[發明專利]用于模制模塊的冷卻系統和對應的制造方法

有效

• 申請號: 201410179695.4
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN104134639B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: C.卡斯特羅塞拉托;劉仁弼
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 馬麗娜,胡莉莉

技術領域

本申請涉及功率模塊，并且更特別地涉及用于功率模塊的冷卻系統。

背景技術

具有雙面冷卻的功率模塊通過減小熱電阻并從而增加整個系統的功率密度而顯著地改善封裝的熱性能。然而，具有雙面冷卻的功率模塊提出關于將熱沉與模塊集成的挑戰。冷卻器的設計常常是實現最高可能性能中的關鍵問題。例如，應使冷卻流體分布于在封裝中包括的功率模塊的上面和下面的兩個不同通路中以增加封裝的熱性能。并且，整個系統必須是水密的。熱沉應是穩健的、低成本的且輕質的。

常規雙面模塊冷卻技術要求諸如O形環和螺栓或螺釘之類的附加部分以實現水密系統。常規鋁冷卻器還使用較厚的鋁塊。為了實現水密熱沉和雙向冷卻劑分布，通常需要還有的另外部件。這些附加部分增加系統重量和成本并仍呈現出流體泄漏的實際風險。此外，對許多組裝步驟的需要增加生產成本。

發明內容

本文所描述的實施例提供了一種沒有螺栓連接和O形環的塑料模制冷卻系統。該冷卻系統與常規功率模塊冷卻系統相比具有低得多的流體泄漏風險和較高的設計靈活性，顯著地降低了系統成本、組裝步驟的數目和系統重量。

根據用于模制模塊的冷卻系統的實施例，該冷卻系統包括多個單獨模塊，每個包括被模塑料密封的半導體管芯、被電連接到半導體管芯并至少部分地未被模塑料覆蓋的多個引線、以及至少部分地未被模塑料覆蓋的冷卻板。該冷卻系統還包括模制主體，其圍繞每個單獨模塊的外圍而形成多管芯模塊。每個單獨模塊的引線和冷卻板至少部分地未被模制主體覆蓋。具有端口的蓋在多管芯模塊的第一側處被附著于模制主體的外圍。該蓋在第一側處封閉多管芯模塊以在蓋與模制主體之間形成腔以便允許離開或進入端口的流體接觸每個單獨模塊的冷卻板。

根據制造用于模制模塊的冷卻系統的方法的實施例，該方法包括：提供多個單獨模塊，每個包括被模塑料密封的半導體管芯、被電連接到半導體管芯并至少部分地未被模塑料覆蓋的多個引線、以及至少部分地未被模塑料覆蓋的冷卻板；形成模制主體，其圍繞每個單獨模塊的外圍而形成多管芯模塊，并且每個單獨模塊的引線和冷卻板至少部分地未被模制主體覆蓋；以及將在多管芯模塊的第一側處將具有端口的蓋附著于模制主體的外圍，該蓋在第一側處封閉多管芯模塊而在蓋與模制主體之間形成腔以便允許離開或進入端口的流體接觸每個單獨模塊的冷卻板。

本領域的技術人員在閱讀以下詳細描述時并且在瀏覽附圖時將認識到附加特征和優點。

附圖說明

圖中的部件不一定按比例，而是將重點放在說明本發明的原理上。此外，在圖中，相似的參考數字指示對應的部分。在所述附圖中：

圖1至3（包括圖2A至2C及3A和3B）圖示出制造用于模制模塊的冷卻系統的方法的實施例的不同步驟；

圖4A至4E圖示出根據實施例的用于模制模塊的冷卻系統的不同視圖；以及

圖5A和5B圖示出根據另一實施例的用于模制模塊的冷卻系統的不同視圖。

具體實施方式

根據本文所描述的實施例，提供了一種用于模制模塊的冷卻系統。該冷卻系統包括多個單獨模塊。每個模塊包括被模塑料密封的半導體管芯、被電連接到半導體管芯并至少部分地未被模塑料覆蓋的多個引線、以及至少部分地未被模塑料覆蓋的冷卻板。該冷卻系統還包括模制主體，其圍繞每個單獨模塊的外圍而形成多管芯模塊。每個單獨模塊的引線和冷卻板至少部分地未被模制主體覆蓋。具有端口的蓋在多管芯模塊的第一側處被附著于模制主體的外圍。該蓋在第一側處封閉多管芯模塊以在蓋與模制主體之間形成腔以便允許離開或進入端口的流體接觸每個單獨模塊的冷卻板。該冷卻系統不要求螺栓連接或O形環。因此，該冷卻系統與常規功率模塊冷卻系統相比具有低得多的流體泄漏風險和較高的設計靈活性，顯著地降低了系統成本、組裝步驟的數目和系統重量。

圖1至3圖示出制造冷卻系統的方法的實施例。根據本實施例，如圖1中所示，提供了多個單獨模塊100。模塊100能夠被購買或者制造。在每種情況下，每個模塊100包括被諸如環氧樹脂之類的模塑料102密封的半導體管芯、被電連接到半導體管芯且至少部分地未被模塑料102覆蓋的多個引線104、以及至少部分地未被模塑料102覆蓋的冷卻板106。引線104提供到半導體管芯的必要電連接。引線104可以是引線框架型的，其如圖1中所示從模塊100的模塑料102向外伸出。能夠使用其它類型的引線104，諸如在表面安裝模塊中使用的種類，例如鷗翼、J型引線或扁平引線。