CN102299117B - 具有冷却机制的半导体模块及其生产方法 - Google Patents

具有冷却机制的半导体模块及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102299117B
CN102299117B CN201110185015.6A CN201110185015A CN102299117B CN 102299117 B CN102299117 B CN 102299117B CN 201110185015 A CN201110185015 A CN 201110185015A CN 102299117 B CN102299117 B CN 102299117B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fin
heat sink
encapsulation
resin
radiator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110185015.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102299117A (zh
Inventor
则武千景
新井裕明
山内芳幸
山崎康樱
杉本尚规
酒井泰幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of CN102299117A publication Critical patent/CN102299117A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102299117B publication Critical patent/CN102299117B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565—Moulds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/117—Stacked arrangements of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/2612—Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/331—Disposition
    • H01L2224/3318—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/33181—On opposite sides of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73215—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L23/4012—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws for stacked arrangements of a plurality of semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4093—Snap-on arrangements, e.g. clips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06—Polymers
    • H01L2924/078—Adhesive characteristics other than chemical
    • H01L2924/07802—Adhesive characteristics other than chemical not being an ohmic electrical conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种半导体模块及其生产方法，该半导体模块包括由树脂模型制成的半导体单元。树脂模型在其中形成冷却剂通路，冷却剂通过其流动以冷却嵌入在树脂模型中的半导体芯片。树脂模型还包括散热器以及嵌入在树脂模型中的电气接线端子。每个散热器具有暴露于冷却剂的流动的鳍热沉。鳍热沉通过绝缘体被熔接到每个散热器的表面，因此使从散热器到冷却剂的漏电最小。

Description

具有冷却机制的半导体模块及其生产方法
技术领域
本发明通常涉及一种半导体模块，其包括树脂成型封装，该树脂成型封装配备有功率半导体芯片以及用于从功率半导体芯片散热的散热器，并且该半导体模块可以具有单器件封装(1-in-1)结构，其中用作逆变器的上臂(即，高侧器件)或下臂(即，低侧器件)的单个功率半导体芯片(诸如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))被树脂成型，或者双器件封装(2-in-1)结构，其中分别用作上臂和下臂的两个功率半导体芯片被树脂成型。本发明还涉及该半导体模块的生产方法。 
背景技术
一种典型的半导体模块配备有树脂成型封装，其中设置了具有半导体功率器件的半导体芯片和用于散发如半导体功率器件生成的热的散热器。一些该类型的半导体模块还配备有鳍热沉，其与每个散热器集成地形成以便于增强半导体功率器件生成的热的散发。散热器还被安装为使鳍热沉暴露于从安装在半导体模块中的冷却机制馈送的诸如水的冷却液以将热转移到冷却液。 
日本专利在先公布第2006-165534号公开了被设置为彼此面对的散热器。冷却剂在散热器之间流动以冷半导体功率器件。为了增强该冷却效率，散热器具有形成其面对表面的不规则性，其用作鳍热沉。所有散热器和冷却鳍由金属制成，这可能导致散热器的面对表面之间的漏电。 
为了同时实现高程度的散热器的冷却效率和散热器之间的电气绝缘，在鳍热沉上形成绝缘膜是有效的。然而，在鳍热沉的不平滑的表面上形成绝缘膜时遇到了困难。这种形成可以在诸如溅射、CVD(化学汽相淀积)或喷涂的气相外延方法中实现。然而，该方法难于实现鳍热沉的鳍之间的绝缘体涂层的恒定厚度，这可能导致从散热器漏电。 
为了集成散热器和鳍热沉，通常通过整修、铸造或挤压来进行制造。这些方法难于制作鳍热沉的间隔的细微鳍并且确保从其散热的鳍热沉的 期望的面积尺寸。 
发明内容
因此，目的在于提供一种改进的半导体模块结构及其生产方法，该半导体模块结构包括配备有鳍热沉的散热器并且被设计为使来自散热器的漏电最小。 
根据本发明的一个方面，提供了一种半导体模块，其可以与用于电机的逆变器一起使用。半导体模块包括：(a)树脂成型封装；(b)第一和第二绝缘膜；(c)第一和第二鳍热沉；(d)第一盖；(e)第二盖；和(f)紧固器。树脂成型封装包括树脂模型。树脂模型在其中嵌入功率半导体芯片、第一散热器、第二散热器以及电气接线端子，该功率半导体芯片具有彼此相对的第一和第二表面并且其上制作有半导体功率器件，并且该电气接线端子与半导体功率器件电气耦合。第一散热器具有第一表面和与第一表面相对的第二平坦表面并且在其第一表面处被设置为与功率半导体芯片的第一表面连接。第二散热器具有第一表面和与第一表面相对的第二平坦表面并且在其第一表面处被设置为与功率半导体芯片的第二表面连接。每个电气接线端子的一部分暴露在树脂模型外部。树脂模型还在其中形成冷却剂通路，该冷却剂通路是冷却剂通过其流动以冷却功率半导体芯片的冷却剂通路的一部分。第一和第二绝缘膜被分别设置在第一和第二散热器的第二平坦表面上。第一和第二鳍热沉分别连结到第一和第二绝缘膜。第一盖被设置在树脂成型封装的第一表面上。第二盖被设置在树脂成型封装的第二表面上。紧固器紧固第一和第二盖以固持树脂成型封装。 
具体地，第一和第二鳍热沉分别与第一和第二散热器分立地形成，因此便于进行第一和第二鳍热沉的机加工以具有复杂的形状。第一和第二鳍热沉通过第一和第二绝缘膜熔接到第一和第二散热器，因此便于在第一和第二散热器的平坦的第二表面上形成具有恒定厚度的第一和第二绝缘膜。第一和第二绝缘膜用于消除来自第一和第二散热器的漏电。 
在该实施例的优选模式中，树脂模型在其中形成定位凹部，其被整形为与第一和第二鳍热沉的轮廓一致并且用于定位第一和第二鳍热沉。这便于在将第一和第二鳍热沉分别熔接到第一和第二散热器时将第一和第二鳍热沉放置到树脂模型上。 
第一散热器可以配备有设置在功率半导体芯片上的第一金属板，设置 在作为第一散热器的第二表面的第一金属板的表面上的第一绝缘膜，以及设置在第一绝缘膜上并且电气上远离第一金属板的第一金属膜。相似地，第二散热器可以配备有设置在功率半导体芯片上的第二金属板，设置在作为第二散热器的第二表面的第二金属板的表面上的第二绝缘膜，以及设置在第二绝缘膜上并且电气上远离第二金属板的第二金属膜。第一和第二鳍热沉分别熔接到第一和第二金属膜。 
第一和第二鳍热沉可以分别通过第一和第二粘合剂层附着到第一和第二散热器的第二平坦表面。第一和第二粘合剂层由绝缘材料制成并且分别形成第一和第二绝缘膜。第一和第二散热器由与第一和第二鳍热沉相同的材料制成，因此导致减小因它们之间的温度改变而出现的作用在粘合剂层上的应力。 
根据本发明的另一方面，提供了一种半导体模块，其包括：(a)树脂成型封装，其包括树脂模型；(b)第一和第二鳍热沉；(c)第一盖；(d)第二盖；和(2)紧固器。树脂模型在其中嵌入功率半导体芯片、第一散热器、第二散热器以及电气接线端子，该功率半导体芯片具有彼此相对的第一和第二表面并且其上制作有半导体功率器件，并且该电气接线端子与半导体功率器件电气耦合。第一散热器具有第一表面和与第一表面相对的第二平坦表面并且在其第一表面处被设置为与半导体芯片的第一表面连接。第二散热器具有第一表面和与第一表面相对的第二平坦表面并且在其第一表面处被设置为与半导体芯片的第二表面连接。每个电气接线端子的一部分暴露在树脂模型外部。树脂模型还在其中形成冷却剂通路，该冷却剂通路是冷却剂通过其流动以冷却半导体芯片的冷却剂通路的一部分。第一和第二鳍热沉分别通过第一和第二粘合剂层连结到第一和第二散热器的第二平坦表面。第一和第二粘合剂层由呈现导电性的材料制成。第一盖被设置在树脂成型封装的第一表面上。第二盖被设置在树脂成型封装的第二表面上。紧固器紧固第一和第二盖以固持树脂成型封装。 
根据本发明的第三方面，提供了一种半导体模块，其包括：(a)多个树脂成型封装，每个树脂成型封装包括树脂模型；(b)第一和第二绝缘膜；(c)第一和第二鳍热沉；(d)第一盖；(e)第二盖；和(f)紧固器。树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放。树脂模型在其中嵌入功率半导体芯片、第一散热器、第二散热器以及电气接线端子，该功率半导体芯片具有彼此相对的第一和第二表面并且其上制作有半导体功率器件，并且该电气接线端子与半导体功率器件电气耦合。第一散热器具有第一表面和与第 一表面相对的第二平坦表面并且在其第一表面处被设置为与功率半导体芯片的第一表面连接。相似地，第二散热器具有第一表面和与第一表面相对的第二平坦表面并且在其第一表面处被设置为与功率半导体芯片的第二表面连接。每个电气接线端子的一部分暴露在树脂模型外部。树脂模型还在其中形成冷却剂通路，该冷却剂通路是冷却剂通过其流动以冷却半导体芯片的冷却剂通路的一部分。第一和第二绝缘膜被分别设置在每个树脂成型封装的第一和第二散热器的第二平坦表面上。第一和第二鳍热沉分别连结到每个树脂成型封装的第一和第二绝缘膜，从而相邻的两个树脂成型封装被布置为具有彼此面对的第一和第二鳍热沉。第一盖被设置在封装堆叠的第一表面上。第二盖被设置在封装堆叠的第二表面上。紧固器紧固第一和第二盖以固持封装堆叠。 
具体地，第一和第二绝缘膜用于避免相邻的两个树脂成型封装的第一和第二鳍热沉之间的电气短路。 
在该实施例的优选模式中，第一和第二鳍热沉中的每个可以配备有褶皱的鳍。相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍被排列成与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍成180°相差。这在冷却剂通路中创建了冷却剂的大量的湍流或涡流，因此增强了散热器的冷却能力。 
第一和第二鳍热沉中的每个可以可替选地配备有限定鳍的直带阵列。相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍在其中树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放的方向上通过间隙与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍对准。 
第一和第二鳍热沉中的每个可以可替选地配备有限定鳍的直带阵列。相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍的顶部在与其中树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放的方向垂直的方向上与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍的顶部重叠。 
第一和第二鳍热沉中的每个可以可替选地配备有限定鳍的多个柱。相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍的顶部在与其中树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放的第二方向垂直的第一方向上与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍的顶部重叠。相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍在第一方向上与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍交错。 
第一和第二鳍热沉中的每个可以可替选地配备有限定鳍的多个柱阵列对。相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍的顶部在与其中树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放的第二方向垂直的第一方向上与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍的顶部重叠。相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍阵列对在第一方向上与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍阵列对交错。这种鳍布置提供了针对冷却剂流动的许多障碍，因此在冷却剂通路中创建了冷却剂的大量的湍流或涡流，因此增强了散热器的冷却能力。 
根据本发明的第四方面，提供了一种生产包括树脂成型封装和冷却剂通路的半导体模块的方法。该生产方法包括：(a)第一步骤，制备具有半导体芯片、第一散热器、第二散热器和电气接线端子的半导体子组件，该半导体芯片具有彼此相对的第一和第二表面并且配备有与电气接线端子连接的半导体功率器件；(b)第二步骤，将半导体子组件放置在给定成型工具中并且形成树脂模型，其中半导体子组件被设置为树脂成型封装，第一散热器具有第一表面和与第一表面相对的第二平坦表面并且在其第一表面处被设置为与功率半导体芯片的第一表面连接，第二散热器具有第一表面和与第一表面相对的第二平坦表面并且在其第一表面处被设置为与功率半导体芯片的第二表面连接，每个电气接线端子的一部分暴露在树脂模型外部，树脂模型还在其中形成冷却剂通路，该冷却剂通路是冷却剂通过其流动以冷却功率半导体芯片的冷却剂通路的一部分；以及(c)第三步骤，通过盖固持树脂成型封装以完成半导体模块。 
第一散热器具有设置在功率半导体芯片上的第一金属板，设置在作为第一散热器的第二表面的第一金属板的表面上的第一绝缘膜，以及设置在第一绝缘膜上并且电气上远离第一金属板的第一金属膜。相似地，第二散热器具有设置在功率半导体芯片上的第二金属板，设置在作为第二散热器的第二表面的第二金属板的表面上的第二绝缘膜，以及设置在第二绝缘膜上并且电气上远离第二金属板的第二金属膜。第一和第二鳍热沉分别通过超声熔接连结到第一和第二金属膜。 
具体地，第一和第二鳍热沉分别与第一和第二散热器分立地形成，因此便于进行第一和第二鳍热沉的机加工以具有复杂的形状。第一和第二鳍热沉通过第一和第二绝缘膜连结到第一和第二散热器，因此便于在第一和第二散热器的平坦的第二表面上形成具有恒定厚度的第一和第二绝缘膜。第一和第二绝缘膜用于消除来自第一和第二散热器的漏电。 
在该实施例的优选模式中，第二步骤形成树脂模型以便于完全覆盖半导体子组件并且随后移除一部分树脂模型以便于使第一和第二金属膜中的一个暴露。 
附图说明
根据下文给出的详细描述并且根据本发明的优选实施例的附图，将更全面地理解本发明，然而，这些详细描述和附图并非将本发明限于特定的实施例，而是仅出于说明和理解的目的。 
在附图中： 
图1是示出根据第一实施例的半导体模块的竖直截面视图； 
图2a是示出在图1的半导体模块中构建的树脂成型封装之一的平面视图； 
图2b是沿图2a的线A-A′截取的横截面视图； 
图2c是沿图2a的线B-B′截取的横截面视图； 
图3a是示意性地图示图2a至2c的树脂成型封装的鳍热沉的结构1正视图； 
图3b是图3a的横截面视图； 
图4a、4b、4c、4d和4e是展示生产如图2a至2c中所示的树脂成型封装的步骤序列的横截面视图； 
图5a、5b和5c是展示组装如图1中所示的半导体模块的步骤序列的横截面视图； 
图6a是示出在第二实施例的半导体模块中构建的树脂成型封装之一的平面视图； 
图6b是沿图6a的线C-C′截取的横截面视图； 
图6c是沿图6a的线D-D′截取的横截面视图； 
图7是第三实施例的树脂成型封装的横截面视图； 
图8a是图示第四实施例的树脂成型封装的鳍热沉的鳍的侧视图； 
图8b是图8a中的鳍布局的示意图； 
图9a是根据第五实施例的相邻的两个树脂成型封装的鳍热沉的平面 视图； 
图9b是图9c的侧视图； 
图10是图示根据第六实施例的相邻的两个树脂成型封装的鳍热沉的侧视图； 
图11a是沿图11b中的线E-E′截取的横截面视图，其图示了根据第七实施例的相邻的两个树脂成型封装的鳍热沉； 
图11b是图示图11a的鳍热沉的布局的平面视图； 
图12a是沿图12b中的线F-F′截取的横截面视图，其图示了根据第八实施例的相邻的两个树脂成型封装的鳍热沉； 
图12b是图示图12a的鳍热沉的布局的平面视图；以及 
图13是示出如图6a至6c中所示的树脂成型封装的修改的平面视图。 
具体实施方式
参照附图，其中若干视图中的相同的附图标记表示相同的部件，示出了根据第一实施例的具有冷却机制的半导体模块1。半导体模块1与例如用于驱动机动车辆的三相电机的逆变器一起使用。 
图1是图示半导体模块1的竖直横截面正视图。半导体模块1包括树脂成型的树脂成型封装10的堆叠。每个树脂成型封装10配备有功率半导体芯片11。树脂成型封装10在结构上基本上彼此相同，并且为了使公开内容简单，下面的讨论将仅涉及一个树脂成型封装10。 
图2a至2c图示了树脂成型封装10的结构。图2a是树脂成型封装10的正视图。图2b是沿图2a的线A-A′截取的横截面视图。图2c是沿图2a的线B-B′截取的横截面视图。 
树脂成型封装10还包括金属块12、散热器13和14、正电接线端子15、负电接线端子16和接线端子信号接线端子17。功率半导体芯片11、金属块12、散热器13和14、正电接线端子15、负电接线端子16和接线端子信号接线端子17通过树脂成型到单个树脂模型组件20中作为树脂成型封装10。树脂模型组件20在下文中还将被称为树脂模型。树脂成型封装10还配备有鳍热沉18和19以增强从散热器13和14散热。树脂成型封装10具有配备有单个功率半导体芯片11的单器件封装结构，但是可以 可替选地被设计为具有两个或更多个功率半导体芯片11。例如，树脂成型封装10可以被制造为双器件封装结构，两个半导体芯片11作为逆变器的上臂和下臂工作，或者被制造为三器件封装结构，三个半导体芯片11作为逆变器的三相的上臂或下臂工作。 
半导体芯片11在其上安装了半导体功率器件，诸如IGBT或功率MOSFET。在其中功率半导体芯片11配备有IGBT的情况中，其包括伴随的续流二极管(FWD)，该FWD反并联地连接到IGBT或者内建到IGBT自身中。而在功率MOSFET的情况中，其具有内建的反并联二极管，因此通常不需要额外的FWD。在该实施例中，功率半导体芯片11配备有诸如IGBT的半导体功率器件，其具有竖直类型，其中电流在其厚度方向上流动。功率半导体芯片11的功率半导体器件从半导体基板制作，并且顶表面通常接收大量的工艺以变为半导体芯片的负侧，即占用器件的最大区域的IGBT的发射极和功率MOSFET的源极。顶表面还具有形成为焊盘的控制和感测接线端子。器件11的底表面的整个区域变为开关的正侧，即IGBT的集电极和功率MOSFET的漏极。 
如图2a至2c中所示的半导体单元10具有单芯片结构，但是可替选地可以被设计制造为具有两个芯片：诸如IGBT的有源功率器件和FWD。功率半导体芯片11可以具有水平类型的功率半导体芯片，其中电流在其基板的横向方向上流动。 
金属块12由具有高导热性的诸如铜或铝的金属材料制成。金属块12机械地和电气地粘合或焊接到在功率半导体芯片11的第一表面上形成的焊盘并且连接到IGBT的发射极。金属块12被设置在功率半导体芯片11的第一表面上以固定功率半导体芯片11的第一表面和散热器14之间的间隔。 
每个散热器13和14传导功率半导体芯片11中生成的热以广泛地散发。散热器13还机械地和电气地连结到功率半导体芯片11的第二表面上的焊盘并且另外用作与IGBT的集电极耦合的电气引线。散热器14机械地和电气地固定到金属块12并且另外用作与IGBT的发射极耦合的电气引线。每个散热器13和14的远离功率半导体芯片11的表面未覆盖树脂模型组件20的材料并且固定有鳍热沉18和19中的相应的一个，鳍热沉18和19暴露于流过其中的诸如水的冷却剂。 
散热器13和14还分别在其上安装绝缘体，以便于防止相邻的两个树脂成型封装10的散热器13和14通过它们之间的冷却剂短路，并且被设 计制造为使得鳍热沉18和19能够与其附着。具体地，散热器13包括金属板13a、绝缘膜13b和金属膜13c。相似地，散热器14包括金属板14a、绝缘膜14b和金属膜14c。 
金属板13a和14a均用作热沉和一部分电流流动通路。每个金属板13a和14a由具有高导热性和导电性的诸如铜的金属材料制成并且由给定厚度的近似正方形的金属板形成。绝缘膜13b和14b固定到金属板13a和14a的远离功率半导体芯片11的表面。绝缘膜13b和14b由诸如氧化铝的绝缘材料制成并且借助于诸如溅射、CVD或喷涂的气相外延方法形成。金属板13a和14a的其上形成绝缘膜13b和14b的表面是平滑的，没有任何不规则性，从而绝缘膜13b和14b的厚度基本上是恒定的。金属膜13c和14c由与鳍热沉18和19相同的金属材料制成或者由出色地粘合到鳍热沉18和19的材料的金属材料制成。金属膜13c和14c由例如铝制成。出于如后面描述的原因，考虑散热器13和14的倾斜，换言之，考虑其部件被分层堆叠时的其高度的误差，来确定金属膜13c和14c的厚度。 
绝缘膜13b和14b比与功率半导体芯片11电气连接的金属板13a和14a更接近冷却剂，由此确保散热器13和14与冷却剂的电气绝缘并且避免了它们之间的短路。 
接线端子正电接线端子15与散热器13集成地形成或者焊接或熔接到散热器13，从而其电气连接到作为半导体开关的正侧的功率半导体芯片11的第二表面。正电接线端子15的末端从树脂模型组件20暴露，用于与外部电路电气连接。 
接线端子负电接线端子16与散热器14集成地形成或者焊接或熔接到散热器14，从而其电气连接到在作为半导体开关的负侧的功率半导体芯片11的第一表面上形成的焊盘。负电接线端子16的远离散热器14的一个末端从树脂模型组件20暴露，用于与外部电路电气连接。 
接线端子若干不同类别的电信号通过信号接线端子17流动，诸如用于接通和断开半导体开关的栅极、电流监控器、温度监控器和信号地。接线端子信号接线端子17在其末端处通过接合线17a电气连结到在功率半导体芯片11的第一表面上形成的焊盘并且还在其另一末端处暴露在树脂模型组件20外部，用于与外部器件电气连接。如上文所述，功率半导体芯片11的第一表面和散热器18之间的间隔由金属块12创建，因此确保半导体芯片11与接线端子信号接线端子17的电气连接，且没有接合线17a对散热器14的物理和电气干扰。 
鳍热沉18和19借助于超声熔接连结到散热器13和14的外部表面，即金属膜13c和14c的表面。鳍热沉18和19可以具有任何已知的结构，并且在该实施例中，具有波状鳍类型。图3a是鳍热沉18的正视图。图3b是图3a的横截面视图。鳍热沉18由横截面被压成褶皱形状的单板制成。如图3a中所见，图3a中的六个波状线表示六个鳍18b，其沿图2a和2b中的线A-A′的方向上延伸并且在竖直方向上，即在沿图2a和2b中的线B-B′的方向上褶皱。六个鳍18b(即，图3a中的六个波状线)中的每相邻的两个限定了波状流动通路，其在图的横向方向上延伸并且冷却剂通过其流动。为了简化说明，图3a和3b的褶皱数目彼此不同。对于图2a、2b和2c，情况亦是如此。鳍热沉18和19在结构和操作上彼此相同，并且为了简化公开内容，下面的说明将仅涉及鳍热沉18。 
具体地，鳍热沉18包括平坦表面区域18a(即，如从沿图2a和2b中的线A-A′的方向所见，褶皱或突起的凹谷)和鳍18b。如上文所述，平坦表面18a形成了波状流动通路。鳍18b增加了从其散热的鳍热沉18的整体表面积。鳍热沉18由与散热器13和14的金属膜13c和14c相同的金属材料制成或者由出色地粘合到金属膜13c和14c的材料的金属材料制成。鳍热沉18由例如铝制成。 
树脂模型组件20的形成以如下步骤进行。首先制备如下部件的子组件，也就是将设置在树脂成型封装10中的并且已电气地或机械地连接的功率半导体芯片11、金属块12、散热器13和14、正电极引线15、负电极引线16和控制接线端子17。随后将该子组件放在成型池中。将树脂注入到成型池中。树脂模型组件20由两个模型构成：热固性树脂制成的体21和热塑性树脂制成的壳22。热固性树脂制成的体21将以上部件嵌入其中。热塑性树脂的壳22用作围绕或包围热固性树脂的体21的外周的框。 
体21由例如环氧树脂、苯酚、硅或者聚氨酯的热固性树脂制成，并且包裹或隔绝树脂成型封装10的部件。热固性树脂的体21被整形以便于使正电接线端子15、负电接线端子16和接线端子信号接线端子17延伸到其外部并且散热器13和14的主要表面暴露于其外部。在树脂模型组件20的部件中，仅有热固性树脂制成的体21以水密形式封装树脂成型封装10的部件。热固性树脂制成的体21具有矩形的形状并且具有两个长边表面，正电接线端子15和负电接线端子16从其中一个长边表面延伸并且接线端子信号接线端子16从其中另一个长边表面延伸。其中设置树脂成型封装10的部件的热固性树脂制成的体21通常被称为功率卡(power  card)，其适用于重新使用。 
壳22由例如聚苯硫醚(PPS)，聚对苯二甲酸丁二酯，或者尼龙、聚乙烯或聚丙烯树脂的热塑性树脂制成，并且覆盖热固性树脂制成的体21的外周以便于使正电接线端子15、负电接线端子16和接线端子信号接线端子17的末端以及散热器13和14的表面暴露。热塑性树脂制成的壳22被形成为树脂模型组件20的框并且在其中形成矩形窗22a和22b，如图2b中所示，散热器13和14的表面从其暴露于树脂成型封装10的外部。 
如图1中所示，热塑性树脂制成的壳22限定了作为冷却机制工作的冷却剂通路30的一部分，冷却介质或制冷剂通过该冷却机制流动以冷却半导体模块1。具体地，热塑性树脂制成的壳22由具有长边表面的封闭卵形板制成，该长边表面与热固性树脂制成的体21的长边表面平行延伸。热塑性树脂制成的壳22具有卵形孔22c和其中形成的凹部22d。如图2a中清楚地示出的，孔22c处于热塑性树脂制成的壳22的位于热固性树脂制成的体21的相对末端外部的部分中，并且限定部分冷却剂通路30。凹部22d在热塑性树脂制成的壳22的相对的主要表面中形成。如从图1可见，凹部22d也限定了一部分冷却剂通路30。具体地，如图中所示，当树脂成型封装10一个叠一个地堆叠时，热塑性树脂制成的块22的孔22c和凹部22d完成了冷却剂通路30。 
热塑性树脂制成的壳22在其外围边缘中形成密封安装槽22e，其围绕凹部22d延伸并且如图1、2b和2c中所示，其中插入了O形环42。当树脂成型封装10如图1中所示一个叠一个地堆叠时，每个树脂成型封装10的O形环42将被压到相邻的树脂成型封装10以创建它们之间的水密密封，其避免流过冷却剂通路30的冷却剂泄漏到树脂模型组件20外部。 
如图1中所示，半导体模块1还包括上盖40、下盖41和夹具43。 
如从图1可见，上盖40和下盖41设置在树脂成型封装10的堆叠的相对末端上。盖40由形状与每个树脂成型封装10的树脂模型组件20的轮廓一致的板形成。当盖40被放置在树脂成型封装10的堆叠的末端上时，在盖40的第二表面和最上面的一个树脂成型封装10的凹部22d之间创建了空气间隙。下盖41由轮廓与每个树脂成型封装10的树脂模型组件20的轮廓一致的板形成并且配备有两个管道41a和41b。管道41a和41b基本上垂直于下盖41延伸并且与树脂成型封装10的孔22c连通，它们被对准以限定冷却剂通路30。管道41a用作冷却剂入口，而管道41b用作冷却剂出口。下盖41还在其中形成密封安装槽41c，其中装配有O形环42。 
O形环42装配在树脂成型封装10的密封安装孔22e和下盖41的密封安装孔41c中以呈现每两个相邻的树脂成型封装10之间以及树脂成型封装10与上盖40和下盖41之间的密封。 
夹具43用作紧固器，以牢固地连结上盖40和下盖41以及树脂成型封装10的堆叠，其中O形环42被设置在槽22e和41c中以完成半导体模块1。具体地，如在图1中可见，每个夹具43夹住上盖40和下盖41以紧密地固持上盖40和下盖41以及树脂成型封装10的堆叠的组件，由此完成半导体模块1中的冷却剂通路30。该组件在下文中还将被称为模块组件。夹具43可以解脱，用于拆卸上盖40和下盖41以及树脂成型封装10。每个夹具43具有在其末端处形成的钩。钩之间的间隔小于上盖40和下盖41以及树脂成型封装10的堆叠的模块组件的厚度，从而每个夹具43的钩可以弹性地夹住上盖40和下盖41。每个夹具43可以可替选地被设计为使用螺钉而非钩来固持模块组件。 
如上文所述构造的半导体模块1中的O形环的使用创建了树脂成型封装10、上盖40和下盖41之间的密封，因此避免冷却剂从冷却剂通路30泄漏并且确保树脂成型封装10的功率半导体芯片11的所需程度的冷却。散热器13和14配备有鳍热沉18和19，鳍热沉18和19被设置为与在分支通路33中流动的冷却剂直接接触，由此导致热将从其辐射或转移到冷却剂的散热器13和14的面积增加。 
具体地，如图1中所示，管道41a和各个树脂成型封装10的两个孔22c中的一个孔限定了入口流动通路31，而管道41b和各个树脂成型封装10的另一个孔22c限定了出口流动通路32。在每个树脂成型封装10的表面中形成的凹部22d限定了分支通路33。冷却剂(例如，水)进入管道41a，流过入口流动通路31，分岔至分支通路33中，并且随后通过管道41b从出口流动通路32流出。冷却剂在与散热器13和14(即，鳍热沉18和19)直接接触的情况下在分支通路33中流动并且冷却它们，从而如功率半导体芯片11生成的热将被冷却剂吸收。 
下文将参照图4a至5c描述半导体模块1的生产方法。 
图4a中的步骤 
制备具有引线框的散热器13，正电接线端子15、负电接线端子16和接线端子信号接线端子17设置在该引线框中。将其上制作了诸如IGBT和/或FWD的半导体功率器件的功率半导体芯片11焊接到散热器13的表面。随后通过接合线17a将在功率半导体芯片11的表面上形成的焊盘连结到接线端子信号接线端子17，该焊盘与例如IGBT的栅极连接。将焊料放在金属块12和负电接线端子16的表面上。将具有引线框的散热器14放置在焊料上并且将其连结到金属块12和负电接线端子16。 
图4b中的步骤 
将以上述方式连接在一起的树脂成型封装10的部件放在例如转移成型机的转移模型中。将诸如环氧树脂的热固性树脂注入到转移模型中以形成热固性树脂制成的体21，由此制成如上文所述的功率卡。功率卡可以具有散热器13和14的暴露于外部的主要外表面，然而在该实施例中，功率卡被整形为完全封闭散热器14。在该步骤中可以切割引线框。 
每个散热器13和14的表面可能因诸如功率半导体芯片11、金属块12、散热器13和14等部件的尺寸误差和/或组装误差而相对期望的水平面倾斜，因此导致了散热器13和14之间的不平行的取向。因此，在其中散热器13和14的外表面中的任一个直接从热固性树脂制成的体21暴露的情况中，当散热器13和14被上和下模型板向内按压以形成热固性树脂制成的体21时，可能导致散热器13和14上的局部压力施加，这引起了对功率半导体芯片11或焊接层的破坏。为了避免该问题，散热器13和14中的至少一个(即，该实施例中的散热器14)由热固性树脂制成的体21覆盖，就是说，嵌入在热固性树脂制成的体21中。 
图4c中的步骤 
通过使用矫直机进行切割或研磨来移除覆盖散热器14的外表面的一部分热固性树脂制成的体21以使散热器14的外表面暴露于热固性树脂制的成体21外部。同时地或者随后，散热器13和14的外表面也被机加工或移除，直至它们彼此平行，换言之，与给定的水平面齐平，由此补偿因其部件的尺寸或组装误差引起的散热器13或14的倾斜。每个散热器13和14的最外侧的部件的表面(即，金属膜13c或14c)有必要进行机加工。因此确定金属膜13c和14c的厚度以便于覆盖绝缘膜13b和14b的整个表面，即使在散热器13和14的外表面被机加工并且基本上彼此平行取向之后。 
具体地，鳍热沉18和19与散热器13和14的体的牢固熔接需要将金属膜13c和14c分别留在绝缘膜13b和14b的整个表面上。因此，金属膜13c和14c的厚度被选择为大于因其部件的最大积累尺寸或组装误差而出 现的散热器13和14的表面高度的最大误差。 
每个散热器13和14具有三层结构，该三层结构由金属板13a和14a之一、绝缘膜13b和14b之一以及金属膜13c和14c之一构成，然而，为了简化说明，图4d、4e和5a至5c单纯地示出了散热器13和14。 
图4d中的步骤 
其中以上部件被树脂成型的由热固性树脂制成的体21形成的功率卡被放在另一模型中。将诸如聚苯硫醚的热塑性树脂注入到该模型中以形成热塑性树脂制成的壳22。 
图4e中的步骤 
鳍热沉18和19通过超声熔接附着到散热器13和14的暴露于热塑性树脂制成的体21外部的表面。 
具体地，如通过图4a至4d的步骤产生的子组件在其底表面处被固定到超声熔接机的工作架(即，工作台)。接下来，将鳍热沉18放置在该子组件的上表面(即，散热器14的外表面)上。被整形为与鳍热沉19的轮廓一致的熔接工具被定位到鳍热沉19。超声熔接机随后将压力施加到熔接工具以将鳍热沉19压到散热器14并且以已知的超声熔接方式将鳍热沉19熔接到金属膜14c。 
随后，从超声熔接机移除该子组件，将其倒置，并且在其上表面处(即，鳍热沉19)将其放置在超声熔接机的工作台上。具体地，鳍热沉19被牢固地固定到超声熔接机的工作台。接下来，将鳍热沉18放在散热器13上并且随后将其熔接到金属膜13c，由此完成树脂成型封装10。 
图5a中的步骤 
制备多个树脂成型封装10，每个树脂成型封装10是在图4a至4e的步骤中生产的。例如，制备三个树脂成型封装10。将O形环42装配在树脂成型封装10的壳22的槽22e中并且放置为彼此重叠以形成封装堆叠。 
图5b中的步骤 
制备上盖40和下盖41。将O形环42装配在下盖41的密封安装槽41c中。上盖40被放置在封装堆叠的相对末端中的一个上，而下盖41被放置在封装堆叠的另一末端上。该组件在下文中还将被称为模块组件。 
图5c中的步骤 
如图1中所示，在以上步骤中组装的封装堆叠以及上盖40和下盖41由夹具43紧密保持以完成半导体模块1。 
如根据以上讨论明显的，该实施例的半导体模块1由树脂成型封装10的堆叠构成。注意，半导体模块1可以可替选地被设计为仅具有一个半导体单元1。半导体单元1配备有散热器13和14。散热器13包括两个分立的部件：散热器13的体和鳍热沉18。散热器13的体由金属板13a、绝缘膜13b和金属膜13c的组件制成。鳍热沉18被连结或熔接到散热器13的体的表面。绝缘膜13b用于避免从散热器13内部到外部的漏电。鳍热沉18与散热器13的体分立地形成，因此便于对鳍热沉18进行机加工以具有复杂的形状。对于散热器14和鳍热沉19，情况亦是如此。 
在其中例如鳍热沉18和散热器13由一件式部件形成的情况中，需要使用被整形为具有将被插入鳍热沉18的鳍的孔的成型工具，以便于防止树脂在热固性树脂制成的体21的成型期间进入鳍热沉18的鳍之间。该成型工具的使用导致了相对于成型工具的孔定位鳍热沉18的鳍的困难并且导致了关于鳍热沉18的鳍的不合需要的变形、断裂或污染的考虑。此外，例如当使热塑性树脂制成的壳22成型时，鳍热沉18的鳍的高度变化可能导致子组件的不合需要的倾斜。 
该实施例的散热器13和14的结构允许以简化的方式形成树脂成型封装10并且消除了以上问题。 
下文将描述根据第二实施例的半导体模块1，其与第一实施例的不同之处在于树脂成型封装10的结构，以确保散热器13和14的高精度定位。其他布置是相同的，并且这里将省略其详细说明。 
图6a至6c图示了第二实施例的树脂成型封装10的结构。图6a是树脂成型封装10的正视图。图6b是沿图6a的线C-C′截取的横截面视图。图6c是沿图6a的线D-D′截取的横截面视图。 
具体地，如从图6a中可见，热固性树脂制成的体21具有在其每个相对主要表面中形成矩形定位凹部或肩部21a。每个定位肩部21a仅围绕散热器13和14中的相应的一个的周界延伸。换言之，每个定位肩部21a的内缘被整形为与散热器13和14中的一个的周缘的轮廓一致。定位肩部21a在尺寸上略大于散热器13和14。当例如将鳍热沉19放置在散热器14的体上以与其熔接时，定位肩部21a用于定位或引导将鳍热沉19放置到金属膜14c上。对于散热器18，情况亦是如此。 
不同于定位肩部21a，热固性树脂制成的体21的相对表面可以可替选地阶梯式延伸，换言之，可以被取向为不与热塑性树脂制成的壳22的相对表面齐平以限定矩形肩部。因此窗口22a和22b的外缘的作用如同定位肩部21a。 
下文将描述根据第三实施例的半导体模块1，其与第一实施例的不同之处在于将鳍热沉18和19熔接到散热器13和14的体。其他布置是相同的，并且这里将省略其详细说明。为了简化公开内容，下面的讨论将仅涉及散热器14。 
图7是沿图2b中的同一线截取的横截面视图，其图示了第三实施例的树脂成型封装10的内部结构。 
具体地，如图中清楚地图示的，该实施例的散热器14的体仅由金属板制成，如金属板14a。鳍热沉19通过粘合剂层50被直接粘合到散热器14的体的外表面。粘合剂层50可以配备有导电性以及导热性，具有粘合剂膏或者粘合剂片材料的形式。通过在如图4a至4d的步骤中生产的子组件的散热器14的体的外表面上施加粘合剂层50，并且使鳍热沉19附着到粘合剂层50，实现了鳍热沉19与散热器14的附着。鳍热沉18与散热器13的附着与鳍热沉19与散热器14的附着相同并且这里将省略其详细说明。 
如上文所述的该实施例的散热器14的体仅由金属板制成，如金属板14a，然而其也可以包括绝缘膜14b。 
当例如鳍热沉19的材料不同于散热器14的体的材料时，其温度改变将使得热应力被施加在粘合剂层50上。为了使该热应力最小，鳍热沉19和散热器14的体优选地由同一材料制成。粘合剂层50的使用消除了将鳍热沉19超声熔接到散热器14的需要，因此消除了对金属膜14的需要。鳍热沉19与散热器14的体的电气绝缘可以通过使粘合剂层50由绝缘材料制成来实现。因此粘合剂层50用作绝缘膜14b，因此消除了将绝缘膜14b附着到金属板的需要。这同样适用于鳍热沉18和散热器13。 
下文将描述根据第四实施例的半导体模块1，其与第一实施例的不同之处在于鳍热沉18和19的鳍18b和19b的布局。其他布置是相同的，并且这里将省略其详细说明。 
图8a和8b图示了半导体模块1的相邻的两个树脂成型封装10的鳍热沉18和19。图8a是如从图1的右侧看到的设置在相邻的两个树脂成 型封装10之间的分支通路33中的鳍18b和19b的侧视图。图8b是如从图1的顶部看到的鳍热沉18和19的鳍18b和19b的布局的示意性图示。如同图2a至2c，为了简化说明，图8a和8b在褶皱数目上彼此不同。 
如第一实施例中的那样，鳍热沉18由多个鳍18b构成，其平行于分支通路33中的冷却剂的流动而延伸(即，与其中堆叠树脂成型封装10的方向垂直的方向)。相似地，鳍热沉19由多个鳍19b构成，其平行于分支通路33中的冷却剂的流动而延伸。图8b示出了每个散热器13和14具有六个鳍18b或19b，然而，为了简化说明，图8a示出了每个散热器13和14具有三个鳍18b或19b。如图8a中清楚地图示的，每个树脂成型封装10的鳍热沉18的鳍18b在树脂成型封装10的厚度方向上与相邻的一个树脂成型封装10的鳍热沉19的鳍19b对准。如从图8b中可见，鳍18b被排列为与鳍19b成180°的相差。换言之，鳍18b的褶皱在分支通路33中的冷却剂的流动方向上与鳍19b的褶皱成180°的相差。鳍18b的尖端(即，脊部)位于远离鳍19b的尖端(即，脊部)的给定间隔处。 
上述的鳍热沉18和19的鳍18b和19b的180°的相差布局创建了半导体模块1的每个分支通路33中的冷却剂的大量的湍流或涡流，因此增强了散热器13和14的冷却性能。注意，鳍18b可以被定位为与鳍19b成不同于180°的角度的相差。 
下文将描述根据第五实施例的半导体模块1，其与第一实施例的不同之处在于鳍热沉18和19的结构。其他布置是相同的，并且这里将省略其详细说明。 
图9a和9b图示了半导体模块1的相邻的两个树脂成型封装10的鳍热沉18和19。图9a是鳍热沉18的平面视图。图9b是如从图1的右侧看到的在相邻的两个树脂成型封装10之间的分支通路33中延伸的鳍18b和19b的侧视图。 
每个鳍热沉18和19由平板以及垂直于该平板延伸以限定鳍18b的直带阵列构成。鳍18b还彼此平行地延伸(即，平行于分支通路33中的冷却剂的流动)以限定它们之间的平坦表面区域18a和外部的最外侧的两个鳍18b。如从图9b中可见，一个树脂成型封装10的鳍热沉18的每个鳍18b在树脂成型封装10的厚度方向上彼此对准地面对相邻的一个树脂成型封装10的鳍热沉19的一个鳍19b。鳍18b的顶端位于远离鳍19b的顶端的给定间隔处(即，空气间隙)。 
图10图示了根据作为第五实施例的修改的第六实施例的鳍热沉18和19。图10是如从图1的右侧看到的在相邻的两个树脂成型封装之间的分支通路33中延伸的鳍18b和19b的侧视图。 
每个鳍18b和19b具有大于图9a和9b的第五实施例中的鳍高度的高度。具体地，如从图中可见，鳍18b被排列为在树脂成型封装10的厚度方向(即，其中树脂成型封装10作为封装堆叠彼此重叠布放的方向)上与鳍19b错开。换言之，鳍18b相对于鳍19b交错，从而鳍18b在与分支通路33中的冷却剂的流动方向垂直的方向(即，与鳍18b和19b的长度垂直的方向)上与鳍19b部分地重叠。这种鳍18b和19b的布局用于创建半导体模块1的每个分支通路33中的冷却剂的高度湍流，因此增强了散热器13和14的冷却性能。 
下文将描述根据第七实施例的半导体模块1，其与第一实施例的不同之处在于鳍热沉18和19的结构。其他布置是相同的，并且这里将省略其详细说明。 
图11a和11b图示了半导体模块1的相邻的两个树脂成型封装10的鳍热沉18和19。图11a是沿图11b中的线E-E′截取的横截面视图。图11b是图示鳍热沉18和19的布局的平面视图。白色圆圈指示鳍热沉18的鳍18b，而黑色圆圈指示鳍热沉19的鳍19b。 
每个鳍热沉18和19具有柱的类型。具体地，每个鳍热沉18和19由平板以及垂直于该平板突出以限定鳍18b的柱矩阵构成。除了鳍18b或19b以外的平板区域是平坦表面区域18a或19a。 
如图11b中所示，鳍18b被布置为例如平行于分支通路中的冷却剂的流动延伸的五个阵列(列)，而鳍19b被排列为例如四个阵列。此外，鳍18b还被布置为例如垂直于分支通路中的冷却剂的流动延伸的十二个阵列(行)，而鳍19b被排列为例如十一个阵列(行)。这些布置限定了鳍18b和19b的矩阵布局，其中每个鳍19b位于每四个周围的鳍18b的中间。换言之，如图11b中所见，鳍18b在竖直和横向方向上相对于鳍19b交错。 
如图11a中所见，鳍18b和19b的高度被选择为使得鳍18b和19b在冷却剂流动的方向上彼此部分地重叠。鳍18b和19b在物理上不彼此干扰，换言之，鳍18b的顶部位于远离鳍19b的顶部的给定间隔处(即，空气间隙)。这些鳍18b和19b的布局用于创建半导体模块1的每个分支通路33中的冷却剂的高度湍涡流，因此增强了散热器13和14的冷却性能。 
下文将描述根据第八实施例的半导体模块1，其与第七实施例的不同之处在于鳍热沉18和19的布局。其他布置是相同的，并且这里将省略其详细说明。 
图12a和12b图示了半导体模块1的相邻的两个树脂成型封装10的鳍热沉18和19。图12a是沿图12b中的线F-F′截取的横截面视图。图12b是图示鳍热沉18和19的布局的平面视图。白色圆圈指示鳍热沉18的鳍18b，而黑色圆圈指示鳍热沉19的鳍19b。 
如同第七实施例中的那样，每个鳍热沉18和19具有柱的类型。 
如图12b中所示，鳍18b被布置为垂直于分支通路中的冷却剂的流动延伸的六个阵列对，而鳍19b被排列为例如平行于鳍18b的阵列延伸的五个阵列对。如图12b中可见，鳍18b的六个阵列对以及鳍19b的五个阵列对在冷却剂的流动方向上交替地交织。换言之，鳍18b和19b沿每条平行于冷却剂的流动而延伸的线交替。 
在图11a和11b的鳍18b和19b的布局中，每个平行于冷却剂流动延伸的柱阵列仅由鳍18b或鳍19b构成。如上文所述，一个树脂成型封装10的鳍18b的顶部通过间隙远离相邻的一个树脂成型封装10的鳍热沉19的平板(即，平坦表面区域19a)。因此，该间隙限定了冷却剂将沿其在分支通路33中流动的流动通路。对于鳍19b的阵列，情况亦是如此。 
在该实施例的鳍18b和19b的布局中，平行于冷却剂的流动而延伸的每个柱阵列由交替的鳍18b和19b构成。换言之，如图12a中的箭头所指示的，冷却剂沿鳍阵列的流动均将受到鳍18b或19b的扰乱或阻挡。这确保了半导体模块1的每个分支通路33中的冷却剂的湍流或涡流的形成，因此进一步增强了鳍热沉13和14的冷却性能。 
尽管根据优选实施例公开了本发明以便于更好地理解本发明，但是应意识到，在不偏离本发明的原理的情况下，本发明可以以各种方式实施。因此，本发明应被理解为包括能够在不偏离如所附权利要求阐述的本发明的原理的情况下实施的所有可能的实施例以及对所示出的实施例的修改。 
例如，体21和壳22均可以由热固性树脂或热塑性树脂制成。然而，可取的是，其中嵌入功率半导体芯片11等的体21根据耐热性由热固性树脂制成。为了允许壳22在相对低的温度下软化并且被移除以重新使用树脂成型封装10，壳22优选地由热塑性树脂制成。 
半导体模块1已被描述为用在用于驱动三相电机的逆变器中，但是也 可以可替选地与其他类型的电气设备一起使用。 
图13示出了如图6a至6c中所示的第二实施例的树脂成型封装10的结构的修改。 
第二实施例的体21具有在其每个相对的主要表面中形成的定位肩部21a。每个定位肩部21a的整个竖立的壁面对鳍热沉18和19中的一个。定位肩部21a可以被设计为具有另一配置。在图13的树脂成型封装10的修改方案中，每个定位肩部21a被整形为具有相对的侧壁，这些侧壁至少部分地围绕限定冷却剂通路30的孔22c延伸。定位肩部21a的其他侧壁平行于鳍热沉18或19的长度延伸。每个定位肩部21a的这种配置还用于引导散热器13或14的体上的鳍热沉18和19中的相应的一个鳍热沉的放置。 
流过冷却剂通路30的冷却剂可以是水或另一类型的冷却介质。每个鳍热沉18和19可以可替选地是另一典型的褶皱类型或者外张类型。 
半导体模块1可以被制造为包括仅一个树脂成型封装10，其通过夹具43紧密地保持在上盖40和下盖41之间。 

Claims (10)

1.一种半导体模块，包括：
多个树脂成型封装(10)，每个树脂成型封装包括树脂模型，所述树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放，所述树脂模型在其中嵌入功率半导体芯片(11)、第一散热器(13)、第二散热器(14)以及电气接线端子(15至17)，所述功率半导体芯片具有彼此相对的第一表面和第二表面并且其上制作有半导体功率器件，并且所述电气接线端子与所述半导体功率器件电气耦合，所述第一散热器具有第一表面和与该第一表面相对的第二平坦表面、并且在其第一表面处被设置为与所述半导体芯片的第一表面连接，所述第二散热器具有第一表面和与该第一表面相对的第二平坦表面、并且在其第一表面处被设置为与所述功率半导体芯片的第二表面连接，每个电气接线端子的一部分暴露在所述树脂模型外部，所述树脂模型还在其中形成冷却剂通路，所述冷却剂通路是冷却剂通过其流动以冷却所述功率半导体芯片的冷却剂通路的一部分；
第一绝缘膜和第二绝缘膜(13b，14b)，被分别设置在每个树脂成型封装的所述第一散热器和第二散热器的第二平坦表面上；
第一鳍热沉和第二鳍热沉(18，19)，分别连结到每个树脂成型封装的所述第一绝缘膜和第二绝缘膜，从而相邻的两个树脂成型封装被布置为具有彼此面对的所述第一鳍热沉和第二鳍热沉；
第一盖(40)，被设置在所述封装堆叠的第一表面上；
第二盖(41)，被设置在所述封装堆叠的第二表面上；以及
紧固器(43)，紧固所述第一盖和第二盖以固持所述封装堆叠，
其中所述第一鳍热沉和第二鳍热沉中的每个配备有褶皱的鳍(18b，19b)，
其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍被排列成与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍成180°相差，以及
其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍的顶部通过间隙远离相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍的顶部。
2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中所述第一散热器具有设置在所述半导体芯片上的第一金属板，设置在作为所述第一散热器的第二表面的所述第一金属板的表面上的所述第一绝缘膜，以及远离所述第一金属板设置在所述第一绝缘膜上的第一金属膜，其中所述第二散热器具有设置在所述半导体芯片上的第二金属板，设置在作为所述第二散热器的第二表面的所述第二金属板的表面上的第二绝缘膜，以及设置在所述第二绝缘膜上并且电气上远离所述第二金属板的第二金属膜，并且其中所述第一鳍热沉和第二鳍热沉分别熔接到所述第一金属膜和第二金属膜。
3.根据权利要求1所述的半导体模块，其中所述第一鳍热沉和第二鳍热沉中的每个配备有限定鳍的直带阵列，并且其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍在其中所述树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放的方向上、通过间隙与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍对准。
4.根据权利要求1所述的半导体模块，其中所述第一鳍热沉和第二鳍热沉中的每个配备有限定鳍的直带阵列，并且其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍的顶部在与其中所述树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放的方向垂直的方向上、与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍的顶部重叠。
5.根据权利要求1所述的半导体模块，其中所述第一鳍热沉和第二鳍热沉中的每个配备有限定鳍的多个柱，其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍的顶部在与其中所述树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放的第二方向垂直的第一方向上、与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍的顶部重叠，并且其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍在所述第一方向上与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍交错。
6.根据权利要求1所述的半导体模块，其中所述第一鳍热沉和第二鳍热沉中的每个配备有限定鳍的多个柱阵列对，其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍的顶部在与其中所述树脂成型封装作为封装堆叠彼此重叠布放的第二方向垂直的第一方向上、与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍的顶部重叠，并且其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍阵列对在所述第一方向上与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍阵列对交错。
7.根据权利要求1所述的半导体模块，其中所述鳍被排列成，在与所述第一散热器和第二散热器中的每个的第二平坦表面垂直的方向上观看时，所述鳍是褶皱的。
8.根据权利要求7所述的半导体模块，其中所述鳍被排列成，在如下两个表面上观看时，所述鳍也是褶皱的：这两个表面与所述第一散热器和所述第二散热器中的每个的第二平坦表面相垂直地延伸并且彼此垂直延伸。
9.一种生产包括树脂成型封装和冷却剂通路的半导体模块的方法，包括：
第一步骤，制备具有功率半导体芯片、第一散热器、第二散热器和电气接线端子的半导体子组件，所述半导体芯片具有彼此相对的第一表面和第二表面并且配备有与所述电气接线端子连接的半导体功率器件；
第二步骤，将所述半导体子组件放置在给定成型工具中并且形成树脂模型，其中所述半导体子组件被设置为所述树脂成型封装，所述第一散热器具有第一表面和与该第一表面相对的第二平坦表面，并且在其第一表面处被设置为与所述功率半导体芯片的第一表面连接，所述第二散热器具有第一表面和与该第一表面相对的第二平坦表面，并且在其第一表面处被设置为与所述功率半导体芯片的第二表面连接，每个电气接线端子的一部分暴露在所述树脂模型外部，所述树脂模型还在其中形成冷却剂通路，所述冷却剂通路是冷却剂通过其流动以冷却所述功率半导体芯片的所述冷却剂通路的一部分；以及
第三步骤，通过盖固持所述树脂成型封装以完成所述半导体模块，
其中所述第一散热器具有设置在所述功率半导体芯片上的第一金属板，设置在作为所述第一散热器的第二表面的所述第一金属板的表面上的第一绝缘膜，以及设置在所述第一绝缘膜上并且电气上远离所述第一金属板的第一金属膜，其中所述第二散热器具有设置在所述功率半导体芯片上的第二金属板，设置在作为所述第二散热器的第二表面的所述第二金属板的表面上的第二绝缘膜，以及设置在所述第二绝缘膜上并且电气上远离所述第二金属板的第二金属膜，其中第一鳍热沉和第二鳍热沉分别通过超声熔接连结到所述第一金属膜和第二金属膜，从而相邻的两个树脂成型封装被布置为具有彼此面对的所述第一鳍热沉和第二鳍热沉，其中所述第一鳍热沉和第二鳍热沉中的每个配备有褶皱的鳍，其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍被排列成与相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍成180°相差，以及其中相邻的两个树脂成型封装中的一个的第一鳍热沉的鳍的顶部通过间隙远离相邻的两个树脂成型封装中的另一个的第二鳍热沉的鳍的顶部。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二步骤形成所述树脂模型以便完全覆盖所述半导体子组件，并且随后移除一部分所述树脂模型以便使所述第一金属膜和第二金属膜中的一个暴露。
CN201110185015.6A 2010-06-23 2011-06-23 具有冷却机制的半导体模块及其生产方法 Expired - Fee Related CN102299117B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010143057A JP5273101B2 (ja) 2010-06-23 2010-06-23 半導体モジュールおよびその製造方法
JP2010-143057 2010-06-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102299117A CN102299117A (zh) 2011-12-28
CN102299117B true CN102299117B (zh) 2014-10-01

Family

ID=45351748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110185015.6A Expired - Fee Related CN102299117B (zh) 2010-06-23 2011-06-23 具有冷却机制的半导体模块及其生产方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US20110316143A1 (zh)
JP (1) JP5273101B2 (zh)
CN (1) CN102299117B (zh)

Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8582298B2 (en) * 2009-06-22 2013-11-12 Xyber Technologies Passive cooling enclosure system and method for electronics devices
JP5115595B2 (ja) * 2010-06-23 2013-01-09 株式会社デンソー 半導体モジュールの製造方法
JP5772953B2 (ja) * 2011-06-15 2015-09-02 トヨタ自動車株式会社 半導体素子の冷却構造
JP2013021254A (ja) * 2011-07-14 2013-01-31 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
US9041183B2 (en) * 2011-07-19 2015-05-26 Ut-Battelle, Llc Power module packaging with double sided planar interconnection and heat exchangers
TWM422161U (en) * 2011-08-18 2012-02-01 Ks Terminals Inc Improved diode structure
FI20116054L (fi) * 2011-10-26 2013-04-27 John Deere Forestry Oy Menetelmä energiansyötön järjestämiseksi ja energiansyöttölaite
JP2013191788A (ja) * 2012-03-15 2013-09-26 Denso Corp 半導体モジュール及び半導体装置
EP2911193A4 (en) * 2012-10-16 2016-06-15 Fuji Electric Co Ltd COOLING STRUCTURE AND HEAT-GENERATING BODY
US9420722B2 (en) * 2012-12-06 2016-08-16 Gerald Ho Kim Composite heat sink device for cooling of multiple heat sources in close proximity
US9275926B2 (en) 2013-05-03 2016-03-01 Infineon Technologies Ag Power module with cooling structure on bonding substrate for cooling an attached semiconductor chip
US9449895B2 (en) * 2013-05-03 2016-09-20 Infineon Technologies Ag Cooling system for molded modules and corresponding manufacturing methods
US9666557B2 (en) * 2013-05-30 2017-05-30 Infineon Technologies Ag Small footprint semiconductor package
WO2015053140A1 (ja) * 2013-10-07 2015-04-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6233257B2 (ja) * 2014-04-15 2017-11-22 トヨタ自動車株式会社 電力変換器
JP6269296B2 (ja) * 2014-04-25 2018-01-31 株式会社デンソー 半導体モジュール
JP6187448B2 (ja) * 2014-12-24 2017-08-30 トヨタ自動車株式会社 積層ユニット
JP6446280B2 (ja) * 2015-01-28 2018-12-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 電子装置
US9941234B2 (en) * 2015-05-28 2018-04-10 Ut-Battelle, Llc Integrated packaging of multiple double sided cooling planar bond power modules
CN106558563B (zh) * 2015-09-29 2020-03-31 比亚迪股份有限公司 功率模块和具有其的车辆
CN106558561A (zh) * 2015-09-29 2017-04-05 比亚迪股份有限公司 功率模块和具有其的车辆
CN106558560A (zh) * 2015-09-29 2017-04-05 比亚迪股份有限公司 功率模块和具有其的车辆
DE102015120100B4 (de) 2015-11-19 2023-12-07 Danfoss Silicon Power Gmbh Elektronisches Modul, Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls und Zusammenstellung von übereinandergestapelten elektronischen Modulen
US9961808B2 (en) 2016-03-09 2018-05-01 Ford Global Technologies, Llc Power electronics system
US10017073B2 (en) * 2016-03-09 2018-07-10 Ford Global Technologies, Llc Coolant channels for power module assemblies
US9950628B2 (en) 2016-03-09 2018-04-24 Ford Global Technologies, Llc Power-module assembly with dummy module
JP6665655B2 (ja) * 2016-04-19 2020-03-13 株式会社デンソー 電力変換装置
CN105789156A (zh) * 2016-04-22 2016-07-20 珠海格力电器股份有限公司 一种igbt模块组件
JP2017220651A (ja) * 2016-06-10 2017-12-14 トヨタ自動車株式会社 半導体装置の製造方法
CN109417062B (zh) * 2016-06-28 2023-06-09 Abb瑞士股份有限公司 带有堆叠功率电子组件的冷却电子封装
DE102016117843A1 (de) 2016-09-21 2018-03-22 Infineon Technologies Ag Mit Kühlfluid gekühlte und eine Abschirmschicht umfassende Packung
JP2018063999A (ja) * 2016-10-11 2018-04-19 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
CN106449552A (zh) * 2016-12-01 2017-02-22 江苏宏微科技股份有限公司 双面直接冷却散热结构的功率模块
FR3060845B1 (fr) * 2016-12-19 2019-05-24 Institut Vedecom Circuits electroniques de puissance equipes de bus barres formant dissipateurs thermiques et procede d’integration
JP6784197B2 (ja) * 2017-03-09 2020-11-11 株式会社デンソー 電力変換装置
US10607919B2 (en) * 2017-04-28 2020-03-31 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor package having junction cooling pipes embedded in substrates
KR102325110B1 (ko) * 2017-05-31 2021-11-11 한온시스템 주식회사 전기소자 냉각용 열교환기
DE102017214487A1 (de) * 2017-08-21 2019-02-21 Zf Friedrichshafen Ag Stapelbares Kühlkörpermodul
US10002821B1 (en) 2017-09-29 2018-06-19 Infineon Technologies Ag Semiconductor chip package comprising semiconductor chip and leadframe disposed between two substrates
US11317546B2 (en) * 2018-06-26 2022-04-26 Ford Global Technologies, Llc Vehicle power module assembly
WO2020004250A1 (ja) * 2018-06-26 2020-01-02 株式会社Flosfia 結晶性酸化物膜
DE102018126972A1 (de) * 2018-07-25 2020-01-30 Infineon Technologies Ag Halbleitergehäuse mit überlappenden elektrisch leitfähigen bereichen und verfahren zu dessen herstellung
JP7087850B2 (ja) * 2018-09-05 2022-06-21 株式会社デンソー 半導体装置
KR102429990B1 (ko) * 2018-10-17 2022-08-05 현대모비스 주식회사 전력반도체용 양면 냉각장치
KR102573883B1 (ko) * 2018-10-17 2023-09-04 현대모비스 주식회사 전력반도체용 양면 냉각장치
CN112997308B (zh) * 2018-11-12 2023-10-31 三菱电机株式会社 半导体装置及半导体装置的制造方法
US11011452B2 (en) * 2018-11-29 2021-05-18 Micron Technology, Inc. Heat spreaders for semiconductor devices, and associated systems and methods
JP7315136B2 (ja) * 2018-12-26 2023-07-26 株式会社Flosfia 結晶性酸化物半導体
CN110504237A (zh) * 2019-07-30 2019-11-26 合肥华耀电子工业有限公司 一种叠层封装功率模块及功率模组
CN112930077B (zh) * 2019-12-06 2023-11-07 台达电子工业股份有限公司 适用于电源模块的冷却系统
US11488890B2 (en) 2020-05-21 2022-11-01 Google Llc Direct liquid cooling with O-ring sealing
CN111799238B (zh) * 2020-07-10 2022-11-01 东风汽车集团有限公司 一种双面水冷igbt散热器及其散热安装结构
CN112066114A (zh) * 2020-09-14 2020-12-11 深圳比特微电子科技有限公司 一种管件转接头、液冷板散热器和计算设备
US20220130735A1 (en) * 2020-10-23 2022-04-28 GM Global Technology Operations LLC Package for power semiconductor device and method of manufacturing the same
FR3115651B1 (fr) * 2020-10-26 2024-01-26 Commissariat A L’Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Ensemble de modules de puissance à semi-conducteurs
US11929298B2 (en) * 2020-11-13 2024-03-12 Infineon Technologies Ag Molded semiconductor package with dual integrated heat spreaders
CN112530887A (zh) * 2020-12-08 2021-03-19 上海大郡动力控制技术有限公司 用于功率半导体模块的双面冷却结构
CN112687553B (zh) * 2020-12-11 2022-10-21 复旦大学 使用一片散热器实现半导体功率模块双面散热的方法
KR102308872B1 (ko) * 2021-02-02 2021-10-05 제엠제코(주) 반도체 부품 쿨링 시스템, 반도체 부품 쿨링 시스템 제조방법, 및 반도체 부품 쿨링 시스템이 적용된 반도체 패키지
EP4060725B1 (en) 2021-03-19 2023-07-26 Hitachi Energy Switzerland AG A cooling assembly for at least one semiconductor module, a power module and a method for manufacturing a power module
EP4060724B1 (en) 2021-03-19 2023-08-23 Hitachi Energy Switzerland AG A power module comprising at least one semiconductor module, and a method for manufacturing a power module
CN113097165B (zh) * 2021-03-31 2022-05-06 度亘激光技术（苏州）有限公司 一种半导体叠阵的制备方法
JP2023009601A (ja) * 2021-07-07 2023-01-20 三菱電機株式会社 半導体装置及びインバータ装置
CN114334674A (zh) * 2021-08-16 2022-04-12 华为数字能源技术有限公司 功率半导体模块制备方法及功率半导体模块
US11950394B2 (en) * 2021-10-12 2024-04-02 Ge Aviation Systems Llc Liquid-cooled assembly and method
WO2023208331A1 (en) * 2022-04-27 2023-11-02 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Power module with heat conductive anti-corrosion coating, power module cooling arrangement and method for its production
WO2023249976A1 (en) 2022-06-22 2023-12-28 American Axle & Manufacturing, Inc. Array of heat-sinked power semiconductors
WO2024074194A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-11 Huawei Technologies Co., Ltd. Semiconductor arrangement with direct liquid cooling
US20240266252A1 (en) * 2023-02-07 2024-08-08 Semiconductor Components Industries, Llc Single switch direct cooling assemblies and related methods
JP2024143276A (ja) * 2023-03-30 2024-10-11 株式会社デンソー 電力変換装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04225310A (ja) 1990-12-27 1992-08-14 Toomee:Kk レーザ光切替装置
JP3158983B2 (ja) * 1994-10-03 2001-04-23 住友精密工業株式会社 Ｌｓｉパッケージ冷却用コルゲート型放熱フィン
JP3376346B2 (ja) * 2000-09-25 2003-02-10 株式会社東芝 冷却装置、この冷却装置を有する回路モジュールおよび電子機器
JP4630449B2 (ja) * 2000-11-16 2011-02-09 Ｔｏｗａ株式会社 半導体装置及びその製造方法
US7145254B2 (en) * 2001-07-26 2006-12-05 Denso Corporation Transfer-molded power device and method for manufacturing transfer-molded power device
JP2005079386A (ja) * 2003-09-01 2005-03-24 Toshiba Corp パワー半導体応用装置
JP2005117009A (ja) * 2003-09-17 2005-04-28 Denso Corp 半導体装置およびその製造方法
JP4007304B2 (ja) * 2003-10-14 2007-11-14 株式会社デンソー 半導体装置の冷却構造
CN100452372C (zh) * 2004-09-08 2009-01-14 株式会社电装 具有锡基焊料层的半导体器件及其制造方法
US8125781B2 (en) * 2004-11-11 2012-02-28 Denso Corporation Semiconductor device
JP4225310B2 (ja) * 2004-11-11 2009-02-18 株式会社デンソー 半導体装置
JP4450230B2 (ja) * 2005-12-26 2010-04-14 株式会社デンソー 半導体装置
JP5182604B2 (ja) * 2007-05-24 2013-04-17 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用冷却器
JP4748173B2 (ja) * 2008-03-04 2011-08-17 株式会社デンソー 半導体モジュール及びその製造方法
JP2010135697A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Toyota Motor Corp 積層モジュール構造

Also Published As

Publication number Publication date
JP5273101B2 (ja) 2013-08-28
CN102299117A (zh) 2011-12-28
JP2012009567A (ja) 2012-01-12
US8946889B2 (en) 2015-02-03
US20110316143A1 (en) 2011-12-29
US20140091452A1 (en) 2014-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102299117B (zh) 具有冷却机制的半导体模块及其生产方法
CN102299079B (zh) 制造具有散热器和半导体芯片的树脂模制装配件的半导体模块的方法
JP5601373B2 (ja) 半導体モジュール
JP5115594B2 (ja) 半導体モジュール
US8981552B2 (en) Power converter, semiconductor device, and method for manufacturing power converter
CN102315184B (zh) 半导体器件
JP5642022B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US20100327455A1 (en) Semiconductor device including two heat sinks and method of manufacturing the same
US9035438B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
CN107078659A (zh) 电力转换装置
JP2014082274A (ja) 半導体装置
CN105161467A (zh) 一种用于电动汽车的功率模块
US20140367842A1 (en) Power semiconductor device and method of manufacturing the same
CN104795388A (zh) 智能功率模块及其制造方法
KR101482839B1 (ko) 반도체 장치 및 반도체 장치 제조 방법
KR101482379B1 (ko) 냉각기
JP2012015167A (ja) 半導体モジュールおよびその製造方法
CN103295920A (zh) 非绝缘型功率模块及其封装工艺
JP2020072094A (ja) パワーユニット、パワーユニットの製造方法及びパワーユニットを有する電気装置
JP2020072095A (ja) パワーユニット、パワーユニットの製造方法、パワーユニットを有する電気装置及びヒートシンク
JP2020072102A (ja) パワーユニット、パワーユニットの製造方法及びパワーユニットを有する電気装置
JP2020072101A (ja) パワーユニット、パワーユニットの製造方法、パワーユニットを有する電気装置及びヒートシンク
WO2024074194A1 (en) Semiconductor arrangement with direct liquid cooling
JP2020053623A (ja) パワーユニット、パワーユニットの製造方法及びパワーユニットを有する電気装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141001

Termination date: 20190623