JPH09307040A - 半導体装置、インバータ装置、および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置、インバータ装置、および半導体装置の製造方法Info
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- H01L2924/15738—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
- H01L2924/15747—Copper [Cu] as principal constituent
Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体素子から発生する熱を冷却液により逃が
すに際し、冷却液の流速を上げることなく所望の冷却性
能を達成することができ、電気絶縁性に優れた半導体装
置、その製造方法、インバータ装置を提供する。 【解決手段】絶縁基板としての窒化アルミ板４の両面に
導電体層３，５が形成され、窒化アルミ板４の導電体層
３側には高温半田層２を介して半導体チップ１が、窒化
アルミ板４の導電体層５側には低温半田層６を介して放
熱用銅基板７が接合されている。放熱用銅基板７にはひ
れ状のフィン７ａが設けられ、放熱用銅基板７の下部に
はその放熱用銅基板７とは別体の流路形成用銅基板９が
接合金属８によって接合され、放熱用銅基板７と流路形
成用銅基板９とによって冷却液通路１００が形成されて
いる。
すに際し、冷却液の流速を上げることなく所望の冷却性
能を達成することができ、電気絶縁性に優れた半導体装
置、その製造方法、インバータ装置を提供する。 【解決手段】絶縁基板としての窒化アルミ板４の両面に
導電体層３，５が形成され、窒化アルミ板４の導電体層
３側には高温半田層２を介して半導体チップ１が、窒化
アルミ板４の導電体層５側には低温半田層６を介して放
熱用銅基板７が接合されている。放熱用銅基板７にはひ
れ状のフィン７ａが設けられ、放熱用銅基板７の下部に
はその放熱用銅基板７とは別体の流路形成用銅基板９が
接合金属８によって接合され、放熱用銅基板７と流路形
成用銅基板９とによって冷却液通路１００が形成されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、運転時の通電によ
り発熱を伴う半導体チップを備えた半導体装置に係わ
り、特に半導体チップから発せられる熱を逃がす構成を
備えた半導体装置、およびその半導体装置を備えたイン
バータ装置、さらにその半導体装置の製造方法に関す
る。
り発熱を伴う半導体チップを備えた半導体装置に係わ
り、特に半導体チップから発せられる熱を逃がす構成を
備えた半導体装置、およびその半導体装置を備えたイン
バータ装置、さらにその半導体装置の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップは、運転時の通電により発
熱を伴うことが多く、そのような半導体チップを備えた
半導体装置には発生した熱を逃がす構造が必要となる。
従来の半導体装置では、半導体装置本体を良熱伝導性の
グリスを介してヒートシンクに載せ、このヒートシンク
により、半導体チップから発生する熱を逃がしていた。
ヒートシンクから熱を逃がす方式としては、ヒートシン
クを外気にさらすことによる空冷式と、ヒートシンクに
設けた中空部分に冷却液を流す水冷式（液冷式）があっ
た。
熱を伴うことが多く、そのような半導体チップを備えた
半導体装置には発生した熱を逃がす構造が必要となる。
従来の半導体装置では、半導体装置本体を良熱伝導性の
グリスを介してヒートシンクに載せ、このヒートシンク
により、半導体チップから発生する熱を逃がしていた。
ヒートシンクから熱を逃がす方式としては、ヒートシン
クを外気にさらすことによる空冷式と、ヒートシンクに
設けた中空部分に冷却液を流す水冷式（液冷式）があっ
た。
【０００３】上記のうち水冷式の冷却方式について図１
２により説明する。図１２に示すように、配線パターン
を有する導電体層９３を施した絶縁基板９４に、高温半
田層９２を介して半導体チップ９１が接合されており、
半導体チップ９１を載せた絶縁基板９４は低温半田層９
５を介して放熱用銅基板９６が接合されており、さらに
放熱用銅基板９６はグリス９７を介して主にアルミニウ
ムで製作されたヒートシンク９８にネジ９８ａによりネ
ジ止めされている。そして、ヒートシンク９８に設けた
冷却流路に冷却液を流すことにより、半導体チップ９１
から発生する熱を逃がす。
２により説明する。図１２に示すように、配線パターン
を有する導電体層９３を施した絶縁基板９４に、高温半
田層９２を介して半導体チップ９１が接合されており、
半導体チップ９１を載せた絶縁基板９４は低温半田層９
５を介して放熱用銅基板９６が接合されており、さらに
放熱用銅基板９６はグリス９７を介して主にアルミニウ
ムで製作されたヒートシンク９８にネジ９８ａによりネ
ジ止めされている。そして、ヒートシンク９８に設けた
冷却流路に冷却液を流すことにより、半導体チップ９１
から発生する熱を逃がす。
【０００４】図１２の場合には、放熱用銅基板９６とヒ
ートシンク９８の間の熱伝導を促進するためにグリス９
７としては熱伝導性のすぐれたものが用いられるが、グ
リス９７が均一に塗られていなかったり、放熱用銅基板
９６とヒートシンク９８の平面度が悪いとグリス９７に
よる熱抵抗が増加し、放熱むらができる。また、図示は
省略したが、空冷式の場合には、空気とヒートシンクと
の間の熱伝導率が小さいため、ヒートシンクの伝熱面積
を増やすために非常に大きなフィン設けなければなら
ず、構造的にコンパクト化が難しく、取り扱い性もよく
ない。
ートシンク９８の間の熱伝導を促進するためにグリス９
７としては熱伝導性のすぐれたものが用いられるが、グ
リス９７が均一に塗られていなかったり、放熱用銅基板
９６とヒートシンク９８の平面度が悪いとグリス９７に
よる熱抵抗が増加し、放熱むらができる。また、図示は
省略したが、空冷式の場合には、空気とヒートシンクと
の間の熱伝導率が小さいため、ヒートシンクの伝熱面積
を増やすために非常に大きなフィン設けなければなら
ず、構造的にコンパクト化が難しく、取り扱い性もよく
ない。
【０００５】また、特開平６ー２０４３７０号公報に記
載の従来技術では、絶縁基板とヒートシンクとを半田層
によって接合する水冷式の半導体装置が示されている。
即ち、図１３に示すように、半導体チップ１０１と導電
体層１０２と絶縁基板１０３を半田層１０４ａを介して
接合し、さらに絶縁基板１０３を冷却液流路１０６を設
けたアルミニウム製のヒートシンク１０５に半田層１０
４ｂによって接合している。そして、ヒートシンクの中
空部分に冷却液を流し半導体チップの冷却を行う方法を
とっている。この場合には、上記図１２の方式のように
放熱むらができることがなく、またヒートシンク１０５
はアルミニウム製の板に孔を開けてそれを冷却液流路１
０６とするため上述の空冷式と異なってコンパクトな構
造にすることができる。
載の従来技術では、絶縁基板とヒートシンクとを半田層
によって接合する水冷式の半導体装置が示されている。
即ち、図１３に示すように、半導体チップ１０１と導電
体層１０２と絶縁基板１０３を半田層１０４ａを介して
接合し、さらに絶縁基板１０３を冷却液流路１０６を設
けたアルミニウム製のヒートシンク１０５に半田層１０
４ｂによって接合している。そして、ヒートシンクの中
空部分に冷却液を流し半導体チップの冷却を行う方法を
とっている。この場合には、上記図１２の方式のように
放熱むらができることがなく、またヒートシンク１０５
はアルミニウム製の板に孔を開けてそれを冷却液流路１
０６とするため上述の空冷式と異なってコンパクトな構
造にすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記述べたように、図
１２の場合には、グリス９７が均一に塗られていなかっ
たり、放熱用銅基板９６とヒートシンク９８の平面度が
悪いとグリス９７による熱抵抗が増加し、放熱むらがで
き、所定の冷却性能が得られなくなる可能性がある。ま
た、空冷式の場合には水冷式に比べてコンパクト化が難
しく、取り扱い性もよくない。
１２の場合には、グリス９７が均一に塗られていなかっ
たり、放熱用銅基板９６とヒートシンク９８の平面度が
悪いとグリス９７による熱抵抗が増加し、放熱むらがで
き、所定の冷却性能が得られなくなる可能性がある。ま
た、空冷式の場合には水冷式に比べてコンパクト化が難
しく、取り扱い性もよくない。
【０００７】図１３に示す構造を有する特開平６ー２０
４３７０号公報に記載の冷却方式では、図１２の方式や
空冷式のような不具合はないが、ヒートシンク１０５に
設けられる冷却液流路１０６が主に孔開け加工などによ
って設けられるため、冷却液流路１０６の壁面表面積が
限られる。従って、半導体チップ１０１からの伝熱を促
進させるためには冷却液の流速を上げなければならず、
そのために必要な冷却液用ポンプの動力性能を上げなけ
ればならず、所定の冷却性能を保つことができなくなる
可能性がある。また、冷却液の流速を上げればヒートシ
ンク１０５の材料（アルミニウムなど）の腐食を早める
ことになり、それがもとで装置自体の電気絶縁性が低下
する恐れがある。
４３７０号公報に記載の冷却方式では、図１２の方式や
空冷式のような不具合はないが、ヒートシンク１０５に
設けられる冷却液流路１０６が主に孔開け加工などによ
って設けられるため、冷却液流路１０６の壁面表面積が
限られる。従って、半導体チップ１０１からの伝熱を促
進させるためには冷却液の流速を上げなければならず、
そのために必要な冷却液用ポンプの動力性能を上げなけ
ればならず、所定の冷却性能を保つことができなくなる
可能性がある。また、冷却液の流速を上げればヒートシ
ンク１０５の材料（アルミニウムなど）の腐食を早める
ことになり、それがもとで装置自体の電気絶縁性が低下
する恐れがある。
【０００８】本発明の目的は、半導体素子から発生する
熱を冷却液により逃がすに際し、冷却液の流速を上げる
ことなく所望の冷却性能を達成することができ、電気絶
縁性に優れた半導体装置、およびその半導体装置を備え
たインバータ装置、さらにその半導体装置の製造方法を
提供することである。
熱を冷却液により逃がすに際し、冷却液の流速を上げる
ことなく所望の冷却性能を達成することができ、電気絶
縁性に優れた半導体装置、およびその半導体装置を備え
たインバータ装置、さらにその半導体装置の製造方法を
提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、運転時の通電により発熱を伴う半
導体チップと、この半導体チップを載置すると共にその
半導体チップを他の導電部分から絶縁する絶縁基板と、
この絶縁基板を載置し前記半導体チップより発せられる
熱を半導体チップの反対側へ逃がす放熱用基板とを有す
る半導体装置において、前記放熱用基板にその放熱用基
板とは別体の流路形成用基板を取り付け、上記放熱用基
板と流路形成用基板との間に冷却液通路を形成したこと
を特徴とする半導体装置が提供される。
め、本発明によれば、運転時の通電により発熱を伴う半
導体チップと、この半導体チップを載置すると共にその
半導体チップを他の導電部分から絶縁する絶縁基板と、
この絶縁基板を載置し前記半導体チップより発せられる
熱を半導体チップの反対側へ逃がす放熱用基板とを有す
る半導体装置において、前記放熱用基板にその放熱用基
板とは別体の流路形成用基板を取り付け、上記放熱用基
板と流路形成用基板との間に冷却液通路を形成したこと
を特徴とする半導体装置が提供される。
【００１０】上記のように構成した本発明においては、
冷却液通路を形成するための流路形成用基板を放熱用基
板とは別体とするため、板状のヒートシンクに孔を開け
る場合と異なって流路内の加工がし易く、流路形状を様
々に変えることが容易にできるため、冷却性能に応じた
流路形状とすることも容易となる。さらに、本発明は空
冷式でなく液冷式を採用するため、コンパクト化を図る
ことも可能である。
冷却液通路を形成するための流路形成用基板を放熱用基
板とは別体とするため、板状のヒートシンクに孔を開け
る場合と異なって流路内の加工がし易く、流路形状を様
々に変えることが容易にできるため、冷却性能に応じた
流路形状とすることも容易となる。さらに、本発明は空
冷式でなく液冷式を採用するため、コンパクト化を図る
ことも可能である。
【００１１】また、本発明では、上記絶縁基板の両面に
さらに導電体層を配置することが好ましい。この導電体
層は例えば銅などが用いられ、配線パターンを兼ねるこ
とができ、例えばハンダ付け等による接合時に接合が行
い易い。また、絶縁基板の両面で熱膨脹率を均一化する
ことにより、半導体チップ、絶縁基板、および放熱用基
板の熱膨脹率の違いによる反り等の変形を防止すること
が可能となる。
さらに導電体層を配置することが好ましい。この導電体
層は例えば銅などが用いられ、配線パターンを兼ねるこ
とができ、例えばハンダ付け等による接合時に接合が行
い易い。また、絶縁基板の両面で熱膨脹率を均一化する
ことにより、半導体チップ、絶縁基板、および放熱用基
板の熱膨脹率の違いによる反り等の変形を防止すること
が可能となる。
【００１２】また、好ましくは、放熱用基板と流路形成
用基板とを半田或いは溶接により接合する。半田や溶接
金属は熱抵抗が小さく熱が伝わり易いため、半導体チッ
プからの熱を逃がし易い。
用基板とを半田或いは溶接により接合する。半田や溶接
金属は熱抵抗が小さく熱が伝わり易いため、半導体チッ
プからの熱を逃がし易い。
【００１３】また、好ましくは、放熱用基板が半導体チ
ップの反対側の面に放熱促進用のフィンを備える。この
フィンの形状としては冷却液の流れに沿ったひれ状とし
たり、放熱用基板の片面から突出する円柱形状とするこ
とがさらに好ましい。このように構成すれば、フィンに
よって熱交換を行うための伝熱面積が拡大するため、半
導体チップから発せられ絶縁基板を通って放熱用基板へ
と流れた熱は、放熱用基板に設けられたフィンを通して
冷却液に逃げ易くなる。
ップの反対側の面に放熱促進用のフィンを備える。この
フィンの形状としては冷却液の流れに沿ったひれ状とし
たり、放熱用基板の片面から突出する円柱形状とするこ
とがさらに好ましい。このように構成すれば、フィンに
よって熱交換を行うための伝熱面積が拡大するため、半
導体チップから発せられ絶縁基板を通って放熱用基板へ
と流れた熱は、放熱用基板に設けられたフィンを通して
冷却液に逃げ易くなる。
【００１４】また、本発明において好ましくは、流路形
成用基板に、冷却液通路への冷却液の供給を行う供給管
路の取付け部、および冷却液通路からの冷却液の排出を
行う排出管路の取付け部を具備する。上記冷却液を供給
する供給管路や冷却液を排出する排出管路は、例えばホ
ースなどであり、上記取付け部（例えばパイプ等）によ
って供給管路や排出管路の取り付けが容易となる。
成用基板に、冷却液通路への冷却液の供給を行う供給管
路の取付け部、および冷却液通路からの冷却液の排出を
行う排出管路の取付け部を具備する。上記冷却液を供給
する供給管路や冷却液を排出する排出管路は、例えばホ
ースなどであり、上記取付け部（例えばパイプ等）によ
って供給管路や排出管路の取り付けが容易となる。
【００１５】さらに、上記冷却液通路に、冷却液に乱流
をおこす乱流発生手段を具備してもよい。この乱流発生
手段としては乱流発生用のプロペラ装置、または乱流発
生用の棒状部材であることが望ましい。冷却液に乱流を
発生させることにより、冷却液と放熱用基板との熱交換
が盛んになり、さらに冷却性能を向上することが可能と
なる。
をおこす乱流発生手段を具備してもよい。この乱流発生
手段としては乱流発生用のプロペラ装置、または乱流発
生用の棒状部材であることが望ましい。冷却液に乱流を
発生させることにより、冷却液と放熱用基板との熱交換
が盛んになり、さらに冷却性能を向上することが可能と
なる。
【００１６】また、本発明の半導体装置においては、放
熱用基板と流路形成用基板とを可撓性接続部材により接
続し、上記放熱用基板と流路形成用基板との間に形成さ
れる冷却液通路の流路断面積を上記可撓性接続部材によ
って可変とすることが好ましい。可撓性接続部材として
は、例えばベローズとすることができる。この可撓性接
続部材によって放熱用基板と流路形成用基板との間に形
成される冷却液通路の流路断面積を調整、変更すること
が可能となり、半導体チップの発熱量に応じた最適な流
速を選択し冷却を行うことができる。可撓性接続部材
は、流路形成用基板を放熱用基板と別体にしたために取
り付け可能となったものである。
熱用基板と流路形成用基板とを可撓性接続部材により接
続し、上記放熱用基板と流路形成用基板との間に形成さ
れる冷却液通路の流路断面積を上記可撓性接続部材によ
って可変とすることが好ましい。可撓性接続部材として
は、例えばベローズとすることができる。この可撓性接
続部材によって放熱用基板と流路形成用基板との間に形
成される冷却液通路の流路断面積を調整、変更すること
が可能となり、半導体チップの発熱量に応じた最適な流
速を選択し冷却を行うことができる。可撓性接続部材
は、流路形成用基板を放熱用基板と別体にしたために取
り付け可能となったものである。
【００１７】また、流路形成用基板を放熱用基板の方向
に摺動可能に配置し、上記放熱用基板と流路形成用基板
との間にシール部材を設け、前記放熱用基板と流路形成
用基板との間に形成される冷却液通路の流路断面積を上
記流路形成用基板の摺動によって可変とすることが好ま
しい。上記シール部材としては、例えば放熱用基板と流
路形成用基板との間に介在するＯリングとすることがで
きる。これにより、上記可撓性接続部材で放熱用基板と
流路形成用基板とを接続した場合と同様に、半導体チッ
プの発熱量に応じた最適な流速を選択し冷却を行うこと
ができる。このシール部材は、流路形成用基板を放熱用
基板と別体にしたために取り付け可能となったものであ
る。
に摺動可能に配置し、上記放熱用基板と流路形成用基板
との間にシール部材を設け、前記放熱用基板と流路形成
用基板との間に形成される冷却液通路の流路断面積を上
記流路形成用基板の摺動によって可変とすることが好ま
しい。上記シール部材としては、例えば放熱用基板と流
路形成用基板との間に介在するＯリングとすることがで
きる。これにより、上記可撓性接続部材で放熱用基板と
流路形成用基板とを接続した場合と同様に、半導体チッ
プの発熱量に応じた最適な流速を選択し冷却を行うこと
ができる。このシール部材は、流路形成用基板を放熱用
基板と別体にしたために取り付け可能となったものであ
る。
【００１８】また、本発明によれば、ボックス内に電流
変換用の半導体装置を組み込み、入力された電流を所望
の電圧および周波数の交流電流に変換するインバータ装
置において、組み込まれる半導体装置を前述のような半
導体装置とし、かつその半導体装置の流路形成用基板の
外面を前記ボックスの外部に露出させたことを特徴とす
るインバータ装置が提供される。
変換用の半導体装置を組み込み、入力された電流を所望
の電圧および周波数の交流電流に変換するインバータ装
置において、組み込まれる半導体装置を前述のような半
導体装置とし、かつその半導体装置の流路形成用基板の
外面を前記ボックスの外部に露出させたことを特徴とす
るインバータ装置が提供される。
【００１９】このような構成によれば、インバータ装置
のボックス外部に露出させた流路形成用基板の外面から
の熱の放散によってさらに冷却性能が向上すると共に、
その流路形成用基板の外面に冷却液の供給口および排出
口を設けることができ、ボックス内部に冷却液が漏れ出
すことが防止される。従って、インバータ装置内部で絶
縁不良を起こすことが避けられる。
のボックス外部に露出させた流路形成用基板の外面から
の熱の放散によってさらに冷却性能が向上すると共に、
その流路形成用基板の外面に冷却液の供給口および排出
口を設けることができ、ボックス内部に冷却液が漏れ出
すことが防止される。従って、インバータ装置内部で絶
縁不良を起こすことが避けられる。
【００２０】さらに上記に加えて放熱用基板と流路形成
用基板との境界部分をボックスの外部に露出させれば、
たとえその境界部分から冷却液が漏れるようなことがあ
っても、ボックス内部に冷却液が侵入することが防止さ
れ、インバータ装置内部で絶縁不良を起こすことが避け
られる。
用基板との境界部分をボックスの外部に露出させれば、
たとえその境界部分から冷却液が漏れるようなことがあ
っても、ボックス内部に冷却液が侵入することが防止さ
れ、インバータ装置内部で絶縁不良を起こすことが避け
られる。
【００２１】さらに本発明によれば、運転時の通電によ
り発熱を伴う半導体チップを絶縁基板に載置し、前記半
導体チップからの熱を逃がす放熱用基板に前記絶縁基板
を載置する半導体装置の製造方法において、前記放熱用
基板にその放熱用基板とは別体の流路形成用基板を取り
付ける第１の工程と、その第１の工程の後に、前記放熱
用基板の流路形成用基板とは反対側の面を研削して平面
度を向上させる第２の工程と、その第２の工程の後に、
研削した放熱用基板の面に前記絶縁基板を接合する工程
とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法が提
供される。
り発熱を伴う半導体チップを絶縁基板に載置し、前記半
導体チップからの熱を逃がす放熱用基板に前記絶縁基板
を載置する半導体装置の製造方法において、前記放熱用
基板にその放熱用基板とは別体の流路形成用基板を取り
付ける第１の工程と、その第１の工程の後に、前記放熱
用基板の流路形成用基板とは反対側の面を研削して平面
度を向上させる第２の工程と、その第２の工程の後に、
研削した放熱用基板の面に前記絶縁基板を接合する工程
とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法が提
供される。
【００２２】これにより、放熱用基板と流路形成基板を
接合した際に生じた放熱用基板の反り等の熱変形によっ
て放熱用基板の面が劣化していても、その面の平面度を
向上させてから絶縁基板を接合することになるため、絶
縁基板の接合時のむらをなくし均一な接合を行うことが
可能となる。
接合した際に生じた放熱用基板の反り等の熱変形によっ
て放熱用基板の面が劣化していても、その面の平面度を
向上させてから絶縁基板を接合することになるため、絶
縁基板の接合時のむらをなくし均一な接合を行うことが
可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態につい
て、図１から図７を参照しながら説明する。図１は本実
施形態の半導体装置を示す断面図であり、図２は図１の
II-II方向から見た断面図である。図１および図２に示
す半導体装置４２は、絶縁基板としての窒化アルミ板
４、窒化アルミ板４の両面に形成された銅製の導電体層
３および導電体層５、窒化アルミ板４の導電体層３側に
高温半田層２を介して接合された半導体チップ１を備
え、窒化アルミ板４の導電体層５側は低温半田層６を介
して放熱用銅基板７に接合されている。導電体層３や導
電体層５は配線パターンを兼ねることが可能で、高温半
田層２や低温半田層６による接合を行い易くしており、
また窒化アルミ板４の両面で熱膨脹率を均一化し、各部
材の熱膨脹率の違いによる反り等の変形を防止してい
る。放熱用銅基板７の下面（半導体チップ１や窒化アル
ミ板４の反対側）には伝熱面積を増やすためのひれ状の
フィン７ａが設けられ、放熱用銅基板７の下部には、そ
の放熱用銅基板７とは別体の流路形成用銅基板９が接合
金属８によって接合されている。上記放熱用銅基板７と
流路形成用銅基板９との間の中空部分が冷却液通路１０
０を構成する。放熱用銅基板７や流路形成用銅基板９の
形状を適切に選定することにより、冷却液通路１００の
流路断面積を、所望の冷却性能に応じて設定することが
可能である。接合金属８としては、例えば半田を使用す
ることができるが、通常の溶接により放熱用銅基板７と
流路形成用銅基板９とを接合してもよい。
て、図１から図７を参照しながら説明する。図１は本実
施形態の半導体装置を示す断面図であり、図２は図１の
II-II方向から見た断面図である。図１および図２に示
す半導体装置４２は、絶縁基板としての窒化アルミ板
４、窒化アルミ板４の両面に形成された銅製の導電体層
３および導電体層５、窒化アルミ板４の導電体層３側に
高温半田層２を介して接合された半導体チップ１を備
え、窒化アルミ板４の導電体層５側は低温半田層６を介
して放熱用銅基板７に接合されている。導電体層３や導
電体層５は配線パターンを兼ねることが可能で、高温半
田層２や低温半田層６による接合を行い易くしており、
また窒化アルミ板４の両面で熱膨脹率を均一化し、各部
材の熱膨脹率の違いによる反り等の変形を防止してい
る。放熱用銅基板７の下面（半導体チップ１や窒化アル
ミ板４の反対側）には伝熱面積を増やすためのひれ状の
フィン７ａが設けられ、放熱用銅基板７の下部には、そ
の放熱用銅基板７とは別体の流路形成用銅基板９が接合
金属８によって接合されている。上記放熱用銅基板７と
流路形成用銅基板９との間の中空部分が冷却液通路１０
０を構成する。放熱用銅基板７や流路形成用銅基板９の
形状を適切に選定することにより、冷却液通路１００の
流路断面積を、所望の冷却性能に応じて設定することが
可能である。接合金属８としては、例えば半田を使用す
ることができるが、通常の溶接により放熱用銅基板７と
流路形成用銅基板９とを接合してもよい。
【００２４】放熱用銅基板７より上の窒化アルミ板４お
よび半導体チップ１を含む部分は外部との絶縁を保つた
め樹脂ケース１０によりケーシングされており、その内
部はシリコンゲル１１により絶縁保護されている。ま
た、半導体チップ１の端子はアルミニウムワイヤ１２で
リードフレーム１３と接続され、リードフレーム１３は
外部接続用端子１４と接続されている。
よび半導体チップ１を含む部分は外部との絶縁を保つた
め樹脂ケース１０によりケーシングされており、その内
部はシリコンゲル１１により絶縁保護されている。ま
た、半導体チップ１の端子はアルミニウムワイヤ１２で
リードフレーム１３と接続され、リードフレーム１３は
外部接続用端子１４と接続されている。
【００２５】流路形成用銅基板９の下面には冷却液の出
入口２０が設けられ、その出入口には取付け部としての
パイプ２１が溶接されている。そして、パイプ２１には
冷却液供給用のホース２２ａおよび冷却液排出用のホー
ス２２ｂが取り付けられている。
入口２０が設けられ、その出入口には取付け部としての
パイプ２１が溶接されている。そして、パイプ２１には
冷却液供給用のホース２２ａおよび冷却液排出用のホー
ス２２ｂが取り付けられている。
【００２６】次に、上記のような半導体装置の製造方法
を、冷却液通路１００の形成方法を中心に図３により説
明する。まず、図３（ａ）に示すように、放熱用銅基板
７と流路形成用銅基板９とを接合金属８を介して接合す
る。次に、図３（ｂ）に示すように、放熱用銅基板７の
上面、即ち流路形成用銅基板９の反対側の面に研削処理
を施し、その面の平面度を向上させる。その後、図３
（ｃ）にように、予め半導体チップ１を接合しておいた
窒化アルミ板４を研削により平面度を向上させた放熱用
銅基板７の上面に接合する。接合の際には、窒化アルミ
板４下面の導電体層５側を低温半田層６によって放熱用
銅基板７の上面に接合する。
を、冷却液通路１００の形成方法を中心に図３により説
明する。まず、図３（ａ）に示すように、放熱用銅基板
７と流路形成用銅基板９とを接合金属８を介して接合す
る。次に、図３（ｂ）に示すように、放熱用銅基板７の
上面、即ち流路形成用銅基板９の反対側の面に研削処理
を施し、その面の平面度を向上させる。その後、図３
（ｃ）にように、予め半導体チップ１を接合しておいた
窒化アルミ板４を研削により平面度を向上させた放熱用
銅基板７の上面に接合する。接合の際には、窒化アルミ
板４下面の導電体層５側を低温半田層６によって放熱用
銅基板７の上面に接合する。
【００２７】このような方法で製造すれば、図３（ａ）
における放熱用銅基板７と流路形成用銅基板９との接合
の際に生じた放熱用銅基板７の反り等の熱変形によって
放熱用銅基板７の上面が劣化していても、図３（ｂ）で
その面の平面度を向上させてから窒化アルミ板４を接合
することになるため、図３（ｃ）における窒化アルミ板
４の接合時の半田層のむらをなくし均一な接合を行うこ
とができる。なお、ここでは両者の接合前に、ホースの
取付け部としてのパイプ２１を流路形成用銅基板９に取
り付けているが、両者の接合後または窒化アルミ板４お
よび半導体チップ１の接合後に取り付けてもよい。
における放熱用銅基板７と流路形成用銅基板９との接合
の際に生じた放熱用銅基板７の反り等の熱変形によって
放熱用銅基板７の上面が劣化していても、図３（ｂ）で
その面の平面度を向上させてから窒化アルミ板４を接合
することになるため、図３（ｃ）における窒化アルミ板
４の接合時の半田層のむらをなくし均一な接合を行うこ
とができる。なお、ここでは両者の接合前に、ホースの
取付け部としてのパイプ２１を流路形成用銅基板９に取
り付けているが、両者の接合後または窒化アルミ板４お
よび半導体チップ１の接合後に取り付けてもよい。
【００２８】次に、本実施形態の半導体装置を用いた機
器の一例として、インバータ装置について説明する。イ
ンバータ装置を３相分全てに対応する構成とするために
は、半導体チップとして図４に示すような回路で構成さ
れる６イン１モジュール構成を有するものを用いればよ
い。図４においては、電力制御用素子として高速低損失
のＩＧＢＴチップ３１を用いている。また、それぞれの
ＩＧＢＴチップ３１に対してはダイオード３２が接続さ
れている。
器の一例として、インバータ装置について説明する。イ
ンバータ装置を３相分全てに対応する構成とするために
は、半導体チップとして図４に示すような回路で構成さ
れる６イン１モジュール構成を有するものを用いればよ
い。図４においては、電力制御用素子として高速低損失
のＩＧＢＴチップ３１を用いている。また、それぞれの
ＩＧＢＴチップ３１に対してはダイオード３２が接続さ
れている。
【００２９】図５は、上記のような半導体装置を用いた
インバータ装置の一例を示す構成図である。図５におい
て、半導体装置４２はインバータボックス４１に組み込
まれ、さらにインバータボックス４１内には電圧平滑用
の電解コンデンサ４３、半導体装置４２に制御信号を送
信するコントローラ４５、電流センサを備えたスナバ回
路基板４４が備えられている。
インバータ装置の一例を示す構成図である。図５におい
て、半導体装置４２はインバータボックス４１に組み込
まれ、さらにインバータボックス４１内には電圧平滑用
の電解コンデンサ４３、半導体装置４２に制御信号を送
信するコントローラ４５、電流センサを備えたスナバ回
路基板４４が備えられている。
【００３０】インバータボックス４１には半導体装置４
２の組み込み用の開口部が設けられており、半導体装置
４２はこの開口部に嵌め込むようにして組み込まれてい
る。これにより、インバータボックス４１の外部に流路
形成用銅基板９の少なくとも下面が露出しており、その
露出した流路形成用銅基板９の面に冷却液の供給用ホー
ス２２ａおよび排出用ホース２２ｂが接続されている。
このようにインバータボックス４１の外部に流路形成用
銅基板９の少なくとも下面を露出させることにより、そ
の露出した面からの熱の放散によってさらに冷却性能が
向上するだけでなく、その露出した流路形成用銅基板９
の面に冷却液の供給用ホース２２ａおよび排出用ホース
２２ｂを接続することにより、インバータボックス４１
内部に冷却液が漏れ出すことが防止される。さらに上記
に加えて放熱用銅基板７と流路形成用銅基板９との境界
部分、即ち図１における接合金属８をボックスの外部に
露出させることもでき、それによれば、たとえその接合
金属８の部分の劣化によって冷却液が漏れるようなこと
があっても、インバータボックス４１内部に冷却液が侵
入することが防止される。以上のことから、インバータ
装置内部で絶縁不良を起こすことが避けられる。
２の組み込み用の開口部が設けられており、半導体装置
４２はこの開口部に嵌め込むようにして組み込まれてい
る。これにより、インバータボックス４１の外部に流路
形成用銅基板９の少なくとも下面が露出しており、その
露出した流路形成用銅基板９の面に冷却液の供給用ホー
ス２２ａおよび排出用ホース２２ｂが接続されている。
このようにインバータボックス４１の外部に流路形成用
銅基板９の少なくとも下面を露出させることにより、そ
の露出した面からの熱の放散によってさらに冷却性能が
向上するだけでなく、その露出した流路形成用銅基板９
の面に冷却液の供給用ホース２２ａおよび排出用ホース
２２ｂを接続することにより、インバータボックス４１
内部に冷却液が漏れ出すことが防止される。さらに上記
に加えて放熱用銅基板７と流路形成用銅基板９との境界
部分、即ち図１における接合金属８をボックスの外部に
露出させることもでき、それによれば、たとえその接合
金属８の部分の劣化によって冷却液が漏れるようなこと
があっても、インバータボックス４１内部に冷却液が侵
入することが防止される。以上のことから、インバータ
装置内部で絶縁不良を起こすことが避けられる。
【００３１】図６は放熱用銅基板７の下面に設けられる
フィンの形状について説明する図である。フィン７ａは
冷却液の流れの方向に沿うようなひれ状をしている。こ
のようなフィン７ａの形状は、例えば冷却液の流れの方
向に沿って溝７ｂを掘ることにより形成することができ
る。これに対し、図７に示すように、放熱用銅基板７Ａ
の下面から突出する円柱形状のフィン７Ｂを採用しても
よい。このようなフィン７Ｂの形状は、例えば円柱状の
棒を放熱基板７Ａに溶接等で接合することにより、形成
することができる。このようなフィン７ａや７Ｂを設け
ることにより、熱交換を行うための伝熱面積が拡大する
ため、半導体チップ１から発せられ放熱用銅基板９へと
流れた熱を冷却液に逃げ易くすることが可能となる。
フィンの形状について説明する図である。フィン７ａは
冷却液の流れの方向に沿うようなひれ状をしている。こ
のようなフィン７ａの形状は、例えば冷却液の流れの方
向に沿って溝７ｂを掘ることにより形成することができ
る。これに対し、図７に示すように、放熱用銅基板７Ａ
の下面から突出する円柱形状のフィン７Ｂを採用しても
よい。このようなフィン７Ｂの形状は、例えば円柱状の
棒を放熱基板７Ａに溶接等で接合することにより、形成
することができる。このようなフィン７ａや７Ｂを設け
ることにより、熱交換を行うための伝熱面積が拡大する
ため、半導体チップ１から発せられ放熱用銅基板９へと
流れた熱を冷却液に逃げ易くすることが可能となる。
【００３２】以上のような本実施形態によれば、冷却液
通路１００を形成するための流路形成用銅基板９を放熱
用銅基板７とは別体とするので、流路内の加工がし易
く、流路形状を様々に変えることが容易にできるため、
冷却性能に応じた流路形状とすることも容易となる。
通路１００を形成するための流路形成用銅基板９を放熱
用銅基板７とは別体とするので、流路内の加工がし易
く、流路形状を様々に変えることが容易にできるため、
冷却性能に応じた流路形状とすることも容易となる。
【００３３】フィン７ａや７Ｂを設けるので、伝熱面積
が拡大し、熱を冷却液に逃げ易くすることができる。従
って、冷却液の流速を上げずに所望の冷却性能を得るこ
とができ、放熱用銅基板７や流路形成用銅基板９の腐食
を防ぐことができる。
が拡大し、熱を冷却液に逃げ易くすることができる。従
って、冷却液の流速を上げずに所望の冷却性能を得るこ
とができ、放熱用銅基板７や流路形成用銅基板９の腐食
を防ぐことができる。
【００３４】また、インバータボックス４１の外部に流
路形成用銅基板９の少なくとも下面を露出させるので、
インバータ装置の冷却性能が向上すると共に、露出した
流路形成用銅基板９の面に冷却液の供給用ホース２２ａ
および排出用ホース２２ｂを接続したり、放熱用銅基板
７と流路形成用銅基板９との間の接合金属８をボックス
の外部に露出させるので、インバータボックス４１内部
に冷却液が漏れ出すことが防止され、インバータ装置内
部で絶縁不良を起こすことが避けられる。
路形成用銅基板９の少なくとも下面を露出させるので、
インバータ装置の冷却性能が向上すると共に、露出した
流路形成用銅基板９の面に冷却液の供給用ホース２２ａ
および排出用ホース２２ｂを接続したり、放熱用銅基板
７と流路形成用銅基板９との間の接合金属８をボックス
の外部に露出させるので、インバータボックス４１内部
に冷却液が漏れ出すことが防止され、インバータ装置内
部で絶縁不良を起こすことが避けられる。
【００３５】さらに、放熱用銅基板７と流路形成用銅基
板９との接合をしてから放熱用銅基板７上面を研削し、
絶縁基板である窒化アルミ板４をその研削後の面に接合
するので、放熱用銅基板７と流路形成用銅基板９との接
合の際に生じた熱変形による窒化アルミ板４接合時のむ
らをなくし均一な接合を行うことができる。
板９との接合をしてから放熱用銅基板７上面を研削し、
絶縁基板である窒化アルミ板４をその研削後の面に接合
するので、放熱用銅基板７と流路形成用銅基板９との接
合の際に生じた熱変形による窒化アルミ板４接合時のむ
らをなくし均一な接合を行うことができる。
【００３６】次に、本発明の第２および第３の実施形態
について、図８および図９により説明する。図８に示す
第２の実施形態、および図９に示す第３の実施形態は、
冷却液通路を流れる冷却液に乱流を発生させるものであ
る。図８では、放熱用銅基板７と流路形成用銅基板９の
間に固定式プロペラ５１を設けており、この固定式プロ
ペラ５１によって冷却液通路１０１を流れる冷却液に乱
流を起こさせており、図９では、流路形成用銅基板９に
円柱状の棒状部材５２を取り付け、この棒状部材５２に
よって冷却液通路１０２を流れる冷却液に乱流を起こさ
せている。
について、図８および図９により説明する。図８に示す
第２の実施形態、および図９に示す第３の実施形態は、
冷却液通路を流れる冷却液に乱流を発生させるものであ
る。図８では、放熱用銅基板７と流路形成用銅基板９の
間に固定式プロペラ５１を設けており、この固定式プロ
ペラ５１によって冷却液通路１０１を流れる冷却液に乱
流を起こさせており、図９では、流路形成用銅基板９に
円柱状の棒状部材５２を取り付け、この棒状部材５２に
よって冷却液通路１０２を流れる冷却液に乱流を起こさ
せている。
【００３７】上記第２および第３の実施形態のように固
定式プロペラ５１や円柱状の棒状部材５２で冷却液に乱
流を発生させることにより、第１の実施形態と同様の効
果が得られるだけでなく、冷却液と放熱用銅基板７との
熱交換が盛んになり、さらに冷却性能を向上することが
可能となる。これら図８および図９の乱流を発生させる
構造は前述の第１実施形態においても適用可能である。
定式プロペラ５１や円柱状の棒状部材５２で冷却液に乱
流を発生させることにより、第１の実施形態と同様の効
果が得られるだけでなく、冷却液と放熱用銅基板７との
熱交換が盛んになり、さらに冷却性能を向上することが
可能となる。これら図８および図９の乱流を発生させる
構造は前述の第１実施形態においても適用可能である。
【００３８】次に、本発明における第４および第５の実
施形態について、図１０および図１１により説明する。
図１０に示す第４の実施形態、および図１１に示す第５
の実施形態は、冷却液通路の流路断面積を可変としたも
のである。但し、図１０および図１１では、簡単のた
め、半導体チップや絶縁基板などはそれぞれ基板部６
０、基板部７０として簡略化して示した。
施形態について、図１０および図１１により説明する。
図１０に示す第４の実施形態、および図１１に示す第５
の実施形態は、冷却液通路の流路断面積を可変としたも
のである。但し、図１０および図１１では、簡単のた
め、半導体チップや絶縁基板などはそれぞれ基板部６
０、基板部７０として簡略化して示した。
【００３９】図１０では、放熱用銅基板６７と流路形成
用銅基板６９は可撓性を有するベローズ６１を介して接
続されており、放熱用銅基板６７、流路形成用銅基板６
９、およびベローズ６１によって冷却液通路１０３が構
成されている。また、放熱用銅基板６７を支持する支持
部材６２には支持部材６２上の軸まわりに回転するアク
チュエータ６３が備えられ、さらにアクチュエータ６３
が流路形成用銅基板６９に圧接している。そして、アク
チュエータ６３が回転することにより、流路形成用銅基
板６９は上下方向、即ち放熱用銅基板６７に対面して近
づいたり遠ざかったりする方向（図柱矢印で示す）に摺
動可能となっている。この流路形成用銅基板６９の摺動
に伴ってベローズ６１が伸縮し、その結果、冷却液通路
１０３の流路断面積が可変となっている。
用銅基板６９は可撓性を有するベローズ６１を介して接
続されており、放熱用銅基板６７、流路形成用銅基板６
９、およびベローズ６１によって冷却液通路１０３が構
成されている。また、放熱用銅基板６７を支持する支持
部材６２には支持部材６２上の軸まわりに回転するアク
チュエータ６３が備えられ、さらにアクチュエータ６３
が流路形成用銅基板６９に圧接している。そして、アク
チュエータ６３が回転することにより、流路形成用銅基
板６９は上下方向、即ち放熱用銅基板６７に対面して近
づいたり遠ざかったりする方向（図柱矢印で示す）に摺
動可能となっている。この流路形成用銅基板６９の摺動
に伴ってベローズ６１が伸縮し、その結果、冷却液通路
１０３の流路断面積が可変となっている。
【００４０】図１０のような構成の第４の実施形態によ
れば、第１の実施形態と同様の効果が得られるだけでな
く、放熱用銅基板６７と流路形成用銅基板６９との間に
形成される冷却液通路１０３の流路断面積をベローズ６
１によって調整、変更することができ、半導体チップの
発熱量に応じた最適な流速を選択し冷却を行うことがで
きる。
れば、第１の実施形態と同様の効果が得られるだけでな
く、放熱用銅基板６７と流路形成用銅基板６９との間に
形成される冷却液通路１０３の流路断面積をベローズ６
１によって調整、変更することができ、半導体チップの
発熱量に応じた最適な流速を選択し冷却を行うことがで
きる。
【００４１】図１１では、放熱用銅基板７７と流路形成
用銅基板７９の位置関係は図１０と同様であるが、両者
の摺動部分にはそれらの間をシールする部材としてＯリ
ング７１が配置されており、放熱用銅基板７７と流路形
成用銅基板７９とによって冷却液通路１０４が構成され
ている。また、図１０と同様に支持部材７２にアクチュ
エータ７３が備えられ、さらにアクチュエータ７３が流
路形成用銅基板７９に圧接している。そして、アクチュ
エータ７３の回転により、Ｏリング７１によって放熱用
銅基板７７と流路形成用銅基板７９の間がシールされた
状態で、流路形成用銅基板７９は上下方向、即ち放熱用
銅基板７７に対面して近づいたり遠ざかったりする方向
（図柱矢印で示す）に摺動可能となっている。その結
果、冷却液通路１０４の流路断面積が可変となり、第４
の実施形態と同様の効果が得られる。
用銅基板７９の位置関係は図１０と同様であるが、両者
の摺動部分にはそれらの間をシールする部材としてＯリ
ング７１が配置されており、放熱用銅基板７７と流路形
成用銅基板７９とによって冷却液通路１０４が構成され
ている。また、図１０と同様に支持部材７２にアクチュ
エータ７３が備えられ、さらにアクチュエータ７３が流
路形成用銅基板７９に圧接している。そして、アクチュ
エータ７３の回転により、Ｏリング７１によって放熱用
銅基板７７と流路形成用銅基板７９の間がシールされた
状態で、流路形成用銅基板７９は上下方向、即ち放熱用
銅基板７７に対面して近づいたり遠ざかったりする方向
（図柱矢印で示す）に摺動可能となっている。その結
果、冷却液通路１０４の流路断面積が可変となり、第４
の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４２】なお、上記の各実施の形態においては、放
熱用基板および流路形成用基板を銅製としたが、これ以
外の伝熱性のよい金属を用いてもよい。
熱用基板および流路形成用基板を銅製としたが、これ以
外の伝熱性のよい金属を用いてもよい。
【００４３】
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、冷却液通
路を形成するための流路形成用基板を放熱用基板と別体
にするので、流路内の加工がし易く、冷却性能に応じた
流路形状も容易に実現できる。
路を形成するための流路形成用基板を放熱用基板と別体
にするので、流路内の加工がし易く、冷却性能に応じた
流路形状も容易に実現できる。
【００４４】また、フィンを設けるので、伝熱面積が拡
大し、熱を冷却液に逃げ易くすることができる。
大し、熱を冷却液に逃げ易くすることができる。
【００４５】また、冷却液に乱流を発生させるので、冷
却液と放熱用銅基板との熱交換を盛んしてさらに冷却性
能を向上することができる。
却液と放熱用銅基板との熱交換を盛んしてさらに冷却性
能を向上することができる。
【００４６】また、放熱用基板と流路形成用基板との間
に形成される冷却液通路の流路断面積を可撓性接続部材
で可変としたり、放熱用基板と流路形成用基板との間に
シール部材を設けて摺動させ冷却液通路の流路断面積を
可変とするので、半導体チップの発熱量に応じた最適な
流速を選択し冷却を行うことができる。
に形成される冷却液通路の流路断面積を可撓性接続部材
で可変としたり、放熱用基板と流路形成用基板との間に
シール部材を設けて摺動させ冷却液通路の流路断面積を
可変とするので、半導体チップの発熱量に応じた最適な
流速を選択し冷却を行うことができる。
【００４７】また、本発明のインバータ装置によれば、
ボックスの外部に流路形成用基板のを露出させるのでイ
ンバータ装置の冷却性能が向上すると共に、その流路形
成用基板の外面に冷却液の供給口および排出口を設けた
り、放熱用基板と流路形成用基板との境界部分をボック
スの外部に露出させるので、冷却液の漏れを防止してイ
ンバータ装置内部での絶縁不良を回避できる。
ボックスの外部に流路形成用基板のを露出させるのでイ
ンバータ装置の冷却性能が向上すると共に、その流路形
成用基板の外面に冷却液の供給口および排出口を設けた
り、放熱用基板と流路形成用基板との境界部分をボック
スの外部に露出させるので、冷却液の漏れを防止してイ
ンバータ装置内部での絶縁不良を回避できる。
【００４８】さらに、本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、放熱用基板と流路形成用基板とを接合してから
放熱用基板の流路形成用基板とは反対側の面を研削し、
絶縁基板をその研削後の面に接合するので、放熱用基板
と流路形成用基板との接合の際に生じた熱変形による絶
縁基板接合時のむらをなくし均一な接合を行うことがで
きる。
よれば、放熱用基板と流路形成用基板とを接合してから
放熱用基板の流路形成用基板とは反対側の面を研削し、
絶縁基板をその研削後の面に接合するので、放熱用基板
と流路形成用基板との接合の際に生じた熱変形による絶
縁基板接合時のむらをなくし均一な接合を行うことがで
きる。
【００４９】以上のように本発明によれば、冷却効率が
高く、取り扱い性に優れたコンパクトな半導体装置を提
供できる。
高く、取り扱い性に優れたコンパクトな半導体装置を提
供できる。
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体装置を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】図２は図１のII-II方向から見た断面図であ
る。
る。
【図３】図１のような半導体装置の製造方法を、冷却液
通路の形成方法を中心に説明する図であって、（ａ）は
放熱用銅基板と流路形成用銅基板とを接合する状況を示
す図、（ｂ）は放熱用銅基板の上面に研削処理を施す状
況を示す図、（ｃ）は予め半導体チップを接合しておい
た窒化アルミ板を放熱用銅基板の上面に接合する状況を
示す図である。
通路の形成方法を中心に説明する図であって、（ａ）は
放熱用銅基板と流路形成用銅基板とを接合する状況を示
す図、（ｂ）は放熱用銅基板の上面に研削処理を施す状
況を示す図、（ｃ）は予め半導体チップを接合しておい
た窒化アルミ板を放熱用銅基板の上面に接合する状況を
示す図である。
【図４】図１の半導体チップの回路構成の一例である６
イン１モジュールの回路構成を示す図である。
イン１モジュールの回路構成を示す図である。
【図５】図１のような半導体装置を用いた機器の一例で
あるインバータ装置を示す構成図である。
あるインバータ装置を示す構成図である。
【図６】放熱用銅基板の下面に設けられるフィンの形状
を示す図であって、（ａ）は冷却液の流れの方向に沿う
ようなひれ状のフィンの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−
Ｂ方向から見た断面図である。
を示す図であって、（ａ）は冷却液の流れの方向に沿う
ようなひれ状のフィンの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−
Ｂ方向から見た断面図である。
【図７】放熱用銅基板の下面に設けられるフィンの形状
を示す図であって、（ａ）は放熱用銅基板の下面から突
出する円柱形状のフィンの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ
−Ｂ方向から見た断面図である。
を示す図であって、（ａ）は放熱用銅基板の下面から突
出する円柱形状のフィンの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ
−Ｂ方向から見た断面図である。
【図８】本発明の第の２実施形態による半導体装置を説
明する図であって、固定式プロペラによって冷却液に乱
流を起こさせる構成を示す図である。
明する図であって、固定式プロペラによって冷却液に乱
流を起こさせる構成を示す図である。
【図９】本発明の第の３実施形態による半導体装置を説
明する図であって、円柱状の棒状部材によって冷却液に
乱流を起こさせる構成を示す図である。
明する図であって、円柱状の棒状部材によって冷却液に
乱流を起こさせる構成を示す図である。
【図１０】本発明の第の４実施形態による半導体装置を
説明する図であって、可撓性を有するベローズにより流
路断面積を可変とする構成を示す図である。
説明する図であって、可撓性を有するベローズにより流
路断面積を可変とする構成を示す図である。
【図１１】本発明の第の５実施形態による半導体装置を
説明する図であって、放熱用銅基板と流路形成用銅基板
の摺動部分にＯリングを配置し、流路断面積を可変とす
る構成を示す図である。
説明する図であって、放熱用銅基板と流路形成用銅基板
の摺動部分にＯリングを配置し、流路断面積を可変とす
る構成を示す図である。
【図１２】従来の水冷式の冷却方式を採用した半導体装
置の一例を示す図である。
置の一例を示す図である。
【図１３】従来の水冷式の冷却方式を採用した半導体装
置の他の例を示す図である。
置の他の例を示す図である。
１ 半導体チップ ２ 高温半田層 ３ 導電体層 ４ 窒化アルミ板（絶縁基板） ５ 導電体層 ６ 低温半田層 ７ 放熱用銅基板 ７ａ フィン ７ｂ 溝 ７Ａ 放熱基板 ７Ｂ フィン ８ 接合金属 ９ 流路形成用銅基板 １０ 樹脂ケース １１ シリコンゲル １２ アルミニウムワイヤ １３ リードフレーム １４ 外部接続端子 ２０ （冷却液の）出入口 ２１ パイプ ２２ａ 冷却液供給用のホース ２２ｂ 冷却液排出用のホース ３１ ＩＧＢＴチップ ３２ ダイオード ４１ インバータボックス ４２ 半導体装置 ４３ 電解コンデンサ ４４ スナバ回路基板 ４５ コントローラ ５１ 固定式プロペラ ５２ （円柱状の）棒状部材 ６１ ベローズ ６２ 支持部材 ６３ アクチュエータ ６７ 放熱用銅基板 ６９ 流路形成用銅基板 ７１ Ｏリング ７２ 支持部材 ７３ アクチュエータ ７７ 放熱用銅基板 ７９ 流路形成用銅基板 １００，１０１，１０２，１０３，１０４ 冷却液通路
Claims (17)
- 【請求項１】 運転時の通電により発熱を伴う半導体チ
ップと、前記半導体チップを載置すると共にその半導体
チップを他の導電部分から絶縁する絶縁基板と、前記絶
縁基板を載置し前記半導体チップより発せられる熱を前
記半導体チップの反対側へ逃がす放熱用基板とを有する
半導体装置において、 前記放熱用基板に、その放熱用基板とは別体の流路形成
用基板を取り付け、前記放熱用基板と前記流路形成用基
板との間に冷却液通路を形成したことを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、前
記絶縁基板の両面にさらに導電体層を配置したことを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置において、前
記放熱用基板と前記流路形成用基板とは半田により接合
されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置において、前
記放熱用基板と前記流路形成用基板とは溶接により接合
されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の半導体装置において、前
記放熱用基板は前記半導体チップの反対側の面に放熱促
進用のフィンを備えることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体装置において、前
記フィンの形状は前記冷却液の流れに沿ったひれ状であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項７】 請求項５記載の半導体装置において、前
記フィンの形状は前記放熱用基板の片面から突出する円
柱形状であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項８】 請求項１記載の半導体装置において、前
記流路形成用基板は、前記冷却液通路への冷却液の供給
を行う供給管路の取付け部、および前記冷却液通路から
の冷却液の排出を行う排出管路の取り付け部を具備する
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項９】 請求項１記載の半導体装置において、前
記冷却液通路に、冷却液に乱流をおこす乱流発生手段を
具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の半導体装置において、
前記乱流発生手段は乱流発生用のプロペラ装置であるこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１１】 請求項９記載の半導体装置において、
前記乱流発生手段は乱流発生用の棒状部材であることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項１２】 請求項１記載の半導体装置において、
前記放熱用基板と前記流路形成用基板とは可撓性接続部
材により接続され、前記放熱用基板と前記流路形成用基
板との間に形成される冷却液通路の流路断面積は前記可
撓性接続部材によって可変であることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項１３】 請求項１記載の半導体装置において、
前記流路形成用基板は前記放熱用基板の方向に摺動可能
に配置されており、前記放熱用基板と前記流路形成用基
板との間にはシール部材が備えられ、前記放熱用基板と
前記流路形成用基板との間に形成される冷却液通路の流
路断面積は前記流路形成用基板の摺動によって可変であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１４】 ボックス内に電流変換用の半導体装置
を組み込み、入力された電流を所望の電圧および周波数
の交流電流に変換するインバータ装置において、前記半
導体装置を請求項１から１３のうちいずれか１項記載の
半導体装置とし、かつ前記半導体装置の流路形成用基板
の外面を前記ボックスの外部に露出させたことを特徴と
するインバータ装置。 - 【請求項１５】 請求項１４記載のインバータ装置にお
いて、前記ボックスの外部に露出させた前記流路形成用
基板の外面に前記冷却液の供給口および排出口を設けた
ことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項１６】 請求項１４記載のインバータ装置にお
いて、さらに前記放熱用基板と前記流路形成用基板との
境界部分を前記ボックスの外部に露出させたことを特徴
とするインバータ装置。 - 【請求項１７】 運転時の通電により発熱を伴う半導体
チップを絶縁基板に載置し、前記半導体チップからの熱
を逃がす放熱用基板に前記絶縁基板を載置する半導体装
置の製造方法において、 前記放熱用基板にその放熱用基板とは別体の流路形成用
基板を取り付ける第１の工程と、前記第１の工程の後
に、前記放熱用基板の前記流路形成用基板とは反対側の
面を研削して平面度を向上させる第２の工程と、前記第
２の工程の後に、研削した前記放熱用基板の面に前記絶
縁基板を接合する第３の工程とを備えることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120541A JPH09307040A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 半導体装置、インバータ装置、および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120541A JPH09307040A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 半導体装置、インバータ装置、および半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09307040A true JPH09307040A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14788854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8120541A Pending JPH09307040A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 半導体装置、インバータ装置、および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09307040A (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPWO2021019786A1 (ja) * | 2019-08-01 | 2021-02-04 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP8120541A patent/JPH09307040A/ja active Pending
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