JP7045912B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記冷却器は、
上下両壁および側壁を有するとともに内部に冷却液通路を有し、かつ下壁が前記パワーモジュールの上面側に接触する上冷却部と、
上下両壁および側壁を有するとともに内部に冷却液通路を有し、かつ上壁が前記パワーモジュールの下面側に接触する下冷却部と、
内外両壁および側壁を有するとともに内部に前記上下両冷却部の冷却液通路同士を通じさせる連通路を有し、かつ前記上下両冷却部を連結する連結部と、を備えてなり、
前記冷却器における上冷却部の下壁と下冷却部の上壁と連結部の内壁とが、1枚の金属板により一体に形成されると共に、前記冷却器における上冷却部の上壁と下冷却部の下壁と連結部の外壁とが、1枚の金属板により一体に形成されていることを特徴とする半導体装置。
前記入口ヘッダおよび前記出口ヘッダは、それぞれ上下両壁および周壁を有し、前記入口ヘッダの長手方向の一端部に上下方向のいずれか一方に開口した冷却液入口が形成され、前記出口ヘッダの長手方向における前記冷却液入口と同じ側の一端部に、平面視において前記入口ヘッダの冷却液入口が形成された部分からずれたずれ部分が設けられるとともに、前記ずれ部分に、上下方向のうち冷却液入口と同じ方向に開口した冷却液出口が形成され、
前記入口ヘッダ内に冷却液を供給する入口部材が前記冷却液入口と通じるように前記入口ヘッダに接合され、前記出口ヘッダ内から冷却液を排出する出口部材が前記冷却液出口と通じるように前記出口ヘッダに接合されている前項1に記載の半導体装置。
全冷却器において、上下両冷却部のうちのいずれか一方の冷却部の冷却液通路における連結部とは反対側の端部が、前記入口ヘッダに通じさせられると共に、他方の冷却部の冷却液通路における連結部とは反対側の端部が、前記出口ヘッダに通じさせられている前項2に記載の半導体装置。
パワーモジュールを準備する工程と、
上冷却部の下壁を形成する第1下壁形成部、下冷却部の上壁を形成する第1上壁形成部、および第1下壁形成部と第1上壁形成部を一体に連結するとともに連結部の内壁を形成する内壁形成部を有し、かつ第1下壁形成部および第1上壁形成部が同一平面内に位置している第1壁と、上冷却部の上壁を形成する第2上壁形成部、下冷却部の下壁を形成する第2下壁形成部、および第2上壁形成部と第2下壁形成部とを一体に連結するとともに連結部の外壁を形成する外壁形成部を有する第2壁と、第1壁の第1下壁形成部の両側縁部と第2壁の第2上壁形成部の両側縁部、第1壁の第1上壁形成部の両側縁部と第2壁の第2下壁形成部の両側縁部、および第1壁の内壁形成部の両側縁部と第2壁の外壁形成部の両側縁部とをそれぞれ連結し、かつ上冷却部、下冷却部および連結部の側壁を形成する第3壁とを備えた中空体を準備する工程と、
前記パワーモジュールを、その上面及び下面のうちのいずれか一方の面が、前記中空体の第1壁における第1下壁形成部および第1上壁形成部のうちのいずれか一方の上に接触するように配置した後、前記中空体を第1壁の内壁形成部および第2壁の外壁形成部の部分でU字状に曲げることによって、該中空体の第1下壁形成部および第1上壁形成部のうちのいずれか他方を前記パワーモジュールの上面及び下面のうちの他方の面に接触させると共に、上下両冷却部および連結部を備えたU字状冷却器を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
パワーモジュールを準備する工程と、
上冷却部の下壁を形成する第1下壁形成部、下冷却部の上壁を形成する第1上壁形成部、前記第1下壁形成部と前記第1上壁形成部を一体に連結するとともに連結部の内壁を形成する内壁形成部、入口ヘッダの上壁および下壁のうちいずれか一方の壁を形成する第1入口ヘッダ壁形成部、ならびに出口ヘッダの上壁および下壁のうち前記入口ヘッダの前記一方の壁と対向する一方の壁を形成する第1出口ヘッダ壁形成部を有し、かつ前記第1下壁形成部および前記第1上壁形成部が同一平面内に位置している第1壁と、上冷却部の上壁を形成する第2上壁形成部、下冷却部の下壁を形成する第2下壁形成部、前記第2上壁形成部と前記第2下壁形成部とを一体に連結するとともに連結部の外壁を形成する外壁形成部、入口ヘッダの上壁および下壁のうち他方の壁を形成する第2入口ヘッダ壁形成部、ならびに出口ヘッダの上壁および下壁のうち他方の壁を形成する第2出口ヘッダ壁形成部を有する第2壁と、前記第1壁の第1下壁形成部の両側縁部と前記第2壁の第2上壁形成部の両側縁部、前記第1壁の第1上壁形成部の両側縁部と前記第2壁の第2下壁形成部の両側縁部、前記第1壁の内壁形成部の両側縁部と前記第2壁の外壁形成部の両側縁部、前記第1壁の第1入口ヘッダ壁形成部の周縁部と前記第2壁の第2入口ヘッダ壁形成部の周縁部、および前記第1壁の第1出口ヘッダ壁形成部の周縁部と前記第2壁の第2出口ヘッダ壁形成部の周縁部とをそれぞれ連結し、かつ上冷却部の側壁、下冷却部の側壁、連結部の側壁、入口ヘッダの周壁および出口ヘッダの周壁を形成する第3壁と、を備えた中空体を準備する工程と、
前記パワーモジュールを、その上面及び下面のうちのいずれか一方の面が、前記中空体の第1壁における第1下壁形成部および第1上壁形成部のうちのいずれか一方の上に接触するように配置した後、前記中空体を第1壁の内壁形成部および第2壁の外壁形成部の部分でU字状に曲げることによって、第1下壁形成部および第1上壁形成部のうちのいずれか他方を前記パワーモジュールの上面及び下面のうちの他方の面に接触させると共に、上下両冷却部および連結部を備えたU字状冷却器を形成し、入口ヘッダおよび出口ヘッダを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記中空体の第2壁に、1つの第2入口ヘッダ壁形成部と、1つの第2出口ヘッダ壁形成部と、第2入口ヘッダ壁形成部および第2出口ヘッダ壁形成部の長手方向に間隔をおいて配置された複数の第2上壁形成部と、第2入口ヘッダ壁形成部および第2出口ヘッダ壁形成部の長手方向に間隔をおいて配置された複数の第2下壁形成部と、第2入口ヘッダ壁形成部および第2出口ヘッダ壁形成部の長手方向に間隔をおいて配置された複数の外壁形成部とが設けられ、
前記中空体の第3壁が、第1壁の各第1下壁形成部の両側縁部と第2壁の各第2上壁形成部の両側縁部、第1壁の各第1上壁形成部の両側縁部と第2壁の各第2下壁形成部の両側縁部、第1壁の各内壁形成部の両側縁部と第2壁の各外壁形成部の両側縁部、第1壁の第1入口ヘッダ壁形成部の周縁部と第2壁の第2入口ヘッダ壁形成部の周縁部、および第1壁の第1出口ヘッダ壁形成部の周縁部と第2壁の第2出口ヘッダ壁形成部の周縁部とをそれぞれ連結している前項6に記載の半導体装置の製造方法。
前記中空体の第1壁の第1出口ヘッダ壁形成部および第2壁の第2出口ヘッダ壁形成部のうち前記冷却液入口が形成された入口ヘッダ壁形成部とは上下方向の反対側に位置する出口ヘッダ壁形成部のずれ形成部に冷却液出口が形成されると共に、当該ヘッダ壁形成部に冷却液出口に通じる出口部材が接合されている前項6または7に記載の半導体装置の製造方法。
(2):パワーモジュール
(3):冷却器
(4):上冷却部
(5):上壁
(6):下壁
(7):側壁
(8):冷却液通路
(10):下冷却部
(11):上壁
(12):下壁
(13):側壁
(14):冷却液通路
(15):連結部
(16):内壁
(17):外壁
(18):側壁
(19):連通路(冷却液通路)
(21):入口ヘッダ
(22):出口ヘッダ
(23):入口ヘッダの上壁
(24):入口ヘッダの下壁
(25):入口ヘッダの周壁
(26):冷却液入口
(27):入口部材
(28):出口ヘッダの上壁
(29):出口ヘッダの下壁
(31):出口ヘッダの周壁
(32):ずれ部分
(33):冷却液出口
(34):出口部材
(35):放熱具
(40)(60):中空体
(43):第1壁
(44):第2壁
(45):第3壁
(46):第1入口ヘッダ壁形成部
(47):第1出口ヘッダ壁形成部
(48):第1下壁形成部
(49):第1上壁形成部
(51)(61):内壁形成部
(52):第2入口ヘッダ壁形成部
(53):第2出口ヘッダ壁形成部
(54):第2上壁形成部
(55):第2下壁形成部
(56):外壁形成部
(57):ずれ形成部
Claims (11)
- 少なくとも1つの発熱型半導体を有するパワーモジュールと、パワーモジュールを上下から冷却するU字状冷却器と、を備えた半導体装置であって、
前記冷却器は、
上下両壁および側壁を有するとともに内部に冷却液通路を有し、かつ下壁が前記パワーモジュールの上面側に接触する上冷却部と、
上下両壁および側壁を有するとともに内部に冷却液通路を有し、かつ上壁が前記パワーモジュールの下面側に接触する下冷却部と、
内外両壁および側壁を有するとともに内部に前記上下両冷却部の冷却液通路同士を通じさせる連通路を有し、かつ前記上下両冷却部を連結する連結部と、を備えてなり、
前記冷却器における上冷却部の下壁と下冷却部の上壁と連結部の内壁とが、1枚の金属板により一体に形成されると共に、前記冷却器における上冷却部の上壁と下冷却部の下壁と連結部の外壁とが、1枚の金属板により一体に形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記冷却器の上下両冷却部のうちのいずれか一方の冷却部の冷却液通路における連結部とは反対側の端部が、長手方向を当該冷却部の冷却液通路での冷却液流れ方向および上下方向と直角をなす方向に向けた入口ヘッダに通じさせられると共に、他方の冷却部の冷却液通路における連結部とは反対側の端部が、長手方向を前記入口ヘッダと同一方向に向けた出口ヘッダに通じさせられ、
前記入口ヘッダおよび前記出口ヘッダは、それぞれ上下両壁および周壁を有し、前記入口ヘッダの長手方向の一端部に上下方向のいずれか一方に開口した冷却液入口が形成され、前記出口ヘッダの長手方向における前記冷却液入口と同じ側の一端部に、平面視において前記入口ヘッダの冷却液入口が形成された部分からずれたずれ部分が設けられるとともに、前記ずれ部分に、上下方向のうち冷却液入口と同じ方向に開口した冷却液出口が形成され、
前記入口ヘッダ内に冷却液を供給する入口部材が前記冷却液入口と通じるように前記入口ヘッダに接合され、前記出口ヘッダ内から冷却液を排出する出口部材が前記冷却液出口と通じるように前記出口ヘッダに接合されている請求項1に記載の半導体装置。 - 前記冷却器を複数有し、これら複数の冷却器は、1つの入口ヘッダおよび1つの出口ヘッダの長手方向に間隔をおいて配置されると共に、前記入口ヘッダおよび前記出口ヘッダと一体に設けられ、
全冷却器において、上下両冷却部のうちのいずれか一方の冷却部の冷却液通路における連結部とは反対側の端部が、前記入口ヘッダに通じさせられると共に、他方の冷却部の冷却液通路における連結部とは反対側の端部が、前記出口ヘッダに通じさせられている請求項2に記載の半導体装置。 - 前記冷却器の上下両冷却部の冷却液通路内に、パワーモジュールから発せられる熱を受けて冷却液通路内を流れる冷却液に放熱する放熱具が設けられている請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 請求項1に記載の半導体装置を製造する方法であって、
パワーモジュールを準備する工程と、
上冷却部の下壁を形成する第1下壁形成部、下冷却部の上壁を形成する第1上壁形成部、および第1下壁形成部と第1上壁形成部を一体に連結するとともに連結部の内壁を形成する内壁形成部を有し、かつ第1下壁形成部および第1上壁形成部が同一平面内に位置している第1壁と、上冷却部の上壁を形成する第2上壁形成部、下冷却部の下壁を形成する第2下壁形成部、および第2上壁形成部と第2下壁形成部とを一体に連結するとともに連結部の外壁を形成する外壁形成部を有する第2壁と、第1壁の第1下壁形成部の両側縁部と第2壁の第2上壁形成部の両側縁部、第1壁の第1上壁形成部の両側縁部と第2壁の第2下壁形成部の両側縁部、および第1壁の内壁形成部の両側縁部と第2壁の外壁形成部の両側縁部とをそれぞれ連結し、かつ上冷却部、下冷却部および連結部の側壁を形成する第3壁とを備えた中空体を準備する工程と、
前記パワーモジュールを、その上面及び下面のうちのいずれか一方の面が、前記中空体の第1壁における第1下壁形成部および第1上壁形成部のうちのいずれか一方の上に接触するように配置した後、前記中空体を第1壁の内壁形成部および第2壁の外壁形成部の部分でU字状に曲げることによって、該中空体の第1下壁形成部および第1上壁形成部のうちのいずれか他方を前記パワーモジュールの上面及び下面のうちの他方の面に接触させると共に、上下両冷却部および連結部を備えたU字状冷却器を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2に記載の半導体装置を製造する方法であって、
パワーモジュールを準備する工程と、
上冷却部の下壁を形成する第1下壁形成部、下冷却部の上壁を形成する第1上壁形成部、前記第1下壁形成部と前記第1上壁形成部を一体に連結するとともに連結部の内壁を形成する内壁形成部、入口ヘッダの上壁および下壁のうちいずれか一方の壁を形成する第1入口ヘッダ壁形成部、ならびに出口ヘッダの上壁および下壁のうち前記入口ヘッダの前記一方の壁と対向する一方の壁を形成する第1出口ヘッダ壁形成部を有し、かつ前記第1下壁形成部および前記第1上壁形成部が同一平面内に位置している第1壁と、上冷却部の上壁を形成する第2上壁形成部、下冷却部の下壁を形成する第2下壁形成部、前記第2上壁形成部と前記第2下壁形成部とを一体に連結するとともに連結部の外壁を形成する外壁形成部、入口ヘッダの上壁および下壁のうち他方の壁を形成する第2入口ヘッダ壁形成部、ならびに出口ヘッダの上壁および下壁のうち他方の壁を形成する第2出口ヘッダ壁形成部を有する第2壁と、前記第1壁の第1下壁形成部の両側縁部と前記第2壁の第2上壁形成部の両側縁部、前記第1壁の第1上壁形成部の両側縁部と前記第2壁の第2下壁形成部の両側縁部、前記第1壁の内壁形成部の両側縁部と前記第2壁の外壁形成部の両側縁部、前記第1壁の第1入口ヘッダ壁形成部の周縁部と前記第2壁の第2入口ヘッダ壁形成部の周縁部、および前記第1壁の第1出口ヘッダ壁形成部の周縁部と前記第2壁の第2出口ヘッダ壁形成部の周縁部とをそれぞれ連結し、かつ上冷却部の側壁、下冷却部の側壁、連結部の側壁、入口ヘッダの周壁および出口ヘッダの周壁を形成する第3壁と、を備えた中空体を準備する工程と、
前記パワーモジュールを、その上面及び下面のうちのいずれか一方の面が、前記中空体の第1壁における第1下壁形成部および第1上壁形成部のうちのいずれか一方の上に接触するように配置した後、前記中空体を第1壁の内壁形成部および第2壁の外壁形成部の部分でU字状に曲げることによって、第1下壁形成部および第1上壁形成部のうちのいずれか他方を前記パワーモジュールの上面及び下面のうちの他方の面に接触させると共に、上下両冷却部および連結部を備えたU字状冷却器を形成し、入口ヘッダおよび出口ヘッダを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記中空体の第1壁に、1つの第1入口ヘッダ壁形成部と、1つの第1出口ヘッダ壁形成部と、第1入口ヘッダ壁形成部および第1出口ヘッダ壁形成部の長手方向に間隔をおいて配置された複数の第1下壁形成部と、第1入口ヘッダ壁形成部および第1出口ヘッダ壁形成部の長手方向に間隔をおいて配置された複数の第1上壁形成部と、第1入口ヘッダ壁形成部および第1出口ヘッダ壁形成部の長手方向に間隔をおいて配置された複数の内壁形成部とが設けられ、
前記中空体の第2壁に、1つの第2入口ヘッダ壁形成部と、1つの第2出口ヘッダ壁形成部と、第2入口ヘッダ壁形成部および第2出口ヘッダ壁形成部の長手方向に間隔をおいて配置された複数の第2上壁形成部と、第2入口ヘッダ壁形成部および第2出口ヘッダ壁形成部の長手方向に間隔をおいて配置された複数の第2下壁形成部と、第2入口ヘッダ壁形成部および第2出口ヘッダ壁形成部の長手方向に間隔をおいて配置された複数の外壁形成部とが設けられ、
前記中空体の第3壁が、第1壁の各第1下壁形成部の両側縁部と第2壁の各第2上壁形成部の両側縁部、第1壁の各第1上壁形成部の両側縁部と第2壁の各第2下壁形成部の両側縁部、第1壁の各内壁形成部の両側縁部と第2壁の各外壁形成部の両側縁部、第1壁の第1入口ヘッダ壁形成部の周縁部と第2壁の第2入口ヘッダ壁形成部の周縁部、および第1壁の第1出口ヘッダ壁形成部の周縁部と第2壁の第2出口ヘッダ壁形成部の周縁部とをそれぞれ連結している請求項6に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記中空体の第1壁の第1出口ヘッダ壁形成部および第2壁の第2出口ヘッダ壁形成部に、出口ヘッダのずれ部分を形成するずれ形成部が設けられ、前記中空体の第1壁の第1入口ヘッダ壁形成部および第2壁の第2入口ヘッダ壁形成部のうちのいずれか一方に冷却液入口が形成されると共に、当該入口ヘッダ壁形成部に冷却液入口に通じる入口部材が接合され、
前記中空体の第1壁の第1出口ヘッダ壁形成部および第2壁の第2出口ヘッダ壁形成部のうち前記冷却液入口が形成された入口ヘッダ壁形成部とは上下方向の反対側に位置する出口ヘッダ壁形成部のずれ形成部に冷却液出口が形成されると共に、当該出口ヘッダ壁形成部に冷却液出口に通じる出口部材が接合されている請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記中空体の第2壁の外壁形成部に、外方に膨出しかつ前記第2上壁形成部の幅方向に延びる外方膨出部が設けられている請求項5~8のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記中空体の第1壁の内壁形成部に、内方に膨出しかつ前記第1下壁形成部の幅方向に延びる内方膨出部が設けられている請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記中空体の第1壁が全体に平坦であり、前記中空体の第3壁が第2壁と一体に形成されると共に、前記第3壁の先端が前記第1壁に接合されている請求項5~10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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