KR0173177B1 - 두 개의 다이오드가 직렬 연결된 전력용 다이오드 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최소의 공정으로 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 구조를 갖도록 한 전력용 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 방열판; 상기 방열판상에 각각 별도로 부착되어 상, 하부의 절연 역할을 하는 제1/2절연판; 상기 제1,2절연판 위에 마주보게 설치되며 절연판에 부착되는 밑판과 이에 수직을 이루는 측판이 일체로 구성된 제1,2전극터미널; 상기 제1,2전극터미널의 밑판 상에 각각 부착된 제1 및 제2다이오드; 상기 제1전극터미널 상에 일단이 접촉되고 타단은 제2전극터미널 상의 제2다이오드와 접촉되도록 설치되어 열순환에 기인한 응력을 완화시키는 보조전극터미널; 및, 상기 제1다이오드 상에 설치되어 제1 및 제2다이오드 직렬 연결된 중간 부위에 교류가 흐르도록 하는 제3전극터미널을 구비하여 이루어진데 특징이 있는 것이다.

Description

두 개의 다이오드가 직렬 연결된 전력용 다이오드 모듈

제1도는 본 발명에 의한 전력용 다이오드 모듈의 측면도.

제2도는 제1도의 A-A선에 따른 단면도.

제3도는 제1도의 B-B선에 따른 단면도.

제4도는 제1도의 평면 구성도.

제5도는 본 발명에 의한 전력용 다이오드 모듈의 실시 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 방열판 20, 20a : 세라믹판

30, 30a, 35 : 전극터미널 38 : 보조전극터미널

40, 40a : 다이오드 41, 41a, 42, 42a : 금속판

100 : 전력용 다이오드 모듈 200 : 케이스

300 : 뚜껑 310 : 게이트단자 배출구

본 발명은 전력용 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최소의 공정으로 두 개의 다이오드가 직렬로 연결되도록 한 전력 반도체의 다이오드 모듈에 관한 것이다.

일반적인 전력용 다이오드 모듈은 두 개의 다이오드가 병렬로 연결되어 있으며, 그 구성 형태는 모듈의 전기적 특성, 패키지의 기계적 안정성, 공정 조건에 따라 조금씩 다르다.

또한 종래 다이오드 모듈은 전극터미널이 2단계의 공정을 거쳐 조립되고, 전극터미널(단자)의 형태가 달라 이의 연결을 위해서는 1차 혹은 2차 접합에 의해 연결하였던 바, 따라서 조립이 용이하지 않아 양산성이 떨어지는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한 것으로, 내부 단자의 형태에 의한 열적 기계적 응력에 잘 견디고, 구성이 간단하여 조립이 용이하고 안정하게 양산 가능한 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적 달성을 위한 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈은, 방열판; 상기 방열판 상에 각각 별도로 부착되어 상, 하부의 절연 역할을 하는 제1/2절연판; 상기 제1,2절연판 위에 마주보게 설치되며 절연판에 부착되는 밑판과 이에 수직을 이루는 측판이 일체로 구성된 제1,2전극터미널; 상기 제1,2전극터미널의 밑판 상에 각각 부착된 제1 및 제2다이오드; 상기 제1전극터미널 상에 일단이 접촉되고 타단은 제2전극터미널 상의 제2다이오드와 접촉되도록 설치되어 열순환에 기인한 응력을 완화시키는 보조전극터미널; 및 상기 제1다이오드 상에 설치되어 제1 및 제2 다이오드 직렬 연결시 연결 중간 부위에 교류가 흐르게 하는 제3전극터미널을 구비하여 이루어진 데에 그 특징이 있다.

이하, 본 발명을 첨부 도면에 따라 구체적으로 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 전력용 다이오드 모듈의 측면도를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 방열판(10)의 상부에는 상, 하부의 절연 역할을 하는 제1,2세라믹판(20)(20a)이 각각 부착되어 있고, 그 위에 제1,2전극터미널(30)(30a)의 밑판이 설치되어 있다. 상기 전극터미널은 밑판과 측판이 직각을 이루는 구조로 되어 있으며, 밑판의 단부가 안쪽에 위치하도록 마주보게 설치되어 있다.

그리고, 상기 제1,2전극터미널(20)(20a)의 밑판 상에는 각각 밑판의 보다 면적이 작은 금속판(41)(41a)(42)(42a)이 상,하부면에 부착된 제1,2다이오드(40)(40a)가 형성되어 있고, 제1전극터미널(20)의 밑판 상에 일단이 접촉된 보조전극터미널(38)의 타단이 제2다이오드(40a) 상부의 금속판(42a)에 접촉되도록 형성되어 있다.

이와 같이 형성하기 위하여 보조전극터미널은 직각으로 밴딩하여 양접촉면과의 접촉이 용이하도록 구성하였다.

또한 상기 제1다이오드(40) 상부의 금속판(42) 상에는 제3전극 터미널이 수직으로 세워져 있으며, 이는 무게 중심이 금속판(42) 및 그 하부의 제1다이오드(40)의 중심에 위치되어 있다. 그리고 접촉되는 하부의 측면 형상이 형으로 되어 있고, 상부에 비해 너비가 좁게 형성되어 수직으로 인가되는 응력이 하부의 제1다이오드(40)에 전달되는 것을 완충하도록 구성되어 있다.

아울러, 제1,2 및 3전극터미널(30)(30a)(35)은 마주보는 구조로 되어 있다.

제2도는 제1도의 A-A선에 따른 단면도로 제3전극터미널(35)의 구조 형상을 위주로 하여 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 제3전극터미널(35)은 상광하협형으로 구성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 금속판(42)과 접촉되는 하부는 수직인가되는 응력이 완화되도록 접합 부위(E부분)의 하부가 상부의 폭 보다 좁게 구성되어 있으며, 요홈(36)의 상부의 모듈케이스와의 조립 후에 접혀지는 부분에는 타원형의 구멍이 형성되어 있는 구조이다. 여기서 요홈(36)은 모듈케이스와의 조립 후 상부를 접을 때 용이하도록 형성한 것이며, 이는 제1,2전극터미널(30)(30a)에도 형성되어 있다. 타원형의 구멍은 제3도에 도시된 바와 같은 제2전극터미널(30a)(제1전극터미널도 같은 구조임)에도 형성되어 있으며, 모듈 케이스 및 뚜껑의 조립에 의한 밴딩시 볼트 구멍과의 위치 벗어남을 없애기 위해 형성한 나사 구성이다.

또한 제1,2전극터미널(30)(30a)은 서로 동일한 형상 모양으로 상부족의 밴딩 위치만 다르며, 열응력완화를 목적으로 하부에 원형 구멍과 이 구멍의 상부 좌우에 요홈(37)이 형성되어 있는 구조이다. 이 요홈(37)과 원형 구멍은 전극터미널에서 발생하는 열을 상기 방열판(10) 쪽으로 방출될 수 있도록 형성한 것이다.

제4도는 제1도의 평면 구조를 보이는 도면이다.

도면을 참조하면, 제1,2전극터미널(30)(30a)은 밑판에 비해 측판의 너비가 좁게 형성되어 있으며, 보조전극터미널(38)이 너비가 좁은 판형재료를 직각으로 밴딩하여 설치된 구조를 보여주고 있다.

그리고 방열판(10)의 양단에는 모듈케이스와의 조립 구멍이 형성되어 있다.

제5도에 도시된 모듈(100)과 모듈케이스(200)와 뚜껑(300)이 결합되어 있는 상태에서 알 수 있듯이, 모듈(100)의 상부로부터 케이스(300)를 끼우고 뚜껑(300)을 조립한 다음 모듈(100)의 제1,2 및 3전극터미널(30)(30a)(35)의 상단부를 접혀 밴딩하여 사용토록 한 것이다.

이때에 방열판(10)에 형성된 조립 구멍은 모듈케이스(200)에 양단에 형성된 조립 구멍과 일치하는 위치에 구성함은 당연하며, 뚜껑(300)의 제2전극터미널(30a)이 조립된 쪽의 단부에는 4개의 게이트단자배출구(310)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 두 개의 다이오드가 직렬 연결된 전력용 다이오드 모듈은 다음과 같은 장점을 갖고 있다.

첫째, 방열판(10) 상의 제1,2 및 3 전극터미널(30)(30a)(35)이 서로면을 마주 보고 있는 구조이고, 제1,2전극터미널(30)(30a), 제1,2세라믹판(20)(20a) 및 그리고 제1,2다이오드(50)(50a)가 방열판(10)을 기준으로 대칭적인 구조를 갖고 있기 때문에 조립시 방향의 구분 없이 단순하게 조립할 수 있으므로, 모듈 조립이 단순하고 양산성이 있다.

둘째, 제3전극터미널(35)은 두 개의 다이오드(50)(50a)를 직렬로 연결시 연결 중간 부위에 교류를 흐를 수 있도록 하는 단자로서, 하부다이오드 소자에 직접 접촉되는 구조이다. 따라서 단자에 걸리는 응력이 소자의 수직으로 전달되므로 이에 따른 소자의 신뢰성 하락을 방지하기 위한 수단으로 다이오드 소자 쪽에 접촉되는 하부를 형으로 구부린 구조로 형성함과 동시에 폭을 좁게 형성하면서 단자를 하나로 접합에 의해 일체화시킨 것이므로 종래와 같이 2단계의 공정을 거치지 않고 한 번에 제작할 수 있는 것이며, 따라서 양산 제작할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 단자의 형태는 모듈의 조립 공정을 어떠한가에 따라 달라질 수 있으며, 종래에는 제조 회사 별로 단자의 형태를 다르게 제작하였다.

예를 들면 응력을 줄이기 위해 꽈배기형의 돌기를 만들고 이를 주단자에 접합한 후 다이오드 소자에 접합하는 형태, 다이오드 소자의 크기에 맞는 사각 형태의 판을 주단자에 접합한 후 소자에 접합하는 형태로 된 것 등을 포함하여 모두 서로 다른 두 개의 재료를 접합시킨 후 소자에 부착시키는 형태로 되어 있었다. 따라서 종래의 단자는 2개의 공정에 의해 조립할 수밖에 없었다.

따라서 본 발명에서는 수직으로 발생되는 기계적 응력을 완화시킬 목적으로 반구 형태의 고리 모양으로 형성한 것이다. 특히 접합부위(E부분)는 밴딩 처리함과 동시에 원중심이 아래쪽으로 향하도록 음푹들어간 형태로 형성하여 수직으로 인가되는 응력이 1차로 흡수되고, 반구형태의 튀어나온 부분에서 2차적으로 응력을 완충시키게 된다.

즉, 제2전극터미널(35)에서 발생되는 응력은 2단계의 완충 효과에 의하여 거의 흡수되게 되며, 특히 무게 중심을 다이오드 소자의 중심에 위치토록 하여 발생되는 응력이 칩(다이오드 소자) 주위로 동일하게 인가되기 때문에 스트레스 집중을 막을 수 있다.

셋째, 보조전극터미널(38)은 제1전극터미널(30)과 제2다이오드(50a)를 직접 연결시키도록 형성된 구조로, 그 주위에 내부 재료 자체의 특성(열팽창 계수)에 의한 열순환에 의해 발생하는 응력을 충분히 완화시킬 수 있도록 얇은 판형 재료를 직각 형태로 밴딩하여 배선 역할을 하도록 한 구조이다.

종래 전극터미널(단자)의 형태를 달리하여 연결되도록 하여 1차 혹은 2차 접합에 의해 연결되던 구조에 비해 본 발명의 보조전극터미널(38)은 1자 형태로 만들어 접착공정시 상에서 하로 수직으로 원하는 위치에 넣고 밴딩하는 구조이므로 공정의 단순화를 이룰 수 있게 된다.

넷째, 전극터미널의 상부에 나사 구멍을 타원형으로 형성하여 최초조립시 나사 삽입에 따른 상부의 전극터미널 밴딩시 볼트 구멍과의 위치 벗어남을 최소화 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 내부 단자의 형태에 의한 열적기계적 응력에 잘 견디고, 제작의 단순성, 안정성, 양산성 증대된 두 개의 다이오드를 직렬로 연결한 전력용 다이오드 모듈을 제공한다.

Claims (8)

1. 방열판; 상기 방열판상에 각각 별도로 부착되어 상, 하부의 절연 역할을 하는 제1/2절연판; 상기 제1,2절연판 위에 마주보게 설치되며 절연판에 부착되는 밑판과 이에 수직을 이루는 측판이 일체로 구성된 제1,2전극터미널; 상기 제1,2전극터미널의 밑판 상에 각각 부착된 제1 및 제2다이오드; 상기 제1전극터미널 상에 일단이 접촉되고 타단은 제2전극터미널 상의 제2다이오드와 접촉되도록 설치되어 열순환에 기인한 응력을 완화시키는 보조전극터미널; 및 상기 제1다이오드 상에 설치되어 제1 및 제2다이오드 직렬 연결된 중간 부위에 교류가 흐르도록 하는 제3전극터미널을 구비하여 이루어진 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1,2 및 제3전극터미널이 서로 면을 마주보도록 형성된 것을 특징으로 하는 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈.
3. 제1항에 있어서, 상기 보조전극터미널은 얇은 판을 직각 형태로 밴딩하여 구성된 것을 특징으로 하는 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1,2 및 제3전극터미널의 상부(접히는 부분의 상부)에는 모듈케이스 및 뚜껑의 조립에 의한 밴딩시 볼트 구멍과의 위치 벗어남을 없애기 위한 타원형의 나사 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈.
5. 제1항에 있어서, 상기 제3전극터미널은 하부의 측면 형상이 반구 형태의 고리 모양인 형으로 만곡되어 있고 상부 보다 너비를 좁게 형성하여 수직으로 인가되는 응력을 완충하도록 한 것을 특징으로 하는 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈.
6. 제1항 및 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3전극터미널의 반구 형태의 고리 모양을 원중심이 아래쪽으로 향하도록 움푹 들어간 형태로 형성하여 수직으로 인가되는 응력이 흡수토록 한 것을 특징으로 하는 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈.
7. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3전극터미널의 무게 중심이 제1다이오드의 중앙부에 위치토록 하여 수직 응력을 동일하게 받도록 한 것을 특징으로 하는 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1,2 및 3 전극터미널은 하부에 구멍이 형성되고 상기 구멍의 상부 측면에 요홈을 구비하여 발생하는 열을 상기 방열판을 통해 방출되도록 한 것을 특징으로 하는 두 개의 다이오드가 직렬로 연결된 전력용 다이오드 모듈.