該文件基于35u.s.c.119(e)要求于2015年2月13日提交的、名為“具有一個或多個散熱器的電子組件”的、序號為62/115,719的美國臨時申請的優(yōu)先權。

本發(fā)明涉及具有一個或多個散熱器的電子組件，所述一個或多個散熱器用于耗散來自電子組件的熱能。

背景技術：

在某些現有技術中，因為有限的散熱，電子組件可能具有有限的最大操作功率容量。如果在超過其最大操作功率容量的情況下操作電子組件中的半導體裝置，則電子組件可以過早失效或是不可靠的。例如，具有有限的散熱的電子組件可能比其他裝置適用于較小功率范圍的電動馬達或發(fā)電機。相應地，需要具有改進散熱的電子組件以增加或優(yōu)化最大操作功率容量。

技術實現要素：

根據本發(fā)明的一個實施例，電子組件包括在半導體第一側具有導電墊和在與第一側相反的半導體第二側具有金屬區(qū)域的半導體裝置。引線框架提供電地和機械地連接(例如，直接地結合)到對應的導電墊的相應的分離端子。第一散熱器包括具有配合側面(例如，大致平坦的側面)的第一部件。配合側面的一部分直接地結合半導體裝置的金屬區(qū)域。電路板具有用于接收半導體裝置的開口。引線框架朝電路板或電路板的第一板側向外延伸。板導電墊在電路板的第一板側上以與引線框架的對應端子對齊以與之電連接。

附圖說明

圖1是電子組件的透視圖。

圖2是圖1的電子組件的透視分解圖，其中切掉一部分以顯示各種部件的內部。

圖3是圖1的電子組件的透視分解圖。

圖4是電子組件的半導體裝置和電路板的沿著在圖3中的參考線4-4的俯視圖。

圖5是電子組件的第一實施例的沿著在圖4中的參考線5-5的剖視圖，并且還包括被動散熱器。

圖6a是電子組件的第二實施例的沿著在圖4中的參考線5-5的剖視圖，并且還包括被動散熱器。

圖6b是電子組件的第三實施例的沿著在圖4中的參考線5-5的剖視圖并且還包括被動散熱器。

圖7是電子組件的第四實施例的沿著在圖4中的參考線5-5的剖視圖并且還包括被動散熱器。

圖8是電子組件的沿著在圖1中的參考線8-8的剖視圖。

圖9是電子組件的沿著在圖1中的參考線9-9的剖視圖。

圖10示出共用內燃機或混合動力車輛的冷卻劑系統(tǒng)的組件的方框圖。

在所有附圖中，類似的附圖標記指示類似的元件。

具體實施方式

金屬或合金部件或結構之間的電連接和機械連接可以通過軟釬焊(soldering)、硬釬焊(brazing)、熔化、熔接(welding)或施加導電黏合劑而形成。直接地結合表示在相同或類似的金屬或合金之間或在兼容的(但是不同的)金屬或合金之間的通過應用某些工藝而形成的電連接和機械連接。直接地結合表示在相同或類似的金屬或合金之間或在兼容的金屬或合金之間的利用熱、壓力、超聲、反應結合、汽相結合、或其它技術形成的結合、熔合、熔接或其它的電連接和機械連接。

直接結合可以通過以下各項可以一起或分別施加的技術中的一個或多個實現。在直接結合的第一技術下，如果引線框架和裝置墊由銅或銅合金組成，則引線框架可以通過直接的銅至銅熱壓縮結合或超聲波結合而直接地結合到裝置墊片。熱壓縮結合表示將壓力和熱同時應用到待連接的材料。

在直接結合的第二技術下，反應結合表示通過應用來自(例如，鎳和鋁的)反應性多層箔的熱能而觸發(fā)的、通過產生新的金屬材料或合金(例如，鎳-鋁化合物)而連接材料的放熱化學反應。例如，多層箔可以通過濺射交替的金屬薄層(例如，鎳層和鋁層)而形成，其中每個層可以沉積成等于或小于目標厚度的厚度。在準備該文件的時候，適當的反應性多層箔(例如，用于將散熱器直接結合到金屬區(qū)域)以商標名稱被indium公司售賣。

在直接結合的第三技術下，汽相結合方法可以用于使用打底(priming)中間金屬層(例如，錫)的蒸汽沉積以在接頭處形成金屬間化合物(例如，銅-錫化合物或合金)以將金屬或合金(例如，銅)結合到硅半導體，其中金屬間化合物可以具有比同類的軟釬焊接頭低的熱電阻和熱阻。汽相結合可能要求在待使用熱或壓力或熱和壓力來連結的金屬材料之間引入中間金屬材料(例如，錫)。中間金屬材料可具有比待電連接和機械地連接的金屬或合金低的融點。

為了高效熱傳導，電子組件的鄰接部件被連結以最小化熱阻和最大化鄰接部件之間的傳熱或熱傳導?？梢酝ㄟ^電子組件10的部件被連接或結合的方式增強熱傳導。直接結合通常地提供比僅通過熔接、導電黏合劑連接或通過部件之間以導電膏接觸的連接較大的熱傳導?？偟膩碚f，結合或被結合表示電子組件10的通過黏合劑(例如，導電黏合劑或熱傳導黏合劑)、軟釬焊、硬釬焊、或熔接連接到一起或連結的部件，然而“直接結合”由減少接頭的電阻和熱阻的特定工藝或技術的應用導致。

根據本發(fā)明的一個實施例，圖1到圖3(包括圖1和圖3)，示出了電子組件10。根據本發(fā)明的一個實施例，電子組件10包括半導體裝置48(圖3、4和5)，所述半導體裝置48在半導體第一側72具有導電墊66和在與第一側72相反的半導體第二側74具有金屬區(qū)域266。半導體裝置48可以包括一個或多個功率半導體裝置。引線框架16提供電地和機械地連接(例如，直接地結合)到對應的導電墊66的獨立的端子(例如，附加端子58和端子52、54、56)。

第一散熱器30包括具有配合側面62(例如，大致平坦的側面)和與配合側面62相反的相反側的第一部件37(例如，熱交換器或被動散熱器)。配合側面62的一部分直接地結合半導體裝置48的金屬區(qū)域266。(在圖3或4中的)電路板60具有用于接收半導體裝置(在圖7中的48或148)的開口20。引線框架16朝電路板60或電路板60的第一板側76向外延伸。電路板60的第二板側78與第一板側76相反。板導電墊18或導電跡線19的金屬端子在電路板60的第一板側76上以與引線框架16的對應端子(52、54、56、58)對齊以與之電連接。在一個說明性構造中，引線框架可以由鍍有金屬或合金界面層(例如，銀、金或鎳或任何前述金屬的合金)的銅基部或芯部構造。

第二散熱器12包括具有配合側面64(例如，大致平坦的側面)和與配合側面64相反的相反側面的第一構件(44或144)。在某些實施例中，配合側面64(例如，經由介電層或熱界面材料506)與半導體第一側72的至少一部分或端子(52、54、56)的至少界面表面熱連通，其中導電墊(54、56)可直接地結合到裝置導電墊66的對應的不同的一個。進一步地，在一個實施例中，輔助金屬區(qū)域166和與半導體裝置48的交流輸出相關聯(lián)的一個或多個裝置導電墊66結合(例如，熔接)或直接地結合到輸出端子56。因為導電墊66和輔助金屬區(qū)域(266、366)定位在端子(52、54、56)下方，所以導電墊66和輔助金屬區(qū)域(266、366)在圖4中以虛線圖或虛線示出。

引線框架16可以直接地結合到半導體裝置48的裝置墊片66和一個或多個可獲得的輔助金屬區(qū)域(166、366如果存在的話)。如果半導體裝置44的內部電路允許，多個相應的裝置墊片66可以互連到相同的對應端子(52、54、56)以增加半導體裝置48的電流容量，如圖4所示。例如，在圖4中，在端子中的輸出端子56連接到逆變器的輸出相位和直接地結合到半導體第一側72上的至少兩個導電墊66、輔助金屬區(qū)域166以及輔助金屬區(qū)域366，其中輸出端子56具有覆蓋或覆在半導體裝置48的第一側72的大部分之上的表面區(qū)域，其中輸出端子56具有比直流端子(52、54)的較小的總表面區(qū)域大的表面區(qū)域。

在多個實施例中，如圖4到7所示，包括圖4和7，電子組件10包括一個或多個半導體裝置(48、148)，每個半導體裝置(48、148)都可以包括一個或多個絕緣柵雙極晶體管(igbt)；功率場效應晶體管(fet)；功率開關二極管、集成電路芯片、具有連接到集電極、發(fā)射極或二者的二極管的晶體管；或具有連接到源極、漏極或二者的二極管的場效應晶體管。例如，半導體裝置48可以包括至少兩個單獨的或具有相關聯(lián)的保護二極管的功率開關晶體管，功率開關晶體管被構造成提供逆變器的一個相位以用于輸出交流信號或脈沖寬度調制(pwm)信號以用于控制馬達、支持發(fā)電機或支持另一電機。

每個半導體裝置(48、148)都可以包括一個或多個半導體管芯(die)(50、150)和引線框架16(或基板505)，其中半導體管芯是被構造以形成一個或多個晶體管、二極管或電路的半導體材料。半導體裝置48可以由諸如碳化硅半導體管芯的半導體管芯(50、150)形成。引線框架16提供彼此電地和機械地不同的分離的端子(52、54、56、58)。端子連接到在半導體裝置48上的適當的對應的裝置導電墊66以訪問其內部電路。引線框架16提供對半導體裝置(48、148)的直流電流供應的一組分離的直流端子(52、54)和用于交流輸出的輸出端子(56)。在一個實施例中，第一端子52和第二端子54包括直流總線端子，并且第三端子56包括用于逆變器的交流輸出相位(例如，連接到逆變器相位電路的場效應晶體管對的源極和漏極節(jié)點或逆變器相位電路的雙極晶體管對的集電極和發(fā)射極)。然而，在其它的實施例中，端子(52、54、56)的功能可以是不同的。

在如圖4和5所示的一個構造中，輸出端子或第三端子56可以機械地和電地連接到(例如，直接地結合到)一個或多個輔助金屬區(qū)域(166、366)，其中每個輔助金屬區(qū)域(166、366)表示半導體管芯(50、150)或封裝上的過大的導電墊(與導電墊66相比)。類似地，第一端子52和第二端子54可以機械地和電地連接到(例如，直接地結合到)其它的對應的金屬區(qū)域或過大的導電墊(與導電墊66相比)。

在一個實施例中，引線框架16具有用于以下各項信號中的一個或多個的補充端子58控制器、偏壓電路、保護電路(例如，二極管)、傳感器支持、數據通信或其它的功能。引線框架16的補充端子58從半導體裝置48的封裝501向外延伸；補充端子58可以連接到對應的裝置導電墊66(在圖4中)。如圖4所示，半導體裝置48在半導體裝置48的周邊附近具有裝置墊片66，并且一個或多個金屬區(qū)域(166、366)僅占據半導體裝置48的中央區(qū)域。

一個或多個引線框架16可以消除對到半導體管芯(50、150)的焊絲連接的要求；可以提供用于電氣特性的優(yōu)化參數，諸如(例如，功率逆變器的相位的)電路提供的雜散電感和雜散電容的最小值。消除焊絲和用引線框架16替代焊絲可以減少電子組件10的半導體裝置48的整體成本并且可以減少例如焊絲連接疲勞導致的過早失效。

在可替換的實施例中，端子56可以在其界面表面中具有可選擇的凹口99以提供應力消除(例如，用于各種材料的熱膨脹的差異)或提供用于實現插入封裝材料(例如，聚合物、彈性體或塑料)?？蛇x擇的凹口99的可選擇的特性由在圖3中的虛線指示?？蛇x擇的凹口99可以大致是例如v形的或u形的。在一個實施例中，凹口99提供金屬材料的節(jié)省并且充分地支持向外地流動到連接到導電墊18的外部分的第三導電端子(例如，交流端子)56的輸出電流。無論可選擇的凹口99是否存在，電流不需要在凹口99所限定的三角形區(qū)域中流動或集中以供應給端子56的外部分足夠的電流。因此，如果金屬材料被取出(或削掉)以產生可選擇的凹口99，則凹口99不打斷或妨礙電子裝置或逆變器中的電流。

在一個實施例中，凹口99的存在有助于緩和在圖4左側的一個或多個主半導體管芯(50、150)和圖4右側的一個或多個副半導體管芯之間的任何熱膨脹系數失配，其中主半導體管芯或副半導體管芯在不同的時間是有效的并且可以具有不同的占空比。主半導體管芯(例如，低壓側半導體開關)或副半導體管芯(例如，高壓側半導體開關)向端子56的外部分和導電墊18供應電流(例如，交流逆變器相位輸出信號)。通常地，主半導體管芯和副半導體管芯不同時地向端子18提供電流。因此，如果主半導體管芯或多個主半導體管芯因為較大的占空比、活性或其它的原因而加熱電子裝置10的左側，右側半導體管芯或多個右側半導體管芯可更接近內部的環(huán)境溫度，或反之亦然。在電子組件或逆變器的操作過程中，主半導體管芯和副半導體管芯之間的否則可能導致cte相關的問題的溫差由于凹口99的存在緩和。

圖4是電子組件10的半導體裝置48和電路板60的沿著在圖3中的參考線4-4的俯視圖。在圖3和4中，在板60的第一板側76的第一導電條帶402在導電墊18處連接到第一端子52并且具有足夠的尺寸(例如，金屬、合金或金屬材料的寬度和厚度，諸如重覆銅)以攜載每個半導體裝置48在對應的操作電壓下所要求的需要的直流電流供應并且促進從第一端子52的輔助散熱。在板60的第二板側78的第二導電條帶401在導電墊18處(例如，通過導電通孔或盲孔)連接到第二端子54并且具有足夠的尺寸(例如，金屬、合金或金屬材料的寬度和厚度)以攜載每個半導體裝置48在對應的操作電壓下所要求的需要的直流電流供應并且促進從第二端子54的輔助散熱。第三導電條帶403位于第二板側78上并且(例如，通過一個或多個導電過孔或盲孔)在導電墊18處連接到第三端子56。在一個實施例中，第三導電條帶402具有足夠的尺寸(例如，金屬、合金或金屬材料的寬度和厚度)以攜載需要的交流輸出或脈寬調制信號(例如，以控制電動馬達的一個相位)并且促進從第三端子56的輔助散熱。

板60的第一板側76上的第一導電條帶402和板60的第二板側78上的第二導電條帶401空間上重疊(但是由板的介電層分離)以最小化回路電感。由板60上的功率跡線導致的回路電感的最小化允許功率半導體裝置(48、148)更快切換并且由于切換時間減少而減少能量損耗。能量損耗的減少有助于增加逆變器效率和導致用于使用燃料用于內燃機的混合動力車輛的燃料節(jié)省。回路電感的減少趨向于減少dc端子(52和58)兩端和輸出ac端子(56)處的過電壓，這可以增加功率半導體裝置(48)的壽命和由逆變器或電子組件10驅動的電動馬達的絕緣系統(tǒng)的壽命。因此，因為在電應力、熱應力或二者上的潛在的或實際的降低，所提出的封裝概念導致提供能量/燃料節(jié)省并且增加電動驅動系統(tǒng)的可靠性的電子組件10或逆變器系統(tǒng)。

在一個替換實施例中，通過使用高壓介電的和高導熱率的tim(熱界面材料)，第一導電條帶402、第二導電條帶401和第三導電條帶403可以熱連接到第一散熱器30、第二散熱器12或電子組件的外殼或蓋。

電流傳感器91在第三導電條帶403上方定位在第一板側76上以感測由導電條帶403攜載的或由半導體裝置48輸出(例如，用于輸出端子56處的單個逆變器相位的)的交流輸出電流。電流傳感器91可與電流傳感器91的每側的鐵素體構件93相關聯(lián)。電流傳感器91和鐵素體構件93被金屬護罩409包圍以防護電流傳感器91免于否則可能使電流傳感器91的靈敏度或性能退化的電磁干擾或噪聲。金屬護罩409可以符合電流傳感器91的單獨的或連同鐵素體構件93的尺寸和形狀，金屬護罩409在電路板60上方，在金屬護罩409和電流傳感器91之間具有大致均一的用于機械余隙的空間間隙。例如，金屬護罩409可以符合電流傳感器91的單獨的或與鐵素體構件93組合的尺寸和形狀，金屬護罩409大致地是多邊形的，在底部中在條帶403上方具有開口。金屬護罩可以由金屬屏蔽件、金屬材料或制成的金屬板的一個或多個部分形成。在一個構造中，金屬護罩409可以與外殼蓋的殼體構件成為一體、固定到所述殼體構件或與殼體構件模制成型，外殼蓋覆蓋電子組件的至少頂部。

可以一體地裝入上外殼或殼體蓋中的電流傳感器91和防護件409能夠防護表面安裝式電流傳感器91以感測輸出端子56處的交流功率輸出。防護消除了用于不同相位的傳感器的噪聲和所述傳感器之間的相互作用，使逆變器在無噪聲的情況下操作，該噪聲出現在當基于非芯部(磁芯)的傳感器放置在交流條帶或匯流條上方時。

在可替換的實施例中，第一導電條帶402、第二導電條帶401和第三導電條帶403可以被金屬匯流條或具有中間介電層的層壓金屬構件(例如，金屬匯流條)替代。

圖5是電子組件的第一實施例的沿著在圖4中的參考線5-5的的剖視圖，并且還包括被動散熱器(144、37)或熱交換器。在圖5和6中，第二散熱器12的第一構件144(例如，熱交換器或被動散熱器)通過熱界面材料506、介電層或介電黏合劑與引線框架16電隔離。在一些構造中，第二散熱器12可以連接到車輛或機殼接地線(chassisground)。熱界面材料506(tim)板材或層放置在引線框架16的頂部表面和第二散熱器12之間。在一個實施例中，tim層506由黏附結合到引線框架16、第二散熱器12或二者的介電材料或板材組成。第二散熱器12的第一構件144通過熱界面材料506與一個或多個端子(52、54和56，或至少端子56)電隔離或絕緣。

在第一散熱器30中，第一突出部34從諸如金屬板的第一基部部分32延伸。在第二散熱器12中，第二突出部40從諸如金屬板的第二基部部分14延伸。第一突出部34和第二突出部40被布置成耗散在半導體裝置48的兩側(72、74)的來自半導體裝置48的熱能或熱。

在圖5、圖6a和圖7中，第一散熱器30的第一部件37(例如，熱交換器或被動散熱器)可以被結合或直接地結合到半導體裝置48或管芯(50、150)的裝置第二側74(例如，結合表面或底部表面)上的金屬區(qū)域266。例如，直接結合支持從半導體裝置48到第一部件37或第一散熱器30的導熱率的低熱阻。金屬區(qū)域266可以由例如銅、銀、金、鎳或合金形成。可替換地，金屬區(qū)域266可以具有覆蓋在銅芯部上方的銀、金或鎳層。類似地，第一部件37的配合側面62和第一構件(44或144)的配合側面64可以鍍有銀、金、鎳或前述金屬的任何合金或前述金屬的組合以便于與第一部件37和第一構件(44或144)結合。

可以通過直接銅到銅的熱壓縮結合或超聲波結合，諸如反應性或汽相結合的另一適當的直接結合技術，以將半導體封裝501的裝置第二側74(例如，底部)上的金屬層266結合到第一散熱器30或其第一部件37，將第一部件37或第一散熱器30直接地結合到半導體裝置48上的金屬區(qū)域266。半導體裝置48的裝置第二側74(例如，底部)上的金屬區(qū)域266(例如，銅金屬化區(qū)域)可以位于接地電勢或浮動電勢。金屬區(qū)域266可以將來自半導體裝置48的熱耗散或傳輸到第一部件37或第一散熱器30。類似地，輔助金屬區(qū)域166和墊片66可以將來自半導體裝置48的熱耗散或傳輸到第二散熱器12的第二構件42或其第一構件144。用于任何對應的端子的兩個輔助金屬區(qū)域166和一個或多個墊片66的存在提供潛在地比較小尺寸和大小的端子更大的散熱和端子的電流攜載容量。

在一個實施例中，第一構件(44、144)由例如金屬材料、合金或金屬形成。然而，在某些實施例中，第一構件44可以由諸如陶瓷的介電材料形成。在某些構造中，第二構件42可以由塑料、聚合物或纖維填充塑料或聚合物材料形成。

圖6a是電子組件的第二實施例的沿著在圖4中的參考線5-5的剖視圖，并且還包括被動散熱器。圖6的電子組件類似于圖5的電子組件，除了圖6a的第一構件44替代圖5的第一構件144并且tim506具有與第一構件44相稱的更大的尺寸、形狀和表面面積。第一構件44可以覆蓋在端子(52、54、56)上面。相反，圖5的第一構件144的寬度可以是較窄的并且第一構件144可以僅覆蓋在第三端子56(輸出端子)上面。第二散熱器12的第一構件44通過熱界面材料506與端子(52、54和56)電隔離或絕緣。在圖6a中，第一散熱器30被結合或直接地結合到金屬區(qū)域266。

圖6b的構造類似于圖6a的構造，除了熱傳導黏合劑508用于金屬區(qū)域266(或第二表面74)和第一散熱器30的第一部件37之間。半導體裝置48和第一散熱器30可以直接地結合、通過熱傳導黏合劑508結合或連接。如果使用熱傳導黏合劑，則可以省略圖6b的半導體裝置48的底部的金屬區(qū)域并且圍繞半導體裝置48的底部延伸封裝501。

圖7是電子組件的第四實施例的沿著在圖4中的參考線5-5的剖視圖，并且還包括被動散熱器。圖7的電子組件類似于圖5的電子組件，除了熱界面材料506和引線框架16被具有其導電跡線端子(504、507)和其介電層502(例如，陶瓷、聚合物或復合物)的基板505替代。基板的導電跡線(504、507)包括類似于圖5的電子組件上的輸出端子56的輸出端子504。例如，輸出端子504可以表示逆變器的一個相位的交流輸出。輸出端子504或其界面表面結合(或直接地結合)到半導體裝置48的一個或多個導電墊66和裝置第一側72上的輔助金屬區(qū)域166；輸出端子504的配合表面510電地和機械地連接到電路板60上的一個或多個導電墊18。類似地，端子507結合(或直接地結合)到半導體裝置48的一個或多個導電墊66；配合表面510電地和機械地連接到電路板60上的一個或多個導電墊。輸出端子504連接到對應的導電條帶402(例如，在電路板60上)，其中導電條帶402具有足夠的尺寸以促進從輸出端子504的輔助散熱。在某些構造中，輸出端子504連接到電路板上的對應的金屬條帶(例如，導電條帶402)以用于將熱從輸出端子504傳輸到金屬條帶。

如圖5到7所示(包括圖5和7)，半導體裝置的底部、側面或引線框架下方的空氣間隙用適當的填充物材料被塑料、聚合物、樹脂、或塑料或聚合物包封，這可以稱為封裝501。半導體裝置的封裝減少組裝污染，響應于熱的或機械的應力增加尺寸穩(wěn)定性，并且避免當半導體裝置在操作高壓(例如，800伏特加上額定電壓，加上瞬態(tài)電壓峰值)下操作時的電弧放電或飛弧。在圖5到7中的半導體裝置(48、148)可以用于被動冷卻模式而未在圖1-3、8和9的整個電子組件10中形成或提供冷卻劑通路、腔室或用于循環(huán)冷卻劑的內部結構。

本公開的電子組件10(或其半導體裝置48、148)允許熱能通過電子組件的一個或多個熱路徑從半導體裝置48有效地傳導到第一散熱器30(或其第一部件37)、第二散熱器12(或其第一構件44或144)，或二者。在第一示例中，第一熱路徑表示從管芯(50、150)經由結合或直接地結合到第一散熱器30的金屬區(qū)域266的熱傳導路線。在第二示例中，第一熱路徑表示從管芯(50、150)經由金屬區(qū)域266(或封裝501)的熱傳導路線，其中所述金屬區(qū)域266(或封裝501)通過熱界面材料506或熱傳導黏合劑與第一散熱器30熱連通。在第三示例中，第二熱路徑表示從管芯(50、150)經由一個或多個裝置導電墊66和一個或多個金屬區(qū)域(166、366)到輸出端子54(過大的交流端子)的熱傳導路線，輸出端子54：(a)連接(例如，結合或直接地結合)到導電跡線(例如，條帶403或重覆銅)，該導電跡線具有對輸出交流電流的電流和功率合適的尺寸，和(b)經由熱界面材料506或介電層熱連通到第二散熱器12(或其第一構件44、144)。例如，熱界面材料506可以被選擇成具有某個最小導熱率或導熱率的目標范圍。在一個實施例中，第一熱路徑和第二熱路徑對半導體裝置48充分的散熱從而以需要的占空比或連續(xù)的占空比工作在目標額定功率容量下。

參見圖1到3、8和9，電子組件10包括第一散熱器30、第二散熱器12或二者。被動冷卻散熱器可以將熱或熱能從一個或多個半導體裝置48傳輸、移除或傳導到環(huán)境空氣。主動冷卻散熱器可以使用冷卻劑或液體通過經由泵(例如，在圖10中的泵243)循環(huán)冷卻劑到換熱器(例如，在圖10中的換熱器246)，或例如經由風扇通過循環(huán)空氣，將熱或熱能從一個或多個半導體裝置48傳輸。在某些實施例中，如圖5到7所示，第一散熱器30或第二散熱器12可以包括被動冷卻散熱器(例如，冷卻板)。然而，如果第一散熱器30與圖1到3(包括圖1和3)和8、9和10的額外部件結合使用，則第一散熱器30可作為主動冷卻散熱器操作。類似地，如果第二散熱器12與圖1到3(包括圖1和3)和8、9和10的額外部件結合使用，則第二散熱器12可作為主動冷卻散熱器操作。如果作為主動散熱器操作，第二散熱器12和第一散熱器30可以分別包括用于接收液體冷卻劑的外殼。

在全文中，散熱器可以表示以下各項中的一個或多個第一散熱器30、第二散熱器12；第一散熱器30的一部分，諸如第二部件35；和第二散熱器12的一部分，諸如第二構件42。散熱器可以包括被動的或主動的第一散熱器、第二散熱器或二者。被動散熱器可以被環(huán)境空氣冷卻，然而主動散熱器可以例如被循環(huán)冷卻劑或是被循環(huán)的空氣冷卻。

在一個實施例中，第一散熱器30包括第一部件37和具有凹部28的第二部件35。第一部件37和第二部件35配合以形成由凹部28部分地限定的內部體積80。密封件96(例如，墊圈、密封劑、或密封件，如圖8和9所示)可以在第一部件37和第二部件35之間介入以提供氣密的或液密的密封使得內部腔室33中的冷卻劑或液體不泄露或流出到外側或周邊環(huán)境。在一個實施例中，具有狹槽或孔26的板70可以設置在第一部件37和第二部件之間以減少否則可被施加(例如，來自冷卻劑的抵靠第一部件35向上的，以防止第一基部32變形、凸出或彎曲)的液壓或力。在某些構造中，第二部件35可以由塑料、聚合物或纖維填充塑料或聚合物材料形成。

在一個實施例中，第一散熱器30的第一部件37包括具有從一個端部延伸的第一突出部34(例如，散熱構件)的蓋或第一基部32。第一突出部34可以表示用于散熱的散熱片、脊部、銷、凸起島部或突出部。第一突出部34包括可以在內部體積80中并且通常與彼此隔開的散熱構件。第一突出部34從諸如金屬板的第一基部部分32延伸。在某些構造中，基部部分32可以包括具有大致均一厚度的大致平坦的構件。如果冷卻劑或液體在內部體積80中循環(huán)，則第一突出部34便于熱從半導體裝置48傳輸到循環(huán)冷卻劑以經由換熱器(例如，在圖10中的246)或熱交換器移除到環(huán)境空氣或其它方式。

第一散熱器30的特征為至少兩個端口36：用于第一散熱器30的入口和出口。端口36布置成與內部體積80連通以在第一散熱器30的內部體積80中循環(huán)液體冷卻劑。每個端口36都可與對應的連接器38相關聯(lián)以允許管道或管附接到其上以用于連接到泵、換熱器或二者以在內部體積80中循環(huán)冷卻劑并且經由換熱器將熱能從冷卻劑移除到環(huán)境空氣。

在一個實施例中，第二散熱器12進一步包括與第一構件44配合以形成內部腔室33的第二構件42。例如，第二散熱器12可以包括與第二構件42(例如，第二殼體構件)配合以形成內部腔室33的第一構件44(例如，第一殼體構件)。密封件98(例如，墊圈、密封劑、或密封件，如圖8和9所示)可以在第一構件44和第二構件42之間介入以提供氣密的或液密的密封使得內部腔室33中的冷卻劑或液體不泄露或流出到外側或周邊環(huán)境。

第一構件44(例如，散熱器或熱交換器)的一側包括用于散熱的第二突出部40。第二突出部40可以表示用于散熱的散熱片、脊部、銷、凸起島部或突出部。第一構件44包括第一基部14和第二突出部40的組合。在不存在第二構件42的情況下，第一構件44可以用作被動散熱器。

在一個實施例中，在第二散熱器12中，第二突出部40或其它的散熱構件在內部腔室33中并且彼此大致隔開。第二突出部40從第一基部14延伸。在某些構造中，第一基部14可以包括大致均一厚度的大致平坦的構件。如果冷卻劑或液體在內部腔室33中循環(huán)，則第二突出部40便于熱從半導體裝置48傳輸到循環(huán)冷卻劑以經由換熱器(例如，在圖10中的246)或熱交換器移除到環(huán)境空氣或其它方式。第二散熱器12的特征為至少兩個端口36：用于第二散熱器12的入口和出口。

第二散熱器12的端口36被布置成與內部腔室33連通以在第二散熱器12的內部腔室33中循環(huán)液體冷卻劑。

圖8是電子組件的沿著在圖1中的參考線8-8的剖視圖。圖9是電子組件的沿著在圖1中的參考線9-9的剖視圖。在圖8、9和1中類似的附圖標記指示類似的元件。圖8和9圖示在其被組裝之后的電子組件10。在一個構造中，電子組件10可以被以如下方式組裝。

第一，半導體裝置48直接地結合到一個或多個冷卻板或熱交換器，諸如第一部件32或第一散熱器30，以形成芯片組件。

第二，第二散熱器12(或其第一構件44或144)，或二者通過電子組件的一個或多個熱路徑。在第一示例中，第一熱路徑表示從管芯(50、150)經由直接地結合到第一散熱器30的或與熱傳導黏合劑結合的金屬區(qū)域266的熱傳導路線。

第三，芯片組件可以通過電路板60中的適當的尺寸的開口20而被放置。電路板60具有用于接收半導體裝置48的開口20。引線框架16朝電路板60的第一板側76向外延伸或在第一板側76處延伸。電路板60的第二板側78與第一板側76相反。板導電墊(18、19)在電路板60的第一板側76上以與引線框架16的對應端子(52、54、56、58)對齊以與對應的端子電連接和機械連接。在某些制造技術中，電路板60中的開口20允許功率電路的后處理以滿足蠕變、間隙和在半導體裝置48和冷卻板之間的高壓絕緣的要求。因為用于從引線框架應用除去留下的殘余物的洗滌和清選過程更容易并且更簡單，所以芯片組件經由電路板60中的開口20的暴露可以降低制造成本或簡化制造過程；這在一些情況下可以被取消。

第四，第二部件35被連結或固定到第一部件37以形成具有用于循環(huán)泵送流體的內部空間80的第一散熱器30。

第五，第二構件42被連結或固定到第一構件(44或144)，以形成具有用于循環(huán)泵送流體的內部腔室33的第二散熱器12。

圖10提供電子組件10如何裝在具有內燃機和一個或多個驅動馬達248的混合動力車輛中的示例。在圖10中，電子組件10使用主動冷卻。電子組件10具有連接到諸如推進車輛的電動驅動馬達248的馬達248的輸入的輸電線251。在一個示例中，電子組件10經由一個或多個輸電線251從發(fā)電機249或能量存儲裝置(例如，電池)接收直流電流供應。發(fā)電機249可以被內燃機241的軸(例如，直接地或間接地曲軸)機械地驅動或轉動。

內燃機241還可以向泵243提供機械的轉動能量或電能，泵243將冷卻劑循環(huán)到電子組件10的一個或多個入口端口36并且從電子組件10的一個或多個出口端口36循環(huán)冷卻劑。還在內燃機241的發(fā)動機水套(例如，方框或頭部)的入口275和出口276之間循環(huán)冷卻劑。在一個說明性構造中，電子組件10的輸出端口36和發(fā)動機水套的出口276經由導管253連接到恒溫閥244和低溫旁通管線245。恒溫閥244在預設溫度或預設溫度范圍打開以使換熱器246進入冷卻回路。在打開恒溫閥244之前，冷卻劑經由低溫旁通管線245返回至泵243的輸入277以繞過換熱器246。在恒溫閥在預設溫度處打開之后，電子組件10的一個或多個出口端口36經由導管253連接(直接地或間接地)到換熱器246的換熱器入口278；類似地，發(fā)動機水套的出口276經由導管253連接到換熱器246。換熱器246具有連接到泵243的泵輸入277的出口279。換熱器246可以被風扇247(例如，電風扇247)冷卻，其中風扇247經由一個或多個傳輸線251通過直流總線被驅動。

電子組件支持與內燃機冷卻劑環(huán)路分離的冷卻劑系統(tǒng)或使用與內燃機的相同的冷卻劑系統(tǒng)。對于分離的冷卻劑系統(tǒng)，最大入口溫度可以設置成較小的最大溫度(例如，70℃)，然而對于與內燃機共用的冷卻劑系統(tǒng)，冷卻劑溫度可以設置成較大的最大溫度(例如，105℃)?？梢岳缃浻赏ㄏ驌Q熱器和相關聯(lián)的風扇的恒溫閥控制最大溫度。

本公開的電子組件不要求：(1)半導體裝置的與分離的介入銅基板的直接結合銅(dbc)連接，其中鄰近的不同的散熱器安裝成用導熱膏接觸分離的基板，或(2)半導體裝置48的端子的與電路板的導電跡線或墊片的直接結合銅連接。此處，在本公開的一個實施例中，半導體裝置48(例如，半導體芯片組)直接地結合在一個或多個冷卻板(熱交換器)上，包括第一散熱器30或其第一部件37，而未使用導熱脂和導熱脂的無效率。半導體裝置48的端子可以經由直接結合或經由導電黏合劑、軟釬焊、硬釬焊或熔接連接到對應的導電墊或電路板上的跡線。半導體裝置48與一個或多個冷卻板的不需要dbc、基板、和熱油脂的直接結合可以顯著地減少半導體裝置48中的硅連接部和冷卻劑通路、第一散熱器30的內部或腔之間的熱阻。

本公開的電子組件很適合諸如逆變器的電子組件的雙側熱管理。雙側熱管理具有顯著地減少半導體裝置、電容器、功率裝置和部件的熱阻的可能性。進一步地，電子組件便于主動的熱管理，諸如電子組件的主動的單側熱管理或雙側熱管理。

因為本公開的電子組件支持使電路板用于大量、低成本生產的表面安裝式制造過程和大致平坦的封裝構造，所以本公開的電子組件支持逆變器的減少的尺寸、重量和成本。

已經描述了優(yōu)選實施例，顯然可以在沒有脫離在附隨權利要求中限定的本發(fā)明范圍的情況下制定各種修改例。