[发明专利]一种双面散热制冷器及半导体器件

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件封装领域，具体涉及一种双面散热制冷器，及采用了双面散热制冷器的半导体器件。

背景技术

微通道制冷器是一种用于高功率半导体器件的散热装置，尤其是半导体激光器领域，微通道制冷器以其高散热能力得到了广泛应用。中国专利201720265903.1提出了一种多芯片的半导体激光器封装结构，具体为热沉上下表面均封装有芯片，提高了功率密度，但是在实际工程应用中，由于封装了多个芯片，对热沉的散热效率提出了更高的要求，传统的微通道制冷片、宏通道制冷片等散热结构不能满足多芯片封装的散热效率和散热均匀性的需求，因此制约了这种高功率密度半导体激光器封装结构的工程应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种双面散热制冷器以及采用了该双面散热制冷器的半导体器件封装结构，可实现高功率密度半导体器件的应用，保证其可靠性。

一种双面散热制冷器，设置有入液孔、出液孔以及制冷水路，所述制冷水路与入液孔和出液孔连通，包括两路分别沿双面散热制冷器的上端面和下端面的水流通道，使得制冷液自入液孔流入后分别沿上述两路水流通道分流并汇入出液孔流出。

所述两路水流通道互为对称结构。

所述双面散热制冷器包括自上而下依次设置的至少8层薄片结构，具体为上端面、上回液层、上隔液层、上进液层、下进液层、下隔液层、下回液层、下端面，使得制冷液自入液孔流入，通过上进液层和下进液层分成两路分别沿上隔液层和上回液层，以及下隔液层和下回液层汇入出液孔流出。

所述上端面、上回液层、上隔液层、上进液层构成的四层结构与下进液层、下隔液层、下回液层、下端面构成的四层结构为对称结构。

所述上进液层和下进液层同时与入液孔连通，使得制冷液体可同时流入上进液层和下进液层；所述上隔液层用于隔离上进液层和上回液层，下隔液层用于隔离下进液层和下回液层，且上隔液层和下隔液层的一端均设置有通液小孔，分别用于连通上进液层和上回液层、下进液层和下回液层；上隔液层和下隔液层还设置有与出液孔连通的出液通道，该出液通道与前述通液小孔相互隔离不连通；所述上回液层和下回液层的通水区域分别与上述上隔液层和下隔液层的出液通道连通。

所述上进液层、上回液层、下进液层、下回液层在其通水区域分别设置有条形结构，用于增加与制冷液的接触面积。

所述上端面和下端面为高导热绝缘材料，具体为陶瓷。

一种半导体器件，采用了上述双面散热制冷器，在双面散热制冷器的上端面和下端面上分别键合半导体芯片，形成双芯片半导体器件的封装结构。

本发明的有益效果：

本发明的双面散热制冷器，实现了双向并联通道散热，热源（与半导体芯片接触的上端面和下端面）处水流分布均匀，沿水流方向基本无热积累，产品整体不会存在局部散热不良，大幅提高了散热效率，具有至少1200W(QCW)的散热能力，可以作为双芯片封装结构的制冷装置；且制冷介质可以采用液体或者气体，以满足不同的使用条件。

此外，本发明可以做到水路和电路分离，且可以采用自来水冷却，提高了半导体器件使用的可靠性。

附图说明

图1为采用了本发明的双面散热制冷器的半导体激光器封装结构。

图2为本发明的双面散热制冷器的水路结构示意图。

图3为双面散热制冷器的8层分层结构。

附图标号说明：1-激光芯片，2-双面散热制冷器，3-入液孔，4-出液孔，5-上端面，6-上回液层，7-上隔液层，8-上进液层，9-下进液层，10-下隔液层，11-下回液层，12-下端面，701-通液小孔，702-出液通道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为采用了本发明的双面散热制冷器2的半导体激光器封装结构，双面散热制冷器2的上端面5和下端面12上分别键合激光芯片1，形成双芯片半导体激光器的封装结构。此处的激光芯片1可以替换为其他半导体芯片，比如LED芯片。