半導(dǎo)體裝置、半導(dǎo)體模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及例如用作電力控制設(shè)備的半導(dǎo)體裝置、以及半導(dǎo)體模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中，公開了將冷卻套固定于半導(dǎo)體模塊的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置是下述半導(dǎo)體裝置，即，使螺釘穿過形成于冷卻套的開口，將該螺釘插入至在半導(dǎo)體模塊的散熱基板形成的螺孔中，從而將冷卻套固定于半導(dǎo)體模塊。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007 — 110025號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]關(guān)于半導(dǎo)體裝置，優(yōu)選其盡可能小型化。但是，關(guān)于在專利文獻(xiàn)I中公開的半導(dǎo)體裝置，需要確保在散熱基板設(shè)置螺孔的空間，與此相對應(yīng)地，是不利于小型化的構(gòu)造。
[0005]本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種能夠小型化的半導(dǎo)體裝置和半導(dǎo)體模塊。
[0006]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，具有:半導(dǎo)體模塊，其具有固定用冷卻鰭片和多個冷卻鰭片，該固定用冷卻鰭片比該多個冷卻鰭片長，在前端部設(shè)置有螺孔;冷卻套，其具有收容該多個冷卻鰭片和該固定用冷卻鰭片的冷媒流路、和以能夠?qū)⒙葆敳迦朐撀菘字械姆绞叫纬傻拈_口；以及螺釘，其穿過該開口而插入至該螺孔中，將該冷卻套固定于該半導(dǎo)體模塊。
[0007]本發(fā)明所涉及的其他半導(dǎo)體裝置的特征在于，具有:半導(dǎo)體模塊，其具有多個冷卻鰭片；以及冷卻套，其具有收容該多個冷卻鰭片的冷媒流路，在該半導(dǎo)體模塊和該冷卻套形成有卡扣機(jī)構(gòu)，該卡扣機(jī)構(gòu)將該半導(dǎo)體模塊固定于該冷卻套。
[0008]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體模塊的特征在于，具有:多個冷卻鰭片；以及固定用冷卻鰭片，其比該多個冷卻鰭片長，在前端部設(shè)置有螺孔。
[0009]本發(fā)明所涉及的其他半導(dǎo)體模塊的特征在于，具有:多個冷卻鰭片；以及鉤部，其向與該多個冷卻鰭片相同的方向延伸。
[0010]本發(fā)明的其他特征在以下得以明確。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)雽?dǎo)體裝置和半導(dǎo)體模塊小型化。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的分解圖。
[0014]圖2是從底面?zhèn)扔^察半導(dǎo)體模塊的斜視圖。
[0015]圖3是半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
[0016]圖4是開口及其周邊的剖視圖。
[0017]圖5是螺釘緊固后的開口及其周邊的剖視圖。
[0018]圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
[0019]圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
[0020]圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的半導(dǎo)體裝置的分解圖。
[0021]圖9是鉤部的斜視圖。
[0022]圖10是已完成的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
[0023]圖11是半導(dǎo)體裝置的包含O型環(huán)的部分的剖視圖。
[0024]圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置的分解圖。
[0025]圖13是已完成的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
[0026]圖14是半導(dǎo)體裝置的包含O型環(huán)的部分的剖視圖。
[0027]圖15是本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的半導(dǎo)體裝置的分解圖。
[0028]圖16是已完成的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置、和作為該半導(dǎo)體裝置的一部分的半導(dǎo)體模塊。對相同或者相對應(yīng)的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號，有時省略重復(fù)的說明。
[0030]實(shí)施方式I
[0031]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10的分解圖。半導(dǎo)體裝置10具有半導(dǎo)體模塊12、和固定于半導(dǎo)體模塊12的冷卻套14。首先說明半導(dǎo)體模塊12。半導(dǎo)體模塊12具有對例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等半導(dǎo)體元件進(jìn)行封裝的模塑樹脂
20 ο
[0032]控制端子21和主電極22從模塑樹脂20的側(cè)面向外部露出。由金屬形成的基底板24固定于模塑樹脂20的底面。圖2是從底面?zhèn)扔^察半導(dǎo)體模塊12的斜視圖。以與基底板24接觸的方式，設(shè)置有多個冷卻鰭片30、和固定用冷卻鰭片32。多個冷卻鰭片30和固定用冷卻鰭片32通過與基底板24相同的材料而與基底板24—體地形成。
[0033]冷卻鰭片30由例如柱鰭(pin-fin)形成，也可以由其他類型的鰭片形成。固定用冷卻鰭片32比冷卻鰭片30長。因此，固定用冷卻鰭片32與多個冷卻鰭片30相比向半導(dǎo)體模塊12的外側(cè)凸出。在固定用冷卻鰭片32的前端部設(shè)置有螺孔。上述固定用冷卻鰭片32由例如帶螺孔的凸臺形成。多個冷卻鰭片30和固定用冷卻鰭片32設(shè)置于基底板24的中央部。因此，多個冷卻鰭片30和固定用冷卻鰭片32未設(shè)置于基底板24的外周部分。固定用冷卻鰭片32設(shè)置于基底板24的大致中央。
[0034]返回圖1的說明。在半導(dǎo)體模塊12和冷卻套14之間設(shè)置O型環(huán)40和O型環(huán)42。下面，說明冷卻套14。在冷卻套14形成有冷媒流路44。冷媒的流動方向以箭頭示出。為了能夠?qū)崿F(xiàn)該冷媒的流動，在冷卻套14的相對的2個側(cè)面形成有流路開口 46、48。
[0035]在冷卻套14的上表面?zhèn)?，形成有用于將多個冷卻鰭片30和固定用冷卻鰭片32導(dǎo)入至冷媒流路44的導(dǎo)入用開口 49。多個冷卻鰭片30和固定用冷卻鰭片32穿過該導(dǎo)入用開口 49而收容于冷媒流路44。
[0036]在冷卻套14的與半導(dǎo)體模塊12相對的面(上表面)，形成有環(huán)狀的槽50。在完成了半導(dǎo)體裝置10時，該槽50將多個冷卻鰭片30和固定用冷卻鰭片32包圍。前述的O型環(huán)40收容于該槽50。
[0037]在冷卻套14以能夠?qū)⒙葆?0插入至固定用冷卻鰭片32的螺孔中的方式形成有開口 52，其中，該固定用冷卻鰭片32收容于該冷媒流路44。然后，通過將螺釘60的軸穿過開口52而插入至固定用冷卻鰭片32的螺孔中，旋緊螺釘直至螺釘60的頭部與冷卻套14的外壁抵接，從而冷卻套14被固定于半導(dǎo)體模塊12。
[0038]圖3是半導(dǎo)體裝置10的斜視圖。為了便于說明，冷卻套14僅示出一半。O型環(huán)42被冷卻套14和固定用冷卻鰭片32夾著而發(fā)生彈性變形。對此，參照圖4、5進(jìn)行說明。
[0039]圖4是開口52及其周邊的剖視圖。關(guān)于冷卻套14的開口 52，內(nèi)壁14a側(cè)的寬度(X2)比外壁14b側(cè)的寬度(Xl)大。由此，在冷卻套14的內(nèi)壁形成有锪孔部70。锪孔部70的寬度與固定用冷卻鰭片32的寬度一致。
[0040]圖5是螺釘緊固后的開口及其周邊的剖視圖。首先，將固定用冷卻鰭片32的前端部收容于锪孔部70。此時，在該前端部和锪孔部70的底面之間設(shè)置O型環(huán)42。在該狀態(tài)下，將螺釘60插入至螺孔中。通過將螺釘60旋緊，從而能夠產(chǎn)生將冷卻套14按壓于半導(dǎo)體模塊12的力。
[0041 ]通過該力，使設(shè)置于槽50的O型環(huán)40彈性變形而將冷卻套14和半導(dǎo)體模塊12之間的間隙填補(bǔ)，并且使O型環(huán)42彈性變形而將固定用冷卻鰭片32的前端部和锪孔部70的底面之間的間隙填補(bǔ)。因此，能夠利用O型環(huán)40、42，將在冷媒流路44中流動的冷媒密封于冷媒流路44內(nèi)。此外，為了將O型環(huán)40、42的彈性變形量設(shè)為對于冷媒密封來說最佳的值，對O型環(huán)40、42的外徑、槽50的形狀、锪孔部70的深度、以及固定用冷卻鰭片32的長度進(jìn)行適當(dāng)變更。
[0042]本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10構(gòu)成為，將固定用冷卻鰭片32與多個冷卻鰭片30并排地設(shè)置，該固定用冷卻鰭片32用于將半導(dǎo)體模塊12和冷卻套14固定。即，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的設(shè)置了冷卻鰭片的位置設(shè)置有固定用冷卻鰭片32，因此能夠防止半導(dǎo)體裝置的尺寸變大。而且，該固定用冷卻鰭片32與多個冷卻鰭片30同樣地有助于半導(dǎo)體模塊12的冷卻。因此，能夠?qū)雽?dǎo)體模塊12高效地冷卻，進(jìn)而，能夠?qū)雽?dǎo)體裝置10小型化。
[0043]由于O型環(huán)40設(shè)置于槽50，O型環(huán)42設(shè)置于锪孔部70，因此不會發(fā)生O型環(huán)40的整體與冷媒接觸、或者O型環(huán)42的整體與冷媒接觸的情況。因此，與O型環(huán)40、42整體和冷媒接觸的情況相比，能夠提高O型環(huán)40、42的耐久性。特別地，從圖5可知，設(shè)置于锪孔部70的O型環(huán)42幾乎不與冷媒接觸，由此，能夠提高半導(dǎo)體裝置10的可靠性。
[0044]本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10和半導(dǎo)體模塊12能夠進(jìn)行各種變形。例如，也可以將模塑樹脂20置換為殼體。另外，也可以省略锪孔部70而將冷卻套14的結(jié)構(gòu)簡化。此外，上述變形也能夠應(yīng)用于下面的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體模塊。
[0045]實(shí)施方式2
[0046]本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置在設(shè)置有多個固定用冷卻鰭片等方面，與實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置不同。圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。為了便于說明，冷卻套80僅示出一半。
[0047]半導(dǎo)體模塊90具有在前端部設(shè)置了螺孔的追加固定用冷卻鰭片92。追加固定用冷卻鰭片92的形狀與固定用冷卻鰭片32相同，該追加固定用冷卻鰭片92與基底板24相連。該追加固定用冷卻鰭片92收容于冷媒流路。
[0048]在冷卻套80以能夠?qū)⒙葆敳迦胫磷芳庸潭ㄓ美鋮s鰭片92的螺孔中的方式形成有追加開口82。追加開口82的形狀與開口52相同，該追加開口82形成锪孔部。以與螺釘60相同的方法，使追加螺釘94穿過追加開口82而插入至追加固定用冷卻鰭片92的螺孔中。此外，在锪孔部的底面和追加固定用冷卻鰭片92的前端之間設(shè)置有O型環(huán)96。
[0049]關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置，通過將螺釘60插入至固定用冷卻鰭片32的螺孔中，將追加螺釘94插入至追加固定用冷卻鰭片92的螺孔中，從而將冷卻套80固定于半導(dǎo)體模塊90。由于利用2根固定用冷卻鰭片(固定用冷卻鰭片32和追加固定用冷卻鰭片92)，因此與實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置相比，能夠提高半導(dǎo)體模塊和冷卻套的結(jié)合強(qiáng)度。
[0050]并且，通過利用2根固定用冷卻鰭片，從而在將冷卻套80安裝于半導(dǎo)體模塊90時能夠進(jìn)行定位。即，通過將2根固定用冷卻鰭片插入至冷卻套的開口，確定冷卻套相對于半導(dǎo)體模塊的位置，從而能夠防止二者的錯位。
[005