[发明专利]半导体装置

说明书

本申请是申请日为2005年11月11日，申请号为200510119472.X，发明名称为“半导体装置”的申请的分案申请

技术领域

本发明涉及包括通过密封与热辐射金属板连接的半导体元件而制作的半导体模块的半导体装置，所述热辐射金属板的表面通过致冷剂冷却，并且还涉及包括半导体模块堆叠的半导体装置。

背景技术

这种类型的半导体装置通常包括半导体模块，所述半导体模块包含至少一个半导体元件、至少一个金属板以及一个密封部件，所述至少一个金属板与所述半导体元件热连接以传导来自所述半导体元件的热，所述密封部件用于以这样方式包含和密封所述半导体元件以及金属板，以便暴露金属板的热辐射表面。所述金属板的辐射表面通过致冷剂冷却。

该半导体装置这样配置，以便容易辐射在半导体元件中所产生的热。因此，例如所述半导体装置用于功率转换器。在最近几年，对于低成本和小尺寸的这种装置的需求正在增加。

已经提出了具有用于热辐射的简单冷却结构的常规半导体装置，其中用密封部件密封的半导体模块被固定在机壳中的上壁和底板上，以在半导体模块和所述机壳之间形成致冷剂通路(参见日本未审查的专利申请，公开号No.2004-119667)。

然而，常规技术的致冷剂通路形成在所述半导体模块和所述机壳之间，因此需要用于布置机壳所需的空间，从而与半导体模块相比相应增加了所述装置的尺寸。

发明内容

考虑到上面的问题，本发明的目的在于，在包括至少一个半导体模块的半导体装置中实现一种紧凑、简单的冷却结构，所述半导体模块包含与热辐射金属板连接的半导体元件，所述半导体元件使用密封部件密封，其中所述金属板的热辐射表面通过致冷剂冷却。

根据本发明，为了实现该目标，提供了一种包括至少一个半导体模块(1)的半导体装置，所述半导体模块(1)包含：半导体元件(11，12)；与半导体元件(11，12)热连接的金属板(20，30)，用于传导来自半导体元件(11，12)的热；以及密封部件(50)，用于以这样的方式覆盖和密封半导体元件(11，12)和金属板(20，30)，以便暴露金属板(20，30)的热辐射表面(21，31)，其中金属板(20，30)的热辐射表面(21，31)使用致冷剂冷却，并且其中一部分密封部件形成为其中流经致冷剂的致冷剂通路(53)。

考虑到半导体模块(1)的一部分密封部件(50)形成为致冷剂通路(53)，因此省略了现有技术中所需的诸如冷却管和机壳的附加部分，因此可以减小半导体装置的尺寸。

根据本发明，在包括半导体模块(1)的半导体装置中可以实现一种紧凑、简单的冷却结构，所述半导体模块(1)包含与金属板(20，30)连接的半导体元件(11，12)，所述半导体元件(11，12)使用密封部件(50)密封，其中所述金属板(20，30)的辐射表面(21，31)通过致冷剂冷却。

密封部件(50)包含用于密封半导体元件(11，12)和金属板(20，30)的密封部分(51)，以及布置在密封部分(51)周围并且具有一个开口端的壁部分(52)，所述开口端定位在远离金属板(20，30)的热辐射表面(21，31)的位置。所述密封部分(51)的开口(53)形成为金属板(20，30)和壁部分(52)之间的致冷剂通路。

可以布置所述壁部分(52)以使其围绕金属板(20，30)的侧面。

所述密封部件(50)包含用于密封半导体元件(11，12)和金属板(20，30)的密封部分(51)，以及布置在密封部分(51)周围并且具有一个开口端的壁部分(52)，所述开口端定位在远离金属板(20，30)的热辐射表面(21，31)的位置。壁部分(52)的开口形成为致冷剂通路。

所述密封部件(50)可以由树脂形成。

所述金属板(20，30)的辐射表面(21，31)可以是粗糙的。所述金属板(20，30)的辐射表面(21，31)可以具有至少一个从同一表面伸出的鳍状物(83)。通过这样做，可以提高所述半导体模块(1)的热辐射性能。

金属板(20，30)的热辐射表面(21，31)可以与半导体元件(11，12)电绝缘。通过这样做，如果致冷剂是水或者类似的导电材料，则半导体元件(11，12)的电路可以被适当地绝缘。在这样的情况下，所述金属板(20，30)的热辐射表面(21，31)可以是形成在金属板(20，30)表面上的绝缘层(21a，31a)的表面。