Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4569766B2 - Semiconductor device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4569766B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP4569766B2
JP4569766B2 JP2005159320A JP2005159320A JP4569766B2 JP 4569766 B2 JP4569766 B2 JP 4569766B2 JP 2005159320 A JP2005159320 A JP 2005159320A JP 2005159320 A JP2005159320 A JP 2005159320A JP 4569766 B2 JP4569766 B2 JP 4569766B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
semiconductor module
semiconductor
cooling jacket
terminal block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005159320A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006339239A (en
Inventor
高人 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2005159320A priority Critical patent/JP4569766B2/en
Publication of JP2006339239A publication Critical patent/JP2006339239A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4569766B2 publication Critical patent/JP4569766B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/30Die-attach connectors

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体モジュールの発熱素子から発生する熱を冷却ジャケット内の冷媒に放熱することにより冷却する半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device that cools by releasing heat generated from a heating element of a semiconductor module to a refrigerant in a cooling jacket.

例えば、電気自動車やハイブリッド自動車など、産業機器のIPM(インテリジェントパワーモジュール)などの半導体モジュールは、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、作動時に発熱する半導体素子を備えている。これらの半導体素子は、大電流や高集積化に伴って発熱量が大きくなる。そのため、半導体モジュールを効率よく冷却することが求められている。そのため、従来の技術として、冷媒を保有する冷却ジャケットに半導体モジュールを取付けて、半導体モジュールを冷却することが従来から知られている(例えば、特許文献1)。   For example, a semiconductor module such as an IPM (intelligent power module) for industrial equipment such as an electric vehicle or a hybrid vehicle includes a semiconductor element that generates heat during operation, such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or a power MOSFET. These semiconductor elements generate a large amount of heat with large current and high integration. Therefore, it is required to cool the semiconductor module efficiently. For this reason, as a conventional technique, it is conventionally known to cool a semiconductor module by attaching the semiconductor module to a cooling jacket holding a refrigerant (for example, Patent Document 1).

特許文献1には、冷媒流通用の流路を形成するとともに流路外面に直接または絶縁基板を介して半導体素子を接合する冷媒ジャケットを備え、半導体素子の接合面の裏側となる流路内面に、複数の放熱用突出体を冷媒の流れに交差する方向に所定間隔で設け、各突出体は、半導体素子の略中心に対応する領域で突出長さを最大とし、その外側に向かうにつれて突出長さを漸次減少させてあることを特徴とする半導体素子の冷却装置が開示されている。   Patent Document 1 includes a coolant jacket for forming a coolant flow passage and joining a semiconductor element to the flow passage outer surface directly or via an insulating substrate, on the inner surface of the flow channel that is the back side of the joint surface of the semiconductor element. A plurality of heat-dissipating protrusions are provided at predetermined intervals in a direction crossing the refrigerant flow, and each protrusion has a maximum protrusion length in a region corresponding to the approximate center of the semiconductor element, and protrudes toward the outside. A cooling device for a semiconductor device is disclosed in which the thickness is gradually reduced.

特開2003−324173号公報JP 2003-324173 A

しかしながら、上記特許文献1にあっては、発熱素子である半導体素子を冷媒ジャケットの流路外面に対して直接または絶縁基板を介して接合していた。すなわち、半導体素子から発生する熱は、冷媒ジャケットを介して、または、冷媒ジャケットに加えて絶縁基板を介して、冷媒に放熱されるため、その冷却性能には限界があるという問題があった。   However, in the above-mentioned Patent Document 1, a semiconductor element that is a heat generating element is joined to the outer surface of the flow path of the coolant jacket directly or via an insulating substrate. That is, heat generated from the semiconductor element is radiated to the refrigerant through the refrigerant jacket or through the insulating substrate in addition to the refrigerant jacket, so that there is a problem that the cooling performance is limited.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、半導体モジュールの発熱素子から発生する熱を効率よく冷媒に放熱することができ、もって、半導体モジュールに対する冷却性能を向上させることができる半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. With a simple configuration, the heat generated from the heating element of the semiconductor module can be efficiently radiated to the refrigerant, thereby improving the cooling performance for the semiconductor module. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be used.

請求項1の半導体装置に係る発明は、上記目的を達成するため、発熱素子およびこれに接合された導電部材を有する半導体モジュールと、内部に絶縁性材料からなる冷媒を保有する冷却ジャケットと、を有し、複数の前記半導体モジュールを端子台に水密で一体に組付け、前記水冷ジャケットに開口部を形成して、該開口部に前記端子台を取付けることにより、前記半導体モジュールの発熱素子と導電部材の少なくとも一方を冷媒に浸漬したことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the semiconductor device according to claim 1 includes a semiconductor module having a heat generating element and a conductive member bonded thereto, and a cooling jacket having a coolant made of an insulating material therein. A plurality of the semiconductor modules are assembled in a watertight and integrated manner with a terminal block, an opening is formed in the water cooling jacket, and the terminal block is attached to the opening, thereby conducting electrical conductivity with the heating element of the semiconductor module. At least one of the members is immersed in a refrigerant.

請求項1の発明では、複数の前記半導体モジュールを端子台に水密で一体に組付け、前記水冷ジャケットに開口部を形成して、該開口部に前記端子台を取付けるという簡単な構成で、半導体モジュールは、その発熱素子と導電部材の少なくとも一方が、冷却ジャケット内の絶縁性材料からなる冷媒に直接浸漬されている。そのため、電気的に短絡することなく、半導体モジュールの発熱素子から発生した熱は、冷媒に直接または導電部材を介して放熱される。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of the semiconductor modules are assembled in a watertight and integrated manner with a terminal block, an opening is formed in the water cooling jacket, and the terminal block is mounted in the opening. In the module, at least one of the heating element and the conductive member is directly immersed in a refrigerant made of an insulating material in a cooling jacket. Therefore, the heat generated from the heat generating element of the semiconductor module is radiated directly to the refrigerant or via the conductive member without being electrically short-circuited.

請求項1の発明によれば、複数の前記半導体モジュールを端子台に水密で一体に組付け、この端子台を水冷ジャケットに形成した開口部に取付けることにより、前記半導体モジュールの少なくとも発熱素子または導電部材の一部を水冷ジャケット内の絶縁性材料からなる冷媒に浸漬することができ、電気的に短絡することなく、半導体モジュールの発熱素子から発生した熱が冷媒に直接または導電部材を介して放熱されるため、半導体モジュールに対する冷却性能が向上した半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, assembled together with watertight a plurality of the semiconductor module to the terminal block, by attaching the terminal block opening formed in the water-cooling jacket, at least the heating elements or conductive the semiconductor module A part of the member can be immersed in a coolant made of an insulating material in a water-cooled jacket, and heat generated from the heating element of the semiconductor module can be radiated directly to the coolant or via a conductive member without being electrically short-circuited. Therefore, a semiconductor device with improved cooling performance for the semiconductor module can be provided.

本発明の半導体装置の実施の一形態を、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動系車両のインバータ制御回路に使用されるインテリジェントパワーモジュール(IPM)1の場合により、図1〜図3に基づいて詳細に説明する。
本発明の半導体装置1は、概略、発熱素子(発熱する半導体素子)11とこれに接合された導電部材としての電極12とを有する半導体モジュール10と、内部に絶縁性材料からなる冷媒21を保有する冷却ジャケット20と、を備えており、複数の半導体モジュール10を端子台30に水密で一体に組付け、水冷ジャケット20に開口部20aを形成して、この開口部20aに端子台30を取付けることにより、半導体モジュール10の発熱素子11と導電部材としての電極12との少なくとも一方が冷媒21に直接接するよう浸漬されている。
One embodiment of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 in the case of an intelligent power module (IPM) 1 used in an inverter control circuit of an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. Explained.
The semiconductor device 1 of the present invention generally has a semiconductor module 10 having a heating element (semiconductor element that generates heat) 11 and an electrode 12 as a conductive member joined thereto, and a refrigerant 21 made of an insulating material inside. And a plurality of semiconductor modules 10 are assembled in a watertight manner integrally with the terminal block 30, an opening 20 a is formed in the water cooling jacket 20, and the terminal block 30 is attached to the opening 20 a. it makes at least one of the heat generation element 11 and the electrode 12 as the conductive member of the semiconductor module 10 is immersed to contact directly the refrigerant 21.

図1に示した実施の形態では、冷却ジャケット20は、インバータケース3の内部に形成された冷媒21を循環流動させる流路3aにより構成されている。そして、冷却ジャケット20には、半導体装置1として、昇圧用のIPM1aおよび走行用のIPM1bと、リアクトル5と、冷媒21を冷却ジャケット20内で強制的に循環流通させるための循環手段としてのポンプ6と、冷媒21を冷却するための熱交換器7とが、それぞれ対応するように形成された開口部20aに対して水密に取付けられている。なお、冷却ジャケット20内で冷媒21を自然に対流させるなど、強制的に循環流通させない場合には、ポンプ6は必要でない。   In the embodiment shown in FIG. 1, the cooling jacket 20 is constituted by a flow path 3 a that circulates and flows the refrigerant 21 formed inside the inverter case 3. In the cooling jacket 20, as the semiconductor device 1, the pressure-increasing IPM 1 a and the traveling IPM 1 b, the reactor 5, and the pump 6 as a circulation means for forcibly circulating the refrigerant 21 in the cooling jacket 20 are provided. And the heat exchanger 7 for cooling the refrigerant 21 are watertightly attached to the openings 20a formed to correspond to each other. Note that the pump 6 is not necessary when the refrigerant 21 is not forced to circulate in the cooling jacket 20, such as naturally convection.

冷却ジャケット20内に封入される冷媒21としての絶縁性流体は、例えばシリコンオイルを採用することができる。冷媒21は、冷却ジャケット20内を満たしている。また、熱交換器7に対しては、その冷媒として、例えば自動車のラジエタ冷却水(クーラント)や、エアコンディショナー用の冷媒を供給循環することができる。なお、ポンプ6の冷却ジャケット20に開口するインレット6aとアウトレット6bは、図1では近接配置されるように簡略化して示したが、実際には冷却ジャケット20内全体に冷媒21を循環供給することができるよう離して配置される。同様に、熱交換器7のインレット7aとアウトレット7bも、図1では近接配置されるように簡略化して示したが、実際には熱交換器7内全体にその冷媒を循環供給することができるよう離して配置される。   For example, silicon oil can be used as the insulating fluid as the refrigerant 21 sealed in the cooling jacket 20. The refrigerant 21 fills the inside of the cooling jacket 20. Further, as the refrigerant, for example, a radiator cooling water (coolant) of an automobile or a refrigerant for an air conditioner can be supplied and circulated to the heat exchanger 7. In addition, although the inlet 6a and the outlet 6b which open to the cooling jacket 20 of the pump 6 are shown in a simplified manner so as to be arranged close to each other in FIG. 1, the refrigerant 21 is actually circulated and supplied to the entire cooling jacket 20. It is arranged so that it can be. Similarly, the inlet 7a and outlet 7b of the heat exchanger 7 are also shown in a simplified manner so as to be arranged close to each other in FIG. 1, but actually, the refrigerant can be circulated and supplied throughout the heat exchanger 7. So as to be spaced apart.

次に、半導体モジュールの構成10を、昇圧用のIPM1aに複数設けられた板状のもの(パワーカード)であり、発熱素子11がIGBT素子(以下、場合によって、発熱素子11あるいはIGBT素子11と記する)である場合により、図2および図3に基づいて、詳細に説明する。各半導体モジュール10は、発熱素子11として例えばIGBT素子と、導電部材として一対の電極12A、12Bとを備えており、IGBT素子11の両面にそれぞれそ電極12A,12Bをはんだ付けなどにより直接面接合して一体とし、電極12A,12Bがそれぞれ半導体モジュール10の表面を構成するように露出した状態で、絶縁性樹脂18によってモールド成形してなるものである。半導体モジュール(パワーカード)10は、例えば三相交流モータの各相を制御する目的のために6枚一組で端子台30に取付けられている。なお、電極12は、一対で構成されることに限定されることなく、例えば発熱素子11がさらに信号入力用端子を有する場合には、かかる信号入力用端子と接続される電極が設けられることになる。この信号入力用端子と接続される電極は、半導体モジュール10の表面に露出させることも、露出することなく半導体モジュール10内に配置することもできる。
IGBT素子11は、図2および図3に示した実施の形態の場合、板状の本体の一方の面に部分的に突出した部分を有する2段形状となっており、その突出した部分の面と本体の他方の面とにそれぞれ接続端子を有している。各電極12A,12Bは、IGBT素子11の接続端子が設けられた面とそれぞれ面接合される接合部14と、所定の極性のバスバー16、17と接続される端子部15とにより構成されている。電極12は、導電性を有していることは勿論であるが、特に接合部14が高い熱伝導率を有する素材からなり、はんだ層13を介してIGBT素子11の接続端子が設けられた各面を密着させて直接面接合するために、IGBT素子11の接続端子が設けられた各面よりも面積が大きくなるように成形されている。電極12の端子部15は、半導体モジュール10の基部端面から突出し、所定のバスバー16、17と接続されている。なお、本発明では、冷媒21として絶縁性流体を採用するため、導電部材として、IGBT素子11の両面の接続端子に面接合される板状の接合部14を有する電極12に替えて、例えばリード線など線状のものを使用して、IGBT素子11を半導体モジュール10の表面に直接露出させて少なくともその一部が冷媒21に接するよう構成することもできる。
Next, the configuration 10 of the semiconductor module is a plate-like one (power card) provided in the IPM 1a for boosting, and the heating element 11 is an IGBT element (hereinafter referred to as the heating element 11 or the IGBT element 11 in some cases). Will be described in detail with reference to FIG. 2 and FIG. Each semiconductor module 10 includes, for example, an IGBT element as a heating element 11 and a pair of electrodes 12A and 12B as conductive members, and the electrodes 12A and 12B are directly surface-bonded to both surfaces of the IGBT element 11 by soldering or the like. The electrodes 12A and 12B are molded by the insulating resin 18 in a state where the electrodes 12A and 12B are exposed so as to constitute the surface of the semiconductor module 10, respectively. The semiconductor module (power card) 10 is attached to the terminal block 30 in a set of six for the purpose of controlling each phase of a three-phase AC motor, for example. Note that the electrodes 12 are not limited to being configured as a pair. For example, when the heating element 11 further includes a signal input terminal, an electrode connected to the signal input terminal is provided. Become. The electrode connected to the signal input terminal can be exposed on the surface of the semiconductor module 10 or can be disposed in the semiconductor module 10 without being exposed.
In the case of the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the IGBT element 11 has a two-stage shape having a part projecting partially on one surface of the plate-like main body, and the surface of the projecting part And the other surface of the main body each have a connection terminal. Each of the electrodes 12A and 12B includes a surface on which the connection terminal of the IGBT element 11 is provided, a joint portion 14 that is surface-bonded, and a terminal portion 15 that is connected to bus bars 16 and 17 having a predetermined polarity. . Of course, the electrode 12 has conductivity, but the joint 14 is made of a material having high thermal conductivity, and each of the connection terminals of the IGBT element 11 is provided via the solder layer 13. In order to directly bond the surfaces with each other, the surface of the IGBT element 11 is formed so as to have a larger area than each surface provided with the connection terminals. The terminal portion 15 of the electrode 12 protrudes from the base end face of the semiconductor module 10 and is connected to predetermined bus bars 16 and 17. In the present invention, since an insulating fluid is used as the refrigerant 21, for example, a lead is used instead of the electrode 12 having the plate-like joint portion 14 that is surface-joined to the connection terminals on both sides of the IGBT element 11 as the conductive member. It is also possible to use a linear element such as a wire so that the IGBT element 11 is directly exposed on the surface of the semiconductor module 10 and at least a part thereof is in contact with the refrigerant 21.

半導体モジュール10を製造するに際しては、IGBT素子11の両面にそれぞれ電極12A,12Bの接合部14をはんだ付けなどにより直接面接合して一体とし、両電極12A,12BのIGBT素子11と接していない面が成形型の内面と接するようにして成形型内に配置して絶縁性樹脂18を充填することなどにより、電極12が半導体モジュール10の表面に露出した状態にモールド成形することができる。各半導体モジュール10の基部は、冷却ジャケット20内に位置する電極12の接合部14が露出している部分よりも大きく成形されている。各半導体モジュール10は、端子台30に形成された孔30aに挿通され、基部が接着剤により接着されるとともにポッティング樹脂31を注入して硬化させて埋め込まれることにより、端子台30に対して水密にシールされた状態で一体に組付られている。冷却ジャケット20には、端子台30を嵌合し得る形状の開口部20aが形成されており、開口部20aの周囲には、Oリングなどのシール部材8を保持する凹溝が形成されている。端子台30は、冷却ジャケット20の開口部20aに嵌合されて、そのフランジ30bがシール部材8によりシールされた状態で冷却ジャケット20に取付けられる。したがって、冷却ジャケット20内の冷媒21が、各半導体モジュール10と端子台30の孔30aとの間、および、端子台30と冷却ジャケット20の開口部20aとの間から漏れ出ることはない。なお、半導体モジュール10は、この実施の形態では板状に成形されていることから、その面が冷却ジャケット20内の冷媒21の流動方向と平行に配置すれば、流動抵抗が少なくなってポンプ6の負荷を抑えることができるとともに、各半導体モジュール10を均等に冷却することなどができる。さらに、電極12の表面には、必要に応じてフィンを設けることもできる。また、本発明では、冷媒21として絶縁性流体を採用するため、モールド成形された半導体モジュール10は、冷媒21が冷却ジャケット20内から絶縁性樹脂18と電極12の端子部15が通る部分との間から外部に漏れ出ることがないようにモールド成形できればよい。そして、上述したように、IGBT素子11と電極12の接合部のいずれか一方のみを半導体モジュール10の表面に露出させて直接冷媒21に接するよう構成することなく、IGBT素子11と電極12の接合部の周囲を絶縁性樹脂18でモールド成形することなく、双方11、14の少なくとも一部が直接冷媒21に接するよう構成することもできる。   When manufacturing the semiconductor module 10, the joint portions 14 of the electrodes 12A and 12B are directly joined to both surfaces of the IGBT element 11 by soldering or the like, and are not in contact with the IGBT elements 11 of both electrodes 12A and 12B. The electrode 12 can be molded so as to be exposed on the surface of the semiconductor module 10 by being placed in the mold and filled with the insulating resin 18 so that the surface is in contact with the inner surface of the mold. The base portion of each semiconductor module 10 is formed larger than the portion where the joint portion 14 of the electrode 12 located in the cooling jacket 20 is exposed. Each semiconductor module 10 is inserted into a hole 30 a formed in the terminal block 30, and a base portion is adhered by an adhesive and is injected and cured by being injected with a potting resin 31. It is assembled in one piece in a sealed state. The cooling jacket 20 is formed with an opening 20a having a shape into which the terminal block 30 can be fitted. Around the opening 20a, a concave groove for holding the seal member 8 such as an O-ring is formed. . The terminal block 30 is fitted to the cooling jacket 20 in a state where the terminal block 30 is fitted into the opening 20 a of the cooling jacket 20 and the flange 30 b is sealed by the sealing member 8. Therefore, the refrigerant 21 in the cooling jacket 20 does not leak out between each semiconductor module 10 and the hole 30a of the terminal block 30 and between the terminal block 30 and the opening 20a of the cooling jacket 20. Since the semiconductor module 10 is formed in a plate shape in this embodiment, if the surface is arranged in parallel with the flow direction of the refrigerant 21 in the cooling jacket 20, the flow resistance is reduced and the pump 6 The semiconductor module 10 can be uniformly cooled and the like. Furthermore, fins can be provided on the surface of the electrode 12 as necessary. In the present invention, since an insulating fluid is used as the refrigerant 21, the molded semiconductor module 10 has a portion where the refrigerant 21 passes from the inside of the cooling jacket 20 through the insulating resin 18 and the terminal portion 15 of the electrode 12. What is necessary is just to be able to mold so as not to leak outside from the space. As described above, the junction between the IGBT element 11 and the electrode 12 is configured without exposing only one of the junctions between the IGBT element 11 and the electrode 12 to the surface of the semiconductor module 10 and directly contacting the coolant 21. It is also possible to configure so that at least a part of both 11 and 14 is in direct contact with the coolant 21 without molding the periphery of the portion with the insulating resin 18.

以上のように構成された半導体装置では、冷却ジャケット20内を絶縁性流体からなる冷媒21が流動されている。冷媒21は、熱交換器7によって冷却されている。半導体モジュール10は、冷却ジャケット20内に突出するように取付けられて、少なくとも電極12の接合部14の一部が冷媒21に浸漬されて直接接しており、接合部14にはんだ層13を介して面接合されたIGBT素子11が冷却ジャケット20内に位置している。そのため、IGBT素子11から発生した熱は、両電極12A,12Bの接合部14を介して、これに直接接している冷媒21に放熱される。つまり、電極12は、発熱素子11とバスバー16、17を電気的に接続するという本来の機能の他に、接合部14が発熱素子11と冷媒21との間に介在する放熱板としても機能するよう構成されている。しかも、半導体モジュール10の両面に電極12A,12Bの接合部14がそれぞれ露出しており、発熱素子11の熱がその両面から放熱されるため、半導体モジュール10を効率よく確実に冷却することができる。そして、冷媒21が絶縁性流体により構成されているため、電極12A、12Bが冷媒21を介して互いに電気的に短絡することはない。したがって、半導体モジュール10の発熱素子11から発生する熱を冷却ジャケット20の冷媒21に効率よく確実に放熱することができ、半導体モジュール10に対する冷却性能を向上させることができる。また、上述したように、板状の接合部14を有する電極12に替えて線状の導電部材を使用して、発熱素子11を半導体モジュール10の表面に直接露出させて冷媒21に浸漬するよう構成した場合には、発熱素子11から発生する熱を冷媒21に直接放熱することができるため、冷却効率がさらに向上する。   In the semiconductor device configured as described above, the coolant 21 made of an insulating fluid flows in the cooling jacket 20. The refrigerant 21 is cooled by the heat exchanger 7. The semiconductor module 10 is mounted so as to protrude into the cooling jacket 20, and at least a part of the joint portion 14 of the electrode 12 is immersed in the coolant 21 and is in direct contact with the joint portion 14 via the solder layer 13. The surface-bonded IGBT element 11 is located in the cooling jacket 20. Therefore, the heat generated from the IGBT element 11 is dissipated to the refrigerant 21 that is in direct contact with the two electrodes 12A and 12B through the joint portion 14. That is, the electrode 12 functions not only as an original function of electrically connecting the heat generating element 11 and the bus bars 16 and 17 but also as a heat radiating plate in which the joint portion 14 is interposed between the heat generating element 11 and the refrigerant 21. It is configured as follows. Moreover, since the joint portions 14 of the electrodes 12A and 12B are exposed on both surfaces of the semiconductor module 10, and the heat of the heating element 11 is radiated from both surfaces, the semiconductor module 10 can be efficiently and reliably cooled. . And since the refrigerant | coolant 21 is comprised with the insulating fluid, electrode 12A, 12B does not mutually short-circuit through the refrigerant | coolant 21. FIG. Therefore, the heat generated from the heating element 11 of the semiconductor module 10 can be efficiently and reliably radiated to the refrigerant 21 of the cooling jacket 20, and the cooling performance for the semiconductor module 10 can be improved. Further, as described above, a linear conductive member is used instead of the electrode 12 having the plate-like joint portion 14 so that the heating element 11 is directly exposed to the surface of the semiconductor module 10 and is immersed in the refrigerant 21. When configured, the heat generated from the heat generating element 11 can be directly radiated to the refrigerant 21, so that the cooling efficiency is further improved.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることはない。半導体モジュール10の発熱素子11がIGBT素子以外の他の半導体素子である場合にも、本発明を適用することができる。本発明の半導体装置1は、電動系車両以外の産業機器のインバータモジュールなど、発熱素子11から発生する熱を冷媒21に放熱することにより冷却するものであれば、適用することができる。半導体モジュール10は、パワーカードとして6枚一組使用される場合に限定されることなく、半導体装置1によっては、単数でもよく、また6枚以外の複数を組として構成することもできる。また、発熱素子11の発熱量が小さい場合などには、電極12A,12Bの一方のみを半導体のジュール10の表面に露出させて冷媒21に接触すべく浸漬するよう構成してもよい。さらに、発熱素子11の形状などによっては、半導体モジュール10を板状に成形することなく、棒状などに成形してもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment. The present invention can also be applied when the heat generating element 11 of the semiconductor module 10 is a semiconductor element other than the IGBT element. The semiconductor device 1 of the present invention can be applied as long as it is cooled by dissipating heat generated from the heating element 11 to the refrigerant 21 such as an inverter module of an industrial device other than an electric vehicle. The semiconductor module 10 is not limited to the case where a set of six power cards is used, and may be singular depending on the semiconductor device 1, or a plurality of sets other than six may be configured. Further, when the amount of heat generated by the heat generating element 11 is small, only one of the electrodes 12A and 12B may be exposed on the surface of the semiconductor joule 10 and immersed in contact with the refrigerant 21. Further, depending on the shape of the heating element 11, the semiconductor module 10 may be formed into a rod shape or the like without being formed into a plate shape.

本発明の半導体装置全体の実施の一形態を説明するために示した概念図である。It is the conceptual diagram shown in order to demonstrate one Embodiment of the whole semiconductor device of this invention. 半導体モジュールの実施の一形態を説明するために示した断面図である。It is sectional drawing shown in order to demonstrate one Embodiment of a semiconductor module. 図2に示した半導体モジュールの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the semiconductor module shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10:パワーカード(半導体モジュール)、 11:発熱素子、 12:電極、 20:冷却ジャケット、 21:冷媒
10: Power card (semiconductor module) 11: Heating element 12: Electrode 20: Cooling jacket 21: Refrigerant

Claims (1)

発熱素子およびこれに接合された導電部材を有する半導体モジュールと、
内部に絶縁性材料からなる冷媒を保有する冷却ジャケットと、を有し、
複数の前記半導体モジュールを端子台に水密で一体に組付け、前記水冷ジャケットに開口部を形成して、該開口部に前記端子台を取付けることにより、前記半導体モジュールの発熱素子と導電部材の少なくとも一方を冷媒に浸漬したことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor module having a heating element and a conductive member bonded thereto;
A cooling jacket holding a refrigerant made of an insulating material inside,
Assembling a plurality of the semiconductor modules to a terminal block in a watertight manner, forming an opening in the water-cooling jacket, and attaching the terminal block to the opening, so that at least the heating element and the conductive member of the semiconductor module A semiconductor device characterized in that one is immersed in a refrigerant.
JP2005159320A 2005-05-31 2005-05-31 Semiconductor device Expired - Fee Related JP4569766B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005159320A JP4569766B2 (en) 2005-05-31 2005-05-31 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005159320A JP4569766B2 (en) 2005-05-31 2005-05-31 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006339239A JP2006339239A (en) 2006-12-14
JP4569766B2 true JP4569766B2 (en) 2010-10-27

Family

ID=37559573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005159320A Expired - Fee Related JP4569766B2 (en) 2005-05-31 2005-05-31 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4569766B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4844434B2 (en) * 2007-03-05 2011-12-28 トヨタ自動車株式会社 Reactor fixing structure
JP2009085526A (en) * 2007-10-01 2009-04-23 Daikin Ind Ltd Air conditioner
JP5481148B2 (en) * 2009-10-02 2014-04-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 Semiconductor device, power semiconductor module, and power conversion device including power semiconductor module
JP5380376B2 (en) * 2010-06-21 2014-01-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power semiconductor device
JP5621908B2 (en) 2011-03-10 2014-11-12 トヨタ自動車株式会社 Cooler
DE102014208255B4 (en) * 2014-04-30 2016-09-01 Conti Temic Microelectronic Gmbh Circuit arrangement, current transformer with a circuit arrangement
DE102016200724A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Robert Bosch Gmbh Device for cooling at least one bus bar and corresponding power circuit
DE102016218817A1 (en) * 2016-09-29 2018-03-29 Audi Ag Electronic power module
JP7359642B2 (en) * 2019-10-25 2023-10-11 株式会社日立製作所 power semiconductor device
CN114566468B (en) * 2022-04-29 2022-07-01 深圳正为格智能科技有限公司 Semiconductor device with protection function

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07336077A (en) * 1994-06-14 1995-12-22 Fujitsu Ltd Heater package cooling structure
JP2000243886A (en) * 1999-02-22 2000-09-08 Toshiba Corp Cooling body for power semiconductor device
JP2000357766A (en) * 1999-06-14 2000-12-26 Hitachi Ltd Method of sealing liquid refrigerant in module
JP2002280507A (en) * 2001-03-19 2002-09-27 Advantest Corp Heating element cooling apparatus and heating element mounting unit
JP4292913B2 (en) * 2003-08-06 2009-07-08 株式会社デンソー Semiconductor cooling unit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006339239A (en) 2006-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102315184B (en) Semiconductor device
CN101622708B (en) Semiconductor modules and inverter devices
CN101622707B (en) Semiconductor module and inverter apparatus
US10319665B2 (en) Cooler and cooler fixing method
JP5046378B2 (en) Power semiconductor module and power semiconductor device equipped with the module
CN101120446B (en) Semiconductor modules and semiconductor devices
CN111903049A (en) Double-sided cooling type power module and manufacturing method thereof
JP7187992B2 (en) Semiconductor modules and vehicles
CN101110555A (en) power conversion device
JP6488390B2 (en) Structure
KR102458738B1 (en) invertor for direct cooling of capacitor
CN107078659A (en) power conversion device
JP5664472B2 (en) Power converter
CN113728546A (en) Power conversion device
JP4569766B2 (en) Semiconductor device
JP2004128099A (en) Water cooling inverter
JP2023000459A (en) power converter
JP2000058746A (en) Module cooling device
US20220418088A1 (en) Power module with housed power semiconductors for controllable electrical power supply of a consumer, and method for producing same
JP2006303290A (en) Semiconductor device
JP2000068447A (en) Power module
JP2022019040A (en) Electric power conversion device
KR20140130862A (en) Power module having improved cooling performance
JP5402778B2 (en) Semiconductor device provided with semiconductor module
JP4120581B2 (en) Power module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070829

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100519

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100623

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100714

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100727

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees