用于半导体模块的塑料冷却器制造技术

技术编号:13707462 阅读:55 留言:0更新日期:2016-09-14 23:56
本发明专利技术公开了一种用于半导体模块的塑料冷却器。冷却设备包括多个分立模块和塑料外壳。每一个模块包括由模塑化合物包封的半导体管芯、电连接至半导体管芯且突出在模塑化合物外的多个引线、以及至少部分地不由模塑化合物覆盖的第一冷却板。塑料外壳包围每一个模块的外围以形成多管芯模块。所述塑料外壳包括:第一单个塑料部分,其接收所述模块;以及第二单个塑料部分,附着到第一塑料部分的外围。第二塑料部分具有暴露第一冷却板的切口和包含密封材料的密封结构,所述密封材料在具有所述第一冷却板的模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体模块,并且更特别地涉及用于半导体模块的冷却系统。
技术介绍
具有双侧冷却的功率模块通过减少热阻抗且由此增加整个系统的功率密度而显著地改进封装的热性能。然而,具有双侧冷却的功率模块呈现关于将热沉与所述模块集成的挑战。冷却器的设计经常在达到最高可能性能方面是关键问题。例如,冷却流体应当分布在被包括在封装中的功率模块上方和下方的两个不同的通道中,以增加封装的热性能。而且,整个系统必须是水密的。热沉应当是鲁棒、低成本且重量轻的。常规双侧模块冷却技术要求附加部分诸如O形环和螺栓或螺杆以达到水密系统。常规铝冷却器也使用较厚的铝块。通常需要再进一步的部件以达到水密热沉和双向冷却剂分布。这些附加部分增加了系统重量和成本且仍呈现流体泄露的真实风险。此外对于许多组装步骤的需要增加了生产成本。
技术实现思路
本文中描述的实施例提供了用于模制的半导体模块的冷却系统,而没有使用螺栓连接或O形环。与常规功率模块冷却系统相比,本文中描述的冷却系统具有低得多的流体泄露的风险以及更高的设计灵活性,从而显著减少了系统成本、组装步骤的数量和系统重量。根据冷却设备的实施例,冷却设备包括多个分立模块和塑料外壳。每一个模块包括:由模塑化合物包封的半导体管芯、电连接至半导体管芯且突出在模塑化合物外的多个引线、以及至少部分不由模塑化合物覆盖的第一冷却板。塑料外壳包围每一个模块的外围以形成多管芯模块。塑料外壳包括接收模块的第一单个塑料部分以及附着到第一塑料部分的外围的第二单个塑料部分。第二塑料部分具有暴露第一冷却板的切口和包含密封材料的密封结构,所述密封材料在具有第一冷却板的模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。根据制造冷却设备的方法的实施例,方法包括:通过第一单个塑料部分接收多个模块,模块中的每一个模块包括由模塑化合物包封的半导体管芯、电连接至半导体管芯且突出在模塑化合物外的多个引线、以及至少部分地不由模塑化合物覆盖的第一冷却板;将第二单个塑料部分附着到第一塑料部分的外围以形成塑料外壳,塑料外壳包围每一个模块的外围以形成多管芯模块,第二塑料部分具有暴露第一冷却板的切口和面向具有第一冷却板的模块的侧面的密封结构;以及用密封材料填充密封结构,所述密封材料在具有第一冷却板的模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。根据冷却设备的另一个实施例,冷却设备包括多个分立模块,所述多个分立模块中的每一个分立模块包括由模塑化合物包封的半导体管芯、电连接至半导体管芯且突出在模塑化合物外的多个引线、以及至少部分地不由模塑化合物覆盖的第一冷却板。冷却设备进一步包括第一和第二塑料外壳,其中的每一个塑料外壳包围模块的不同子集的外围以形成分开的多管芯模块。塑料外壳中的每一个塑料外壳包括接收模块的对应子集的第一单个塑料部分以及附着到第一塑料部分的外围的第二单个塑料部分,第二塑料部分具有暴露第一冷却板的切口以及包含密封材料的密封结构,所述密封材料在具有第一冷却板的模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。冷却设备还包括第一、第二和第三盖子。第一盖子附着到第一塑料外壳的第二塑料部分的外围,以便与第一塑料外壳的第二塑料部分形成水密密封以及在第一盖子与第二塑料部分之间的封闭的空腔,封闭的空腔被配置为许可在包含在第一塑料外壳中的每一个分立模块的第一冷却板上方的流体流动。第二盖子插入在第一和第二塑料外壳之间且附着到第一和第二塑料外壳。第二盖子附着到第二塑料外壳的第二塑料部分的外围,以便与第二塑料外壳的第二塑料部分形成水密密封以及在第二盖子与第二塑料部分之间的封闭的空腔,封闭的空腔被配置为许可在包含在第二塑料外壳中的每一个分立模块的第一冷却板上方的流体流动。第三盖子附着到第二塑料外壳的与第二盖子相对的侧面。本领域技术人员在阅读以下详细的描述时和在观看所附附图时将认识到附加的特征和优点。附图说明附图的元件不必相对于彼此按比例绘制。相似的附图标记指示对应类似的部分。各种图示的实施例的特征可以被组合,除非它们彼此排斥。实施例在附图中被描绘,且在以下的描述中详述。图1图示了多个分立模块的实施例。图2A和2B图示了塑料外壳的实施例,所述塑料外壳包围多个分立模块的外围以形成多管芯模块。图3图示了沿着图2B中标示为A-A'的线的所组装的多管芯模块的截面图。图4A和4B图示了两个盖子的实施例,所述两个盖子附着到塑料外壳的各自侧面以形成水密冷却设备。图5A和5B图示了多个盖子的实施例,所述多个盖子附着到多个塑料外壳以形成水密冷却设备。图6A和6B图示了多个盖子的另一个实施例,所述多个盖子附着到多个塑料外壳以形成水密冷却设备。图7示出了插入在两个盖子之间的一个塑料外壳的实施例的宽度方向横截面图。图8示出了插入在两个盖子之间的一个塑料外壳的实施例的长度方向横截面图。具体实施方式根据本文中描述的实施例,提供了用于模制的半导体模块的冷却系统。每一个半导体模块包括由模塑化合物包封的半导体管芯、电连接至半导体管芯且至少部分地不由模塑化合物覆盖的多个引线、以及至少部分地不由模塑化合物覆盖的第一冷却板。冷却系统还包括塑料外壳,所述塑料外壳包围每一个模块的外围以形成多管芯模块。塑料外壳包括接收模块的第一单个塑料部分以及附着到第一塑料部分的外围的第二单个塑料部分。第二塑料部分具有暴露第一冷却板的切口以及包含密封材料的密封结构,所述密封材料在具有第一冷却板的模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。在双侧冷却的情况下,每一个分立模块具有在与第一冷却板相对的侧面处的第二冷却板,并且第一塑料部分具有暴露第二冷却板的切口。第一塑料部分还具有包含附加密封材料的密封结构,所述附加密封材料在具有第二冷却板的模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。盖子可以附着到一个或两者塑料部分的外围以与对应塑料部分形成水密密封。在每一个盖子与对应塑料部分之间的封闭的空腔许可在每一个分立模块的冷却板上方的流体流动。冷却系统不要求螺栓连接或O形环。因而,与常规功率模块冷却系统相比,冷却系统具有低得多的流体泄露的风险以及更高的设计灵活性,从而显著减少了系统成本、组装步骤的数量和系统重量。图1示出了多个分立模块100的实施例。模块100可以被购买或制造。在任意一个情况下,每一个模块100包括由模塑化合物102(诸如环氧树脂)包封的半导体管芯,电连接至半导体管芯且至少部分地不由模塑化合物102覆盖的多个引线104,以及至少部分地不由模塑化合物102覆盖的冷却板106。引线104提供至半导体管芯的必要的电连接。引线104可以具有从模块100的模塑化合物102突出来的引线框架类型,如图1所示。可以使用引线104的其他类型,诸如用在表面安装模块中的种类,例如鸥形翼(gullwing)、J形引线或扁平引线。包含在每一个分立模块100中且连接到对应引线104的(一个或多个)半导体管芯可以是在操作期间要求液体冷却的任何类型的半导体管芯,诸如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)管芯、功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)管芯、JFET(结型场效应晶体管)管芯、GaN管芯、SiC管芯、晶闸管管芯、功率二极管管芯等等。多于一个的半导体管芯以及无源部件可以被包含在模块100的一些或全部中。半导体管芯可以形成任何类型的期望的本文档来自技高网...
<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/59/CN105938822.html" title="用于半导体模块的塑料冷却器原文来自X技术">用于半导体模块的塑料冷却器</a>

【技术保护点】
一种冷却设备,包括:多个分立模块,所述多个分立模块中的每一个分立模块包括:由模塑化合物包封的半导体管芯;电连接至半导体管芯且突出在模塑化合物外的多个引线;以及至少部分地不由模塑化合物覆盖的第一冷却板;以及塑料外壳,包围每一个模块的外围以形成多管芯模块,所述塑料外壳包括:第一单个塑料部分,其接收所述模块;以及第二单个塑料部分,附着到第一塑料部分的外围,第二塑料部分具有暴露第一冷却板的切口和包含密封材料的密封结构,所述密封材料在具有所述第一冷却板的模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。

【技术特征摘要】
2015.03.03 US 14/6362561.一种冷却设备,包括:多个分立模块,所述多个分立模块中的每一个分立模块包括:由模塑化合物包封的半导体管芯;电连接至半导体管芯且突出在模塑化合物外的多个引线;以及至少部分地不由模塑化合物覆盖的第一冷却板;以及塑料外壳,包围每一个模块的外围以形成多管芯模块,所述塑料外壳包括:第一单个塑料部分,其接收所述模块;以及第二单个塑料部分,附着到第一塑料部分的外围,第二塑料部分具有暴露第一冷却板的切口和包含密封材料的密封结构,所述密封材料在具有所述第一冷却板的模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。2.根据权利要求1所述的冷却设备,其中所述第二塑料部分的所述密封结构包括形成在所述第二塑料部分中的凹槽,所述凹槽在具有第一冷却板的模块的侧面处包围每一个模块的外围,以及其中所述密封材料填充所述凹槽。3.根据权利要求2所述的冷却设备,其中所述第二塑料部分的在内部从凹槽设置的部分接触具有第一冷却板的模块的侧面,以防止密封材料泄露到第一冷却板上。4.根据权利要求1所述的冷却设备,还包括:第一盖子,附着到第二塑料部分的外围且与第二塑料部分形成水密密封;以及在所述第一盖子与所述第二塑料部分之间的封闭的空腔,被配置为许可在每一个分立模块的第一冷却板上方的流体流动。5.根据权利要求1所述的冷却设备,其中每一个分立模块具有在与所述第一冷却板相对的侧面处的第二冷却板,以及其中,所述第一塑料部分具有暴露所述第二冷却板的切口和包含附加密封材料的密封结构,所述附加密封材料在具有所述第二冷却板的所述模块的所述侧面处在每一个模块的所述外围周围形成水密密封。6.根据权利要求5所述的冷却设备,其中,所述第一塑料部分的所述密封结构包括形成在所述第一塑料部分中的凹槽,所述凹槽在具有第二冷却板的所述模块的侧面处包围每一个模块的外围,以及其中所述附加密封材料填充所述第一塑料部分中的所述凹槽。7.根据权利要求6所述的冷却设备,其中所述第一塑料部分的在内部从所述凹槽设置的部分接触具有所述第二冷却板的所述模块的侧面,以防止所述附加密封材料泄露到所述第二冷却板上。8.根据权利要求5所述的冷却设备,还包括:第二盖子,附着到所述第一塑料部分的外围,并且与所述第一塑料部分形成水密密封;以及在所述第二盖子与所述第一塑料部分之间的封闭的空腔,被配置为许可在每一个分立模块的所述第二冷却板上方的流体流动。9.一种制造冷却设备的方法,所述方法包括:通过第一单个塑料部分接收多个模块,所述模块中的每一个模块包括由模塑化合物包封的半导体管芯、电连接至所述半导体管芯且突出在所述模塑化合物外的多个引线、以及至少部分地不由所述模塑化合物覆盖的第一冷却板;将第二单个塑料部分附着到所述第一塑料部分的外围以形成塑料外壳,所述塑料外壳包围每一个模块的外围以形成多管芯模块,所述第二塑料部分具有暴露所述第一冷却板的切口和面向具有所述第一冷却板的所述模块的侧面的密封结构;以及用密封材料填充所述密封结构,所述密封材料在具有所述第一冷却板的所述模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述第二塑料部分的所述密封结构包括形成在第二塑料部分中的凹槽,所述凹槽在具有第一冷却板的所述模块的侧面处包围每一个模块的外围,以及其中所述密封材料通过所述第二塑料部分中的开口被喷射到所述凹槽中。11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述第二塑料部分的在内部从所述凹槽设置的部分接触具有所述第一冷却板的所述模块的侧面,以防止所述密封材料在通过所述第二塑料部分中的开口被喷射到所述凹槽中时泄露到所述第一冷却板上。12.根据权利要求9所述的方法,还包括:将第一盖子附着到所述第二塑料部分的外围,以便与所述第二塑料部分形成水密密封和在所述第一盖子与所述第二塑料部分之间的封闭的空腔,所述封闭的空腔被配置为许可在每一个分立模块的所述第一冷却板上方的流体流动。13.根据权利要求9所述的方法,其中每一个分立模块具有在与所述第一冷却板相对的侧面处的第二冷却板,以及其中,所述第一塑料部分具有暴露第二冷却板的切口和密封结构,所述方法还包括:用附加密封材料填充所述第一塑料部分的所述密封结构,所述附加密封材料在具有所述第二冷却板的所述模块的侧面处在每一个模块的外围周围形成水密密封。14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述第一塑料部分的所述密封结构包括形成在第一塑料部分中的凹槽,所述凹槽在具有所述第二冷却板的所述模块的所述侧面处包围每一个模块的外围,以及其中所述附加密封材料通过所述第一塑料部分中的开口被喷射到所述凹槽中。15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述第一塑料部分的在内部从所述凹槽设置的部...

【专利技术属性】
技术研发人员:A格拉斯曼刘仁弼
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:德国;DE

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