流体通道、功率半导体模块和制造功率半导体模块的方法技术

一种用于功率半导体模块的流体通道包括：裸片载体，其被配置用于在第一侧上承载多个半导体裸片；多个冷却元件，其被布置在裸片载体的与第一侧相反的第二侧上；和通道壁，其与裸片载体的第二侧相对布置并形成腔，其中，所述冷却元件布置在所述腔中，并且所述冷却元件在附接点处附接到所述裸片载体，而且大部分附接点被定位成与半导体裸片的位置垂直对正。点被定位成与半导体裸片的位置垂直对正。点被定位成与半导体裸片的位置垂直对正。

【技术实现步骤摘要】
流体通道、功率半导体模块和制造功率半导体模块的方法


[0001]本公开总体上涉及用于功率半导体模块的流体通道、功率半导体模块以及用于制造流体通道的方法。

技术介绍

[0002]功率半导体模块、特别是包括在这种模块中的功率半导体裸片在操作期间会产生大量的热。可能需要专用的冷却方案来散热。一种特别高效的冷却方案可以是直接液体冷却，其中，裸片载体的一侧(在相反侧上承载功率半导体裸片)与流过流体通道的冷却流体直接接触。诸如冷却翅片之类的冷却元件可以用于将热量从裸片载体高效地传递到冷却流体。然而，这样的冷却元件可能在流体流动中产生湍流，这又可能导致冷却流体中出现不利的大压降。此外，功率半导体模块可能无法在裸片载体的整个表面上以相同的效率冷却。例如，这可能会导致在功率半导体模块中形成局部热点。用于功率半导体模块的改进的流体通道、改进的功率半导体模块和用于制造功率半导体模块的改进的方法可以帮助解决这些和其它问题。

技术实现思路

[0003]通过独立权利要求的特征解决了本专利技术所基于的问题。在从属权利要求中描述了进一步的有利示例。
[0004]各个方面涉及一种用于功率半导体模块的流体通道，所述流体通道包括：裸片载体，其被配置成用于在第一侧上承载多个半导体裸片；多个冷却元件，其布置在裸片载体的与第一侧相反的第二侧上；和通道壁，其与裸片载体的第二侧相对布置并形成腔，其中，所述冷却元件布置在所述腔中，并且所述冷却元件在附接点处附接到所述裸片载体，而且大部分附接点被定位成与半导体裸片的位置垂直对正。
[0005]各个方面涉及一种用于功率半导体模块的流体通道，所述流体通道包括：裸片载体，其被配置用于在第一侧上承载多个半导体裸片；多个冷却元件，其布置在所述裸片载体的与第一侧相反的第二侧上；和通道壁，其与所述裸片载体的第二侧相对布置并形成腔，其中，所述冷却元件布置在所述腔中，其中，所述冷却元件被布置成在所述腔的中心区域中比在所述腔的边缘区域中更密集，所述腔的高度轮廓被配置成使得沿着所述流体通道的流动速度在所述边缘区域中比在所述中心区域中大。
[0006]各个方面涉及一种功率半导体模块，包括：裸片载体；多个半导体裸片，其布置在所述裸片载体的第一侧上；和多个冷却元件，其布置在所述裸片载体的与第一侧相反的第二侧上，其中，所述冷却元件在附接点处附接到所述裸片载体，并且大部分所述附接点被定位成与半导体裸片的位置垂直对正。
[0007]各个方面涉及一种功率半导体模块，包括：裸片载体；多个半导体裸片，其布置在所述裸片载体的第一侧上；和多个冷却元件，其布置在所述裸片载体的与第一侧相反的第二侧上，其中，所述冷却元件以与所述半导体裸片的位置对正的排布置，在所述半导体裸片
Transistor)结构或者更一般而言的至少一个电接触焊盘布置在半导体裸片的第一主面上、而至少另一个电接触焊盘布置在半导体裸片的与第一主面相反的第二主面上的晶体管结构。
[0021]图1A、1B和1C示出了用于功率半导体模块的流体通道100。图1C示出了流体通道100的透视图，图1A示出了沿图1C中的箭头A所观察的侧视图，图1B示出了沿箭头B所观察的侧视图。流体通道100包括裸片载体110、多个冷却元件120和通道壁130。
[0022]裸片载体110被配置用于在第一侧111上承载多个半导体裸片。半导体裸片140的可能位置在图1A和图1B中用虚线表示。半导体裸片140可以例如是被配置成以高电流和/或高电压操作的功率半导体裸片。半导体裸片140可以形成特定的电路，例如一个或多个半桥电路。
[0023]裸片载体110可以是包括布置在电绝缘层之上的至少一个导电层的裸片载体的类型。半导体裸片140可以布置在所述导电层上并且电耦合到所述导电层。所述绝缘层可以被配置为将裸片载体110的第一侧111与相反的第二侧112绝缘开。例如，裸片载体110可以是直接铜结合(DCB)、直接铝结合(DAB)、活性金属钎焊(AMB)等类型。第一侧111上的导电层可以包括导电迹线，这些导电迹线将特定的半导体裸片140彼此电耦合和/或电耦合到功率半导体模块的外部电接触部。
[0024]多个冷却元件120可以布置在裸片载体110的第二侧112上。冷却元件120可以被配置成散发在操作期间由半导体裸片140产生的热量。特别地，冷却元件120可以被配置成浸没在冷却流体中并且将热量散发到冷却流体中。
[0025]根据一个示例，冷却元件120是冷却带(在本文中也可以称为冷却回路)。该示例在图1B和图1C中示出。根据另一个示例，冷却元件可以包括冷却翅片或任何其它合适的冷却结构。
[0026]每个冷却元件、特别是每个冷却带可以布置成排121，其中，每个排121包括多个相继的弧122。排121可以垂直于冷却流体的流动方向布置(例如，流动方向可以沿着图1C中的箭头B)。冷却带可以被布置成使得冷却流体可以流过弧122和在弧122之上流过。
[0027]冷却元件120、例如冷却带在附接点123处附接到裸片载体110。根据一个示例，冷却元件123可包括诸如Al、Cu或Fe的金属或由该金属组成。根据一个示例，附接点123包括在冷却元件120与裸片载体110之间的焊点、胶合部或任何其它合适的结合部。
[0028]根据一个示例，相继的排121可以侧向移位地布置，使得相应的附接点123偏错例如半个周期(其中，周期是排121的两个相继的附接点123之间的距离)。该示例在图1C中示出。
[0029]如图1A所示，多排121冷却元件120可以布置在至少一个半导体裸片140正下方(即，布置在至少一个半导体裸片140的轮廓正下方)。换句话说，排121可以成组布置，其中，每组的排121以垂直于裸片载体110的第一侧111和第二侧112的投影方向布置在至少一个半导体裸片140正下方。
[0030]例如，第一群排124可以布置在一个或多个第一半导体裸片141正下方，第二群排125可以布置在一个或多个第二半导体裸片142正下方，第三群排126可以布置在一个或多个第三半导体裸片143正下方，而第四群排127可以布置在一个或多个第四半导体裸片144正下方(比较图1A和图1C)。
[0031]每群排124
‑
127中的相继排121可以被布置彼此间隔一定距离，例如5mm或更小、4mm或更小、3mm或更小、2mm或更小、或1mm或更小。
[0032]间隙150可以布置在相继的群排124
‑
127之间。在间隙150中可以不布置冷却元件120。此外，在间隙150中也可以不布置半导体裸片140。换句话说，裸片载体110上的冷却元件120的位置可与半导体裸片140的位置相关。间隙150可以具有任何合适的间隙长度l，例如4mm或更大、6mm或更大、8mm或更大、或10mm或更大。间隙长度l可以例如大约与半导体裸片140的边长一样大。间隙150可以在裸片载体110的整个宽度w上延伸。
[0033]与半导体裸片140的位置相关地布置冷却元件120本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于功率半导体模块的流体通道(100)，所述流体通道(100)包括：裸片载体(110)，其被配置成用于在第一侧(111)上承载多个半导体裸片(140)；多个冷却元件(120)，其布置在裸片载体(110)的与第一侧(111)相反的第二侧(112)上；和通道壁(130)，其与裸片载体(110)的第二侧(112)相对布置并形成腔(170)，其中，所述冷却元件(120)布置在所述腔(170)中，并且所述冷却元件(120)在附接点(123)处附接到所述裸片载体(110)，而且大部分附接点(123)被定位成与半导体裸片(140)的位置垂直对正。2.根据权利要求1所述的流体通道(100)，其中，所述冷却元件(120)主要布置在所述腔(170)的中心区域中。3.根据权利要求1或2所述的流体通道(100)，其中，所述附接点(123)以相似的图案布置在每个半导体裸片(140)的轮廓内。4.根据前述权利要求中任一项所述的流体通道(100)，其中，所有附接点(123)的至少50％布置在半导体裸片(140)的轮廓内。5.根据前述权利要求中任一项所述的流体通道(100)，其中，所述冷却元件(120)以垂直于流体流动的方向的排(121)布置，其中，相继的排(121)的附接点(123)侧向偏错。6.根据权利要求2所述的流体通道(100)，其中，所述冷却元件(120)以垂直于流体流动的方向的排(121)布置，其中，排的第一组(121_1)基本上沿着所述腔(170)的整个宽度延伸，所述宽度垂直于流体流动的方向；和其中，排的第二组(121_2)仅沿着部分宽度延伸。7.根据前述权利要求中任一项所述的流体通道(100)，其中，所述通道壁(130)被结构化成使得所述腔(170)的第一高度大于所述腔(170)的第二高度，其中，第一高度是所述腔(170)的中心区域的高度，第二高度是所述腔(170)的边缘区域的高度。8.根据权利要求7所述的流体通道(100)，其中，所述腔(170)的不超过50％由所述中心区域构成，所述腔(170)的其余部分由所述边缘区域构成。9.根据权利要求7或8所述的流体通道(100)，其中，所述通道壁(130)包括在所述第一高度与所述第二高度之间的逐渐过渡部(503)。10.根据权利要求7
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9中任一项所述的流体通道(100)，其中，所述第二高度不大于第一高度的50％。11.根据前述权利要求中任一项所述的流体通道(100)，其中，所述冷却元件(120)包括具有不同的弓弯高度的弓弯部。12.根据前述权利要求中任一项所述的流体通道(100)，其中，不同的冷却元件(120)具有不同的带宽度，和/或冷却带的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：