浸没式冷却封装件制造技术

本公开涉及浸没式冷却封装件。半导体封装件的实施方式可包括一个或多个半导体管芯，该一个或多个半导体管芯嵌入在衬底中；至少三个销翅端子，该至少三个销翅端子耦接到该衬底；至少一个信号引线连接器和固定器部分，该至少一个信号引线连接器和该固定器部分耦接到该衬底；以及涂层，该涂层直接耦接到该衬底的在操作期间暴露于冷却剂的所有表面。该固定器部分可被配置为紧固到可包括该冷却剂的浸没式冷却壳体中的固定器。冷却壳体中的固定器。冷却壳体中的固定器。

【技术实现步骤摘要】
浸没式冷却封装件
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本文档要求授予Im等人的于2021年6月16日提交的名称为“Immersion Cooling Package”的美国临时专利申请63/202,561的申请日期的权益，该申请的公开内容据此全文以引用方式并入本文。


[0003]本文档的各方面整体涉及半导体封装件，诸如用于半导体器件的封装件。更具体的实施方式涉及用于功率半导体器件的封装件。

技术介绍

[0004]半导体封装件用于实现半导体管芯与系统中其他电子部件之间的电气连接。半导体封装件还设计成保护半导体管芯免受物理力(冲击、热应力、机械应力)和环境变量如湿度或光的影响。

技术实现思路

[0005]半导体封装件的实施方式可包括一个或多个半导体管芯，该一个或多个半导体管芯嵌入在衬底中；至少三个销翅端子，该至少三个销翅端子耦接到衬底；耦接到衬底的至少一个信号引线连接器和固定器部分；以及涂层，该涂层直接耦接到衬底的在操作期间暴露于冷却剂的所有表面。该固定器部分可被配置为紧固到可包括冷却剂的浸没式冷却壳体中的固定器。
[0006]半导体封装的实施方式可包括以下各项中的一项、全部或任一项：
[0007]该一个或多个半导体管芯当嵌入在衬底中时可并联耦接。
[0008]该一个或多个半导体管芯当嵌入在衬底中时可堆叠。
[0009]该至少三个销翅端子可以是P端子、N端子和输出端子。
[0010]该N端子和该P端子可耦接到衬底的相反侧。
[0011]在封装件的各种实施方式中，可包括仅一个衬底。
[0012]该至少三个销翅端子可以是六个销翅端子，并且该六个插销端子可以是P端子、N端子、U输出端子、V输出端子和W输出端子。
[0013]该封装件可以是牵引逆变器模块。
[0014]浸没式冷却系统的实施方式可包括与冷却交换器耦接的包含冷却剂的浸没式冷却壳体；半导体封装件，该半导体封装件浸没在冷却剂中。该半导体封装件可包括：一个或多个半导体管芯，该一个或多个半导体管芯嵌入在衬底中；至少一个销翅端子，该至少一个销翅端子耦接到衬底；至少一个信号引线连接器；固定器部分，该固定器部分耦接到衬底；以及涂层，该涂层直接耦接到衬底的在操作期间暴露于冷却剂的所有表面。
[0015]浸没式冷却系统的实施方式可包括以下各项中的一项、全部或任一项：
[0016]该固定器部分可被配置为紧固到与浸没式冷却壳体耦接的固定器。
[0017]该一个或多个半导体管芯当嵌入在衬底中时可并联耦接。
[0018]该一个或多个半导体管芯当嵌入在衬底中时可堆叠。
[0019]该至少一个销翅端子可以是三个销翅端子，并且其中该三个销翅端子可以是P端子、N端子和输出端子。
[0020]该N端子和该P端子可耦接到衬底的相反侧。系统其中半导体封装件中可包括仅一个衬底。
[0021]该至少一个销翅端子可以是六个销翅端子，并且其中该六个销翅端子可以是P端子、N端子、U输出端子、V输出端子和W输出端子。
[0022]该半导体封装件可以是牵引逆变器模块。
[0023]形成半导体封装件的方法的实施方式可包括：将一个或多个半导体管芯嵌入在衬底中；使用接合工艺将至少一个销翅端子直接耦接到衬底的一侧；将至少一个信号引线连接器和固定器部分耦接到衬底；以及将涂层直接施加在衬底的在操作期间暴露于冷却剂的所有表面上。
[0024]形成半导体封装的方法的实施方式可包括以下各项中的一项、全部或任一项：
[0025]嵌入一个或多个半导体管芯还可包括：堆叠两个或更多个半导体管芯。
[0026]嵌入一个或多个半导体管芯还可包括：并联电耦接两个或更多个半导体管芯。
[0027]对于本领域的普通技术人员而言，通过具体实施方式以及附图并通过权利要求书，上述以及其他方面、特征和优点将会显而易见。
附图说明
[0028]将在下文中结合附图来描述实施方式，在附图中类似标号表示类似元件，并且：
[0029]图1是放置于浸没式冷却壳体内的半导体封装件的实施方式的透视图；
[0030]图2是放置于浸没式冷却壳体内的半导体封装件的实施方式的剖视图；
[0031]图3是半导体管芯(die)并联耦接的半导体封装件的实施方式的剖视图；
[0032]图4是半导体管芯堆叠在彼此上方的半导体封装件的实施方式的剖视图；
[0033]图5是在将半导体管芯嵌入在衬底中之后的衬底的实施方式的侧剖视图；
[0034]图6是在使用连结工艺将三个销翅(pin fin)端子耦接之后的图5的衬底实施方式的剖视图；
[0035]图7是在将端子与三个销翅端子耦接之后的图7的封装件实施方式的剖视图；并且
[0036]图8是在将涂层施加到暴露衬底表面之后的图7的封装件实施方式的剖视图。
具体实施方式
[0037]本公开、其各方面以及实施方式并不限于本文所公开的具体部件、组装工序或方法要素。本领域已知的符合预期半导体封装的许多另外的部件、组装工序和/或方法元素将显而易见地能与本公开的特定实施方式一起使用。因此，例如，尽管本专利技术公开了特定实施方式，但是此类实施方式和实施部件可包括符合预期操作和方法的本领域已知用于此类半导体封装件以及实施部件和方法的任何形状、尺寸、样式、类型、模型、版本、量度、浓度、材料、数量、方法元素、步骤，和/或类似的。
[0038]参考图1，示出了放置于浸没式冷却壳体4内的半导体封装件2的实施方式，该浸没
式冷却壳体在其中包括冷却剂6。如图所示，在该实施方式中，浸没冷却壳体4包括液相冷却剂8和气相冷却剂10两者。然而，在其他实施方式中，浸没式冷却壳体4中的冷却剂6可仅是液相的。如本文所用，“浸没式冷却”包括半导体封装件的至少一部分浸没在冷却剂的液相中的情况，并且因此包括在浸没式冷却壳体中采用单相或两相冷却剂的情况。在各种实施方式中，浸没式冷却壳体4被包括作为电子系统的一部分，诸如，作为非限制性示例，车用蓄电池、电动马达、车辆或采用半导体管芯的任何其他电子系统。浸没式冷却壳体4可以是独立成套的并且是封闭系统，没有依赖于壳体外表面的环境或外部强制对流冷却来移除从冷却剂6传递的热量的出口(对于两相和单相冷却剂两种情况)。在其他实施方式中，浸没式冷却壳体4可与冷却交换器耦接，该冷却交换器从壳体4的内部接收经加热的冷却剂6，从中移除热量，并且随后将经冷却的冷却剂循环回到浸没冷却壳体。如图1所示，示出了冷却交换器12，该冷却交换器接收汽化冷却剂10，并且随后使用热交换器14对该汽化冷却剂进行冷凝以将液体冷却剂8返回到壳体4。然而，在其他实施方式中，即使在壳体中存在两相冷却剂的情况下，该冷却交换也仅可接收和冷却来自浸没式冷却壳体的液体冷却剂。可使用本文档中公开的原理来构造广泛多种壳体类型和冷却交换类型。在特定实施方式中，所使用的冷却剂可以是化学惰性冷却剂。在其他实施方式中，所使用的冷却剂可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装件，所述半导体封装件包括：一个或多个半导体管芯，所述一个或多个半导体管芯嵌入在衬底中；至少三个销翅端子，所述至少三个销翅端子耦接到所述衬底；耦接到所述衬底的至少一个信号引线连接器和固定器部分；以及涂层，所述涂层直接耦接到所述衬底的在操作期间暴露于冷却剂的所有表面；其中所述固定器部分被配置为紧固到包括所述冷却剂的浸没式冷却壳体中的固定器。2.根据权利要求1所述的封装件，其中所述一个或多个半导体管芯是以下中的一种：当嵌入在所述衬底中时是并联耦接的，或当嵌入在所述衬底中时是堆叠的。3.根据权利要求1所述的封装件，其中所述至少三个销翅端子中的两个销翅端子耦接到所述衬底的相反侧。4.一种浸没式冷却系统，所述浸没式冷却系统包括：包括冷却剂的浸没式冷却壳体，所述浸没式冷却壳体与冷却交换器耦接；半导体封装件，所述半导体封装件浸没在所述冷却剂中，所述半导体封装件包括：一个或多个半导体管芯，所述一个或多个半导体管芯嵌入在衬底中；至少一个销翅端子，所述至少一个销翅端子耦接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：林承园，全五燮，M，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：