[发明专利]用于功率半导体的冷却装置及其制造方法

说明书

本发明涉及用于功率半导体的冷却装置及其制造方法，用于功率半导体的冷却装置包括：冷却器，其具有冷却路径，使得冷却介质在冷却器中流动；以及多层结构的辅助冷却板，其结合至冷却器的与所述功率半导体接触的表面。制造冷却装置的方法包括如下步骤：提供多层结构的辅助冷却板；提供冷却器，所述冷却器具有冷却路径使得冷却介质在冷却器中流动；以及将辅助冷却板结合至所述冷却器的与所述功率半导体接触的表面，其中，提供冷却器与结合辅助冷却板在相同的钎焊过程中一起进行，使得冷却器的制造与结合辅助冷却板同时进行。

与相关申请的交叉引用

本申请要求2019年9月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0108126号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于功率半导体的冷却装置和制造该冷却装置的方法。更具体地，本发明涉及一种用于功率半导体的铝冷却装置和制造该冷却装置的方法，该铝冷却装置结合有辅助冷却板。

背景技术

电池安装在例如混合动力汽车或电动汽车之类的环保汽车中，以向发电机、驱动电机等供电。电池连接到功率半导体。功率半导体是指调节电压和电流并提高输入电压以减少施加到系统的电流，由此改善驱动电机性能的半导体。这种功率半导体用在逆变器等中，并且最近作为环保汽车的关键部件受到关注。

然而，环保汽车的逆变器的功率半导体在控制功率的同时产生大量的热量。由于能量效率与所产生的热量的量成比例地降低，因此需要冷却装置。换而言之，为了改善功率半导体的性能，在功率半导体中安装有冷却器。冷却器通过使冷却介质在其中流动来冷却功率半导体。

通常，冷却方法可以包括空气冷却方法或水冷却方法。但是，随着车辆所需的功率的量逐渐增加，所产生的热量的量也同样增加。当前，大多数冷却方法利用水冷却方法。为了提高效率，提出了应用双侧冷却方法的方法。

与单侧冷却方法相比，双侧冷却方法可以具有改善的冷却性能。但是，双侧冷却方法和单侧冷却方法在将热量从功率半导体传递到冷却器的性能方面没有区别。因此，可以应用辅助冷却板以改善从功率半导体到冷却器的热传递性能。

辅助冷却板可以具有两个金属层彼此组合的结构，并且可以包括具有优异的热传递能力的铜层和将板结合至铝冷却器的填料层。换而言之，铜层的功能是利用高热导率和潜热(latent heat)来改善散热性能，而填料层用于在钎焊中结合至铝冷却器。根据一个实施方案，填料层可以由铝制成。

当上述的两层结构的辅助冷却板与铝冷却器结合时，在铝冷却器与辅助冷却板之间的结合界面处发生铝冷却器侧的局部熔化和穿孔(puncture)。根据结合实验的结果，可能无法控制在各种钎焊温度和时间条件下发生熔化和穿孔的界面反应，因此可能无法获得良好的结合状态。

发生熔化和穿孔的原因如下：过程反应发生在大约548℃的温度下，该温度远低于铜和铝各自的熔点，并且当在铝冷却器和辅助冷却板之间进行钎焊结合操作中发生过程反应时，形成结合界面的铝冷却器侧熔化。

包括于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明致力于解决与相关技术相关的上述问题。本发明的目的是防止在将由铜层和填料层组成的两层结构的辅助冷却板钎焊焊接到铝冷却器时发生的界面反应。

通过本发明将要实现的技术目的不限于上述技术目的，并且本领域技术人员将从本发明的以下详细描述中清楚地理解上述未提及的其他技术目的。

根据本发明的一个方面，一种用于功率半导体的冷却装置包括：冷却器，其具有冷却路径，使得冷却介质在冷却器中流动；以及多层结构的辅助冷却板，其结合至所述冷却器的与所述功率半导体形成接触的表面。