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公開番号2025165536
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024069641
出願日2024-04-23
発明の名称半導体モジュール、及び、半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人インフォート弁理士法人
主分類H01L 23/473 20060101AFI20251028BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体モジュール及び半導体装置において、簡素な構成で且つ容易な組付けで冷却性能向上及び腐食防止を図る。
【解決手段】冷却器(30)は、放熱ベース(31)と、この放熱ベース(31)に対して基板(20)とは反対側に位置する複数の放熱フィン(32)とを有し、複数の放熱フィン(32)を通るように冷却水(W)を流すためのウォータージャケット(110)に対して取り付けられる。シール材(40)は、冷却器(30)の放熱ベース(31)の基板(20)とは反対側の面と接触し、複数のフィン(32)の反対側へ延びるシール部分(41)と、複数の放熱フィン(32)の先端(32a)に対向する部分を有する底部(42)と、シール部分(41)と底部(42)とを連結する連結部分(43,44)とを一体に有する。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子が実装された基板と、
放熱ベースと、当該放熱ベースに対して前記基板とは反対側に位置する複数の放熱フィンとを有し、当該複数の放熱フィンを通るように冷却水を流すためのウォータージャケットに対して取り付けられる冷却器と、
前記冷却器の前記放熱ベースの前記基板とは反対側の面と接触し、前記複数のフィンの反対側へ延びるシール部分と、前記複数のフィンの先端に対向する部分を有する底部と、前記シール部分と前記底部とを連結する連結部分とを一体に有するシール材と、
を備えることを特徴とする半導体モジュール。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記シール材の前記連結部分は、前記冷却水が前記複数の放熱フィンを通って流れる流れ方向に沿って延び、前記複数の放熱フィンと対向する部分を有する側壁を含む
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記側壁は、第１側壁と、前記第１側壁と対向して配置される第２側壁とを有し、
前記複数の放熱フィンは、前記底部と前記第１側壁と前記第２側壁とに囲まれている
ことを特徴とする請求項２記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記シール材は、前記冷却器に前記ウォータージャケットを取り付けた場合に、前記冷却器の前記放熱ベースと前記ウォータージャケットとを締結するネジが挿入される貫通孔を有する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記シール材は、前記放熱ベースとは反対側に突出するジャケット側凸部と、前記放熱ベース側へ凹むジャケット側凹部とのうち少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の半導体モジュールと、
前記ウォータージャケットと
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記ウォータージャケットは、前記シール材の前記シール部分が配置された部分と、前記シール材の前記底部が配置された底面とを有する
ことを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ウォータージャケットは、前記シール材の前記シール部分が配置された部分が同一平面をなす
ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ウォータージャケットは、前記シール材の前記シール部分のうち前記連結部分に連結された領域が配置された部分が同一平面をなし、前記シール材の前記シール部分のうち前記連結部分に連結されない領域が配置された部分の内周縁に前記冷却器の前記放熱ベース側に突出する内壁を有する
ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器を備える半導体モジュール、及び、この半導体モジュールとウォータージャケットとを備える半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータ装置等の電力変換装置に用いられる半導体装置において、半導体素子を放熱により冷却するために、ウォータージャケット内で冷却水が複数の放熱フィンを通って流れる半導体装置が知られている（例えば、特許文献１～４参照）。複数の放熱フィンとウォータージャケットとの間には、製造時の寸法のバラツキによる互いの接触を回避するためにクリアランスが設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７１６０２１６号公報
国際公開第２０１２／１１４４７５号
国際公開第２０１４／０４５７５８号
特開２００７－１１００２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の放熱フィンとウォータージャケットとの間のクリアランスが大きいほど、放熱フィンの間を通る冷却水の割合が減るため、冷却性能が悪化する。また、上記クリアランスでは、電位差に起因する局部電池が形成され、腐食生成物が発生する。この腐食生成物が放熱フィンの間に詰まることでも冷却性能が悪化する。しかし、クリアランスを塞ぐ部材を配置すると、構造が複雑化し、組付けに手間がかかる。
【０００５】
本発明の目的は、簡素な構成で且つ容易な組付けで冷却性能向上及び腐食防止を図ることができる半導体モジュール及び半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、半導体モジュールは、半導体素子と、基板と、冷却器と、シール材とを備える。前記基板には、前記半導体素子が実装されている。前記冷却器は、放熱ベースと、当該放熱ベースに対して前記基板とは反対側に位置する複数の放熱フィンとを有し、当該複数の放熱フィンを通るように冷却水を流すためのウォータージャケットに対して取り付けられる。前記シール材は、前記冷却器の前記放熱ベースの前記基板とは反対側の面と接触し、前記複数のフィンの反対側へ延びるシール部分と、前記複数のフィンの先端に対向する部分を有する底部と、前記シール部分と前記底部とを連結する連結部分とを一体に有する。
【発明の効果】
【０００７】
前記態様によれば、半導体モジュール及び半導体装置において、簡素な構成で且つ容易な組付けで冷却性能向上及び腐食防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施の形態における、半導体装置の内部構造を示す正面図である。
一実施の形態における、シール材及びウォータージャケットの斜視図である。
一実施の形態における、シール材及びウォータージャケットの分解斜視図である。
シール材の有無による熱抵抗の差を説明するためのグラフである。
図４Ａに示す領域１～６を示す平面図である。
一実施の形態の第１変形例における、シール材及びウォータージャケットの分解斜視図である。
一実施の形態の第２変形例における、シール材及びウォータージャケットの分解斜視図である。
一実施の形態の第３変形例における、シール材及びウォータージャケットの分解斜視図である。
一実施の形態の第４変形例における、シール材及びウォータージャケットの分解斜視図である。
比較例における、Ｏリング及びウォータージャケットの斜視図である。
比較例における、クリアランスを流れる冷却水を説明するための半導体装置の内部構造を示す正面図である。
比較例における、腐食部を説明するための半導体装置の内部構造を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態に係る半導体モジュール及び半導体装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができる。
【００１０】
図１は、一実施の形態における、半導体装置１００の内部構造を示す正面図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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