专利名称：半导体装置的制作方法
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。
金属板(20，30)的热辐射表面(21，31)可以不被电绝缘。在致冷剂是诸如空气或者油的电绝缘材料的情况下，不需要将金属板(20，30)的热辐射表面(21，31)绝缘。
致冷剂通路的内壁表面可以使用具有抗致冷剂腐蚀性的薄膜(84)覆盖。通过这样做，有利地提高了抗致冷剂腐蚀性。
用于主电流(60)的电极端子可以从半导体模块(1)的一侧伸出，控制端子(70)可以布置在半导体模块(1)的相对侧上。根据本发明，由于没有机壳的存在，电极端子(60)和控制端子(70)可以从半导体模块(1)的两个相对侧沿着两个方向伸出。
在常规半导体装置中，端子沿着两个相对方向伸出将增加机壳底板的密封点，并且使得结构和组装工作复杂化。因此，所述端子常常是从半导体模块的仅仅一个方向中引出。这样，端子导线必须以一种间隔布置，并且端子导线之间的绝缘距离不能大。因此，为了防止这种不方便的情况，就不可避免地增加了装置尺寸。相反，根据本发明的一个方面，端子可以以两个方向布置，因此可以有利地获得更加紧凑的装置。
多个半导体模块(1)可以被堆叠并且连接，同时各个致冷剂通路(53)可以互相连通。另外，堆叠的半导体模块(1)可以互相连接，同时各个致冷剂通路(53)可以互相连通，并且同时，每个半导体模块(1)可以在壁部分(52)的侧面或者端面连接。
在由堆叠的半导体模块配置的常规半导体装置中，产生了下面的问题。特别是，鉴于用于冷却半导体模块的诸如冷却管的冷却部件与半导体模块一起堆叠的事实，所述堆叠结构由不同类型的部件配置。因此，需要连接多个冷却管并且需要许多液体密封点，从而使得组装工作变得复杂化。此外，为了通过向金属板的辐射表面挤压冷却部件从而保持所述冷却部件和金属板的辐射表面互相接触，需要挤压机构。例如，在多个冷却部件之间必须布置诸如风箱的收缩部件。这使得装置变大并且使得结构复杂化。此外，考虑到包括半导体模块和冷却部件的不同类型的部件堆叠的事实，它们之间的累积误差增加，同样沿着堆叠方向的厚度变化增加。这还产生了半导体模块的端子位置的变化，从而使得很难把用于将半导体装置安装在电路板上的端子放置在适当的位置中。
为了克服这样的问题，根据本发明多个方面包括堆叠的半导体模块的半导体装置产生下面所述的唯一效果。特别是，由于半导体模块(1)的一部分密封部件(50)形成为致冷剂通路，通过连接单个的半导体模块(1)可以简单配置全部致冷剂通路。最终，省略了现有技术中使用的挤压机构和附加的冷却部件，这样可以容易地实现冷却结构。此外，通过模制密封部件(50)制作了半导体模块(1)，因此与现有技术相比，可以容易实现非常高的外部尺寸精度，或者例如达到±0.1mm或者更小的外部尺寸精度。因此，即使在许多半导体模块(1)连接的情况下，相对于现有技术来讲端子的定位精度仍得到提高。
另外，壁部分(53)的连接表面具有定位凹形或者凸形，因此壁部分(52)容易互相连接。
壁部分(53)可以通过粘附剂互相连接。
以这样的方式布置堆叠的半导体模块(1)，以使金属板(20，30)的辐射表面(21，31)互相相对放置并且每个都具有至少一个从中伸出的鳍状物(83)。可以保持这样的关系使得hf＜D，其中hf是鳍状物(83)的高度，D是从金属板(20，30)的热辐射表面(21，31)至壁部分(52)的高度。可替换的方案是，所述关系可以是hf≥D，并且热辐射表面其中之一和其它相对的热辐射表面之间的热辐射表面(21，31)上的鳍状物位置不同。在这样的情况下，所述鳍状物(83)是从金属板(20，30)的辐射表面(21，31)中伸出的梳钉(combteeth)形状，位于辐射表面之一上的鳍状物(83)放置在其它相对辐射表面上的鳍状物(83)之间。通过这样做，堆叠的半导体模块(1)的形成在金属板(20，30)的辐射表面(21，31)上互相成相对关系的鳍状物(83)有利防止了所述鳍状物之间互相干扰。
密封部件的壁部分的侧面形状可以是反向梯形。通过结合壁部分的开口端以使其连通所有致冷剂通路，可以形成堆叠的半导体模块。根据本发明的这个方面，在半导体装置用作电机逆变器(inverter)等的情况下，半导体装置与诸如电机的旋转装置的相似性可以减小接线距离，简化连接并且有效地降低噪音。
另外，堆叠的半导体模块(1)可以配置成电源电路。形成电源电路的输入连接导线的第一母线(91)和第二母线(92)优选互相平行和相邻地布置。
绝缘部件(94)可以插入在第一母线(91)和第二母线(92)之间。可替换的方案是，通过绝缘部件(95)覆盖和密封第一母线(91)和第二母线(92)。根据本发明的这些方面，具有使用绝缘部件(94，95)的半导体装置结构，在第一母线(91)和第二母线(92)之间保证了电绝缘，因此，可以减小第一母线(91)和第二母线(92)之间的间隔，从而使得有可能有利地减小装置尺寸和寄生电感。
根据本发明的半导体装置还可至少包括使用密封部件密封并具有致冷部分的另一组件模块。(85，86，87)可以同组件模块半导体模块(1)堆叠在一起，并一起通过致冷剂冷却。
半导体模块(1)的金属板(20，30)布置在半导体元件(11，12)的至少一侧上，只有形成在半导体元件(11，12)那一侧上的金属板(20，30)的表面从密封部件(50)暴露。金属板(20，30)的这些暴露表面可以形成为热辐射表面(21，31)。
堆叠的半导体模块(1)的可见表面可以形成半导体模块(1)的印刷表面。通过这样做，即使在堆叠的半导体模块(1)中，印刷表面也可被可视地检查，并可以有利地确认序列号等。
根据本发明的另一方面，堆叠的半导体模块(1)通过布置在其端部的覆盖板(80)在挤压的情况下保持互相连接。每个相邻半导体模块(1)保持同O环(82a)接触以密封半导体模块(1)之间的接触部分。最终，通过经0环(82a)的接触挤压形成致冷剂通路，因此如果在多个堆叠的半导体模块(1)中包含有缺陷模块时，所述缺陷模块可以被容易地替换或修复。
上述括号内指明组件元件的附图标记指示了包括在随后将要描述实施例中的特定装置相对应的实例。
参考附图，从所给出的优选实施例的下面描述中，本发明的这些方面和其它方面以及本发明的特征都会更加清楚，其中图1A示意性地示出了根据本发明第一实施例的半导体装置的透视图；图1B示出了沿着图1A中的线A-A截取的剖面图；图2示意性地示出了根据第一实施例变型的热辐射表面附近的剖面放大图；图3A示出了根据第一实施例包括多个相互连接半导体模块的半导体装置的结构；图3B示出了沿着图3A中的线B-B截取的剖面图；图4示意性地示出了根据本发明第二实施例的半导体装置的透视图；图5A示出了沿着图4中的线C-C截取的剖面结构实例图；图5B示出了沿着图4中的线C-C截取的剖面结构的另一实例图；图6A示出了根据本发明第三实施例的半导体装置通常结构的透视图；图6B示出了沿着图6A中箭头A’截取的侧视图；图7A示出了根据第三实施例包括多个相互连接半导体模块的半导体装置的结构；图7B示出了沿着图7A中的线D-D截取的剖面图；图8示出了根据第三实施例变型的半导体装置的透视图；图9示出了根据本发明第四实施例的半导体装置的剖面结构图；图10A示出了根据本发明第五实施例的半导体装置通常结构的透视图；图10B示出了沿着图10A中的线E-E截取的剖面图；图11示出了根据第五实施例包括多个相互连接半导体模块的半导体装置通常结构的剖视图；图12示出了根据本发明第六实施例作为半导体装置的功率转换器通常结构的剖视图；图13示出了图12的功率转换器的等效电路图；图14A示出了图13所示功率转换器的半导体模块详细布线结构的正视图；图14B示出了图14A所示结构的顶视图；图14C示出了等效电路图；图15A示出了图13所示功率转换器的半导体模块配线结构另一实例的正视图；图15B示出了图15A所示结构的顶视图；图15C示出了等效电路图；图16示出了第六实施例的第一变型图；图17示出了第六实施例的第二变型图；具体实施方式
下面将结合附图描述本发明的实施例。在下面描述的每个实施例中，为了简化说明，相同或等同组件部分分别使用相同的附图标记表示。
(第一实施例)图1A示出了根据本发明第一实施例的半导体装置100通常结构的透视图。图1B示出了沿着图1A中的单点点画线A-A的剖面结构图。
如图1A、1B所示，根据本实施例的半导体装置100主要由半导体模块1a配置。
图1A、1B示出的半导体模块1包括作为半导体元件的第一半导体芯片11和第二半导体芯片12；作为第一金属板的下热沉20；作为第二金属板的上热沉30；插入在半导体元件和下热沉20或上热沉30之间作为导电结点的焊料41、42；以及作为密封部件的模制树脂50。
在根据本实施例的半导体模块1a中，如图1A和1B所示，第一半导体芯片11和第二半导体芯片12相互平行地布置在平面上。尽管图1B中示出了两个半导体元件，可替换地，也可包括仅一个半导体元件或者三个或更多个半导体元件。
在这种结构半导体模块1a中，半导体芯片11、12的背面(图1B中的下表面)和下热沉20的上表面通过第一焊料41相互连接。
此外，如图1B所示，半导体芯片11、12的正面(图1B中的上表面)和上热沉30的下表面通过第二焊料42相互连接。
上热沉30的底部伸向半导体芯片11、12，伸出部分的表面与半导体芯片11、12的上表面通过第二焊料42分别相互连接。
在该上热沉30中，尽管图1A、1B中未示出，上述伸出部分的功能是保证从半导体芯片11、12抽出的接合线的高度。伸出部分还起到保证半导体芯片11、12与上热沉30之间高度的作用。
用于半导体芯片11、12的独立热沉块可以插在半导体芯片11、12的上表面与上热沉30之间，替代伸出部分。
可以通过焊料等布置热沉块，在这种情况下，热沉块起到保证半导体芯片11、12与上热沉30之间高度的作用。
根据本实施例，任何广泛应用的无铅焊料，诸如Sn-Pb或Sn-Ag焊料都可用作焊料41、42。
最终，在上述结构中，通过位于第一和第二半导体芯片11、12正面上的上热沉30和第二焊料42辐射热，同时，热通过位于第一和第二半导体芯片11、12背面上的下热沉20和第一焊料41辐射。
如上所述，使用金属板形成下热沉20和上热沉30，所述金属板热连接至作为半导体元件的第一和第二半导体芯片11、12，并传导来自半导体芯片11、12的热。
在下热沉20中，图1B中它的下表面为热辐射表面21。另一方面，在上热沉30中，图1B中它的上表面为热辐射表面31。如图1A和1B所示，热辐射表面21、31从模制树脂50a中暴露。
尽管没有特别限制，第一半导体芯片11可以是诸如像IGBT(绝缘栅双极晶体管)或晶闸管的功率半导体元件。
同样，第二半导体芯片12可以是诸如FWD(自由旋转二极管)。特别地，第一和第二半导体芯片11、12可以具有诸如矩形薄板的形状。
在第一和第二半导体芯片11、12的正面上形成诸如晶体管的电路元件，而在其背面上没有形成元件。
根据本实施例，电极(未示出)形成在第一和第二半导体芯片11，12的正面和背面上。电极电连接至焊料41和42。
第一和第二半导体芯片11、12背面上的电极通过第一焊料41电连接至下热沉20或第一金属板，而第一和第二半导体芯片11、12正面上的电极通过第二焊料42电连接至上热沉30或第二金属板。
下热沉20以及上热沉30由具有高热传导性和高导电性的金属制成，诸如铜合金或铝合金。此外，例如，可以使用矩形板形成下热沉2和上热沉30。
用于主电流60的电极端子与下热沉20以及上热沉30集成在一起，所述用于主电流60的电极端子从模制树脂50a伸出。
电极端子60起到半导体芯片11、12的引线电极的作用，藉此半导体装置100可以与外部导线诸如母线连接。
因此，下热沉20和上热沉30形成为用作电极以及热辐射器的第一和第二金属板。即，下热沉20和上热沉30具有辐射来自半导体芯片11、12的热和向半导体装置100的半导体芯片11、12导电的双重功能。
很明显的是，通过使用导电粘附剂等等代替焊料41，42，有可能实现半导体芯片11、12和热沉20、30之间的热连接和电连接。
半导体模块1a还具有控制端子70，所述控制端子70由半导体芯片11、12周围的引线框等形成。控制端子70通过模制树脂50a密封地固定，并且所述端子70的每端都伸出模制树脂50。
每个控制端子70的端可以电连接至诸如外部控制电路板。从而，半导体装置100电连接至控制电路板。
控制端子70包括参考端子或者与形成在半导体芯片11、12表面上的信号电极(诸如栅电极)相连的端子。控制端子70通过结合线等(未示出)电连接至半导体芯片11、12。
用于主电流60的电极端子从半导体模块1a的一侧伸出，控制端子70布置在半导体模块1a的相对侧。换句话讲，主电流电极端子60和控制端子70以两个相对方向布置在半导体模块1a的两侧。
此外，根据本实施例的半导体模块1a通过模制树脂50a(是密封部件)以这样的方式被密封或模制，以便暴露热沉20、30的热辐射表面21、31。特别地，如图1B所示，在热沉对20、30之间的间隙以及半导体芯片11、12周围填充模制树脂50。
普通模制材料诸如环氧树脂可以用于模制树脂50。热沉20、30可以使用模制树脂50a通过诸如铸封(potting)或使用模压的转移模制的方法容易模制。
如上所述，根据本实施例的半导体装置100基本包括半导体模块1a，所述半导体模块1a包括作为半导体元件的半导体芯片11、12；作为金属板的热沉20、30，同半导体芯片11、12热连接以传导来自半导体芯片11、12的热；以及作为密封部件的模制树脂50，以这样的方式封闭地密封半导体芯片11、12和热沉20、30，以便暴露热沉20、30的热辐射表面21、31。
此外，在根据本实施例的半导体装置100中，半导体模块1a的热沉20、30的热辐射表面21、31通过致冷剂冷却。致冷剂为诸如空气、水或油的流体。特别地，致冷剂为用于其上安装了半导体装置100的汽车的冷却水或油。
上述的冷却结构对于本实施例是唯一的，其中如图1A、1B所示，半导体模块1a的一部分模制树脂50a(是密封部件)用作致冷剂通路53。
特别地，如图1A和1B所示，模制树脂50a包括用于密封半导体芯片11、12和热沉20、30的密封部分51a，和布置在密封部分51a周围并具有开口端55a的壁部分52a，所述开口端55a的伸出超出了热沉20、30的热辐射表面21、31。在本实施例中，壁部分52a以环形形状布置在热辐射表面21、31周围。
在根据本实施例的半导体装置100中，开口53a形成在壁部分52和密封部分51的热沉20、30之间，并且开口53a用作致冷剂通路。
模制树脂50a的结构可使用对模成型(die molding)等过程容易地实现。此外，在模制树脂50a中，密封部分51a和壁部分52a可以分开。例如，在形成密封部分51后，壁部分52a可以通过结合等与密封部分51a集成形成。
接着，将参考图1A和1B简要说明具有上述结构的半导体装置100的制作方法。
首先，第一和第二半导体芯片11、12被焊接在下热沉20的上表面上。在这种情况下，第一和第二半导体芯片11、12每个通过诸如Sn的焊料箔片堆叠在下热沉20的上表面上。
此后，通过加热器加热该组件至高于焊料的熔点(回流焊接)。这样，在熔化之后，焊料箔片冷却并且硬化。然后，根据需要通过导线结合将控制端子70与半导体芯片11、12连接。
然后，将上热沉30焊接在第一和第二半导体芯片11、12上。在这个过程中，通过焊料箔片将上热沉30放置在半导体芯片11、12上，并且通过加热器使焊料箔片熔化、硬化。
每个熔化的焊料箔片，在使用这种方式硬化之后，变成上述的第一焊料41和第二焊料42。通过焊料41和42，下热沉20、第一和第二半导体芯片11、12以及上热沉30可以相互机械连接、电连接和热连接。
如上所述，可以使用导电粘附剂代替焊料41、42。在这种情况下，使用导电粘附剂代替焊料执行接合过程。
此后，通过转移模制或铸封的方法在热沉20、30的外围和间隙中填充模制树脂50a。同时，开口53a形成为致冷剂通路。
最终，如图1A和1B所示，在热沉20、30的外围和间隙中填充模制树脂50a，从而密封半导体芯片11、12和热沉20、30，而与此同时形成作为致冷剂通路的开口53a。这样，包括半导体模块1a的半导体装置100就完成了。
根据本实施例，提供了包括半导体模块1a的半导体装置100，所述半导体模块1a包含作为半导体元件的半导体芯片11、12；作为同半导体芯片11、12热连接的金属板的热沉20、30，用于传导来自半导体芯片11、12的热；以及作为密封部件的模制树脂50a，用于以这样的方式覆盖和密封半导体芯片11、12和热沉20、30从而暴露热沉20、30的热辐射表面21、31，其中热辐射表面21、31通过致冷剂冷却，并且其中一部分模制树脂50a形成为致冷剂通路53。
半导体模块1的一部分模制树脂50a被配置成其中流经致冷剂的致冷剂通路53，因此同现有技术不同，不再需要诸如冷却管和机壳的独立部件，从而减小了装置的尺寸。
因此，根据本实施例，提供了包括半导体模块1的半导体装置100的一种紧凑、简单的冷却结构，所述半导体模块1包括与热辐射热沉20、30连接并使用模制树脂50密封的半导体芯片11、12，其中热沉20、30的热辐射表面21、31通过致冷剂冷却。
特别地，根据现有技术，用于形成致冷剂通路的冷却管、散热片或者机壳布置在半导体模块的外部，所述半导体模块具有一个包装以通过树脂等的密封部件密封半导体，因此增加了装置的尺寸。另一方面，根据本实施例的半导体装置100的尺寸可以基本保持在密封部件的轮廓(即半导体包装尺寸)内部。
此外，根据本实施例，模制树脂50a包括用于密封半导体芯片11、12和热沉20、30的密封部分51a，以及布置在密封部分51a周围并具有开口端的壁部分52a，所述开口端的伸出超出了热沉20、30的热辐射表面21、31，其中密封部分51a的开口53a形成为金属板20、30和壁部分52a之间的致冷剂通路。
此外，本实施例的一个特征在于，壁部分52a以环形形状布置以围绕热沉20的侧面。根据本实施例，具有壁部分52a的模制树脂50a可以合适地实现作为致冷剂通路的开口53。
根据本实施例，模制树脂50a用作密封部件。然而，除了树脂之外，还可以采用诸如陶瓷的任何电绝缘材料来密封元件。
此外，作为本发明的另一特征，如图1A所示，用于主电流60的电极端子从半导体模块1a的一侧伸出，控制端子70布置在半导体模块1a的相对侧。
如上所述，使用根据本实施例的半导体装置100，由于机壳等不存在使得从半导体模块1a的相对侧伸出电极端子60和控制端子70成为可能。
常规半导体装置不可避免地增加了尺寸，这是由于端子必须仅从半导体模块的一个方向引出，并必须保证与端子相连的导线的绝缘距离间隔相同。
相反，根据本实施例，两种类型的端子60、70以两个相对的方向布置，因此可以有利地减小半导体装置100的尺寸。
图2示出了根据第一实施例变型的半导体装置100的热沉20、30的热辐射表面21、31附近的剖面放大图。
如图2所示，电绝缘层21a、31a形成在从模制化合物50暴露的热沉20、30的表面上。表面21a、31a用作热辐射表面21、31。
在图2中，以相同部分示出了绝缘层21a、31a。然而，事实上，绝缘层21a当然布置在下热沉20的表面上，绝缘层31a当然布置在上热沉30的表面上。
这种结构将热沉20、30的热辐射表面21、31与致冷剂电绝缘。最终，即使致冷剂是诸如水的导电材料，也不会对半导体芯片11、12的电路造成不利影响。
绝缘层21a、31a可以由诸如混合有氧化铝或玻璃填充物的聚酰胺的高热传导性树脂制成，或者由金属化处理过的陶瓷衬底或与金属箔片铜焊在一起并焊接在热沉20、30上的陶瓷衬底制成。
如果致冷剂为诸如空气或油的电绝缘材料，热沉20、30的热辐射表面21、31可以不与半导体芯片11、12电绝缘。在这种情况下，没有形成绝缘层21a、31a，热沉20、30的表面用作热辐射表面21、31。
图1A和1B仅示出了一个半导体模块1a。然而，根据本实施例，半导体装置可以包括多个连接的半导体模块。
图3A、3B示出了根据本实施例包括有多个连接着的半导体模块1的半导体装置的实例图，所述半导体模块1具有相互连通的各个致冷剂通路53a。图3A为半导体装置的分解透视图，图3B为沿着图3A中的单点点画线B-B截取的半导体装置的剖面图。
在图3A和3B中示出的半导体装置中，多个半导体模块1(在所示情况下为三个)堆叠并依次连接，它们的致冷剂通路作为开口53a相互连通。
在堆叠结构中第一个半导体模块1a包括具有致冷剂进口81a和致冷剂出口81b的覆盖板80a。进口81a和出口81b与开口53连通。
另一方面，堆叠的最后一个半导体模块包括不具有致冷剂进口和出口的覆盖板80b，藉此封闭最后一个半导体模块1a的开口端。这样，进口81a、出口81b以及开口53相互连接，使得进入进口81a的致冷剂经过开口53流出出口81b从而与金属板20、30接触。
通过成型或挤压诸如树脂、金属或者陶瓷的材料，可以制造具有致冷剂进口81a和致冷剂出口81b的覆盖板80a和没有致冷剂进口或出口的覆盖板80b。
在多个堆叠的半导体模块1中，其热辐射表面21、31以相互相对关系布置，致冷剂流经相对热辐射表面21、31之间的致冷剂通路。
半导体模块1a在每个壁部分52a的端部处连接相邻的半导体模块1a，第一个和最后一个半导体模块1a在壁部分52a的另一端部处分别连接至覆盖板80a、80b。壁部分52a的端部通过使用粘附剂82结合。
此外，如图3B中所示，用于连接模块或者覆盖板的每个壁部分52a的端面优选具有用于定位目的的凸面或者凹面部分。在图3B中，每个壁部分52a的端面分别具有凸面部分54a或者相应的凹面部分。壁部分52a的凸面部分用于啮合相邻壁部分52的凹面部分。
在图3A、3B所示的半导体装置中，多个半导体模块1堆叠在一起，在每个半导体模块1a的模制树脂50a中形成的开口53a用作致冷剂通路的一部分。因此，简单地通过将单独的半导体模块1a连接起来，可以配置致冷剂通路。
在形成致冷剂通路中，与现有技术不同，不需要挤压机构和附加冷却部件，因此可以容易地实现根据本实施例的冷却结构。最终，装置尺寸减小并且简化，因此有可能简化组装工作。
通过模制树脂形成每个半导体模块1a，同现有技术相比，可以容易地实现非常高的外部尺寸精度(例如±0.1mm或者更小)。
因此，即使在连接了许多半导体模块1的情况下，端子的定位精度，即堆叠的半导体模块1的控制端子70和主电流电极端子60的定位精度相对于现有技术来讲可以得到提高，有利地方便了安装在外部电路板上时半导体装置端子的定位。
在图3A、3B示出的半导体装置中，将被连接的壁部分52的端面具有用于定位目的的凸面部分或对应于凸面部分的凹面部分，因此方便了壁部分52的互连。
(第二实施例)根据本发明的第二实施例，热沉20、30的热辐射表面21、31使用鳍状物等形成以提高热辐射性能。
图4示意性地示出了根据本发明第二实施例的半导体装置200的结构透视图。图5A示出了沿着图4中的单点点画线C-C的剖面结构的一个实例图，图5B示出了沿着图4中的单点点画线C-C的剖面结构的另一实例图。
在根据第一实施例的半导体装置中，从由金属制成的热沉20、30的热辐射表面21、31辐射热。为提高热辐射性能，因此优选热辐射表面21、31具有粗糙表面。
粗糙热辐射表面21、31通过刻蚀或者加工使其粗糙或者形成沟槽而制成。
此外，为提高从热沉20、30的热辐射表面21、31的热辐射，如图4所示，优选形成从热沉20、30的热辐射表面21、31伸出的鳍状物83。
鳍状物83例如由铜或者铝制成。鳍状物83可以使用在挤压工作中通过整体模制的热沉20、30制成。可替换的方案是，鳍状物83可以独立地制作和连接至热沉20、30。
图4、5A、5B中示出的半导体装置200也可由多个相互连接的半导体模块1配置。连接结构和操作效果与图3A、3B示出的半导体装置的情况基本相似。
特别地，在根据本实施如图4、5A、5B中示出的具有多个堆叠的半导体模块1的半导体装置200中，通过将单独的半导体模块1a连接在一起也可以简单地配置致冷剂通路。因此可以容易地实现冷却结构，其结果是减小并简化了装置，从而有可能简化组装工作。
虽然事实上许多半导体模块1连接在一起，但在半导体装置200中，端子定位精度相对于现有技术来讲仍然得到提高。因此，方便了半导体装置安装在电路板上时端子的定位。
此外，在根据本实施例的半导体装置200中，如图4、5A、5B所示，多个堆叠的半导体模块1的热辐射表面21、31以相互相对关系布置，鳍状物83，83a、83b布置在热辐射表面21、31的表面上。
在这种情况下，如图4所示，hf为每个鳍状物83的高度，D为从热辐射表面21、31至每个壁部分52的高度。
在图5A示出的实例中，壁部分52伸出超出了鳍状物83a。特别地，鳍状物高度hf和壁部分高度D具有关系hf＜D，因此以相互相对关系布置在热辐射表面21、31上的鳍状物83a没有相互干扰。
另一方面，在图5B示出的实例中，鳍状物83b伸出超出了壁部分52a并高于壁部分52a。换句话讲，鳍状物高度hf和壁部分高度D具有关系hf＞D。
在相互成相对关系的热辐射表面21、31上，位于热辐射表面之一上的鳍状物83b被从另一热辐射表面上的鳍状物83b中移出。因此，形成在相互成相对关系的热辐射表面21、31上的鳍状物83b没有相互干扰。
在相互成相对关系的热辐射表面21、31上，热辐射表面之一上的鳍状物83和另一热辐射表面上的鳍状物83在鳍状物高度hf和壁部分高度D具有关系hf＝D的情况下，也优选地互相移出。通过这样做，可以有利地防止鳍状物83相互干扰。
在图4、5A、5B示出的实例中，鳍状物83、83a、83b具有与从热沉20、30的热辐射表面21、31的表面伸出的梳钉相似的形式。
在鳍状物高度hf和壁部分高度D具有关系hf≥D的情况下，以这样的方式布置相互成相对关系的热辐射表面21、31上的鳍状物83b使得它们相互啮合。
在仅具有一个半导体模块1的半导体装置中，当然也可在热沉20、30的热辐射表面上21、31以及从热辐射表面21、31伸出的鳍状物83上形成粗糙表面，以提高热辐射性能。
图5A、5B表明，与上热沉30整体形成的每个主电流电极端子60的一端伸出了模制树脂50a。
此外，图5A、5B还表明，用于半导体芯片11、12的控制端子70伸出了模制树脂50a，并通过接合线71电连接至半导体芯片11。
此外在本实施例中，在前面实施例中描述的多种变型也是尽可能适用的。
(第三实施例)根据本发明的第三实施例，模制树脂中形成为致冷剂通路的开口位置不同于第一和第二实施例中开口的位置。图6A、6B示出了根据本发明第三实施例的半导体装置300的示意图。图6A是透视图，图6B是以箭头A’的方向截取的侧视图。
在第一和第二实施例中，致冷剂通路53形成为模制树脂50的壁部分52和密封部分51之间的开口53。
相反，在根据本实施例的半导体装置300中，如图6A、6B所示，模制树脂50b包括密封部分51b和壁部分52b，致冷剂通路形成为壁部分52b上的开口53b。为方便起见，该开口53b表示为图6B中的阴影区域。
此外根据本实施例，半导体装置300包括半导体模块1b，所述半导体模块1b包括作为半导体元件的半导体芯片11、12、作为金属板的热沉20、30以及作为密封部分的模制树脂50，其中半导体模块1b的热沉20、30的热辐射表面21、31通过致冷剂冷却，并且其中一部分模制树脂50b形成其中流动致冷剂的致冷剂通路53。
此外，在根据本实施例的半导体装置300中，不需要使用现有技术中使用的冷却管和附加部件，因此没有增加装置尺寸，这样制作了紧凑、简单的冷却结构。
另外，根据本实施例的半导体装置可以包括单个半导体模块1b或多个顺序连接的半导体模块1b。
图7A、7B示出了根据本实施例的半导体装置的实例，其中多个半导体模块1堆叠并顺序连接，各个致冷剂通路53相互连通。图7A为半导体装置的透视图，图7B为沿着图7A中的单点点画线D-D截取的剖面图。
在图7A、7B所示的半导体装置中，多个(所示情况为2×3)半导体模块1b堆叠并顺序连接，形成为各个致冷剂通路的开口53b相互连通。
此外，该堆叠结构连接至具有致冷剂进口81c的覆盖板80c、具有致冷剂出口81e的覆盖板80e以及没有进口和出口的覆盖板80d、80f，其中进口81c、出口81e以及开口53相互连通。采用这样的方式，进口81c、出口81e以及开口53b相互连接，使得进入进口81c的致冷剂经过开口53b从出口81e流出。
图7A和7B中示出的具有六个半导体模块1的半导体装置的组装实例如下。首先，通过结合两个半导体模块1的壁部分52b的端面55b来形成两个半导体模块1b对。接着，通过结合所述两个半导体模块1b对的壁部分52b的侧面55b，顺序连接两个半导体模块1对中的三块。最后，通过使用覆盖板80c-80f覆盖被连接的半导体模块没有端子的四个侧面来形成半导体装置。如果半导体装置仅具有三个半导体模块，则通过结合三个半导体模块的壁部分52b的侧面55b顺序连接三个半导体模块。注意，可以替代地通过在壁部分52b的端面55b处结合三个半导体模块中的一对半导体模块来形成图7A、7B中的半导体装置。
另外，根据本实施例，壁部分52的表面使得模块和覆盖板连接，即壁部分52的侧面和端面可以具有如图3A、3B所示用于定位的凸形或凹形部分。
如上所述，同样在本实施例中，半导体装置由堆叠并相互连接的多个半导体模块配置，同时各个致冷剂通路53相互连通。使用这种半导体装置，减小了尺寸，并且简化了结构和组装工作，从而使得即使在许多半导体模块1连接在一起的情况下，相对于现有技术来讲仍然改善了端子定位精度。
图8示出了作为第三实施例变型的半导体装置的透视图。
如图8所示，将热沉20、30变型成壁部分52b的形状，增加了热沉20、30的暴露区域。这样，为提高热辐射性能，与致冷剂接触的热沉20、30的面积增加了。
根据本实施例的半导体装置也可包括单个半导体模块1b或者多个连接的半导体模块1b。
根据本实施例的半导体装置也可尽可能与上述任何实施例或者其变型相结合。
此外在本实施例中，例如绝缘层21A，31A(图2)可以形成为热沉20、30的热辐射表面21、31，可以使热辐射表面21、31粗糙，或者可将鳍状物83布置在热辐射表面21、31上。
(第四实施例)本发明的第四实施例意图在于提高对于致冷剂通路中所流动的致冷剂的抗腐蚀性。图9示出了根据本发明第四实施例的半导体装置400的剖面结构示意图。
如图9所示，在根据本实施例的半导体装置400中，对于致冷剂具有抗腐蚀性的膜84形成在作为致冷剂通路的开口53的内壁表面上。膜84由例如陶瓷、玻璃或聚对苯二甲撑形成。
根据本实施例的半导体装置400包括半导体模块1a，所述半导体模块1a包括半导体芯片11、12、作为金属板的热沉20、30以及作为密封部件的模制树脂50，其中半导体模块1a的热沉20、30的热辐射表面21、31通过致冷剂冷却，并且其中对于致冷剂具有抗腐蚀性的膜84形成在致冷剂通路53的内壁表面上。
与现有技术不同，使用根据本实施例的半导体装置400，不需要诸如冷却管和机壳的附加部件，因此没有增加尺寸。最终，实现了紧凑、简单的冷却结构，提高了对于致冷剂的抗腐蚀性。
使热辐射表面粗糙、在热辐射表面形成鳍状物以及堆叠半导体模块1a可以任意应用于根据本实施例的半导体装置400。这样，本实施例可以尽可能地与前述任何实施例或者其变型适合地结合。
(第五实施例)通过使用不同的堆叠半导体模块1c的方法，实现了本发明的第五实施例。换句话讲，半导体模块1c以一定的角度堆叠，即倾斜堆叠。根据本实施例的半导体装置500具有至少一个半导体模块1c。
图10A、10B示出了根据本发明第五实施例具有半导体模块1c的半导体装置500的示意图。图10A为透视图，图10B为沿着图10A中的单点点画线E-E截取的剖面图。
如图10A、10B所示，在根据本实施例的半导体装置500中，形成模制树脂50c的一部分壁部分52c使其短于壁部分52c的相对部分。
如图10A、10B中所示的半导体装置500通过对图6A、6B中示出的半导体装置300变型而形成。根据半导体装置500，形成下壁部分52c-2使其短于上壁部分52c-1。最终，如图10B所示，半导体装置500的横截面具有扇形形状。
此外在根据本实施例的半导体装置500中，一部分模制树脂50c被配置成其中流动致冷剂的致冷剂通路53，因此实现了紧凑、简单的冷却结构。
此外，根据本实施例，在多个半导体模块1c连接在一起的情况下，半导体装置500的扇形部分的优势是很显著的。图11示意性地示出了根据本实施例的半导体装置结构的剖面图，其中多个半导体模块1与相互连通的各个致冷剂通路53连接在一起。
如图11所示，根据本实施例，提供了包括堆叠和连接的半导体模块1c的半导体装置，所述半导体模块1c以扇形形式连接。
多个半导体模块1c的扇形连接包括机壳，在该机壳中，附加半导体模块1c连接成环形或者多边形形式。
在根据本实施例的半导体装置用作用于电机等的逆变器的情况下，半导体装置与诸如电机的旋转装置的形状相似性可以缩短接线距离并简化连接，因此有效地降低了噪声。
图10A、10B示出的半导体装置500具有致冷剂通路，即壁部分52c的开口53。然而，根据本实施例的致冷剂通路可以配置成热沉20、30和壁部分52之间的密封部分51的开口53。
特别地，通过使如图10A、10B所示的壁部分52的上、下部分的高度不同，也可以形成图1所示的半导体装置使其具有对于本实施例是唯一的扇形部分。
根据本实施例的半导体装置也可同前述任何实施例或者其变型适当地组合。
(第六实施例)根据本发明的第六实施例，提供了这样一种半导体装置，其中多个半导体模块1堆叠在一起制成了电源电路。
图12示意性地示出了根据本发明第六实施例作为半导体装置的功率转换器600通常结构的剖面图。图12中示出的功率转换器600代表使用了根据上述第一实施例的半导体模块1的实例。
功率转换器600是通过堆叠多个半导体模块1a、热产生元件的电抗线圈87、电容器85、86形成的电源电路。最终的组件同第一母线91、第二母线92和第三母线93电连接。
第一母线91、第二母线92是用于电源电路输入连接的输入母线，第三母线93为用于输出连接的输出母线。
作为热产生部分的电抗线圈87、第一电容器85和第二电容器86，同半导体模块1a一样使用作为密封部件的模制树脂50d密封，所述模制树脂50d具有作为致冷剂通路的开口53d。
半导体模块1a、电容器85、86以及电抗线圈87如图12所示堆叠在一起。在堆叠结构的端部，布置了具有进口81a和出口81b的覆盖板80a以及没有进口和出口的覆盖板80b，每个覆盖板通过使用粘附剂82结合。
在功率转换器600中，通过相互连通的开口53形成致冷剂通路，致冷剂从进口81a经致冷剂通路流出出口81b，从而冷却了电容器85、86、电抗线圈87以及半导体模块1。
图13中示出了功率转换器600的电路结构。多个半导体模块1和第二电容器86构成了转换器102，而半导体模块1、第一电容器85以及电抗线圈87构成了逆变器101。
如上所述，本实施例提供了作为包括多个半导体模块1a的半导体装置的功率转换器600，所述多个半导体模块1a堆叠并连接，各个致冷剂通路53相互连通，其中堆叠的半导体模块1被配置成电源电路。
最终，根据本实施例的功率转换器600显示出与上述具有多个相连的半导体模块1a的半导体装置相同的有利效果。
另外，作为本实施例的特征，热产生元件85、86、87同半导体模块1堆叠在一起，并通过致冷剂冷却。
此外，如图12所示，根据本实施例的功率转换电路600的特征还在于第一母线91和第二母线92相邻和相互平行地布置，所述第一母线91和第二母线92是电源电路的输入导线。通过使用该母线布置可减小装置尺寸。
图14A、14B、14C示出了功率转换器600中半导体模块1的母线的详细布线结构图。图14A为正视图，图14B为半导体模块的顶视图，图14C示出了配线结构的等效电路图。在图14B中，示出了半导体模块1a的模制树脂50结构的剖面图。
如图14A所示，作为输入母线的第一母线91和第二母线92通过螺钉或者熔接连接至半导体模块1a的电极端子60，所述半导体模块1a的电极端子60形成为功率转换器600输入端子，作为输出母线的第三母线93通过螺钉或者熔接连接至半导体模块1的电极端子60，所述半导体模块1的电极端子60形成为输出端子。
半导体模块1的控制端子70电连接至控制电路板110。控制端于70插入到形成在控制电路板110中的开口中，并通过焊接结合至电路板110。
在这种情况下，如图14C所示，在每个半导体模块1中包括了两个电源电路。作为可替换的实施方案，如图15A、15B、15C中所示，使用两个半导体模块1可以实现等效于图14A、14B、14C中所示电路的电路结构。
图15A、15B、15C示出了功率转换器600中半导体模块1的母线布线结构的另一实例图。图15A为正视图，图15B为半导体模块的顶视图，图15C示出了布线结构的等效电路图。图15B还示出了半导体模块1a的模制树脂50a的剖面结构。
在图15A示出的实例中，输入母线91、92通过螺钉或者焊接连接至形成为输入端子的主电流电极端子60，输出母线93通过螺钉或者焊接连接至形成为输出端子的主电流电极端子60。此外，控制端子70电连接至控制电路板110。
因此，图15A、15B、15C示出的结构是两个堆叠的半导体模块1通过母线91至93相互电连接的一个实例，因此实现了与图14A、14B、14C中所示电路等效的电路结构。该结构可以应用于图12中的功率转换器600。
图16、17示出了本实施例的第一和第二变型图。
在图16示出的第一变型中，诸如树脂或陶瓷材料的电绝缘部件94被插入在相邻和相互平行布置的第一母线91和第二母线92之间。
另一方面，在图17示出的第二变型中，通过诸如树脂或陶瓷材料的电绝缘部件95包含和密封了相邻和相互平行布置的第一母线91和第二母线92。
使用绝缘部件94、95的结构保证了相邻和相互平行布置的第一母线91和第二母线92之间的电绝缘，因此可以减小作为输入母线的第一母线91和第二母线92之间的间隔，从而有利地使得减小尺寸、减小导线的寄生电感成为可能。
此外，使用根据本实施例的半导体装置，可以尽可能地将上述任何实施例及其变型适当地组合起来。
(其它实施例)根据上述每一个实施例，堆叠的半导体模块1使用粘附剂82连接以形成半导体装置。然而，半导体模块1并不必须通过结合连接，还可通过其它方法来连接。
例如，在图3A和3B示出的半导体装置中，可以使用0环82a以代替粘附剂82(参见图3B)。
当使用O环82a时，通过使用布置在堆叠模块端部的覆盖板80a、80b来挤压堆叠的模块，使覆盖板80a、80b所固定的堆叠的半导体模块1相互连接。覆盖板80可以使用诸如螺钉的固定装置(未示出)相互固定。
在这种情况下，使用图3A、3B中示出的半导体装置，每个相邻半导体模块1a通过0环82a保持相互接触，使得通过O环82a密封了半导体模块1的接触部分。
通过这样做，通过O环82a在挤压下形成致冷剂通路(即开口53)，因此如果堆叠的半导体模块1包括缺陷元件，则方便了替换或修复工作。使用O环的连接结构可以尽可能地应用在上述实施例中。
在半导体装置由上述实施例中的多个相互连接的半导体模块1配置的情况下，多个半导体模块1的堆叠结构的可视表面希望用作半导体模块1的印刷表面。
例如，在图3A和3B示出的半导体装置中，包括在堆叠结构中的每个半导体模块1a的模制树脂50a的壁部分52a的外侧面形成可视表面，即印刷表面。
当字符或数字印刷在堆叠的半导体模块1a的印刷表面上时，可以可视地检查印刷表面，因此，例如从维护的观点看，可以有利地确认半导体模块1a的序列号等。
根据上述实施例，作为金属板的热沉20、30分别布置在半导体元件11、12的两侧，热沉20、30的热辐射表面21、31都从模制树脂50a暴露。作为可替换的实施方案，仅仅热沉20、30之一的热辐射表面可以从模制树脂50a暴露。
此外，热沉可以替代地仅布置在半导体元件11、12的一侧，特定热沉的热辐射表面可从模制树脂50a暴露。例如，在图1A、1B示出的半导体装置100中，可以省略下热沉20，仅使用上热沉30。可替代的方案是，仅使用下热沉20而不要上热沉30。
特别地，作为半导体模块1的金属板的热沉20、30至少布置在作为半导体元件的半导体芯片11、12的一个表面上，只有形成在半导体芯片11、12的一个表面上的热沉20、30表面可以从作为密封部件的模制树脂50a中暴露。
此外，在图1A和1B中，两个大开口53形成为金属板20、30与壁部分52a之间密封部分51a的致冷剂通路。然而，至少一个开口可以使用多个开口或者通过孔来代替。
图6A和6B的半导体模块1b具有使用壁部分52中的开口53(作为从壁部分52的一部分中切出的凹口)形成的致冷剂通路。然而，形成在壁部分52中的开口当然可以使得外框形成一个开口或多个开口。
简而言之，本发明提供了一种半导体装置，作为基本部分包括半导体元件、金属板和密封部件，所述金属板与半导体元件热连接以传导来自半导体元件的热，所述密封部件用于以这种方式包含和密封半导体元件和金属板，以暴露金属板的热辐射表面，其中热辐射表面通过致冷剂冷却，并且其中一部分密封部件形成为其中流动致冷剂的致冷剂通路。其它组件部分可以合适地设计。
权利要求
1.一种包含至少一个半导体模块的半导体装置，所述半导体模块包括半导体元件；与半导体元件热连接的金属板，用于传导来自半导体元件的热；和密封部件，用于以这样的方式覆盖和密封半导体元件和金属板，以便暴露金属板的热辐射表面；其中金属板的热辐射表面通过致冷剂冷却，并且其中部分密封部件形成为其中流经致冷剂的致冷剂通路。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中密封部件包括用于密封半导体元件和金属板的密封部分以及壁部分，所述壁部分布置在密封部分周围并且具有其位置远离金属板热辐射表面的开口端，其中密封部分的开口形成为金属板和壁部分之间的致冷剂通路。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中布置壁部分使其围绕金属板的侧面。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中密封部件包括用于密封半导体元件和金属板的密封部分(51)以及壁部分，所述壁部分布置在密封部分周围并且具有其位置远离金属板热辐射表面的开口端，以及其中密封部分的开口形成为致冷剂通路。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中密封部件由树脂制成。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中部分或全部密封部件由热塑树脂制成。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中金属板的热辐射表面是粗糙的。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中金属板的热辐射表面具有至少一个从同一表面伸出的鳍状物。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中金属板的热辐射表面与致冷剂电绝缘。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中金属板的热辐射表面形成为金属板表面上的绝缘层表面。
11.根据权利要求1所述的半导体装置，其中金属板的热辐射表面没有与致冷剂电绝缘。
12.根据权利要求1所述的半导体装置，其中使用对于致冷剂具有抗腐蚀性的膜来覆盖致冷剂通路的内壁表面。
13.根据权利要求1所述的半导体装置，其中用于主电流的电极端子从半导体模块的一侧伸出，并且其中控制端子布置在半导体模块的相对侧。
14.根据权利要求1所述的半导体装置，其中多个半导体模块堆叠并连接，各个致冷剂通路相互连通。
15.根据权利要求2所述的半导体装置，其中多个半导体模块相互堆叠并连接，各个致冷剂通路相互连通，并且其中半导体模块在壁部分的开口端面处连接。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，其中壁部分端面具有用于定位的凸面或凹面部分。
17.根据权利要求15所述的半导体装置，其中壁部分的端面结合在一起。
18.根据权利要求17所述的半导体装置，其中通过熔接端面使得壁部分的端面结合在一起。
19.根据权利要求18所述的半导体装置，其中壁部分至少由热塑树脂制成，并且壁部分的端面通过熔接热塑树脂结合在一起。
20.根据权利要求15所述的半导体装置，其中堆叠的半导体模块的金属板的热辐射表面相互相对放置，其中金属板的热辐射表面具有至少一个从中伸出的鳍状物，其中鳍状物的高度hf和从金属板的热辐射表面至壁部分的高度D具有关系hf＜D。
21.根据权利要求15所述的半导体装置，其中堆叠的半导体模块的金属板的热辐射表面相互相对放置，其中金属板的热辐射表面具有至少一个从中伸出的鳍状物，其中鳍状物的高度hf和从金属板的热辐射表面至壁部分的高度D具有关系hf≥D，和其中在一个热辐射表面和另一相对热辐射表面之间，热辐射表面上鳍状物的位置是不同的。
22.根据权利要求21所述的半导体装置，其中鳍状物具有与从金属板的热辐射表面伸出的梳钉相似的形式，并且其中一个热辐射表面上的鳍状物放置在另一个相对热辐射表面上的鳍状物之间。
23.根据权利要求15所述的半导体装置，其中密封部件的壁部分的侧面形状为反向梯形。
24.根据权利要求4所述的半导体装置，其中多个半导体模块堆叠并且相互连接，各个致冷剂通路相互连通，并且其中半导体模块在壁部分的端面处连接。
25.根据权利要求24所述的半导体装置，其中壁部分的端面具有用于定位的凸面或凹面。
26.根据权利要求24所述的半导体装置，其中壁部分的侧面结合在一起。
27.根据权利要求26所述的半导体装置，其中壁部分的侧面通过熔接端面结合在一起。
28.根据权利要求27所述的半导体装置，其中壁部分至少由热塑树脂制成，并且壁部分的侧面通过熔接热塑树脂结合在一起。
29.根据权利要求4所述的半导体装置，其中多个半导体模块堆叠并且相互连接，备个致冷剂通路相互连通，并且其中半导体模块在壁部分的端面处连接。
30.根据权利要求29所述的半导体装置，其中壁部分的端面具有用于定位的凸面或凹面。
31.根据权利要求29所述的半导体装置，其中壁部分的端面结合在一起。
32.根据权利要求31所述的半导体装置，其中壁部分的侧面通过熔接端面结合在一起。
33.根据权利要求32所述的半导体装置，其中壁部分至少由热塑树脂制成，并且壁部分的端面通过熔接热塑树脂结合在一起。
34.根据权利要求15所述的半导体装置，其中堆叠的半导体模块的金属板的热辐射表面相互相对放置，其中金属板的热辐射表面具有至少一个从中伸出的鳍状物，和其中鳍状物的高度hf和从金属板的热辐射表面至壁部分的高度D具有关系hf＜D。
35.根据权利要求15所述的半导体装置，其中堆叠的半导体模块的金属板的热辐射表面相互相对放置，其中金属板的热辐射表面具有至少一个从中伸出的鳍状物，其中鳍状物的高度hf和从金属板的热辐射表面至壁部分的高度D具有关系hf≥D，和其中在一个热辐射表面和另一相对热辐射表面之间，热辐射表面上的鳍状物的位置是不同的。
36.根据权利要求21所述的半导体装置，其中鳍状物具有与从金属板的热辐射表面伸出的梳钉相似的形式，并且其中一个热辐射表面上的鳍状物放置在另一个相对热辐射表面上的鳍状物之间。
37.根据权利要求29所述的半导体装置，其中壁部分包括上部分和下部分，其中上部分从金属板的热辐射表面进一步伸出而超出了下部分。
38.根据权利要求14所述的半导体装置，其中堆叠的半导体模块被配置成电源电路。
39.根据权利要求38所述的半导体装置，其中形成电源电路的输入导线的第一母线和第二母线相互平行并且相邻地布置。
40.根据权利要求39所述的半导体装置，其中绝缘部件插入在第一母线和第二母线之间。
41.根据权利要求39所述的半导体装置，其中通过绝缘部件覆盖和密封第一母线和第二母线。
42.根据权利要求14所述的半导体装置还包括使用具有致冷剂通路的密封部件密封的至少另一个组件模块，其中组件模块同半导体模块堆叠在一起，并一起通过致冷剂冷却。
43.根据权利要求1所述的半导体装置，其中半导体模块的金属板形成在半导体元件的至少一个表面上，并且其中仅仅形成在半导体元件一个表面上的金属板的表面从密封部件暴露，并形成为热辐射表面。
44.根据权利要求14所述的半导体装置，其中堆叠的半导体模块的可视面形成为半导体模块的印刷表面。
45.根据权利要求14所述的半导体装置，其中堆叠的半导体模块通过布置在堆叠的半导体模块端部的覆盖板在挤压情况下相互连接，并且相邻的半导体模块保持与O环的接触，以密封半导体模块之间的接触部分。
全文摘要
一种半导体装置，包括至少一个半导体模块，所述半导体模块包括半导体芯片、与半导体芯片热连接的热沉以及用于以这样的方式覆盖和密封半导体芯片和热沉以暴露热沉的热辐射表面的密封部件。辐射表面通过致冷剂冷却。在作为其中流经致冷剂的致冷剂通路的部分密封部件中形成开口。
文档编号H01L23/473GK1790691SQ20051011947
公开日2006年6月21日 申请日期2005年11月11日 优先权日2004年11月11日
发明者真光邦明, 手岛孝纪 申请人:株式会社电装