功率模块的冷却器以及功率模块的制作方法

专利名称：功率模块的冷却器以及功率模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及功率模块的冷却器以及功率模块。
背景技术：
包括IGBT (绝缘栅双极型晶体管)等功率半导体元件的功率模块的 性能会由于通电产生的热量而下降，因此以往将安装了功率半导体元件的 绝缘基板(陶瓷系)固定在散热板或冷却器等上，通过上述冷却单元来进 行散热。
以往由于将绝缘基板直接安装在冷却器上，因此可能会产生由冷却器 与绝缘基板的线膨胀率的差异引起的应力并导致冷却器发生变形或者在接
合界面处发生开裂。因此，采取了以下等对策在冷却器中使用金属'陶瓷 复合材料等线膨胀率与绝缘基板相近的材料，或者在冷却器与绝缘基板之 间插入钼等具有两者的中间的线膨胀率的应力缓冲板(例如，参考专利文
献l、 2)。
专利文献1:日本专利文献特开2002-78356号公报； 专利文献2:日本专利文献特开2001-77260号公报。

发明内容
发明所要解决的问题
但是，在通过金属，陶瓷复合材料来制造冷却器的情况下，材料的特殊 性将使冷却器的造价变得十分昂贵。例如，与通过铝等单一金属来制造冷 却器的情况相比，可能会变为10 20倍左右的价格。另外，由于在使用 金属'陶瓷复合材料的情况下加工方法为重力铸造等铸造方式，因此限制了 形状的自由度，难以采用设置多个微小的冷却片等在散热性方面优良的形 状。
3另一方面，冷却器本身使用铜或铝等通常的金属并在冷却器与绝缘基 板之间插入应力缓冲板的方法虽然抑制了制造成本的上升，但是在制造过 程中会产生其他的问题。例如，当为了使钼制的应力缓冲板与冷却器接合 而使用焊料等钎料时，需要将工件整体加热至30(TC以上，由于应力缓冲 板与冷却器之间的线膨胀率的差异，在加热后进行冷却时冷却器会发生翘 曲。冷却器发生翘曲会导致在接合面残留有应力，从而存在以后开裂的隐 患。另外，冷却器的翘曲会妨碍向冷却器上安装其他部件。不管应力缓冲 板使用什么样的材料，只要应力缓冲板与冷却器之间存在线膨胀率的差 异，就难以避免上述由两者之间的线膨胀率的差异引起的翘曲或开裂的问 题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于避免冷却器的制造成本 变得高昂，并且防止由冷却器与功率模块的绝缘基板之间的线膨胀率的差 异引起的冷却器的变形或者两者的接合部发生开裂。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的功率模块的冷却器通过组合多个铝件而 形成了在内部具有冷却水的水路的壳体，能够防止材料成本的上升，并且 能够采用散热性优良的复杂的凹凸形状。另外，通过在壳体的构造中采用 应力缓和构造来缓和在铝件与绝缘基板的接合面处产生的应力，弥补了铝 件与绝缘基板之间的线膨胀率的差异。
另外，通过在上述冷却器上固定安装了功率半导体元件的绝缘基板， 本发明的功率模块具有低成本和高散热性，成为了耐久性高的功率模块。
以下的发明的方式用于举例说明本发明的构成，为了使本发明的多种 构成易于理解，分为各项来进行说明。各项不限制本发明的技术范围，参 考用于实施发明的最佳方式而对各项的构成要素的一部分进行了替换、删 除、或添加了其他构成要素的方式也包括在本发明的技术范围内。
(1) 一种通过组合多个铝件而形成了壳体的功率模块的冷却器，所 述壳体在内部具有冷却水的水路。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，组合多个铝件而形成了在内部 具有冷却水的水路的壳体，由此能够将材料成本抑制得较低，并且由于各铝件的加工性良好，因此能够采用散热性优良的复杂的凹凸形状，从而能 够在内部构成高散热性的冷却水的水路。
(2) 根据上述(1)项中记载的功率模块的冷却器，其中，所述壳体 的顶板和底板被形成为两者的厚度的比率为1: 5 10。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，通过壁比较厚的底板来确保壳 体所要求的刚性，并且有意构成为刚性低的壁比较薄的底板，由此通过顶 板积极地变形而缓和了在冷却器与绝缘基板的接合面处产生的应力。
(3) 根据上述(1)项中记载的功率模块的冷却器，其中，在所述壳 体的顶板上固定有用于固定功率模块的高纯度铝块。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，在顶板上固定高纯度的铝块并 在铝块上固定绝缘基板，由此利用高纯度的铝块的低屈服应力性，通过高 纯度的铝块积极地变形而缓和了在冷却器与绝缘基板的接合面处产生的应 力。
为了降低铝块的屈服应力，铝块的纯度优选为99.99%以上。另外， 为了充分地发挥铝块的应力缓和效果，优选充分地确保其厚度，例如将壳
体的顶板和底板形成为其厚度的比率为1: 5 10。
(4) 根据上述(1)项中记载的功率模块的冷却器，其中，在所述顶 板的包围所述高纯度铝块的位置处形成有框状的突起或凹入。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，应力会集中于在包围高纯度铝 块的位置处形成的框状的突起或凹入处，通过该框状的突起或凹入积极地 变形而缓和了在冷却器与绝缘基板的接合面处产生的应力。
(5) 根据上述(1)项中记载的功率模块的冷却器，其中，所述水路 被多条冷却片分割成多个平行的流路，所述多条冷却片在与所述功率模块 的绝缘基板的长度方向相垂直的方向上延伸。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，通过设置在水路中的多条冷却 片而增大了与冷却水的接触面积并提高了冷却效率。并且，将多条冷却片 设置成在与功率模块的绝缘基板的长度方向相垂直的方向上延伸，因此在 由热应力引起的变形量大的绝缘基板的长度方向上不会产生由于冷却片的 刚性带来的加强效果，并且通过被冷却片分割形成的平行的流路的宽度方
5向上的变形而吸收、缓和了在冷却器与绝缘基板的接合面处产生的应力。
(6) —种功率模块的冷却器，其特征在于，通过组合多个铝件而形 成有壳体，所述壳体在内部具有冷却水的水路，该壳体的顶板和底板被形 成为两者的厚度的比率为1: 5 10，在所述顶板上固定有用于固定功率模 块的高纯度铝块，在所述顶板的包围所述高纯度铝块的位置形成有框状的 突起或凹入，所述水路被多条冷却片分割成多个平行的流路，所述多条冷 却片在与所述功率模块的绝缘基板的长度方向相垂直的方向上延伸(权利 要求l)。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，由于通过组合多个铝件而形成 了在内部具有冷却水的水路的壳体，因此将材料成本抑制地较低，并且由 于各铝件的加工性良好，因此能够采用散热性优良的复杂的凹凸形状，从 而能够在内部形成高散热性的冷却水的水路。另外，通过壁比较厚的底板 来确保壳体所要求的刚性并有意构成为刚性低的壁比较薄的底板，由此通 过顶板积极地变形而缓和了在冷却器与绝缘基板的接合面处产生的应力。 另外，在顶板上固定高纯度的铝块并在铝块上固定绝缘基板，由此利用高 纯度的铝块的低屈服应力性，通过高纯度的铝块积极地变形而缓和了在冷 却器与绝缘基板的接合面处产生的应力。另外，应力集中于在包围高纯度 铝块的位置处形成的框状的突起或凹入处，通过该框状的突起或凹入积极 地变形而缓和了在冷却器与绝缘基板的接合面处产生的应力。另外，通过 设置在水路中的多条冷却片而增大了与冷却水的接触面积并提高了冷却效 率。并且，由于将多条冷却片设置成在与功率模块的绝缘基板的长度方向 相垂直的方向上延伸，因此在由热应力引起的变形量大的绝缘基板的长度 方向上不会产生由于冷却片的刚性带来的加强效果，并且通过被冷却片分 割形成的平行的流路的宽度方向上的变形而吸收、缓和了在冷却器与绝缘 基板的接合面处产生的应力。
并且，通过利用上述各构成要素得到的各应力缓和效果和各冷却效率 提高效果的综合效果，避免了冷却器发生变形或在冷却器与绝缘基板的接 合部处发生开裂，发挥了高散热效果。
(7) 通过在所述顶板与所述底板之间夹入中板，所述水路被分成上下两层或两层以上的多层，每一层被所述冷却片分割成多个平行的流路 (权利要求2)。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，通过在顶板与顶板之间夹入中 板，水路被分成上下两层或两层以上的多层。并且，通过在高度方向上的 厚度变薄了的各层设置冷却片而增大了冷却片的整体表面积，并且根据各 层的多个平行的冷却水的流路的截面形状，能够消除冷却水的流动停滞的 狭小部分。因此，实际上用于散热的部分的面积增大，由此提高了所谓的 片效率并发挥了高散热效果。
(8) 通过多个中板在被组合了的状态下被组装在所述顶板与所述底 板之间，所述水路被形成为冷却水的流动方向折返一次以上的流路(权利
要求3)。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，由于通过多个中板在被组合了 的状态下被组装在顶板与底板之间而将水路形成为冷却水的流动方向折返 一次以上的流路，因此无论冷却器的表面积(固定在冷却器上的绝缘基板 的面积)的大小如何，均会使遍布冷却器的整体的冷却水的流动变得流畅 并发挥高散热效果。
(9) 一种通过铝钎料钎焊所述顶板、所述底板、所述多个中板、所
述冷却片、绝缘基板、以及形成为冷却水的流入口和流出口的管的功率模 块的冷却器。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，通过使用铝钎料来一并固定顶 板、底板、多个中板、冷却片、绝缘基板、以及管。
(10) 所述冷却片形成为对铝板进行了折曲、成形后得到的波形板 状，并且各折曲部的顶角被成形为40。以上(权利要求4)。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，将冷却片形成为对铝板进行了 折曲、成形后得到的波形板状，由此使具有多条凹凸的冷却片成为了一体 的构造。并且，将折曲部的顶角成形为40°以上，由此在通过穿透X射 线来检查作为将功率半导体元件安装在绝缘基板的上表面上时的接合材料 的焊料中的气泡缺陷(空隙)时，防止了空隙的阴影被冷却片的阴影掩 盖。即，相对于X射线的照射方向，冷却片的壁越近似于平行，冷却片的折曲部的顶部就越是会形成清晰的阴影，因而容易发生由于空隙的阴影与 焊料中的气泡缺陷重叠而引起的空隙的漏检。另一方面，如果使冷却片的 折曲部的顶角e为40°以上，则与X射线相交叉的方向上的冷却片的壁 厚减小，从而能够避免空隙的阴影由于冷却片的折曲部的顶部成为阴影而 被掩盖的问题。
(11) 所述冷却片的各折曲部以在各层所述水路之间均不重合而偏移 设置的状态被固定在所述顶板、所述底板、或所述中板上(权利要求 5)。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，冷却片的各折曲部以在各层水 路之间均不重合而偏移设置的状态被固定在顶板、底板、或中板上，由此 能够避免冷却片的各折曲部与顶板、底板、中板的接触部处的铝钎料的角 焊缝的阴影的重合，从而能够避免铝钎料的角焊缝显现为清晰的阴影而掩 盖空隙的阴影的问题。
(12) 在所述多个中板上成形有与所述冷却片的各折曲部配合的凹条 (权利要求6)。
根据本项所记载的功率模块的冷却器，在中板上成形有与冷却片的各 折曲部配合的凹条，由此能够相对于中板来正确地定位各折曲部，从而能 够可靠地获得冷却片的各折曲部在各层水路之间均不重合而偏移设置的状 态。另外，通过使冷却片的各折曲部与各凹条相配合，能够增大冷却片与 中板之间的接触面积，提高两者之间的接合的可靠性和接合强度。
(13) —种在所述高纯度铝块上固定有安装了功率半导体元件的绝缘 基板的功率模块(权利要求7)。
根据本项所记载的功率模块，在上述(1)至(12)项所述的冷却器 中，通过固定安装了功率半导体元件的绝缘基板，构成了具有低成本和高 散热性的耐久性高的功率模块。
发明的效果
本发明由于如上所述地构成，因此能够避免冷却器的制造成本变得高 昂，并且能够防止由冷却器与功率模块的绝缘基板之间的线膨胀率的差异 而引起的冷却器的变形或两者的接合部发生开裂。


图1是简要地表示本发明的实施方式的功率模块的基本结构的截面
图2是表示本发明的实施方式的功率模块的具体例子的平面图3是表示除去了图2所示的功率模块中的位于顶板上方的构造物的 状态的平面图4是图2所示的功率模块的一个中板的单体图，(a)是背面图， (b)是左侧面图，(C)是平面图，(d)是右侧面图5是图2所示的功率模块的另一个中板的单体图；(a)是左侧面
图，(b)是平面图，(C)是右侧面图，(d)是正面图6是图2的A—A截面图7是表示本发明的实施方式的功率模块的铝钎料的焊料质量的检测 装置的简要的结构图8通过图7的检测装置获得的表示冷却片的折曲部的顶角与X射线 穿透率的关系的图表。
标号说明10:功率模块
12:IGBT
14:二极管
16:焊料
18:绝缘基板
26:高纯度铝块
28:冷却器
30:接合材料
40:壳体
42:顶板
44:底板
46、46A、 46B:中板48、 50:冷却片
52:框状的突起或凹入 56:管
具体实施例方式
以下，根据附图来说明用于实施本发明的最佳方式。对与现有技术相 同或相当的部分标以相同的标号并省略详细的说明。
本发明的实施方式的功率模块10具有图1所示的基本结构。首先， IGBT12和二极管14经由焊料16被固定在绝缘基板18上。绝缘基板18具 有三层构造在薄陶瓷板22的上表面形成有导体配线层20，在薄陶瓷板 22的下表面形成有接合层24。导体配线层20和接合层24均是由薄铝板构 成的，在导体配线层20的表面镀有Ni。并且，绝缘基板18隔着高纯度铝 块26被固定在冷却器28上。基于后述的理由，该高纯度铝块26的铝纯度 优选为99.99%以上。另外，绝缘基板18、高纯度铝块26、以及冷却器28 之间的接合材料30使用铝钎料。并且，包括汇流条32的树脂罩体34通过 硅系粘接剂被固定在冷却器28的上表面并包围绝缘基板18和高纯度铝块 26。并且，汇流条32、 IGBT12、 二极管14、以及导体配线层20通过铝线 36彼此电连接，在树脂罩体34的内部空间中填充有硅胶38。
冷却器28通过组合多个铝件而形成了在内部具有冷却水的水路的壳 体40。壳体40的构成部件包括顶板42、底板44、中板46、以及冷却片 48、 50。上述构成部件全部由铝制成，在图示的例子中均为模压成形品。
以l: 5 10的厚度比率来形成顶板42和底板44。另外，高纯度铝块 26固定在顶板42上。并且，在顶板42的围绕高纯度铝块26的位置形成 有框状的突起或凹入52。另外，底板44呈无盖箱状，在其外周部形成有 用于载置顶板42和中板46的座部54。另外，在底板44上固定有作为冷 却水的流入口和流出口的管56，并且底板44的下表面为平面以用作发热 部件58 (DC—DC变换器、电抗器等)的固定面。并且，发热部件58隔 着滑脂固定在底板44的下表面上。作为一个例子，当使冷却片48、 50的 厚度t48,5Q=1时，壳体40的各构成部件的厚度的比率如下中板46的厚度146=4，顶板42的厚度{42 = 8，底板44的厚度t44二80，铝块26的厚度 t26=80。
另外，通过在顶板42与底板44之间夹入中板46，冷却水的水路被分 为上下两层，各层分别设置有冷却片48、 50。冷却片48、 50形成为对铝 板进行了折曲、成形后得到的波形板状，并作为波形状的各个折曲部(棱 线)48a、 50a沿与绝缘基板18的长度方向相垂直的方向延伸的、具有多 条的凹凸的冷却片而一体地构成。根据需要，也可以采用划分为更多层的 构造。另外，各折曲部48a、 50a通过与顶板42、底板44、或中板46接触 而被固定，由此冷却水的水路被分为多个平行的流路。并且，如图1中的 局部放大图所示，在中板46上成形有与冷却片48、 50的各折曲部48a、 50a配合的凹条46a。
基于后述的理由，各折曲部48a、 50a的顶角9被成形为40°以上。 另外，冷却片48、 50的各折曲部48a、 50a以在各层水路之间均不重合而 偏移设置的状态被固定在顶板42、底板44、或中板46上。
图2以平面图表示了本发明的实施方式的功率模块10的具体例子。 图2的具体例子是安装有六块绝缘基板18 (元件块)的功率模块，在所述 绝缘基板上安装有IGBT12和二极管14。上述结构一般被称为6inl的马达 驱动电路。另外，图3表示了除去了图2所示的功率模块10中的位于顶板 42 (参照图1)上方的构造物的状态。在底板44的相对的两个端部经由圆 筒状的凸缘60固定有作为冷却水的流入口的管56 (56A)和作为流出口 的管56 (56B)。中板46在组合了图4和图5所示的两张中板46A、 46B 的状态下被组装在顶板42与底板44之间，由此水路被形成为冷却水的流 动方向折返一次以上的流路。
具体地说，通过将图4和图5中以标号463表示的部分上下叠合，如 图6所示在中央部形成了一层的流路，在其两侧通过图4 图6中以标号 461、 462、 464、 465表示的部分形成了上下两层的流路。中央部的一层的 流路不直接用于冷却各元件块，而是被设置用于使冷却水的流动折返。在 本实施方式中，两张中板46A、 46B具有相同的形状，被相互逆向地组合 使用。
ii另外，如图3所示，在俯视状态下，冷却片48分为六个元件块。并
且，被构成为由各个块的冷却片48A、 48B、 48C、 48D、 48E、 48F形成的 多个平行的流路在相邻的块之间不汇聚在一条直线上而错开地(锯齿状 地)配置，由此即使在各条的局部发生了堵塞的情况下也能够确保其他的 平行的流路中的流通。
在图3中，流经图2所示的具体例子的冷却器28内部的冷却水的路径 为首先从管56A流入到冷却器28的内部，在图3中从右至左地流经表 示为冷却片48A、 48B、 48C的部分(此时冷却水在上下两层流动)，然 后通过中央流路463使流动从图3的左侧向右侧折返，并且在图3中从右 至左地流经表示为冷却片48D、 48E、 48F的部分(此时冷却水在上下两层 流动)，然后从管56B排出。
具有上述结构的本发明的实施方式可以获得的作用效果如下所述。首 先，本发明的实施方式的功率模块的冷却器10组合多个铝件42、 44、 46、 48、 50来形成在内部具有冷却水的水路的壳体40，由此能够将材料 成本抑制得较低。并且，由于各铝件的加工性良好，因此能够采用散热性 优良的复杂的凹凸形状，从而能够在壳体40的内部构成高散热性的冷却 水的水路。此外，通过设置在水路中的多条冷却片48、 50而增大了与冷 却水之间的接触面积，由此也提高了冷却效率。
另外，通过壁比较厚的底板44来确保壳体28所要求的刚性，并且有 意构成为刚性低的壁比较薄的底板42，由此能够通过顶板42积极地变形 来缓和在冷却器28与绝缘基板18的接合面处产生的应力。
另外，在顶板42上固定高纯度的铝块26并在铝块26上固定绝缘基板 18，由此能够利用高纯度铝块26的低屈服应力性，通过高纯度铝块26积 极地变形来缓和在冷却器28与绝缘基板18的接合面处产生的应力。因 此，铝块26的铝纯度越高就越是可以期待其具有低屈服应力性。另外， 应力会集中于在包围高纯度铝块26的位置形成的框状的突起或凹入52 处，通过框状的突起或凹入52积极地变形，能够缓和在冷却器28与绝缘 基板18的接合面处产生的应力。并且，由于将多条冷却片48、 50设置成 在与功率模块10的绝缘基板18的长度方向相垂直的方向上延伸，因此在
12由热应力引起的变形量大的绝缘基板18的长度方向上不会产生由于冷却
片48、 50的刚性带来的加强效果，相反能够通过被冷却片48、 50分割形 成的平行的流路的宽度方向上的变形来吸收、缓和在冷却器28与绝缘基 板18的接合面处产生的应力。
并且，通过利用上述各构成要素得到的各应力缓和效果和各冷却效率 提高效果的综合效果，能够避免冷却器28发生变形或在冷却器28与绝缘 基板18的接合部处发生开裂，并且能够发挥高散热效果。
由于本发明的实施方式的冷却器28不存在变形的隐患，因此能够将 底板44的下表面用作发热部件58 (DC—DC变换器、电抗器等)的固定 面。
另外，本发明的实施方式的功率模块的冷却器28在顶板42与底板44 之间夹入了中板46，由此水路被分为了上下两层，高度方向上的厚度变 薄，各层分别设置有冷却片48、 50。因此，增加了冷却片48、 50的整体 表面积，并且根据各层的多个平行的冷却水的流路的截面形状，能够消除 冷却水的流动停滞的狭小部分(在图1的例子中，各流路的截面形状近似 于正三角形)，扩大了实际上用于散热的部分的面积，由此能够提高所谓 的片效率并发挥高散热效果。
另外，本发明的实施方式的功率模块的冷却器28在组合了两张中板 46A、 46B的状态下将其安装在顶板42与底板44之间，由此水路被形成 为冷却水的流动方向在俯视状态下以Z字状折返的流路(参照图3)。因 此，即使在由于如图2所示的被称为6inl的马达驱动电路用的冷却器那样 组装了多个元件块而导致了冷却器28的表面积(固定在冷却器上的绝缘 基板18的面积)增大的情况下，也能够与表面积的大小无关地使遍布冷 却器28的整体的冷却水的流动顺畅并发挥高散热效果。
本实施方式的功率模块的冷却器28形成为对铝板进行了折曲、成形 后得到的波形板状，由此一体地成形为具有多条凹凸的冷却片48、 50。并 且，通过将折曲部48a、 50a的顶角6成形为40°以上，在利用穿透X射 线对作为向绝缘基板的上表面安装功率半导体元件时的接合材料的焊料中 的气泡缺陷(空隙)进行检测时，能够防止空隙的阴影被冷却片的阴影掩全 rm 。
这里，如图7所示，功率模块的焊料质量(空隙)的检测是夹着冷却 器28与绝缘基板18的接合结束后的半完成状态的功率模块10'而配置X 射线发生器70和成像器72来进行的。并且，在与绝缘基板18相垂直的方 向上照射X射线来得到空隙的穿透图像。因此，相对于X射线的照射方 向，冷却片48、 50的壁越近似于平行，冷却片48、 50的折曲部48a、 50a 的顶部就越是会形成清晰的阴影，因而容易发生由于与空隙的阴影重叠而 引起的空隙的漏检。另一方面，如果像本实施方式这样使冷却片48、 50 的折曲部48a、 50a的顶角6为40°以上，则与X射线相交叉的方向上的 冷却片48、 50的壁厚减小，如上所述能够避免空隙的阴影被掩盖的问 题。图8表示了由本发明的发明人验证了的、功率模块10'中的冷却片的 折曲部的顶角e与X射线穿透率T之间的关系。通过该图可知，当顶角0 为40°以下时，X射线穿透率T急速降低。
另外，在本发明的实施方式的功率模块的冷却器28中，冷却片48、 50的折曲部48a、 50a以在各层水路之间均不重合而偏移设置的状态被固 定在顶板42、底板44、或中板46上，由此能够避免冷却片48、 50的各 折曲部48a、 50a与顶板42、底板44、中板46的接触部处的铝钎料的角焊 缝的阴影的重合。因此，能够避免铝钎料的角焊缝形成清晰的阴影而掩盖 空隙的阴影的问题。
另外，本发明的实施方式的功率模块的冷却器28通过在中板46上正 确地成形与冷却片48、 50的各个折曲部48a、 50a相配合的凹条46a而能 够相对于中板46来定位各折曲部48a、 50a，从而能够可靠地获得冷却片 48、 50的各折曲部48a、 50a在各层水路之间均不重合而偏移设置的状 态。另外，通过使冷却片48、 50的各折曲部48a、 50a与各凹条46a相配 合，能够增大冷却片48、 50与中板46之间的接触面积，提高两者之间的 接合的可靠性和接合强度。
因此，通过在冷却器28上固定安装了功率半导体元件12的绝缘基板 18，本发明的实施方式的功率模块10具有低成本和高散热性，成为了耐 久性高的功率模块。
权利要求
1.一种功率模块的冷却器，其特征在于，通过组合多个铝件而形成有壳体，所述壳体在内部具有冷却水的水路，该壳体的顶板和底板被形成为两者的厚度的比率为1∶5～10，在所述顶板上固定有用于固定功率模块的高纯度铝块，在所述顶板的包围所述高纯度铝块的位置形成有框状的突起或凹入，所述水路被多条冷却片分割成多个平行的流路，所述多条冷却片在与所述功率模块的绝缘基板的长度方向相垂直的方向上延伸。
2. 根据权利要求1所述的功率模块的冷却器，其特征在于，通过在所述顶板与所述底板之间夹入中板，所述水路被分成上下两层 或两层以上的多层，每一层被所述冷却片分割成多个平行的流路。
3. 根据权利要求1或2所述的功率模块的冷却器，其特征在于， 通过多个中板在被组合了的状态下被组装在所述顶板与所述底板之间，所述水路被形成为冷却水的流动方向折返一次以上的流路。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的功率模块的冷却器，其特征在于，所述冷却片形成为对铝板进行了折曲、成形后得到的波形板状，并且 各折曲部的顶角被成形为4(T以上。
5. 根据权利要求4所述的功率模块的冷却器，其特征在于， 所述冷却片的各折曲部以在各层所述水路之间均不重合而偏移设置的状态被固定在所述顶板、所述底板、或所述中板上。
6. 根据权利要求4或5所述的功率模块的冷却器，其特征在于， 在所述多个中板上成形有与所述冷却片的各折曲部配合的凹条。
7. —种功率模块，其特征在于，在所述高纯度铝块上固定有安装了功率半导体元件的绝缘基板。
全文摘要
功率模块的冷却器(10)通过组合多个铝件(42、44、46、48、50)而形成了壳体(40)，所述壳体(40)在内部具有冷却水的水路，所述功率模块的冷却器(10)能够将材料成本抑制得较低。并且，由于各铝件的加工性良好，因此能够采用散热性优良的复杂的凹凸形状，从而能够在壳体(40)的内部构成高散热性的冷却水的水路。另外，通过壁比较厚的底板(44)来确保壳体(28)所要求的刚性，并且有意构成为刚性低的壁比较薄的顶板(42)，由此能够通过顶板(42)积极地变形来缓和在冷却器(28)与绝缘基板(18)的接合面处产生的应力。
文档编号H01L23/473GK101542725SQ20088000027
公开日2009年9月23日 申请日期2008年2月25日 优先权日2007年5月21日
发明者中村秀生, 马场阳一郎 申请人:丰田自动车株式会社