半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]日本特許申請公報(bào)N0.2004-335777 (JP 2004-335777 A)中描述了這樣的技術(shù)，其描述了一種平的半導(dǎo)體堆，該平的半導(dǎo)體堆包括通過在同一軸上交替地堆疊多個(gè)半導(dǎo)體元件和散熱片形成的堆疊體、沿軸向從兩端對堆疊體施加壓力的兩個(gè)壓力支承板、連接并支承兩個(gè)壓力支承板的多個(gè)柱螺栓以及布置在堆疊體與壓力支承板之間的板彈簧。
[0003]然而，對于JP 2004-335777 A中所描述的結(jié)構(gòu)，為了保持沿軸向施加到堆疊體的壓力，不能去除所述多個(gè)柱螺栓，結(jié)果所述堆最終較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此本發(fā)明提供了一種用于在不損失保持沿堆疊方向施加到堆疊單元的壓力的功能的情況下減小半導(dǎo)體裝置的尺寸的技術(shù)。
[0005]本發(fā)明的第一方面涉及一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括:i)堆疊單元(2)，其包括半導(dǎo)體模塊(6)、第一冷卻器(7)和第二冷卻器(7)，其中所述第一冷卻器(7)具有第一開口和連接至所述第一開口的第一冷卻劑流動(dòng)路徑，所述第二冷卻器(7)具有第二開口和連接至所述第二開口的第二冷卻劑流動(dòng)路徑，所述堆疊單元通過所述第一冷卻器和所述第二冷卻器將所述半導(dǎo)體模塊夾在其間來形成，并且所述堆疊單元被堆疊成使得所述第一開口與所述第二開口彼此面對；密封構(gòu)件(3)，其布置在沿堆疊方向鄰近的所述第一開口與所述第二開口之間，并且所述密封構(gòu)件將所述第一開口與所述第二開口連接；以及纏繞構(gòu)件(4)，其通過被纏繞在所述堆疊單元周圍來保持沿所述堆疊方向施加到所述堆疊單元的壓力。
[0006]根據(jù)該方面，能夠省略柱螺栓，因此能夠在不損失保持沿堆疊方向施加到堆疊單元的壓力的功能的情況下使半導(dǎo)體裝置制造得更小。
[0007]可以在堆疊單元中形成有沿纏繞構(gòu)件的長度方向延伸的能夠容納纏繞構(gòu)件的容納槽。
[0008]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠抑制纏繞構(gòu)件沿與纏繞結(jié)構(gòu)的長度方向正交的方向移動(dòng)。
[0009]纏繞結(jié)構(gòu)可以被焊接到多個(gè)冷卻器。
[0010]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，多個(gè)冷卻器之間的相對位置關(guān)系是穩(wěn)定的。
[0011]纏繞構(gòu)件可以為金屬帶，可以在所述帶中在面對多個(gè)冷卻器的位置中形成多個(gè)焊接孔，并且所述帶可以在多個(gè)焊接孔的周邊處被焊接到多個(gè)冷卻器。
[0012]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，纏繞構(gòu)件能夠被有效地固定到多個(gè)冷卻器。
[0013]本發(fā)明的第二方面涉及一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其包括:i)形成堆疊單元，在所述堆疊單元中半導(dǎo)體模塊被夾在第一冷卻器與第二冷卻器之間，其中所述第一冷卻器具有第一開口和連接至所述第一開口的第一冷卻劑流動(dòng)路徑，所述第二冷卻器具有第二開口和連接至所述第二開口的第二冷卻劑流動(dòng)路徑，并且所述第一冷卻器和所述第二冷卻器被堆疊成使得所述第一開口與所述第二開口彼此面對；以及ii)在將所述第一開口和所述第二開口連接在一起的密封構(gòu)件被布置在沿堆疊方向鄰近的所述第一開口與所述第二開口之間的情況下，沿所述堆疊方向?qū)λ龆询B單元施加壓力，并且在將所述壓力施加到所述堆疊單元的情況下通過使纏繞構(gòu)件纏繞所述堆疊單元來保持沿所述堆疊方向施加到所述堆疊單元的壓力。
[0014]根據(jù)該方面，能夠省略柱螺栓，因此能夠在不損失保持沿堆疊方向施加到堆疊單元的壓力的功能的情況下使半導(dǎo)體裝置制造得更小。
【附圖說明】
[0015]下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且在附圖中:
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體堆的透視圖；
[0017]圖2是根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體堆的分解透視圖；
[0018]圖3是根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的冷卻器的局部剖視透視圖；
[0019]圖4是根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體堆的局部剖視前視圖；
[0020]圖5是根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體堆的側(cè)視圖；
[0021]圖6是根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造流程圖；
[0022]圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的前視圖；
[0023]圖8是根據(jù)第二示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的側(cè)視圖；
[0024]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施方式的半導(dǎo)體堆的前視圖；
[0025]圖10是根據(jù)第三示例性實(shí)施方式的圖9中的部分B的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026](第一示例性實(shí)施方式)在下文中，將參照圖1至圖6描述半導(dǎo)體堆I。半導(dǎo)體堆I是一種用作諸如逆變器或變流器之類的電力變換器的半導(dǎo)體裝置。
[0027]圖1是半導(dǎo)體堆I的透視圖，圖2是半導(dǎo)體堆I的分解透視圖，圖3是冷卻器的局部剖視透視圖，圖4是半導(dǎo)體堆I的局部剖視前視圖，以及圖5是半導(dǎo)體堆I的側(cè)視圖。如圖1和圖4所示，半導(dǎo)體堆I包括堆疊單元2、六個(gè)連接密封構(gòu)件3 (密封構(gòu)件)、八個(gè)固定線4(纏繞構(gòu)件、線狀構(gòu)件)以及六個(gè)卡密封構(gòu)件5。
[0028]如圖1、圖2和圖4所示，堆疊單元2通過交替地堆疊三個(gè)半導(dǎo)體卡6 (半導(dǎo)體模塊)和四個(gè)冷卻器7來形成。如圖2所示，堆疊單元2還包括頂板8、底板9以及兩個(gè)冷卻劑供給和排放導(dǎo)管10。頂板8布置在頂冷卻器7上方。底板9布置在底冷卻器7下方。兩個(gè)冷卻劑供給和排放導(dǎo)管10布置為從底板9向下延伸。
[0029]每個(gè)半導(dǎo)體卡6形成為平的形狀(flat shape)。半導(dǎo)體卡6例如為容置諸如MOSFET的功率半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體封裝件。
[0030]如圖3和圖4所示，每個(gè)冷卻器7例如由諸如PPS的樹脂制成，并且形成為中空的箱形狀。例如，在每個(gè)冷卻器7內(nèi)形成有用于諸如冷卻水的冷卻劑的卡冷卻流動(dòng)路徑P。如圖3所示，每個(gè)冷卻器7具有沿堆疊方向?qū)⒖ɡ鋮s流動(dòng)路徑P夾在中間的兩個(gè)分開的板11。在每個(gè)分開的板11中形成有卡冷卻孔12。此外，在沿每個(gè)冷卻器7的寬度方向的兩個(gè)端部13中的每個(gè)上形成有沿堆疊方向延伸的冷卻劑供給和排放流動(dòng)路徑Q。這兩個(gè)冷卻劑供給和排放流動(dòng)路徑Q都連接至卡冷卻流動(dòng)路徑P。如圖2所示，通過插入成形在每個(gè)冷卻器7的兩個(gè)端部13中的每個(gè)的前表面14上設(shè)置有由SUS制成的焊接件15。如圖5所示，類似地通過也插入成形在每個(gè)冷卻器7的兩個(gè)端部13中的每個(gè)的背表面22上設(shè)置有由SUS制成的焊接件15。
[0031]如圖2所示，頂板8布置在堆疊單元2的頂部上。頂板8例如由諸如Al的金屬制成。在頂板8的上表面16中形成有兩個(gè)線容納槽17 (容納槽)。當(dāng)從這些端部13觀察時(shí)，線容納槽17形成在每個(gè)冷卻器7的端部13的正上方的位置中。線容納槽17沿堆疊單元2的前后方向延伸形成。每個(gè)線容納槽17具有能夠單獨(dú)容納四條固定線4的四個(gè)小槽18。四個(gè)小槽18沿堆疊單元2的前后方向延伸形成。
[0032]底板9布置在堆疊單元2的底部上。底板9例如由諸如SUS (不銹鋼)的金屬制成。
[0033]兩個(gè)冷卻劑供給和排放導(dǎo)管10被設(shè)計(jì)用于將冷卻劑供給至底冷卻器7的冷卻劑供給和排放流動(dòng)路徑Q中之一，并且排放來自底冷卻器7的其他冷卻劑供給和排放流動(dòng)路徑Q的冷卻劑。
[0034]如圖4所示，連接密封構(gòu)件3是用于將沿堆疊方向相鄰的兩個(gè)冷卻器7的卡冷卻流動(dòng)路徑P連接在一起的密封構(gòu)件。更具體地，每個(gè)連接密封構(gòu)件3布置在沿堆疊方向彼此面對的兩個(gè)冷卻器7的端部13之間，并且連接沿堆疊方向彼此面對的兩個(gè)冷卻器7的端部13內(nèi)的冷卻劑供給和排放流動(dòng)路徑Q。
[0035]如圖2和圖3所示，卡密封構(gòu)件5是用于防止當(dāng)流過卡冷卻流動(dòng)路徑P的冷卻劑通過卡冷卻孔12與半導(dǎo)體卡6直接接觸并進(jìn)行熱交換時(shí)冷卻劑泄漏到外部的密封構(gòu)件。
[0036]如圖1、圖4和圖5所示，固定線4纏繞住堆疊單元2以便保持沿堆疊單元2的堆疊方向施加到堆疊單元2的壓力。當(dāng)壓力沿堆疊方向施加到堆疊單元2時(shí)，連接密封構(gòu)件3與冷卻器7的端部13緊密接觸，并且卡密封構(gòu)件5與半導(dǎo)體卡6和冷卻器7緊密接觸。如圖5所示，每條固定線4以如下順序一次纏繞堆疊單元2:從底板9的前表面19延伸，通過在線容納槽17中的小槽18，沿底板9的背表面20，沿底板9的底表面21，然后返回底板9的前表面19。固定線4的兩個(gè)端部例如通過被焊接到底板9的前表面19來固定到堆疊單元2。此外，固定線4通過被焊接到設(shè)置在每個(gè)冷卻器7上的焊接件15來固定。因此，在固定線4處于纏繞住堆疊單元2的狀態(tài)的情況下，多個(gè)冷卻器7之間的相對位置關(guān)系是穩(wěn)定的。此外，將固定線4容納在線容納槽17的小槽18中有效地抑制了固定線4沿與固定線4的長度方向正交的方向移動(dòng)或偏移。四條固定線4被容納在一個(gè)線容納槽17中，并且剩余的四條固定線4被容納在其他的線容納槽17中。
[0037]接下來將描述半導(dǎo)體堆I的制