[发明专利]带有堆叠功率电子组件的冷却电子封装

说明书

电子封装（10）包括导电支承层（20b）；至少一个导电外层（20a、20c）；至少两个功率电子组件（14），布置在支承层（20b）的不同侧上并与支承层（20b）和至少一个外层（20a、20b）电互连；隔离材料（18），在其中嵌入支承层（20b）和至少两个功率电子组件（14），其中支承层（20b）和至少一个外层（20a、20c）与隔离材料（18）层压在一起；以及冷却通道（26），用于传导冷却流体通过电子封装（10），其中冷却通道（26）通过支承层（20b）在至少两个功率电子组件（14）之间延伸。

技术领域

本发明涉及功率电子组件的封装和冷却的领域。特别地，本发明涉及一种电子封装。

背景技术

功率半导体的切换速度受到承载功率半导体的电子封装的寄生电感和电容的限制。用于减小寄生效应的电路板的一种解决方案是将功率半导体及其连接嵌入在电路板的基板内。这允许创建短金属互连，其可以使由寄生效应引起的失真最小化。

嵌入技术还可以提供将具有与电感和电容耦合噪声的高级别隔离的（多个）EMI屏蔽嵌入电路板的机会，这可以消除对额外的表面安装屏蔽的需要。对于例如利用宽带隙半导体可实现的更高功率和更高切换频率，寄生电感问题可能变得更糟。

例如，WO2012/072212A2示出了具有若干导电层的功率电子封装，所述若干导电层与预浸材料层压在一起，其中还嵌入有半导体芯片。

然而，就冷却功率半导体和电子封装的热管理的观点，将功率半导体芯片非常密集地封装在一起可能是具有挑战性的。将芯片更靠近地放置在一起可以减少寄生问题，但是作为热源的半导体芯片更加彼此接近，这可能会导致差的热扩散和热点。虽然全局温度可能不会过高，但是半导体芯片处的局部热点温度可能会阻止高效操作并且可能缩短半导体芯片的寿命。

已知从一侧用冷却体冷却电子封装。然而，这仅允许单侧冷却并且可能妨碍芯片在电子封装内堆叠。还存在可以如何冷却电子封装的其他解决方案。例如，US2012/0228779A1涉及一种包括垂直流体通孔的芯片。

此外，从US2008/0286531A1中已知一种设有热循环介质的印刷电路板。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有密集封装的功率电子组件（诸如半导体芯片）的电子封装，其被有效地冷却而不会降低电性能。

该目的是通过独立权利要求的主题实现的。另外的示例性实施例根据从属权利要求和以下描述是明显的。

本发明涉及一种电子封装，其可以是包括功率电子组件（诸如半导体芯片）以及机械和电气互连的电导体的组装件。电导体可以设在若干个层中，其与隔离材料（诸如预浸材料）层压在一起。功率电子组件可以设置在电子封装内部和/或可以被布置在若干个层中。以这种方式，电子封装可以被视为多层电路板。

电子封装和/或功率电子组件可以能够处理大于10A和/或大于1kV的电流。

根据本发明的实施例，电子封装包括导电支承层；至少一个导电外层；至少两个功率电子组件，布置在支承层的不同侧上，并与支承层和至少一个外层电互连；隔离材料，其中嵌入支承层和至少两个功率电子组件，其中支承层和至少一个外层与隔离材料层压在一起；以及冷却通道，用于传导冷却流体通过电子封装，其中冷却通道通过支承层在至少两个功率电子组件之间延伸。

电子封装可包括若干层导电材料，诸如铜或铝。这些层可以与电隔离材料（诸如预浸材料）层压在一起，以形成电子封装。

在电子封装中并且特别是向隔离材料中，可以嵌入若干功率电子组件。功率电子组件可以设置在中央支承层的两侧上，其可以机械地支承至少一些功率电子组件和/或可以电互连至少一些功率电子组件。