[发明专利]有键合衬底上冷却附接半导体芯片的冷却结构的功率模块

权利要求书

1.一种功率模块，包括：

半导体芯片，所述半导体芯片具有第一主表面以及与所述第一主表面相对的第二主表面；

第一键合衬底，所述第一键合衬底具有耦合至所述半导体芯片的所述第一主表面的第一键合表面，并且具有与所述第一键合表面相对的第一散热表面；

第二键合衬底，所述第二键合衬底具有耦合至所述半导体芯片的所述第二主表面的第二键合表面，并且具有与所述第二键合表面相对的第二散热表面；

第一冷却结构，所述第一冷却结构在所述第一散热表面上被配置用于在与冷却流体交互时从所述半导体芯片去除热；以及

第二冷却结构，所述第二冷却结构在所述第二散热表面上被配置用于在与所述冷却流体交互时从所述半导体芯片去除热。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其中所述第一键合衬底被配置为第一金属-电绝缘体和热导体-金属板的层叠，其中所述第一键合衬底的金属的第一键合表面耦合至所述半导体芯片的所述第一主表面，并且所述第一键合衬底的金属的第一散热表面直接连接至所述第一冷却结构。

3.根据权利要求2所述的功率模块，其中所述第二键合衬底被配置为第二金属-电绝缘体和热导体-金属板的层叠，其中所述第二键合衬底的金属的第二键合表面耦合至所述半导体芯片的所述第二主表面，并且所述第二键合衬底的金属的第二散热表面直接连接至所述第二冷却结构。

4.根据权利要求1所述的功率模块，其中所述第一键合衬底和所述第二键合衬底中的至少一个包括由直接铜键合衬底和直接铝键合衬底所构成的组中的一个。

5.根据权利要求1所述的功率模块，其中所述第一冷却结构和所述第二冷却结构中的至少一个包括冷却回路的阵列。

6.根据权利要求5所述的功率模块，其中所述冷却回路的阵列包括由弯曲的键合线和曲折弯曲的键合带所构成的组中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的功率模块，

包括将所述第一键合衬底的所述第一键合表面与所述半导体芯片的所述第一主表面进行桥接的热互连结构；

其中所述第二键合衬底在所述第二键合表面处直接连接至所述半导体芯片的所述第二主表面。

8.根据权利要求1所述的功率模块，包括封装所述半导体芯片、所述第一键合衬底和所述第二键合衬底的模塑复合物。

9.根据权利要求8所述的功率模块，其中所述模塑复合物连续连接至所述第一键合衬底和连接至所述第二键合衬底，使得所述第一键合衬底和所述第二键合衬底中的每一个的外表面与所述模塑复合物的外表面齐平，并且所述第一冷却结构和所述第二冷却结构突出相应的外表面之外。

10.根据权利要求8所述的功率模块，包括用于将所述半导体芯片电连接至可连接设备的插口的引线框，其中所述引线框平行于所述第一散热表面和所述第二散热表面而部分在所述模塑复合物之外延伸。

11.根据权利要求1所述的功率模块，包括冷却外壳，所述冷却外壳包围所述半导体芯片、所述第一键合衬底、所述第二键合衬底、所述第一冷却结构和所述第二冷却结构，并且包括用于将所述冷却流体供应至所述第一冷却结构和所述第二冷却结构的冷却流体供应以及用于在与所述第一冷却结构和所述第二冷却结构进行热交换之后排放所述冷却流体的冷却流体排放口。

12.一种功率模块，包括：

半导体芯片，所述半导体芯片具有第一主表面以及与所述第一主表面相对的第二主表面；

冷却回路的第一二维阵列，所述冷却回路的所述第一二维阵列与所述第一主表面热耦合并且被配置用于在与冷却流体交互时从所述半导体芯片去除热；以及

冷却回路的第二二维阵列，所述冷却回路的所述第二二维阵列与所述第二主表面热耦合并且被配置用于在与冷却流体交互时从所述半导体芯片去除热。

13.根据权利要求12所述的功率模块，进一步包括：

第一金属-电绝缘体和热导体-金属板的层叠，其具有耦合至所述半导体芯片的所述第一主表面的金属的第一键合表面，并且具有与所述第一键合表面相对并且连接至所述冷却回路的第一阵列的金属的第一散热表面；

第二金属-电绝缘体和热导体-金属板的层叠，其具有耦合至所述半导体芯片的所述第二主表面的金属的第二键合表面，并且具有与所述第二键合表面相对并且连接至所述冷却回路的第二阵列的金属的第二散热表面。