具有脉管喷射冲击冷却系统的功率模块的制作方法

1.本公开涉及双面功率半导体电子元件的封装，为简单起见，其在下文中称为功率模块。更具体地，本公开涉及用于出于热调节的目的将合适的传热流体/冷却剂传导至这种功率模块的一个或多个主表面的封装系统和方法。


背景技术：

2.如本领域所理解的，包含一个或多个半导体开关管芯的功率模块被用在各种高压电气系统中。例如，在双直流(dc)和交流(ac)电气系统中采用功率逆变器模块。代表性的高压电气系统包括电气化动力系统和固定动力装置，其中来自高压dc电池组的dc输出电压用于激励电动机的一个或多个相绕组。功率模块同样用于dc-dc电压转换器，目的是提供适合应用的dc输出电压。
3.在典型的功率模块中，存在一组设置在多层衬底中的半导体开关管芯，其中开关管芯容纳一个或多个绝缘栅双极晶体管(igbt)、金属氧化物硅场效应晶体管(mosfet)、功率二极管、晶闸管或其他适合应用的半导体开关。总的来说，当将交流电源转换成dc电源时，功率模块的开关用于执行上述类型的高速/高功率开关功能，反之亦然。
4.衬底包括导电层，其用作到各种开关管芯的电连接。每个衬底通常由导热材料构成，以便于热量从敏感的半导体开关元件传递出去。传递的热量随后从功率模块的外表面消散。使用互补的双面冷却系统可以促进双面冷却，例如通过将功率模块夹在一对相对的冷却套之间，并且在冷却套和功率模块之间的界面处采用热界面材料。然而，这种方法在耐热性、重量和封装尺寸方面可能不是最佳的。


技术实现要素：

5.本文公开了一种与平面功率模块一起使用的脉管喷射冷却系统。本解决方案采用平面功率模块的牺牲模制和聚合物封装，以便于制造独立的歧管壳体。在歧管壳体内，射流冲击板通过将冷却剂引导到平面功率模块的暴露主表面上以调节其温度，而用作基于喷嘴或基于槽的冷却剂射流。
6.如本领域所理解的，功率模块通常用作功率逆变器、直流-直流(dc-dc)转换器以及其他类型的集成功率转换系统的核心部件。热量是在正在进行的高速开关操作期间产生的，该操作用于将交流(ac)输入电压转换成dc输出电压，反之亦然，或将dc输入电压转换成更高或更低的dc输出电压。扁平/平面功率模块的低轮廓布置尤其具有将热量集中到较小体积的效果，根据内部配置，热量从功率模块的一个或两个主表面辐射。热管理通常是在增加给定功率模块的功率密度的同时减小给定功率模块的尺寸的瓶颈。因此，根据本教导，在所公开的歧管壳体的范围内的可选的双侧冷却旨在消除上述热管理瓶颈，并提供如下所述的其他益处，在其他配置中单侧冷却是可能的。
7.本文描述的脉管喷射冷却系统包括布置在介电聚合物模制材料中的至少一个喷射冲击板。射流冲击板的一部分嵌入聚合物模制材料中，以帮助控制板的相对位置，例如使
用包覆成型工艺。在本公开的范围内，可以使用不同的板配置，可能伴随着在功率模块上结合外部散热片，以增强期望的热传递特性。
8.在一个特定的实施例中，公开了一种与外部冷却剂源一起使用的功率模块组件，该外部冷却剂源被证明是合适的传热流体，并且为了简单起见，该流体在下文中被称为冷却剂。功率模块组件包括具有相对设置的第一和第二主表面的平面功率模块，以及将平面功率模块封装在其中的歧管壳体。歧管壳体限定了冷却剂入口、内腔和冷却剂出口，冷却剂入口被构造成流体连接到冷却剂供应源并从冷却剂供应源接收传热流体/冷却剂，内腔与入口流体连通并包含功率模块。冷却剂入口与内腔流体连通，而冷却剂出口被配置为连接到冷却剂供应源并将冷却剂引导到那里，即，在从歧管壳体排出加热的冷却剂时。
9.在歧管壳体的结构内，喷射冲击板布置在内腔中、靠近主表面。射流冲击板被构造成引导通过冷却剂入口的冷却剂到达主表面上。一些构造可以使用两个这样的射流冲击板，即平行的第一和第二射流冲击板。在这样的实施例中，第一和第二射流冲击板布置在内腔中，邻近相应的第一和第二主表面，并且构造成将通过冷却剂入口的冷却剂引导到相应的第一和第二主表面上。
10.射流冲击板可以可选地构造成喷嘴板，在这种情况下，开口包括离散的喷嘴。这种喷嘴沿着其中心轴线可以是圆柱形、锥形、圆锥形或本文所述的各种其它轮廓。
11.脉管喷射冷却系统的特征可能是没有o形环。
12.每个射流冲击板可由金属构成，并与歧管壳体的介电聚合物模制材料共同模制。在可选实施例中，金属可以包括铜、黄铜和/或铝。
13.在其他实施例中，射流冲击板由介电聚合物模制材料构成。举例来说，介电聚合物模制材料可包括环氧基模制化合物、硅基模制化合物或酚醛基模制化合物，或本文所述的各种其它材料。
14.本文还公开了一种功率模块组件，其包括上述平面功率模块和脉管喷射冷却系统。在一些配置中，平面功率模块可以被构造为半导体开关器件，例如半桥逆变器。
15.在一示例性实施例中，一种用于构造功率模块组件的方法包括将平面功率模块、第一射流冲击板和第二射流冲击板定位在第一模具中，其中第一和第二射流冲击板限定相应的开口组，这些开口组被构造成将冷却剂引导到功率模块的相应主表面上。该方法包括将牺牲材料注射到第一模具中，并且在牺牲材料硬化或固化之后，从第一模具移除平面功率模块以及第一和第二射流冲击板。
16.该实施例中的方法还包括将平面功率模块、第一射流冲击板、第二射流冲击板和牺牲材料放置到第二模具中，然后将介电聚合物模制材料注射到第二模具中。然后允许介电聚合物模制材料固化或硬化，从而在平面功率模块和射流冲击板周围形成歧管壳体。该方法然后包括从第二模具移除功率模块组件，并且此后移除和丢弃牺牲材料。
17.以上概述并不代表本公开的每个实施例或每个方面。相反，当结合附图和所附权利要求时，本公开的上述特征和优点以及其他特征和伴随的优点将从下面对用于执行本公开的说明性示例和模式的详细描述中变得显而易见。此外，本公开明确地包括上面和下面呈现的元件和特征的任何和所有组合和子组合。
附图说明
18.图1是根据本公开实施例的用于平面功率模块的脉管喷射冷却系统的示意性透视图。
19.图1a是图1所示的脉管喷射冷却系统的示意性局部横截面分解图。
20.图2是用于构造图1a所示的脉管喷射冷却系统的冲击板的可能轮廓的示意图。
21.图3和图4是根据不同实施例的图1和图2所示的脉管喷射冷却系统的示意性剖视图。
22.图5是根据图4所示脉管喷射冷却系统的喷嘴射流实施例的可能冷却剂路径和喷嘴构造的示意性俯视图。
23.图6是根据替代的狭缝射流实施例的、图1-5所示的脉管喷射冷却系统的示意性截面图。
24.图7是根据图6所示脉管喷射冷却系统的狭缝射流实施例的可能冷却剂路径和喷嘴构造的示意性俯视图。
25.图8是描述构造图1-7的脉管喷射冷却系统的方法的代表性实施例的流程图。
26.图9是可选的散热片的示意性透视图，该散热片可用作本文设想的功率模块的一部分。
具体实施方式
27.本公开容许许多不同形式的实施例。本公开的代表性示例在附图中示出，并且在此作为所公开原理的非限制性示例进行了详细描述。为此，在摘要、介绍、发明内容和具体实施例部分中描述的但在权利要求中没有明确阐述的元素和限制不应该通过暗示、推断或其他方式单独或共同地结合到权利要求中。
28.为了本说明书的目的，除非特别声明，单数的使用包括复数，反之亦然，术语“和”和“或”应该是联合的和分离的，“任何”和“所有”应该都意味着“任何和所有”，词语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”等应该意味着“包括但不限于”。此外，本文中使用的近似词语，例如“大约”、“几乎”、“基本上”、“一般”、“近似”等，可以表示“在、接近或接近在”，或“在0-5％的范围内”，或“在可接受的制造公差范围内”，或它们的逻辑组合。
29.参考附图，其中相同的附图标记在几个视图中指代相同的特征，功率模块组件10的示例性实施例示意性地描绘在图1和1a中。如本文所述的功率模块组件10包括脉管喷射冷却系统12，该脉管喷射冷却系统12具有歧管壳体16和封装在其中的平面功率模块14，功率模块14的代表性实施例如图1a所示。高压引线22和低压栅极控制引脚24从歧管壳体16径向向外突出，即相对于歧管壳体16的纵轴11在大致正交的方向上突出。
30.在图1和1a的图示配置中，三个这样的高压引线22从平面功率模块14径向突出，并且用于将高压直流(dc)和交流(ac)总线(未示出)连接到功率模块14。对于功率模块14的代表性单相/半桥逆变器或其他半导体开关器件实施例，三个这样的高压引线22在图1a中示出为从功率模块14的相同或公共侧面19突出，因此高压引线22包括正( )和负(-)dc高压引线22，以及高压ac引线22，其在图1中名义上标记为“u”。
31.虽然这里使用的“高电压”意味着“超过典型的12-15v辅助电压水平”，例如60v或更高，但是汽车实施例和其他移动应用通常使用300-400v或更高的电压水平来为推进功能
供电，这种电压水平是本公开范围内的典型高电压水平。本领域技术人员将理解，本教导容易扩展到其他类型的功率模块14，例如但不限于多相/全桥/6合1型功率逆变器。为了说明的一致性，这里将描述平面功率模块14的单相半桥实施例，而不将应用限制于这种配置。然而，在其他实施例中可以使用其他半导体开关器件，因此半桥实施例是非限制性的，并且说明了本教导。
32.代表性实施例中的平面功率模块14可被配置为用于高压电气系统的功率逆变器模块，例如用于机动车辆、动力装置或另一固定或移动高压系统的电力动力传动系统。如本领域中所理解的和上面一般提到的，这种功率模块14可以包括双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(igbt)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)、晶闸管和/或二极管形式的多个半导体开关管芯。这种半导体元件(未示出，但在本领域中被很好地理解)被封装在模块主体16内，如图1a所示，并电连接到高压引线22和低压栅极控制引脚24。在典型的电气系统中，例如电气化车辆的电气系统，高压引线22通过正母线和负母线连接到推进电池组，以及连接到旋转电机的相应相绕组。在电气化机动车辆的例子中，这种电机可以实施为电力推进马达。其他固定或移动电气系统可以受益于功率模块14，因此移动或车辆应用是本教导的示例而非限制。
33.在一些实施例中，图1的平面功率模块14可以是复合结构，例如金属化陶瓷基板的形式，该金属化陶瓷基板是夹在金属层或金属片之间并直接接合到金属层或金属片的陶瓷基板。金属化陶瓷基板可以是直接键合铜(dbc)或直接键合铝(dba)陶瓷基板的形式。在任一种情况下，陶瓷基板可以由陶瓷材料制成，例如氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)和/或氧化铍(beo)。在dbc陶瓷基板中，陶瓷基板被夹在铜(cu)和/或氧化铜(cuo)层或片之间并直接接合到这些层或片上。在dba陶瓷基板中，陶瓷基板夹在铝(al)层或片之间，并直接接合到铝(al)层或片上。
34.如本文详细描述的，图1a所示的平面功率模块14被封装在脉管喷射冷却系统12的歧管壳体16内并与其共同模制。在代表性的xyz/笛卡尔坐标系中，歧管壳体16的示例性取向是纵轴11沿着标称x轴布置的方向，即纵向。歧管壳体16的高度尺寸因此沿着z轴布置，y轴描述宽度。
35.歧管壳体16包括冷却剂入口15和冷却剂出口17，在图1的示例性构造中，冷却剂入口15和冷却剂出口17沿着纵向轴线11同轴布置。由于高压引线22位于平面功率模块14的同一侧，冷却剂入口15和冷却剂出口17的定向和同轴定位得以实现。其他实施例，例如功率模块14的全桥或6合1实施例，可以具有从功率模块14的相邻表面突出的多个ac引线22，在这种情况下，冷却剂入口15和冷却剂出口17可以位于功率模块14的平面之上或之下。
36.冷却剂入口15被配置成流体连接到冷却剂供应源21，例如应用合适的传热流体/冷却剂20的贮存器。作为所公开的脉管喷射冷却系统12的操作的一部分，冷却剂20在压力下被引导通过歧管壳体16，例如通过经由冷却剂泵(未示出)的循环。冷却剂20通过冷却剂入口15进入歧管壳体16，入口流动方向在图1中由箭头ii表示。当冷却剂20撞击功率模块14并穿过歧管外壳16时，由图1a的平面功率模块14内的高速切换操作产生的热量被传递到循环冷却剂20。加热的冷却剂20最终经由冷却剂出口17离开歧管壳体16，如图1中箭头oo所示。以这种方式，平面功率模块14通过脉管喷射冷却系统12的冲击操作被冷却。
37.简要参考图9，通过增加平面功率模块14的表面积，可以增强由本公开实现的热传
递效率。例如，功率模块14的代表性第一主表面30可以配备有表面粗糙70，其在图9中示例为一组散热片72。散热片72通过槽74彼此隔开，为了说明简单起见，显示了均匀的间距。在本公开的范围内可以使用其他表面粗糙70，包括均匀分布或不均匀分布的表面粗糙度、散热片72的高度和/或宽度的变化等。因此，图1和1a中的功率模块14的平滑外观本身是示例性的而非限制性的。
38.图1a所示的歧管壳体16由电绝缘/介电聚合物模制材料构成，图1a是图1所示的功率模块组件10沿剖切线aa截取的局部剖视图。非限制性示例性结构材料包括环氧基模制化合物、硅基模制化合物或酚醛基模制化合物。歧管壳体16在其中限定了与图1的冷却剂入口15流体连通的内腔23。内腔23被显示为由歧管壳体16界定的大致矩形的腔室，因此包含功率模块14。与内腔23流体连通的冷却剂出口17被配置成例如经由夹具、软管/管道、阀等的网络连接到图1的冷却剂供应源21。在其各种实施例中，图1和1a的脉管喷射冷却系统12的特征在于没有o形环，内部密封仅通过构成部件的整体形成来实现。
39.在本公开的范围内，脉管喷射冷却系统12包括至少一个射流冲击板，即第一射流冲击板25和分离的第二射流冲击板125中的一个或两个。也就是说，尽管根据本教导可以使用双侧冷却，例如，当热量从第一主表面30和第二主表面130辐射时，可以设想第一或第二主表面30或130之一被冷却的实施例。本领域的技术人员将会理解，在这样的实施例中，可以取消射流冲击板25或125中的一个，冷却剂20被引导通过剩余的射流冲击板25或130以冷却相应的主表面30或130。因此，在本公开的范围内，单侧冷却是可能的。
40.在所示的非限制性双侧冷却构造中，相应的第一和第二射流冲击板25和125在歧管壳体16的内腔23内彼此平行布置。相应的第一和第二射流冲击板25和125与歧管壳体16共同模制/包覆模制，如下文特别参照图8所述，并且由适合应用的材料构成。在可能的结构中，第一和第二射流冲击板25和125由金属构成，例如但不限于铜、黄铜或铝。可选地，相应的第一和第二射流冲击板25和125可以由聚合物材料构成，该聚合物材料可以是用于构造歧管壳体16的相同的介电聚合物模制材料。
41.图1a的第一射流冲击板25限定了第一组开口26。如下面参考其余附图所解释的，第一组开口26引导通过图1的冷却剂入口15的冷却剂20到达平面功率模块14的第一主表面30上。类似地，第二射流冲击板125限定了第二组开口126，第二组开口126被构造成将穿过图1的冷却剂入口15的冷却剂20引导到功率模块14的第二主表面130上。由位于功率模块14内的半导体开关管芯(未示出)的快速切换产生的热量辐射到相应的第一和第二主表面30和130，并被传递到冲击在其上的冷却剂20，加热的冷却剂20最终作为冷却剂出口流(箭头oo)从内腔23中流通出来并通过冷却剂出口17。
42.为此，内腔23可以被分成上腔室123和下腔室223。当通过图1的冷却剂入口15进入歧管壳体16时，在来自外部电池操作或发动机驱动的冷却剂泵(未示出)的压力下，冷却剂20进入相应的上腔室123和下腔室223。由于上腔室123和下腔室223的尺寸相等，并且与设置在内腔23内的平面功率模块14的距离相等，冷却剂流和热传递在第一主表面30和第二主表面130上大致相等。
43.关于图1a的相应的第一和第二射流冲击板25和125，各组开口26和126共同执行脉管射流冲击功能，以从两侧，即从其相应的第一和第二主表面30和130辐射冷却平面功率模块14。在一可能的构造中，第一和第二射流冲击板25和125例如通过包覆成型嵌入歧管壳体
16的介电聚合物模制材料中。尽管为了说明简单起见，各组开口26和126显示为圆形孔，但是本领域技术人员将会理解，在本公开的范围内，可以使用各组开口26和126的各种形状和构造来增强热传递。
44.简要参考图2，示出了相应的第一组和第二组开口26和126的代表性轴向轮廓28，轮廓28相对于流动方向示出，即箭头ii和oo，该流动方向沿着各种开口26和126的中心轴线。轮廓28可以包括扭曲或螺旋形轮廓128，以在横向方向上施加动量，可能能够改善羽流角度和穿透控制，或者包括会聚/发散轮廓228，以加速然后减速冷却剂20的流动。这种结构有助于控制羽流角度和夹带。其他代表性轮廓28可包括限定的复杂轮廓328，以控制气蚀或流动分离，或者可能为各组开口26和126提供粗糙轮廓428，以赋予期望程度的湍流并促进雾化。
45.在其他配置中，各组开口26和126可以具有不对称轮廓528，以实现更好的质量分布和流量控制，流速(v)550代表这种控制。可选地，第一组开口26和第二组开口126可以沿着它们各自的轴线设置有线性几何过渡轮廓628，用于质量分布控制和改进的结构完整性。可以设想这些和其他轮廓，利用附加制造技术能够构造具有高度几何复杂性的轮廓。
46.如下所述，图1a的第一和第二射流冲击板25和125可以可选地构造成离散的喷嘴板，在这种情况下，各组开口26和126是离散的/单独的喷嘴，具有图2的轮廓28之一、直的圆柱形轮廓或另一合适的轮廓28。第一和第二射流冲击板25和125的示例喷嘴板构造在图3-5中示出，并在下面详细描述。可选地，第一和第二射流冲击板25和125可构造成如图6和7所示的狭槽板，在这种情况下，相应的第一和第二组开口26和126构造成细长的连续狭槽。
47.参考图3，在沿着上述xyz坐标系的指示xz轴的示意性截面图中描绘了功率模块组件10。冷却剂20的入口流(箭头ii)经由冷却剂入口15进入歧管壳体16，为了清楚起见，省略了冷却剂入口15的外部结构，但是在图1中示出。冷却剂20在穿过第一和第二组开口26和126到达平面功率模块14之前，在冷却剂入口15的终端31处分开，平面功率模块14缩写为“pec”，针对的是“功率电子部件”，例如半桥或全桥功率逆变器模块。加热的冷却剂20然后作为出口流(箭头oo)经由冷却剂出口17离开歧管壳体16。如本领域技术人员将理解的，下游热交换器(未示出)可用于提取热量并将冷却剂20返回到图1的冷却剂供应源21，用于再循环到冷却剂入口15
48.图4和图5示出了图1-3的实施例的替代配置。这里，第一组开口26由入口流体通道34、134提供服务，入口流体通道34、134连接到相应的冷却剂歧管40和140或与相应的冷却剂歧管40和140一体形成，冷却剂歧管40的代表性构造示意性地描绘在图5中。图5所示的冷却剂歧管140代表冷却剂歧管140，因此是其相关结构特征的示例。出口通道35和135的类似网络被创建用于回收冷却剂20。虽然图4的透视图显示了用于将冷却剂20引导到平面功率模块14上的第一组开口26，但是为了提取加热的冷却剂20，在图5中显示了类似的开口26。
49.在图4和5的实施例中，加热的冷却剂20的回收可以通过有利于以期望的方式引导加热的冷却剂20的抽吸或有目的的定向来辅助。此外，尽管为了更好地说明冷却剂20的锥形射流的喷射以及随后对功率模块14的冲击，内腔23被显示为具有气穴，但是在实际实施例中，内腔23可以完全充满冷却剂20，这取决于内腔23的尺寸和冷却剂20的喷射速率。
50.图6和7示出了功率模块组件10的又一实施例。这里，图2-5的喷嘴射流结构被上述第一和第二射流冲击板25和125的槽板实施例代替，即作为槽板225a和225b。在所示实施例
中，冷却剂20从冷却剂歧管400进入，如图6中的ii所示。冷却剂歧管400的代表性配置在图7的示意性平面图中示出。被接纳的冷却剂20(箭头ii)沿着冷却剂入口槽50a的整个长度被引导到平面功率模块14的暴露的第一主表面30上，每个冷却剂入口槽50a是细长的连续开口，而不是前面描述的实施例中的离散开口。类似的冷却剂歧管400将被定位成对图6的暴露的第二主表面130执行相同的功能。加热的冷却剂20然后进入相邻的冷却剂出口槽50b，在那里加热的冷却剂20最终作为出口流流出歧管壳体16(箭头oo)。
51.图7的冷却剂入口槽50a与冷却剂出口槽50b间隔开，使得给定的冷却剂入口槽50a紧邻相邻的冷却剂出口槽50b。如图6所示，冷却剂入口槽50a的终端因此被配置为槽喷口226a和226b，箭头45表示冷却剂入口槽50a和相邻冷却剂出口槽50b之间的冷却剂20的流动。如图6所示，每个冷却剂槽50a和50b具有大致恒定的横截面，槽喷口226a和226b的特定轮廓通过如图所示的流动面积的逐渐减小而增加。如图所示，冷却剂槽50a和50b由用于构造歧管壳体16的相同介电聚合物模制材料构成。然而，在其他实施例中，冷却剂槽50a和50b可以由金属或其他合适的材料构成。
52.现在参考图8，在代表性实施例中，用于制造图1-3的代表性实施例中所示的功率模块组件10的方法100从框b102开始。框b102包括将平面功率模块14、第一射流冲击板25和第二射流冲击板125定位在第一模具中。如上所述，相应的第一和第二射流冲击板25和125限定了各组开口26和126，各组开口26和126又构造成将冷却剂20引导到功率模块14的相应的第一或第二主表面30或130上。框b102的顺序在图8中缩写为14，25，125
→
m1，m1代表上述第一模具。如本领域所理解的，这种模具被构造成在随后的包覆成型或共同模制步骤之前将功率模块14以及第一和第二射流冲击板25和125支撑和保持在期望的相对位置。一旦以这种方式放置了部件，方法100就前进到框b104。
53.框b104包括将牺牲材料注入第一模具。然后允许注入的牺牲材料固化或硬化，该顺序在图8中缩写为sac mat
→
m1。方法100然后前进到框b106。
54.关于框b104中使用的牺牲材料，可以使用压缩成型、真空成型、热成型、注射成型、吹塑成型、型材挤出或其组合来引入这种材料或其组合。牺牲材料可以以液体或相对软的材料的形式引入，并且可以允许在第一模具内固化或硬化牺牲材料，例如通过冷却和/或固化。这里考虑的牺牲材料是“牺牲性的”，意思是可从第一模具移除，而不损害功率模块14以及图1a所示的第一和第二射流冲击板25和125的物理和/或结构完整性。
55.在一些实施例中，用作框b104的一部分的牺牲材料可以是在环境温度下呈现固相的材料，但是在加热到低于约175℃的温度时，转变为液相或气相。牺牲材料可以是在环境温度下呈现固相，但是在加热到高于环境温度但低于175℃的温度时热分解(例如热解或氧化)的材料。牺牲材料可以溶于水性介质(例如水)或非水性介质(例如丙酮)，或者通过化学蚀刻剂、如酸(例如盐酸、硫酸和/或硝酸)来溶解。
56.牺牲材料的实施例包括熔点低于175℃的金属合金焊料，例如锡基合金焊料。在框b104中的牺牲材料的一些实施例中可用的可燃材料包括黑色粉末，即硫、木炭和硝酸钾的混合物、季戊四醇四硝酸酯、可燃金属、可燃氧化物、铝热剂、硝化纤维素、热解纤维素、闪光粉末和/或无烟粉末。这种可燃材料的闪点可能低于175℃。可用于牺牲材料的水溶性材料的例子包括无机盐和/或金属氧化物，例如氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠、氯化钙、氯化镁、硫酸钠、硫酸镁和/或氧化钙。可被配制成在低于175℃的温度下热分解并因此可用于牺
牲材料的聚合材料的例子包括聚乳酸(pla)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(bopet)、纤维素、聚丙烯、高密度或低密度聚乙烯(hdpe、ldpe)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、聚(碳酸亚烷基酯)共聚物及其组合。
57.在框b104处牺牲材料固化或硬化时从框b104到达的框b106需要移除平面功率模块14、第一射流冲击板25、第二射流冲击板125，同时上述牺牲材料仍在原位。随后将移除的部件放入第二模具中，该工艺顺序缩写为“sac mat，14，25，125
→
m2”。一旦该序列完成，方法100进行到框b108。
58.框b108需要将介电聚合物模制材料注射到第二模具中，从而形成图1和1a的歧管壳体16，该顺序在图8中缩写为“inj pm
→
m2”。然后允许材料在第二模具内固化和硬化，从而围绕平面功率模块14、第一射流冲击板25和第二射流冲击板125形成歧管壳体16。一旦硬化完成，方法100进行到框b110。
59.关于图1a所示的歧管外壳16，在不同的实施例中，合适的构造材料可以包括热固性或热塑性聚合物材料。用于构造歧管壳体16的特定聚合物材料可以作为液体或相对柔软的可延展材料引入模具中，并被允许通过冷却和/或固化在其中固化。歧管壳体16的代表性构造材料包括但不限于如上所述的环氧树脂、硅或酚醛树脂，以及聚氨酯、聚酰亚胺、聚丙烯、尼龙、热塑性烯烃、聚碳酸酯、聚四氟乙烯和/或它们的组合。
60.上述歧管壳体16可以是整体的单件结构，即，在单个制造步骤中围绕平面功率模块14以及第一和第二射流冲击板25和125形成。在其他实施例中，歧管壳体16可以形成为两个分立的对称的半部，围绕功率模块14定位，然后使用适合应用的粘合剂或密封剂，或者通过超声波焊接或焊接技术彼此接合。用于接合歧管壳体16的粘合剂或密封剂可以由在室温下固化的弹性聚合物材料构成。在一些实施例中，这种粘合剂/密封剂可以是硅基聚合物材料，例如室温硫化(rtv)硅酮。
61.在框b110，方法100接下来包括从第二模具移除图1的功率模块组件10，然后移除牺牲材料。框b110的最终结果是提供功率模块组件10。牺牲材料的去除取决于所使用的特定材料，其具有上述各种类型。这种材料可以是水溶性的或可溶解在特定溶剂中的，例如，或者是可燃的、易碎的，或者可以根据特定的结构以多种方式移除，在这种实施例中移除包括用所述水或溶剂冲洗、施加振动能量、燃烧等。额外的加工或精加工技术可以作为框b110的一部分应用，以根据需要精加工功率模块组件10，该顺序在图7中缩写为fnsh(10)。
62.本教导能够构造平面功率模块14，其可以通过撞击射流阵列从两侧冷却，各种示例如图1a-7所示。各图中所示的歧管壳体16可以支撑图1a的相应的第一和第二射流冲击板25和125的金属或共同模制的聚合物实施例，歧管壳体16相对于功率模块14，即热源自密封，从而将冷却剂20保持在内腔23中。自密封可以使用机械压力、化学粘附或两者来实现。因此，结合图2的各种几何形状和图3-7的交替通道配置以及图9的可选外部散热片72，可以实现图1a的功率模块14的双侧冷却。鉴于前述公开内容，本领域技术人员将容易理解这些和其他益处。
63.详细描述和附图或图形支持和描述了本教导，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施例，但是存在各种替代设计和实施例来实践所附权利要求中限定的本教导。此外，本公开明确地包括上面和下面呈现的元素和特征的组合和子组合。