冷却器的制作方法

本发明涉及冷却器。

以往，在冷却器中设有多个板状翅片(例如参照专利文献1)。还已知有在制冷剂流路中设置突起部(例如专利文献2)、以及利用连结构件连结多个翅板(例如参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特表2012－533868号公报

专利文献2：日本专利特开2008-172014号公报

专利文献3：日本专利特开2015-225953号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

为了提高冷却器中半导体芯片的冷却效率，希望对冷却的贡献较小的区域中的制冷剂流量减少，对冷却的贡献较大的区域中的制冷剂流量增加。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的第一方式提供一种用于冷却半导体芯片的冷却器。冷却器可以具备用于将半导体芯片配置在上部的上板、多个板状翅片和连结杆。多个板状翅片可以配置在上板的下部。多个板状翅片各自之间可以形成冷却水的流路。连结杆可以与多个板状翅片连结。连结杆可以具有分别从连结杆的主体部向流路突出的多个梳齿部。冷却器可以在与延伸方向正交的平面上具有多个开口，该多个开口至少由多个梳齿部和多个板状翅片规划得到。延伸方向可以是俯视冷却器时多个板状翅片延伸的方向。多个开口可以具有设置在不通过半导体芯片下部的第一流路中的第一开口、以及设置在通过半导体芯片下部的第二流路中的第二开口。第二开口可以大于第一开口。

连结杆可以包括前方上部连结杆和前方下部连结杆。前方上部连结杆和前方下部连结杆可以在延伸方向上设置于冷却水的入口与半导体芯片的下部之间的不同位置处。前方上部连结杆可以设置为比半导体芯片的下部更靠近冷却水的入口。前方上部连结杆可以与多个板状翅片的上部连结。前方下部连结杆可以设置为比冷却水的入口更靠近半导体芯片的下部。前方下部连结杆可以与多个板状翅片的下部连结。

在通过半导体芯片下部的第二流路中，前方下部连结杆的梳齿部和前方上部连结杆的梳齿部可以在延伸方向上不重叠。

在不通过半导体芯片下部的第一流路中，前方下部连结杆的梳齿部和前方上部连结杆的梳齿部的至少一部分可以在延伸方向上重叠。

在不通过半导体芯片下部的第一流路中，前方下部连结杆的梳齿部的上端可以比前方上部连结杆的主体部的下端更靠上方。也可以在第一流路中，前方上部连结杆的梳齿部的下端比前方下部连结杆的主体部的上端更靠下方。

冷却器可以具有多条第二流路。在位于前方上部连结杆与入口之间且与延伸方向正交的平面上，多条第二流路可以分别包括大通孔和小通孔中的任一种。大通孔可以包含第二开口与第四开口在延伸方向上重叠的部分。第二开口的上端可以由前方上部连结杆的梳齿部来规划得到。第四开口的下端可以由前方下部连结杆的梳齿部来规划得到。大通孔中的第四开口可以是开口面积相对较大的第四开口小通孔可以包含第二开口与第四开口在延伸方向上重叠的部分。小通孔中的第四开口可以是开口面积相对较小的第四开口

冷却水的入口和出口可以在延伸方向上将多个板状翅片夹在中间地设置于不同位置处。冷却器可以具有多条第二流路。在位于前方上部连结杆与入口之间且与延伸方向正交的平面上，多条第二流路可以分别包括大通孔和小通孔中的任一种。小通孔可以设置于比大通孔更靠近入口或出口的位置。

冷却水的入口和出口可以均设置在延伸方向上多个板状翅片的一端部侧。冷却器可以具有多条第二流路。在位于前方上部连结杆与入口之间且与延伸方向正交的平面上，多条第二流路可以分别包括开口面积相对较大的大通孔和开口面积相对较小的小通孔中的任一种。大通孔可以设置于比小通孔更靠近入口及出口的位置。

冷却器还可以具备在延伸方向上位于半导体芯片的下部与冷却水的出口之间的至少一个连结杆。

冷却器可以在延伸方向上位于半导体芯片的下部与冷却水的出口之间的不同位置处，具备与各连结杆对应的后方上部连结杆和后方下部连结杆。后方上部连结杆可以设置为比半导体芯片的下部更靠近冷却水的出口。后方上部连结杆可以与多个板状翅片的上部连结。后方下部连结杆可以设置为比冷却水的出口更靠近半导体芯片的下部。后方下部连结杆可以与多个板状翅片的下部连结。

前方上部连结杆与前方下部连结杆之间的间隔可以小于后方上部连结杆与后方下部连结杆之间的间隔。

在不通过半导体芯片下部的第一流路中，前方上部连结杆的梳齿部和前方下部连结杆的梳齿部在延伸方向上的重叠部分的长度可以大于后方上部连结杆的梳齿部与后方下部连结杆的梳齿部在延伸方向上的重叠部分的长度。

在通过半导体芯片下部的第二流路中，后方下部连结杆的梳齿部的突出长度可以大于前方下部连结杆的梳齿部的突出长度。

多个板状翅片可以分别具有凹部。凹部中可以配置连结杆。凹部可以包含突起部。突起部可以在与延伸方向平行的方向上与连结杆相接触。

冷却器可以具备至少2个连结杆。至少2个连结杆可以在冷却水的入口与半导体芯片的下部之间、或者半导体芯片的下部与冷却水的出口之间在延伸方向上分离设置。延伸方向上2个连结杆的间隔可以是2个连结杆的主体部各自在延伸方向上的厚度以上。

上述发明的概要并不是对本发明的所有必要特征的列举。这些特征群的亚组合也可以构成发明。

附图说明

图1是表示实施方式1的冷却器100的立体图。

图2是表示具有冷却器100的半导体模块200的俯视图。

图3a是表示连结杆30的图。

图3b是表示连结杆40的图。

图4是表示一个板状翅片20、连结杆30和连结杆40之间的关系的立体图。

图5是表示图4的a-a截面的图。

图6的(a)是表示图2的b-b截面的图。(b)是表示b-b截面上的第一流路70和第二流路72的图。

图7的(a)是表示图2的c-c截面的图。(b)是表示c-c截面上的第一流路70和第二流路72的图。

图8是表示入口16及出口18与通孔的位置关系的图。

图9a是表示图2的d-d截面的图。

图9b是表示图2的e-e截面的图。

图9c是表示图2的f-f截面的图。

图10是半导体模块200的电路图。

图11是表示比较例的半导体模块400的截面图。

图12a是表示进行了热阻模拟的具有冷却器100的半导体模块300的俯视图。

图12b表示与图12a对应的电路图。

图12c是表示图12a和图12b所示的例子、以及用图11所示的冷却器310代替图12a所示的冷却器的比较例的热阻模拟结果的图。

图13a是表示变形例1的图2的e-e截面的图。

图13b是表示变形例2的图2的e-e截面的图。

图14是表示变形例3的图2的e-e截面的图。

图15是表示变形例4的图2的d-d截面的图。

图16是表示变形例5的图2的d-d截面的图。

图17是表示变形例6的图2的d-d截面的图。

图18是表示实施方式2的半导体模块210中入口16及出口18与通孔的位置关系的图。

图19是表示实施方式3的半导体模块220中入口16及出口18与通孔的位置关系的图。

具体实施方式

下面，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下的实施方式并不是对权利要求书所涉及的发明进行的限定。另外，实施方式中说明的特征的组合并不全是解决本发明的技术问题的技术手段所必需的。

图1是表示实施方式1的冷却器100的立体图。图1中，为了方便理解，示出了冷却器100中的上板10、冷却水的入口16和出口18、多个板状翅片20、连结杆30、40、50、60。图1中省略了后述的下板12和侧板14。图1中还用箭头表示了入口16和出口18中冷却水w的主要流向。

本例的z轴是与x轴及y轴正交的轴。本例的x、y、z轴构成右手坐标系。x、y、z轴用于表示冷却器100和后述的半导体模块200等中的相对方向。z轴方向不一定要与重力方向平行。本说明书中，使用“上”和“下”等作为指向与z轴方向平行的方向的表现，但这些用语也不限定于重力方向情况下的上下方向。有时将相对靠近入口16的位置称为“上游”和“前方”，将相对靠近出口18的位置称为“下游”和“后方”。

冷却器100可以具有对配置于上板10上部的半导体芯片进行冷却的功能。冷却器100也被称为散热器。上板10可以是有冷却水从入口16流向出口18的壳体的一部分。冷却器100在该壳体的内部具有多个板状翅片20。即，多个板状翅片20配置在上板10的下部。来自半导体芯片的热量至少可以经由上板10和板状翅片20传递至冷却水。利用冷却水与上板10及板状翅片20之间的热交换，冷却器100可以冷却半导体芯片。

在多个板状翅片20彼此之间可以形成冷却水的流路。冷却器100的外部可以设置水泵。该水泵可以是使冷却水在板状翅片20之间的流路中流动的动力源。各流路中，冷却水可以从板状翅片20的前方端部(－y方向的端部)的位置流向后方端部(+y方向的端部)的位置。冷却水可以是水和乙二醇的混合物，也可以是纯水。冷却水还可以是水与其它llc(长效冷却液)的混合物。冷却水也可以是其它冷却液。

在俯视冷却器100时，多个板状翅片20可以沿着特定方向延伸。本例中，板状翅片20的延伸方向25为y轴方向。本例的板状翅片20在y轴方向上具有z字形延伸的部分。在其它例子中，板状翅片20也可以在y轴方向上具有直线状延伸的部分来代替z字形延伸的部分。

连结杆30、40、50、60分别可以和多个板状翅片20连结，以使相邻的多个板状翅片20彼此之间在x轴方向上相隔规定的间隔。例如，通过使连结杆上由主体部与2个梳齿部形成的凹部和板状翅片20的凹部啮合，连结杆与板状翅片20相连结。从而，可以固定连结杆与板状翅片20的相对位置。板状翅片20可以在各板状翅片20的延伸方向相平行且相邻的板状翅片20隔开规定间隔的方式下并排配置。

本例中，连结杆30对应于前方上部连结杆，连结杆40对应于前方下部连结杆，连结杆50对应于后方上部连结杆，连结杆60对应于后方下部连结杆，本例的连结杆30、50与多个板状翅片20的上部连结。而本例的连结杆40、60与多个板状翅片20的下部连结。本例中，连结杆30、40配置在连结杆50、60的上游。本例中，连结杆30配置在连结杆40的上游，连结杆50配置在连结杆60的下游。

图2是表示具有冷却器100的半导体模块200的俯视图。如图2所示，冷却器100具有+x方向端部的侧板14-1、－x方向端部的侧板14-2、前方(－y方向端部)的侧板14-3、后方(+y方向端部)的侧板14-4。本例中，在上板10上配置有x轴方向的3个、y轴方向的2个共计6个(＝3×2)半导体芯片90。图2中，省略了从上板10起上部的结构，因此半导体芯片90的下部用虚线表示。

本例中，冷却水的入口16与前方的侧板14-3连结，冷却水的出口18与后方的侧板14-4连结。入口16和出口18可以在延伸方向25上将多个板状翅片20夹在中间地设置于不同位置处。本例中，入口16和出口18设置在俯视冷却器100时相对于所得到的矩形的中心呈点对称的位置处。入口16和出口18可以设置在该矩形的对角线上。

本例的板状翅片20具有与y轴方向平行的直线部26和在y轴方向上z字形延伸的波状部28。本例中，板状翅片20的直线部26设置在入口16附近和出口18附近，板状翅片20的波状部28连续地设置在2个直线部26之间。

冷却器100中，至少2个连结杆可以在延伸方向25上分离。入口16附近的直线部26-1上可以设置多个连结杆。本例中，入口16附近的直线部26-1上设有一对连结杆30、40。一对连结杆30、40连结到板状翅片20的直线部26-1，从而与连结到板状翅片20的波状部28的情况相比，连结杆30、40和板状翅片20的连结构造变得更加简易，而且能够使连结杆30、40与板状翅片20的连结更加牢固。

连结杆30、40可以在延伸方向25上设置于冷却水的入口16与半导体芯片90的下部之间的不同位置处。本例的连结杆30、40设置在位于半导体芯片90下部的上游的入口16附近的直线部26-1。本例的连结杆30设置为比半导体芯片90的下部更靠近冷却水的入口16，本例的连结杆40设置为比冷却水的入口16更靠近半导体芯片90的下部。

在入口16附近，冷却水汹涌流入，因此冷却水的动能大于出口18附近的动能。因而，本例中，不是用一个连结杆，而是用上下一对连结杆30、40来局部阻碍冷却水的流动。由此，与利用一个连结杆的梳齿部来形成通孔的情况相比，即使梳齿部的长度变短，也能够形成后述的通孔，因此能够减轻连结杆受自冷却水的物理负荷。还能恰当地调整冷却水的流速。而且，通过将上部的连结杆30配置在下部的连结杆40的上游，能够调节z轴方向上的水流。例如，在冷却水流路中的半导体芯片90的下部，能够使上侧(芯片侧)的冷却水的流速高于下侧的流速。因而，冷却水能够更加高效地带走上板10的热量。

另外，在延伸方向25上，可以在半导体芯片90的下部与冷却水的出口18之间的位置设置至少一个连结杆。从而，能够在x轴方向上进一步稳定地固定板状翅片20。本例的冷却器100在出口18附近的直线部26-2上具有一对连结杆50、60。在其它的例子中，也可以不在出口18附近的直线部26-2设置连结杆，还可以只设置一个连结杆。在出口18附近设置了一个连结杆的其它例子中，能够减少冷却器100的零件数量，能够降低冷却器100的制造成本和缩短制造时间等。

连结杆50、60可以在延伸方向25上设置于半导体芯片90的下部与冷却水的出口18之间的不同位置处。本例的连结杆50、60设置在位于半导体芯片90下部的下游的出口18附近的直线部26-2。本例的连结杆50设置为比半导体芯片90的下部更靠近冷却水的出口18，本例的连结杆60设置为比冷却水的出口18更靠近半导体芯片90的下部。

本例的冷却器100从上游到下游具有对称的结构，因此冷却水的流动方向可以与本例相反。即，可以将本例的出口18作为冷却水的入口，并将本例的入口16作为冷却水的出口。本例中，与冷却器100从上游到下游没有采用对称结构的情况相比，半导体模块200的组装更为容易这一点是有利的。

图3a是表示连结杆30的图。图3a中，用实线表示连结杆30。配置于上板10上部的半导体芯片90、设置于第一流路70的第一开口71、设置于第二流路72的第二开口73则用虚线表示。本例中，第一流路70是不通过半导体芯片90下部的流路，第二流路72是通过半导体芯片90下部的流路。关于第二流路72-1与第二流路72-2的差异将在后文中阐述。

本例的连结杆30包括主体部32和多个梳齿部34。多个梳齿部34可以分别从主体部32向冷却水的流路突出。本例的梳齿部34从主体部32向－z方向延伸。主体部32的z轴方向长度可以在x轴方向上的任意位置处都是相同的。与此相对，梳齿部34的z轴方向长度也可以根据x轴方向的不同位置而不同。

梳齿部34的z轴方向长度可以在第一流路70和第二流路72中是不同的。本例的连结杆30中，第一流路70中的梳齿部34-1的z轴方向长度大于第二流路72中的梳齿部34-2的z轴方向长度。本例的连结杆30中，第一流路70中的梳齿部34-1的z轴方向长度为l1，第二流路72中的梳齿部34-2的z轴方向长度为l2(l2＜l1)。本例中，梳齿部34的z轴方向长度是从主体部32的下端到梳齿部34的下端的长度。多个梳齿部34在x轴方向上的各宽度可以是相同的。

第一开口71和第二开口73的上端可以由梳齿部34来规划。第一开口71和第二开口73的下端可以由后述的下板12的上端来规划。第一开口71和第二开口73在x轴方向上的两端可以由在x轴方向上相邻的2个板状翅片20来规划。其中，位于+x方向端部的第一开口71的+x方向端面可以由侧板14-1来规划。同样，位于－x方向端部的第一开口71的－x方向端面可以由侧板14-2来规划。

连结杆30中，一个第一开口71的开口面积小于一个第二开口73的开口面积。开口面积如图3a所示，可以是从y轴方向看到的各开口的面积。本例中，第一流路70中第一开口71的开口面积总和也小于第二流路72中第二开口73的开口面积总和。本例中，第一开口71的数量少于第二开口73的数量。通过使第一开口71小于第二开口73，能够减少对于冷却半导体芯片90的贡献较小的第一流路70中的冷却水流量，能够增加对于冷却半导体芯片90的贡献较大的第二流路72中的冷却水流量。从而，与第一开口71的面积和第二开口73的面积相同的情况相比，能够提高半导体芯片90的冷却效率。

图3b是表示连结杆40的图。与图3a同样，用实线表示连结杆40。用虚线表示半导体芯片90、第三开口76、第四开口78。本例中，第三开口76的开口面积与第一开口71的开口面积相等。本例中，第四开口78的开口面积大于第三开口76的开口面积。

连结杆40可以包括主体部42和多个梳齿部44。多个梳齿部44可以分别从主体部42向冷却水的流路突出。本例中，梳齿部44从主体部42向+z方向延伸。主体部42的z轴方向长度可以在x轴方向上的任意位置处都是相同的。梳齿部44的z轴方向长度也可以根据x轴方向的不同位置而不同。

连结杆40的梳齿部44的z轴方向长度也可以在第一流路70和第二流路72中是不同的。本例的连结杆40中，第一流路70中的梳齿部44-1的z轴方向长度大于第二流路72中的梳齿部44-2、44-3的z轴方向长度。本例的连结杆40中，第一流路70中的梳齿部44-1的z轴方向长度为l3，第二流路72中的梳齿部44-2、44-3的z轴方向长度分别为l4、l5(l4、l5＜l3)。l3可以等于连结杆30在第一流路70中的梳齿部34-1的z轴方向长度l1(l3＝l1)。本例中，梳齿部44的z轴方向长度是从主体部42的上端到梳齿部44的上端的长度。多个梳齿部44在x轴方向上的各宽度可以是相同的。

本例中，x轴方向上在冷却水的入口16与出口18之间设有半导体芯片90-2。另外，在x轴方向上将配置有半导体芯片90-2的区域夹在中间的2个区域中，分别配置有半导体芯片90-1、90-3。位于半导体芯片90-2的下部的第二流路72-2中的梳齿部44-3的z轴方向长度为l5。而分别位于x轴方向上将半导体芯片90-2夹在中间的半导体芯片90-1、90-3的下部的第二流路72-1中的梳齿部44-2的z轴方向长度为l4。本例中，l4大于l5(l5＜l4)。l5可以等于连结杆30在第二流路72中的梳齿部34-2的z轴方向长度l2(l5＝l2)。第二流路72-1和第二流路72-2可以将第一流路70夹在中间地平行于y轴方向配置。而且，第二流路72-2可以在x轴方向上配置在2条第二流路72-1之间。

本例的第四开口78包括开口面积相对较小的第四开口78-1和开口面积相对较大的第四开口78-2。第四开口78-1是下端被长度为l5的梳齿部44-3所规划的开口，第四开口78-2是下端被长度为l4的梳齿部44-2所规划的开口。本例中，第四开口78-2和第二开口73的开口面积相同。

第三开口76和第四开口78的上端可以由上板10的下端来规划。第三开口76和第四开口78在x轴方向上的两端可以由2个板状翅片20来规划。其中，位于+x方向端部的第三开口76的+x方向端面可以由侧板14-1来规划。同样，位于－x方向端部的第三开口76的－x方向端面可以由侧板14-2来规划。

连结杆40中，一个第三开口76的开口面积也小于一个第四开口78的开口面积。本例中，第一流路70中第三开口76的开口面积总和也小于第二流路72中第四开口78的开口面积总和。本例中，第三开口76的数量也少于第四开口78的数量。

连结杆40中，也通过使第三开口76小于第四开口78，能够减少对于冷却半导体芯片90的贡献较小的第一流路70中的冷却水流量，能够增加对于冷却半导体芯片90的贡献较大的第二流路72中的冷却水流量。另外，在连结杆40中，x轴方向上离入口16及出口18最远的第二流路72-2中的第四开口78-2大于x轴方向上离入口16或出口18最近的第二流路72-1中的第四开口78-1。从而，第二流路72-2中第二开口73和第四开口78-2在延伸方向25上的重叠面积大于第二流路72-1中第二开口73和第四开口78-1在延伸方向25上的重叠面积。从y轴方向看第二流路72时，对梳齿部34的前端与梳齿部44的前端之间作为间隙而规划的开口的z轴方向长度进行比较，则第二流路72-2的开口大于第二流路72-1的开口。因此，能够减轻第二流路72之间的冷却水流量的不平衡。

图4是表示一个板状翅片20、连结杆30和连结杆40之间的关系的立体图。本例中，连结杆40位于连结杆30的下游侧(+y方向侧)。上板10和半导体芯片90侧的连结杆30位于连结杆40的上游侧。本例中，梳齿部34和梳齿部44在z轴方向上相向，但在z轴方向上不重叠。本例中，板状翅片20的直线部26配置为在z轴方向上与连结杆30的凹部36及连结杆40的凹部46卡合。

图5是表示图4的a-a截面的图。图5是与穿过板状翅片20的y-z平面平行的截面图。图5中，不仅示出了上游的直线部26，还一并示出了下游的直线部26。板状翅片20可以具有凹部21。凹部21还可以包含突起部24。本例的凹部21是向+z方向或－z方向凹陷的板状翅片20的切口部分。板状翅片20可以在与一个连结杆连结的位置上具有一个凹部21。本例的板状翅片20具有对应于连结杆30、50而配置在上游和下游的各上部的凹部21-1、21-3、对应于连结杆40、60而配置在上游和下游的各下部的凹部21-2、21-4。

上部的凹部21-1可以具有与主体部32的下部相接触的底部22。凹部21-3也可以同样具有与主体部52的下部相接触的底部22。凹部21的底部22与主体部32、52的底部可以分别通过焊材接合。连结杆与凹部21连结后，主体部32、52的上部和板状翅片20的上部可以形成没有突起的大致平坦面。

下部的凹部21-2可以具有与主体部42的上部相接触的顶部23。凹部21-4也可以同样具有与主体部62的上部相接触的顶部23。凹部21的顶部23与主体部42、62的顶部可以分别通过焊材接合。连结杆与凹部21连结后，主体部42、62的下部和板状翅片20的下部可以形成没有突起的大致平坦面。

突起部24可以分别设置于板状翅片20的上部所设置的凹部21-1、21-3的上部、以及板状翅片20的下部所设置的凹部21-2、21-4的下部。突起部24可以向延伸方向25突出。突起部24在与延伸方向25平行的方向上，可以与配置于凹部21的连结杆相接触。从而，能够牢固地固定板状翅片20和连结杆。本例的板状翅片20针对1个凹部21设置2个突起部24。在其他的例子中，也可以针对1个凹部21设置1个突起部24。

本例中，凹部21-1中在y轴方向上相向的2个突起部24之间的间隔长度小于连结杆30的主体部32在y轴方向上的长度。凹部21-1、凹部21-3和凹部21-4中也一样，在y轴方向上2个突起部24之间的间隔长度小于主体部42、52、62在y轴方向上的长度。连结杆30的主体部32与一对突起部24卡合的情况下，突起部24可以受到主体部32的推压而变形。利用变形后的突起部24的恢复力，可以使连结杆30的主体部32和板状翅片20固定。其它主体部42、52、62也可以同样地使突起部24变形。突起部24也可以嵌入连结杆的主体部。在其它例子中，也可以将板状翅片20的突起部24向+z方向和－z方向推压，从而使板状翅片20的突起部24与连结杆30、40、50、60的主体部32、42、52、62接触。

图6的(a)是表示图2的b-b截面的图。b-b截面位于连结杆30与入口16之间，是平行于与y轴方向正交的x-z平面的半导体模块200的截面。本例的半导体模块200具备冷却器100、层叠基板80和多个半导体芯片90。如图6的(a)所示，冷却器100具有下板12。上板10、下板12和前后左右4块侧板14可以构成用于收纳板状翅片20的壳体。图6的(a)中，连结杆30位于连结杆40的前侧。

b-b截面中省略了板状翅片20，但可以在连结杆30的凹部46中嵌入一个板状翅片20的上部。也可以在连结杆40的凹部46中嵌入一个板状翅片20的下部。而且，板状翅片20在没有嵌入凹部36和凹部46的y轴方向位置上，可以从上板10沿着z轴方向延伸到下板12。

上板10、下板12、侧板14、连结杆30、40、50、60、板状翅片20可以由铜(cu)、铝(al)或镁(mg)形成，也可以在铜(cu)、铝(al)或镁(mg)上进一步镀镍(ni)。利用热导率较高的铜或铝等金属来形成冷却器100，与使用热导率较低的绝缘物等形成的情况相比，能够促进上板10、板状翅片20与冷却水之间的热交换。上述的铜也包含以铜为主要成分的合金，铝也包含以铝为主要成分的合金，镍也包含以镍为主要成分的合金。

层叠基板80的下部可以与上板10相接，层叠基板80的上部可以与半导体芯片90相接。层叠基板80可以具有第一金属布线层82、绝缘物层84和第二金属布线层86。绝缘物层84可以在z轴方向上被夹在第一金属布线层82与第二金属布线层86之间。第一金属布线层82及第二金属布线层86与绝缘物层84相比，其x轴和y轴方向的长度较小。

第一金属布线层82上可以设置半导体芯片90。第一金属布线层82可以包括在多个半导体芯片90之间进行电连接的布线。第一金属布线层82可以是由铜(cu)或铝(al)形成的布线层。

绝缘物层84可以是设置在第一金属布线层82与第二金属布线层86之间的绝缘基板。绝缘物层84可以是氮化硅(sinx)、氮化铝(alnx)、氧化铝(al2o3)等陶瓷的烧结体。

绝缘物层84可以具有确保有大电流流过的半导体芯片90与金属制冷却器100之间的电绝缘的功能。利用绝缘物层84，即使整个冷却器100都由金属形成，也能够保证半导体芯片90与冷却器100之间的电绝缘。与冷却器100的一部分或全部由绝缘物形成的情况相比，若整个冷却器100都由金属形成，则在冷却效率方面更为优异。层叠基板80也可以根据至少包含一个半导体芯片90的群来进行分隔设置。

图6的(b)是表示b-b截面上的第一流路70和第二流路72的图。如图6的(b)所示，本例的冷却器100具有多条第一流路70和多条第二流路72。第二流路72分别可以包含大通孔77和小通孔75中的任一种。本例中，第二流路72-1具有小通孔75。小通孔75可以包含第二开口73和第四开口78-1在y轴方向上重叠的部分。第二流路72-2具有大通孔77。大通孔77可以包含第二开口73和开口面积大于第四开口78-1的第四开口78-2在y轴方向上重叠的部分。

大通孔77可以在半导体芯片90-2下部的第二流路72-2中，由x轴方向上相邻的一对板状翅片20之间的间隙、梳齿部34-2和梳齿部44-3在z轴方向上的间隙形成(定义)。小通孔75可以在第二流路72-1中，由x轴方向上相邻的一对板状翅片20之间的间隙、梳齿部34-2和梳齿部44-2在z轴方向上的间隙形成(定义)。

如已经在图3b的说明中所述的那样，设有小通孔75的第二流路72-1中梳齿部44-2的突出长度大于设有大通孔75的第二流路72-2中梳齿部44-3的突出长度。而梳齿部34-2的突出长度在第二流路72-1和72-2中是相同的。因此，从延伸方向25(y轴方向)看时，大通孔77的开口面积大于小通孔75的开口面积。小通孔75比大通孔77更靠近入口16或出口18地设置于第二流路72-1。从而，能够减轻第二流路72-1、72-2之间的冷却水流量的不平衡。第二流路72-2中的大通孔77的开口面积总和大于任一条第二流路72-1中的小通孔75的开口面积总和。第二流路72-1、72-2各自包含的梳齿部34、梳齿部44的对数可以相同，也可以不同。

本例的通孔表示从第一连结杆(例如连结杆30)到靠近该第一连结杆的第二连结杆(例如连结杆40)为止在y轴方向上的任意位置处连续地形成开口。通孔也可以从靠近的2个连结杆进一步延伸。通孔也可以具有从连结杆30到连结杆50连续形成的开口。

图7的(a)是表示图2的c-c截面的图。c-c截面在延伸方向25上位于连结杆30与连结杆40之间，是平行于与y轴方向正交的x-z平面的半导体模块200的截面。c-c截面中被上板10、下板12和侧板14包围的内部空间中，仅示出了连结杆40和多个板状翅片20。

图7的(b)是表示c-c截面上的第一流路70和第二流路72的图。与b-b截面同样，冷却器100在x-z平面上具有设置于第一流路70的第一开口71、比设置于第二流路72的第一开口71要大的第二开口73。第二流路72-2具有大通孔77，第二流路72-1具有小通孔75。

图8是表示入口16及出口18与通孔的位置关系的图。图8是与图2对应的冷却器100的俯视图。图8中，为了使第二流路72中的通孔的位置关系易于理解，用实线表示小通孔75和大通孔77，用虚线表示第一流路70、第二流路72、半导体芯片90的范围。图8中，省略了板状翅片20这一点也请注意。

本例中，连结杆50具有与连结杆30相同的结构，连结杆60具有与连结杆40相同的结构。因此，第二流路72-1的上游和下游具有小通孔75，第二流路72-2的上游和下游具有大通孔77。如上所述，在最靠近入口16的位置上配置第二流路72-1，在最靠近出口18的位置上配置第二流路72-1，在x轴方向上的2条第二流路72-1之间配置第二流路72-2，从而能够减轻冷却水流量的不平衡。从入口16到出口18的流路中，冷却水也可以向x轴方向流动。例如，在侧板14-3、14-4附近，一部分冷却水w沿x轴方向流动。

图9a是表示图2的d-d截面的图。d-d截面是与延伸方向25平行的y-z平面上的半导体模块200的截面。d-d截面是第二流路72-1的截面。为了易于理解，省略了侧板14。第二流路72-1中，梳齿部44-2和梳齿部34-2在延伸方向25上不重叠，因此连结杆30、40形成小通孔75。同样，连结杆50和连结杆60也形成小通孔75。从而，能够与第一流路70相比增加第二流路72的流量，因此能够更加有效地冷却半导体芯片90。梳齿部54-1、54-2分别对应于梳齿部34-1、34-2。梳齿部61-1、64-2、64-3分别对应于梳齿部44-1、44-2、44-3。

本例的冷却器100的上游具有连结杆30、40，下游具有连结杆50、60。连结杆30、40、50、60在y轴方向上的厚度分别为tfu、tfd、tbu、tbd。连结杆50具有主体部52和梳齿部54-2，连结杆60具有主体部62和梳齿部64-2。d-d截面的延伸方向25上，各连结杆和各连结杆的梳齿部具有相同的厚度。另外，延伸方向25上连结杆30与40之间的间隔为df，延伸方向25上连结杆50与60之间的间隔为db。

延伸方向25上2个连结杆的间隔d可以是2个连结杆的主体部各自在延伸方向25上的厚度t以上。本例中，tfu≤df，tfd≤df，tbu≤db，tbd≤db。从而，能够防止焊材从主体部32掉落导致梳齿部34-2和梳齿部44-2连结而引起第二流路72-1变窄。

图9b是表示图2的e-e截面的图。e-e截面是与延伸方向25平行的y-z平面上的半导体模块200的截面。e-e截面也是第一流路70的截面。为了易于理解，省略了侧板14。第一流路70中，梳齿部44-1和梳齿部34-1的至少一部分在延伸方向25上重叠。从而，在不通过半导体芯片90下部的第一流路70中，相比于第二流路72能够限制冷却水的流量。

图9c是表示图2的f-f截面的图。f-f截面是与延伸方向25平行的y-z平面上的半导体模块200的截面。f-f截面也是第二流路72-2的截面。为了易于理解，省略了侧板14。第二流路72-2中，梳齿部44-3和梳齿部34-2在延伸方向25上不重叠，因此连结杆30、40形成大通孔77。同样，连结杆50、60也形成大通孔77。从而，能够与第一流路70的流量相比增加第二流路72的流量，还能减轻第二流路72之间的流量不平衡。

图10是半导体模块200的电路图。半导体模块200可以是驱动车辆电动机的车载用功率模块的一部分。半导体模块200中，多个半导体芯片90-1～90-6可以分别是rc-igbt半导体芯片。rc-igbt半导体芯片中，绝缘栅形双极晶体管(igbt)和续流二极管(fwd)形成为一体，且igbt和fwd反向并联连接即可。图10中省略了fwd的标号，但各半导体芯片90可以具有fwd这一点需要注意。

半导体芯片90-1中，发射极与输入端子n1电连接，集电极与输出端子u电连接即可。半导体芯片90-2中，发射极与输入端子n2电连接，集电极与输出端子v电连接即可。半导体芯片90-3中，发射极与输入端子n3电连接，集电极与输出端子w电连接即可。半导体芯片90-4中，发射极与输出端子u电连接，集电极与输入端子p1电连接即可。半导体芯片90-5中，发射极与输出端子v电连接，集电极与输入端子p2电连接即可。半导体芯片90-6中，发射极与输出端子w电连接，集电极与输入端子p3电连接即可。

各半导体芯片90-1～90-6可以根据输入到半导体芯片90的控制电极贴片的信号交替地进行开关。本例中，各半导体芯片90为rc-igbt，因此导通时igbt区域发热，截止时fwd区域发热。输入端子p1可以与外部电源的正极连接，输入端子n1与外部电源的负极连接，输出端子u与负载连接。多个半导体芯片90-1、90-2、90-3可以构成半导体模块200的下桥臂，多个半导体芯片90-4、90-5、90-6构成半导体模块200的上桥臂。

输入端子p1、p2、p3可以相互电连接，还可以与其它输入端子n1、n2、n3相互电连接。本例的半导体模块200可以起到具有输出端子u、v、w的三相交流逆变器电路的功能。

图11是表示比较例的半导体模块400的截面图。半导体模块400具备冷却器310、层叠基板80和多个半导体芯片90。层叠基板80和半导体芯片90与实施方式1的相同。比较例中的冷却器310与实施方式1的冷却器100的不同之处在于不具备连结杆30、40、50、60。另外，半导体模块400中，与后述的半导体模块300同样地配置入口116、出口118、侧板114和半导体芯片90-1a～90-6b，从而构成主电路。

图12a是表示进行了热阻模拟的具有冷却器100的半导体模块300的俯视图。其示出半导体芯片90、入口116、出口118、小通孔75和大通孔77的位置关系。半导体模块300中，在侧板114-2上设有入口116，在侧板114-1上设有出口118。入口116和出口118与连结杆30、40、50、60的延伸方向(x轴方向)平行地配置。入口116和出口118可以如图12a那样配置在与板状翅片20的延伸方向25正交的方向(x轴方向)上，也可以例如图8的入口16和出口18那样配置在与延伸方向25平行的方向(y轴方向)上。如图12a的例子所示，将入口116配置成与板状翅片20的延伸方向25正交的方向(x轴方向)平行，提供给各第二流路72的冷却水量的偏差变小，因此是优选的。从入口116提供的冷却水w的至少一部分会在侧板114-3、114-4附近沿着连结杆30、50向x轴方向流动。

图12b表示与图12a对应的电路图。在该热阻模拟中，在各桥臂上并排设置2个半导体芯片90。各桥臂的2个芯片沿着延伸方向25设置。本例中，半导体芯片90-4a、90-1a构成输出端子u的下桥臂，半导体芯片90-4b、90-1b构成输出端子u的上桥臂。同样，本例中，半导体芯片90-5a、90-2a构成输出端子v的下桥臂，半导体芯片90-5b、90-2b构成输出端子v的上桥臂。另外，本例中，半导体芯片90-6a、90-3a构成输出端子w的下桥臂，半导体芯片90-6b、90-3b构成输出端子v的上桥臂。

图12c是表示图12a和图12b所示的例子、以及用图11所示的冷却器310代替图12a所示的冷却器的比较例的热阻模拟结果的图。横轴表示模拟中评价热阻的位置。本模拟中，对图12b所示的各端子n1、p1、n2、p2、n3、p3所连接的半导体芯片90-4a、90-4b、90-5a、90-5b、90-6a、90-6b的x-y平面中央部的热阻进行了评价。纵轴为热阻rth[℃/w]。热阻rth可以由δt[℃]＝rth[℃/w]×ploss[w]来定义。其中，δt[℃]是半导体芯片90与上板10的温度差，ploss[w]是各半导体芯片90的能量损失。

由图12c的结果可知，实施方式1的各半导体芯片的热阻rth的大小要比比较例的低。而且，实施方式1中的热阻rth的大小的偏差也比比较例的低。实施方式1中，设置了连结杆30、40、50、60，降低第一流路70中的冷却水的流量，增大第二流路72中的冷却水的流量，从而能够有效地冷却半导体芯片90。

图13a是表示变形例1的图2的e-e截面的图。e-e截面是第一流路的截面。图13a中，梳齿部44-1的上端位于连结杆30的主体部32下端的上方。例如，梳齿部44-1的上端与上板10之间的距离大于0mm且小于等于1mm。梳齿部34-1的下端与连结杆40的主体部42的上端一致。梳齿部44-1的上端与上板10之间的距离可以根据第一流路70中的冷却水的流量进行调节。从而，能够使第一流路70中的冷却水的流量低于第二流路，还能够调节其降低的程度。

另外，本例中，梳齿部64-1的上端也位于连结杆50的主体部52下端的上方。例如，梳齿部64-1的上端与上板10之间的距离也大于0mm且小于等于1mm。梳齿部54-1的下端也与连结杆60的主体部62的上端一致。由此，在上游和下游都能调节第一流路70中的冷却水的流量。

图13b是表示变形例2的图2的e-e截面的图。图13b中，梳齿部34-1的下端位于连结杆40的主体部42上端的下方。例如，梳齿部34-1的下端与下板12之间的距离大于0mm且小于等于1mm。梳齿部44-1的上端与连结杆30的主体部32的上端一致。梳齿部34-1的下端与下板12之间的距离可以根据第一流路70中的冷却水的流量进行调节。从而，能够使第一流路70中的冷却水的流量低于第二流路，还能够调节其降低的程度。

另外，本例中，梳齿部54-1的下端也位于连结杆60的主体部62上端的下方。例如，梳齿部54-1的下端与下板12之间的距离也大于0mm且小于等于1mm。梳齿部64-1的上端也与连结杆50的主体部52的上端一致。由此，在上游和下游都能调节第一流路70中的冷却水的流量。另外，也可以在上游采用图13a的结构，在下游采用图13b的结构。还可以在下游采用图13a的结构，在上游采用图13b的结构。

图14是表示变形例3的图2的e-e截面的图。本例中，梳齿部34-1的z轴方向长度l1f大于梳齿部54-1的z轴方向长度l1b。梳齿部44-1的z轴方向长度l3f大于梳齿部64-1的z轴方向长度l3b。于是在本例的第一流路70中，梳齿部34-1与梳齿部44-1在延伸方向25上的重叠部分长度lf大于梳齿部54-1与梳齿部64-1在延伸方向25上的重叠部分长度lb。从而，在动能大于下游的上游的连结杆中，能够恰当地抑制冷却水的流动，在下游的连结杆中，能够使其对冷却水流的阻力低于上游。

图15是表示变形例4的图2的d-d截面的图。图15～图17中，考虑到使附图容易理解，省略了通孔的标记。本例中，连结杆30与连结杆40的间隔df小于连结杆50与连结杆60的间隔db。从而，在动能大于下游的上游的连结杆中，能够恰当地抑制冷却水的流动，在下游的连结杆中，能够使其对冷却水流的阻力低于上游。而且，由于下游的连结杆之间的间隔db大于上游的连结杆之间的间隔df，因此下游的连结杆50、60的组装变得容易这一点也是有利的。

图16是表示变形例5的图2的d-d截面的图。本例的第二流路72中，梳齿部64-2的突出长度l4b大于梳齿部44-2的突出长度l4f。例如，梳齿部64的突出长度l4b可以在梳齿部44的突出长度l4f的1.5倍以上5倍以下，也可以在2倍以上4倍以下，还可以在2.5倍以上3倍以下。从而，能够在下游使冷却水的流动是朝向上板10。本例中，梳齿部34-2的突出长度l2f与梳齿部54-2的突出长度l2b相同。本例中，与l4b等于l4f的情况相比，能够降低压力损失，并且能够提高比上游难以冷却的下游的冷却效率。

图17是表示变形例6的图2的d-d截面的图。本例的冷却器100具有一个连结杆作为下游的连结杆。从而，与在下游设置上下一对连结杆的例子相比，能够降低压力损失。本例的冷却器100具有连结杆60，但不具有连结杆50。从而，在半导体芯片90-4、90-5、90-6的正下方，能够使冷却水的流动是朝向上板10的，因此能够提高比上游难以冷却的下游的冷却效率。

图18是表示实施方式2的半导体模块210中入口16及出口18与通孔的位置关系的图。本例中，冷却水的入口16和出口18设置在延伸方向25上重叠的位置处。这种情况下，越是靠近入口16或出口18的流路，冷却水越容易流动，越远离入口16或出口18的流路，冷却水越不容易流动。

因此，本例中，将x轴方向上离入口16或出口18最近的流路即通过半导体芯片90下部的流路作为具有小通孔75的第二流路72-1。而将x轴方向上离入口16或出口18最远的流路即通过半导体芯片90下部的流路作为具有大通孔77的第二流路72-2。从而，能够减轻第二流路72之间的流量不平衡。本例中也采用与实施方式1通用的结构，从而能够获得相同的有益效果。从入口16到出口18的流路中，冷却水也可以向x轴方向流动。例如，在侧板14-3附近，冷却水w的流动自入口16起向±x方向分岔。例如在侧板14-4附近，在±x方向上流动的冷却水w流向出口18。

图19是表示实施方式3的半导体模块220中入口16及出口18与通孔的位置关系的图。本例中，多个半导体芯片90的配置不同于上述例子，在上板10上配置有x轴方向的2个、y轴方向的3个共计6个(＝2×3)半导体芯片90。冷却水w的主要流向用箭头表示。

冷却水的入口16及出口18均设置在延伸方向25上多个板状翅片20的一个端部侧。本例的入口16和出口18以在x轴方向上分离的方式均与侧板14-3连结。本例的半导体模块220在入口16与出口18之间设有从侧板14-3沿着延伸方向25延伸且不到达侧板14-4的分隔用板状翅片29。分隔用板状翅片29可以具有阻断从入口16沿着侧板14-3到出口18的路径的作用。本例的冷却水可以沿着大致u字形流动。更具体而言，本例的冷却水可以从侧板14-3上的入口16沿着延伸方向25进入到与侧板14-3相向的侧板14-4之后，在侧板14-4附近沿着x轴方向前行，然后从侧板14-4流向侧板14-3上的出口18。

大通孔77可以设置在比小通孔75更靠近入口16及出口18的位置上。本例中，离入口16最近的第二流路72中，从上游到下游依次具有大通孔77和小通孔75。而离出口18最近的第二流路72中，从上游到下游依次具有小通孔75和大通孔77。从入口16流入的冷却水来势汹汹，导致侧板14-4附近的冷却水也汹涌流动。因此，本例中，在侧板14-4附近不设置大通孔77，而是设置小通孔75。本例中也采用与实施方式1通用的结构，从而能够获得相同的有益效果。

以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限于上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员明白能够对上述实施方式进行各种变更或改进。进行了这样的变更或改进后的方式也包括在本发明的技术范围内，并且可以从权利要求书的记载了解。

应当注意的是，权利要求书、说明书和附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、顺序、步骤、阶段等的各处理的执行顺序只要没有特别明确地示出“之前”、“先前”等，或者在之后的处理要用到之前的处理的输出的情况下，可以按照任意的顺序来实现。权利要求书、说明书和附图中的动作流程中，为了方便说明，使用了“首先”、“然后”等，但并不意味着一定要按照这样的顺序来实施。