[发明专利]半导体装置

说明书

提供了一种半导体装置，其包括冷却器，在该冷却器中通过改进冷却剂的导入口、排出口的连接部等的形状能够减小连接部等中的压力损失。半导体装置(1)的冷却器(20)包括：设置在壳体(22)的彼此相对的侧壁(22b1、22b2)上成对角的位置处的导入口(27)和排出口(28)；连接到导入口(27)且形成在壳体(22)中的导入路径(24)；连接到排出口(28)且形成在壳体(22)中的排出路径(25)；以及在导入路径(24)和排出路径(25)之间的冷却流路(26)。导入口(27)的开口的高度大于导入路径(24)的高度，在导入口(27)和导入路径(24)之间的连接部(271)包括从连接部(271)的底面朝向导入路径(24)的长度方向倾斜的倾斜面(271b)。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，其包括循环且分配用于冷却半导体元件的冷却剂的冷却器。

背景技术

由混合动力汽车、电动汽车等所代表的使用马达的设备利用节省能源的电力转换装置。电力转换装置通常利用半导体模块。半导体模块包括用于控制大电流的电力半导体元件(power semiconductor element)。

当电力半导体元件控制大电流的情况下该元件的发热量大。由于要求半导体模块小型化或重量轻且输出密度趋于上升，因此电力转换效率取决于在包括多个电力半导体元件的半导体模块中的电力半导体元件的冷却方法。

为了改进半导体模块的冷却效率，传统上已经使用液冷式冷却器。这种液冷式冷却器包括作为散热器的翅片，并且通过使冷却剂流动以在冷却器中循环来执行冷却。为了改进冷却效率，已经对液冷式冷却器做出各种细化，诸如增大冷却剂的流量、通过翅片的微型化和复杂化来改进导热系数、以及改进构成翅片的材料的导热率。

然而，当增大了冷却器中冷却剂的流量或者翅片具有能得到优异的导热系数的形状的情况下，可能发生冷却器内部的冷却剂的压力损失增加等的问题。特别地，公开了使用多个翅片用来冷却多个电力半导体元件的冷却器，其中翅片串联地设置在流路中(专利文献1)，并且在具有这种构造的冷却器中压力损失的增加是显著的。为了减少这种压力损失，需要改进了冷却效率而冷却剂流量低的构造，并希望翅片并列配置在流路中。

通过在流路中并列配置翅片来维持冷却性能且减少冷却剂的压力损失的冷却器的示例包括如下的那些冷却器：在这些冷却器中，用于导入冷却剂的导入路径和用于排出冷却剂的排出路径彼此平行地配置并且在导入路径和排出路径之间的冷却流路中并列配置多个翅片(专利文献2、3、4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-64609号公报

专利文献2：日本特开2004-103936号公报

专利文献3：日本特开2001-35981号公报

专利文献4：日本特开2011-155179号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，尽管在专利文献2至专利文献4中说明的冷却器中已经通过改进在壳体中的翅片或流路来改进冷却性能，但是仍发生基于冷却剂的导入口、排出口的形状、它们的连接部等的压力损失。因此，这种冷却器已经包括如下的流路：其中，尽管考虑到涡流的产生，但是主要在导入口、排出口之间的连接部等处产生的压力增加大并且泵上的负荷大。为此原因，当考虑冷却器的整个系统的情况下，为了有效地得到稳定的冷却性能而使负荷变大。当相对于泵性能的负荷大的情况下，需要具有大容量的泵或者冷却剂的流量减小的设计，并且产生了半导体元件的发热温度升高等的问题，元件寿命变短，或者容易发生故障等。

在将冷却器小型化且薄型化来用于汽车等用途的同时，需要冷却器具有足够的冷却性能。因此，对于小型化且薄型化的冷却器，需要使得冷却剂的压力损失降低。