[发明专利]用于模制模块的冷却系统和对应的制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及功率模块，并且更特别地涉及用于功率模块的冷却系统。

背景技术

具有双面冷却的功率模块通过减小热电阻并从而增加整个系统的功率密度而显著地改善封装的热性能。然而，具有双面冷却的功率模块提出关于将热沉与模块集成的挑战。冷却器的设计常常是实现最高可能性能中的关键问题。例如，应使冷却流体分布于在封装中包括的功率模块的上面和下面的两个不同通路中以增加封装的热性能。并且，整个系统必须是水密的。热沉应是稳健的、低成本的且轻质的。

常规双面模块冷却技术要求诸如O形环和螺栓或螺钉之类的附加部分以实现水密系统。常规铝冷却器还使用较厚的铝块。为了实现水密热沉和双向冷却剂分布，通常需要还有的另外部件。这些附加部分增加系统重量和成本并仍呈现出流体泄漏的实际风险。此外，对许多组装步骤的需要增加生产成本。

发明内容

本文所描述的实施例提供了一种没有螺栓连接和O形环的塑料模制冷却系统。该冷却系统与常规功率模块冷却系统相比具有低得多的流体泄漏风险和较高的设计灵活性，显著地降低了系统成本、组装步骤的数目和系统重量。

根据用于模制模块的冷却系统的实施例，该冷却系统包括多个单独模块，每个包括被模塑料密封的半导体管芯、被电连接到半导体管芯并至少部分地未被模塑料覆盖的多个引线、以及至少部分地未被模塑料覆盖的冷却板。该冷却系统还包括模制主体，其围绕每个单独模块的外围而形成多管芯模块。每个单独模块的引线和冷却板至少部分地未被模制主体覆盖。具有端口的盖在多管芯模块的第一侧处被附着于模制主体的外围。该盖在第一侧处封闭多管芯模块以在盖与模制主体之间形成腔以便允许离开或进入端口的流体接触每个单独模块的冷却板。

根据制造用于模制模块的冷却系统的方法的实施例，该方法包括：提供多个单独模块，每个包括被模塑料密封的半导体管芯、被电连接到半导体管芯并至少部分地未被模塑料覆盖的多个引线、以及至少部分地未被模塑料覆盖的冷却板；形成模制主体，其围绕每个单独模块的外围而形成多管芯模块，并且每个单独模块的引线和冷却板至少部分地未被模制主体覆盖；以及将在多管芯模块的第一侧处将具有端口的盖附着于模制主体的外围，该盖在第一侧处封闭多管芯模块而在盖与模制主体之间形成腔以便允许离开或进入端口的流体接触每个单独模块的冷却板。

本领域的技术人员在阅读以下详细描述时并且在浏览附图时将认识到附加特征和优点。

附图说明

图中的部件不一定按比例，而是将重点放在说明本发明的原理上。此外，在图中，相似的参考数字指示对应的部分。在所述附图中：

图1至3（包括图2A至2C及3A和3B）图示出制造用于模制模块的冷却系统的方法的实施例的不同步骤；

图4A至4E图示出根据实施例的用于模制模块的冷却系统的不同视图；以及

图5A和5B图示出根据另一实施例的用于模制模块的冷却系统的不同视图。

具体实施方式

根据本文所描述的实施例，提供了一种用于模制模块的冷却系统。该冷却系统包括多个单独模块。每个模块包括被模塑料密封的半导体管芯、被电连接到半导体管芯并至少部分地未被模塑料覆盖的多个引线、以及至少部分地未被模塑料覆盖的冷却板。该冷却系统还包括模制主体，其围绕每个单独模块的外围而形成多管芯模块。每个单独模块的引线和冷却板至少部分地未被模制主体覆盖。具有端口的盖在多管芯模块的第一侧处被附着于模制主体的外围。该盖在第一侧处封闭多管芯模块以在盖与模制主体之间形成腔以便允许离开或进入端口的流体接触每个单独模块的冷却板。该冷却系统不要求螺栓连接或O形环。因此，该冷却系统与常规功率模块冷却系统相比具有低得多的流体泄漏风险和较高的设计灵活性，显著地降低了系统成本、组装步骤的数目和系统重量。

图1至3图示出制造冷却系统的方法的实施例。根据本实施例，如图1中所示，提供了多个单独模块100。模块100能够被购买或者制造。在每种情况下，每个模块100包括被诸如环氧树脂之类的模塑料102密封的半导体管芯、被电连接到半导体管芯且至少部分地未被模塑料102覆盖的多个引线104、以及至少部分地未被模塑料102覆盖的冷却板106。引线104提供到半导体管芯的必要电连接。引线104可以是引线框架型的，其如图1中所示从模块100的模塑料102向外伸出。能够使用其它类型的引线104，诸如在表面安装模块中使用的种类，例如鸥翼、J型引线或扁平引线。