[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，具体地涉及包括对半导体元件产生的热进行冷却的冷却器的半导体装置。

背景技术

具有电力转换功能的逆变器装置被用作混合动力汽车等的电源。逆变器装置包括多个半导体元件作为开关元件。该逆变器装置的半导体元件随着电力转换等发热，因此需要被主动地冷却。因此，提出了包括对半导体元件产生的热进行冷却的冷却机构的半导体装置(例如，参照专利文献1)

在先技术文献

专利文献1：特开2002-237556号公报

专利文献1中披露了包括绝缘基板、配置在该绝缘基板上的半导体元件、冷却单元、以及配置在绝缘基板与冷却单元之间的多孔金属板的半导体装置。多孔金属板中形成有多个圆柱形状的通孔，该通孔从多孔金属板的朝向绝缘基板侧的面贯穿多孔金属板而抵达从多孔金属板的朝向冷却单元侧的面。这样的多孔金属板因通孔的存在而刚性较低，从而容易发生变形。因此，专利文献1中记载了下面的方案：通过将该多孔金属板配置在绝缘基板与冷却单元之间，能够吸收线膨胀率小的绝缘基板和线膨胀率大的冷却单元(散热板)的热延展的差异，从而能够缓和应力。

发明内容

本发明所要解决的问题

然而，如果为了缓和因绝缘基板和冷却单元之间的线膨胀率差异产生的应力，而形成很多贯穿多孔金属板的圆柱形状的通孔，则多孔金属板的热容量及导热性会降低。因此，在多孔金属板中，从半导体元件向绝缘基板传递的热可能不能适当地传递到冷却单元(冷却器)。特别是，在半导体元件中瞬间产生大量的热的情况下，从半导体元件向绝缘基板传递的热可能不能被多孔金属板完全地吸收。如此，专利文献1的半导体装置可能不能适当地冷却半导体元件的热。

本发明是有鉴于现状而作出的，其目的是提供能够适当地缓和因绝缘基板和冷却器之间的线膨胀率差异产生的应力并且能够适当地冷却半导体元件的热的半导体装置。

用于解决技术问题的手段

(1)本发明的一个方式是一种半导体装置，包括：绝缘基板、配置在所述绝缘基板上的半导体元件、冷却器、以及多孔金属板，所述多孔金属板上形成有多个孔并且被配置在所述绝缘基板与所述冷却器之间，在所述半导体装置中，所述多孔金属板的所述孔是至少在所述多孔金属板的朝向所述冷却器侧的面上开口的孔，并且具有所述孔的截面(截面面积)随着从所述冷却器侧朝向所述绝缘基板侧而逐渐缩小的形状。

在上述的半导体装置中，多孔金属板被配置在绝缘基板与冷却器(具有比绝缘基板大的线膨胀率)之间。而且，多孔金属板的孔至少在多孔金属板朝向的冷却器侧的面上开口。在这样的多孔金属板中，至少多孔金属板的冷却器侧的部位的刚性降低，使得多孔金属板的冷却器侧的部位易于发生变形。如此，通过使多孔金属板的冷却器(热延展比绝缘基板大的部件)侧的部位的刚性降低，在多孔金属板中能够吸收绝缘基板与冷却器之间的热延展差异，并且能够适当地缓和因绝缘基板和冷却器之间的线膨胀率差异产生的应力。

而且，多孔金属板的孔具有如下形状：随着从冷却器侧朝向绝缘基板侧，所述孔的截面(沿与多孔金属板的厚度方向正交的方向剖开多孔金属板时的所述孔的截面)逐渐缩小。如此，在多孔金属板中，即使在绝缘基板(线膨胀率较小的部件，即热延展较小的部件)侧的部位上的孔的截面减小，只要在冷却器(线膨胀率大的部件、即热延展大的部件)侧的部位上的孔的截面增大，也能够缓和因绝缘基板与冷却器之间的线膨胀率差异产生的应力。

另外，由于靠近作为热源的半导体元件的部位(绝缘基板侧的部位)上的孔的截面减小，因此能够提高多孔金属板的热容量及导热性。而且，即使在半导体元件中瞬间产生大量的热的情况下，由于多孔金属板在绝缘基板侧的部位的热容量提高，在多孔金属板中也能够适当地吸收从半导体元件向绝缘基板传递的热。由此，在上述的半导体装置中，能够适当地冷却半导体元件的热。

此外，作为“至少在多孔金属板的朝向冷却器侧的面上开口的孔”，例如，可列举“从多孔金属板的朝向绝缘基板侧的面(表面)贯穿多孔金属板而抵达多孔金属板的朝向冷却器侧的面(背面)的通孔(在多孔金属板的表面和背面上开口的通孔)”、以及“仅在多孔金属板的朝向冷却器侧的面(背面)上开口的有底孔”。

(2)此外，在(1)中记载的半导体装置可以是如下的半导体装置，所述多孔金属板的所述孔为圆锥形状和圆锥台形状中的任一者。