專利名稱：功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及冷卻例如IGBT模塊和/或智能功率模塊等使半導(dǎo)體元件及其控制電路一體化而成的功率半導(dǎo)體模塊的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置。
背景技術(shù)：
在搭載于例如電動車、混合動力車、電車等的電力轉(zhuǎn)換裝置中使用的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)等功率器件(半導(dǎo)體元件)，近年來也多用作與控制電路一體化而被收置于同一封裝中的IGBT模塊(以下稱為IGBTM)和/或、相對于IGBTM進(jìn)一步一體化有保護(hù)電路而被收置于同一封裝中的智能功率模塊(以下稱為IPM)。以往，作為冷卻IGBTM的冷卻裝置，已知有一種產(chǎn)品，其具備:由板狀的外壁部件構(gòu)成并且在內(nèi)部收置受到從IGBTM發(fā)出的熱而沸騰的冷媒的冷媒槽；和在冷媒槽的上部與冷媒槽相連通地設(shè)置且使從冷媒槽上升的氣相冷媒冷凝液化的散熱器，形成有陰螺紋孔的分隔件介于冷媒槽的互相相對的外壁部件間，IGBTM通過將在IGBTM設(shè)置的螺釘插穿孔中插穿的陽螺紋部件貫穿外壁部件而螺紋嵌合于分隔件的陰螺紋孔內(nèi)、從而安裝于外壁部件的外表面(參照特開平8-186209號公報)。但是，在上述公報記載的冷卻裝置中，陽螺紋部件貫穿冷媒槽的外壁部件，因此冷媒恐會泄漏。另一方面，作為冷卻沒有模塊化的IGBT等功率器件的冷卻裝置，已知有一種產(chǎn)品，其包括:由散熱基板及在散熱基板的單面一體形成的散熱翅片構(gòu)成的冷卻器；和由陶瓷板、在陶瓷板的單面設(shè)置的多孔質(zhì)金屬層及覆蓋多孔質(zhì)金屬層的表面的金屬層構(gòu)成的絕緣電路基板，絕緣電路基板的與設(shè)置陶瓷板中的多孔質(zhì)層一側(cè)相反的一側(cè)的面經(jīng)由高導(dǎo)熱性潤滑脂而裝載于冷卻器的散熱基板的另一面，陶瓷板的周緣部經(jīng)由在冷卻器的散熱基板固定的夾具而安裝于散熱基板，夾具通過使在夾具設(shè)置的螺釘插穿孔中插穿的陽螺紋部件螺紋嵌合于在冷卻器的散熱基板形成的陰螺紋孔中、從而固定，在絕緣電路基板的金屬層上軟釬焊有多個功率器件(參照特開2003-298009號公報)。但是，在特開2003-298009號公報記載的冷卻裝置中，冷卻器由散熱基板及在散熱基板的單面一體形成的散熱翅片構(gòu)成，通過在散熱翅片間流動的空氣來冷卻在絕緣電路基板的金屬層上軟釬焊的多個功率器件，因此冷卻效率不足。再有，作為與特開2003-298009號公報記載的冷卻裝置相比高效地冷卻沒有模塊化的IGBT等功率器件的冷卻裝置，已知有一種產(chǎn)品，其具備由頂壁、底壁及周壁構(gòu)成且在內(nèi)部具有冷卻流體通路的殼體、配置于殼體的流體通路內(nèi)的波紋狀散熱翅片、與殼體連接而使冷卻液流入殼體內(nèi)的流入管、與殼體連接而使冷卻液從殼體內(nèi)流出的流出管和與殼體的頂壁外表面接合的絕緣電路基板，在絕緣電路基板上接合功率器件(參照特開2009-195912 號公報)。但是，在將特開2009-195912號公報記載的冷卻裝置適用于IGBTM和/或IPM等功率半導(dǎo)體模塊的冷卻的情況下，代替在殼體的頂壁外表面接合絕緣電路基板，而在特開2009-195912號公報記載的冷卻裝置的殼體內(nèi)配置特開平8-186209號公報記載的分隔件，通過使在功率半導(dǎo)體模塊設(shè)置的螺釘插穿孔中插穿的陽螺紋部件貫穿殼體的頂壁而螺紋嵌合于分隔件的陰螺紋孔，從而將夾具固定于殼體，經(jīng)由固定了的夾具將功率半導(dǎo)體模塊安裝于殼體。但是，該情況下，陽螺紋部件貫穿殼體的頂壁，因此冷卻液體恐會泄漏。此外，分隔件會妨礙在殼體內(nèi)的冷卻液體的流暢流動，冷卻效率恐會下降。再有，無法將分隔件配置于翅片存在的部分，因此功率半導(dǎo)體模塊的設(shè)置自由度下降。為了解決將特開2009-195912號公報記載的冷卻裝置適用于功率半導(dǎo)體模塊的冷卻的情況下的上述問題，而可以考慮增大殼體的頂壁的厚度，并在殼體的頂壁形成螺紋嵌合于陽螺紋部件的陰螺紋孔，但是該情況下，由于從功率半導(dǎo)體模塊向殼體內(nèi)流動的冷卻流體的導(dǎo)熱性的下降，使得冷卻效率恐會不足。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供解決上述問題，能防止冷卻流體的泄漏，且能抑制冷卻效率的下降的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型包括以下方式。I) 一種功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于，具備在內(nèi)部設(shè)有冷卻流體通路的冷卻器和固定于冷卻器且將功率半導(dǎo)體模塊安裝于冷卻器的安裝器，在冷卻器的內(nèi)表面朝向冷卻流體通路的器壁部分的外表面整體中的至少一部分設(shè)置有搭載功率半導(dǎo)體模塊的搭載部，安裝器包括:由導(dǎo)熱性材料構(gòu)成且沿冷卻器的搭載部接合的導(dǎo)熱板；和陽螺紋部件，其由板狀頭部及陽螺紋部構(gòu)成、板狀頭部位于冷卻器側(cè)并且陽螺紋部貫穿導(dǎo)熱板，陽螺紋部件的板狀頭部嵌入于在導(dǎo)熱板的冷卻器側(cè)的面形成的凹處內(nèi)使得其不會從該面突出到冷卻器側(cè)且阻止其繞陽螺紋部的軸線旋轉(zhuǎn)。2)根據(jù)上述I)所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于，陽螺紋部件的板狀頭部由比導(dǎo)熱板硬質(zhì)的材料形成，陽螺紋部件的板狀頭部被壓入導(dǎo)熱板的冷卻器側(cè)的面，從而在導(dǎo)熱板的冷卻器側(cè)的面形成凹處，并且陽螺紋部件的板狀頭部嵌入于該凹處內(nèi)使得其不從該面突出到冷卻器側(cè)且阻止其繞陽螺紋部的軸線旋轉(zhuǎn)。3)根據(jù)上述I)所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于，在陽螺紋部件的板狀頭部的朝向陽螺紋部側(cè)的面，一體形成有多個突起。4)根據(jù)上述I)所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于，冷卻器具備在內(nèi)部具有冷卻流體通路的殼體，在殼體內(nèi)的冷卻流體通路上配置有散熱翅片，在殼體的殼壁部分的內(nèi)表面朝向冷卻流體通路的部分的外表面整體中的至少一部分設(shè)置有搭載功率半導(dǎo)體模塊的搭載部。5)根據(jù)上述I)所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于，導(dǎo)熱板由鋁構(gòu)成，陽螺紋部件由比形成導(dǎo)熱板的鋁硬質(zhì)的鋁構(gòu)成。6)根據(jù)上述I)所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于，導(dǎo)熱板由鋁構(gòu)成，陽螺紋部件由比形成導(dǎo)熱板的鋁硬質(zhì)的鐵合金構(gòu)成。7)根據(jù)上述I)所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于，導(dǎo)熱板由銅合金構(gòu)成，陽螺紋部件由比形成導(dǎo)熱板的銅合金硬質(zhì)的鐵合金構(gòu)成。[0019]根據(jù)上述1)1)的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，具備在內(nèi)部設(shè)有冷卻流體通路的冷卻器和固定于冷卻器且將功率半導(dǎo)體模塊安裝于冷卻器的安裝器，在冷卻器的內(nèi)表面朝向冷卻流體通路的器壁部分的外表面整體中的至少一部分設(shè)置有搭載功率半導(dǎo)體模塊的搭載部，安裝器包括由導(dǎo)熱性材料構(gòu)成且沿冷卻器的搭載部接合的導(dǎo)熱板和由板狀頭部及陽螺紋部構(gòu)成并且板狀頭部位于冷卻器側(cè)且陽螺紋部貫穿導(dǎo)熱板的陽螺紋部件，陽螺紋部件的板狀頭部嵌入于在導(dǎo)熱板的冷卻器側(cè)的面形成的凹處內(nèi)使得其不從該面突出到冷卻器側(cè)且阻止其繞陽螺紋部的軸線旋轉(zhuǎn)，因此能夠?qū)惭b器的陽螺紋部件的陽螺紋部插穿在功率半導(dǎo)體模塊設(shè)置的螺釘插穿孔，并從陽螺紋部的前端部螺紋嵌合螺母來將功率半導(dǎo)體模塊安裝于安裝器。因此，由于陽螺紋部件沒有貫穿冷卻器的器壁部分，因此能夠防止冷卻流體從冷卻器內(nèi)泄漏。再有，導(dǎo)熱板只要具有能夠形成陽螺紋部件的板狀頭部嵌入的凹處的厚度即可，因此與專利文獻(xiàn)3記載的殼體中的形成陰螺紋孔的頂壁相比，可使壁厚變薄。因此，能夠抑制由于從功率半導(dǎo)體模塊向在冷卻器內(nèi)的冷卻流體通路流動的冷卻流體傳導(dǎo)的導(dǎo)熱性下降及導(dǎo)熱性下降，而導(dǎo)致冷卻效率下降。

圖1是表示在本實用新型的冷卻裝置中安裝了 IPM的狀態(tài)的立體圖。圖2是圖1中A-A線放大剖視圖。圖3是圖2的局部放大圖。圖4是表示在制造圖1的冷卻裝置的方法中在導(dǎo)熱板上安裝陽螺紋部件前的狀態(tài)的立體圖。圖5是表示陽螺紋部件的變形例的立體圖。
具體實施方式
下面參照附圖來說明本實用新型的實施方式。該實施方式是將本實用新型涉及的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置適用于IPM的冷卻的實施方式。再有，在以下的說明中，將圖2的上下、左右稱為上下、左右，將圖1的右側(cè)稱為前，將與其相反的一側(cè)稱為后。此外，在以下的說明中，“鋁”這一術(shù)語既包括純鋁外還包括鋁合金。圖廣圖3表示在本實用新型涉及的冷卻裝置中安裝了 IPM的狀態(tài)，圖4表示制造本實用新型涉及的冷卻裝置的方法的一個工序。在圖1及圖2中，IPM冷卻裝置I (功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置)具備:冷卻器2 ;和固定于冷卻器2且將必要數(shù)量的IPM (I)安裝于冷卻器2的安裝器3。冷卻器2具備:在內(nèi)部具有冷卻流體通路5的殼體4 ;在殼體4內(nèi)的冷卻流體通路5上配置的鋁制散熱翅片6 ;與殼體4連接且使冷卻流體流入殼體4內(nèi)的鋁制入口管7 ;和與殼體4連接且使冷卻流體從殼體4內(nèi)流出的出口管8。殼體4包括頂壁9、底壁11及周壁12,在前側(cè)緣部的右端部前方突出狀地設(shè)置有冷卻流體流入部13，并且同樣地在前側(cè)緣部的左端部前方突出狀地設(shè)置有冷卻流體流出部14，入口管7與冷卻流體流入部13連接，出口管8與冷卻流體流出部14連接。殼體4通過將鋁制上構(gòu)成部件15和鋁制下構(gòu)成部件16互相軟釬焊而形成，該鋁制上構(gòu)成部件15構(gòu)成頂壁9以及周壁12、冷卻流體流入部13和冷卻流體流出部14的上半部，該鋁制下構(gòu)成部件16構(gòu)成底壁11以及周壁12、冷卻流體流入部13和冷卻流體流出部14的下半部。在殼體4的右端部，在殼體4的前后方向的全長范圍內(nèi)設(shè)置有與冷卻流體流入部13連通的入口集液部17，在殼體4的左端部，在殼體4的前后方向的全長范圍內(nèi)設(shè)置有與冷卻流體流出部14連通的出口集液部18。殼體4的冷卻流體通路5設(shè)置成，在周壁12的前后兩側(cè)壁部間且在入口集液部17和出口集液部18之間的部分，冷卻流體從右方流向左方。散熱翅片6是由波峰部6a、波谷部6b及將波谷部6a和波谷部6b連結(jié)的連結(jié)部6c構(gòu)成的波紋狀，配置于冷卻流體通路5使得波峰部6a及波谷部6b的長度方向朝向左右方向，波峰部6a在殼體4的頂壁9軟釬焊并且波谷部6b在同一底壁11軟釬焊。而且，在冷卻器2的殼體4的頂壁9的內(nèi)表面朝向冷卻流體通路5的部分整個外表面，設(shè)有搭載IPM (I)的搭載部19。安裝器3包括:包含鋁和/或銅(包括銅合金)等導(dǎo)熱率為15(T450W/mK左右的導(dǎo)熱性材料構(gòu)成，且在冷卻器2的殼體4的底壁9的搭載部19重疊地軟釬焊的導(dǎo)熱板21 ;和陽螺紋部件22，其由板狀頭部23及與板狀頭部23 —體形成的陽螺紋部24構(gòu)成，且陽螺紋部24貫穿導(dǎo)熱板21使得板狀頭部23位于冷卻器2側(cè)(下側(cè))。用標(biāo)記25來表示將導(dǎo)熱板21在頂壁9的搭載部19軟釬焊的軟釬焊材料層。陽螺紋部件22的陽螺紋部24從下方貫穿形成于導(dǎo)熱板21的通孔26，板狀頭部23嵌入在導(dǎo)熱板21的下表面21a (冷卻器2側(cè)的面)形成的凹處28內(nèi)嵌入，使得板狀頭部23不會從下表面突出到冷卻器2側(cè)且阻止其繞陽螺紋部24的軸線旋轉(zhuǎn)。這里，如果舉導(dǎo)熱板21及陽螺紋部件22的組合的例子，則表示為以下的表。
權(quán)利要求1.一種功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于，具備: 在內(nèi)部設(shè)有冷卻流體通路的冷卻器；和 固定于冷卻器且將功率半導(dǎo)體模塊安裝于冷卻器的安裝器， 在冷卻器的內(nèi)表面朝向冷卻流體通路的器壁部分的外表面整體中的至少一部分，設(shè)置有搭載功率半導(dǎo)體模塊的搭載部， 安裝器包括:由導(dǎo)熱性材料構(gòu)成且沿冷卻器的搭載部接合的導(dǎo)熱板；和陽螺紋部件，其由板狀頭部及陽螺紋部構(gòu)成并且板狀頭部位于冷卻器側(cè)并且陽螺紋部貫穿導(dǎo)熱板， 陽螺紋部件的板狀頭部嵌入于在導(dǎo)熱板的冷卻器側(cè)的面形成的凹處內(nèi)，使得板狀頭部不會從該面突出到冷卻器側(cè)且阻止其繞陽螺紋部的軸線旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于， 陽螺紋部件的板狀頭部由比導(dǎo)熱板硬質(zhì)的材料形成，陽螺紋部件的板狀頭部被壓入導(dǎo)熱板的冷卻器側(cè)的面，從而在導(dǎo)熱板的冷卻器側(cè)的面形成凹處，并且陽螺紋部件的板狀頭部嵌入于該凹處內(nèi)使得其不會從該面突出到冷卻器側(cè)且阻止其繞陽螺紋部的軸線旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于， 在陽螺紋部件的板狀頭部的朝向陽螺紋部側(cè)的面，一體形成有多個突起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于， 冷卻器具備在內(nèi)部具有冷卻流體通路的殼體，在殼體內(nèi)的冷卻流體通路上配置有散熱翅片，在殼體的殼壁部分中的內(nèi)表面朝向冷卻流體通路的部分的外表面整體中的至少一部分設(shè)置有搭載功率半導(dǎo)體模塊的搭載部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于， 導(dǎo)熱板由鋁構(gòu)成，陽螺紋部件由比形成導(dǎo)熱板的鋁硬質(zhì)的鋁構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于， 導(dǎo)熱板由鋁構(gòu)成，陽螺紋部件由比形成導(dǎo)熱板的鋁硬質(zhì)的鐵合金構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，其特征在于， 導(dǎo)熱板由銅合金構(gòu)成，陽螺紋部件由比形成導(dǎo)熱板的銅合金硬質(zhì)的鐵合金構(gòu)成。
專利摘要本實用新型提供功率半導(dǎo)體模塊冷卻裝置，適用其的IPM冷卻裝置具備在內(nèi)部設(shè)有冷卻流體通路的冷卻器和固定于冷卻器且將IPMI安裝于冷卻器的安裝器。在冷卻器的內(nèi)表面朝向冷卻流體通路的器壁部分的外表面整體中的至少一部分設(shè)置搭載IPMI的搭載部。安裝器包括由導(dǎo)熱性材料制成且沿冷卻器的搭載部軟釬焊的導(dǎo)熱板；和陽螺紋部件，其由用比導(dǎo)熱板硬質(zhì)的材料形成的板狀頭部及陽螺紋部構(gòu)成，并且陽螺紋部貫穿導(dǎo)熱板使得板狀頭部位于冷卻器側(cè)。通過將板狀頭部壓入導(dǎo)熱板的下表面，從而在下表面形成凹處。板狀頭部嵌入凹處內(nèi)使其其不會從該下表面突出到冷卻器側(cè)且阻止其繞陽螺紋部的軸線旋轉(zhuǎn)。
文檔編號H01L23/473GK202977400SQ201220575180
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者松島誠二 申請人:昭和電工株式會社