KR100373936B1 - 파워 모듈 방열 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파워 모듈에서의 방열 효과를 향상시킬 수 있도록 구성된 파워 모듈 방열 구조에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부품을 감싸고 있는 몰드를 사용하지 않고서도 부품을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 열이 방출될 수 있도록 구성함으로써, 파워 모듈의 방열 효율을 극대화시킬 수 있는 파워 모듈 방열 구조를 제공함에 있다.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 부품(52)에서 발생된 열이 외부로 방출되도록 방열공(50)이 형성된 기판(51)과, 상기한 기판(51)과 부품(52)에 설치되어 열을 외부로 전달하는 상, 하부 도금부(55, 56) 및 은 페이스트(54)를 포함하는 파워 모듈 방열 구조에 있어서,
상기한 부품(52)의 외주면을 공간을 두고 감싸면서 부품(52)을 보호할 뿐만 아니라 공기와의 접촉 면적을 극대화시키도록 요철부(1, 1')가 외주면에 형성되고 절연 재질로 이루어지면 기판에 고정되는 캡(2, 2')을 포함함을 특징으로 한다.

Description

파워 모듈 방열 구조{Heat discharging structure for power module}
본 발명은 방열 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파워 모듈에서의 방열 효과를 향상시킬 수 있도록 구성된 파워 모듈 방열 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 전자 회로에 사용되는 파워 트랜지스터등과 같은 부품은 사용중 열 발생이 매우 크기 때문에, 상기한 파워 트랜지스터는 방열이 용이하도록 소정 구성의 모듈로 제작된다.
이는 도 3에 도시된 바와 같이 방열공(50)이 형성된 기판(51)과, 상기한 기판(51)에 실장되어 있는 파워 트랜지스터등과 같은 부품(52)과, 상기한 부품(52)을 고정시키도록 부품(51)을 감싸면서 형성된 몰드(53)로 구성되어 있다.
특히, 상기한 부품(52)과 기판(51)은, 은 페이스트(54)와 기판 상부 도금부(55)가 방열공(50) 위치에 형성되어 있고, 상기한 은 페이스트(54)와 도금부(55) 및 방열공(50)을 통해 전달된 열이 방열하도록 기판 하부 도금부(56)가 형성되어 있다.
여기서, 상기한 상, 하부 도금부(55, 56)는 통상적으로 Au-Cr-Cu로 이루어져 있는 바, 이 순서대로 열이 전달되는 것이다.
즉, 상기한 바와 같은 파워 모듈의 방열 상태를 설명하면 부품(52)에 전류가 인가되면 부품(52)의 동작 시 비교적 높은 열이 발생되는 바, 상기한 열은 부품(52)을 감싸고 있는 몰드(53)를 통해서는 방출되지 않기 때문에 상기한 은 페이스트(54)로 전달된다.
은 페이스트(54)로 전달된 열은 상기한 기판(51)의 상부 도금부(55)를 통해 방열공(50)으로 전달되고, 상기한 방열공(50)으로 전달된 열은 기판(51)의 하부 도금부(56)로 전달된다.
하부 도금부(56)로 전달된 열은 상기한 하부 도금부(56)가 열 전도층의 역할을 하게 됨으로써, 외부로 방출되는 것이다.
그러나, 상기한 바와 같이 은 페이스트, 상, 하부 도금부, 방열공을 통해 열이 외부로 방출되도록 하면, 상기한 열전달 단계가 많아지는 바, 상기한 상, 하부도금부의 구성인 Au-Cr-Cu 까지 포함하여 약 10단계의 열전달 단계를 갖게 됨으로써, 각 재질간의 열전달 계수가 상이한 것으로 인해 방열 효과가 낮은 문제점이 있다.
또한, 상기한 은 페이스트, 상, 하부 도금부, 방열공으로 이루어진 방열 구조가 밀폐 구조이기 때문에 방열 효과가 낮은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부품을 감싸고 있는 몰드를 사용하지 않고서도 부품을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 열이 방출될 수 있도록 구성함으로써, 파워 모듈의 방열 효율을 극대화시킬 수 있는 파워 모듈 방열 구조를 제공함에 있다.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 부품에서 발생된 열이 외부로 방출되도록 방열공이 형성된 기판과, 상기한 기판과 부품에 설치되어 열을 외부로 전달하는 상, 하부 도금부 및 은 페이스트를 포함하는 파워 모듈 방열 구조에 있어서,
상기한 부품의 외주면을 공간을 두고 감싸면서 부품을 보호할 뿐만 아니라 공기와의 접촉 면적을 극대화시키도록 요철부가 외주면에 형성되고 절연 재질로 이루어지면 기판에 고정되는 캡을 포함함을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 파워 모듈 방열 구조를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 캡 단면도,
도 3은 일반적인 파워 모듈 방열 구조를 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 1' : 요철부 2, 2' : 캡
3, 3' : 고정부 51 : 기판
52 : 부품
도 1은 본 발명에 따른 파워 모듈 방열 구조를 도시한 단면도로서, 부품(52)이 실장된 기판(51)에서, 상기한 부품(52)의 외주면을 감싸면서 부품(52)을 보호할 뿐만 아니라 공기와의 접촉 면적을 극대화시키도록 요철부(1)가 형성되고 세라믹등과 같은 절연 재질인 캡(2)이 설치되어 있다.
또한, 상기한 캡(2)에 부품(52)에서의 열을 전달함과 아울러 캡(2)을 고정시키도록 캡(2)과 상부 도금부(55) 사이에 열전달 수단이 설치되어 있다.
상기한 열전달 수단은 캡(2)의 양단에 형성됨과 아울러 상기한 기판(51)에 납땜등으로 고정된 상태에서 상기한 상부 도금부(55)와 접촉되도록 구성된 고정부(3)로 구성되어 있다.
즉, 상기한 고정부(3)는 상기한 캡(2)을 고정시키는 역할을 할 뿐만 아니라 상기한 상부 도금부(55)에서 열을 전달받아 캡(2) 전체에 전달하도록 구성되어 있는 것이다.
물론, 상기한 기판(51)과 부품(52)에는 종래의 방열 구조인, 방열공(50), 상, 하부 도금부(55, 56), 은 페이스트(54)가 형성되어 있는 상태이고, 종래의 몰드(53)는 사용되지 않는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 작업자가 파워 모듈을 제작할 때, 상기한 방열공(50)이 형성된 기판(51)에 부품(52)을 실장하게 된다.
부품(52) 실장 시 상기한 부품(52)과 기판(51) 사이에 은 페이스트(54)가 형성되어 있는 바, 부품(52)이 실장되면 상기한 부품(52)의 상면을 캡(2)로 감싸게 된다.
이때, 상기한 기판(51)의 양측단에는 상기한 캡(2)의 고정부(3)가 납땜등으로 고정되는 바, 상기한 고정부(3)가 상부 도금부(55)와 밀착되면 납땜을 하여 고정부(3)를 고정시킴과 아울러 열전도가 가능하도록 하는 것이다.
캡(2)이 고정 설치되면, 상기한 파워 모듈의 제작이 완료되는 바, 부품(52)이 동작하게 되면, 열이 발생된다.
부품(52)에서 열이 발생되면, 이는 은 페이스트(54)와 상부 도금부(55)를 통해 방열공(50)으로 전달되고, 방열공(50)으로 전달된 열은 하부 도금부(56)를 통해 외부로 방출된다.
이때, 상기한 상부 도금부(55)로 전달된 열중에서 일부는 상기한 캡(2)의 고정부(3)를 통해 캡(2)으로 전달되고, 또한, 캡(2)과 부품(52) 사이에 형성된 공간으로 통해 캡(2)으로 전달된다.
캡(2)으로 전달된 열은 상기한 캡(2)의 요철부(1)에서 방열되는 바, 상기한 요철부(1)가 공기와 접촉되는 면적이 넓기 때문에, 상기한 열의 방출이 용이하게 이루어지게 된다.
여기서, 상기한 캡(2)의 외주면에 방열 효과를 증대시킬 수 있는 금속(예를 들면, 구리+은)등을 도금하게 되면 방열 효과가 보다 향상될 수 있게 된다.
또한, 상기한 고정부(3)를 상부 도금부(55)와 납땜 연결하면 열 전달 효율이 보다 향상될 수 있다.
여기서, 상기한 캡(2)을 도 2에 도시된 바와 같이 구리등과 같이 열전도율이 높은 금속 재질로 프레스 성형하여 요철부(1') 및 고정부(3')가 형성된 캡(2')을 제작하게 되면, 열전도율을 유지하면서 제작이 보다 단순하게 된다.
이상과 같이 본 발명은 몰드를 사용하지 않으면서 부품을 보호할 수 있도록캡을 설치함과 아울러 상기한 캡 및 캡에 형성된 요철부를 통해 열이 방출되도록 구성함으로써, 파워 모듈의 방열 효과를 증대시킬 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 부품에서 발생된 열이 외부로 방출되도록 방열공이 형성된 기판과, 상기한 기판과 부품에 설치되어 열을 외부로 전달하는 상, 하부 도금부 및 은 페이스트를 포함하는 파워 모듈 방열 구조에 있어서,
    상기한 부품의 외주면을 공간을 두고 감싸면서 부품을 보호할 뿐만 아니라 공기와의 접촉 면적을 극대화시키도록 요철부가 외주면에 형성되고 절연 재질로 이루어지면 기판에 고정되는 캡을 포함함을 특징으로 하는 파워 모듈 방열 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 캡에 부품에서의 열을 전달함과 아울러 캡을 고정시키도록 캡과 상부 도금부 사이에 설치된 열전달 수단을 포함함을 특징으로 하는 파워 모듈 방열 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기한 열전달 수단은 캡의 양단에 형성됨과 아울러 상기한 기판에 납땜으로 고정된 상태에서 상기한 상부 도금부와 접촉되도록 구성된 고정부로 구성함을 특징으로 하는 파워 모듈 방열 구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한항에 있어서,
    상기한 캡을 열전도율이 높은 금속 재질로 프레스 성형함과 아울러 외주면에 요철부 및 고정부를 일체로 성형하여 구성함을 특징으로 하는 파워 모듈 방열 구조.
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