JP4423746B2

JP4423746B2 - 冷媒冷却型両面冷却半導体装置

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Publication number: JP4423746B2
Application number: JP2000136934A
Authority: JP
Inventors: 誠司井上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001320005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒冷却型両面冷却半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
端子を有し半導体チップを内蔵する半導体モジュ−ルの冷却性を向上するために、半導体モジュ−ルに水冷式の冷却部材を接触させてそれを冷却することが提案されている。
【０００３】
また、両面から放熱を行う両面放熱型半導体モジュ−ルが特開平６ー２９１２２３号公報に提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述し従来の水冷式半導体モジュ−ルでは、内部を水（又は冷媒）が貫流する冷媒内部貫流冷却部材と半導体モジュ−ルとの熱伝導性に優れた接合を図る必要があり、これには、半導体モジュ−ルの主面に露出する電極（兼伝熱）部材と冷媒内部貫流冷却部材とをはんだなどで接合することが最善であるが、冷媒内部貫流冷却部材は、冷凍サイクル装置や冷却水循環装置に接続する必要があり、このためこれら冷凍サイクル装置や冷却水循環装置と同電位（通常、接地電位）となる冷媒内部貫流冷却部材と半導体モジュ−ルの上記電極部材との間に電気絶縁性でなるべく熱伝導性に優れた絶縁スペ−サを介設する必要がある。
【０００５】
ところが、このような絶縁スペ−サを用いると半導体モジュ−ルの電極部材と冷媒内部貫流冷却部材とを接合することができないので、半導体モジュ−ルの電極部材と冷媒内部貫流冷却部材との間の熱抵抗の低減のために、これら半導体モジュ−ルの電極部材や冷媒内部貫流冷却部材を絶縁スペ−サに強く、かつ、押し付け面各部で均一な圧力で押し付ける必要がある。
【０００６】
しかし、このように半導体モジュ−ルや冷媒内部貫流冷却部材を絶縁スペ−サに強くかつ均一な圧力で押し付ける構造は全体構造の複雑化を招き、また押し付け力の適切な設定が容易ではなかった。すなわち、押し付け力が弱いと半導体モジュ−ルと冷却部材との間の熱抵抗が増大して冷却能力が低下し、押し付け力が強過ぎると半導体モジュ−ル内の半導体チップが割れてしまう。
【０００７】
特に、半導体モジュ−ルの電極部材の表面や冷却部材の表面には製造上避けられない微小凹凸や反りなどが存在するため、どうしても面方向の一部に局部的な押し付け力の集中を招いてしまい、この集中部位にて半導体チップが耐えうる押し付け力を超えて押し付けを行うことができず、その結果、この集中部位以外での熱抵抗の増大を招いてしまう。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、簡素な構造で優れた放熱能力を奏しえる冷媒冷却型両面冷却半導体装置を提供することをその目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップのコレクタ電極面及びエミッタ電極面にそれぞれ接続されて電極となる一対の突出端子部と、前記半導体チップのゲート電極面に接続される制御電極端子と、前記半導体チップをモールドする樹脂封止部と、を有する両面冷却型半導体モジュールと、接触受熱面を有して冷却流体が内部を一方向に流れる冷媒チューブと、前記冷媒チューブの両端でそれぞれ連通する入り口ヘッダ及び出口ヘッダと、前記両面冷却型半導体モジュールの両主面に前記冷媒チューブの平坦面を絶縁部材を介して又は直接に密接させた状態で前記両面冷却型半導体モジュールを前記冷媒チューブにて前記両面冷却型半導体モジュールの厚さ方向に挟圧させる挟圧部材と、を備え、前記突出端子部が、前記両面冷却型半導体モジュールの厚さ方向及び前記冷媒チューブの流路方向に直角な方向に突出するとともに、前記制御電極端子と反対方向に突出していることを特徴としている。
【００１０】
すなわち、本構成は、両面放熱型半導体モジュ−ル（又は半導体チップ）を絶縁スペ−サを介して一対の冷媒チュ−ブで挟み、挟圧部材でこれらのセットを所定圧力で挟圧する構成を採用している。
【００１１】
このようにすれば、１個の挟圧部材で半導体モジュ−ル両側の２つの冷媒チューブを同一圧力（半導体モジュ−ル両側の電極部材の面積を等しいとした場合）で半導体モジュ−ルに押し付けることができ、簡素な構造で押し付け圧力のばらつきが小さい挟圧構造を実現することができるとともに、更に半導体モジュ−ルの熱を両側の冷媒チューブに放散することができるので優れた冷却性能を実現することができる。そして、両面放熱型半導体モジュ−ルにそれぞれ接する各前記冷媒チューブの両端は、共通の入り口ヘッダ及び出口ヘッダにそれぞれ接続されるので、各冷媒チューブに流入する冷媒又は冷却流体の温度、流量のばらつきを減らし、各両面放熱型半導体モジュ−ルの温度ばらつきを低減でき、これら各半導体モジュ−ルの一部の冷却機能が低下して、それにより回路全体の最大出力が制限されるという不具合を防止することができる。また、冷媒ポンプやコンプレッサからみた冷媒配管系の冷媒輸送抵抗が小さくなり、それに要する動力損失を低減することができる。
【００１２】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において更に、前記冷媒チュ−ブは、互いに所定間隔を隔てて流路方向へ延設される内部隔壁に区画される複数の冷却流体流路を有することを特徴としている。
【００１３】
本構成によれば、冷媒チュ−ブの接触受熱面各部の押圧を一定化することができる。
【００１６】
請求項３記載の構成によれば請求項１又は２に記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において更に、前記冷媒チュ−ブは良熱伝導性の軟質材を介して前記絶縁スペ−サに接することを特徴としている。
【００１７】
本構成によれば、冷媒チューブは、軟質材を介して両面冷却型半導体モジュールに密着するので、もし冷媒チューブに反りや表面凹凸などがあったとしても、冷媒チューブは上記挟圧力によりその各部において局所的に容易に変形して絶縁スペ−サの表面になじむことができ、これら両者間の熱抵抗を低減することができる。
【００１８】
更に、半導体モジュ−ルの電極部材表面とそれと軟質の絶縁スペ−サを介して対面する冷媒チューブの平坦な接触受熱面との間の距離が面方向各部において変動しても、同様に軟質材の局所的変形によりこれらの距離差を低減して両者間の熱抵抗を低減することができ、優れた冷却性能をもつ半導体装置を実現することができる。なお、この軟質材は、冷媒チューブと別々に作製されてもよく、一体に作製されてもよい。
【００１９】
請求項４記載の構成によれば請求項１乃至３のいずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において更に、前記挟圧部材は、板ばね部材を含むことを特徴としている。
【００２０】
本構成によれば、簡単に一定の挟圧力を得ることができるとともに、半導体チップ又は両面放熱型半導体モジュ−ルの脱着が極めて簡単となり、交換などの作業性が格段に向上する。
【００２１】
好適な態様において、板ばね部材は、両端部が前記両押さえ板を弾性付勢するコ字状金属板からなる。このようにすれば、たとえばばね板などを折り曲げるなどして簡素に作製できる上、板ばね部材それ自体で挟圧力を発生できるため、全体構造が簡素となる。
【００２２】
請求項５記載の構成によれば請求項１乃至３のいずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において更に、前記挟圧部材は、最も外側の一対の前記冷媒チュ−ブに個別に接する一対の押さえ板と、前記両押さえ板を貫通するスル−ボルトと、前記スル−ボルトに螺着されるナットとを有することを特徴としている。
【００２３】
本構成によれば、剛体である押さえ板が、スル−ボルトの付勢により、簡素な挟圧構造で各冷媒チュ−ブを面方向均一に加圧することができ、挟圧力の面方向のばらつきを低減することができる。
【００２４】
請求項６記載の構成によれば請求項４記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において更に、前記挟圧部材は、最も外側の一対の前記冷媒チュ−ブに個別に接する一対の押さえ板を有し、前記板ばね部材は、コ字状に形成されて両端部が前記両押さえ板を弾性付勢する。
【００２５】
本構成によれば、板ばね部材はそれ自身のみで挟圧力を発生するとともに、冷媒チュ−ブや両面放熱型半導体モジュ−ルを支持する支持部材としての機能ももつので、全体構造が簡素となる。また、板ばね部材は、両端部が前記両押さえ板を弾性付勢するコ字状金属板とすれば、ばね板などを折り曲げるなどして簡素に作製できる。
【００２６】
請求項７記載の構成によれば請求項１乃至６のいずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において更に、多数の両面冷却型半導体モジュールと多数の前記冷媒チューブとのセットを前記挟圧方向に複数配置して前記挟圧部材で挟圧する構造を有することを特徴としている。
【００２７】
本構成によれば、一個の挟圧構造（挟圧部材）で多数セットの冷媒チューブ／半導体モジュ−ル／冷媒チューブにそれぞれ等しい挟圧力を付与することができるので、コンパクトで簡素な挟圧構造で全体として優れた大電流制御半導体装置を実現することができる。
【００２８】
請求項８記載の構成によれば請求項１乃至７記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、複数の前記半導体チップは、三相インバータ回路を構成する。
【００２９】
本構成によれば、三相インバータ回路の各半導体スイッチング素子の放熱抵抗のばらつきを低減してそれらの間の温度ばらつきを低減し、各半導体スイッチング素子の一つが早期に過熱して装置がダウンすることがない。
【００３０】
請求項９記載の構成によれば請求項１乃至８のいずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において更に、前記冷媒チューブの反半導体チップ側の平坦面に他の発熱部品の平坦面を密接させ、前記挟圧部材で、前記両面冷却型半導体モジュールと前記冷媒チューブと前記発熱部品とを挟圧する構造を有することを特徴としている。
【００３１】
本構成によれば、挟圧構造を複雑化することなく、更に他の発熱部品も良好に冷却することができる。
【００３２】
また、半導体モジュ−ル（半導体チップ）の一時的な大発熱に対してこの発熱部品は冷媒チュ−ブを通じてヒ−トシンクとしての機能を果たすことができ、更に好都合である。
【００３３】
請求項１０記載の構成によれば請求項９記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において更に、前記半導体チップは三相インバ−タ回路の一部又は全部をなし、前記発熱部品は、前記三相インバ−タ回路の正負直流電源端間に接続される平滑コンデンサからなることを特徴としている。
【００３４】
本構成によれば、コンパクトで平滑コンデンサ及び半導体モジュ−ル（半導体チップ）の冷却性に優れた三相インバータ回路装置を実現することができる。
【００３５】
請求項１１記載の構成によれば請求項１乃至１０のいずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、装置は密閉ケースに収容され、前記入り口ヘッダ及び出口ヘッダの各一端は、前記ケ−スから外部に突出しているので、ケース内部において、冷媒配管系の機械的連結部がなく、この連結部からの液漏れにより半導体チップや両面放熱型半導体モジュ−ルの絶縁不良や短絡といった事故を皆無とすることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の冷媒冷却型両面冷却半導体装置の好適な実施態様を図面を参照して以下説明する。
【００３７】
【実施例１】
図１はこの冷媒冷却型両面冷却半導体装置の要部分解厚さ方向断面図を示す。
（半導体モジュ−ルの構成）
１は、両面冷却型半導体モジュール、２は冷媒チュ−ブ、３は金属製又は良熱伝導性のスペ−サである。
【００３８】
両面放熱型半導体モジュ−ル１において、１０１ａはＩＧＢＴ素子が形成された半導体チップ、１０１ｂはフライホイルダイオ−ドが形成された半導体チップ、１０２はヒ−トシンク及び電極（この実施例ではエミッタ側）を兼ねる金属伝熱板、１０３はヒ−トシンク及び電極（この実施例ではコレクタ側）を兼ねる金属伝熱板、１０４ははんだ層、１０２ａは金属伝熱板１０２の半導体チップ側へ突出する突出部、１０２ｂは金属伝熱板１０２の突出端子部、１０３ｂは金属伝熱板１０３の突出端子部、１０５は制御電極端子、１０８はボンディングワイヤ、８は絶縁板（本発明で言う絶縁スペ−サ）、９は封止樹脂部である。
【００３９】
半導体チップ１０１ａ、１０１ｂは、金属伝熱板１０３の内側の主面上にはんだ層１０４で接合され、半導体チップ１０１ａ、１０１ｂの残余の主面には、金属伝熱板１０２の突出部１０２ａがはんだ層１０４で接合され、これによりＩＧＢＴのコレクタ電極面及びエミッタ電極面にフライホイルダイオ−ドのアノ−ド電極面及びカソ−ド電極面がいわゆる逆並列に接続されている。金属伝熱板１０２、１０３にはたとえばＭｏやＷが用いられている。はんだ層１０４を他の接合機能材料に置換してもよい。
【００４０】
二つの突出部１０２ａは、半導体チップ１０１ａ、１０１ｂの厚さの差を吸収する厚さの差をもち、これにより金属伝熱板１０２の外主面は平面となっている。
【００４１】
封止樹脂部９はたとえばエポキシ樹脂からなり、これら金属伝熱板１０２、１０３の側面を覆ってモ−ルドされており、これにより半導体チップ１０１ａ、１０１ｂは封止樹脂部９でモ−ルドされている。ただし、金属伝熱板１０２、１０３の外主面すなわち接触受熱面は完全に露出している。
【００４２】
突出端子部１０２ｂ、１０３ｂは封止樹脂部９から図１中、右方に突出し、いわゆるリ−ドフレ−ム端子である複数の制御電極端子１０５は、ＩＧＢＴが形成された半導体チップ１０１ａのゲ−ト（制御）電極面と制御電極端子１０５とを接続している。
【００４３】
絶縁スペ−サである絶縁板８は、この実施例では窒化アルミニウムフィルムで構成されているが、他の絶縁フィルムでもよい。絶縁板８は金属伝熱板１０２、１０３を完全に覆って密着しているが、絶縁板８と金属伝熱板１０２、１０３とは、単に接触するだけでもよいし、シリコングリスなどの良熱伝導材を塗布してもよいし、それらを種々の方法で接合させてもよい。また、セラミック溶射などで絶縁層を形成してもよく、絶縁板８を金属伝熱板上に接合してもよく、冷媒チュ−ブ上に接合又は形成してもよい。
【００４４】
冷媒チュ−ブ２は、アルミニウム合金を引き抜き成形法あるいは押し出し成形法で成形された板材を必要な長さに切断して作製されている。冷媒チュ−ブ２の厚さ方向断面は、図１に示すように、互いに所定間隔を隔てて流路方向に延在する多数の隔壁２１で区画された流路２２を多数有している。
【００４５】
スペ−サ（本発明でいう軟質材）３は、この実施例では、はんだ合金などの軟質の金属板とされているが、金属伝熱板２の接触面に塗布などにより形成したフィルム（膜）としてもよい。この軟質のスペ−サ３の表面は、後述する挟圧により容易に変形して、絶縁材８の微小凹凸や反り、冷媒チュ−ブ２の微小凹凸や反りになじんで熱抵抗を低減する。なお、スペ−サ３の表面などに公知の良熱伝導性グリスなどを塗布してもよく、スペ−サ３を省略してもよい。
（冷媒冷却型両面冷却半導体装置の構成）
上述した両面放熱型半導体モジュ−ルを用いた冷媒冷却型両面冷却半導体装置の例を図２、図３を参照して以下に説明する。図２は、この半導体装置の蓋を外した平面図を示し、図３はその縦断面図を示す。
【００４６】
１は半導体モジュ−ル、２は冷媒チュ−ブ、４は一端開口のケ−ス、５は互いに並列接続された一対の平滑コンデンサ、６は押さえ板、９は板ばね部材、１１は蓋、２３は入り口ヘッダ、２４は出口ヘッダ、２５、２６は冷媒配管、２７は冷媒配管固定用のナットである。
【００４７】
ケ−ス４の底部には、ナットにより冷媒配管２５、２６が固定されており、冷媒配管２５、２６の先端はケ−ス４の底部を貫通して下方に突出している。
【００４８】
冷媒配管２５、２６はケ−ス４内にて、中空平板状の入り口ヘッダ２３、出口ヘッダ２４の下端に一体に連通しており、ヘッダ２３、２４はケ−ス４内にてケ−ス４の底面に直角に立設され、所定間隔を隔てて平行に対面している。両ヘッダ２３、２４の対向主面間に６対の冷媒チュ−ブ２は配置されている。
【００４９】
各冷媒チュ−ブ２は、それぞれ両ヘッダ２３、２４の主面と直角かつ互いに平行に配置され、それらの両端は両ヘッダ２３、２４に個別に連通、接合されている。各冷媒チュ−ブ２は後述するように中空の厚板形状を有する。
【００５０】
同一対の冷媒チュ−ブ２、２は両面放熱型半導体モジュ−ル１を挟持し、三相インバータ回路を構成する６個のモジュール１は互いに異なる対の冷媒チュ−ブ２、２で挟持されている。
【００５１】
それぞれモジュール１を挟持する冷媒チュ−ブ２、２の外側主面にはそれぞれ金属平板からなる押さえ板６が密着され、これら押さえ板６、冷媒チュ−ブ２、モジュール１、冷媒チュ−ブ２、押さえ板６のセットは板ばね部材９により挟圧されている。押さえ板６はヒートシンクマスを兼ねる。板ばね部材９は、バネ鋼板をＵ字状に形成した形状を有し、両端部間に上記セットを挟んで挟圧する。なお、押さえ板６を省略して板ばね部材６で一対の冷媒チュ−ブ２、モジュール１、冷媒チュ−ブ２を直接挟圧してもよい。
【００５２】
平滑コンデンサ５は、扁平形状を有し、その平坦外面はヘッダ２４の裏主面に密着している。
【００５３】
各半導体モジュ−ル１は三相インバ−タ回路の各半導体スイッチング素子を構成しており、各半導体スイッチング素子は１個のＩＧＢＴ素子に１個のフライホイルダイオ−ドを逆並列接続して構成されている。各対の半導体モジュ−ル１、１の一方は単相インバ−タ回路のハイサイド側の半導体モジュ−ルをなし、他方は同一相の単相インバ−タ回路のハイサイド側の半導体モジュ−ルをなす。したがって、３対の半導体モジュ−ル１、１はそれぞれＵ、Ｖ、Ｗ相の単相インバ−タ回路を構成している。平滑コンデンサ５は、上記三相インバ−タ回路の正負直流電源端間に接続される平滑コンデンサであり、電源ラインを通じて直流電源側にスイッチングノイズが入力されるのを抑止するためのものである。
【００５４】
各冷媒チュ−ブ２には、入り口ヘッダ２３を通じて等流量かつ等温の冷媒が供給され、更に、共通の挟圧部材で挟圧されるため各半導体モジュ−ル１と冷媒チュ−ブ２との間の単位面積当たりの挟圧力は略等しく、挟圧面積も等しいので、半導体モジュ−ル１に対する冷媒チュ−ブ２の挟圧力が略等しくなる。これらの結果、各半導体モジュ−ル１の冷却能力はほぼ等しくすることができる。
【００５５】
【実施例２】
図１に示すモジュール１を用いた他の実施例の冷媒冷却型両面冷却半導体装置を図４、図５に示す。
（装置構成）
図４は、この半導体装置の蓋を外した平面図を示し、図５はその縦断面図を示す。
【００５６】
１は半導体モジュ−ル、２は冷媒チュ−ブ、４は一端開口のケ−ス、５は平滑コンデンサ、６は押さえ板、７はスル−ボルト、１０はナット、１１は蓋、２３は入り口ヘッダ、２４は出口ヘッダ、２５、２６は冷媒配管、２７は冷媒配管固定用のナットである。
【００５７】
３対の扁平な冷媒チュ−ブ２が、その厚さ方向に所定間隔を隔てて隔設され、各対の冷媒チュ−ブ２、２の間に図２中、上下に一対の半導体モジュ−ル１、１が挟設されている。各半導体モジュ−ル１は三相インバ−タ回路の各半導体スイッチング素子を構成しており、各半導体スイッチング素子は上述のように１個のＩＧＢＴ素子に１個のフライホイルダイオ−ドを逆並列接続して構成されている。
【００５８】
平滑コンデンサ５は、上記三相インバ−タ回路の正負直流電源端間に接続される平滑コンデンサであり、電源ラインを通じて直流電源側にスイッチングノイズが入力されるのを抑止するためのものである。
【００５９】
各一対の半導体モジュ−ル１、１の一方は単相インバ−タ回路のハイサイド側の半導体モジュ−ルをなし、他方は同一相の単相インバ−タ回路のハイサイド側の半導体モジュ−ルをなす。したがって、３対の半導体モジュ−ル１、１はそれぞれＵ、Ｖ、Ｗ相の単相インバ−タ回路を構成している。
【００６０】
各相の半導体モジュ−ル１、１はその両面を図１に説明したように冷媒チュ−ブ２、２にサンドイッチされており、相が異なる冷媒チュ−ブ２、２の間にそれぞれ扁平円筒形状の平滑コンデンサ５がサンドイッチされている。更に左右最外側の冷媒チュ−ブ２、２には押さえ板６が当接され、両押さえ板６、６の上端部及び下端部にはそれぞれスル−ボルト７が積層方向に挿通され、ナット１０により締結されている。
【００６１】
ナット１０の締結力は冷媒チュ−ブ２、２による半導体モジュ−ル１の挟圧力が所定値となるように調節されている。すなわち、本実施例によれば、押さえ板６、スル−ボルト７及びナット１０からなる挟圧部材は、冷媒チュ−ブ２、２による半導体モジュ−ル１の挟圧力を設定する機能と、三相インバータ回路装置を組み立てし支持する構造部材としての機能とを有している。
【００６２】
図３に示すように、各冷媒チュ−ブ２の右端は入り口ヘッダ２３に、左端は出口ヘッダ２４に接合されており、入り口ヘッダ２３の一端は冷媒吸入側の冷媒配管２５に、出口ヘッダ２４の一端は冷媒吸入側の冷媒配管２６を通じてケ−ス４の底部から下方に突出している。２７は冷媒配管２５、２６をケ−ス４の底部に締結、固定するナットである。
【００６３】
各冷媒チュ−ブ２には、入り口ヘッダ２３を通じて等流量かつ等温の冷媒が供給され、更に、共通の挟圧部材で挟圧されるため各半導体モジュ−ル１と冷媒チュ−ブ２との間の単位面積当たりの挟圧力は略等しく、挟圧面積も等しいので、半導体モジュ−ル１に対する冷媒チュ−ブ２の挟圧力が略等しくなる。これらの結果、各半導体モジュ−ル１の冷却能力はほぼ等しくすることができる。
【００６４】
（変形態様）
上記実施例の半導体モジュ−ル１は半導体チップに置換しても同様の作用効果を奏することができる。
【００６５】
【実施例３】
図１に示すモジュール１を用いた他の実施例の冷媒冷却型両面冷却半導体装置を図６、図７に示す。
（装置構成）
図６は、この半導体装置の蓋を外した平面図を示し、図７はその縦断面図を示す。
【００６６】
この実施例の装置は、モジュール１、冷媒チュ−ブ２、平滑コンデンサ５、押さえ板６のセットを実施例２と同一配列とし、このセットを実施例１で説明した板ばね部材９を大型化した大型板ばね部材９０で一挙に挟持させたものである。したがって、大型板ばね部材９０は、ケ−ス４の底部に平行な姿勢で配置される一個の中央板部９０ｂと、この中央板部９０ｂの両端部からそれぞれそれと直角に延設されて互いに対面する一対の平板状の両端部９０ａ、９０ａとからなる。９１は、大型板ばね部材９０の中央板部９０ｂに凹設された条溝部である。
【００６７】
本実施例によれば、一層簡単に各部材を組み立てることができるとともに、各部材にばらつきが小さい挟圧力を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の両面冷却型半導体モジュール及び冷媒チュ−ブの組み立て厚さ方向断面図である。
【図２】図１に示す半導体モジュ−ルを用いた冷媒間接冷却型半導体装置の平面図である。
【図３】図２に示す冷媒間接冷却型半導体装置の縦断面図である。
【図４】他の実施例の冷媒間接冷却型半導体装置の平面図である。
【図５】図４に示す冷媒間接冷却型半導体装置の縦断面図である。
【図６】他の実施例の冷媒間接冷却型半導体装置の平面図である。
【図７】図６に示す冷媒間接冷却型半導体装置の縦断面図である。
【図８】図６に示す冷媒間接冷却型半導体装置の一部横断面図である。
【符号の説明】
１：両面冷却型半導体モジュール
２：冷媒チュ−ブ
６：押さえ板（挟圧部材）
７：スル−ボルト（挟圧部材）
９：板ばね部材（挟圧部材）
１０：ナット（挟圧部材）

Claims

半導体チップと、前記半導体チップのコレクタ電極面及びエミッタ電極面にそれぞれ接続されて電極となる一対の突出端子部と、前記半導体チップのゲート電極面に接続される制御電極端子と、前記半導体チップをモールドする樹脂封止部と、を有する両面冷却型半導体モジュールと、
接触受熱面を有して冷却流体が内部を一方向に流れる冷媒チューブと、
前記冷媒チューブの両端でそれぞれ連通する入り口ヘッダ及び出口ヘッダと、
前記両面冷却型半導体モジュールの両主面に前記冷媒チューブの平坦面を絶縁部材を介して又は直接に密接させた状態で前記両面冷却型半導体モジュールを前記冷媒チューブにて前記両面冷却型半導体モジュールの厚さ方向に挟圧させる挟圧部材と、
を備え、
前記突出端子部が、前記両面冷却型半導体モジュールの厚さ方向及び前記冷媒チューブの流路方向に直角な方向に突出するとともに、前記制御電極端子と反対方向に突出していることを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項１記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
前記冷媒チューブは、互いに所定間隔を隔てて流路方向へ延設される内部隔壁に区画される複数の冷却流体流路を有することを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項１又は２記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
前記冷媒チューブは良熱伝導性の軟質材を介して前記両面冷却型半導体モジュールに接することを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項１乃至３のいずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
前記挟圧部材は、板ばね部材を含むことを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項１乃至３いずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
前記挟圧部材は、最も外側の一対の前記冷媒チューブに個別に接する一対の押さえ板と、前記両押さえ板を貫通するスル−ボルトと、前記スル−ボルトに螺着されるナットとを有することを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項４記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
前記挟圧部材は、最も外側の一対の前記冷媒チューブに個別に接する一対の押さえ板を有し、
前記板ばね部材は、コ字状に形成されて両端部が前記両押さえ板を弾性付勢することを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項１乃至６のいずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
多数の前記両面冷却型半導体モジュールと多数の前記冷媒チューブとのセットを前記挟圧方向に複数配置して前記挟圧部材で挟圧する構造を有することを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項１乃至７記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
複数の前記半導体チップは、三相インバータ回路を構成することを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項１乃至８のいずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
前記冷媒チューブの反半導体チップ側の平坦面に他の発熱部品の平坦面を密接させ、前記挟圧部材で、前記両面冷却型半導体モジュールと前記冷媒チューブと前記発熱部品とを挟圧する構造を有することを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項９記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
前記半導体チップは三相インバ−タ回路の一部又は全部をなし、
前記発熱部品は、前記三相インバ−タ回路の正負直流電源端間に接続される平滑コンデンサからなることを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。
請求項１乃至１０のいずれか記載の冷媒冷却型両面冷却半導体装置において、
密閉ケースに収容され、前記入り口ヘッダ及び出口ヘッダの各一端は、前記ケ−スから外部に突出していることを特徴とする冷媒冷却型両面冷却半導体装置。