(57)【要約】【課題】従来の半導体モジュールの冷却装置は、絶縁基板の他側面の全面を放熱板に接合していたので、絶縁基板と放熱板との線膨張係数の差に伴って両者間に生じる応力が大きく、絶縁基板に反り変形が発生していた。前記パワー半導体素子１１１と冷却器１０３との間に介在する部品数が多く、該冷却装置の構成部品の数が多くなっていた。【解決手段】半導体モジュールの冷却装置１は、絶縁基板１２の一側面に電極板１３を介してパワー半導体素子１１を接合して構成される半導体モジュール２と、開口部３２ａが形成され、該開口部３２ａの周縁部に前記絶縁基板１２が嵌合可能な嵌合凹部３２ｂを備えた冷却器３の天板３２とを備え、前記絶縁基板１２の他側面側の周縁部を前記天板３２の嵌合凹部３２ｂに接合して構成される。【選択図】  図１
2008159946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の一側面に電極板を介して半導体素子を接合して構成される半導体モジュールと、
開口部が形成され、該開口部の周縁部に前記絶縁基板が嵌合可能な嵌合凹部を備えた冷却器の天板とを備え、
前記絶縁基板の他側面側の周縁部を前記天板の嵌合凹部に接合して構成される、
ことを特徴とする半導体モジュールの冷却装置。
【請求項２】
前記絶縁基板の他側面には、個別に形成された複数の冷却フィンが接合される、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュールの冷却装置。
【請求項３】
前記絶縁基板と電極板とを接合する接合材と、前記絶縁基板と前記天板の嵌合凹部とを接合する接合材と、前記絶縁基板と冷却フィンとを接合する接合材とに、同種の接合材を用いた、
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体モジュールの冷却装置。
【請求項４】
前記絶縁基板と電極板との接合、前記絶縁基板と天板との接合、および前記絶縁基板と冷却フィンとの接合が同時に行われる、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体モジュールの冷却装置。
【請求項５】
前記天板の嵌合凹部形成側面における、該嵌合凹部の外周側周辺部位に凹溝を形成した、
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の半導体モジュールの冷却装置。
【請求項６】
前記冷却フィンは、薄板状部材を凹凸形状に折り畳むように屈曲させて、垂直部、底部、および頂部を備えた形状に形成され、
前記頂部とその両側に位置する垂直部とで略矩形状または略三角形状のフィンが形成され、前記底部が絶縁基板に接合される、
ことを特徴とする請求項２〜請求項５の何れかに記載の半導体モジュールの冷却装置。
【請求項７】
絶縁基板の一側面に電極板を介して半導体素子を接合して構成される半導体モジュールにおける、前記絶縁基板の他側面側の周縁部を、
開口部が形成され、該開口部の周縁部に前記絶縁基板が嵌合可能な嵌合凹部を備えた冷却器の天板における、前記嵌合凹部に接合して、
半導体モジュールの冷却器を構成する、
ことを特徴とする半導体モジュールの冷却装置の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁基板の他側面に、個別に形成された複数の冷却フィンを接合する、
ことを特徴とする請求項７に記載の半導体モジュールの冷却装置の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁基板と電極板とを接合する接合材と、前記絶縁基板と前記天板の嵌合凹部とを接合する接合材と、前記絶縁基板と冷却フィンとを接合する接合材とに、同種の接合材を用いる、
ことを特徴とする請求項８に記載の半導体モジュールの冷却装置の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁基板と電極板との接合、前記絶縁基板と天板との接合、および前記絶縁基板と冷却フィンとの接合を同時に行う、
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体モジュールの冷却装置の製造方法。
【請求項１１】
前記天板の嵌合凹部形成側面における、該嵌合凹部の外周側周辺部位に凹溝を形成する、
ことを特徴とする請求項７〜請求項１０の何れかに記載の半導体モジュールの冷却装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁基板の一側面に電極板を介して半導体素子を接合して構成される半導体モジュールの冷却装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、従来のＩＧＢＴモジュール等のパワー半導体モジュールは、絶縁基板の一面側に電極板を介してパワー半導体素子を実装し、該絶縁基板の他面側に電極板を介して放熱板を接合して構成されており、該パワー半導体素子の放熱板を冷却器の天板に接合して、パワー半導体が発した熱を、該放熱板を通じて冷却器へ伝導させて放熱するように構成している。
このようなパワー半導体モジュールとしては、例えば特許文献１に示すようなものがある。
【０００３】
また、図１０に示すように、パワー半導体素子１１１を備えたパワー半導体モジュール１０２は冷却器１０３の上に接合されることで、全体的にパワー半導体モジュールの冷却装置１０１を構成しているが、パワー半導体素子１１１は、絶縁基板１１２の上面にろう付け材１２２を介して上部電極板１１３を接合するとともに、下面にろう付け材１２２を介して下部電極板１１４を接合して構成されたＤＢＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｒａｚｅｄ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ）１０４、および放熱板１１５を介して、冷却器１０３に接合されている。
これにより、パワー半導体素子１１１にて生じた熱が、前期ＤＢＡ１０４および放熱板１１５を通じて冷却器１０３に伝達し、放熱されることとなる。
また、前記冷却器１０３においては、冷却器本体１３１の内部に形成される冷却水通路１０３ａ内に多数の冷却フィン１３２を形成して、冷却水通路１０３ａ内を流れる冷却水による冷却効率を向上させている。
【特許文献１】特開２００２−９５２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のごとく、前記パワー半導体素子１１１と冷却器１０３との間にはＤＢＡ１０４および放熱板１１５が介装されており、前記パワー半導体素子１１１ははんだ１２１を介して前記ＤＢＡ１０４の上部電極板１１３と接合され、前記放熱板１１５の上面はろう付け材１２２を介して前記ＤＢＡ１０４の下部電極板１１４と接合され、該放熱板１１５の下面はろう付け材１２２を介して冷却器１０３の上面と接合されている。
このように、パワー半導体モジュール１０２と冷却器１０３とを接合して構成したパワー半導体モジュールの冷却装置１０１においては、絶縁基板の他側面の略全面を、下部電極を介して放熱板に接合していたので、絶縁基板の他側面における接合面積が大きくなっており、絶縁基板と放熱板との線膨張係数の差に伴って両者間に生じる応力が大きく、絶縁基板に反り変形が発生することとなっていた。
また、前記パワー半導体素子１１１と冷却器１０３との間に、前記上部電極板１１３、絶縁基板１１２、下部電極板１１４、および放熱板１１５が介在していて、該冷却装置１０１の構成部品の数が多くなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する半導体モジュールの冷却器およびその製造方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、半導体モジュールの冷却装置は、絶縁基板の一側面に電極板を介して半導体素子を接合して構成される半導体モジュールと、開口部が形成され、該開口部の周縁部に前記絶縁基板が嵌合可能な嵌合凹部を備えた冷却器の天板とを備え、前記絶縁基板の他側面側の周縁部を前記天板の嵌合凹部に接合して構成される。
これにより、従来のように絶縁基板の他側面の全面を、下部電極を介して放熱板に接合する場合に比べて、絶縁基板の他側面における接合面積が小さくなり、絶縁基板と天板との線膨張係数の差に伴って両者間に生じる応力を低減して、絶縁基板の反り変形を抑えることが可能となる。
また、絶縁基板の冷却器側には、従来存在していた電極板や放熱板が存在しないので、構成部品の数を減少させることができる。
【０００６】
また、請求項２記載の如く、前記絶縁基板の他側面には、個別に形成された複数の冷却フィンが接合される。
これにより、絶縁基板の他側面には各単体の冷却フィンが直接ろう付けされることとなるため、他側面の全面にわたって放熱板が接合されていた従来の絶縁基板の場合に比べて、絶縁基板における他側面側の他部材との接合面積を小さくすることができるとともに、絶縁基板にかかる応力を分散させることができ、絶縁基板にかかる応力を低減して、絶縁基板に生じる反りを抑えることが可能となる。
また、前記絶縁基板の他側面に直接接合される複数の冷却フィンが、冷却器の内部に侵入するとともに、絶縁基板の他側面が冷却器内に面することとなって、冷却器内を流れる冷却水により、冷却フィンのみならず絶縁基板の他側面も冷却されるため、従来のように絶縁基板を下部電極や放熱板を介して冷却器に接合した場合に比べて、パワー半導体素子の冷却効率が向上する。
【０００７】
また、請求項３記載の如く、前記絶縁基板と電極板とを接合する接合材と、前記絶縁基板と前記天板の嵌合凹部とを接合する接合材と、前記絶縁基板と冷却フィンとを接合する接合材とに、同種の接合材を用いた。
これにより、前記電極板、天板、および冷却フィンを同時に絶縁基板にろう付けすることが可能となり、前記各部材の接合工程を削減してパワー半導体モジュールの冷却装置の生産性を向上することが可能となる。
【０００８】
また、請求項４記載の如く、前記絶縁基板と電極板との接合、前記絶縁基板と天板との接合、および前記絶縁基板と冷却フィンとの接合が同時に行われる。
これにより、前記電極板、天板、および冷却フィンの接合工程を削減してパワー半導体モジュールの冷却装置の生産性を向上することが可能となる。
【０００９】
また、請求項５記載の如く、前記天板の嵌合凹部形成側面における、該嵌合凹部の外周側周辺部位に凹溝を形成した。
前記凹溝が形成された部分の天板は他部に比べて薄肉化されていて剛性が低くなっているため、絶縁基板の周縁部と天板の嵌合凹部との接合部に応力が発生すると、該接合部の近傍に位置する凹溝が変形することとなる。これにより、該接合部に生じた応力を低減することができる。
【００１０】
また、請求項６記載の如く、前記冷却フィンは、薄板状部材を凹凸形状に折り畳むように屈曲させて、垂直部、底部、および頂部を備えた形状に形成され、前記頂部とその両側に位置する垂直部とで略矩形状または略三角形状のフィンが形成され、前記底部が絶縁基板に接合される。
これにより、前記冷却フィンの表面積を大きくすることができ、冷却効率を向上させることができる。
また、冷却フィンを薄板状部材にて形成することで、冷却フィンの底部と絶縁基板との接合により生じる応力を減少させることができる。
【００１１】
また、請求項７記載の如く、半導体モジュールの冷却装置の製造方法は、絶縁基板の一側面に電極板を介して半導体素子を接合して構成される半導体モジュールにおける、前記絶縁基板の他側面側の周縁部を、開口部が形成され、該開口部の周縁部に前記絶縁基板が嵌合可能な嵌合凹部を備えた冷却器の天板における、前記嵌合凹部に接合して、半導体モジュールの冷却器を構成する。
これにより、絶縁基板の他側面の全面を冷却器の天板に接合する場合に比べて、絶縁基板と天板との接合面積が小さくなり、絶縁基板と天板との線膨張係数の差に伴って両者間に生じる応力を低減して、絶縁基板の反り変形を抑えることが可能となる。
【００１２】
また、請求項８記載の如く、前記絶縁基板の他側面に、個別に形成された複数の冷却フィンを接合する。
これにより、絶縁基板の他側面には各単体の冷却フィンが直接ろう付けされることとなるため、他側面の全面にわたって放熱板が接合されていた従来の絶縁基板の場合に比べて、絶縁基板における他側面側の他部材との接合面積を小さくすることができるとともに、絶縁基板にかかる応力を分散させることができ、絶縁基板にかかる応力を低減して、絶縁基板に生じる反りを抑えることが可能となる。
また、前記絶縁基板の他側面に直接接合される複数の冷却フィンが、冷却器の内部に侵入するとともに、絶縁基板の他側面が冷却器内に面することとなって、冷却器内を流れる冷却水により、冷却フィンのみならず絶縁基板の他側面も冷却されるため、従来のように絶縁基板を下部電極や放熱板を介して冷却器に接合した場合に比べて、パワー半導体素子の冷却効率が向上する。
【００１３】
また、請求項９記載の如く、前記絶縁基板と電極板とを接合する接合材と、前記絶縁基板と前記天板の嵌合凹部とを接合する接合材と、前記絶縁基板と冷却フィンとを接合する接合材とに、同種の接合材を用いる。
これにより、前記電極板、天板、および冷却フィンを同時に絶縁基板にろう付けすることが可能となり、前記各部材の接合工程を削減してパワー半導体モジュールの冷却装置の生産性を向上することが可能となる。
【００１４】
また、請求項１０記載の如く、前記絶縁基板と電極板との接合、前記絶縁基板と天板との接合、および前記絶縁基板と冷却フィンとの接合を同時に行う。
これにより、前記電極板、天板、および冷却フィンの接合工程を削減してパワー半導体モジュールの冷却装置の生産性を向上することが可能となる。
【００１５】
また、請求項１１記載の如く、前記天板の嵌合凹部形成側面における、該嵌合凹部の外周側周辺部位に凹溝を形成する。
前記凹溝を形成した部分の天板は他部に比べて薄肉化されていて剛性が低くなっているため、絶縁基板の周縁部と天板の嵌合凹部との接合部に応力が発生すると、該接合部の近傍に位置する凹溝が変形することとなる。これにより、該接合部に生じた応力を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、絶縁基板の他側面の全面を冷却器の天板に接合する場合に比べて、絶縁基板と天板との接合面積が小さくなり、絶縁基板と天板との線膨張係数の差に伴って両者間に生じる応力を低減して、絶縁基板の反り変形を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すパワー半導体モジュールの冷却装置１は、パワー半導体モジュール２と冷却器３とを接合して構成されており、該パワー半導体モジュール２のパワー半導体素子１１からの発熱を冷却器３へ放熱して冷却するものである。
前記パワー半導体モジュール２は、パワー半導体素子１１、上部電極１３、および絶縁基板１２を積層して構成されており、前記絶縁基板１２の上面に上部電極１３がろう付け材２２を介して接合され、前記上部電極１３の上面にパワー半導体素子１１がはんだ２１を介して接合されている。
【００１９】
前記冷却器３は、上面が開口した箱体に形成され、内部に冷却水が流れる冷却器本体３１と、該冷却器本体３１の上面を閉塞する天板３２とを備えており、該冷却器本体３１と天板３２とがろう付け材２２により接合されている。
【００２０】
図１、図２に示すように、前記天板３２には開口部３２ａが形成されており、天板３２の一側面（図１における上面）における前記開口部３２ａの周縁部には、嵌合凹部３２ｂが形成されている。
前記嵌合凹部３２ｂは、前記絶縁基板１２の外形と略同じ形状で略同じ大きさか若干大きく形成されており、該絶縁基板１２の周縁部が嵌合凹部３２ｂに嵌合可能となっている。
【００２１】
また、絶縁基板１２の周縁部と嵌合凹部３２ｂとの間にはろう付け材２２が介装されており、該ろう付け材２２により絶縁基板１２の周縁部と嵌合凹部３２ｂとが接合されている。
また、前記絶縁基板１２の他側面（図１における下面）には、複数の冷却フィン１４・１４・・・が取り付けられており、該冷却フィン１４・１４・・・は前記天板３２の開口部３２ａから冷却器本体３１内へ向けて突出している。
前記冷却フィン１４・１４・・・は前記ろう付け材２２により前記絶縁基板１２に接合されている。
【００２２】
前記絶縁基板１２は、例えば熱伝導率が高く（例えば９０ｗ／ｍ・ｋ以上）で高強度なセラミックス材（Ｓｉ３Ｎ４等）にて構成され、前記上部電極１３、天板３２、および冷却フィン１４・１４・・・は、例えば熱伝導放熱性が高い銅材（Ｃｕ）にて構成され、前記ろう付け材２２は、例えばチタン（Ｔｉ）を添加した銀材（Ａｇ）にて構成されている。
このように、パワー半導体素子１１から冷却器３の間にかけて介在される部材に熱伝導性が良い部材を用いることで、パワー半導体素子１１で発生した熱を効率良く冷却器３へ伝達させるようにしている。
【００２３】
また、前記パワー半導体モジュールの冷却装置１を構成する絶縁基板１２、上部電極１３、冷却フィン１４・１４・・・、および天板３２は、図３に示すように、絶縁基板１２と上部電極１３との間、絶縁基板１２の周縁部と天板３２の嵌合凹部３２ｂとの間、および絶縁基板１２と冷却フィン１４・１４・・・との間に、それぞれろう付け材２２を介在させた状態で所定の温度および雰囲気に曝し、ろう付け材２２を溶融させてろう付けにより接合する。
この場合、例えば、ろう付け材２２は箔状のものを用い、各部材を真空炉内でろう付け材２２の融点以上に加熱することで、絶縁基板１２へのチタン（Ｔｉ）の拡散性を促進させながらろう付けを行う。
また、ろう付けを行う場合、各部材は、下方から上部電極１３、絶縁基板１２、および天板３２の順に積層され、前記冷却フィン１４・１４・・・は絶縁基板１２の他側面にろう付け材２２を介して立った状態に載置される。
【００２４】
つまり、パワー半導体モジュールの冷却装置１を構成する場合、上部電極１３と絶縁基板１２、前記天板３２と絶縁基板１２、および前記冷却フィン１４・１４・・・と絶縁基板１２を、それぞれ接合するろう付け材２２として同種類のろう付け材を用い、上部電極１３と絶縁基板１２との接合、前記天板３２と絶縁基板１２との接合、および前記冷却フィン１４・１４・・・と絶縁基板１２との接合を同時に行うようにしている。
【００２５】
前述のように、各部材を同種類のろう付け材２２を用いてろう付けすることができるのは、上部電極１３と絶縁基板１２、前記天板３２と絶縁基板１２、および前記冷却フィン１４・１４・・・と絶縁基板１２の接合が、全て同じセラミックス材（Ｓｉ３Ｎ４等）と銅材（Ｃｕ）との接合となることによる。
また、同種類のろう付け材２２を用いてろう付けすることで、各部材を同時にろう付けすることが可能となり、各部材の接合工程を削減してパワー半導体モジュールの冷却装置１の生産性を向上することが可能となっている。
【００２６】
また、前記パワー半導体素子１１は、上部電極１３、絶縁基板１２、冷却フィン１４・１４・・・、および天板３２を接合した後に、はんだ２１により前記上部電極１３に接合する。
その後、さらに前記冷却器３の冷却器本体３１と天板３２とをろう付け材２２により接合する。
ただし、前記冷却器本体３１と天板３２とは、上部電極１３、絶縁基板１２、冷却フィン１４・１４・・・、および天板３２を接合する際に同時に接合することもできる。
また、図４に示すように、絶縁基板１２と上部電極１３および冷却フィン１４・１４・・・とを先に接合しておき、上部電極１３と冷却フィン１４・１４・・・とが接合された状態の絶縁基板１２を前記天板３２に接合することも可能である。
【００２７】
このようにして各部材が接合されたパワー半導体モジュールの冷却装置１においては、前記絶縁基板１２と天板３２との接合は、該絶縁基板１２の周縁部（詳細に言うと、他側面の周縁部および外周面）と天板３２の嵌合凹部３２とを接合することで行われており、絶縁基板１２の他側面の大部分（天板３２の開口部３２ａに相当する部分）は天板３２と接合されていない。
従って、従来のように絶縁基板１２の他側面の全面を、下部電極を介して放熱板に接合する場合に比べて、絶縁基板１２の他側面における接合面積が小さくなり、絶縁基板１２と天板３２との線膨張係数の差に伴って両者間に生じる応力を低減して、絶縁基板の反り変形を抑えることが可能となっている。
絶縁基板の冷却器側には、従来存在していた電極板や放熱板が存在しないので、構成部品の数を減少させることができる。
【００２８】
さらに、前記天板３２の嵌合凹部３２ｂ形成側面（図１における上面）における、該嵌合凹部３２ｂの外周側周辺部位には凹溝３３が形成されており、該凹溝３３が形成された部分の天板３２の厚みが他部に比べて薄くなっている。
このように、凹溝３３が形成された部分の天板３２は他部に比べて薄肉化されていて剛性が低くなっているため、絶縁基板１２の周縁部と天板３２の嵌合凹部３２ｂとの接合部に応力が発生すると、該接合部の近傍に位置する凹溝３３が変形して、該接合部に生じた応力が低減することとなっている。
【００２９】
また、前記冷却フィン１４・１４・・・は、それぞれ個別に形成されており、絶縁基板１２の他側面には各単体の冷却フィン１４が直接ろう付けされているため、他側面の全面にわたって放熱板が接合されていた従来の絶縁基板の場合に比べて、絶縁基板１２における他側面側の接合面積を小さくすることができるとともに、絶縁基板１２にかかる応力を分散させることができ、絶縁基板１２にかかる応力を低減して、絶縁基板１２に生じる反りを抑えることが可能となっている。
【００３０】
さらに、各冷却フィン１４・１４・・・は別体に形成されているので、従来のように、各冷却フィンを冷却器本体と一体的に成形した場合に比べて、成形時の制約が少なくなり、放熱性や応力緩和性を勘案して冷却フィン１４・１４・・・を設計する際の自由度を大きくすることが可能となっている。
また、絶縁基板１２の一側面側に接合される上部電極１３は、該絶縁基板１２との間に生じる応力をできるだけ少なくするため極力薄く形成している（例えば０．５ｍｍ程度以下）。
【００３１】
また、パワー半導体モジュールの冷却装置１においては、前記絶縁基板１２の他側面に接合される複数の冷却フィン１４・１４・・・が、冷却器本体３１の内部に天板３２の開口部３２ａを通じて侵入しており、絶縁基板１２の他側面は開口部３２ａを通じて冷却器本体３１内に面している。
従って、冷却器本体３１内を流れる冷却水により、絶縁基板１２に直接接合される冷却フィン１４・１４・・・のみならず、該絶縁基板１２の他側面も冷却されるため、従来のように絶縁基板１２を下部電極や放熱板を介して冷却器に接合した場合に比べて、パワー半導体素子１１の冷却効率が向上する。
【００３２】
また、該絶縁基板１２の他側面、該他側面と各冷却フィン１４・１４・・・との接合部、および天板３２が、前記冷却水により同時に冷却されることとなるため、絶縁基板１２や天板３２の各部の温度に温度勾配が生じにくく、絶縁基板１２と天板３２との線膨張係数の差による応力も発生し難くなっている。
【００３３】
なお、本例においては、冷却器３における冷却器本体３１と天板３２とをろう付け材２２を用いて接合しているが、接着材などのろう付け材２２以外の接合材にて接合したり、冷却器本体３１と天板３２との間にガスケットを介装した状態で両者をボルト等の締結具により締結することで接合したりすることもできる。
また、冷却器本体３１と天板３２とを接合する際には、両者の接合部をパワー半導体素子１１の放熱効率になるべく影響を与えない部位に設定することが好ましい。
【００３４】
また、本例では、前記上部電極１３、天板３２、および冷却フィン１４・１４・・・が全て同じ材質（例えばＣｕ）にて構成されているが、上部電極１３を銅材（Ｃｕ）にて構成し、天板３２および冷却フィン１４・１４・・・をアルミ材（Ａｌ）にて構成するといったように、各部材を異種の材質にて構成することも可能である。
この場合、上部電極１３を構成する銅材（Ｃｕ）の融点（１０６３℃）に対して、天板３２および冷却フィン１４・１４・・・を構成するアルミ材（Ａｌ）の融点（６６０℃）の方が低いが、ろう付け材２２として低融点材となる珪素（Ｓｉ）添加アルミ材（Ａｌ）（融点：５８０℃程度）を用いるとともに、銅材（Ｃｕ）で構成される上部電極１３の表面に、珪素（Ｓｉ）添加アルミ材（Ａｌ）にて構成されるろう付け材２２に対する濡れ性が良好なニッケル（Ｎｉ）等をメッキまたはメタライズして、前記絶縁基板１２と各部材との接合を行う。
【００３５】
このように接合を行うことで、絶縁基板１２と上部電極１３との接合、絶縁基板１２の周縁部と天板３２の嵌合凹部３２ｂとの接合、および絶縁基板１２と冷却フィン１４・１４・・・との接合を同時に行うことが可能となっている。
また、これらの部材の接合は、各部材を真空炉内でろう付け材２２の融点以上に加熱する、または接合部にフラックスを用いて大気中で各部材を加熱することで行うことができる。
【００３６】
また、図５に示すように、本例における各冷却フィン１４・１４・・・は板状部材にて構成されているが、図６に示すように、各冷却フィン１４・１４・・・をピン形状の部材にて構成することも可能である。
【００３７】
また、図７に示すように、冷却フィン１４・１４・・・は、薄板状部材を凹凸形状に折り畳むように屈曲させ、垂直部１４ａ、底部１４ｂ、および頂部１４ｃを備えた形状に形成することもできる。
この場合、前記頂部１４ｃとその両側の垂直部１４ａとで略矩形状に突出するフィンが形成され、前記底部１４ｂが絶縁基板１２に接合されている。
【００３８】
このように、冷却フィン１４・１４・・・を、薄板状部材を凹凸形状に屈曲させて形成することで、該冷却フィン１４・１４・・・の表面積を大きくすることができ、冷却効率を向上させることができる。
なお、各底部１４ｂは、絶縁基板１２に対して面接合されているが、冷却フィン１４・１４・・・は薄板状部材にて形成されているので、底部１４ｂを絶縁基板１２に接合することにより当該接合部に生じる応力を減少させることができる。
【００３９】
さらに、図８に示すように、冷却フィン１４・１４・・・は、薄板状部材を凹凸形状に折り畳むように屈曲させて、図７に示すような、垂直部１４ａ、底部１４ｂ、および頂部１４ｃを備えた略矩形状のフィン形状を形成した後に、折り畳み方向に圧縮して形成することもできる。
この場合は、前記頂部１４ｃとその両側の垂直部１４ａとで略「▽」状（三角形状）に突出するフィンが形成され、前記底部１４ｂが絶縁基板１２に接合されている。
【００４０】
このように、冷却フィン１４・１４・・・を、薄板状部材を凹凸形状に屈曲させた後に折り畳み方向に圧縮して形成することで、前述の図７に示した場合よりも、さらに冷却フィン１４・１４・・・の表面積を大きくすることができるとともに、絶縁基板１２に接合される底部１４ｂの面積を大きくして冷却フィン１４・１４・・・と絶縁基板１２との接触面積を増加させることができるので、さらに冷却効率の向上を図ることができる。
なお、本例の場合も各底部１４ｂは、絶縁基板１２に対して面接合されているが、冷却フィン１４・１４・・・は薄板状部材にて形成されているので、底部１４ｂを絶縁基板１２に接合することにより当該接合部に生じる応力を減少させることができる。
【００４１】
また、本パワー半導体モジュールの冷却装置１においては、絶縁基板１２の周縁部と天板３２の嵌合凹部３２ｂとを接合（図３参照）した後に、図９に示すように、絶縁基板１２の他側面における天板３２の開口部３２ａの部分にペースト状のはんだ２１を流し込んで溶融・固化させ、絶縁基板１２と天板３２との接合部、および絶縁基板１２と冷却フィン１４・１４・・・との接合部のシール面積を増大させるとともに、接合強度を補強することができる。
このように、前記接合部のシール面積を増大させて接合強度を補強することで、接合部の接合不良を低減して、本パワー半導体モジュールの冷却装置１の歩留まりおよび信頼性を向上させることが可能となる。
また、絶縁基板１２の他側面における天板３２の開口部３２ａの部分に流し込む部材は、柔らかい錫（Ｓｎ）を含有したはんだ２１であるので、開口部３２ａの範囲に広く充填しても、該開口部３２ａの部分に生じる応力を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】パワー半導体モジュールの冷却装置を示す側面断面図である。
【図２】冷却器の天板を示す平面図である。
【図３】絶縁基板に、上部電極、冷却フィン、および天板を接合する様子を示す側面断面図である。
【図４】上部電極および冷却フィンを接合した状態の絶縁基板を天板の嵌合凹部に接合する様子を示す側面断面図である。
【図５】絶縁基板に接合された冷却フィンを示す底面図である。
【図６】冷却フィンの第２の実施例を示す底面図である。
【図７】冷却フィンの第３の実施例を示す側面断面図である。
【図８】冷却フィンの第４の実施例を示す側面断面図である。
【図９】絶縁基板の周縁部と天板の嵌合凹部とを接合した後に、絶縁基板の他側面における天板の開口部の部分にペースト状のはんだを流し込んで溶融・固化させた状態を示す側面断面図である。
【図１０】従来のパワー半導体モジュールの冷却装置を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    パワー半導体モジュールの冷却装置
２    パワー半導体モジュール
３    冷却器
１１    パワー半導体素子
１４    冷却フィン
２１    はんだ
２２    ろう付け材
３１    冷却器本体
３２    天板
３２ａ  開口部
３２ｂ  嵌合凹部
３３    凹溝
【図１】
2008159946.tif 000003
【図２】
2008159946.tif 000004
【図３】
2008159946.tif 000005
【図４】
2008159946.tif 000006
【図５】
2008159946.tif 000007
【図６】
2008159946.tif 000008
【図７】
2008159946.tif 000009
【図８】
2008159946.tif 000010
【図９】
2008159946.tif 000011
【図１０】
2008159946.tif 000012