JP7151361B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図7では、伝熱部材6の形状のみ図2の構成と異なる。第1変形例に係る伝熱部材6は、内部に冷媒を封入したヒートパイプで構成される。具体的に伝熱部材6は、本体部62がバスバー部材5及び制御回路基板7と接する平板部60と、平板部60と連なり平板部60のバスバー部材5と対向する面よりも上方に持ち上げられた屈曲部64と、屈曲部64と接続した柱状部61と、によって構成される。屈曲部64は、平板部60の端部から略直角に立ち上がった後に水平方向外側に屈曲した側面にL字形状を有する。柱状部61は、屈曲部64の外側の端部から下方に向かって延び、冷却器2の上面に接触している。平板部60及び屈曲部64は中空構造であり、内部には互いに連なってL字状の冷媒流路65が形成されている。冷媒流路65には、冷媒が気体状態及び/又は液体状態で封入されている。一方、柱状部61は、中実構造となっている。具体的に冷媒流路65内を真空状態にした後、少量の液体(冷媒)を封入する。バスバー部材5からの熱が伝熱部材6に伝わると、液体が熱を吸い取って蒸気になる。柱状部61は冷却器2よって冷却されており、平板部60および屈曲部64よりも温度が低い。平板部60内の蒸気は、温度の低い側である屈曲部64の方向に圧力差で運ばれる。蒸気は、屈曲部64で柱状部61へ放熱した後に液体に戻る。そして、液化した冷媒は、重力落下もしくは平板部60及び屈曲部64の内部に設けた毛細管力を有するウィック等(不図示)によって再び高温側である平板部60側に戻る。このサイクルを繰り返すことにより熱を輸送する。このように、伝熱部材6をヒートパイプで構成し、内部に冷媒を封入したことで、伝熱効率(放熱効率)を向上することができ、装置の冷却性を更に高めることが可能である。また、平板部60と屈曲部64にのみ冷媒流路65を形成したことにより、冷媒の流れを妨げることなく、効果的に冷媒の状態変化を促進させ、伝熱効率を高めることが可能である。すなわち、屈曲部64を設けることで、ヒートパイプの熱輸送力を増加させることが可能である。冷媒流路65は、ヒートパイプで循環回路を形成してもよい。
図8では、伝熱部材6の形状の形状が図2、図7と異なる。第2変形例に係る伝熱部材6は、ヒートパイプで構成され、屈曲部部64が上方に向かって垂直に立ち上がっている。また、柱状部61は、屈曲部64の側面に接触するように冷却器2から上方に向かって立ち上がっている。柱状部61の側面は、屈曲部64の側面に加え、キャパシタ4の側面にも接触している。このように、冷却器2に対する接触面積を増やすことで、接触部分の冷却性を高めることが可能である。
上記実施の形態に記載の半導体装置は、第1接続端子及び第2接続端子を上面に露出して樹脂封止された複数の半導体モジュールと、第3接続端子及び第4接続端子を有するキャパシタと、前記複数の半導体モジュールの下面及び前記キャパシタの下面に接続された冷却器と、第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上面に配置され前記第1接続端子と前記第3接続端子を接続する第1バスバー層と、前記第1バスバー層の下面に配置され前記第2接続端子と前記第4接続端子を接続する第2バスバー層と、を有し、前記第1バスバー層の主面と前記第2バスバー層の主面との少なくとも一部が平行に配置されたバスバー部材と、前記複数の半導体モジュールを制御する制御回路基板と、本体部と、前記本体部の外周表面の少なくとも一部に配置された第2絶縁層と、を有し、前記本体部の下面が前記第2絶縁層を介して前記バスバー部材と接し、前記本体部の上面が前記第2絶縁層を介して前記制御回路基板と接し、且つ前記本体部の一部が前記冷却器に接続された伝熱部材と、を備えることを特徴とする。
2 :冷却器
3 :半導体モジュール
4 :キャパシタ
5 :バスバー部材
5a :円形穴
6 :伝熱部材
7 :制御回路基板
20 :冷却水路
22 :縦壁部
30 :絶縁回路基板
30a :絶縁層
30b :金属層
31 :半導体チップ
32 :プリント回路基板
32a :ピン
34 :出力端子
35 :エミッタ側接続端子
36 :コレクタ側接続端子
37 :ゲート信号用端子
38 :エミッタ信号用端子
40 :第3接続端子
41 :第4接続端子
50 :第1絶縁層
50a :第1貫通孔
50b :第2貫通孔
51 :第1バスバー層
51a :第3貫通孔
51b :第4貫通
52 :第2バスバー層
52a :第5貫通孔
52b :第6貫通孔
60 :平板部
61 :柱状部
62 :本体部
63 :第2絶縁層
64 :屈曲部
65 :冷媒流路
C :中心軸
S :半田
Claims (10)
- 第1接続端子及び第2接続端子を上面に露出して樹脂封止された複数の半導体モジュールと、
第3接続端子及び第4接続端子を有するキャパシタと、
前記複数の半導体モジュールの下面及び前記キャパシタの下面に接続された冷却器と、
第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上面に配置され前記第1接続端子と前記第3接続端子を接続する第1バスバー層と、前記第1バスバー層の下面に配置され前記第2接続端子と前記第4接続端子を接続する第2バスバー層と、を有し、前記第1バスバー層の主面と前記第2バスバー層の主面との少なくとも一部が平行に配置されたバスバー部材と、
前記複数の半導体モジュールを制御する制御回路基板と、
本体部と、前記本体部の外周表面の少なくとも一部に配置された第2絶縁層と、を有し、前記本体部の下面が前記第2絶縁層を介して前記バスバー部材と接し、前記本体部の上面が前記第2絶縁層を介して前記制御回路基板と接し、且つ前記本体部の一部が前記冷却器に接続された伝熱部材と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1絶縁層は、前記第1接続端子を通す第1貫通孔と、前記第2接続端子を通す第2貫通孔と、を有し、
前記第2貫通孔の内壁は、前記第2接続端子の側壁から離間し、
前記第1バスバー層は、前記第2接続端子に対して、前記第2貫通孔の前記内壁よりも離間していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記バスバー部材は、前記複数の半導体モジュールの並び方向に長い平面視矩形状を有し、
前記バスバー部材の両主面は、前記第1絶縁層の長手方向の中心軸に対して軸対称の構造であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第1接続端子及び前記第3接続端子は、前記第1バスバー層に設けた貫通孔にそれぞれ圧入され、前記第2接続端子及び前記第4接続端子は、前記第2バスバー層に設けた貫通孔にそれぞれ圧入されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層は、ポリイミド樹脂で形成されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記キャパシタの上面は、前記第2バスバー層と直接接触していることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記伝熱部材は、銅又はアルミニウムを含有する金属体で形成されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記伝熱部材は、内部に相変化によって前記バスバー部材を冷却する冷媒を封入したヒートパイプで構成されることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記伝熱部材は、前記バスバー部材及び前記制御回路基板と接する平板部と、前記平板部と連通し前記平板部の前記バスバー部材と対向する面よりも上方に持ち上げられた屈曲部と、前記屈曲部と接続した柱状部と、を有することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
- 前記平板部及び前記屈曲部が中空構造で内部に前記冷媒が気体状態及び/又は液体状態で封入されており、
前記柱状部は、中実構造であることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
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