CN102130070A - 用于直接衬底冷却的功率电子衬底 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于直接衬底冷却的功率电子衬底。具体地，提供了适于直接衬底冷却的功率电子衬底所用的系统和装置。功率电子衬底包括：第一表面，配置成具有设置在其上的电路；第二表面；以及第二表面上的多个物理特征。所述物理特征配置成促进在冲击第二表面的冷却剂中的紊流边界层。
Description
关于联邦资助研究或开发的声明
本发明在由美国能源部给予的DE-FC26-07NT43123的政府资助下进行。政府在本发明中享有特定权利。
技术领域
这里描述的主题的实施例总地涉及功率电子模块，并且更特别地，本主题的实施例涉及具有适用于直接衬底冷却方法的衬底的逆变器功率模块。
背景技术
许多电气部件在耗散电能时生成作为副产品的热。过热经常影响电子部件的性能和可靠性，并且因而例行对电气设备进行冷却以防止过热。
在许多功率电子应用中，在期望高效散热的时候使用热沉。热沉通过热接触吸收并散去来自电气部件的热。例如，可以将热沉焊接或安装到功率电子衬底以冷却该衬底。在更高功率应用中，通常增加热沉的尺寸以改善其热容量。增加热沉的尺寸导致了相应功率电子模块的增加的成本、重量以及体积。从封装的角度来看，功率电子模块的该增加的重量和体积是不期望的。例如，在汽车应用中，发动机罩下的封装空间是有限的，并且增加车辆的重量是不期望的。
可以采用替代性冷却方法来冷却功率电子衬底。然而，与热沉比较，当功率电子衬底的表面积增加时，这些替代性冷却方法变得不太有效。
发明内容
根据一个实施例，提供了用于电子衬底的装置。该电子衬底包括：第一表面，其配置成具有设置在该第一表面上的电路；第二表面；以及第二表面上的多个物理特征。多个物理特征配置成促进冲击到第二表面上的冷却剂中的紊流边界层。
根据另一个实施例，提供了一种适用于车辆的功率逆变器模块。该功率逆变器模块包括具有第一表面和第二表面的功率电子衬底。第二表面与第一表面电绝缘，并且第二表面包括多个紊流引发特征，所述多个紊流引发特征配置成促进与第二表面接触的流体中的紊流。功率逆变器模块还包括设置在第一表面上的逆变器电路。
在另一个实施例中，提供了一种电子模块。该电子模块包括：具有第一表面和第二表面的功率电子衬底；设置在第一表面上的电路；以及适于容纳功率电子衬底的支撑框架。支撑框架包括适于允许冷却剂冲击功率电子衬底的第二表面的一个或多个开口。第二表面包括阻止冷却剂和功率电子衬底的第二表面之间的层流边界层的多个物理特征。
提供本发明内容，以便用简单的形式介绍概念的选择，这将在下面的具体实施方式中进行进一步说明。本发明内容不意欲指出所主张的主题的关键特征或重要特征，也不意欲被用作确定所主张的主题的范围的辅助。
本发明还提供了以下方案：
1. 一种电子衬底，包括：
第一表面，其配置成具有设置在所述第一表面上的电路；
第二表面；以及
位于所述第二表面上的多个物理特征，所述多个物理特征配置成促进在冲击到所述第二表面的冷却剂中的紊流边界层。
2. 根据方案1所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征与所述第二表面是一体的。
3. 根据方案1所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征中的至少一个物理特征从所述第二表面凸起。
4. 根据方案3所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征中的至少一个物理特征被附接到所述第二表面。
5. 根据方案3所述的电子衬底，其中，所述电子衬底的临近所述多个物理特征中的所述至少一个物理特征的部分被选择性地移除以形成从所述第二表面的凸起。
6. 根据方案1所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征中的至少一个物理特征包括在所述第二表面中的凹陷。
7. 根据方案6所述的电子衬底，其中，在不具有所述多个物理特征时，存在沿着所述第二表面的层流边界层，其中所述凹陷的深度小于所述层流边界层的厚度的两倍。
8. 根据方案1所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征均匀地分布在所述第二表面上。
9. 根据方案1所述的电子衬底，其中，在不具有所述多个物理特征时，存在沿着所述第二表面的层流边界层，其中所述多个物理特征的垂直于所述第二表面的尺度小于所述层流边界层的厚度的两倍。
10. 根据方案1所述的电子衬底，在不具有所述多个物理特征时，存在沿着所述第二表面的层流边界层，其中所述多个物理特征的物理特征之间的间隔距离大于或等于所述层流边界层的厚度。
11. 一种适用于车辆的功率逆变器模块，包括：
功率电子衬底，所述功率电子衬底具有第一表面和第二表面，所述第二表面与所述第一表面电绝缘，其中所述第二表面包括多个紊流引发特征，所述多个紊流引发特征配置成促进与所述第二表面接触的流体中的紊流；以及
逆变器电路，所述逆变器电路设置在所述第一表面上。
12. 根据方案11所述的功率逆变器模块，其中，所述功率电子衬底包括：
第一层，所述第一层是导电的并且具有设置在所述第一层上的逆变器电路；
第二层，所述第二层是导热的并且具有设置在所述第二层上的所述多个紊流引发特征；以及
中间层，所述中间层介于所述第一层和所述第二层之间，所述中间层提供所述第一层和所述第二层之间的电绝缘。
13. 根据方案11所述的功率逆变器模块，还包括支撑框架，所述支撑框架包括适于允许冷却剂与所述功率电子衬底的所述第二表面相互作用的一个或多个开口，其中所述多个紊流引发特征促进所述冷却剂和所述功率电子衬底之间的紊流边界层。
14. 根据方案13所述的功率逆变器模块，其中所述多个紊流引发特征垂直于所述功率电子衬底的所述第二表面的尺度小于所述冷却剂和所述功率电子衬底之间的层流边界层的厚度的两倍。
15. 根据方案11所述的功率逆变器模块，其中，所述多个紊流引发特征基本上相对于所述逆变器电路。
16. 根据方案11所述的功率逆变器模块，其中：
所述功率电子衬底的所述第二表面包括第一导热材料；以及
所述紊流引发特征由所述第一导热材料形成。
17. 一种电子模块，包括：
功率电子衬底，所述功率电子衬底具有第一表面和第二表面，其中所述第二表面包括多个物理特征；
电路，所述电路设置在所述第一表面上；以及
支撑框架，所述支撑框架适于容纳所述功率电子衬底，所述支撑框架包括适于允许冷却剂冲击所述功率电子衬底的所述第二表面的一个或多个开口，其中所述多个物理特征阻止所述冷却剂和所述功率电子衬底的第二表面之间的层流边界层。
18. 根据方案17所述的电子模块，其中，所述多个物理特征的垂直于所述第二表面的尺度小于所述层流边界层的厚度的两倍。
19. 根据方案17所述的电子模块，其中，所述多个物理特征的物理特征之间的间隔距离大于所述层流边界层的厚度。
20. 根据方案17的电子模块，其中，所述多个物理特征是对称的并且关于所述功率电子衬底的所述第二表面均匀分布。
附图说明
当接合以下附图并参考具体实施方式和权利要求时，可以获得对于所述主题的更加完整的理解，在附图中相似的附图标记指示相似的元件。
图1是根据一个实施例的适于在车辆中使用的功率逆变器模块的分解图；
图2是根据一个实施例的图1的功率逆变器模块的下支撑框架以及功率电子衬底沿着线2-2的截面图；
图3是根据一个实施例的具有从功率电子衬底的表面凸起的特征的适用于图1的功率逆变器模块的功率电子衬底的立体图；以及
图4是根据一个实施例的具有从功率电子衬底的表面凹陷的特征的适用于图1的功率逆变器模块的功率电子衬底的立体图。
具体实施方式
下述具体描述在本质上仅是说明的，并且不意欲限制所述主题的实施例或这样的实施例的应用或使用。如同这里所使用的，词语“示例”指的是“作为例子、实例或说明”。这里描述作为示例的任何实施不是必须被理解作为比其他实施优选或有利。另外，在前述技术领域、背景技术、发明内容或后述具体实施方式中提出的任何明显的或暗含的理论均不应当约束本发明。
尽管下述附图可以描述元件的一个示例布置，但是在所描述的主题的实施例中可以存在另外的中间元件、设备、特征或部件。另外，也可以在下述描述中使用特定的术语来仅作为参考的目的，而并不意欲进行限制。例如，诸如“上”、“下”、“顶部”和“底部”之类的术语指的是附图中进行参考的方向。这样的术语可以包括上述特别提及的词语、这些词语的衍生词语以及相似含义的词语。类似地，指示结构的术语“第一”、“第二”和其它这样的数字术语并不暗含序列或顺序，除非由上下文清楚地指出。
这里描述的技术和概念通常涉及适用于直接衬底冷却的功率电子衬底。暴露于液体冷却剂的功率电子衬底的表面包括这样的物理特征，其配置成阻止沿着功率电子衬底的表面形成层流边界层并且增加暴露至冷却剂的功率电子衬底的有效表面积。紊流热边界以及增加的表面积提高从功率电子衬底至冷却剂的热传输效率，并且因而，更加有效地降低了在功率电子衬底的相对表面上的部件的温度。
现在参考图1-2，在示例性实施例中，功率模块100包括（不是限制性的）功率电子衬底102、下支撑框架104以及上支撑框架106。应当理解，图1出于说明的简洁和方便而描述了功率模块100的简化表示，而并不意欲以任何方式限制主题的范围。
在示例性实施例中，通过将支撑框架104、106接合，来支撑和/或包裹功率电子衬底102以形成功率模块100。在此方面，支撑框架104、106配置成容纳和/或基本上包围功率电子衬底102，并当接合支撑框架104、106时限制功率电子衬底102相对于支撑框架104、106的移位。在示例性实施例中，支撑框架104、106被实现作为注塑模制塑料框架，然而，在替代性实施例中，支撑框架104、106可以被实现为金属（例如铝或其它适当金属）或具有充分刚性的另外的适当材料。功率电子衬底102被设置在支撑框架104、106之间并且密封元件108被设置在功率电子衬底102和下支撑框架104之间。
在示例性实施例中，下支撑框架104限定暴露区域112，该暴露区域112适用于允许冷却剂或直接衬底冷却方法与功率电子衬底102的下表面114的部分相互作用，所述下表面114的部分基本上与暴露区域112对准。在示例性实施例中，密封元件108包围暴露区域112的周界，从而使得当支撑框架104、106被压缩并接合以形成功率模块100时，密封元件108关于暴露区域112提供了下支撑框架104和功率电子衬底102之间的压缩密封。在示例性实施例中，下支撑框架104包括适于直接衬底冷却（例如喷射冲击冷却）的暴露区域112内的一个或多个开口140，如同下面更加详细描述的。根据一个实施例，当接合支撑框架104、106时，开口140的上表面和功率电子衬底102的下表面114分开大约2至3毫米（mm）。下支撑框架104相对于暴露区域112中的功率电子衬底102凹陷，以提供用于经由开口140提供至功率电子衬底102的下表面114的冷却剂的贮池144（或室）。在此方面，贮池144包括功率电子衬底102和下支撑框架104之间的空隙或空间，下支撑框架104基本上与暴露区域112对准或者以另外的方式与暴露区域112对应。如在图2中最佳示出的那样，在示例性实施例中，下支撑框架104配置成使得贮池144的下表面倾斜或有坡度，从而使得功率电子衬底102和下支撑框架104之间的贮池144的容量朝向切断区域146而增加，切断区域146提供了用于使冷却剂离开贮池144并且横向地（例如，基本上平行于功率电子衬底102的下表面114）引导或者以另外方式控制冷却剂流动的管道。
在示例性实施例中，冷却机构与下支撑框架104形成为一体和/或与下支撑框架104接合，并且配置成使得冷却机构沿箭头142指示的方向通过开口140向功率电子衬底102提供冷却剂。例如，冷却机构可以被接合以支撑下支撑框架104并且适于将喷射冲击冷却经由开口140提供至临近支撑框架104并且与暴露区域112对准的功率电子衬底102的暴露表面114。喷射冲击冷却应当被理解为指的是使用喷射来提供和/或引导液体冷却剂流体流经过开口140从而使得液体冷却剂流体被冲击到功率电子衬底102的下表面114上的过程。在示例性实施例中，冷却剂被经由开口140基本上垂直（或正交）于（即沿箭头142指示的方向）功率电子衬底102的下表面114而喷射到贮池144。如下更加详细描述的，冷却剂与功率电子衬底102撞击或者以另外的方式冲击，并且变得沿着功率电子衬底102的下表面114径向向外偏移。上支撑框架106的交叉支撑部118与暴露区域112相对并且横跨功率电子衬底102提供了分散的支撑和结构刚性，以降低或防止功率电子衬底102的偏移（例如朝向上支撑框架106），该偏移是作为由冷却剂的流动导致的力以及在跨越功率电子衬底102的相对表面上的周围压力差的结果。在示例性实施例中，功率电子衬底102的下表面114是电冷的，从而使得冷却机构可以利用散热器冷却剂或其它适当冷却剂，如同在现有技术中常用的。在替代性实施例中，如果冷却功率电子衬底102的电热表面，则冷却机构可以利用和/或提供电介质冷却剂。
在示例性实施例中，功率电子衬底102的上表面116包括电热表面，该电热表面包括用于功率逆变器的电迹线和电路126，该功率逆变器适用于和电动车辆和/或混合动力车辆中的电机一起使用。逆变器电路126包括配置成适于从直流电至交流电的功率转换的一个或多个半导体设备和/或其它适当的元件，如同在现有技术中常用的。在示例性实施例中，逆变器电路126包括多个晶体管（例如绝缘栅双极晶体管或IGBT），每个晶体管具有配置成与各个晶体管反向并联的二极管。
根据一个或多个实施例，功率电子衬底102包括上层120、中间层122和下层124。上层120被实现作为导电层，该导电层包括传导材料，例如铜、铝、或另外的适当材料。在示例性实施例中，上层120的厚度在大约0.3到0.4 mm之间，然而，在实际实施例中，上层120的厚度可以根据特定应用的需要而变化。根据实施例，可以在功率电子衬底102的上层120上形成、焊接、安装、附接、或以另外的方式设置逆变器电路126。在示例性实施例中，下层124被实现作为导热层，该导热层通过中间层122与上层120电绝缘。在此方面，中间层122实现为非传导材料，其提供了上层120和下层124之间的充分电绝缘。在示例性实施例中，中间层122包括陶瓷材料，例如氧化铝、氮化铝、氮化硅等。在示例性实施例中，中间层122的厚度在大约0.3至0.6 mm之间，然而，在实际实施例中，中间层122的厚度可以根据特定应用的需要而变化。下层124可以被实现作为传导材料，例如铜、铝或另外适当的材料。
根据一个或多个实施例，功率电子衬底102被实现作为直接敷铜（DBC）衬底。在这样的实施例中，上层120被实现为具有电迹线和/或连接性（例如，电热的）并且包括逆变器电路126的蚀刻的铜层，中间层122包括陶瓷材料，并且下层124被实现作为另一个铜层，该另一个铜层可以被蚀刻或电连接或可以不被蚀刻或电连接（例如，电冷的）。下层124的下表面114的至少一部分通过暴露区域112被暴露至冷却剂。在此方面，根据一个或多个实施例，当下层124包括铜时，下层124的下表面114可以镀镍以防止下层124和贮池144中的冷却剂之间的电镀失配（galvanic mismatch）。应当理解，这里描述的主题不限于DBC衬底，并且在替代性实施例中，可以使用其它合适的衬底材料，例如直接敷铝（DBA）、绝缘金属衬底（IMS）或裸铜，如同本领域常用的。
如同图2中最佳示出的那样，在示例性实施例中，功率电子衬底102的下表面114和/或下层124包括一个或多个紊流引发特征150。如这里所使用的，紊流引发特征应当被理解为这样的物理特征，该物理特征促进沿着具有紊流引发特征的表面的紊流热边界层，即，紊流引发特征阻止沿着表面的层流边界层。热边界层应当被理解为指的是在表面的特定距离内的流体区域，其中在距离流体该特定距离处的流体温度基本上等于（例如在1%或5%）离开表面的流体的周围温度。紊流引发特征150也增加了功率电子衬底102的下表面和/或下层124暴露至冷却剂的有效表面积。
如上所述，在示例性实施例中，冷却机构在与功率电子衬底102的下表面114基本垂直的方向（如箭头142所示）从开口140提供冷却剂。在示例性实施例中，冷却剂与功率电子衬底102的下表面114撞击或者以另外方式冲击并且径向向外和基本上平行于功率电子衬底102的下表面114（例如沿着下表面114正交于箭头142）而偏移或另外引导。在此方面，在不具有紊流引发特征150时，冷却剂相对于功率电子衬底102的下表面114径向向外并基本上成层流状流动，导致了基本上层流热边界层。如上所述，紊流引发特征150沿着功率电子衬底102的下表面114和/或下层124促进液体冷却剂的紊流流动并且阻止平行于功率电子衬底102的下表面114和/或下层124的液体冷却剂的层流流动。因而，通过紊流引发特征150，沿着功率电子衬底102的下表面和/或下层124的液体冷却剂中的热边界层变得更加紊流。沿着功率电子衬底102的下表面的紊流热边界导致了从功率电子衬底102至冷却剂的改善的热传输率和/或热传送量。
如下面将更加详细描述的那样，根据实施例，紊流引发特征150可以被实现作为从功率电子衬底102的下表面114和/或下层124的凸起，到功率电子衬底102的下表面114和/或下层124中的凹陷，或者它们的组合（例如下表面114上的凸起和凹陷的组合）。根据一个或多个实施例，紊流引发特征150在与暴露区域112对准的功率电子衬底102的下表面的整个部分上均匀分布。在这样的实施例中，每个紊流引发特征150与其它紊流引发特征150之间分开基本上相同的间隔距离。在替代性实施例中，根据特定应用的需要，在功率电子衬底102的下表面上，紊流引发特征150可以具有不均匀的分布。例如，紊流引发特征150可以集中在功率电子衬底102的下部表面上的特定面积或区域中，该面积或区域特别容易具有（或易于具有）层流流动和/或层流热边界层。可选地，紊流引发特征150可以集中在功率电子衬底102上的具有较大热传输需求的面积或区域中，例如，在具有更高功率处理和/或热需求的逆变器电路126的电部件（例如IGBT）之下的功率电子衬底102的面积和/或区域中。在此方面，紊流引发特征150可以设置在与逆变器电路126基本相对的功率电子衬底102上。在示例性实施例中，间隔距离（即紊流引发特征150之间的距离）大于或等于会在不具有紊流引发特征150的下表面114上形成的层流热边界层的厚度。
现在参考图3，根据一个实施例，紊流引发特征300从功率电子衬底302（例如功率电子衬底102）的表面304（例如下表面114）凸起。如图3所示，紊流引发特征300具有基本上圆形截面，并且是对称的。然而，应当注意在其它实施例中，紊流引发特征300可以具有不同形状的截面和/或可以相对于彼此非对称，并且图3不意欲以任何方式限制所述主题的范围。根据一个或多个实施例，紊流引发特征300是光滑的和/或弧形的，并且以允许沿着功率电子衬底302的表面304（即平行于表面304）的基本上连续的流动的方式与功率电子衬底302的表面304相接。
在示例性实施例中，紊流引发特征300从表面304垂直凸起的距离（或量）小于或等于层流热边界层的厚度的两倍，该层流热边界层是在不具有紊流引发特征300时将会沿着功率电子衬底302的表面304形成的。例如，根据一个实施例，不具有紊流引发特征300的层流热边界层近似0.1 mm厚，其中紊流引发特征300从功率电子衬底302的表面304凸起大约0.15 mm，与不具有紊流引发特征300的功率电子衬底302相比，产生了功率电子衬底302的下表面的有效表面积的20%的增加，以及功率电子衬底302的相对表面（例如上表面116）的温度的18%的减少。
根据一个实施例，紊流引发特征300由与功率电子衬底302的表面304的相同材料形成。例如，根据一个实施例，功率电子衬底302中围绕将要形成紊流引发特征300的区域的部分可以被选择性地移除（例如通过蚀刻、机械加工、冲压等），从而导致紊流引发特征300从功率电子衬底302的表面304凸起。在替代性实施例中，可以将紊流引发特征300安装、焊接、紧固或以另外方式附接到功率电子衬底302的表面304上。在此方面，紊流引发特征300可以包括与功率电子衬底302的下表面（例如下层124）不同的导热材料，例如碳纳米管。
现在参考图4，根据另一个实施例，紊流引发特征400包括在功率电子衬底402（例如功率电子衬底102）的表面404（例如下表面114）中的凹陷或空隙。如图4所示，紊流引发特征400是对称的并且具有基本上圆形的截面。然而，应当注意在其它实施例中，紊流引发特征400可以具有不同形状的截面和/或可以彼此不对称，并且图4不意欲以任何方式限制所述主题的范围。在示例性实施例中，紊流引发特征400从表面404垂直收回的深度（或量）小于或等于层流热边界层的厚度的两倍，该层流热边界层是在不具有紊流引发特征400时将会沿着功率电子衬底402的表面404形成的。例如，根据一个实施例，不具有紊流引发特征400的热边界层近似0.1 mm厚，其中紊流引发特征400从功率电子衬底402的表面404收回大约0.15 mm，与不具有紊流引发特征400的功率电子衬底402相比，产生了功率电子衬底402的下表面的有效表面积的20%的增加，以及相对表面（例如上表面）的温度的13%的减少。功率电子衬底402的部分可以被选择性地移除（例如通过蚀刻、挤压、机械加工、冲压等），以与上述方式相似地提供功率电子衬底402的表面404中的凹陷特征400。例如，在将要形成紊流引发特征400的面积中的功率电子衬底402的表面404的部分可以被蚀刻以移除功率电子衬底402的部分，导致相对于表面404的凹陷区间400
上述系统和/或方法的一个优势在于可以不使用热沉来冷却功率电子衬底。设置在功率电子衬底的暴露至冷却剂的表面上的紊流引发特征在功率电子衬底的表面处产生了紊流热边界层并且增加了暴露至冷却剂的功率电子衬底的有效表面积，从而改善了直接衬底冷却方法的有效性。根据特定应用的需要以及可用材料和制造技术，紊流引发特征可以从功率电子衬底的表面凸起、或者凹陷入功率电子衬底表面中、或者采用这两者的组合。另外，紊流引发特征的大小、形状和/或布置可以被改变以实现对于特定应用的期望性能特征。
尽管在上述具体实施方式中已经提供了至少一个示例性实施例，但是应当理解的是，存在大量的变化。应当理解，这里描述的一个或多个示例性实施例不意欲以任何方式限制所主张的主题的范围、应用或配置。相反，上述具体实施方式将为本领域技术人员提供用于实施所描述的一个或多个实施例的便利指导。应当理解，在不偏离由权利要求限定的范围的前提下，能够对元件的功能和布置进行各种修改，其中权利要求的范围包括已知的等同物和在提交该专利申请时可预见的等同物。
Claims (10)
1.一种电子衬底，包括：
第一表面，其配置成具有设置在所述第一表面上的电路；
第二表面；以及
位于所述第二表面上的多个物理特征，所述多个物理特征配置成促进在冲击到所述第二表面的冷却剂中的紊流边界层。
2.根据权利要求1所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征与所述第二表面是一体的。
3.根据权利要求1所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征中的至少一个物理特征从所述第二表面凸起。
4.根据权利要求3所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征中的至少一个物理特征被附接到所述第二表面。
5.根据权利要求3所述的电子衬底，其中，所述电子衬底的临近所述多个物理特征中的所述至少一个物理特征的部分被选择性地移除以形成从所述第二表面的凸起。
6.根据权利要求1所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征中的至少一个物理特征包括在所述第二表面中的凹陷。
7.根据权利要求6所述的电子衬底，其中，在不具有所述多个物理特征时，存在沿着所述第二表面的层流边界层，其中所述凹陷的深度小于所述层流边界层的厚度的两倍。
8.根据权利要求1所述的电子衬底，其中，所述多个物理特征均匀地分布在所述第二表面上。
9.一种适用于车辆的功率逆变器模块，包括：
功率电子衬底，所述功率电子衬底具有第一表面和第二表面，所述第二表面与所述第一表面电绝缘，其中所述第二表面包括多个紊流引发特征，所述多个紊流引发特征配置成促进与所述第二表面接触的流体中的紊流；以及
逆变器电路，所述逆变器电路设置在所述第一表面上。
10.一种电子模块，包括：
功率电子衬底，所述功率电子衬底具有第一表面和第二表面，其中所述第二表面包括多个物理特征；
电路，所述电路设置在所述第一表面上；以及
支撑框架，所述支撑框架适于容纳所述功率电子衬底，所述支撑框架包括适于允许冷却剂冲击所述功率电子衬底的所述第二表面的一个或多个开口，其中所述多个物理特征阻止所述冷却剂和所述功率电子衬底的第二表面之间的层流边界层。
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