置している。このため、
開口部３１の周囲に沿って、ケース部２の裏面が露出す
る。ヒートシンク部１とケース部２との間には防水シー
ト１３が挟まれて、両者の間をシールしている。
【００２０】絶縁基板９は、例えばＡｌＮ等のセラミッ
ク材料からなる絶縁板６と、その表面及び裏面に形成さ
れた表面パターン７及び裏面パターン８を含む。表面パ
ターン７の上には、半導体素子１０が半田層１４により
載置されている。半導体素子１０としては、絶縁ゲート
型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のパワーデバ
イスが用いられる。図１（ｂ）に示すように、絶縁板６
は段部３２に嵌めこまれ、絶縁板６の外縁部が、段部３
２の段面３３に接着剤１２により固定される。これによ
り、ケース部２と絶縁板６との間がシールされる。
ク材料からなる絶縁板６と、その表面及び裏面に形成さ
れた表面パターン７及び裏面パターン８を含む。表面パ
ターン７の上には、半導体素子１０が半田層１４により
載置されている。半導体素子１０としては、絶縁ゲート
型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のパワーデバ
イスが用いられる。図１（ｂ）に示すように、絶縁板６
は段部３２に嵌めこまれ、絶縁板６の外縁部が、段部３
２の段面３３に接着剤１２により固定される。これによ
り、ケース部２と絶縁板６との間がシールされる。
【００２１】半導体素子１０と電極４との間は、ボンデ
ィグワイヤ１１により接続される。ワイヤボンディング
終了後に、半導体素子１０等を覆うようにシリコンゲル
１５が充填される。シリコンゲル１５は、中空部３０に
満たされてもかまわない。ケース部２は、上面にも開口
部（図示せず）を有するが、かかる開口部はワイヤボン
ディング工程やシリコンゲルの充填工程後に、蓋部２７
により閉じられる。
ィグワイヤ１１により接続される。ワイヤボンディング
終了後に、半導体素子１０等を覆うようにシリコンゲル
１５が充填される。シリコンゲル１５は、中空部３０に
満たされてもかまわない。ケース部２は、上面にも開口
部（図示せず）を有するが、かかる開口部はワイヤボン
ディング工程やシリコンゲルの充填工程後に、蓋部２７
により閉じられる。
【００２２】凹部５には、ヒートシンク部１に設けられ
た導入口（図示せず）から冷却水が導入され、凹部５を
満たし、更に、同じくヒートシンク部１に設けられた排
出口（図示せず）から排出される。
た導入口（図示せず）から冷却水が導入され、凹部５を
満たし、更に、同じくヒートシンク部１に設けられた排
出口（図示せず）から排出される。
【００２３】このように、本実施の形態にかかる半導体
モジュール１００では、従来の半導体モジュール２００
のように、ベース部２４を設けずに、半導体素子１０が
載置された絶縁基板９を冷却するため、ベース部２４が
反ることによる冷却効率の低下を防止することができ
る。
モジュール１００では、従来の半導体モジュール２００
のように、ベース部２４を設けずに、半導体素子１０が
載置された絶縁基板９を冷却するため、ベース部２４が
反ることによる冷却効率の低下を防止することができ
る。
【００２４】また、絶縁基板９を冷却水に接触させて直
接冷却するために、冷却効率を向上させることができ
る。
接冷却するために、冷却効率を向上させることができ
る。
【００２５】また、特開平６−７７３６８号公報に記載
された半導体モジュールと異なり、本実施の形態にかか
る半導体モジュール１００では、絶縁基板９の裏面だけ
でなく側面にも冷却水が回り込むため、冷却効率を更に
向上させることができる。
された半導体モジュールと異なり、本実施の形態にかか
る半導体モジュール１００では、絶縁基板９の裏面だけ
でなく側面にも冷却水が回り込むため、冷却効率を更に
向上させることができる。
【００２６】更に、ベース部２４が不要となるため、半
導体モジュール１００の製造コストを低減することも可
能となる。
導体モジュール１００の製造コストを低減することも可
能となる。
【００２７】実施の形態２．図２は、本発明の実施の形
態２にかかる半導体モジュール１０１の断面図である。
全体が１０１で示される半導体モジュールでは、絶縁基
板９の絶縁体６の裏面に、複数のフィンを備えた冷却板
１６が設けられている。かかる冷却板１６は、例えば銅
から形成され、複数のフィンが略平行に形成されてい
る。他の構成部分は、図１に示す半導体モジュール１０
１と同じである。
態２にかかる半導体モジュール１０１の断面図である。
全体が１０１で示される半導体モジュールでは、絶縁基
板９の絶縁体６の裏面に、複数のフィンを備えた冷却板
１６が設けられている。かかる冷却板１６は、例えば銅
から形成され、複数のフィンが略平行に形成されてい
る。他の構成部分は、図１に示す半導体モジュール１０
１と同じである。
【００２８】このように、複数のフィンを備えた冷却板
１６を備えることにより、実質的に絶縁基板９と冷却水
とが接触する面積を大きくすることができる。このた
め、冷却効率を更に向上させることができる。
１６を備えることにより、実質的に絶縁基板９と冷却水
とが接触する面積を大きくすることができる。このた
め、冷却効率を更に向上させることができる。
【００２９】なお、本実施の形態にかかる半導体モジュ
ール１０１では、絶縁体６の裏面に冷却板１６を取りつ
けたが、絶縁体６自体が裏面にフィンを有する構造とし
てもかまわない。
ール１０１では、絶縁体６の裏面に冷却板１６を取りつ
けたが、絶縁体６自体が裏面にフィンを有する構造とし
てもかまわない。
【００３０】実施の形態３．図３は、本発明の実施の形
態３にかかる半導体モジュールの断面図である。全体が
１０２で示される半導体モジュールでは、絶縁基板９の
絶縁体６の裏面に、複数のフィンを備えた冷却板１６が
設けられている。更に、ケース部２に設けられた段部３
２が、段面３３に対向するヒートシンク部１の表面が露
出するように設けられている。そして、段面３３に接合
された絶縁体６とヒートシンク部１の表面との間がＯリ
ング１７で封止されている。Ｏリング１７は、ヒートシ
ンク部１の表面に設けられた溝部（図示せず）中に設け
られることが好ましい。他の構成部分は、図２に示す半
導体モジュール１０２と同じである。
態３にかかる半導体モジュールの断面図である。全体が
１０２で示される半導体モジュールでは、絶縁基板９の
絶縁体６の裏面に、複数のフィンを備えた冷却板１６が
設けられている。更に、ケース部２に設けられた段部３
２が、段面３３に対向するヒートシンク部１の表面が露
出するように設けられている。そして、段面３３に接合
された絶縁体６とヒートシンク部１の表面との間がＯリ
ング１７で封止されている。Ｏリング１７は、ヒートシ
ンク部１の表面に設けられた溝部（図示せず）中に設け
られることが好ましい。他の構成部分は、図２に示す半
導体モジュール１０２と同じである。
【００３１】このように、絶縁体６とヒートシンク部１
との間をＯリング１７でシールすることにより、ヒート
シンク部１とケース部２との間での防水効率を向上させ
ることができる。特に、Ｏリング１７を設けることによ
り、ケース部２と絶縁体６とを接続する接着剤１２が冷
却水に触れないため、接着強度の低下を防止し、半導体
モジュール１０２の信頼性を向上させることができる。
との間をＯリング１７でシールすることにより、ヒート
シンク部１とケース部２との間での防水効率を向上させ
ることができる。特に、Ｏリング１７を設けることによ
り、ケース部２と絶縁体６とを接続する接着剤１２が冷
却水に触れないため、接着強度の低下を防止し、半導体
モジュール１０２の信頼性を向上させることができる。
【００３２】実施の形態４．図４（ａ）（ｂ）に本実施
の形態にかかる半導体モジュールを示す。図４（ａ）
は、全体が１０３で示される半導体モジュールの上面図
であり、図４（ｂ）はＩＶ−ＩＶにおける断面図であ
る。半導体モジュール１０３では、ヒートシンク部１の
上にベース部２０が固定されている。ベース２０部の中
央には絶縁基板９が載置されている。絶縁基板９は、Ａ
ｌＮ等の絶縁体６と、表面パターン７、裏面パターン８
を含む。裏面パターン８は、ベース部２０の表面に半田
層１４で固定されている。また、表面パターン７上に
は、半導体素子が固定されている。
の形態にかかる半導体モジュールを示す。図４（ａ）
は、全体が１０３で示される半導体モジュールの上面図
であり、図４（ｂ）はＩＶ−ＩＶにおける断面図であ
る。半導体モジュール１０３では、ヒートシンク部１の
上にベース部２０が固定されている。ベース２０部の中
央には絶縁基板９が載置されている。絶縁基板９は、Ａ
ｌＮ等の絶縁体６と、表面パターン７、裏面パターン８
を含む。裏面パターン８は、ベース部２０の表面に半田
層１４で固定されている。また、表面パターン７上に
は、半導体素子が固定されている。
【００３３】更に、ベース部２０の上には、絶縁基板９
を覆うように、実施の形態１と同じ構造のケース部２が
載置される。ケース部２は中空部３０を有する。ケース
部２とベース部２０との間は接着剤１８で接着され、こ
れにより、中空部３０の中に半導体素子１０が封止され
る。なお、ケース部２の上面の開口部（図示せず）は蓋
部２７により閉じられている。
を覆うように、実施の形態１と同じ構造のケース部２が
載置される。ケース部２は中空部３０を有する。ケース
部２とベース部２０との間は接着剤１８で接着され、こ
れにより、中空部３０の中に半導体素子１０が封止され
る。なお、ケース部２の上面の開口部（図示せず）は蓋
部２７により閉じられている。
【００３４】半導体モジュール１０３では、ベース部２
０の裏面に溝部２１が設けられている。図４（ａ）に点
線で示すように、溝部２１は、絶縁基板９の下方の領域
を蛇行するように設けられている。溝部２１の両端に
は、ヒートシンク部１を貫通する導入口２２と排出口２
３が設けられ、溝部２１の中を冷却水が流れるようにな
っている。ヒートシンク部１とベース部２０との間には
防水シート１９が設けられ、冷却水が溝部２１から外部
に漏れないようになっている。
０の裏面に溝部２１が設けられている。図４（ａ）に点
線で示すように、溝部２１は、絶縁基板９の下方の領域
を蛇行するように設けられている。溝部２１の両端に
は、ヒートシンク部１を貫通する導入口２２と排出口２
３が設けられ、溝部２１の中を冷却水が流れるようにな
っている。ヒートシンク部１とベース部２０との間には
防水シート１９が設けられ、冷却水が溝部２１から外部
に漏れないようになっている。
【００３５】このように、半導体モジュール１０３で
は、ベース部２０が直接冷却水に触れるため、半導体素
子１０の冷却効率を向上させることができる。また、ヒ
ートシンク部１には、冷却水の経路を形成する必要がな
いため、ヒートシンク部１を安価に製造することができ
る。
は、ベース部２０が直接冷却水に触れるため、半導体素
子１０の冷却効率を向上させることができる。また、ヒ
ートシンク部１には、冷却水の経路を形成する必要がな
いため、ヒートシンク部１を安価に製造することができ
る。
【００３６】なお、上述の実施の形態１〜４では、ケー
ス部２の上面の開口部（図示せず）が蓋部２７により閉
じられる場合を示したが、蓋部２７を用いる代わりに、
中空部３０内にエポキシ樹脂等を注入することにより、
ケース部２の上面の開口部を閉じてもかまわない。
ス部２の上面の開口部（図示せず）が蓋部２７により閉
じられる場合を示したが、蓋部２７を用いる代わりに、
中空部３０内にエポキシ樹脂等を注入することにより、
ケース部２の上面の開口部を閉じてもかまわない。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる半導体モジュールでは、ベース部の湾曲による
冷却効率の低下を防止できる。
にかかる半導体モジュールでは、ベース部の湾曲による
冷却効率の低下を防止できる。
【００３８】また、絶縁基板を冷却水に接触させて直接
冷却するために、冷却効率を向上させることができる。
冷却するために、冷却効率を向上させることができる。
【００３９】また、ベース部が不要となるため、半導体
モジュールの製造コストを低減できる。
モジュールの製造コストを低減できる。
【００４０】更に、ベース部を含む半導体モジュールに
おいても、冷却水がベース部中を流れるため、冷却効率
を向上させることができる。
おいても、冷却水がベース部中を流れるため、冷却効率
を向上させることができる。
【図１】 本発明の実施の形態１にかかる半導体モジュ
ールである。
ールである。
【図２】 本発明の実施の形態２にかかる半導体モジュ
ールである。
ールである。
【図３】 本発明の実施の形態３にかかる半導体モジュ
ールである。
ールである。
【図４】 本発明の実施の形態４にかかる半導体モジュ
ールである。
ールである。
【図５】 従来の半導体モジュールである。
１ ヒートシンク部、２ ケース部、３ ねじ、４ 電
極、５ 凹部、６ 絶縁体、７ 表面パターン、８ 裏
面パターン、９ 絶縁基板、１０ 半導体素子、１１
ボンディングワイヤ、１２ 接着剤、１３ 防水シー
ト、１４ 半田層、１５ シリコンゲル、２７ 蓋部、
３０ 中空部、３１ 開口部、３２ 段部、３３ 段
面、１００ 半導体モジュール。
極、５ 凹部、６ 絶縁体、７ 表面パターン、８ 裏
面パターン、９ 絶縁基板、１０ 半導体素子、１１
ボンディングワイヤ、１２ 接着剤、１３ 防水シー
ト、１４ 半田層、１５ シリコンゲル、２７ 蓋部、
３０ 中空部、３１ 開口部、３２ 段部、３３ 段
面、１００ 半導体モジュール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AA05 AB01 AB07 AB08 FA01 5F036 AA01 BA10 BB01 BB05 BB41 BB45 BC22
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体素子を冷却するヒートシンク部を
備えた半導体モジュールであって、 冷却水で満たされる凹部を表面に有するヒートシンク部
と、 裏面に開口した中空部を有し、該ヒートシンク部の該表
面上に該裏面が載置されたケース部と、 表面に半導体素子が載置された絶縁板とを含み、 該中空部の開口面を囲む該ケース部の該裏面に該絶縁板
の外縁部が接合されて、該中空部内に該半導体素子が封
止され、該凹部内に該冷却水が導入されることを特徴と
する半導体モジュール。 - 【請求項２】 上記ケース部の上記裏面が、上記中空部
の開口面の周囲に段部を有し、該裏面に略平行な該段部
の段面に上記絶縁体の上記外縁部が接合されたことを特
徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。 - 【請求項３】 上記段部が、上記段面に対向する上記ヒ
ートシンク部の上記表面が露出するように設けられ、上
記絶縁体の裏面と該ヒートシンク部の該表面との間が、
Ｏリングで封止されたことを特徴とする請求項２に記載
の半導体モジュール。 - 【請求項４】 上記Ｏリングが、上記ヒートシンク部の
露出した表面に形成された溝部の中に設けられたことを
特徴とする請求項３に記載の半導体モジュール。 - 【請求項５】 上記絶縁体の裏面に、複数のフィンが設
けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の半導体モジュール。 - 【請求項６】 半導体素子を冷却するヒートシンク部を
備えた半導体モジュールであって、 略平坦な表面を有するヒートシンク部と、 該ヒートシンク部の該表面上に裏面が固定されたベース
部と、 該ベース部の表面上に裏面が固定され、半導体素子が表
面に載置された絶縁板と、 該絶縁板を覆うように該ベース部上に固定されたケース
部とを含み、 該絶縁板の下方の該ベース部の裏面に溝部が設けられ、
該溝部と該ヒートシンク部の該表面との間に冷却水が導
入されることを特徴とする半導体モジュール。 - 【請求項７】 上記溝部が、上記絶縁板の下方を蛇行す
るように設けられたことを特徴とする請求項６に記載の
半導体モジュール。 - 【請求項８】 上記ヒートシンク部が、上記冷却水の導
入口と排出口とを有することを特徴とする請求項１〜７
のいずれかに記載の半導体モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000352647A JP2002158322A (ja) | 2000-11-20 | 2000-11-20 | 半導体モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000352647A JP2002158322A (ja) | 2000-11-20 | 2000-11-20 | 半導体モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002158322A true JP2002158322A (ja) | 2002-05-31 |
Family
ID=18825513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000352647A Pending JP2002158322A (ja) | 2000-11-20 | 2000-11-20 | 半導体モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002158322A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010027735A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Honda Motor Co Ltd | パワーモジュールのシール部構造 |
| JP2015035501A (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | 日本特殊陶業株式会社 | 放熱モジュールおよび半導体モジュール |
| US9362219B2 (en) | 2013-05-09 | 2016-06-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor module and semiconductor device |
| JP2020061399A (ja) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 昭和電工株式会社 | 冷却器、そのベース板および半導体装置 |
| EP4071802A1 (en) * | 2021-04-05 | 2022-10-12 | JMJ Korea Co., Ltd. | Cooling system where semiconductor component comprising semiconductor chip and cooling apparatus are joined |
-
2000
- 2000-11-20 JP JP2000352647A patent/JP2002158322A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP7126423B2 (ja) | 2018-10-05 | 2022-08-26 | 昭和電工株式会社 | 冷却器、そのベース板および半導体装置 |
| EP4071802A1 (en) * | 2021-04-05 | 2022-10-12 | JMJ Korea Co., Ltd. | Cooling system where semiconductor component comprising semiconductor chip and cooling apparatus are joined |
| US11908766B2 (en) | 2021-04-05 | 2024-02-20 | Jmj Korea Co., Ltd. | Cooling system where semiconductor component comprising semiconductor chip and cooling apparatus are joined |
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