半导体模块、电控设备制造技术

本申请实施例提供一种半导体模块，以及具有半导体模块的电控设备。涉及半导体散热技术领域。主要用于提高一种能够提升芯片散热效果的半导体模块。该半导体模块包括：第一芯片和第一基板，第一芯片设置在第一基板上，另外，该半导体模块还包括散热器和至少一个第一导热棒，第一导热棒的一端与第一基板固定连接，另一端与散热体固定连接；并且，散热器内具有冷却介质，且该冷却介质为绝缘的冷却介质。通过散热器和导热棒，以及冷却介质可以实现对芯片的散热，且热阻较小，散热效果较好。散热效果较好。散热效果较好。

Semiconductor module, electric control equipment

【技术实现步骤摘要】
半导体模块、电控设备


[0001]本申请涉及半导体散热
，尤其涉及一种半导体模块，以及具有半导体模块的电控设备。

技术介绍

[0002]半导体模块是将多个芯片按一定的电路结构封装在一起的半导体器件，比如，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)模块，在一个IGBT模块中，将多个功率芯被集成到同一块基板上。
[0003]随着计算机领域的技术发展，高度集成化的大功耗芯片越来越多地被应用在半导体模块中。因此，芯片运行过程中产生的热量越来越多，导致对芯片散热的需求也越来越高。
[0004]图1给出了现有的一种包含散热结构的IGBT模块。在图1的IGBT模块中，仅示例性的示出了两个芯片。具体的，每一个芯片01通过焊接层02形成在散热板03上，散热基板03再通过另一焊接层04设置在基板05上。
[0005]目前，图1中的基板05通常采用铜基板，散热板03通常采用直接覆铜基板(direct bonding copper，DBC)或者活性金属钎焊基板(active metal brazing，AMB)。以直接覆铜基板为例，见图1，直接覆铜基板包括第一铜层031和第二铜层033，以及陶瓷层032，陶瓷层032形成在堆叠的第一铜层031和第二铜层033之间。该第一铜层031可以被称为焊盘，也就是芯片01通过焊接层02焊接在焊盘上，还有，该陶瓷层032不仅负责热传导作用，即就是将芯片01散发的热量传导至第二铜层033和基板05上，实现对芯片的驱热降温。另外，为了实现两个芯片01之间的电气隔离，采用绝缘材料的陶瓷层032还兼顾有绝缘电气隔离作用。
[0006]然而，图1中作为导热介质的陶瓷层032相比金属，热导率低，热阻较大，导热效果较差，比如，在一些实现结构中，陶瓷层032占据整个IGBT模块散热热阻的50％以上。因此，采用图1所示的散热结构时，散热效果有限，不能有效的对芯片进行热量扩散，尤其是对于功率较大的芯片，散热效果很不理想。

技术实现思路

[0007]本申请提供一种半导体模块，以及具有半导体模块的电控设备。主要目的提供一种能够降低热阻、提升芯片散热效果的半导体模块。
[0008]为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
[0009]一方面，本申请提供了一种半导体模块。该半导体模块可以被应用在大功率的电控设备中，比如，可以被应用在汽车(电动汽车)、家用电器(电磁炉)等设备中。
[0010]该半导体模块包括：第一芯片和第一基板，第一芯片设置在第一基板上，另外，该半导体模块还包括散热器和至少一个第一导热棒，第一导热棒的一端与第一基板固定连接，另一端与散热器固定连接；并且，散热器内具有绝缘的冷却介质。
[0011]在本申请给出的半导体模块中，除包括第一芯片和承载第一芯片的第一基板之
外，还包括了与第一基板固定连接的第一导热棒，以及，还包括了与第一导热棒固定连接的散热器。这样的话，作为发热源的第一芯片散发的热量会传导至第一基板，并通过第一导热棒传导至散热器，并且，由于在散热器内具有冷却介质，进而，传导至散热器的热量可以通过冷却介质扩散掉，实现对发热源芯片的驱热降温。
[0012]基于上述对发热源芯片的散热路径可以看出，芯片的热量可以通过第一基板和第一导热棒，与冷却介质直接进行热交换，这样利用冷却介质进行散热的散热结构，热导率较高，热阻较小，降低了这个半导体模块的散热热阻，可以有效的提升整个模块的散热效果，比如，在一些可实现的结构中，散热效率相比现有的散热结构至少可以提升40％。
[0013]除此之外，第一芯片是需要进行电气隔离的，那么，在本申请给出的结构中，将容纳在散热器中的冷却介质为绝缘介质，就可以实现第一芯片的电气隔离。比如，该半导体模块还包括第二芯片时，承载第二芯片的第二基板也可以通过第二导热棒与散热器固定连接，这样的话，通过采用绝缘的冷却介质就可以防止第一芯片与第二芯片之间进行电连接。
[0014]在一种可以实现的方式中，第一基板与散热器之间设置有多个第一导热棒，沿垂直于第一导热棒延伸方向的方向上，多个第一导热棒间均匀排布。
[0015]如此的话，可以将第一基板的多个位置的热量通过多个第一导热棒，传导至散热器中，以提升散热效果。
[0016]在一种可以实现的方式中，半导体模块还包括多个第一散热翅片，多个第一散热翅片连接在第一导热棒上，且多个第一散热翅片沿第一导热棒的延伸方向排布。
[0017]也就是，通过在第一导热棒上设置多个第一散热翅片，这样的话，可以增加换热面积，以进一步提升散热效果，散热效率。
[0018]在一种可以实现的方式中，该第一基板为导电基板，比如，可以为铜基板。
[0019]在一种可以实现的方式中，第一基板与散热器之间设置有多个第一导热棒，沿垂直于第一导热棒延伸方向的方向上，多个第一导热棒均匀排布，每相邻两个第一导热棒上的第一散热翅片相连接。
[0020]发热源芯片在散热时，传递至基板上的不同位置的热量可能不同，比如，基板的靠近芯片的位置处的温度较高，而远离芯片的位置处的温度较低，那么，可以设置多个间隔设置在第一基板上的第一导热棒，即通过多个第一导热棒将第一基板上的热量传导至散热器，以提升对芯片的散热效果。
[0021]另外，每相邻两个第一导热棒上的第一散热翅片相连接，这样的话，可以通过第一散热翅片使得热量高的第一导热棒上的热量传导至热量低的第一导热棒上，从而，实现多个第一导热棒热量均温化，进一步的提升散热效率。
[0022]在一种可以实现的方式中，多个第一导热棒沿着第一基板的周向间隔设置，比如，均匀的等间距的排布。
[0023]在一种可以实现的方式中，半导体模块还包括：第二芯片和第二基板，以及，至少一个第二导热棒，第二芯片设置在第二基板上；任一第二导热棒的一端与第二基板固定连接，另一端与散热器固定连接。
[0024]也就是说，这里的承载有第一芯片的第一基板为一个独立的电气功能单元，承载有第二芯片的第二基板为另一个独立的电气功能单元，这两个电气功能单元需要电气隔离。
[0025]也可以这样理解，当第一导热棒和第二导热棒均为导电体时，比如，第一导热棒和第二导热棒均为金属结构件，这样的话，可以使得第一基板上的热量被充分的传导至散热器，以通过液体冷却介质扩散。另外，当第一导热棒和第二导热棒均为导电体时，需要使得液体冷却介质为绝缘的液体介质，进而，才可以实现两个电气功能单元的电气绝缘。
[0026]在一种可以实现的方式中，第二基板和第一基板位于散热器的同一侧，且第二基板与第一基板并排放置。
[0027]从所占据空间讲，可以尽可能的减小半导体模块占据的空间；从安装工艺上讲，更容易装配该半导体模块。
[0028]在一种可以实现的方式中，第一基板设置有第一芯片的表面和第二基板设置有第二芯片的表面位于同一平面内。
[0029]这样设计的话，也可以使得包含第一芯片和第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体模块，其特征在于，包括：第一芯片；第一基板，所述第一芯片设置在所述第一基板上；散热器；至少一个第一导热棒，任一所述第一导热棒的一端与所述第一基板固定连接，另一端与所述散热器固定连接；其中，所述散热器内具有绝缘的冷却介质。2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述第一基板与所述散热器之间设置有多个所述第一导热棒，沿垂直于所述第一导热棒延伸方向的方向上，多个所述第一导热棒均匀排布。3.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述半导体模块还包括：多个第一散热翅片，所述多个第一散热翅片连接在所述第一导热棒上，且所述多个第一散热翅片沿所述第一导热棒的延伸方向均匀排布。4.根据权利要求3所述的半导体模块，其特征在于，所述第一基板与所述散热器之间设置有多个所述第一导热棒，沿垂直于所述第一导热棒延伸方向的方向上，多个所述第一导热棒均匀排布；且每相邻两个所述第一导热棒上的所述第一散热翅片相连接。5.根据权利要求1至4任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述半导体模块还包括：第二芯片；第二基板，所述第二芯片设置在所述第二基板上；至少一个第二导热棒，任一所述第二导热棒的一端与所述第二基板板固定连接，另一端与所述散热器固定连接。6.根据权利要求5所述的半导体模块，其特征在于，所述第二基板和所述第一基板位于所述散热器的同一侧，且所述第二基板与所述第一基板并排放置。7.根据权利要求5或6所述的半导体模块，其特征在于，所述第一基板设置有所述第一芯片的表面和所述第二基板设置有所述第二芯片的表面位于同一平面内。8.根据权利要求5至7任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述第一基板连接所述第一导热棒的表面，和所述第二基板连接所述第二导热棒的表面位于同一平面内。9.根据权利要求5至8任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述散热器连接所述第一导热棒的表面，和连接所述第二导热棒的表面位于同一平面内。10.根据权利要求5至9任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述第一导热棒的长度与所述第二导热棒的长度相同。11.根据权利要求5至10任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述第二基板与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥飞，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：