JP6314726B2

JP6314726B2 - Semiconductor module

Info

Publication number: JP6314726B2
Application number: JP2014152980A
Authority: JP
Inventors: 浩嗣朝柄; 啓仁松井; 哲崎道; 小原　公和; 公和小原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-07-28
Also published as: JP2016031983A

Description

本発明は、半導体素子を含む発熱部品およびこれを冷却する冷却フィンをモールド樹脂部で一体化したユニットを、複数個積層してなる積層体であって、内部に冷媒が流れる半導体モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor module in which a plurality of units in which a heat generating component including a semiconductor element and a cooling fin for cooling the heat generating component are integrated with a mold resin portion are stacked, and a refrigerant flows inside.

従来より、この種のユニットを複数個積層した積層式の半導体モジュールとしては、特許文献１に記載のものが提案されている。このものにおいて、ユニットは、半導体素子を含む発熱部品と、発熱部品を冷却するために発熱部品に接続された冷却フィンと、冷却フィンのうち発熱部品とは反対側の面である露出面を露出させつつ、発熱部品および冷却フィンを封止するモールド樹脂部と、を有する。 Conventionally, as a stacked semiconductor module in which a plurality of units of this type are stacked, the one described in Patent Document 1 has been proposed. In this device, the unit exposes a heat generating component including a semiconductor element, a cooling fin connected to the heat generating component to cool the heat generating component, and an exposed surface of the cooling fin opposite to the heat generating component. And a mold resin part that seals the heat-generating component and the cooling fin.

ここで、複数ユニットの積層状態すなわち積層体において冷媒が流される冷媒流路が構成されるが、各ユニットにおけるモールド樹脂部は、当該冷媒流路の一部を構成している。また、当該冷媒流路においては、隣り合うユニット間に冷媒が流れるように構成されている。 Here, a laminated state of a plurality of units, that is, a refrigerant flow path through which a refrigerant flows in the laminated body is configured, and a mold resin portion in each unit constitutes a part of the refrigerant flow path. The refrigerant flow path is configured such that the refrigerant flows between adjacent units.

また、この積層体においては、隣り合うユニット間にて一方のユニットにおける冷却フィンの露出面と、他方のユニットにおける冷却フィンの露出面とは、対向して配置されつつ、当該ユニット間を流れる冷媒に接触するようになっている。 Further, in this laminate, the refrigerant that flows between the adjacent units while the exposed surface of the cooling fin in one unit and the exposed surface of the cooling fin in the other unit are arranged to face each other. To come into contact.

ここで、上記従来の半導体モジュールにおいては、発熱部品は、半導体素子の両面側に放熱板を接合してなるものとされている。そして、発熱部品における放熱板と冷却フィンとは、絶縁層を介して熱的に接続しており、これによって、隣り合うユニット間の発熱部品同士の電気的絶縁を図り、冷媒を介した短絡が発生するのを防止している。 Here, in the conventional semiconductor module, the heat generating component is formed by joining a heat sink on both sides of the semiconductor element. The heat dissipation plate and the cooling fin in the heat generating component are thermally connected via an insulating layer, thereby achieving electrical insulation between the heat generating components between adjacent units, and short-circuiting via the refrigerant. It is prevented from occurring.

特開２０１２−４３５９号公報JP 2012-4359 A

しかしながら、上記従来のように、発熱部品と冷却フィンとの間に絶縁層を介在させる構成では、絶縁層の物性等によっては、発熱部品と冷却フィンとの間の熱伝導性が小さくなり、冷却性能の低下が懸念される。また、絶縁層を介した発熱部品と冷却フィンとの熱伝導性を確保するために、絶縁層の平坦度等を高くする必要がある等、絶縁層の形状に制約が生じる。 However, in the configuration in which the insulating layer is interposed between the heat generating component and the cooling fin as in the conventional case, the heat conductivity between the heat generating component and the cooling fin is reduced depending on the physical properties of the insulating layer, and cooling is performed. There is concern about performance degradation. In addition, in order to ensure the thermal conductivity between the heat-generating component and the cooling fin via the insulating layer, the shape of the insulating layer is restricted, for example, the flatness of the insulating layer needs to be increased.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、発熱部品および冷却フィンをモールド樹脂部で一体化したユニットを、複数個積層してなる積層体であって、内部に冷媒が流れる半導体モジュールにおいて、隣り合うユニット間の発熱部品同士の絶縁構成の簡素化を図りつつ、冷却性能を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a laminated body formed by laminating a plurality of units in which heat generating components and cooling fins are integrated in a mold resin portion, and a semiconductor module in which a refrigerant flows. It is an object of the present invention to improve the cooling performance while simplifying the insulation configuration between heat-generating components between adjacent units.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体素子を含む発熱部品（１０）と、発熱部品を冷却するために発熱部品に接続された冷却フィン（２０、３０）と、冷却フィンのうち発熱部品とは反対側の面である露出面（２２、３２）を露出させつつ、発熱部品および冷却フィンを封止し、且つ、冷媒が流される冷媒流路（６１〜６３）の一部を構成するモールド樹脂部（４０）と、を有し、発熱部品および冷却フィンをモールド樹脂部にてモールド化したものを１つのユニット（１）として、当該ユニットが複数個積層されることで積層体が構成されており、当該積層体において冷媒流路が構成されるとともに、冷媒流路においては隣り合うユニット間に冷媒が流れるようになっており、隣り合うユニット間にて一方のユニットにおける冷却フィンの露出面と、他方のユニットにおける冷却フィンの露出面とは、対向して配置されつつ、冷媒に接触するようになっている半導体モジュールであって、さらに以下の構成を有するものとされている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a heat generating component (10) including a semiconductor element, a cooling fin (20, 30) connected to the heat generating component to cool the heat generating component, Of the fins, the exposed surfaces (22, 32) that are opposite to the heat generating components are exposed, the heat generating components and the cooling fins are sealed, and the refrigerant flow paths (61 to 63) through which the refrigerant flows are provided. A plurality of units, each having a mold resin part (40) constituting a part, and a unit (1) obtained by molding heat-generating components and cooling fins in the mold resin part. A laminated body is formed, and a refrigerant flow path is formed in the laminated body. In the refrigerant flow path, a refrigerant flows between adjacent units, and one unit is formed between adjacent units. The exposed surface of the cooling fin in the semiconductor module and the exposed surface of the cooling fin in the other unit are semiconductor modules that are arranged to face each other and come into contact with the refrigerant, and further have the following configuration: Has been.

すなわち、請求項１の半導体モジュールにおいては、発熱部品と冷却フィンとは金属接合により機械的および電気的に接合されており、一方のユニットにおける冷却フィンの露出面と他方のユニットにおける冷却フィンの露出面との対向間には、電気絶縁性の絶縁板（５０）が設けられており、冷媒は、電気絶縁性を有するものであることを特徴としている。 That is, in the semiconductor module of claim 1, the heat-generating component and the cooling fin are mechanically and electrically joined by metal joining, and the exposed surface of the cooling fin in one unit and the exposed cooling fin in the other unit. An electrically insulating insulating plate (50) is provided between the surface and the surface, and the refrigerant is characterized by having an electrically insulating property.

まず、本発明によれば、冷媒を電気絶縁性のものとしているので、冷却フィンと発熱部品との電気的絶縁が不要となり、冷却フィンと発熱部品とを金属接合により電気的に接続できることから、絶縁層が介在する従来に比べて、冷却性能が向上する。 First, according to the present invention, since the refrigerant is electrically insulating, electrical insulation between the cooling fin and the heat generating component is unnecessary, and the cooling fin and the heat generating component can be electrically connected by metal bonding. The cooling performance is improved as compared with the conventional case where an insulating layer is interposed.

また、このような複数個のユニットを積層するタイプにおいては、小型化等のために隣り合うユニットの冷却フィン間の距離が小さくなり、当該冷却フィン間にて放電等による短絡が懸念される。しかし、本発明によれば、当該冷却フィン間に絶縁板を介在させているので、そのような短絡の発生を防止できる。 Further, in such a type in which a plurality of units are stacked, the distance between cooling fins of adjacent units is reduced for miniaturization and the like, and there is a concern that a short circuit due to discharge or the like occurs between the cooling fins. However, according to the present invention, since the insulating plate is interposed between the cooling fins, it is possible to prevent the occurrence of such a short circuit.

そして、本発明の絶縁板については、発熱部品と冷却フィンとの間の熱伝導性すなわち冷却性能とは無関係なものであり、絶縁板の平坦度は低いものであってもかまわないから、絶縁板の形状の制約は小さいものにできる。よって、本発明によれば、隣り合うユニット間の発熱部品同士の絶縁構成の簡素化を図りつつ、冷却性能を向上させることができる。 The insulating plate of the present invention has nothing to do with the thermal conductivity between the heat generating component and the cooling fin, that is, the cooling performance, and the insulating plate may have a low flatness. The restrictions on the shape of the plate can be made small. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the cooling performance while simplifying the insulation configuration between the heat generating components between adjacent units.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第１実施形態にかかる半導体モジュールを示す概略平面図である。1 is a schematic plan view showing a semiconductor module according to a first embodiment of the present invention. 図１中の一点鎖線Ａ−Ａに沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the dashed-dotted line AA in FIG. 図２中の一方のユニットにおける冷却フィンの露出面と他方のユニットにおける冷却フィンの露出面との対向間の部分を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the part between opposing of the exposed surface of the cooling fin in one unit in FIG. 2, and the exposed surface of the cooling fin in the other unit. 図２中の発熱部品およびその近傍部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the heat-emitting component in FIG. 2, and its vicinity part. 第１実施形態における冷却性能向上の効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect of the cooling performance improvement in 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態にかかる半導体モジュールの要部を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the semiconductor module concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態にかかる半導体モジュールを示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the semiconductor module concerning 3rd Embodiment of this invention. 図７中の一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with the dashed-dotted line BB in FIG.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる半導体モジュールＭ１について、図１〜図４を参照して述べる。本実施形態の半導体モジュールは、上記特許文献１と同様、たとえば自動車用の電力変換装置として適用されるもので、後述する冷却フィン２０、３０と発熱部品１０との接続構成、および、絶縁板５０以外の構成については、基本的に上記特許文献１のものと同様の構成とされている。 (First embodiment)
The semiconductor module M1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The semiconductor module of the present embodiment is applied as a power conversion device for automobiles, for example, as in the above-mentioned Patent Document 1, and includes a connection configuration between cooling fins 20 and 30 and a heat generating component 10 described later, and an insulating plate 50. Other configurations are basically the same as those of the above-mentioned Patent Document 1.

図１〜４に示されるように、半導体モジュールＭ１は、発熱部品１０および冷却フィン２０、３０をモールド樹脂部４０でモールド化したものを１つのユニット１として、ユニット１を複数個積層することによって構成されている。 As shown in FIGS. 1 to 4, the semiconductor module M <b> 1 is formed by stacking a plurality of units 1 as a single unit 1 obtained by molding the heat generating component 10 and the cooling fins 20 and 30 with the mold resin portion 40. It is configured.

発熱部品１０は、半導体素子単体もしくは半導体素子を含む構造体よりなる。半導体素子としてはＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やパワーＭＯＳＦＥＴなどのパワー素子が挙げられる。その他、半導体素子としては、たとえば電力変換装置を構成するのに適した各種の半導体素子が挙げられる。 The heat generating component 10 is composed of a single semiconductor element or a structure including a semiconductor element. Examples of semiconductor elements include power elements such as IGBTs (insulated gate bipolar transistors) and power MOSFETs. In addition, as a semiconductor element, the various semiconductor elements suitable for comprising a power converter device, for example are mentioned.

また、半導体素子を含む構造体としての発熱部品１０としては、上記特許文献１のような半導体素子の両側に放熱板（ヒートシンク）を接合することで、半導体素子と放熱板とが一体化されたもの等が挙げられる。 Moreover, as the heat-emitting component 10 as a structure including a semiconductor element, the semiconductor element and the heat sink are integrated by joining heat sinks (heat sinks) to both sides of the semiconductor element as in Patent Document 1 above. And the like.

冷却フィン２０、３０は、発熱部品１０を冷却するために発熱部品１０に接続されたものである。後述するように、冷却フィン２０、３０は発熱部品１０と電気的に接続されている。ここで、冷却フィン２０、３０は、発熱部品１０の電極として機能しないものであるが、当該電極として機能するものであってもよい。 The cooling fins 20 and 30 are connected to the heat generating component 10 in order to cool the heat generating component 10. As will be described later, the cooling fins 20 and 30 are electrically connected to the heat generating component 10. Here, although the cooling fins 20 and 30 do not function as electrodes of the heat-generating component 10, they may function as the electrodes.

本実施形態では、図２、図３に示されるように、冷却フィン２０、３０は、発熱部品１０の一面１１側（図２では発熱部品１０の左側）に接続された第１の冷却フィン２０と、発熱部品１０の他面１２側（図２では発熱部品１０の右側）に接続された第２の冷却フィン３０と、よりなる。つまり、冷却フィン２０、３０は、発熱部品１０を挟むように発熱部品１０の両面側に配置された一対のものとされている。 In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the cooling fins 20 and 30 are the first cooling fins 20 connected to the one surface 11 side of the heat generating component 10 (left side of the heat generating component 10 in FIG. 2). And the second cooling fin 30 connected to the other surface 12 side of the heat generating component 10 (the right side of the heat generating component 10 in FIG. 2). That is, the cooling fins 20 and 30 are a pair of ones disposed on both sides of the heat generating component 10 so as to sandwich the heat generating component 10.

図３に示されるように、それぞれの冷却フィン２０、３０は、板状をなすものである。この板状の冷却フィン２０、３０において、一方の板面は発熱部品１０に接続される部品接続面２１、３１とされ、他方の板面はモールド樹脂部４０から露出して冷媒にさらされる露出面２２、３２とされている。 As shown in FIG. 3, each cooling fin 20, 30 has a plate shape. In the plate-like cooling fins 20, 30, one plate surface is a component connection surface 21, 31 connected to the heat generating component 10, and the other plate surface is exposed from the mold resin portion 40 and exposed to the refrigerant. Surfaces 22 and 32 are provided.

ここでは、一対の冷却フィン２０、３０は、図１に示されるように、矩形板状をなすものとされており、両者は実質同一形状、同一サイズのものとされている。このような冷却フィン２０、３０は、たとえばＣｕ（銅）やＡｌ（アルミニウム）等の熱伝導性に優れた金属等よりなる。 Here, as shown in FIG. 1, the pair of cooling fins 20 and 30 has a rectangular plate shape, and both have substantially the same shape and the same size. Such cooling fins 20 and 30 are made of a metal having excellent thermal conductivity such as Cu (copper) or Al (aluminum).

ここで、本実施形態では、個々のユニット１において、発熱部品１０と冷却フィン２０、３０の部品接続面２１、３１とは、金属接合により機械的および電気的に接合されている。この金属接合については、熱圧着による金属同士の直接接合、さらには、はんだを介したはんだ接合も含むものである。 Here, in this embodiment, in each unit 1, the heat generating component 10 and the component connecting surfaces 21 and 31 of the cooling fins 20 and 30 are mechanically and electrically joined by metal joining. This metal bonding includes direct bonding between metals by thermocompression bonding, and further includes solder bonding via solder.

たとえば、発熱部品１０が半導体素子単体の場合、図示しないが、半導体素子の表裏両面の適所にＣｕやＡｌなどの金属膜を設け、この金属膜と冷却フィン２０、３０の部品接続面２１、３１とを金属接合すればよい。また、発熱部品１０が上記した放熱板と半導体素子とが一体化されたものである場合、放熱板と冷却フィン２０、３０の部品接続面２１、３１とを金属接合すればよい。 For example, when the heat generating component 10 is a single semiconductor element, although not shown, metal films such as Cu and Al are provided at appropriate positions on both the front and back surfaces of the semiconductor element, and the component connection surfaces 21 and 31 of the metal film and the cooling fins 20 and 30 are provided. Can be metal-bonded. Further, when the heat generating component 10 is an integrated heat sink and semiconductor element, the heat sink and the component connection surfaces 21 and 31 of the cooling fins 20 and 30 may be metal-bonded.

冷却フィン２０、３０は、露出面２２、３２が凹凸面とされたものである。そして、この冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２と絶縁板５０とが接触した状態にて、冷媒が当該凹凸面における凹部と絶縁板５０との隙間を流れるようになっている。 The cooling fins 20 and 30 have exposed surfaces 22 and 32 that are uneven surfaces. Then, in a state where the exposed surfaces 22 and 32 of the cooling fins 20 and 30 are in contact with the insulating plate 50, the refrigerant flows through the gap between the concave portion and the insulating plate 50 on the uneven surface.

ここでは、冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２における凹凸面は、図１〜図４に示されるように、島状に配置された複数の突起が凸部を構成し、当該突起間が凹部を構成するものとされている。なお、絶縁板５０の詳細は後述する。 Here, the uneven surfaces on the exposed surfaces 22 and 32 of the cooling fins 20 and 30 are, as shown in FIGS. 1 to 4, a plurality of protrusions arranged in an island form a protrusion, and the gap between the protrusions is It is supposed to constitute a recess. Details of the insulating plate 50 will be described later.

１個のユニット１を区画形成するモールド樹脂部４０は、冷却フィン２０、３０のうち発熱部品１０とは反対側の面である露出面２２、３２を露出させつつ、発熱部品１０および冷却フィン２０、３０を封止している。また、このモールド樹脂部４０は、冷媒が流される冷媒流路６１〜６３（図２参照）の一部を構成している。 The mold resin portion 40 that partitions and forms one unit 1 exposes the exposed surfaces 22 and 32 that are opposite to the heat generating component 10 among the cooling fins 20 and 30, while the heat generating component 10 and the cooling fin 20. 30 are sealed. Moreover, this mold resin part 40 comprises a part of refrigerant | coolant flow paths 61-63 (refer FIG. 2) through which a refrigerant | coolant flows.

モールド樹脂部４０は、エポキシ樹脂等の通常のモールド材料よりなるもので、たとえばトランスファー成形やコンプレッション成形等より形成されたものである。ここでは、図１に示されるように、モールド樹脂部４０は、一定方向を長手方向とする楕円形板状をなすものとされている。このモールド樹脂部４０における一方の板面４１と他方の板面４２とは、表裏面の関係にある。 The mold resin portion 40 is made of a normal mold material such as an epoxy resin, and is formed by, for example, transfer molding or compression molding. Here, as shown in FIG. 1, the mold resin portion 40 has an elliptical plate shape whose longitudinal direction is a certain direction. One plate surface 41 and the other plate surface 42 in the mold resin portion 40 have a front and back relationship.

モールド樹脂部４０の周辺部は、楕円枠状の枠部４３とされ、この枠部４３の内周が内周部４４とされる。枠部４３は内周部４４よりも板厚が大きい部位である。これにより、図１、図２に示されるように、モールド樹脂部４０における一方の板面４１および他方の板面４２は、内周部４４が枠部４３よりも凹んだ面形状とされている。 The peripheral part of the mold resin part 40 is an elliptical frame part 43, and the inner periphery of the frame part 43 is an inner peripheral part 44. The frame portion 43 is a portion having a larger plate thickness than the inner peripheral portion 44. As a result, as shown in FIGS. 1 and 2, one plate surface 41 and the other plate surface 42 in the mold resin portion 40 have a surface shape in which the inner peripheral portion 44 is recessed from the frame portion 43. .

そして、発熱部品１０および冷却フィン２０、３０は、内周部４４にて封止されている。発熱部品１０は、全体がモールド樹脂部４０内に封止されている。一方、冷却フィン２０、３０は、当該冷却フィンの板厚方向のうち部品接続面２１、３１側はモールド樹脂部４０で封止されるが、露出面２２、３２側は内周部４４にてモールド樹脂部４０の両板面４１、４２より露出している。 The heat generating component 10 and the cooling fins 20 and 30 are sealed at the inner peripheral portion 44. The entire heat generating component 10 is sealed in the mold resin portion 40. On the other hand, the cooling fins 20, 30 are sealed with the mold resin part 40 on the component connection surfaces 21, 31 side in the thickness direction of the cooling fins, but the exposed surfaces 22, 32 are at the inner peripheral part 44. It is exposed from both plate surfaces 41 and 42 of the mold resin portion 40.

また、モールド樹脂部４０における枠部４３には、ユニット１の積層時に図示しないＯリングを嵌め込んでユニット１間の気密性を確保するための溝４３ａが設けられている。また、図１に示されるように、モールド樹脂部４０の側面には、発熱部品１０と電気的に接続された端子部７０が突出している。 Further, the frame portion 43 in the mold resin portion 40 is provided with a groove 43 a for fitting an O-ring (not shown) when the units 1 are stacked to ensure airtightness between the units 1. Further, as shown in FIG. 1, a terminal portion 70 electrically connected to the heat generating component 10 protrudes from the side surface of the mold resin portion 40.

この端子部７０は、たとえば発熱部品１０と電気的に接続された冷却フィン２０、３０を延長した部位である。この場合、発熱部品１０と端子部７０とは、冷却フィン２０、３０と発熱部品１０との金属接合部分を介して、電気的接続されている。 This terminal part 70 is a part which extended the cooling fins 20 and 30 electrically connected with the heat-emitting component 10, for example. In this case, the heat generating component 10 and the terminal portion 70 are electrically connected via the metal bonding portion between the cooling fins 20 and 30 and the heat generating component 10.

また、端子部７０は、冷却フィン２０、３０とは別体のものであってもよい。この場合、モールド樹脂部４０内にてワイヤボンディング等により、発熱部品１０と端子部７０とが電気的に接続されるようにすればよい。いずれにせよ、端子部７０は、上記特許文献１と同様、発熱部品１０の半導体素子における端子と接続され、電力変換装置に適したものとして機能するようになっていればよい。 Further, the terminal portion 70 may be separate from the cooling fins 20 and 30. In this case, the heat generating component 10 and the terminal portion 70 may be electrically connected by wire bonding or the like in the mold resin portion 40. In any case, the terminal unit 70 may be connected to a terminal in the semiconductor element of the heat generating component 10 and function as suitable for the power conversion device, as in the above-described Patent Document 1.

また、上述したが、モールド樹脂部４０は冷媒流路６１〜６３の一部を構成する。具体的には、内周部４４における長手方向の両端には、モールド樹脂部４０の板厚方向に貫通する貫通孔４５が設けられている。この２個の貫通孔４５が、積層状態において冷媒流路６１〜６３の一部を構成する。 Further, as described above, the mold resin portion 40 constitutes a part of the refrigerant flow paths 61 to 63. Specifically, through holes 45 that penetrate in the plate thickness direction of the mold resin portion 40 are provided at both ends of the inner peripheral portion 44 in the longitudinal direction. The two through holes 45 constitute a part of the refrigerant flow paths 61 to 63 in the stacked state.

このように、本実施形態の半導体モジュールＭ１における各ユニット１は、発熱部品１０および冷却フィン２０、３０をモールド樹脂部４０にてモールド化したものとされている。そして、ユニット１が複数個積層されることで積層体としての半導体モジュールＭ１が構成されている。 Thus, each unit 1 in the semiconductor module M1 of the present embodiment is formed by molding the heat generating component 10 and the cooling fins 20 and 30 with the mold resin portion 40. And the semiconductor module M1 as a laminated body is comprised by laminating a plurality of units 1.

ここで、各ユニット１は、図２に示されるように、モールド樹脂部４０の板厚方向に積層されている。さらに言えば、モールド樹脂部４０の板厚方向とは、発熱部品１０の一面１１から他面１２に向かう方向であり、一対の冷却フィン２０、３０の重なり方向でもある。ここで、ユニット１の積層数については、たとえば電力変換装置の回路形成に必要な数とされる。 Here, each unit 1 is laminated | stacked on the plate | board thickness direction of the mold resin part 40, as FIG. 2 shows. Furthermore, the plate thickness direction of the mold resin portion 40 is a direction from the one surface 11 to the other surface 12 of the heat generating component 10, and is also an overlapping direction of the pair of cooling fins 20 and 30. Here, the number of stacked units 1 is, for example, a number necessary for circuit formation of the power conversion device.

このユニット１の積層は、図２に示されるように、モールド樹脂部４０の枠部４３を接触させ、この部分を図示しない締結部材で固定したり、枠部４３間を接着したりすることにより行われる。なお、このとき枠部４３における溝４３ａには、図示しないＯリングが配置される。 As shown in FIG. 2, the unit 1 is laminated by bringing the frame portion 43 of the mold resin portion 40 into contact and fixing the portion with a fastening member (not shown) or bonding the frame portions 43 together. Done. At this time, an O-ring (not shown) is disposed in the groove 43a in the frame portion 43.

そして、図２に示されるように、当該積層体としての半導体モジュールＭ１において、冷媒流路６１〜６３が構成される。この冷媒流路６１〜６３は、各ユニット１に形成された２個の貫通孔４５および隣り合うユニット１間の隙間により構成される。 And as FIG. 2 shows, in the semiconductor module M1 as the said laminated body, the refrigerant | coolant flow paths 61-63 are comprised. The refrigerant flow paths 61 to 63 are constituted by two through holes 45 formed in each unit 1 and a gap between adjacent units 1.

具体的には、冷媒流路６１〜６３は、図１に示すように各ユニット１に形成された２つの貫通孔４５のうちの一方にて一方の主流路６１が構成されると共に、各ユニット１に形成された２つの貫通孔４５のうちの他方にて構成される他方の主流路６２が構成されたものとなっている。 Specifically, as shown in FIG. 1, each of the refrigerant flow paths 61 to 63 includes one main flow path 61 in one of the two through holes 45 formed in each unit 1, and each unit. The other main flow path 62 configured by the other of the two through holes 45 formed in 1 is configured.

また、隣り合うユニット１間にて冷媒流路としての分岐流路６３が構成されている。これは、モールド樹脂部４０の内周部４４が枠部４３よりも凹むことでユニット１間の隙間が形成され、この隙間が冷媒流路とされたものである。このように、積層体としての半導体モジュールＭ１において構成された冷媒流路６１〜６３においては、隣り合うユニット１間に冷媒が流れるようになっている。 Further, a branch channel 63 as a refrigerant channel is formed between the adjacent units 1. This is because the inner peripheral portion 44 of the mold resin portion 40 is recessed from the frame portion 43 to form a gap between the units 1, and this gap is used as a refrigerant flow path. As described above, the refrigerant flows between the adjacent units 1 in the refrigerant flow paths 61 to 63 configured in the semiconductor module M1 as the stacked body.

さらに、本実施形態の半導体モジュールＭ１においては、図２、図３に示されるように、隣り合うユニット１間にて一方のユニット１における冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２と、他方のユニット１における冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２とは、対向して配置されている。 Furthermore, in the semiconductor module M1 of this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the exposed surfaces 22, 32 of the cooling fins 20, 30 in one unit 1 between the adjacent units 1, and the other The exposed surfaces 22 and 32 of the cooling fins 20 and 30 in the unit 1 are arranged to face each other.

具体的に、図３では、図中の左側に位置する一方のユニット１における第２の冷却フィン３０の露出面３２と、図中の右側に位置する他方のユニット１における第１の冷却フィン２０の露出面２２とが対向している。そして、これら対向する冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２は、分岐流路６３を流れる冷媒に接触するようになっている。 Specifically, in FIG. 3, the exposed surface 32 of the second cooling fin 30 in one unit 1 located on the left side in the drawing, and the first cooling fin 20 in the other unit 1 located on the right side in the drawing. The exposed surface 22 is opposed. The exposed surfaces 22 and 32 of the opposing cooling fins 20 and 30 are in contact with the refrigerant flowing through the branch flow path 63.

さらに、本実施形態においては、図２、図３に示されるように、隣り合うユニット１のうちの一方のユニット１における冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２と、他方のユニット１における冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２との対向間には、電気絶縁性の絶縁板５０が設けられている。なお、当該対向間を、以下、単に「フィン対向間」ということにする。 Furthermore, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the exposed surfaces 22 and 32 of the cooling fins 20 and 30 in one unit 1 of the adjacent units 1 and the cooling in the other unit 1. An electrically insulating insulating plate 50 is provided between the exposed surfaces 22 and 32 of the fins 20 and 30. Hereinafter, the interval between the opposing surfaces will be simply referred to as “interfacing between fins”.

この絶縁板５０は、図１〜図３に示されるように、フィン対向間の全域に設けられている板状のものである。さらに、本実施形態では、絶縁板５０は、フィン対向間よりも大きい平面形状のもので、フィン対向間の外側にはみ出したはみ出し部５１を有するものとされている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the insulating plate 50 is a plate-like member provided in the entire region between the opposed fins. Further, in the present embodiment, the insulating plate 50 has a planar shape larger than that between the fin facing portions, and has an protruding portion 51 that protrudes to the outside between the fin facing portions.

ここでは、絶縁板５０は、矩形板状をなす（図１参照）。なお、図１では、絶縁板５０の平面外形を破線にて示してあり、図1中における絶縁板５０の左右の両辺と冷却フィン２０の左右両辺とは、識別のため、多少ずらして示してある。 Here, the insulating plate 50 has a rectangular plate shape (see FIG. 1). In FIG. 1, the planar outline of the insulating plate 50 is indicated by a broken line, and the left and right sides of the insulating plate 50 and the left and right sides of the cooling fin 20 in FIG. is there.

また、ここでは、１個のユニット１において、発熱部品１０とこれを挟む一対の冷却フィン２０、３０とよりなる組が２組設けられており、ユニット１間には２個のフィン対向間が存在する。このとき、絶縁板５０は、これら２個のフィン対向間に共通して介在する１個のものとされている。このような絶縁板５０の材質としては、アルミナやシリカ等の絶縁セラミックなどが挙げられる。 Further, here, in one unit 1, two sets each including a heat generating component 10 and a pair of cooling fins 20 and 30 sandwiching the heat generating component 10 are provided. Exists. At this time, the insulating plate 50 is a single piece that is commonly interposed between the two fins facing each other. Examples of the material of the insulating plate 50 include insulating ceramics such as alumina and silica.

そして、フィン対向間にて、絶縁板５０の両面側に位置する両露出面２２、３２の凸部が接触した状態とされている。これにより、分岐流路６３においては、凹凸面である両露出面２２、３２における凹部と絶縁板５０との隙間を冷媒が流れるようになっている。ここにおいて、本実施形態の冷媒は、絶縁性のオイルやフロリナート等の電気絶縁性の液体である。 And the convex part of both the exposed surfaces 22 and 32 located in the both surfaces side of the insulating board 50 is made into the state contacted between fin opposing. Thereby, in the branch flow path 63, a refrigerant | coolant flows through the clearance gap between the recessed part and the insulating board 50 in both the exposed surfaces 22 and 32 which are uneven | corrugated surfaces. Here, the refrigerant of the present embodiment is an electrically insulating liquid such as insulating oil or fluorinate.

本実施形態の冷媒流路６１〜６３における冷媒の流れについては、上記特許文献１と同様のものである。具体的に述べると、図２中の矢印に示されるように、冷媒は、一方の主流路６１を通じて各ユニット１に行き渡るとともに、分岐流路６３を通じて他方の主流路６２側に移動し、さらに他方の主流路６２から排出される。 About the flow of the refrigerant in refrigerant channels 61-63 of this embodiment, it is the same as that of the above-mentioned patent documents 1. More specifically, as indicated by the arrows in FIG. 2, the refrigerant spreads to each unit 1 through one main flow path 61, moves to the other main flow path 62 side through the branch flow path 63, and further the other The main flow path 62 is discharged.

このとき、一方の主流路６１の流れ終端側には、図示しない蓋等が設けられて行き止まりになっており、これによって、冷媒は、一方の主流路６１から分岐流路６３、他方の主流路６２へ流れるようになっている。そして、分岐流路６３では、各ユニット１に設けられた冷却フィン２０、３０が冷媒に接して冷却されるため、発熱部品１０で発した熱を効果的に放出することが可能とされている。 At this time, a lid or the like (not shown) is provided on the flow end side of one of the main flow paths 61 so as to make a dead end, so that the refrigerant flows from one main flow path 61 to the branch flow path 63 and the other main flow path. It flows to 62. And in the branch flow path 63, since the cooling fins 20 and 30 provided in each unit 1 are cooled in contact with the refrigerant, it is possible to effectively release the heat generated by the heat generating component 10. .

本実施形態のような半導体モジュールＭ１は、溝４３ａ内に図示しないＯリングを嵌め込み、各ユニット１間に絶縁板５０を挟みこみつつ、複数のユニット１の積層体の両側、すなわち積層された複数個の枠部４３を固定することによって製造される。 In the semiconductor module M1 as in the present embodiment, an O-ring (not shown) is fitted in the groove 43a, and the insulating plate 50 is sandwiched between the units 1, and both sides of the stacked body of the plurality of units 1, that is, a plurality of stacked layers. It is manufactured by fixing the individual frame portions 43.

ところで、本実施形態によれば、冷媒を電気絶縁性のものとしているので、隣り合うユニット１間にて冷媒および冷却フィン２０、３０を介した発熱部品１０同士の導通が無くなる。このことから、本実施形態では、冷却フィン２０、３０と発熱部品１０との電気的絶縁が不要となる。 By the way, according to the present embodiment, since the refrigerant is electrically insulating, conduction between the heat generating components 10 between the adjacent units 1 via the refrigerant and the cooling fins 20 and 30 is eliminated. For this reason, in this embodiment, electrical insulation between the cooling fins 20 and 30 and the heat generating component 10 becomes unnecessary.

そのため、本実施形態では、冷却フィン２０、３０と発熱部品１０とを金属接合により電気的に接続した構成を採用している。そして、このことから、発熱部品と冷却フィンとの間に絶縁層が介在する従来のものに比べて、本実施形態の冷却性能が向上する。 Therefore, in this embodiment, the structure which electrically connected the cooling fins 20 and 30 and the heat-emitting component 10 by metal joining is employ | adopted. From this, the cooling performance of the present embodiment is improved as compared with the conventional one in which an insulating layer is interposed between the heat generating component and the cooling fin.

また、このような複数個のユニット１を積層するタイプにおいては、小型化等のために隣り合うユニット１の冷却フィン２０、３０間の距離、つまりフィン対向間の距離が小さくなり、当該冷却フィン２０、３０間にて放電等による短絡が懸念される。しかし、本実施形態によれば、当該冷却フィン２０、３０間に絶縁板５０を介在させているので、そのような短絡の発生を防止することが可能となる。 Further, in the type in which a plurality of such units 1 are stacked, the distance between the cooling fins 20 and 30 of adjacent units 1, that is, the distance between the fins is reduced for downsizing and the like. There is a concern about short circuit between 20 and 30 due to discharge or the like. However, according to this embodiment, since the insulating plate 50 is interposed between the cooling fins 20 and 30, it is possible to prevent the occurrence of such a short circuit.

そして、この絶縁板５０については、発熱部品１０と冷却フィン２０、３０との間の熱伝導性すなわち冷却性能とは無関係なものである。そのため、絶縁板５０の平坦度は低いものであってもかまわないから、絶縁板５０の形状の制約を小さいものにすることができる。 The insulating plate 50 is irrelevant to the thermal conductivity between the heat-generating component 10 and the cooling fins 20 and 30, that is, the cooling performance. Therefore, since the flatness of the insulating plate 50 may be low, the restriction on the shape of the insulating plate 50 can be reduced.

なお、上記従来のものでは、絶縁層を発熱部品と冷却フィンとの間に介在させ、熱伝導性と電気絶縁性との両方を確保する必要がある。そのため、絶縁層を発熱部品と冷却フィンとの両者に確実に密着させるべく、絶縁層の平坦度を高いものにする必要があった。このことから、上記従来のものでは、上述のように、絶縁層の形状の制約が大きくなり、結果として、隣り合うユニット間の発熱部品同士の絶縁構成を複雑なものにしていた。 In the above-described conventional one, it is necessary to interpose an insulating layer between the heat generating component and the cooling fin to ensure both thermal conductivity and electrical insulation. Therefore, the flatness of the insulating layer needs to be high in order to ensure that the insulating layer is in close contact with both the heat generating component and the cooling fin. For this reason, in the above-described conventional one, as described above, the restriction on the shape of the insulating layer is increased, and as a result, the insulating configuration between the heat generating components between adjacent units is complicated.

しかし、本実施形態によれば、絶縁板５０の平坦度は低いものであってもかまわないから、従来構成のような問題は、そもそも生じない。よって、本実施形態によれば、隣り合うユニット１間の発熱部品１０同士の絶縁構成の簡素化を図りつつ、冷却性能を向上させることができる。 However, according to this embodiment, since the flatness of the insulating plate 50 may be low, the problem as in the conventional configuration does not occur in the first place. Therefore, according to the present embodiment, the cooling performance can be improved while simplifying the insulation configuration between the heat generating components 10 between the adjacent units 1.

ここで、本実施形態において、絶縁層を介在させることなく冷却フィン２０、３０と発熱部品１０とを金属接合で接続したことによる冷却性能の向上効果について、図５を参照して具体的に述べる。 Here, in the present embodiment, the effect of improving the cooling performance by connecting the cooling fins 20 and 30 and the heat generating component 10 by metal bonding without interposing an insulating layer will be specifically described with reference to FIG. .

図５は、半導体モジュールＭ１における発熱部品１０と冷却フィン２０、３０と温度差の低減効果を示している。ここにおいて、当該温度差は、発熱部品１０の表面の温度と、冷却フィン２０、３０のうち板厚方向における凹部と同一平面部分の温度差との差としている。 FIG. 5 shows the temperature difference between the heat generating component 10 and the cooling fins 20 and 30 in the semiconductor module M1. Here, the temperature difference is a difference between the temperature of the surface of the heat generating component 10 and the temperature difference of the cooling fins 20 and 30 in the same plane portion as the concave portion in the plate thickness direction.

そして、発熱部品１０の発熱は、２００Ｗ／１００ｍｍ^２とし、絶縁板５０は、典型的なアルミナ等のセラミック材料として、本実施形態の構成、すなわち「絶縁膜なし」の構成について、シミュレーションを行い、上記温度差を求めた。ここで、発熱部品と冷却フィンとの間に絶縁膜が介在する「絶縁膜あり」の従来構成を比較例とし、この比較例についても、同様にシミュレーションを行い、上記温度差を求めた。 The heat generation of the heat generating component 10 is 200 W / 100 mm ² , and the insulating plate 50 is a typical ceramic material such as alumina, and the configuration of this embodiment, that is, the configuration of “no insulating film” is simulated. The temperature difference was determined. Here, a conventional configuration of “with an insulating film” in which an insulating film is interposed between the heat-generating component and the cooling fin was used as a comparative example, and the comparative example was similarly simulated to obtain the temperature difference.

この図５に示されるように、発熱部品１０を冷却フィン２０、３０に金属接合する本実施形態の場合、絶縁膜を介する従来構成に比べて熱が通りやすくなり、上記温度差を約８℃低減することができ、冷却性能の向上が確認された。 As shown in FIG. 5, in the case of the present embodiment in which the heat generating component 10 is metal-bonded to the cooling fins 20 and 30, heat can easily pass as compared with the conventional configuration through an insulating film, and the temperature difference is about 8 ° C. It can be reduced, and the improvement of the cooling performance was confirmed.

また、上述したが、本実施形態においては、図１〜図３に示されるように、絶縁板５０は、フィン対向間の外側にはみ出したはみ出し部５１を有するものとされている。ここで、隣り合うユニット１間に流れる冷媒の流れ方向を第１の方向とする。この第１の方向は、図２、図３中の上下方向であり、分岐流路６３における冷媒の流れ方向である。そして、はみ出し部５１は、フィン対向間の外側にはみ出した絶縁板５０の一部である。 In addition, as described above, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the insulating plate 50 has a protruding portion 51 that protrudes to the outside between the opposing fins. Here, let the flow direction of the refrigerant | coolant which flows between the adjacent units 1 be a 1st direction. This first direction is the vertical direction in FIGS. 2 and 3, and is the flow direction of the refrigerant in the branch flow path 63. The protruding portion 51 is a part of the insulating plate 50 that protrudes to the outside between the opposed fins.

ここで、はみ出し部５１の表面形状は、絶縁板５０のうちフィン対向間に位置する部分と同様の平坦なものであってもよい。 Here, the surface shape of the protruding portion 51 may be as flat as the portion of the insulating plate 50 located between the fins.

しかし、本実施形態では、好ましい形態として、はみ出し部５１においては、第１の方向におけるはみ出し部５１の沿面距離Ｌ１（図３中の矢印参照）が第１の方向におけるはみ出し部５１の長さＬ２（図３参照）よりも長くなるような表面形状とされたものとなっている。 However, in the present embodiment, as a preferred form, in the protruding portion 51, the creeping distance L1 (see the arrow in FIG. 3) of the protruding portion 51 in the first direction is the length L2 of the protruding portion 51 in the first direction. The surface shape is longer than (see FIG. 3).

具体的に、本実施形態では、そのようなはみ出し部５１の表面形状とは、第１の方向に沿って凹凸が繰り返された凹凸面とされている。このような凹凸面は、エッチング加工、プレス加工、型加工、切削加工等により形成される。 Specifically, in the present embodiment, the surface shape of the protruding portion 51 is an uneven surface in which the unevenness is repeated along the first direction. Such an uneven surface is formed by etching, pressing, die processing, cutting, or the like.

それによれば、隣り合うユニット１間におけるフィン対向間の外側にて、絶縁板５０のはみ出し部５１の沿面距離Ｌ１を大きく採ることができる。そのため、冷却フィン２０、３０の端部におけるはみ出し部５１を介した沿面放電を抑制しやすくなる。つまり、フィン対向間における冷却フィン２０、３０同士の短絡防止の点で望ましい構成を実現することが可能となる。 Accordingly, the creepage distance L1 of the protruding portion 51 of the insulating plate 50 can be increased on the outer side between the fin facings between the adjacent units 1. Therefore, it becomes easy to suppress the creeping discharge through the protruding portion 51 at the ends of the cooling fins 20 and 30. That is, it is possible to realize a desirable configuration in terms of preventing a short circuit between the cooling fins 20 and 30 between the opposing fins.

さらに、このような沿面距離Ｌ１を長くしたはみ出し部５１の構成を採用することにより、はみ出し部５１の長さを小さいものにでき、絶縁板５０の縮小化、ひいては、モジュール体格の小型化が期待できる。 Further, by adopting such a configuration of the protruding portion 51 having a long creepage distance L1, the length of the protruding portion 51 can be reduced, and the insulating plate 50 can be reduced, and thus the module size can be reduced. it can.

また、このように、はみ出し部５１の表面形状を凹凸面とした場合、当該凹凸面の凸部と冷却フィン２０、３０の端部とが干渉することで、絶縁板５０の第１の方向への位置ずれが防止される。このことは、絶縁板５０を固定するための別部材が不要となり、絶縁構成の簡素化の点で望ましい。 Further, in this way, when the surface shape of the protruding portion 51 is a concavo-convex surface, the convex portion of the concavo-convex surface interferes with the end portions of the cooling fins 20 and 30, so that the insulating plate 50 moves in the first direction. Is prevented from being displaced. This eliminates the need for a separate member for fixing the insulating plate 50, and is desirable in terms of simplifying the insulating configuration.

さらに、はみ出し部５１の表面形状を凹凸面とした場合の波及効果として、冷却フィン２０、３０前において、はみ出し部５１の凹凸面により冷媒の流れを乱すことができるため、冷却フィン２０、３０の伝熱の促進が期待できる。 Further, as a ripple effect when the surface shape of the protruding portion 51 is an uneven surface, the uneven surface of the protruding portion 51 can disturb the refrigerant flow before the cooling fins 20 and 30, so that the cooling fins 20 and 30 Promotion of heat transfer can be expected.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる半導体モジュールの要部について、図６を参照して、上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。 (Second Embodiment)
The main part of the semiconductor module according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6, focusing on the differences from the first embodiment.

図６に示されるように、本実施形態では、隣り合うユニット１間のフィン対向間において、絶縁板５０の一部（図６中の上方側の部分）が、フィン対向間の距離よりも小さい板厚とされている。そして、この板厚の小さい絶縁板５０の一部は、一方のユニット１における冷却フィン３０の露出面３２と他方のユニット１における冷却フィン２０の露出面２２との両露出面２２、３２から離れている。 As shown in FIG. 6, in the present embodiment, a part of the insulating plate 50 (upper part in FIG. 6) is smaller than the distance between the fins between the fins facing each other between the adjacent units 1. Thickness is assumed. A part of the insulating plate 50 having a small thickness is separated from both exposed surfaces 22 and 32 of the exposed surface 32 of the cooling fin 30 in one unit 1 and the exposed surface 22 of the cooling fin 20 in the other unit 1. ing.

一方、当該フィン対向間において、絶縁板５０の残部（図６中の下方側の部分）は、フィン対向間の距離と同等の板厚とされており、上記の両露出面２２、３２と接触している。 On the other hand, the remaining part of the insulating plate 50 (the lower side portion in FIG. 6) between the fins has a thickness equivalent to the distance between the fins, and is in contact with both the exposed surfaces 22 and 32 described above. doing.

つまり、上記第１実施形態では、絶縁板５０と上記の両露出面２２、３２の凸部との接触は、フィン対向間の全域にて行われていたが、本実施形態では、当該接触は、フィン対向間の一部領域のみにて行われている。 That is, in the said 1st Embodiment, although the contact with the insulating plate 50 and the convex part of both said exposed surfaces 22 and 32 was performed in the whole region between fin opposing, the said contact is carried out in this embodiment. This is done only in a partial area between the fins.

本実施形態によれば、絶縁板５０の一部を両露出面２２、３２から離れた非接触部分とすることで、当該対向する冷却フィン２０、３０間の絶縁板５０を介した沿面放電距離を長いものにできる。そのことから、当該対向する冷却フィン２０、３０同士の絶縁性向上が図れるという利点がある。 According to the present embodiment, a part of the insulating plate 50 is a non-contact portion away from the both exposed surfaces 22 and 32, so that the creeping discharge distance via the insulating plate 50 between the opposing cooling fins 20 and 30 is achieved. Can be long. Therefore, there is an advantage that the insulation between the opposing cooling fins 20 and 30 can be improved.

また、本実施形態では、絶縁板５０の第１の方向への位置ずれを防止するために、絶縁板５０におけるフィン対向間の両側のはみ出し部５１について、上記第１実施形態と同様、沿面距離を長くするための凹凸面とされた表面形状を採用している。なお、上記第１実施形態においても、上記図３のようなフィン対向間の片側だけでなく、両側のはみ出し部５１の表面形状を凹凸面としてもよい。 Further, in the present embodiment, in order to prevent the displacement of the insulating plate 50 in the first direction, the protruding distances 51 on both sides of the insulating plate 50 between the opposed fins are the same as the creepage distance as in the first embodiment. It adopts a surface shape that is an uneven surface for lengthening. In the first embodiment as well, the surface shape of the protruding portions 51 on both sides, as well as on one side between the fins facing as shown in FIG.

また、図６では、絶縁板５０と両露出面２２、３２との接触は、フィン対向間のうちの図中の下方部分にて行われ、図中の上方部分では非接触とされていたが、この接触および非接触の領域の配置は、図６の例に限定されるものではない。たとえば、接触の領域をフィン対向間のうちの中央部分とし、その両周辺部分を非接触の領域となるように、絶縁板５０の板厚を変更してもよい。 Further, in FIG. 6, the contact between the insulating plate 50 and both exposed surfaces 22 and 32 is performed in the lower part in the figure between the opposing fins, but is not in the upper part in the figure. The arrangement of the contact and non-contact areas is not limited to the example of FIG. For example, the plate thickness of the insulating plate 50 may be changed so that the contact region is the central portion between the fins facing each other and the peripheral portions thereof are non-contact regions.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかる半導体モジュールについて、図７、図８を参照して述べる。本実施形態は、上記第１実施形態に対して、冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２の凹凸形状を変形したものであり、その他は同様である。 (Third embodiment)
A semiconductor module according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the uneven shape of the exposed surfaces 22 and 32 of the cooling fins 20 and 30 is modified with respect to the first embodiment, and the others are the same.

上記第１実施形態では、図１、図２等に示されるように、冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２における凹凸面は、島状の突起が凸部を構成し当該突起間が凹部を構成するもの、いわゆるピンフィン形状とされていた。 In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, etc., the uneven surfaces on the exposed surfaces 22 and 32 of the cooling fins 20 and 30 are such that island-shaped protrusions form protrusions and the protrusions are recessed. The so-called pin fin shape.

これに対して、本実施形態における冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２は、いわゆるストレートフィン形状の凹凸面とされている。具体的に、本実施形態の凹凸面は、分岐流路６３の冷媒流れ方向（図８の上方から下方へ向かう方向）に平行に延びる直線状の凸部が、当該流れ方向と直交する方向（図８の左右方向）に複数個配列され、各凸部間が凹部を構成したものとなっている。 On the other hand, the exposed surfaces 22 and 32 of the cooling fins 20 and 30 in this embodiment are so-called straight fin-shaped uneven surfaces. Specifically, the uneven surface of the present embodiment is a direction in which linear convex portions extending in parallel with the refrigerant flow direction of the branch flow path 63 (the direction from the upper side to the lower side in FIG. 8) are orthogonal to the flow direction ( A plurality of arrays are arranged in the left-right direction of FIG.

このような冷却フィン２０、３０においても、露出面２２、３２に接触する絶縁板５０との間にて、当該凹凸面における凹部と絶縁板５０との隙間を冷媒が流れるようになっている。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果が発揮されることはもちろんである。 Also in such cooling fins 20 and 30, the coolant flows between the insulating plate 50 in contact with the exposed surfaces 22 and 32 through a gap between the concave portion and the insulating plate 50 on the uneven surface. Also in this embodiment, it is needless to say that the same effect as the first embodiment is exhibited.

なお、本実施形態は、冷却フィン２０、３０の露出面２２、３２の凹凸形状を変更したものであるから、上記第１実施形態以外に、上記第２実施形態についても組み合わせが可能であることは言うまでも無い。 In addition, since this embodiment changes the uneven | corrugated shape of the exposed surfaces 22 and 32 of the cooling fins 20 and 30, it can combine also about the said 2nd Embodiment besides the said 1st Embodiment. Needless to say.

（他の実施形態）
なお、上記の各実施形態では、１個のユニット１において一対の冷却フィン２０、３０間に１個の発熱部品１０が設けられたものとされていた。これに対して、一対の冷却フィン２０、３０間に複数個の発熱部品１０が設けられていてもよい。 (Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, one heating component 10 is provided between the pair of cooling fins 20 and 30 in one unit 1. On the other hand, a plurality of heat generating components 10 may be provided between the pair of cooling fins 20 and 30.

また、上記の各実施形態では、１個のユニット１において、発熱部品１０とこれを挟む一対の冷却フィン２０、３０とよりなる組が２組設けられており、ユニット１間には２個のフィン対向間が存在していた。ここで、ユニット１間に２個および３個以上のフィン対向間が存在する場合、個々のフィン対向間毎に、独立した別体の絶縁板５０を介在させてもよい。さらには、１個のユニット１において一対の冷却フィン２０、３０の組が１組であってもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, in one unit 1, two sets each including the heat generating component 10 and the pair of cooling fins 20 and 30 sandwiching the heating component 10 are provided. There was a gap between the fins. Here, when there are two and three or more fins facing each other between the units 1, an independent separate insulating plate 50 may be interposed between the individual fins facing each other. Furthermore, one unit 1 may include one pair of the cooling fins 20 and 30.

また、上記の各実施形態では、発熱部品１０の一面１１と他面１２の両面側に冷却フィン２０、３０が設けられて接続されていた。これに対して、発熱部品１０の当該両面のうちの片面側のみに冷却フィン２０、３０が設けられていてもよい。この場合でも、積層体において、隣り合うユニット１間にて冷却フィン２０、３０同士が対向する部分を有するようにユニット１の積層を行い、上記同様、フィン対向間に絶縁板５０を介在させればよい。 Further, in each of the above embodiments, the cooling fins 20 and 30 are provided and connected to the both surfaces of the one surface 11 and the other surface 12 of the heat generating component 10. On the other hand, the cooling fins 20 and 30 may be provided only on one side of the both surfaces of the heat generating component 10. Even in this case, in the laminate, the units 1 are stacked so that the cooling fins 20 and 30 are opposed to each other between the adjacent units 1, and the insulating plate 50 is interposed between the fins in the same manner as described above. That's fine.

また、上記第１実施形態では、絶縁板５０のはみ出し部５１の表面形状を凹凸面とすることにより、第１の方向におけるはみ出し部５１の沿面距離Ｌ１が第１の方向におけるはみ出し部５１の長さＬ２よりも長くなるような表面形状とした。しかし、このような表面形状を実現するには、はみ出し部５１を曲がったものとしてもよい。たとえば、はみ出し部５１を波形に曲げられた板とすることで、当該表面形状を波形面とすればよい。 Moreover, in the said 1st Embodiment, by making the surface shape of the protrusion part 51 of the insulating board 50 into an uneven surface, the creeping distance L1 of the protrusion part 51 in a 1st direction is the length of the protrusion part 51 in a 1st direction. The surface shape is longer than the length L2. However, in order to realize such a surface shape, the protruding portion 51 may be bent. For example, the surface shape may be a corrugated surface by forming the protruding portion 51 as a corrugated plate.

また、冷却フィン２０、３０は、露出面２２、３２と絶縁板５０との接触状態にて冷媒が露出面２２、３２と絶縁板５０との隙間を流れるように、露出面２２、３２が凹凸面とされたものであればよいが、その凹凸面形状としては、上記したピンフィンやストレートフィン以外の形状であってもよい。 Further, the cooling fins 20 and 30 have the irregularities such that the refrigerant flows through the gap between the exposed surfaces 22 and 32 and the insulating plate 50 in a contact state between the exposed surfaces 22 and 32 and the insulating plate 50. Any shape other than the above-described pin fins and straight fins may be used as the uneven surface shape.

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the claims. The above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible, and the above embodiments are not limited to the illustrated examples. Absent. In each of the above-described embodiments, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily indispensable except for the case where it is clearly indicated that the element is essential and the case where the element is clearly considered essential in principle. Yes. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly limited to a specific number when clearly indicated as essential and in principle. The number is not limited to the specific number except for the case. Further, in each of the above embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., the shape, unless otherwise specified and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to the positional relationship or the like.

１ユニット
１０発熱部品
２０第１の冷却フィン
２２第１の冷却フィンの露出面
３０第２の冷却フィン
３２第２の冷却フィンの露出面
４０モールド樹脂部
５０絶縁板
６１冷媒流路における一方の主流路
６２冷媒流路における他方の主流路
６３冷媒流路における分岐流路
Ｍ１半導体モジュール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unit 10 Heat generating component 20 1st cooling fin 22 Exposed surface of 1st cooling fin 30 2nd cooling fin 32 Exposed surface of 2nd cooling fin 40 Mold resin part 50 Insulation board 61 One main stream in a refrigerant flow path Path 62 Other main flow path in refrigerant flow path 63 Branch flow path in refrigerant flow path M1 Semiconductor module

Claims

A heat generating component (10) including a semiconductor element;
Cooling fins (20, 30) connected to the heat generating component to cool the heat generating component;
Refrigerant flow path for sealing the heat generating component and the cooling fin and allowing the refrigerant to flow while exposing an exposed surface (22, 32) on the opposite side of the cooling fin from the heat generating component. 61-63) and a mold resin part (40) constituting a part of
A laminate is formed by stacking a plurality of the units as a unit (1) obtained by molding the heat generating component and the cooling fin in the mold resin portion,
In the laminate, the refrigerant flow path is configured, and in the refrigerant flow path, the refrigerant flows between the adjacent units,
Between the adjacent units, the exposed surface of the cooling fin in one unit and the exposed surface of the cooling fin in the other unit are arranged to face each other and come into contact with the refrigerant. A semiconductor module comprising:
The heat generating component and the cooling fin are mechanically and electrically joined by metal joining,
An electrically insulating insulating plate (50) is provided between the exposed surface of the cooling fin in the one unit and the exposed surface of the cooling fin in the other unit,
The semiconductor module according to claim 1, wherein the refrigerant has electrical insulation.

When the flow direction of the refrigerant flowing between the adjacent units is the first direction,
A part of the insulating plate is a protruding portion (51) that protrudes outside between the exposed surface of the cooling fin in the one unit and the exposed surface of the cooling fin in the other unit. And
The protruding portion has a surface shape such that a creeping distance (L1) of the protruding portion in the first direction is longer than a length (L2) of the protruding portion in the first direction. The semiconductor module according to claim 1, wherein:

3. The semiconductor module according to claim 2, wherein the surface shape of the protruding portion is an uneven surface in which unevenness is repeated along the first direction.

Between the exposed surface of the cooling fin in the one unit and the exposed surface of the cooling fin in the other unit, a part of the insulating plate has a plate thickness smaller than the distance between the opposed members. Being away from both exposed surfaces,
4. The semiconductor module according to claim 1, wherein the remaining portion of the insulating plate has a thickness equivalent to the distance between the opposing surfaces and is in contact with both exposed surfaces. 5.