有鍵合襯底上冷卻附接半導(dǎo)體芯片的冷卻結(jié)構(gòu)的功率模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】提供了有鍵合襯底上冷卻附接半導(dǎo)體芯片的冷卻結(jié)構(gòu)的功率模塊。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種功率模塊，其包括半導(dǎo)體芯片，包括導(dǎo)電板以及直接附接至該導(dǎo)電板并且熱耦合至半導(dǎo)體芯片的電絕緣板的鍵合襯底，以及直接附接至導(dǎo)電板并且被配置為在與冷卻流體交互時(shí)從半導(dǎo)體芯片去除熱的冷卻結(jié)構(gòu)的陣列。
【專(zhuān)利說(shuō)明】有鍵合襯底上冷卻附接半導(dǎo)體芯片的冷卻結(jié)構(gòu)的功率模塊
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及功率模塊以及涉及制造功率模塊的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]例如用于汽車(chē)應(yīng)用的功率模塊為功率組件提供了物理封閉，電子芯片形式的功率半導(dǎo)體器件通常是包括一個(gè)或多個(gè)集成電路組件。功率模塊的集成電路組件的示例是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和二極管。
[0004]仍然存在著降低制造成本并且簡(jiǎn)化功率模塊的電子芯片與外部電路的連接同時(shí)有效散熱的潛在空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]可能需要一種允許在操作期間有效移除熱同時(shí)制造簡(jiǎn)單的功率模塊。
[0006]根據(jù)一個(gè)不例性實(shí)施例，提供了一種功率模塊，其包括具有第一主表面以及與第一主表面相對(duì)的第二主表面的半導(dǎo)體芯片，具有耦合至半導(dǎo)體芯片的第一主表面的第一鍵合表面并且具有與第一鍵合表面相對(duì)的第一散熱表面的第一鍵合襯底，具有耦合至半導(dǎo)體芯片的第二主表面的第二鍵合表面并且具有與第二鍵合表面相對(duì)的第二散熱表面的第二鍵合襯底，處于第一散熱表面上被配置用于在與冷卻流體交互時(shí)從半導(dǎo)體芯片散熱的第一冷卻結(jié)構(gòu)，以及處于第二散熱表面上被配置為用于在與冷卻流體交互時(shí)從半導(dǎo)體芯片散熱的第二冷卻結(jié)構(gòu)。
[0007]根據(jù)另一個(gè)不例性實(shí)施例，提供了一種功率模塊，其包括具有第一主表面以及與第一主表面相對(duì)的第二主表面的半導(dǎo)體芯片，與第一主表面熱耦合并且被配置為在與冷卻流體交互時(shí)從半導(dǎo)體芯片散熱的冷卻回路的第一二維陣列，以及與第二主表面熱耦合并且被配置為在與冷卻流體交互時(shí)從半導(dǎo)體芯片散熱的冷卻回路的第二二維陣列。
[0008]根據(jù)再另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種功率模塊，其包括半導(dǎo)體芯片，包括導(dǎo)電板以及直接附接至導(dǎo)電板并且與半導(dǎo)體芯片熱耦合的電絕緣板的鍵合襯底，以及直接附接至導(dǎo)電板并且被配置為在與冷卻流體交互時(shí)從半導(dǎo)體芯片散熱的冷卻結(jié)構(gòu)陣列。
[0009]根據(jù)又一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種制造功率模塊的方法，其中該方法包括將第一附接襯底的第一鍵合表面耦合至半導(dǎo)體芯片的第一主表面，將第二鍵合襯底的第二鍵合表面耦合至半導(dǎo)體芯片的第二主表面，其中第二主表面與第一主表面相對(duì)，將第一冷卻結(jié)構(gòu)布置在第一鍵合襯底的第一散熱表面上，其中第一散熱表面與第一鍵合表面相對(duì)，將第二冷卻結(jié)構(gòu)布置在第二鍵合襯底的第二散熱表面上，其中第二散熱表面與第二鍵合表面相對(duì)，并且對(duì)第一冷卻結(jié)構(gòu)和第二冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置以便在與冷卻流體交互時(shí)從半導(dǎo)體芯片散熱。
[0010]根據(jù)再另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種制造功率模塊的方法，其中該方法包括將冷卻回路的第一二維陣列熱耦合至半導(dǎo)體芯片的第一主表面，將冷卻回路的第二二維陣列熱耦合至半導(dǎo)體芯片的第二主表面，其中第二主表面與第一主表面相對(duì)，并且對(duì)冷卻回路的第一二維陣列與冷卻回路的第二二維陣列進(jìn)行配置以便在與冷卻流體交互時(shí)從半導(dǎo)體芯片散熱。
[0011]示例性實(shí)施例可以具有以下優(yōu)勢(shì)，作為功率模塊的冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果，功率模塊操作期間由半導(dǎo)體芯片所生成的熱量的去除會(huì)是高效的。這可以通過(guò)布置制冷結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)，其在功率模塊的兩個(gè)相對(duì)外表面熱耦合至半導(dǎo)體芯片，和/或通過(guò)直接將這樣的冷卻結(jié)構(gòu)附接到與半導(dǎo)體芯片熱耦合的鍵合襯底的外表面上而實(shí)現(xiàn)。因此，使得在外部沿功率模塊流動(dòng)以便與冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行交互而執(zhí)行熱交換的冷卻流體能夠有效地去除功率模塊的操作期間由半導(dǎo)體芯片所生成的熱量。
[0012]另外的示例性實(shí)施例的描述
[0013]在下文中，將對(duì)功率模塊和方法的示例性實(shí)施例進(jìn)行解釋。
[0014]示例性實(shí)施例的要點(diǎn)可以被看做，諸如冷卻回路的一個(gè)或多個(gè)陣列的一個(gè)或多個(gè)冷卻結(jié)構(gòu)能夠被提供在功率模塊的兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上而使得冷卻流體(諸如冷卻氣體和/或冷卻液體)能夠沿功率模塊的外表面導(dǎo)通從而有效去除功率模塊操作期間由半導(dǎo)體芯片所生成的熱量。這尤其可以利用鍵合襯底的直接表面冷卻來(lái)執(zhí)行，該鍵合襯底上安裝有電子芯片的兩個(gè)相對(duì)的主表面。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，第一鍵合襯底被配置為第一金屬-電絕緣體和熱導(dǎo)體-金屬板的層疊(即，夾在兩個(gè)金屬板或者更一般地兩個(gè)導(dǎo)電和導(dǎo)熱板之間的電絕緣且導(dǎo)熱的板)，其中其金屬的第一鍵合表面耦合至半導(dǎo)體芯片的第一主表面，并且其金屬的第一散熱表面直接連接至第一冷卻結(jié)構(gòu)(即，之間沒(méi)有任何中間組件，因此在金屬的第一散熱表面和冷卻結(jié)構(gòu)之間為直接的物理接觸)。通過(guò)冷卻結(jié)構(gòu)的這種在不需要龐大基板的情況下的直接襯底鍵合，能夠?qū)崿F(xiàn)非常好的熱傳輸和緊湊設(shè)計(jì)。第一金屬-電絕緣體和熱導(dǎo)體-金屬板的層疊因此可以由置于兩個(gè)相對(duì)的導(dǎo)電和導(dǎo)熱金屬層(諸如由鋁或銅制成)之間的電絕緣和導(dǎo)熱層(諸如陶瓷)所形成。針對(duì)兩個(gè)外部導(dǎo)電板金屬的使用是優(yōu)選地，特別是對(duì)于直接連接至金屬冷卻結(jié)構(gòu)的板，因?yàn)樵撝苯玉詈侠媒饘?金屬連接工作的特別好。這些金屬層或板中的另一個(gè)可以被用于直接或間接地連接電子芯片。通過(guò)采用這種措施，電子芯片可以被附接至導(dǎo)熱層的層疊，其同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片和所連接設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸和/或功率供應(yīng)以及有效去除半導(dǎo)體芯片在其常規(guī)使用期間所產(chǎn)生的熱量。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，第二鍵合襯底被配置為第二金屬-電絕緣體和熱導(dǎo)體-金屬板的層疊，其中其金屬的第二鍵合表面耦合至半導(dǎo)體芯片的第二主表面，并且其金屬的第二散熱表面直接連接至第二冷卻結(jié)構(gòu)。第二鍵合襯底可以被構(gòu)造為第一鍵合襯底，特別是參見(jiàn)之前的段落。因此，不僅可能將電子芯片的第一主表面耦合至金屬-電絕緣體和熱導(dǎo)體-金屬板的層疊，而且可能耦合其它相對(duì)的主表面。因此，可以實(shí)現(xiàn)從電子芯片的兩個(gè)主表面進(jìn)行雙面的直接熱傳輸，因?yàn)闊崃繌陌雽?dǎo)體芯片的兩個(gè)主表面(即，半導(dǎo)體芯片上在其所有表面中具有最大表面區(qū)域的兩個(gè)通常平行的表面)經(jīng)由相應(yīng)板面堆疊向所連接的冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分傳輸。通過(guò)這樣的實(shí)施例，在保持了功率模塊的緊湊構(gòu)造的同時(shí)，還表現(xiàn)出非常有效的散熱性。
[0017]這些鍵合襯底中的任一個(gè)可以是三層襯底，其具有作為電絕緣體和熱導(dǎo)體板的中間陶瓷片(例如，由氧化鋁或氮化鋁或氮化硅所制成)。作為陶瓷材料的替代，電絕緣體和熱導(dǎo)體板還可以由導(dǎo)熱塑料材料(其可以包括環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂等)制成，并且其可選地可以被填充以導(dǎo)熱的填充物介質(zhì)(諸如氧化鋁、氮化硼、氮化硅、氮化鋁等)。鍵合襯底中的任一個(gè)的金屬板可以由銅、鋁或者覆蓋以鋁質(zhì)表面層的銅所制成。不同于金屬板，可能使用任意其它的導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，第一鍵合襯底和第二鍵合襯底中的至少一個(gè)包括由以下所構(gòu)成的群組中的一個(gè):直接銅鍵合(DCB)襯底和直接鋁鍵合(DAB)襯底。特別地，可以使用DCB襯底，其包括直接處于銅層和另一個(gè)銅層之間的陶瓷(或其它材料)層。DCB襯底提供了用于在一個(gè)銅側(cè)上安裝半導(dǎo)體芯片并且經(jīng)由冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效散熱的適當(dāng)基礎(chǔ)，該冷卻結(jié)構(gòu)可以直接安裝在另一個(gè)銅側(cè)上。通過(guò)使用DAB襯底也可以實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。DCB和DAB襯底是可商業(yè)獲得的并且因此允許安裝和冷卻問(wèn)題的成本有效的解決方案。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，第一冷卻結(jié)構(gòu)和第二冷卻結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)包括冷卻回路的陣列。在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語(yǔ)“冷卻回路的陣列”可以特別表示大量環(huán)狀、蜿蜒狀、鋸齒狀或之字形的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)的布置形式。任意冷卻回路陣列例如可以包括至少10個(gè)，特別是至少100個(gè)，更特別為至少500個(gè)單獨(dú)的回路，它們?cè)谄涓浇佑谄渖系钠矫娼饘俦砻嫔洗怪蓖怀?。每個(gè)回路可以單獨(dú)或者連同附接于該回路上的襯底表面一起圍成環(huán)形開(kāi)口，冷卻流體可以通過(guò)該環(huán)形開(kāi)口流動(dòng)以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的熱交換。它們可以由諸如鋁或銅的金屬材料制成。這樣的回路可以直接鍵合至以上所提到的層堆疊襯底的金屬表面上以接收來(lái)自半導(dǎo)體芯片的熱量，該熱量隨后能夠由于冷卻回路大的有效表面而被有效傳輸?shù)街T如氣體(例如，空氣)或液體(例如，7JO的周?chē)鋮s流體。這樣的冷卻回路陣列基本上可以是一維的，即冷卻回路的線性布置形式。然而，進(jìn)一步優(yōu)選的是，冷卻回路被二維布置從而例如覆蓋功率模塊的兩個(gè)相對(duì)表面的矩形平面表面。這提供了從半導(dǎo)體芯片非常有效的熱量傳輸。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻回路陣列包括由鍵合線和鍵合帶所構(gòu)成的組中的至少一個(gè)。這些鍵合線或帶可以是曲折條帶。鍵合線可以被認(rèn)為是細(xì)絲狀的元件，優(yōu)選地由金屬材料制成(諸如鋁或銅或者涂覆鋁的銅)，其直接與附接襯底的金屬表面相連接。與此相t匕，冷卻條可以是例如由金屬材料所制成并且被彎曲以便形成回路的條狀或片狀結(jié)構(gòu)。這樣的冷卻帶可以具有進(jìn)一步有所增加的表面而使得熱傳輸效率能夠進(jìn)一步提聞。鍵合線和鍵合帶都可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鍵合器機(jī)附接至襯底表面上。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，第一冷卻結(jié)構(gòu)和第二冷卻結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)包括鋁和鋁合金的群組中的一個(gè)。鋁是高導(dǎo)熱材料，其也能夠適當(dāng)處理以便形成冷卻回路。銅是用于形成冷卻結(jié)構(gòu)的良好的替代材料。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，該功率模塊包括將第一鍵合襯底的第一鍵合表面與半導(dǎo)體芯片的第一主表面進(jìn)行橋接的熱互連結(jié)構(gòu)，其中第二鍵合襯底在第二鍵合表面處直接連接至半導(dǎo)體芯片的第二主表面。在這樣的實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片的一個(gè)主表面可以直接鍵合至襯底中的一個(gè)襯底的相鄰表面。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)非常良好的熱耦合。在半導(dǎo)體芯片另外的主表面上，具有高導(dǎo)熱性的熱互連結(jié)構(gòu)(諸如固態(tài)金屬塊，例如銅)可以被布置為在一側(cè)上與半導(dǎo)體芯片直接接觸并且在另一側(cè)上與其它襯底直接接觸，由此建立適當(dāng)?shù)臒狁詈喜⑶疫€在半導(dǎo)體芯片和襯底之間形成間隔物。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，功率模塊包括容納至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片、第一鍵合襯底和第二鍵合襯底模塑復(fù)合物。引線框可以部分在該模塑復(fù)合物之外延伸，并且冷卻結(jié)構(gòu)可以完全在其外延伸。這樣的模塑復(fù)合物(或者封閉結(jié)構(gòu))封裝、包圍或容納以上所提到的功率模塊的組件，特別是兩個(gè)襯底和半導(dǎo)體芯片。其也可以包圍另外的組件，諸如互連結(jié)構(gòu)。該模塑復(fù)合物可以由一種或多種材料制成，并且例如可以由塑料材料或陶瓷材料制成。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，該模塑復(fù)合物連續(xù)連接至第一鍵合襯底和第二鍵合襯底而使得第一鍵合襯底和第二鍵合襯底中的每一個(gè)的外表面與該模塑復(fù)合物的外表面齊平，并且第一和第二冷卻結(jié)構(gòu)突出相應(yīng)外表面之外。因此，在相應(yīng)鍵合表面和模塑復(fù)合物的連接部分之間可能是無(wú)級(jí)(stepless)過(guò)度的，由此防止了對(duì)冷卻流體沿該外表面的流動(dòng)造成不期望出現(xiàn)的紊流。因此，通過(guò)這樣的連續(xù)外表面能夠改善熱交換。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，功率模塊可以包括引線框，該引線框用于將半導(dǎo)體芯片電連接至可連接設(shè)備(諸如功率模塊能夠作為電子組件插入其中的板)的插口(其被成形并大小設(shè)定為用于利用形式封閉接納功率模塊的引線框從而同時(shí)建立機(jī)械和電耦合)。該引線框可以平行于第一散熱表面和第二散熱表面而部分在模塑復(fù)合物之外延伸并且部分在其外延伸。利用該引線框，功率模塊包括用于電耦合至插口內(nèi)的導(dǎo)電軌線的扁平電連接觸點(diǎn)。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，功率模塊被配置為板狀功率模塊。例如，該功率模塊在板的第一方向和第二方向的尺寸都可以為該功率模塊在第三方向的尺寸的至少5倍，特別為10倍，這三個(gè)方向互相垂直。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，該功率模塊包括冷卻外殼，該冷卻外殼至少包圍半導(dǎo)體芯片、第一鍵合襯底、第二鍵合襯底、第一冷卻結(jié)構(gòu)和第二冷卻結(jié)構(gòu)。其還可以包圍模塑復(fù)合物。該冷卻外殼可以包括用于將冷卻流體供應(yīng)至第一冷卻結(jié)構(gòu)和第二冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻流體供應(yīng)(諸如流體接口)，以及用于在與第一冷卻結(jié)構(gòu)和第二冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱交換之后排放冷卻流體的冷卻流體排放口(諸如另一個(gè)流體接口)。該冷卻外殼可以包圍功率模塊的所有其它組件，除了可選地引線框的一部分。在冷卻外殼和功率模塊的模塑化合物或封裝結(jié)構(gòu)之間，可以形成一個(gè)空閑空間，諸如水(或者如許多車(chē)輛中可用水和乙二醇的混合物)的冷卻流體能夠被泵入該空間。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻回路的第一二維陣列和冷卻回路的第二二維陣列中的至少一個(gè)被配置為冷卻回路的并行的行的集合，其中不同行的冷卻回路相對(duì)于彼此交錯(cuò)(例如，可以提供交替行，其中奇數(shù)行相對(duì)于彼此對(duì)齊，偶數(shù)行相對(duì)于彼此對(duì)齊，并且奇數(shù)和偶數(shù)行相對(duì)于彼此不對(duì)齊)。因此，在冷卻流體的流動(dòng)方向中，冷卻流體通過(guò)空間上不對(duì)齊的冷卻回路，這涉及到流動(dòng)阻抗。這促成了流動(dòng)的冷卻流體的擾動(dòng)，后者進(jìn)而對(duì)冷卻流體和冷卻回路之間的熱交換有所改進(jìn)。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻回路的第一二維陣列和冷卻回路的第二二維陣列中的至少一個(gè)被配置為冷卻回路的襯墊。特別地，冷卻回路可以按照行和列進(jìn)行布置，由此形成基本上矩陣狀的結(jié)構(gòu)。這樣的配置能夠有效地從功率設(shè)備移除熱。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片包括由開(kāi)關(guān)、二極管、半橋和逆變器所構(gòu)成的群組中的至少一個(gè)集成電路組件。功率模塊的集成電路組件因此可以是開(kāi)關(guān)(諸如金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等)、半橋(即，具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)和相對(duì)應(yīng)二極管的逆變器引腳)和三相逆變器(即，六個(gè)開(kāi)關(guān)和相對(duì)應(yīng)的二極管)。多個(gè)這樣的組件可以被集成在相同的半導(dǎo)體芯片中，或者包括這些和/或其它集成電路組件的多個(gè)半導(dǎo)體芯片可以形成功率模塊的一部分。功率模塊可以被配置用于汽車(chē)應(yīng)用，諸如用于混合動(dòng)力車(chē)輛中的電池充電器。當(dāng)對(duì)這樣的電池或蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，400安培或更大的電流流過(guò)而導(dǎo)致巨大的熱量消散。利用直接襯底冷卻架構(gòu)，甚至更為優(yōu)選地利用根據(jù)示例性實(shí)施例的雙側(cè)冷卻，能夠以有效的方式從半導(dǎo)體芯片去除這樣的熱量。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，鍵合襯底的電絕緣板由具有至少大約10W/(mK)特別是至少200ff/(mK)的導(dǎo)熱性的材料所制成。因此，該電絕緣板可以用于將半導(dǎo)體芯片從其功率模塊外部去除電耦合，同時(shí)在半導(dǎo)體芯片和功率模塊外部即相對(duì)應(yīng)的冷卻結(jié)構(gòu)之間提供適當(dāng)?shù)臒狁詈稀?br> [0032]根據(jù)示例性實(shí)施例，提供了一種對(duì)具有以上所提到的特征的對(duì)功率模塊進(jìn)行冷卻的方法，其中該方法包括沿第一冷卻結(jié)構(gòu)引導(dǎo)冷卻流體，并且沿第二冷卻結(jié)構(gòu)引導(dǎo)冷卻流體。這樣的冷卻流體可以是諸如水的液體，或者是諸如空氣的氣體。該冷卻流體被供應(yīng)至冷卻結(jié)構(gòu)從而以紊流方式而不是層流方式沿冷卻結(jié)構(gòu)流動(dòng)并通過(guò)該冷卻結(jié)構(gòu)。這確保了明顯的熱交換并且因此確保了了適當(dāng)?shù)睦鋮s性能。
[0033]作為形成半導(dǎo)體芯片的基礎(chǔ)，可以使用半導(dǎo)體襯底，優(yōu)選地可以使用硅襯底?？商鎿Q地，可以提供硅氧化物或者另一種絕緣體襯底。還可能實(shí)施鍺襯底或者II1-V半導(dǎo)體材料。例如，可以以GaN或SiC技術(shù)實(shí)施示例性實(shí)施例。對(duì)于包裝、模塑或封裝而言，可以使用塑料材料或陶瓷材料。此外，示例性實(shí)施例可以利用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體處理技術(shù)，諸如適當(dāng)蝕刻技術(shù)(包括各向同性和非各向同性蝕刻技術(shù)、特別是等離子蝕刻、干性蝕刻、濕性蝕刻)、圖案技術(shù)(其可以涉及光刻掩膜)、沉積技術(shù)(諸如化學(xué)汽相沉積(CVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)、原子層沉積(ALD)、濺射等)。
[0034]通過(guò)以下結(jié)合附圖所進(jìn)行的描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的以上和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)勢(shì)將會(huì)是顯而易見(jiàn)的，附圖中同樣的部分或元件由同樣的附圖標(biāo)記所表示。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]包括于此以提供對(duì)示例性實(shí)施例的進(jìn)一步理解并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖圖示出了示例性實(shí)施例。
[0036]其中:
[0037]圖1示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的功率模塊的截面圖。
[0038]圖2示出了根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的功率模塊的第一三維視圖。
[0039]圖3示出了圖2的功率模塊的第二三維視圖。
[0040]圖4圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例的彎曲鍵合帶以形成用于功率模塊的冷卻回路的過(guò)程。
[0041]圖5圖示了用根據(jù)圖4所產(chǎn)生的冷卻回路的線覆蓋的直接銅鍵合襯底的平面圖。
[0042]圖6圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例的彎曲鍵合線以形成冷卻回路的過(guò)程。
[0043]圖7圖示了用根據(jù)圖6所產(chǎn)生的冷卻回路的線覆蓋的直接銅鍵合襯底的平面圖。
[0044]圖8至圖15圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例的在執(zhí)行制造具有雙側(cè)直接襯底冷卻的功率模塊的過(guò)程期間所獲得的不同結(jié)構(gòu)。
[0045]圖16示出了根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的功率模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0046]圖中的圖示是示意性的。
[0047]在對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述之前，將對(duì)本發(fā)明人的一些基本考慮進(jìn)行概括，已經(jīng)基于上述基本考慮研發(fā)了提供功率模塊成本有效的冷卻的示例性實(shí)施例。
[0048]常規(guī)地，已經(jīng)考慮了不同概念來(lái)研發(fā)可有效冷卻的功率模塊。
[0049]在一個(gè)常規(guī)概念中，功率模塊了利用導(dǎo)熱膠被附接到外部冷卻器上。然而，這樣的方法的缺點(diǎn)是熱耦合不良。
[0050]在另一種常規(guī)方法中，功率模塊被安裝在水冷釘狀翅片板上(例如，通過(guò)將DCB襯底焊接在釘狀翅片板上)。然而，考慮到所插入的焊接層和釘狀翅片板的厚度，這具有釘狀翅片板的材料成本高以及對(duì)于許多應(yīng)用而言熱耦合不足的缺點(diǎn)。
[0051 ] 然而，在兩種常規(guī)概念中，僅以例如模塊底側(cè)的一個(gè)方向執(zhí)行熱的去除或耗散。
[0052]與這樣的傳統(tǒng)方式相對(duì)，不例性實(shí)施例使用DCB襯底的外部或外側(cè)(例如銅)表面而將其鍵合在導(dǎo)熱材料(諸如鋁)的導(dǎo)熱材料的線或帶上，從而可以實(shí)現(xiàn)襯底的直接流體冷卻。通過(guò)功率模塊相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部構(gòu)造，兩個(gè)相對(duì)的大表面區(qū)域能夠被用于該目的。因此，能夠建立功率模塊的雙側(cè)冷卻。
[0053]還可能使用DAB(直接鋁鍵合)襯底或其它類(lèi)似襯底而使得冷卻界面例如可以是純鋁(襯底板加上鍵合結(jié)構(gòu))。冷卻線/帶以及襯底金屬化可以為純鋁或鋁合金從而能夠抑制銹蝕效應(yīng)。如可以在DCB襯底的情況下使用的鎳涂層并非是必要的，這進(jìn)一步降低了成本。
[0054]最后，示例性實(shí)施例的主旨在于冷卻線或冷卻條或者其它類(lèi)型的冷卻結(jié)構(gòu)直接在襯底表面上的雙側(cè)應(yīng)用。
[0055]在下文中，參考圖1，將對(duì)根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的功率模塊100的截面圖進(jìn)行解釋。
[0056]功率模塊100包括半導(dǎo)體芯片102。半導(dǎo)體芯片102包括例如由硅所制成的半導(dǎo)體襯底，并且包括集成在該半導(dǎo)體襯底中的多個(gè)集成電路組件(未示出)，諸如晶體管、二極管等。半導(dǎo)體芯片102已經(jīng)從晶片被單一化。如能夠從圖1中進(jìn)一步看出的，半導(dǎo)體芯片102包括底部主表面170以及上部主表面172。因此，兩個(gè)主表面170、172被布置在半導(dǎo)體芯片102的相對(duì)兩側(cè)上，并且是半導(dǎo)體芯片102的所有表面區(qū)域中最大的兩個(gè)。不同于單個(gè)半導(dǎo)體芯片102，也可能有多個(gè)半導(dǎo)體芯片102組裝在功率模塊100中。
[0057]第一直接銅鍵合(DCB)襯底106也形成功率模塊100的一部分并且用作半導(dǎo)體芯片102的第一鍵合襯底。第一 DCB襯底106具有上部鍵合表面174，其直接連接至半導(dǎo)體芯片102的底部主表面170。與上部鍵合表面174相對(duì)的是第一 DCB襯底106的第一下部散熱表面176。
[0058]此外，提供有第二直接銅鍵合(DCB)襯底108，其具有經(jīng)由熱互連104間接耦合至半導(dǎo)體芯片102的上部鍵合表面172的下部鍵合表面178，該熱互連被實(shí)現(xiàn)為銅塊并且用作導(dǎo)熱間隔物。第二 DCB襯底108還具有與下部鍵合表面178相對(duì)的上部散熱表面180。下部散熱表面176以及上部散熱表面180都部分暴露于周?chē)髿?，即部分形成功率模塊100暴露于環(huán)境的外表面部分。
[0059]具有圖1中的曲面外觀的功率回路的第一二維陣列122以二維方式像襯墊一樣(即在圖1中的水平方向以及垂直于圖1的紙面的方向進(jìn)行延伸)直接布置在下部散熱表面176上。以相對(duì)應(yīng)的方式，具有圖1中的曲面外觀的功率回路的第二二維陣列124像襯墊一樣(即在圖1中的水平方向以及垂直于圖1的紙面的方向進(jìn)行延伸)直接布置在上部散熱表面180上。冷卻回路122、124由鋁合金制成從而考慮到鋁非常好的導(dǎo)熱性而能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒醾鬏?，以及通過(guò)所增加的鋁合金金屬而提供了銹蝕保護(hù)。
[0060]第一 DCB襯底106由中心陶瓷板114所制成，在其相對(duì)的兩個(gè)主表面上包括相應(yīng)的銅質(zhì)層110、112。以類(lèi)似的方式，第二 DCB襯底108也包括中心陶瓷層120，中心陶瓷層120具有附接到其主表面的相應(yīng)的銅質(zhì)層116、118。
[0061]由塑料材料所制成的包裝或模塑復(fù)合物130被用作功率模塊100的各種組件的封裝。因此，如能夠從圖1所看到的，具有所連接的DCB襯底106、108的半導(dǎo)體芯片102由模塑復(fù)合物130所包裝。
[0062]當(dāng)半導(dǎo)體芯片102正常使用時(shí)，其處理性能生成歐姆熱量。這經(jīng)由其兩個(gè)主表面170、172有效去除。通過(guò)其下部主表面170，經(jīng)由第一DCB襯底和冷卻回路122實(shí)現(xiàn)熱傳輸。而且，經(jīng)由其上表面172，能夠經(jīng)由熱互連104、第二 DCB襯底108和冷卻回路124進(jìn)行有效散熱。傳輸至冷切回路122、124的熱能能夠分別通過(guò)冷卻流體126、128而被傳輸遠(yuǎn)離功率模塊100，上述冷卻流體126、128能夠沿功率模塊100的上表面和下表面導(dǎo)通。
[0063]如能夠從圖1看到的，第二 DCB襯底108的第二散熱表面180和模塑復(fù)合物130的上表面形成連續(xù)無(wú)級(jí)結(jié)構(gòu)，其具有彼此齊平的對(duì)齊表面部分。對(duì)于第一 DCB襯底106的下部散熱表面176和模塑復(fù)合物130所連接的表面部分同樣保持如此。僅有冷卻回路124、122在功率模塊100的上側(cè)和下側(cè)的這些連續(xù)平面表面上垂直突出。因此，以層流方式在圖1中的箭頭所示的方向進(jìn)行流動(dòng)的冷卻流體126、128因此將以紊流方式圍繞在功率模塊100的平面表面上突出的冷卻回路124、122流動(dòng)，從而執(zhí)行非常有效的熱交換。
[0064]圖2示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的圖1中所示類(lèi)型的功率模塊100的第一三維視圖。圖3示出了該卡盒狀的功率模塊100的另一三維視圖。
[0065]如能夠從圖2和圖3所看到的，引線框1100的電耦合至模塑化合物130所封裝的半導(dǎo)體芯片的剛性平面接觸帶突出至模塑化合物130之外并且形成用于連接至板、機(jī)架或其它類(lèi)型的設(shè)備的電耦合結(jié)構(gòu)。
[0066]圖4圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例的彎曲鍵合帶400以形成用于功率模塊(如圖1至圖3所示之一)的冷卻回路124的過(guò)程。所示出的鍵合帶400是由鍵合器機(jī)器使用的用于形成帶狀鍵合的類(lèi)型。其寬度為2cm，更一般地處于3mm和5cm的范圍之內(nèi)。在該實(shí)施例中，其厚度為200 μ m。更一般地，其厚度處于10ym和400 μ m之間。當(dāng)利用鍵合器機(jī)器對(duì)鍵合帶400進(jìn)行處理時(shí)，其可以被彎曲從而形成圖4所示的曲面冷卻回路124。其上端由附圖標(biāo)記502表示。針對(duì)鍵合襯底的連接部分由附圖標(biāo)記402表示。冷卻回路124的高度為5mm。更一般地,它們的高度可以處于Imm和Icm的范圍內(nèi)。
[0067]圖5圖示了用根據(jù)圖4所產(chǎn)生的冷卻回路124的線500 (其示出了一個(gè)這樣的線)覆蓋的直接銅鍵合(DCB)襯底的平面圖。圖5圖示出單獨(dú)的線500交替錯(cuò)位從而相鄰線500的冷卻回路124的末端502也是錯(cuò)位的。這促成了冷卻流體128在通過(guò)冷卻回路124時(shí)的紊流流動(dòng)，由此進(jìn)一步改善熱交換。
[0068]圖6圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例的彎曲鍵合線600以形成用于功率模塊(如圖1至圖3所示之一)的冷卻回路124的過(guò)程。所示出的鍵合線600是由鍵合器機(jī)器使用用來(lái)形成線鍵合的類(lèi)型。其具有直徑為200 μ m的圓形橫截面。更一般地，其直徑處于100 μ m和Imm的范圍內(nèi)。當(dāng)利用鍵合器機(jī)器對(duì)鍵合線600進(jìn)行處理時(shí)，其可以被彎曲從而形成圖6所示的曲面冷卻回路124。其上端利用附圖標(biāo)記502表示。針對(duì)鍵合襯底的連接部分利用附圖標(biāo)記402表示。冷卻回路124具有5mm的高度。更一般地，它們的高度可以處于Imm和Icm的范圍內(nèi)。
[0069]圖7圖示了用根據(jù)圖6所產(chǎn)生的冷卻回路124的線700 (其示出了一個(gè)這樣的線)覆蓋的直接銅鍵合(DCB)襯底的平面圖。圖7圖示了被分組為相鄰線700的交替配對(duì)的單獨(dú)的線700。相鄰線的配對(duì)相對(duì)于彼此進(jìn)行錯(cuò)位從而線700的不同配對(duì)的冷卻回路124的尖端是錯(cuò)位的。這促成了冷卻流體128在通過(guò)冷卻回路124時(shí)的紊流流動(dòng)由此進(jìn)一步改善熱交換。
[0070]圖8至圖15圖示了根據(jù)示例性實(shí)施例的在執(zhí)行制造具有雙側(cè)直接襯底冷卻的功率模塊的過(guò)程期間所獲得的不同結(jié)構(gòu)。
[0071]圖8示出了具有陶瓷板114的第一直接銅鍵合襯底106的平面圖，銅質(zhì)板110已經(jīng)在該陶瓷板114上形成圖案以形成了兩個(gè)不同部分。
[0072]如圖9所示，兩個(gè)半導(dǎo)體芯片102因此被置于圖8的分層序列的頂部，更具體地，半導(dǎo)體芯片102被安裝在形成圖案的銅質(zhì)板110的每個(gè)不同部分上。在其它實(shí)施例中，可以在第一直接銅鍵合襯底106上安裝任意其它數(shù)量的半導(dǎo)體芯片102，該數(shù)量例如一個(gè)和十二個(gè)之間的。當(dāng)使用針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用(例如，針對(duì)混合動(dòng)力車(chē)輛的充電器)的功率模塊100時(shí)，可以適當(dāng)?shù)貙⒅辽僖粋€(gè)IGBT和至少一個(gè)二極管集成在(多個(gè))半導(dǎo)體芯片102中。
[0073]如能夠從圖10中所示的另外的平面圖中所看出的，隨后能夠在圖9的分層序列的頂部形成導(dǎo)電引線1000從而形成半導(dǎo)體芯片102之間的電連接。
[0074]圖11示出了結(jié)構(gòu)的另一個(gè)平面圖，其中基于圖10，引線框1100已經(jīng)被物理連接至陶瓷板114并且經(jīng)由導(dǎo)電引線1102電連接至半導(dǎo)體芯片102。引線框1100到圖10的結(jié)構(gòu)的連接可以通過(guò)焊料、焊接等來(lái)執(zhí)行。
[0075]圖12示出了包括圖11的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的截面圖。根據(jù)圖12，圖11的結(jié)構(gòu)已經(jīng)經(jīng)由也作為間隔物的銅塊的形式的可選熱互連件104而連接至第二直接銅鍵合襯底108。熱互連104的下表面和上表面的連接同時(shí)通過(guò)使用焊料膏1200來(lái)執(zhí)行。
[0076]為了獲得圖13中的截面圖中所示的結(jié)構(gòu)，圖12的結(jié)構(gòu)被導(dǎo)熱塑料材料的模塑化合物130所封裝。
[0077]為了基于圖13中所示的結(jié)構(gòu)獲得根據(jù)圖14中所示的示例性實(shí)施例的功率模塊100，直接在銅質(zhì)板116、112上暴露于外部的金屬表面上分別直接形成冷卻回路122、124。為此，常規(guī)引線接合器(未示出)可以從環(huán)裝線卷(endless roll)對(duì)鍵合線的部分進(jìn)行切害I]、彎曲并且(例如通過(guò)超聲)直接附接到銅質(zhì)板116、112的金屬表面上，同時(shí)裹上鍵合線的一部分從而形成尖端502。
[0078]圖15示出了中空的冷卻外殼1500已經(jīng)被安裝在半導(dǎo)體芯片102、鍵合襯底106、108、冷卻回路122、124以及模塑結(jié)構(gòu)130上。特別地，其以在其間保持有空閑空間1502的方式包圍后者的組件。僅引線框1100延伸出冷卻外殼1500之外。如能夠從圖15所看到的，冷卻外殼1500具有冷卻液體供給口 1504，其可連接到供給軟管1506而使得冷卻水126、128能夠被供應(yīng)至空閑空間1500以促成與冷卻回路122、124的紊流熱交換。在該熱交換之后，冷卻水126、128經(jīng)由冷卻液體排放口 1508和所連接的排放軟管1510而從空閑空間1502排出。
[0079](具有冷卻外殼1500的)功率模塊100因此能夠被插入板1514的插口1512從而形成機(jī)械和電氣連接。特別地，引線框1100因此與板1514的導(dǎo)電軌線1516電接觸。由直接鍵合至DCB襯底106、108的雙側(cè)冷卻回路122、124和冷卻液體之間的紊流熱交換排出由半導(dǎo)體芯片102所生成的熱量提供了非常有效的冷卻。
[0080]圖16示出了根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的功率模塊100。
[0081]圖16的功率模塊100是非常簡(jiǎn)單的實(shí)施例。其包括半導(dǎo)體芯片102、包括導(dǎo)電板116的鍵合襯底1600以及直接附接至導(dǎo)電板116并且熱耦合至半導(dǎo)體芯片102的導(dǎo)熱電絕緣板120。冷卻回路124的陣列直接附接至導(dǎo)電板116并且被配置為在與冷卻流體128交互時(shí)從半導(dǎo)體芯片102進(jìn)行散熱。
[0082]該簡(jiǎn)單實(shí)施例已經(jīng)提供了直接襯底冷卻的優(yōu)勢(shì)，即冷卻回路124直接附接到導(dǎo)電板116上。因此，在不需要龐大基板的情況下，半導(dǎo)體芯片102能夠被有效冷卻。可選地并且并未在圖16中示出，能夠在半導(dǎo)體芯片102和電絕緣板120之間提供另外的金屬板，而使得兩個(gè)金屬板和電絕緣板120因此能夠共同形成直接銅鍵合襯底。
[0083]應(yīng)當(dāng)注意的是，術(shù)語(yǔ)“包括”并不排除其它元素或特征，并且“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)。而且，關(guān)聯(lián)于不同實(shí)施例進(jìn)行描述的元件可以被組合。還應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)權(quán)利要求的范圍進(jìn)行限制。此外，本申請(qǐng)的范圍并非意在被限制于說(shuō)明書(shū)中所描述的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)合成、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。因此，所附實(shí)施例意在包括在這樣的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)合成、裝置、方法和步驟的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率模塊，包括: 半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片具有第一主表面以及與所述第一主表面相對(duì)的第二主表面； 第一鍵合襯底，所述第一鍵合襯底具有耦合至所述半導(dǎo)體芯片的所述第一主表面的第一鍵合表面，并且具有與所述第一鍵合表面相對(duì)的第一散熱表面； 第二鍵合襯底，所述第二鍵合襯底具有耦合至所述半導(dǎo)體芯片的所述第二主表面的第二鍵合表面，并且具有與所述第二鍵合表面相對(duì)的第二散熱表面； 第一冷卻結(jié)構(gòu)，所述第一冷卻結(jié)構(gòu)在所述第一散熱表面上被配置用于在與冷卻流體交互時(shí)從所述半導(dǎo)體芯片去除熱；以及 第二冷卻結(jié)構(gòu)，所述第二冷卻結(jié)構(gòu)在所述第二散熱表面上被配置用于在與所述冷卻流體交互時(shí)從所述半導(dǎo)體芯片去除熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其中所述第一鍵合襯底被配置為第一金屬-電絕緣體和熱導(dǎo)體-金屬板的層疊，其中所述第一鍵合襯底的金屬的第一鍵合表面耦合至所述半導(dǎo)體芯片的所述第一主表面，并且所述第一鍵合襯底的金屬的第一散熱表面直接連接至所述第一冷卻結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率模塊，其中所述第二鍵合襯底被配置為第二金屬-電絕緣體和熱導(dǎo)體-金屬板的層疊，其中所述第二鍵合襯底的金屬的第二鍵合表面耦合至所述半導(dǎo)體芯片的所述第二主表面，并且所述第二鍵合襯底的金屬的第二散熱表面直接連接至所述第二冷卻結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其中所述第一鍵合襯底和所述第二鍵合襯底中的至少一個(gè)包括由直接銅鍵合襯底和直接鋁鍵合襯底所構(gòu)成的組中的一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其中所述第一冷卻結(jié)構(gòu)和所述第二冷卻結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)包括冷卻回路的陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率模塊，其中所述冷卻回路的陣列包括由彎曲的鍵合線和曲折彎曲的鍵合帶所構(gòu)成的組中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊， 包括將所述第一鍵合襯底的所述第一鍵合表面與所述半導(dǎo)體芯片的所述第一主表面進(jìn)行橋接的熱互連結(jié)構(gòu)； 其中所述第二鍵合襯底在所述第二鍵合表面處直接連接至所述半導(dǎo)體芯片的所述第二主表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，包括封裝所述半導(dǎo)體芯片、所述第一鍵合襯底和所述第二鍵合襯底的模塑復(fù)合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率模塊，其中所述模塑復(fù)合物連續(xù)連接至所述第一鍵合襯底和連接至所述第二鍵合襯底，使得所述第一鍵合襯底和所述第二鍵合襯底中的每一個(gè)的外表面與所述模塑復(fù)合物的外表面齊平，并且所述第一冷卻結(jié)構(gòu)和所述第二冷卻結(jié)構(gòu)突出相應(yīng)的外表面之外。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率模塊，包括用于將所述半導(dǎo)體芯片電連接至可連接設(shè)備的插口的引線框，其中所述引線框平行于所述第一散熱表面和所述第二散熱表面而部分在所述模塑復(fù)合物之外延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，包括冷卻外殼，所述冷卻外殼包圍所述半導(dǎo)體芯片、所述第一鍵合襯底、所述第二鍵合襯底、所述第一冷卻結(jié)構(gòu)和所述第二冷卻結(jié)構(gòu)，并且包括用于將所述冷卻流體供應(yīng)至所述第一冷卻結(jié)構(gòu)和所述第二冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻流體供應(yīng)以及用于在與所述第一冷卻結(jié)構(gòu)和所述第二冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱交換之后排放所述冷卻流體的冷卻流體排放口。
12.—種功率模塊，包括: 半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片具有第一主表面以及與所述第一主表面相對(duì)的第二主表面； 冷卻回路的第一二維陣列，所述冷卻回路的所述第一二維陣列與所述第一主表面熱耦合并且被配置用于在與冷卻流體交互時(shí)從所述半導(dǎo)體芯片去除熱；以及 冷卻回路的第二二維陣列，所述冷卻回路的所述第二二維陣列與所述第二主表面熱耦合并且被配置用于在與冷卻流體交互時(shí)從所述半導(dǎo)體芯片去除熱。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率模塊，進(jìn)一步包括: 第一金屬-電絕緣體和熱導(dǎo)體-金屬板的層疊，其具有耦合至所述半導(dǎo)體芯片的所述第一主表面的金屬的第一鍵合表面，并且具有與所述第一鍵合表面相對(duì)并且連接至所述冷卻回路的第一陣列的金屬的第一散熱表面； 第二金屬-電絕緣體和熱導(dǎo)體-金屬板的層疊，其具有耦合至所述半導(dǎo)體芯片的所述第二主表面的金屬的第二鍵合表面，并且具有與所述第二鍵合表面相對(duì)并且連接至所述冷卻回路的第二陣列的金屬的第二散熱表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率模塊，其中所述冷卻回路的所述第一二維陣列和所述冷卻回路的所述第二二維陣列中的至少一個(gè)被配置為冷卻回路的并行的行的集合，其中不同行的冷卻回路相對(duì)于彼此交錯(cuò)。
15.一種功率模塊，包括: 半導(dǎo)體芯片； 鍵合襯底，所述鍵合襯底包括導(dǎo)電板以及直接附接至所述導(dǎo)電板并且與所述半導(dǎo)體芯片熱耦合的電絕緣板；以及 冷卻結(jié)構(gòu)的陣列，所述冷卻結(jié)構(gòu)的陣列直接附接至所述導(dǎo)電板并且被配置為在與冷卻流體交互時(shí)從所述半導(dǎo)體芯片去除熱。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的功率模塊，其中所述半導(dǎo)體芯片包括由開(kāi)關(guān)、二極管、半橋和逆變器所構(gòu)成的組中的至少一個(gè)集成電路組件。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的功率模塊，其中所述電絕緣板由具有至少10W/(mK)的導(dǎo)熱性的材料所制成。
18.—種制造功率模塊的方法，所述方法包括: 將第一鍵合襯底的第一鍵合表面耦合至半導(dǎo)體芯片的第一主表面； 將第二鍵合襯底的第二鍵合表面耦合至所述半導(dǎo)體芯片的第二主表面，其中所述第二主表面與所述第一主表面相對(duì)； 將第一冷卻結(jié)構(gòu)布置在所述第一鍵合襯底的第一散熱表面上，其中所述第一散熱表面與所述第一鍵合表面相對(duì)； 將第二冷卻結(jié)構(gòu)布置在所述第二鍵合襯底的第二散熱表面上，其中所述第二散熱表面與所述第二鍵合表面相對(duì)；以及 將所述第一冷卻結(jié)構(gòu)和所述第二冷卻結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)配置為在與冷卻流體交互時(shí)從所述半導(dǎo)體芯片去除熱。
19.一種制造功率模塊的方法，其中所述方法包括: 將冷卻回路的第一二維陣列熱耦合至半導(dǎo)體芯片的第一主表面； 將冷卻回路的第二二維陣列熱耦合至所述半導(dǎo)體芯片的第二主表面，其中所述第二主表面與所述第一主表面相對(duì)；以及 將冷卻回路的所述第一二維陣列與冷卻回路的所述第二二維陣列中的每一個(gè)配置用于在與冷卻流體交互時(shí)從所述半導(dǎo)體芯片去除熱。
【文檔編號(hào)】H01L23/473GK104134638SQ201410178315
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】W·哈布萊, A·格雷斯曼, F·溫特, O·蓋特納, A·施瓦茨, A·赫布蘭特, L·柯尼希, A·尤勒曼 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司