專利名稱：半導(dǎo)體封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝。
背景技術(shù)：
隨著功率電子工業(yè)的發(fā)展，半導(dǎo)體模塊的尺寸小型化以及半導(dǎo)體模塊的致密化變得更為重要。因此，不僅減小半導(dǎo)體裝置自身的尺寸是重要因素，而且減小模塊的尺寸也是重要因素。但是，在有限空間中裝置的集成變成增加熱量產(chǎn)生的因素。減少熱量產(chǎn)生是一個持續(xù)增長的議題，因?yàn)闊崃坑绊懝β拾雽?dǎo)體模塊的操作和壽命。關(guān)于這點(diǎn)，功率半導(dǎo)體封裝以這樣的方式設(shè)置:通過焊接將多個半導(dǎo)體裝置安裝在單個絕緣板上并且安裝在殼體中，然后通過導(dǎo)線連接或焊接將半導(dǎo)體裝置與板連接，并且將板與設(shè)置在殼體中的端子連接。此外，用于半導(dǎo)體封裝的熱量散發(fā)的散熱板設(shè)置在封裝的下面。但是，因?yàn)樯岚逯辉O(shè)置在封裝的下面，所以散熱效率相對較低(韓國專利公開N0.10-2011-0014867)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種半導(dǎo)體封裝，該半導(dǎo)體封裝具有改進(jìn)的散熱效果。在根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的半導(dǎo)體封裝中，半導(dǎo)體模塊具有半導(dǎo)體裝置。第一散熱單元設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊的下面。所述第一散熱單元包括:至少一個第一管道，第一冷卻水流經(jīng)該至少一個第一管道；和第一旋轉(zhuǎn)體，該第一旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在所述第一管道中以能夠旋轉(zhuǎn)。第二散熱單元設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊的上面。所述第二散熱單元包括:至少一個第二管道，第二冷卻水流經(jīng)該至少一個第二管道；和第二旋轉(zhuǎn)體，該第二旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在所述第二管道中以能夠旋轉(zhuǎn)。殼體設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊、所述第一散熱單元和所述第二散熱單元的相對側(cè)。所述殼體支撐所述半導(dǎo)體模塊、所述第一散熱單元和所述第二散熱單
J Li ο在所述半導(dǎo)體封裝中，第一入口端可以設(shè)置在所述殼體的第一表面上，以使所述第一冷卻水通過所述第一入口端從外部供給至所述第一散熱單元；第二出口端可以設(shè)置在所述殼體的所述第一表面上，以使在所述第二散熱單元中使用的所述第二冷卻水通過所述第二出口端排放至外部。在所述半導(dǎo)體封裝中，第一出口端可以設(shè)置在所述殼體的第二表面上，以使在所述第一散熱單元中使用的所述第一冷卻水通過所述第一出口端排放至外部；第二入口端可以設(shè)置在所述殼體的所述第二表面上，以使所述第二冷卻水通過所述第二入口端從外部供給至所述第二散熱單元。所述第一旋轉(zhuǎn)體可以設(shè)置在所述第一管道的第一側(cè)中。第一螺旋凹槽可以形成在所述第一管道的第二側(cè)的內(nèi)表面上。所述第一旋轉(zhuǎn)體可以具有與所述第一管道的長度相對應(yīng)的長度。所述第一旋轉(zhuǎn)體可以包括圓柱形中心軸和螺旋葉片。所述螺旋葉片圍繞所述圓柱形中心軸的外表面設(shè)置。所述螺旋葉片的螺距可以固定不變。所述螺旋葉片的螺距可以從螺旋的所述中心軸的第一側(cè)向螺旋的所述中心軸的第二側(cè)減小。所述第一旋轉(zhuǎn)體可以由導(dǎo)熱材料制成。所述第二旋轉(zhuǎn)體可以設(shè)置在所述第二管道的第二側(cè)中。第二螺旋凹槽可以形成在所述第二管道的第一側(cè)的內(nèi)表面上。所述第二旋轉(zhuǎn)體可以具有與所述第二管道的長度相對應(yīng)的長度。所述第二旋轉(zhuǎn)體可以包括圓柱形中心軸和螺旋葉片。所述螺旋葉片可以圍繞所述圓柱形中心軸的外表面設(shè)置。 所述螺旋葉片的螺距可以固定不變。所述螺旋葉片的螺距可以從螺旋的所述中心軸的第一側(cè)向螺旋的所述中心軸的第二側(cè)減小。所述第二旋轉(zhuǎn)體可以由導(dǎo)熱材料制成。


通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚地得以理解，在附圖中:圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體封裝的視圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體封裝的內(nèi)部構(gòu)造的視圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的上部的俯視的透視截面圖；圖4是半導(dǎo)體封裝的側(cè)視截面圖；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體封裝的視圖；圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)體的一個實(shí)施方式的視圖；圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)體的另一個實(shí)施方式的視圖；圖8是顯示傳統(tǒng)的散熱單元的視圖；圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的散熱單元的一個實(shí)施方式的視圖；圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的散熱單元的另一個實(shí)施方式的視圖；圖11是顯示傳統(tǒng)的散熱單元的散熱效率測試結(jié)果的視圖；圖12是顯示圖9的散熱單元的散熱效率測試結(jié)果的視圖；以及圖13是顯示圖10的散熱單元的散熱效率測試結(jié)果的視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，其中在所有不同的附圖中使用的相同的附圖標(biāo)記表示相同的或類似的部件。如果在說明書中，已知功能或結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述可能會不必要地混淆本發(fā)明的主旨，這些詳細(xì)描述將被省略。在本說明書和所附的權(quán)利要求書中使用的術(shù)語和措辭不應(yīng)當(dāng)局限地解釋為具有一般含義或詞典中查詢的含義，而是應(yīng)當(dāng)基于下面的原則解釋為具有適用于本發(fā)明的技術(shù)精神的含義，所述原則是指發(fā)明人能夠恰當(dāng)?shù)囟x術(shù)語的概念，以最優(yōu)地描述他或她的發(fā)明。此外，可以理解的是，盡管術(shù)語“第一”、“第二”等可以在此使用以描述不同的元件、部件、區(qū)域、層和/或截面，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或截面不應(yīng)當(dāng)由這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語只是用于將一個元件、部件、區(qū)域、層或截面與另一個元件、部件、區(qū)域、層或截面區(qū)分開。以下，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的實(shí)施方式。圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體封裝的視圖。參考圖1，半導(dǎo)體封裝100包括半導(dǎo)體模塊130、第一散熱單元110、第二散熱單元120、殼體140、第一入口端151、第一出口端152、第二入口端153以及第二出口端154。半導(dǎo)體模塊130包括半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置可以是具有高生熱率(heatgeneration rate)的功率裝置。第一散熱單元110設(shè)置在半導(dǎo)體模塊130的下面。冷卻水流經(jīng)第一散熱單元110，以冷卻具有高生熱率的半導(dǎo)體模塊130。第一散熱單元110包括至少一個第一管道(未顯示)，該第一管道允許冷卻水流經(jīng)第一散熱單元110。第二散熱單元120設(shè)置在半導(dǎo)體模塊130的上面。冷卻水流經(jīng)第二散熱單元120，以冷卻具有高生熱率的半導(dǎo)體模塊130。第二散熱單元120包括至少一個第二管道(未顯示)，該第二管道允許冷卻水流經(jīng)第二散熱單元120。殼體140設(shè)置在半導(dǎo)體模塊130、第一散熱單元110和第二散熱單元120的相對的兩側(cè)。具有上述結(jié)構(gòu)的殼體140用于支撐半導(dǎo)體模塊130、第一散熱單元110和第二散熱單元 120。第一入口端151設(shè)置在殼體140的第一表面上。外部的冷卻水通過第一入口端151被注入到第一散熱單元110中。換言之，第一入口端151將第一散熱單元110的第一側(cè)連接至外部。第一出口端152設(shè)置在殼體140的第二表面上。第一出口端152設(shè)置為使得已經(jīng)在第一散熱單元110中使用的冷卻水通過第一出口端152排放至外部。換言之,第一出口端152將第一散熱單元110的第二側(cè)連接至外部。第一入口端151和第一出口端152以與第一散熱單元110的高度相同的高度設(shè)置，以便于與第一散熱單元110連接。第二入口端153形成在殼體140的第二表面上。外部的冷卻水通過第二入口端153被注入到第二散熱單元120中。換言之，第二入口端153將第二散熱單元120的第二側(cè)連接至外部。第二出口端154設(shè)置在殼體140的第一表面上。第二出口端154設(shè)置為使得已經(jīng)在第二散熱單元120中使用的冷卻水通過第二出口端154排放至外部。換言之，第二出口端154將第二散熱單元120的第一側(cè)連接至外部。第二入口端153和第二出口端154以與第二散熱單元120的高度相同的高度設(shè)置，以便于與第二散熱單元120連接。在具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝中，冷卻水循環(huán)通過的散熱單元設(shè)置在具有高生熱率的半導(dǎo)體模塊的上面和下面，從而提高了散熱效率。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施方式的半導(dǎo)體封裝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視圖。參考圖2，半導(dǎo)體封裝100包括第一散熱單元110、第二散熱單元120和殼體140。第一散熱單元110包括多個第一管道111。第一管道111是冷卻水流經(jīng)的通道。冷卻水通過形成在殼體140的第一表面上的第一入口端151從外部供給至第一散熱單元110中。并且，已經(jīng)流經(jīng)第一散熱單元110的冷卻水通過形成在殼體140的第二表面上的第一出口端152排放至外部。每個第一管道111具有位于其第一側(cè)的第一旋轉(zhuǎn)體112。換言之，第一旋轉(zhuǎn)體112設(shè)置在各個第一管道111中并且設(shè)置在第一管道111的冷卻水被注入的第一側(cè)。當(dāng)冷卻水供給至第一管道111時，冷卻水的流動使第一旋轉(zhuǎn)體112旋轉(zhuǎn)。第一旋轉(zhuǎn)體112的旋轉(zhuǎn)攪動第一管道111中的冷卻水。換言之，第一旋轉(zhuǎn)體112的旋轉(zhuǎn)將鄰近于每個第一管道111的上部的冷卻水與鄰近于每個第一管道111的下部的冷卻水混合，所述第一管道111的上部因與半導(dǎo)體模塊130接近而具有較高的溫度，所述第一管道111的下部具有相對較低的溫度。因此，第一旋轉(zhuǎn)體112攪動冷卻水，以使鄰近于半導(dǎo)體模塊130的冷卻水的溫度能夠保持在相對較低的程度，從而提高散熱效率。第二散熱單元120包括多個第二管道121。第二管道121是冷卻水流經(jīng)的通道。冷卻水通過形成在殼體140的第二表面上的第二入口端153從外部供給至第二散熱單元120中。并且，已經(jīng)流經(jīng)第二散熱單元120的冷卻水通過形成在殼體140的第一表面上的第二出口端154排放至外部。每個第二管道121具有位于其第二側(cè)的第二旋轉(zhuǎn)體122。換言之，第二旋轉(zhuǎn)體122設(shè)置在各個第二管道121中并且設(shè)置在第二管道121的冷卻水被注入的第二側(cè)。當(dāng)冷卻水供給至第二管道121時，冷卻水的流動使第二旋轉(zhuǎn)體122旋轉(zhuǎn)。第二旋轉(zhuǎn)體122的旋轉(zhuǎn)攪動第二管道121中的冷卻水。換言之，第二旋轉(zhuǎn)體122的旋轉(zhuǎn)將鄰近于每個第二管道121的下部的冷卻水與鄰近于每個第二管道121的上部的冷卻水混合，所述第二管道121的下部因與半導(dǎo)體模塊130接近而具有較高的溫度，所述第二管道121的上部具有相對較低的溫度。這樣，第二旋轉(zhuǎn)體122攪動冷卻水，以使鄰近于半導(dǎo)體模塊130的冷卻水的溫度能夠保持在相對較低的程度，從而提高散熱效率。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體封裝的上部的俯視的透視截面圖。參考圖3，半導(dǎo)體封裝100包括第一散熱單元110、第二散熱單元120、半導(dǎo)體模塊130和殼體140。在半導(dǎo)體封裝100中，第一散熱單元110、半導(dǎo)體模塊130和第二散熱單元120從底部到頂部依次設(shè)置，并且由殼體140支撐。第二散熱單元120設(shè)置在半導(dǎo)體模塊130的上面。第二散熱單元120包括多個第二管道121。第二旋轉(zhuǎn)體122和第二凹槽123形成在每個第二管道121中。第二旋轉(zhuǎn)體122設(shè)置在第二管道121的第二側(cè)。螺旋的第二凹槽123形成在第二管道121的第一側(cè)的內(nèi)表面中。供給至第二散熱單元120的第二側(cè)中的冷卻水通過第二旋轉(zhuǎn)體122旋轉(zhuǎn)。第二旋轉(zhuǎn)體122的旋轉(zhuǎn)可以將因接近半導(dǎo)體模塊130而溫度升高的冷卻水與低溫的冷卻水混合。這樣，因?yàn)楦邷氐睦鋮s水與低溫的冷卻水混合，高溫冷卻水的溫度能夠相對降低。換言之，防止了鄰近于半導(dǎo)體模塊130的冷卻水的溫度增加至預(yù)定的溫度或者更高的溫度。因此，可以提高半導(dǎo)體模塊130的散熱效率。但是，當(dāng)冷卻水從第二散熱單元120的第二側(cè)流動至第二散熱單元120的第一側(cè)時，冷卻水的源自第二旋轉(zhuǎn)體122的旋轉(zhuǎn)力可能會逐漸減小。因而，在第二散熱單元120的第一側(cè)中，高溫的冷卻水可能不會與低溫的冷卻水有效地混合。因此，在第二散熱單元120的第一側(cè)和第二側(cè)之間可能存在散熱效率的差異。為了避免這個問題，在本實(shí)施方式中，第二螺旋凹槽123形成在每個第二管道121的第一側(cè)的內(nèi)表面中。在這種情況下，在經(jīng)過第二管道121的第二側(cè)后減小的冷卻水的旋轉(zhuǎn)力可以在第二管道121的第一側(cè)通過第二螺旋凹槽123增大。即，冷卻水的旋轉(zhuǎn)力可以在第二管道121的整個長度上恰當(dāng)?shù)乇３?，以使冷卻水的溫度可以保持均勻。第一散熱單元110設(shè)置在半導(dǎo)體模塊130的下面并且包括多個第一管道(未顯示)。盡管在圖3中未顯示，但是每個第一管道具有與第二管道121相同的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生相同的效果。圖4是半導(dǎo)體封裝100的側(cè)視截面圖。參考圖4，在半導(dǎo)體封裝100中，第一散熱單元110、半導(dǎo)體模塊130和第二散熱單元120從底部到頂部依次設(shè)置，并且由殼體140支撐。第一散熱單元110設(shè)置在半導(dǎo)體模塊130的下面。第一散熱單元110包括第一管道111，該第一管道111是冷卻水流經(jīng)的通道。第一旋轉(zhuǎn)體112設(shè)置在每個第一管道111的第一側(cè)中。第一旋轉(zhuǎn)體112使供給至第一管道111中的冷卻水在流動至第一管道111的第二側(cè)時旋轉(zhuǎn)。第一旋轉(zhuǎn)體112的旋轉(zhuǎn)可以將因接近半導(dǎo)體模塊130而溫度升高的冷卻水與低溫的冷卻水混合。這樣，因?yàn)楦邷氐睦鋮s水與低溫的冷卻水混合，防止了鄰近于半導(dǎo)體模塊130的冷卻水的溫度進(jìn)一步上升，換言之，鄰近于半導(dǎo)體模塊130的冷卻水的溫度可以保持在合適的溫度。而且，第一凹槽113形成在每個第一管道111的第二側(cè)中。第一凹槽113為螺旋形的，并且當(dāng)冷卻水從第一管道111的第一側(cè)移動至第一管道111的第二側(cè)時，第一凹槽113增大了已經(jīng)減小的冷卻水的旋轉(zhuǎn)力。因此，通過第一螺旋凹槽113，冷卻水的旋轉(zhuǎn)力可以在第二管道121的第一側(cè)和第二側(cè)之間保持相似的水平。因此，冷卻水可以在第一管道111的整個長度上保持均勻的溫度。但是，即使第一散熱單元110包括第一旋轉(zhuǎn)體112和第一凹槽113，剛從外部供給至第一散熱單元110的冷卻水和當(dāng)流經(jīng)第一散熱單元110時吸收了從半導(dǎo)體模塊130散發(fā)的熱量繼而被排放至外部的冷卻水之間在溫度上也存在差異。因此，第一散熱單元110的冷卻水供給的第一側(cè)和第一散熱單元110的冷卻水排放的第二側(cè)之間的散熱效率可能存在不同。因此，為了補(bǔ)償這點(diǎn)，設(shè)置在半導(dǎo)體模塊130上的第二散熱單元120設(shè)置成與第一散熱單元110對稱。換言之，第二散熱單元120定向?yàn)槭沟美鋮s水供給至第二散熱單元120的第二側(cè)并且從第一側(cè)排放至外部。第二旋轉(zhuǎn)體122設(shè)置在第二散熱單元120的第二側(cè)中。第二螺旋凹槽123形成在第二散熱單元120的第一側(cè)的內(nèi)表面中。
這樣，因?yàn)榈谝簧釂卧?10和第二散熱單元120設(shè)置成使得他們相互對稱，所以散熱效率可以在半導(dǎo)體模塊130的整個區(qū)域保持相似的程度。圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體封裝的視圖。參見圖5，半導(dǎo)體封裝100包括第一散熱單元110、第二散熱單元120、半導(dǎo)體模塊130和殼體140。第二散熱單元120設(shè)置在半導(dǎo)體模塊130的上面。第二散熱單元120包括多個第二管道121。每個第二管道121在其中包含第二旋轉(zhuǎn)體122。具體地，第二旋轉(zhuǎn)體122在第二管道121的整個長度上延伸。換言之，第二旋轉(zhuǎn)體122的長度與第二管道121的長度相同。供給至第二散熱單元120的第二側(cè)的冷卻水通過第二旋轉(zhuǎn)體122旋轉(zhuǎn)。第二旋轉(zhuǎn)體122的旋轉(zhuǎn)可以將因接近半導(dǎo)體模塊130而溫度升高的冷卻水與低溫的冷卻水混合。這樣，因?yàn)楦邷氐睦鋮s水與低溫的冷卻水混合，所以高溫冷卻水的溫度能夠相對降低。換言之，防止了鄰近于半導(dǎo)體模塊130的冷卻水的溫度增加至預(yù)定的溫度或者更高的溫度。因此，可以提高半導(dǎo)體模塊130的散熱效率。而且，在本實(shí)施方式中，因?yàn)槊總€第二旋轉(zhuǎn)體122的長度與第二管道121的長度相同，所以冷卻水可以以均勻的旋轉(zhuǎn)力從第二散熱單元120的第二側(cè)流動至第一側(cè)。即，冷卻水的旋轉(zhuǎn)力可以在每個第二管道121的整個長度上保持，以使冷卻水的溫度可以保持均勻的程度。第一散熱單元110設(shè)置在半導(dǎo)體模塊130的下面并且包括多個第一管道(未顯示)。盡管在圖5中未顯示，但是每個第一管道具有與第二管道121相同的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生相同的效果。圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)體的一個實(shí)施方式的視圖。參考圖6，旋轉(zhuǎn)體160包括中心軸161和葉片162。旋轉(zhuǎn)體160設(shè)置在冷卻水流經(jīng)的散熱單元的每個管道中。中心軸161為圓柱形。中心軸161在旋轉(zhuǎn)體160插入的管道的長度方向延伸預(yù)定的長度。中心軸161的長度等于或小于旋轉(zhuǎn)體160插入的管道的長度。換言之，旋轉(zhuǎn)體160的最大長度與管道的長度相同。旋轉(zhuǎn)體160的長度不限于此，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易理解的是多種改變是可能的。中心軸161可以由導(dǎo)熱材料制成。另外，中心軸161的材料可以是防潮材料。葉片162設(shè)置為圍繞中心軸161的外表面的螺旋形。而且，葉片162可以設(shè)置成使得葉片162的寬的表面以預(yù)定的角度傾斜于中心軸161。另外，葉片162可以設(shè)置成使得葉片162的螺距固定不變。葉片162可以由導(dǎo)熱材料制成。同樣，葉片162的材料可以是防潮材料。這樣，包括中心軸161和設(shè)置成圍繞中心軸161的螺旋葉片162的旋轉(zhuǎn)體160可以通過供給至管道的冷卻水旋轉(zhuǎn)。然后，流經(jīng)管道的冷卻水同樣通過由冷卻水旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體160旋轉(zhuǎn)。圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)體的另一個實(shí)施方式的視圖。參考圖7，旋轉(zhuǎn)體170包括中心軸171和葉片172。旋轉(zhuǎn)體170設(shè)置在冷卻水流經(jīng)的散熱單元的每個管道中。中心軸171為圓柱形。中心軸171在旋轉(zhuǎn)體170插入的管道的長度方向延伸預(yù)定的長度。中心軸171的長度等于或小于旋轉(zhuǎn)體170插入的管道的長度。換言之，旋轉(zhuǎn)體170的最大長度與管道的長度相同。旋轉(zhuǎn)體170的長度不限于此，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易理解的是多種改變是可能的。中心軸171可以由導(dǎo)熱材料制成。另外，中心軸171的材料可以是防潮材料。葉片172設(shè)置為圍繞中心軸171的外表面的螺旋形。而且，葉片172可以設(shè)置成使得葉片172的寬的表面以預(yù)定的角度傾斜于中心軸171。另外，葉片172可以設(shè)置成使得葉片172的螺距從旋轉(zhuǎn)體170的第一側(cè)向第二側(cè)減小。此處，旋轉(zhuǎn)體170的第一側(cè)指的是冷卻水供給至管道的一側(cè)，并且第二側(cè)是指冷卻水被排放至外部的一側(cè)。葉片172可以由導(dǎo)熱材料制成。同樣，葉片172的材料可以是防潮材料。這樣，因?yàn)槿~片172的螺距從旋轉(zhuǎn)體170的第一側(cè)向第二側(cè)減小，所以當(dāng)冷卻水從旋轉(zhuǎn)體170的第一側(cè)移動至第二側(cè)時，冷卻水和葉片172之間的接觸面積增加。此處，考慮葉片172為導(dǎo)熱材料，當(dāng)冷卻水從旋轉(zhuǎn)體170的第一側(cè)移動至第二側(cè)時，葉片172和吸收熱量的冷卻水之間的接觸面積增加越多，從冷卻水到葉片172的傳熱速率越高。因此，冷卻水的溫度可以從旋轉(zhuǎn)體170的第一側(cè)到第二側(cè)保持均勻的程度，從而提高半導(dǎo)體模塊的散熱效率。圖8至圖10是顯示用于測試散熱效率的多個散熱單元的視圖。圖8是顯示傳統(tǒng)的散熱單元的視圖。參考圖8,傳統(tǒng)的第三散熱單元210包括多個冷卻水流經(jīng)的第三管道211。圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的散熱單元的一個實(shí)施方式的視圖。參考圖9，第四散熱單元220包括多個冷卻水流經(jīng)的第四管道221。在第四散熱單元220中，每個第四管道221在其中具有第四旋轉(zhuǎn)體222和第四凹槽223。第四旋轉(zhuǎn)體222設(shè)置在第四管道221的冷卻水供給的第一側(cè)。第四凹槽223形成在第四管道221的冷卻水被排放至外部的第二側(cè)。第四凹槽223可以以螺旋形形成在第四管道221的第二側(cè)的內(nèi)表面中。圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的散熱單元的另一個實(shí)施方式的視圖。參考圖10，第五散熱單元230包括多個冷卻水流經(jīng)的第五管道231。在第五散熱單元230中，每個第五管道231在其中具有第五旋轉(zhuǎn)體232。第五旋轉(zhuǎn)體232在第五管道231的整個長度上延伸。例如，第五旋轉(zhuǎn)體232的長度與第五管道231的長度相同。冷卻水在相同的壓力下被供給到圖8至圖10的散熱單元中。此處，冷卻水的溫度是27°C。應(yīng)用于圖8至圖10的每個散熱單元的熱通量是90KW/m2，并且熱壓力是5Pa。術(shù)語“熱通量”指的是在給定時間內(nèi)通過給定表面的熱能量傳遞速率。圖11至圖13是顯示散熱單元的散熱效率測試結(jié)果的視圖。圖11是顯示傳統(tǒng)的散熱單元的散熱效率測試結(jié)果的視圖。具體地，圖11表示了圖8的傳統(tǒng)散熱單元的散熱效率測試結(jié)果。從圖11的測試結(jié)果可以確定，流經(jīng)第三散熱單元(圖8的210)(傳統(tǒng)散熱單元)的冷卻水的最高溫度大約為96°C。作為參考，在圖中顯示有圖例，并且采用絕對溫度來表示散熱效率測試結(jié)果中的溫度。如圖所示，溫度范圍為3.00e+02K到3.69e+02K。此處，e+10表示102。換言之，
3.00e+02K指的是300K，3.69e+02K指的是369K。如果圖例的溫度范圍由攝氏溫度表示，則是從27°C到96°C。該圖例的溫度分布還可以以相同的方式應(yīng)用于圖12和圖13的圖例的溫度分布。
圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的散熱單元的散熱效率測試結(jié)果的視圖。具體地，圖12表示了根據(jù)本發(fā)明的圖9的散熱單元的散熱效率測試結(jié)果。從圖12的測試結(jié)果可以確定，流經(jīng)第四散熱單元(圖9的220)(本實(shí)施方式的散熱單元)的冷卻水的最高溫度大約為69°C。圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的散熱單元的散熱效率測試結(jié)果的視圖。具體地，圖13表示了根據(jù)本發(fā)明的圖10的散熱單元的散熱效率測試結(jié)果。從圖13的測試結(jié)果可以確定，流經(jīng)第五散熱單元(圖10的230)(本實(shí)施方式的散熱單元)的冷卻水的最高溫度大約為65°C。從圖11至圖13的測試結(jié)果可以理解，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的第四散熱單元(圖9的220)中冷卻水的溫度與第三散熱單元(圖8的210)(傳統(tǒng)散熱單元)中冷卻水的溫度相比降低了 28%。而且，還可以理解的是，根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的第五散熱單元(圖10的230)中冷卻水的溫度與第三散熱單元(圖8的210)(傳統(tǒng)散熱單元)中冷卻水的溫度相比降低了 32%。這樣，可以確定的是，在根據(jù)本發(fā)明的散熱單元中，流經(jīng)散熱單元的冷卻水的溫度可以保持在相對較低的溫度，以使散熱效率與傳統(tǒng)的散熱單元的散熱效率相比可以提聞。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝中，散熱單元分別設(shè)置在半導(dǎo)體模塊的上面和下面，以便可以提高散熱效率。而且，半導(dǎo)體封裝可以使流經(jīng)散熱單元的冷卻水的溫度保持相對較低的恒定不變的度數(shù)，從而進(jìn)一步提高散熱效率。盡管出于說明的目的公開了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝不限于此，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對本發(fā)明做出各種修改、增加和替換。因此，任何和全部修改、變化和等價替換也應(yīng)當(dāng)被理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，并且本發(fā)明的具體保護(hù)范圍將由所附權(quán)利要求公開。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝，該半導(dǎo)體封裝包括: 半導(dǎo)體模塊，該半導(dǎo)體模塊具有半導(dǎo)體裝置； 第一散熱單元，該第一散熱單元設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊的下面，所述第一散熱單元包括:至少一個第一管道，第一冷卻水流經(jīng)該至少一個第一管道；和第一旋轉(zhuǎn)體，該第一旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在所述第一管道中以能夠旋轉(zhuǎn)； 第二散熱單元，該第二散熱單元設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊的上面，所述第二散熱單元包括:至少一個第二管道，第二冷卻水流經(jīng)該至少一個第二管道；和第二旋轉(zhuǎn)體，該第二旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在所述第二管道中以能夠旋轉(zhuǎn)；以及 殼體，該殼體設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊、所述第一散熱單元和所述第二散熱單元的相對側(cè)，所述殼體支撐所述半導(dǎo)體模塊、所述第一散熱單元和所述第二散熱單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，該半導(dǎo)體封裝還包括: 第一入口端，該第一入口端設(shè)置在所述殼體的第一表面上，以使所述第一冷卻水通過所述第一入口端從外部供給至所述第一散熱單元；以及 第二出口端，該第二出口端設(shè)置在所述殼體的所述第一表面上，以使在所述第二散熱單元中使用的所述第二冷卻水通過所述第二出口端排放至外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，該半導(dǎo)體封裝還包括: 第一出口端，該第一出口端設(shè)置在所述殼體的第二表面上，以使在所述第一散熱單元中使用的所述第一冷卻水通過所述第一出口端排放至外部；以及 第二入口端，該第二入口端設(shè)置在所述殼體的所述第二表面上，以使所述第二冷卻水通過所述第二入口端從外部供給至所述第二散熱單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在所述第一管道的第一側(cè)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中，第一螺旋凹槽形成在所述第一管道的第二側(cè)的內(nèi)表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一旋轉(zhuǎn)體具有與所述第一管道的長度相對應(yīng)的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一旋轉(zhuǎn)體包括: 圓柱形中心軸；以及 螺旋葉片，該螺旋葉片圍繞所述圓柱形中心軸的外表面設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述螺旋葉片的螺距固定不變。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述螺旋葉片的螺距從螺旋的所述中心軸的第一側(cè)向螺旋的所述中心軸的第二側(cè)減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一旋轉(zhuǎn)體由導(dǎo)熱材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第二旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在所述第二管道的第二側(cè)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中，第二螺旋凹槽形成在所述第二管道的第一側(cè)的內(nèi)表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中， 所述第二旋轉(zhuǎn)體具有與所述第二管道的長度相對應(yīng)的長度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第二旋轉(zhuǎn)體包括: 圓柱形中心軸；以及 螺旋葉片，該螺旋葉片圍繞所述圓柱形中心軸的外表面設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述螺旋葉片的螺距固定不變。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述螺旋葉片的螺距從螺旋的所述中心軸的第一側(cè)向螺旋的所述中心軸的第二側(cè)減小。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第二旋轉(zhuǎn)體由導(dǎo)熱材料制成。
全文摘要
此處公開了一種半導(dǎo)體封裝。該半導(dǎo)體封裝包括半導(dǎo)體模塊、第一散熱單元、第二散熱單元和殼體。所述半導(dǎo)體模塊包括半導(dǎo)體裝置。所述第一散熱單元設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊的下面。所述第一散熱單元包括至少一個第一管道，第一冷卻水流經(jīng)該第一管道。第一旋轉(zhuǎn)體可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第一管道中。所述第二散熱單元設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊的上面。所述第二散熱單元包括至少一個第二管道，第二冷卻水流經(jīng)該第二管道。第二旋轉(zhuǎn)體可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第二管道中。所述殼體設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊、所述第一散熱單元和所述第二散熱單元的相對側(cè)，并且所述殼體支撐所述半導(dǎo)體模塊、所述第一散熱單元和所述第二散熱單元。
文檔編號H01L23/473GK103165549SQ20121007087
公開日2013年6月19日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者郭煐熏, 金洸洙, 李榮基 申請人:三星電機(jī)株式會社