具有改进的散热器的半导体冷却装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于冷却诸如功率半导体的半导体器件的半导体冷却装置。由于此类器件产生的高功率损耗和相关联的热量，此类装置在逆变器领域中是有利的。


背景技术：

2.电气和电子元件在使用时会产生热量作为副产物。过热通常会影响性能和元件寿命，因此电气和特别是电子元件通常会被冷却以防止过热。
3.设备对它们可以有效操作的上限温度有限制，并且当超出了限制温度，因此设备可能变得效率低下并可能发生故障。在大多数情况下，由于过热，设备无法从故障中恢复，并且它们所在的整个系统变得无法使用，需要维修或在许多情况下更换“烧坏”的模块/系统。
4.预防胜于治疗，为了使系统更加稳固，已经付出了很多努力，但修理简单也同样有价值。
5.许多不同的方法已被用于解决过热限制：一些人试图增加设备的运行限制，尽管其范围有限，而大部分努力都集中在从设备、子模块和系统中去除热量。在许多功率电子元件应用中，散热器用于需要有效散热的地方。散热器通过热接触从电子元件吸收和散发热量。例如，散热器可以焊接、粘合或以其他方式安装到功率电子设备，以通过提供废热可以流入的大热容量来改善散热。
6.在高功率应用中，散热器可以扩大以提高热容量。然而，增加散热器的尺寸会增加电源模块的重量和体积以及相应的成本。在许多情况下，此类模块的可用空间(尤其是汽车应用)正在减少，而不是相反。
7.已经为冷却计算系统中的电子元件付出了相当大的努力，其中中央处理单元(cpu)具有数百万个集成在硅芯片表面上的半导体器件。虽然任何一个设备的热损失很小，但集成密度导致总散热量很高，严重限制了cpu的速度和寿命。
8.一些用于冷却计算系统中电子元件的技术也已应用于高功率单开关器件或低级集成半导体开关器件的冷却。
9.在us2011/103019中，描述了一种为电子系统提供浸没冷却的液密外壳，其中提供了冷却板，该冷却板具有用于向其供应冷却剂的液体导管，所述冷板具有耦合到电子系统的电子元件上的底面和至少一个在侧壁上的开放端口。在一个特定实施例中，由导管供应的冷却剂进入冷却板的顶部，并被部分允许通过侧端口离开，同时使剩余的冷却剂流过指向高热通量元件的射流：侧端口孔和射流孔的尺寸经过调整，以提供元件的优化冷却。
10.us2011/103019特别针对计算机中cpu的冷却并且描述了安装在基板上的高功率处理器芯片的冷却，所述基板电气地和机械地附接到处理器模块，处理器模块进一步附接到印刷电路板。
11.us2011/103019的缺点是通过所述基板的热传播差，特别是通过与所述印刷电路板的连接的热传播差。
12.对于中等功率转换器模块，还有另一个功率耗散量级需要应对，即100安培的电流和1000v量级的电压。对于中等功率转换器，使用半导体开关装置，并且us2011/0242760教导了一种装置，其中半导体开关装置安装在层压母线上以保持相位之间的电隔离。在us2011/0242760之前，母线中的所述叠层将是温度限制特征，而us2011/0242760教导将液体冷却散热器应用于所述叠层母线，其中散热器与母线电隔离。在绝缘层的温升和热限制再次成为限制因素之前，从母线移除热量以及通过来自安装在其上的电隔离开关装置的热传导来提高总功率容量。
13.us2014204532提供了一种使用冲击射流冷却散热半导体器件的替代模式，其中射流冷却(空气或空气基质中的液体)的应用通过由形状记忆合金制成的可热变形喷嘴进行局部控制，该喷嘴与半导体装置热连接以进行冷却。通过这种方式，可以在需要时冷却器件。然而，us2014204532涉及芯片级冷却，冲击射流集中在倒装芯片的背面。us2014204532的教导是针对空气中的液体喷射，因此其冷却能力受到限制，并且因为冷却是芯片级的，引脚配置进一步限制了这种冷却装置的连通性。
14.us2011141690涉及使用高导热印刷电路板基板，该基板的一侧被配置到表面中，其特征是促进撞击冷却剂流中的湍流，而电路的另一侧被配置为具有电路，其上有安装的功率电子元件，例如用于车辆的功率逆变器模块的元件。电路侧与被配置为促进湍流的一侧电隔离。
15.建议使用直接粘合的铜或直接粘合的铝等基板，它们包括陶瓷(通常为氧化铝)夹层，外层为铜或铝。然而，尽管这些直接粘合的基板是良好的热导体，但它们的制造成本也很高，并且难以处理和进行维修。
16.用于改进功率半导体器件冷却的其他方法包括将元件直接浸入介电流体和配置部件以形成冷却剂通道、使用相变液体/气体冷却剂系统来增加冷却剂效果。
17.结合这些方法，特别是针对功率电子系统，优化了功率半导体开关器件的开关速度：其原因如下——开关速度越快，开关器件在电阻模式上花费的时间越少，因此器件中的焦耳热损失越少——然而，快速的开关速度会增加电感损耗，这也可能导致电压尖峰，因此需要用于逆变器模块中的大型低电感母线和对称相脚，以及昂贵的过压指定电容器。
18.达成了一种折衷方案，这不可避免地导致半导体器件开关中的焦耳热损失。尽管进行了最佳尝试，但迄今为止，所有冷却方法都在其冷却能力方面存在缺陷，并且功率半导体元件的冷却效率一直是功率半导体开关器件以及功率逆变器的最大功率处理能力和功率密度的限制特征。
19.本发明试图通过显着改善废热的去除并同时进一步降低半导体开关器件中的系统宽电感和相应的焦耳热损失来分别增加功率逆变器和半导体开关器件的功率密度和最大功率处理能力。
20.因此，应该认识到对改进的冷却装置有需求。


技术实现要素：

21.根据本发明的第一个方面，提供了一种半导体冷却装置。该半导体冷却装置包括至少一个半导体组件、壳体以及至少一个挡板。每个半导体组件包括：散热器、半导体芯片、封装物以及电连接件。所述半导体芯片键合至所述散热器并且包括一半导体功率器件；封
装物覆盖所述半导体芯片，其中，所述散热器的键合有所述半导体芯片的一侧延伸超过所述封装物；电连接件穿过所述封装物至所述半导体芯片；所述壳体用于将所述至少一个半导体组件容纳在所述壳体内的腔室中，并且包括与所述腔室流体连通的入口端口和出口端口；每个所述挡板包括通孔，所述通孔设置为使得流体流过所述通孔到达所述半导体组件的安装有所述半导体功率器件的区域，或到达所述半导体组件的散热器的与安装所述半导体功率器件的位置相对的区域。
22.根据本发明的第二个方面，提供了一种半导体冷却装置。该半导体冷却装置包括一个半导体组件及一个冷却通道。半导体组件包括：散热器、半导体芯片、封装物以及电连接件。所述半导体芯片键合至所述散热器并且包括一半导体功率器件；封装物覆盖所述半导体芯片，其中，所述散热器的键合有所述半导体芯片的一侧延伸超过所述封装物；电连接件穿过所述封装物至所述半导体芯片。所述冷却通道位于所述散热器的与所述半导体芯片的键合位置相对的一侧。
23.根据本发明的第三个方面，提供了一种半导体冷却装置的制造方法。提供一散热器；将一半导体芯片键合至所述散热器，其中，所述半导体芯片为晶体管；将电连接件连接到所述半导体芯片；使用封装物对所述半导体芯片进行封装，其中，所述电连接件从所述封装物突出，且所述封装物仅覆盖所述散热器的键合有所述半导体芯片的一侧的一部分。
24.本发明的其他实施例呈现于权利要求2等。
附图说明
25.图1为电动机电源系统框图；
26.图2示出了半导体功率器件的典型封装体；
27.图3示出了冷却系统的特定实现方式的剖视图；
28.图4示出了冷却系统的另一种实现方式；
29.图5示出了半导体组件的布置；
30.图6示出了散热器的结构；
31.图7示出了使用图6的散热器组装半导体组件的过程；
32.图8a示出了散热器的反面；
33.图8b是描绘图8a的散热器的凸起特征的图；
34.图9a示出了一个支撑结构；
35.图9b示出了图9a中使用的锁定凸耳；
36.图10a、10b和10c显示了挡板上通孔的各种可能布置；
37.图11示出了一个pcb挡板；
38.图12是一个系统框图，示出了包含在pcb挡板上元件。
具体实施方式
39.此处将描述与冷却半导体组件有关的改进的若干方案，每个方案在其自己的部分中，尽管可以理解，这些改进可以如以下描述中所描述的以适当方式组合或以其他方式组合，或单独使用。为了有利于接下来的描述，将首先描述基本设备，没有任何单独的改进。
40.图1是电动机电源的系统框图，该电源包括一个开关装置，虚线框显示了各个部件
或子系统的位置。开关装置包括：
41.包含开关控制电路的母板110；
42.冷却系统包括冷却泵121、挡板122或其他冷却剂流量控制元件和散热器123；
43.半导体组件包括半导体功率器件，例如安装在(或以其他方式热耦合到)散热器123上的高速开关101。每个散热器123可以具有安装到其上的一个或多个高速开关。
44.冷却系统和半导体组件一起形成半导体冷却装置。
45.开关装置通过转换为三相交流电源133来控制从直流高压电源131到电动机132的功率流。
46.图2示出了半导体功率器件的典型封装体，例如图1的开关101(在这种情况下，三引脚绝缘栅双极晶体管开关(igbt))、二极管或类似元件。封装体210是聚合物外壳，该聚合物外壳包含硅芯片(die)，该硅芯片上设置有晶体管，并且还包括对应于半导体功率器件的输入和输出(例如基极、集电极和发射极或晶体管的栅极、源极和的漏极)。这种封装体通常还包括散热器基板202，以提供硅芯片和外部冷却装置(例如散热器)之间的热连接，例如通过焊接。散热器基板可以电连接到半导体功率器件的输入或输出之一，例如晶体管的漏极。封装体还可以具有安装孔203以允许通过螺钉、铆钉或其他类似的附件来安装。
47.图3示出了冷却系统的特定实现方式的剖视图，特别是图1的挡板122和散热器123。冷却系统包括布置在冷却剂通道340内的冷却剂输入端310、多个挡板320和多个散热器330。该描述假设图中的冷却剂流动是从右向左流动，但也可以相反(即，冷却剂输入端310成为冷却剂输出端)。冷却剂通道内的方向可被描述为“向上流动”(即朝向冷却剂输入端)或“向下流动”(即朝向冷却剂输出端)。
48.每个挡板320具有多个通孔321，定位成使得流过这些通孔321的冷却剂将在与每个半导体功率器件的安装位置相对的散热器区域上作为射流撞击散热器。每个半导体功率器件可以有一组圆形通孔，如图所示，或者其他数量、形状和分布的通孔。可以提供额外的通孔322以冷却另外的元件，例如在这种情况下通孔322被定位以对连接到半导体功率器件的高压连接件进行冷却。
49.每个散热器330具有安装在其(反面，如图中所见)上的一个或多个半导体功率器件，以及围绕半导体功率器件的安装位置的多个通孔331，其将冷却剂引导至下一个挡板。每个散热器可以具有附加通孔332，其对应于每个挡板上的附加通孔322。
50.作为通孔331、332的替代，每个散热器可以仅部分地延伸穿过冷却剂通道，允许冷却剂围绕散热器的边缘流动。
51.冷却剂通道340包围散热器330和挡板320，使得每个散热器和挡板延伸穿过冷却剂通道。通过冷却剂输入端310提供的冷却剂然后流过每个挡板，在每个散热器上产生射流并提供冷却，然后通过散热器到达下一个挡板，在散热器和挡板之间的空间中湍流混合(两者都确保流体的混合，并为半导体功率器件封装体提供额外的冷却)。虽然该图显示了两个散热器和两个挡板，但是应当理解，对于任何数量的散热器和挡板可以重复这种模式，并且类似地，每个散热器可以具有用于任何数量的半导体功率器件的安装位置。
52.提供给冷却剂输入端310的冷却剂是具有非常低电导率的冷却剂，例如介电冷却剂。可选地，可以在挡板320和散热器330之间提供额外的流动引导件(未示出)以在相应的通孔之间引导流体流动。
53.图4显示了冷却系统的另一种实现方式，用于散热器的“单侧”冷却。散热器401上安装有半导体功率器件402。在散热器401的另一侧，设置有冷却剂通道403，用于使冷却剂流过散热器。这种布置使得散热器冷却而使得冷却剂和半导体功率器件402之间电接触或其电连接(除了可能通过散热器的单个连接)。因此，这种布置允许使用具有更高导电性的冷却剂，例如水。同样，该布置可以包括额外的流动引导件以将流体引导到散热器上。
54.1.散热器上的芯片
55.a.直接芯片键合
56.图2所示的封装设计的一个问题是，从芯片散发热量的唯一有效方式是通过散热器基板202，因为封装体通常由导热率相对较低的材料制成。对于大功率半导体组件，这可能是有效冷却芯片的重要障碍。
57.另一种布置如图5所示。散热器501直接键合到包含半导体功率器件本身的芯片502，而没有如图2所示的中间封装体。然后，如前所述，从芯片提供电连接件503，其中之一(例如源极或漏极)可以经由散热器连接。电连接503件然后可以连接到开关装置的母板。芯片用绝缘材料504(例如环氧树脂)封装。
58.可以提供pcb元件以用于电连接件，例如从而提供与裸铜相比更好的结构稳定性，或者用于将它们与散热器分开。可以通过在元件下方提供间隙并在该间隙中填充封装物而使得电连接件与散热器绝缘。可以提供进一步连接，例如与温度传感器一起使用的导热连接。
59.围绕芯片的散热器的结构可以是任何所需的结构，例如，等同于图3或图4描述的那些结构，或者具有本文档稍后描述的一个或多个散热器特征。
60.组装组件的过程概括如下：
61.1.芯片502键合到散热器501。
62.2.电连接件503连接到芯片502。
63.3.封装物504用于密封芯片。
64.芯片可以通过烧结键合到散热器。该烧结可以通过将一层可熔/可烧结的、通常具有高导热性的材料(例如银、铜、镍、金或焊料)施加到散热器，然后将芯片烧结到该层来执行。该层可以例如以胶带/薄膜、粉末或糊剂形式施加，如果作为单独的材料施加，或者可以作为晶片背面涂层施加。或者，可以通过焊接或使用粘合剂将芯片键合到散热器。
65.施加封装物可以包括在芯片周围施加屏障以限定封装物的范围，然后用封装物填充该屏障内的区域。屏障可以是可移除的，或者可以被允许保持附接到散热器。
66.连接件503还将通过封装物将热量带出芯片，帮助散热器501冷却芯片，因为封装物的导热性通常低于连接件503或散热器501。
67.b.“浴缸”散热结构
68.图6示出了一种特别适用于第1a节中描述的“直接芯片键合”的散热器结构。这种散热器结构被称为“浴缸”散热器结构。散热器601具有与其键合的半导体芯片602，其包含半导体功率器件，如前所述，并且芯片具有电连接件603。与图5所示的组件相反，散热器具有凹部605(也称为盲孔或井)，并且芯片在该井的底部键合到散热器。然后在凹部内提供封装物604。散热器可以包括围绕凹部的通孔606，其对应于图3的散热器的通孔331。
69.使用浴缸散热器结构组装组件的过程如图7所示。
70.在步骤710中，散热器701被准备以与半导体功率器件芯片702键合。作为示例，这可以包括应用贴片711，以用于在凹部705内键合半导体功率器件芯片。
71.在步骤720中，例如通过烧结将半导体功率器件芯片702键合到散热器701。如果pcb元件721用于芯片的任何电输入，那么它们也被接合到pcb。
72.在步骤730和740中，电连接件703被附接到半导体功率器件芯片702和pcb元件721，使得在封装之后可以对其访问。
73.在步骤750中，在凹部内提供封装物704，例如环氧树脂。封装物可以填充凹部，即与凹部周围的散热器齐平，或者它可以仅部分地填充凹部至足以覆盖芯片的深度。
74.与前一节中针对扁平散热器描述的方法相比，在应用封装物时不需要阻挡层来容纳封装物，这简化了组件的制造并降低了封装物泄漏到所需区域之外的可能性。
75.图7还示出了如前所述的通孔706和支撑结构707，其升高电连接件703并在散热器和相邻的隔板之间提供间隔。支撑结构的各个特征将在后面更详细地描述，但是应当理解的是，任何合适的支撑结构都可以与本节中描述的特征一起使用。
76.散热器701可以包括凹部内的突起以帮助芯片和/或任何pcb元件的对准。
77.2.改进的散热器结构
78.a.挡板-散热器组件，在其散热器上集成流体引导件
79.图8a示出了散热器800的一侧(与半导体功率器件所附接的一侧相对的一侧)。散热器800被示为具有凹部801和通孔802，但是应当理解，本节中描述的特征不需要凹部801(如第1b节中所述)。散热器800具有与散热器成一体并以“雪花”图案布置的凸起特征810，其以简化形式再现在图8b中。凸起特征810包括细长突起811和圆形凸起812，并且当冷却剂射流撞击散热器时(即来自挡板的射流，如参考图3所述)，凸起特征用于引导冷却剂的流动。如图8b中的箭头所示，冷却剂朝向通孔802流动。此外，凸起特征增加了散热器的表面积，这与改进的流动一起将增加散热器的冷却。为免生疑问，特征810是凸起的并且不是对可以保持平坦的背面进行压痕加工(或具有任何其他所需特征，例如如前所述的凹部)引起的。
80.凸起特征810的布置适用于导致射流冲击“雪花”区域内的这种挡板。可以使用凸起特征的替代图案，并且这些图案可以针对来自挡板(即，挡板上的通孔)或散热器上的通孔的射流的特定布置进行优化。通常，这些特征被布置成促进从射流冲击区域到散热器上的通孔的流动。否则，来自射流的撞击流体会阻止来自射流的额外流体撞击表面。
81.b.连接挡板和散热器的支撑结构
82.图9a是图7中所示支撑结构的放大图。支撑结构的作用是将每个散热器在其冷却剂从散热器流到下一个挡板的一侧与相邻的挡板隔开。这种间隔的原因是为了实现在流体通过散热器后允许流体湍流混合的腔室。在流体从挡板流向散热器的一侧，需要具有较小宽度的腔室，以确保挡板形成的射流撞击散热器(或封装物，取决于流动方向)。
83.在图9a所示的示例中，湍流混合的腔室与半导体功率器件位于散热器的同一侧。支撑结构900包括固定孔901，固定孔901与散热器和挡板上的相应孔对齐，并且允许冷却组件通过螺栓、杆或类似方式紧固在一起。支撑结构还可包括锁定凸耳902，如图9b中的轮廓所示，其作用是沿着设置在挡板中的与凸耳对齐的附加通孔将支撑结构紧固到挡板。
84.支撑结构还可以包括多个通道903，用于与半导体功率器件连接的电连接件穿过。
通道可以在散热器上方延伸至半导体功率器件，从而允许电连接容易地与散热器隔离。每个通道可以包括通孔904，允许流体流过散热器上的附加通孔(例如，如图3中的332)以形成射流并影响电连接件。这种额外的冷却在电连接件是例如源极并且承载高电流的情况下尤其重要。支撑结构包括用于每个通孔904的侧通道905，以在射流冲击之后引导流体流围绕电连接件，并朝向挡板中的附加通孔(例如，如图3中的322)。
85.c.替代挡板孔排列
86.图10a到10c示出了挡板上通孔的各种可能布置，用于向散热器提供冷却剂射流，所有的尺寸都大致相似。从图案的多样性可以看出，可以基于通过冷却剂通道的期望流体流量和流体压力来优化不同设计的显著范围。对于冷却剂通道内的不同挡板，或对于同一挡板上的不同模式，通孔的图案可以不同，例如以解决通过冷却剂通道的压力损失。
87.3.集成挡板和pcb
88.a.挡板组件上的控制电子设备
89.现有设计的主要缺点是维持高功率、高速开关或其他半导体功率器件的适当温度所需的冷却占用大量空间，这导致半导体功率器件离主板更远。这种增加的距离降低了开关控制和功率输送电路的效率，导致整个开关装置产生更多的热量和更大的电磁干扰。
90.图11示出了此问题的潜在解决方案。图11描绘了挡板1100，其可以与图3中的挡板类似地使用。与图3中的挡板一样，挡板1100具有通孔1101以将冷却剂引导至散热器(未示出)。挡板1100被构造为pcb，其还包含开关控制电路1102的一部分。除了需要提供通孔1101之外，pcb上的电路可以按照通常的pcb设计原则进行布置。
91.图12是类似于图1的系统框图，示出了哪些组件可以设置在pcb挡板1100上，哪些仍然应该设置在主板1110上。高压dc功率输送元件1131、带有附接开关1111的散热器1123、三相电源1133、冷却剂泵1121和电动机1132不受这种重新布置的影响，除非在如下所述的某些示例中。
92.通常，pcb挡板可能包含以下电路：
93.·
高压和低压元件的隔离，
94.·
逻辑，
95.·
本地门缓冲；
96.·
栅极控制所需的电阻或阻抗；
97.·
本地电流平衡；
98.·
米勒钳位(miller clamping)；
99.·
快速过流保护。
100.在pcb挡板上包含晶体管的栅极电阻器可显着提高效率。米勒钳位、栅极缓冲器和缓冲器帽包含在pcb挡板上可提供更多优势。包括上面列出的其他元件是有利的，但程度较轻。
101.pcb上的元件可以包括简单的电子元件(电阻器、电容器、电感器等)、集成电路(包括专用集成电路、asic)、用于连接到半导体功率器件的端子或其他连接点1103，以及用于连接到主板的端子或其他连接点1104。
102.当使用pcb挡板时，pcb和闸门之间的电接触可以穿过pcb和散热器之间形成的冷却剂室。类似地，可以跨pcb和半导体功率器件之间的冷却剂室进行连接以用于温度感测
等。
103.pcb挡板可以在其下流侧、上流侧或两侧电连接到半导体功率器件。pcb挡板可以通过封装物连接，或者如果pcb挡板位于与半导体功率器件相对的散热器的一侧，则可以提供穿过散热器的通孔以用于与pcb挡板的电连接。
104.通常，在本文的另一部分提到在挡板中提供通孔或挡板的其他结构特征时，这些可以应用于pcb挡板，并在pcb上适当地布置电子设备。
105.4.额外的组合和协同作用
106.a.散热器的制造方法
107.根据本发明开头的公开的一般的散热器，具有如第1b节所述的凹部，和/或具有如第2a节所述的集成流体引导件，可以通过冲压容易地制造。特别地，通过提供合适的冲压模具，可以在半导体功率器件的接合位置周围提供通孔，可以形成凹部，和/或可以形成用于集成流体引导件的突起。此外，冲压方法允许在特定区域控制散热器的厚度，在很大程度上控制热性能，同时仍然允许轻松进行大批量制造。
108.b.将“散热器上的芯片”连接到“pcb挡板”109.如果芯片直接键合到散热器(如第1a节所述)，并且挡板作为pcb提供，包括控制电子设备(如第3a节所述)，则可以根据需要通过提供从封装物伸出并向挡板突出的电连接件，以实现芯片和pcb之间的连接。这对于晶体管栅极(通常由pcb上的控制电路控制)的电气连接和温度传感(通过连接到封装物内的温度传感器，或通过提供可用于通过pcb上的传感器确定温度的导热突起)是特别有用的。

技术特征：
1.一种半导体冷却装置，其特征在于，所述半导体冷却装置包括：至少一个半导体组件，其中每个半导体组件包括：散热器；与所述散热器键合的半导体芯片，其中，所述半导体芯片包括一半导体功率器件；覆盖所述半导体芯片的封装物，其中，所述散热器的键合有所述半导体芯片的一侧延伸超过所述封装物；电连接件，穿过所述封装物至所述半导体芯片；壳体，用于将所述至少一个半导体组件容纳在所述壳体内的腔室中，其中，所述壳体包括与所述腔室流体连通的入口端口和出口端口；至少一个挡板，每个所述挡板包括通孔，所述通孔设置为使得流体流过所述通孔到达所述半导体组件的安装有所述半导体功率器件的区域，或到达所述半导体组件的散热器的与安装所述半导体功率器件的位置相对的区域。2.根据权利要求1所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述半导体芯片电耦合到所述散热器，并且所述散热器用作以下之一的电连接件：所述半导体功率器件的漏极或源极，其中，所述半导体功率器件为晶体管；所述半导体功率器件的集电极或发射极，其中，所述半导体功率器件为三极管；所述半导体功率器件的阳极或阴极，其中，所述半导体功率器件为二极管。3.根据前述任一项权利要求所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述半导体芯片被烧结到所述散热器。4.根据权利要求3所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述散热器包括银层，并且所述半导体芯片被烧结到所述银层。5.根据前述任一项权利要求所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述散热器包括凹部，所述半导体芯片在所述凹部内键合到所述散热器，并且所述封装物填充或部分填充所述凹部并且不延伸超出所述凹部。6.根据前述任一项权利要求所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述半导体组件包括：多个半导体芯片，每个半导体芯片包括晶体管；以及多个相应的封装物区域，每个所述封装物区域覆盖相应的半导体芯片并且与其余所述封装物区域分开。7.根据前述任一项权利要求所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述散热器包括位于所述封装物周围的多个通孔。8.根据从属于权利要求5的权利要求7所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述多个通孔位于所述凹部的周围。9.根据权利要求7或8所述的半导体冷却装置，其特征在于，包括位于所述散热器上与所述半导体芯片的键合位置相对的位置上的多个凸起元件，其中，所述多个凸起元件被布置为引导流体流向所述通孔。10.根据前述任一项权利要求所述的半导体冷却装置，其特征在于，除了最靠近所述出口的所述散热器外，每个所述散热器与在所述出口的方向上的相邻挡板之间的间隙大于每个所述散热器与在所述入口的方向上的另一个相邻挡板之间的间隙，其中每个所述散热器的所述封装物与在所述入口的方向上相邻的所述挡板的所述通孔对齐。11.根据权利要求10所述的半导体冷却装置，其特征在于，包括位于每个所述散热器与
在所述出口的方向上相邻的所述挡板之间的支撑结构。12.根据权利要求11所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述支撑结构包括一通道，且每个半导体组件的至少一个电连接件位于所述通道内。13.根据权利要求12所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述通道与所述半导体组件的所述封装物重叠。14.根据权利要求11或12所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述支撑结构包括与相应的电连接件对齐的通孔，所述散热器包括与所述支撑结构的所述通孔对齐的通孔，所述通道设置为允许冷却剂经通孔流向所述电连接件，然后在所述电连接件的周围流动。15.根据前述任一项权利要求所述的半导体冷却装置，其特征在于，每个挡板包括与所述半导体芯片的其中一个电连接件对齐的通孔。16.一种半导体冷却装置，其特征在于，包括：半导体组件，所述半导体组件包括：散热器；与所述散热器键合的半导体芯片，所述半导体芯片包括一半导体功率器件；覆盖所述半导体芯片的封装物，其中，所述散热器的键合有所述半导体芯片的一侧延伸超过所述封装物；电连接件，穿过所述封装物至所述半导体芯片；冷却剂通道，位于所述散热器的与所述半导体芯片的键合位置相对的一侧。17.一种半导体组件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：提供一散热器；将一半导体芯片键合至所述散热器，其中，所述半导体芯片为晶体管；将电连接件连接到所述半导体芯片；使用封装物对所述半导体芯片进行封装，使得所述电连接件从所述封装物突出，且所述封装物仅覆盖所述散热器的键合有所述半导体芯片的一侧的一部分。18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述键合包括：将所述半导体芯片烧结到所述散热器。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述散热器包括银层，其中，将所述半导体芯片烧结到所述散热器包括：将所述半导体芯片烧结到所述银层。20.根据权利要求17至19中的任一项所述的方法，其特征在于，所述封装物是环氧树脂。21.根据权利要求17至20中的任一项所述的方法，其特征在于，所述散热器包括以下中的至少一个：通过散热器的通孔；凹槽；凸起元件，位于与所述半导体芯片的键合位置相对处；其中，提供所述散热器包括：从金属毛坯冲压所述散热器。

技术总结
一种半导体冷却装置。该半导体冷却装置包括至少一个半导体组件、壳体以及至少一个挡板。每个半导体组件包括：散热器、半导体芯片、封装物以及电连接件。所述半导体芯片键合至所述散热器并且包括一半导体功率器件；封装物覆盖所述半导体芯片，其中，所述散热器的键合有所述半导体芯片的一侧延伸超过所述封装物；电连接件穿过所述封装物至所述半导体芯片；所述壳体用于将所述至少一个半导体组件容纳在所述壳体内的腔室中，并且包括与所述腔室流体连通的入口端口和出口端口。每个所述挡板包括通孔，所述通孔设置为使得流体流过所述通孔到达所述半导体组件的安装有所述半导体功率器件的区域，或到达所述半导体组件的散热器的与安装所述半导体功率器件的位置相对的区域。装所述半导体功率器件的位置相对的区域。装所述半导体功率器件的位置相对的区域。


技术研发人员：西蒙
受保护的技术使用者：YASA有限公司
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2023/9/23