冷却装置的制作方法

1.本公开涉及冷却装置。


背景技术：

2.作为用于冷却半导体零件(芯片)的装置，已知有例如下述专利文献1中记载的装置。在下述专利文献1中记载的装置中，在固定有半导体零件的壳体形成凹坑，以覆盖该凹坑的方式装配有板状的金属基座。半导体零件安装于该金属基座之上，在半导体零件的正下方形成有冷却水路。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2003-116282号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.然而，在金属基座如上所述地仅呈板状的情况下，该金属基座成为制冷剂与半导体零件之间的较大的热阻。由此，恐怕不能高效地进行半导体零件的冷却。
8.本公开是为解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种进一步提高了冷却效率的冷却装置。
9.技术方案
10.为了解决上述问题，本公开的冷却装置是冷却安装于基板的表面的半导体零件的冷却装置，该冷却装置具备：基座，装配于所述基板的背面；多个散热片，从该基座凸出；以及底板，将该多个散热片支承在所述底板与所述基座之间，在所述基座的朝向所述底板侧的面中的与所述半导体零件对应的区域，形成有朝向所述基座侧凹陷的凹部。
11.有益效果
12.根据本公开，能提供一种进一步提高了冷却效率的冷却装置。
附图说明
13.图1是表示本公开的第一实施方式的冷却装置的构成的剖视图。
14.图2是表示本公开的第二实施方式的冷却装置的构成的剖视图。
15.图3是表示本公开的第三实施方式的冷却装置的构成的剖视图。
16.图4是表示本公开的第四实施方式的冷却装置的构成的剖视图。
17.图5是本公开的各实施方式的变形例的散热片的俯视图。
18.附图标记说明
19.100 冷却装置
20.1 基板
21.1a、1c 铜图案
22.1b 基板主体
23.1d 接合材料
24.2 半导体零件
25.2a 接合材料
26.10 基座
27.10b 背面
28.11 散热片
29.11
’ꢀ
销
30.12、12b 底板
31.12t 凸部
具体实施方式
32.《第一实施方式》
33.(基板、冷却装置的构成)
34.以下，参照图1，对本公开的第一实施方式的冷却装置100进行说明。该冷却装置100是用于将安装于基板1的半导体零件2通过液体的制冷剂进行冷却的装置。如图1所示，基板1具有：铜图案1a、1c；基板主体1b；以及接合材料1d、2a。
35.基板主体1b使用例如环氧玻璃树脂、酚醛树脂等形成为板状。在基板主体1b的表面和背面分别蒸镀有铜图案1a、1c。所期望的印刷电路通过刻蚀形成于铜图案1a、1c。接合材料2a设为用于将半导体零件2固定于铜图案1a。
36.多个(以3个作为一个例子)半导体零件2配置于基板1上。半导体零件2是例如功率晶体管、功率fet(field effect transistor：场效应晶体管)，随着其工作而发热。这些半导体零件2以在基板1上相互隔开间隔的方式进行配置。此外，半导体零件2与上述的铜图案1a电连接。
37.接着，对冷却装置100的构成进行说明。如图1所示，冷却装置100具备基座10和底板12。这些基座10和底板12用铝、铜这样的热传导性好的金属材料一体地形成。能通过additive manufacturing(am造型法)对冷却装置100进行造型。
38.基座10通过接合材料1d固定于上述的基板1的背面(就是说，朝向与安装有半导体零件2的表面相反一侧的面)。基座10成为具有比基板1大的面积的板状。将在后文进行详细叙述，在基座10的背面10b上的中央部(就是说，与多个半导体零件2对应的区域的中央部)形成有朝向上述的基板1侧凹陷的凹部10r。换言之，与其他的区域相比，在形成有该凹部10r的区域中的基座10的板厚变小。此外，凹部10r的截面形状以三角形作为一个例子。需要说明的是，凹部10r也可以具有矩形截面、圆弧状的截面。而且，凹部10r是遍及基座10的长度的整个区域延伸的槽。
39.(作用效果)
40.接下来，对上述的冷却装置100的工作进行说明。当使半导体零件2工作时，该半导体零件2因为内阻而发热。在如上所述的多个半导体零件2被集成配置的情况下，由于产生热噪声，因此在其集成的区域的中央部温度特别高。当这样的发热过高时，有可能导致半导体零件2的热失控、损坏。在此，在本实施方式中，采用使用冷却装置100来冷却这些半导体
零件2的构成。
41.首先从外部导入至流路f内的制冷剂在该流路f内沿凹部10r的延伸方向流通。在该过程中，半导体零件2基于隔着基座10由制冷剂实现的吸热而被冷却。再者，与上述实施方式不同，在基座10仅成为板状的情况下，该基座10在制冷剂与半导体零件2之间成为较大的热阻。由此，恐怕不能高效地进行半导体零件的冷却。在此，在本实施方式中，在基座10形成有凹部10r。
42.根据上述构成，在基座10上的与半导体零件2对应的区域形成有凹部10r。由此，能将该区域中的基座10的热阻抑制为比其他的区域小。其结果是，促进制冷剂与半导体零件2之间的热移动，能够高效地冷却半导体零件2。此外，与将基座10的板厚整体缩小的情况比，通过以仅限制在一部分的方式形成凹部10r，还能将基座10针对制冷剂的压力的耐压性的降低抑制在小幅度。
43.以上，对本公开的第一实施方式进行了说明。需要说明的是，在不脱离本公开的主旨的范围内，能够对上述的构成实施各种变更、修改。
44.《第二实施方式》
45.接着，参照图2对本公开的第二实施方式进行说明。需要说明的是，对与上述的第一实施方式同样的构成标注相同的附图标记，并省略其详细说明。如图2所示，在本实施方式中，在基座10的背面10b设有多个散热片11。各个散热片11向与基座10分离的方向凸出。此外，多个散热片11以在凹部10r的延伸方向上隔开间隔的方式进行排列。
46.上述的散热片11由底板12支承在底板12与基座10之间。将由基座10和底板12包围的空间设为用于供从外部被引导进来的制冷剂流通的流路f。在本实施方式中，底板12上的基座10侧的面是平坦状。凹部10r是遍及基座10的长度的整个区域延伸的槽，多个散热片11沿该槽(凹部10r)的延伸方向呈板状延伸。
47.根据上述构成，通过散热片11使制冷剂与冷却装置的接触面积增加，因此能进一步提高冷却效率。
48.此外，根据上述构成，由于散热片11沿槽的延伸方向延伸，因此能将制冷剂的流动被该散热片11阻碍的可能性抑制为较小。由此，能保证制冷剂的流量，能够进一步高效地冷却半导体零件2。
49.以上，对本公开的第二实施方式进行了说明。需要说明的是，在不脱离本公开的主旨的范围内，能够对上述的构成实施各种变更、修改。
50.《第三实施方式》
51.接着，参照图3，对本公开的第三实施方式进行说明。需要说明的是，对与上述的第一实施方式同样的构成标注相同的附图标记，并省略其详细说明。如图3所示，在本实施方式中，在上述的冷却装置100中，对于多个散热片11中设于凹部10r的散热片11而言，该散热片11彼此之间的间隔比其他散热片11彼此之间的间隔窄。
52.根据上述构成，由于设于凹部10r的散热片11彼此之间的间隔窄，因此能保证这些散热片11与制冷剂的接触面积比其他的区域大。由此，能够进一步高效地冷却半导体零件2。
53.以上，对本公开的第三实施方式进行了说明。需要说明的是，在不脱离本公开的主旨的范围内，能够对上述的构成实施各种变更、修改。
54.《第四实施方式》
55.接着，参照图4对本公开的第四实施方式进行说明。需要说明的是，对与上述的各实施方式同样的构成标注相同的附图标记，并省略其详细说明。如图4所示，在本实施方式中，底板12b的形状与第一实施方式中的不同。具体而言，在底板12b的面向凹部10r的区域形成有与凹部10r对应的形状的凸部12t。就是说，在图4的例子中，与具有三角形的截面形状的凹部10r对应地设有相同地具有三角形的截面形状的凸部12t。
56.根据上述构成，在流路f中的夹于凹部10r和凸部12t的区域与其他的区域之间，流路f的流路截面积设为固定。其结果是，能降低例如在制冷剂流入至凹部10r时产生滞留，或者产生压力损失的可能性。由此，能使制冷剂进一步稳定地流通，从而能够更高效地冷却半导体零件2。
57.以上，对本公开的第四实施方式进行了说明。需要说明的是，在不脱离本公开的主旨的范围内，能够对上述的构成实施各种变更、修改。例如，在上述的各实施方式中，对针对多个半导体零件2在其中央部仅形成有1个凹部10r的例子进行了说明。然而，凹部10r的数量不限于1个，也可以是与各个半导体零件2对应地各形成1个凹部10r。在此情况下，理想的是，在第四实施方式中说明的凸部12t也按照与凹部10r相同的数量设置。此外，制冷剂的流动方向不需要一定与散热片11的延伸方向一致，也可以是与散热片11的延伸方向交叉的方向。此外，如图5所示，散热片11的形状不限于板状，也可以使用销11’来替代散热片11。在该情况下，也如在第三实施方式中说明的那样，在设于凹部10r的销11’中，可以构成为该销11’彼此之间的间隔比其他销11’彼此之间的间隔窄。
58.《附记》
59.例如像以下这样掌握各实施方式所记载的冷却装置100。
60.(1)第一方案的冷却装置100是冷却安装于基板1的表面的半导体零件2的冷却装置100，该冷却装置100具备：基座10，装配于所述基板的背面；以及底板12，与所述基座10分离配置，在所述基座10的朝向所述底板12侧的面中的与所述半导体零件2对应的区域，形成有朝向所述基座1侧凹陷的凹部10r。
61.根据上述构成，在基座10上的与半导体零件2对应的区域形成有凹部10r。由此，能将该区域中的基座10的热阻抑制为比其他区域小。其结果是，促进制冷剂与半导体零件2之间的热移动，能够高效地冷却半导体零件2。
62.(2)第二方案的冷却装置100还具备从所述基座10凸出的多个散热片11。
63.根据上述构成，通过散热片11使制冷剂与冷却装置的接触面积增加，因此能进一步提高冷却效率。
64.(3)在第三方案的冷却装置100中，所述凹部10r是遍及所述基座10的长度的整个区域延伸的槽，所述多个散热片11沿所述槽的延伸方向呈板状延伸。
65.根据上述构成，由于散热片11沿槽的延伸方向延伸，因此能将制冷剂的流动被该散热片11阻碍的可能性抑制为较小。由此，能保证制冷剂的流量，能够进一步高效地冷却半导体零件2。
66.(4)在第四方案的冷却装置100中，对于所述多个散热片11中设于所述凹部10r的所述散热片11而言，该散热片11彼此之间的间隔比其他所述散热片11彼此之间的间隔窄。
67.根据上述构成，由于设于凹部10r的散热片11彼此之间的间隔窄，因此能保证这些
散热片11与制冷剂的接触面积比其他区域大。由此，能够进一步高效地冷却半导体零件2。
68.(5)在第五方案的冷却装置100中，在所述底板12b的面向所述凹部10r的区域形成有与该凹部10r对应的形状的凸部12t。
69.根据上述构成，在夹于凹部10r和凸部12t的区域与其他区域之间，流路f的流路截面积固定。其结果是，能降低例如在制冷剂流入至凹部10r时产生滞留或者产生压力损失的可能性。
70.(6)第六方案的冷却装置100还具备从所述基座10凸出的多个销11’。
71.根据上述构成，通过销11’使制冷剂与冷却装置的接触面积增加，因此能进一步提高冷却效率。
72.(7)在第七方案的冷却装置100中，对于所述多个销11’中设于所述凹部10r的所述销11’而言，该销11’彼此之间的间隔比其他的所述销11’彼此之间的间隔窄。
73.根据上述构成，由于设于凹部10r的销11’彼此之间的间隔窄，因此能保证这些销11’与制冷剂的接触面积比其他区域大。由此，能够进一步高效地冷却半导体零件2。
74.(8)在第八方案的冷却装置100中，在所述底板12的面向所述凹部10r的区域形成有与该凹部10r对应的形状的凸部12t。
75.根据上述构成，在夹于凹部10r和凸部12t的区域与其他区域之间，流路f的流路截面积固定。其结果是，能降低例如在制冷剂流入至凹部10r时产生滞留或者产生压力损失的可能性。