[发明专利]用于功率模块的热传递

说明书

本发明题为“用于功率模块的热传递”。在一个总体方面，装置可以包括衬底、与该衬底的第一表面耦接的半导体管芯以及设置在该衬底的第二表面上的金属层。第二表面可以与第一表面相对。该装置还可以包括与金属层耦接的多个金属翅片以及与金属层耦接的金属环。金属环可以包围多个金属翅片。

技术领域

本说明书总体涉及与模块有关的热传递技术。

背景技术

通常，散热器或其他热传递技术可以将由半导体器件功率模块中包括的电子部件产生的热传递至例如周围的空气和/或液体冷却剂。通过将热传递或引导离开电子部件，可以将电子(例如半导体)部件的温度保持在期望的水平(例如，防止过热)。维持电子部件的温度以防止过热还可以防止损坏电子部件和/或包括这种部件的功率模块。过热以及对电子部件或相关的功率模块造成的任何损坏(例如，功率模块的翘曲)可能对这些部件和模块的可靠性产生负面影响。在一些技术中使用的热传递技术可能不期望用于某些应用。

发明内容

在一个总体方面，装置可以包括衬底、与该衬底的第一表面耦接的半导体管芯以及设置在该衬底的第二表面上的金属层。第二表面可以与第一表面相对。该装置还可以包括与金属层耦接的多个金属翅片以及与金属层耦接的金属环。金属环可以包围多个金属翅片。

在另一总体方面，装置可以包括第一半导体管芯和直接键合金属衬底。半导体管芯可以与直接键合金属衬底的第一表面耦接。该装置还可以包括设置在直接键合金属衬底的第二表面上的金属层。第二表面与第一表面相对。该装置可以进一步包括可以被活性金属钎焊到金属层的多个金属翅片以及可以与金属层进行活性金属钎焊的金属环。金属环可以包围多个金属翅片。

在另一总体方面，方法可以包括形成模块，该模块包括衬底和设置在衬底的表面上的金属层。该方法还可以包括将多个金属翅片与金属层耦接以及将金属环与金属层耦接。金属环可以包围多个金属翅片。

一个或多个实施方式的细节在附随附图和以下描述中阐明。其他特征将从说明书和附图中以及从权利要求书中显而易见。

附图说明

图1A至图1E是示出具有热传递机构的衬底组件的各种视图的图示，该热传递机构可以包括在功率半导体器件模块和相关联的模块组件中。

图2是示出设置在诸如图1A至图1E所示的衬底组件的衬底组件上的半导体管芯的图示。

图3A和图3B是示出盖的图示。

图4A至图4E是示出用于模块组件的制造过程的图示。

图5A至图5F是示出用于模块组件的另一制造过程的图示。

图6是示出用于制造本文所述的模块组件的方法的流程图。

具体实施方式

如本文所述，模块组件包括：模块，该模块可以包括封装在模制材料中的一个或多个半导体管芯；以及衬底(例如，直接键合金属(DBM)衬底)，该衬底电耦接至半导体管芯。热传递机构(例如，多个金属翅片)可以诸如在衬底的与一个或多个半导体管芯相对的一侧上与衬底耦接。该模块还可以包括与衬底耦接的金属环(例如，衬底的与热传递机构的相同侧)。金属环可以为模块提供机械支撑，以防止由于加热(例如，由于模块的元件之间的热膨胀系数不匹配)而导致的模块翘曲。与当前的实施方式相比，金属环还可以用于增加衬底的直接冷却面积。即，诸如在本文所述的实施方式中，金属环的使用可以增加直接冷却的给定衬底的百分比。对于给定的衬底尺寸，这种增加的直接冷却面积可以实现热阻(例如，结到壳的热阻(ROJC)和/或结到流体的热阻(ROJF))的减小。因此，在一些实施方式中，由于由增加的直接冷却面积提供的改善的散热性能，较大的半导体管芯或附加的半导体管芯可以被包括在给定的衬底上。而且，在一些实施方式中，由于这种减小的热阻，对于给定的实施方式可以减小衬底的尺寸，这可以实现材料成本的降低。