KR100457170B1 - 접속핀을갖는파워반도체모듈 - Google Patents
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Abstract
파워 반도체 모듈은 벽 밖으로 돌출하는 접속핀(9)을 갖는다. 핀중에 적어도 2개는 하나의 접속 도체(7)에 속하고, 상기 도체의 횡단면은 핀들의 횡단면의 합보다 크다. 따라서 모듈의 전류 부하 능력이 높을 때 유동 납땜 방식에 의해 모듈을 기판과 간단히 접속시킬 수 있다.
Description
본 발명은
- 하우징 벽을 갖는 하우징,
- 다수의 반도체 부품이 고정된 베이스를 포함하며,
- 하우징 벽의 내부에 배치되고, 각각 하우징 벽으로부터 돌출하는 상부 및하우징 벽으로부터 하우징 내부 공간으로 돌출하는 하부를 갖는 접속 부재를 포함하며,
- 접속 부재의 상부는 접속 핀으로서 형성되며,
- 접속 부재의 하부는 반도체 부품과 전기적으로 접속되는 특징을 갖는 파워 반도체 모듈에 관한 것이다.
상기 방식의 파워 반도체 모듈은 시판되고 있다. 상기 모듈은 예컨대 "SIPMOS-Katalog" 1993/94. 35 페이지에 공지되어 있다. 회로 기판과 파워 반도체 모듈의 접속은 접속 부재의 핀에 의해 흐름 납땜(flow soldering) 방식으로 가능하다. 공지된 파워 반도체 모듈은 모든 접속 부재가 단일 핀으로 끝나도록 구성된다.
그러나, 상기 접속 부재의 전류 전달 능력은 높은 전류에서 부하 전류를 전달하기에 충분하지 않다. 따라서, 단면이 큰 접속 부재를 사용해야 된다. 그러나, 단면이 큰 접속 부재를 흐름 납땜 방식에 의해 회로 기판과 접속하는 것은 불가능하다. 또한, 기판을 간단히 스탬핑(stamping)하는 것으로는 충분치 않고, 접속 부재의 단면에 상응하는 슬롯을 만들어야 한다. 또한, 단면이 큰 접속 부재를 흐름 납땜 방식에 의해 회로 기판과 접속시키려는 시도 결과, 납땜 접합이 매우 불균일했다. 납땜 접합이 불균일하면 접속부재의 전류 전달 능력이 충분히 이용될 수 없다.
본 발명의 목적은, 파워 반도체 모듈이 보다 높은 전류용으로 설계된 경우에도 흐름 납땜 방식으로 회로 기판과의 접속이 가능한, 상기 방식의 파워 반도체 모듈을 형성하는 것이다.
상기 목적은,
a) 모든 접속 부재의 상부를 적어도 2개의 핀으로 구성하고,
b) 접속 부재를 벽 하부 및 내부에서 직사각형으로 형성하고, 핀 각각의 단면적의 합보다 더 큰 단면적을 갖춤으로써 달성된다.
놀랍게도 상기 장치의 전류 전달 능력은, 직사각형의 단면을 갖는 접속 부재가 기판과 납땜된 장치의 전류 전달 능력보다 더 양호하다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 개선예는 종속항에 개시되어 있다. 이하에서는, 제 1도 및 제 2도의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
파워 반도체 모듈은 절연물로 구성된 하우징(10)과 결합된 금속 베이스(1)를 포함한다. 도면에서는 하우징(110)의 1개 벽(2)만을 단면으로 도시하였다. 금속 베이스(1) 상에는 세라믹 기판(3)이 구비되고, 기판(3) 상에는 인쇄 도체(4)가 제공된다. 도면에는 인쇄 도체(4) 중 하나를 도시하였다. 인쇄 도체(4) 상에는 반도체 부품(5, 6)이 고정된다.
반도체 모듈은 벽(2)으로 사방이 둘러싸인 중간부(8)를 갖는 접속 부재(7)를 포함한다. 접속 부재(7)의 상부(9)는 벽의 상부면 밖으로 돌출한다. 하부(10)는 벽의 내부면 밖으로 돌출한다. 하부(10)에는 바람직하게 반도체 부품(5, 6)의 표면과 평행한 결합면(11)이 형성된다. 기계적 안정성을 높이기 위해서, 접속 부재(7)의 하부(10)는 플랫폼(12)에 의해 지지될 수 있다. 상기 플랫폼(12)은 하우징 벽(2)의 일부분일 수 있으며, 결합면(11) 상의 결합 압력을 수용한다. 결합면(11)은 본딩 와이어(14)에 의해 반도체 부품(5, 6)과 접속되며, 이를 잘 알아볼 수 있도록 도면에서는 상기 와이어 중에 하나만을 도시하였다.
접속 부재(7)의 상부(9)는 회로 기판의 보어내로 삽입되도록 형성된 적어도 2개의 핀을 갖는다. 이 경우 상기 핀의 단면적 합은 접속 부재(7)의 중간부(8) 및 하부(10)의 단면적보다 작다.
제 2도에는 핀을 갖는 접속 부재(7)가 도시된다. 이 경우에 접속 부재는 벽(2)의 상부면 밖으로 돌출하는 3개의 핀(9)을 갖는다. 상기 핀(9)은 예컨대 1.5mm의 폭과, 1mm의 두께를 갖는다. 핀들의 중심 간격은 바람직하게도 3.83mm의 래스터 치수에 상응한다. 접속 부재(7)의 중간부(8) 전체는 벽 내부에 있다. 오직 핀(9)만이 벽 밖으로 돌출하고, 하부에서는 결합면(11)이 벽 밖으로 돌출한다. 그 밖의 상응하는 부분에 대하여는 제 1도와 동일한 도면 부호가 제공된다. 보다 높은 전류를 수용하기 위해서 접속 부재는 3개 이상의 핀을 가질 수도 있다.
접속 부재(7) 및 핀(9)의 높은 전류 전달 능력에 상응하게 반도체 부품(5)은 다수의, 예컨대 10 내지 20개의 본딩 와이어(14)를 통해 접속 부재(7)와 접속된다.
반도체 부품(5)의 하부면은 본딩 와이어(24)에 의해 인쇄 도체(4)를 통해 접속 부재(7)와 동일한 형태의 접속 부재(17)와 접촉된다. 접속 부재(17)는 마찬가지로 완전히 벽(2)내에 배치되는 중간부(18)를 포함한다. 접속부재(17)의 상부는 3개의 핀(19)을 가지며, 그의 하부(20)는 마찬가지로 반도체 부품의 표면과 평행하고, 하부에는 결합면(21)이 제공된다. 상기 결합면(21)은 10 내지 20개의 다수의 본딩 와이어(24)를 통해 인쇄 도체(4)와 전기적으로 접속된다.
접속 핀은 접속 부재를 스탬핑함으로써 간단한 방식으로 제조된다.
상기 방식의 파워 반도체 모듈로써 하프 브리지, 풀 브리지, 3상 브리지 등이 제조된다. 3상 브리지에서는 개별 교류 상 및 직류 접속용으로 5개의 접속 부재(9, 19)가 필요하다. 다른 회로에서는 상응하는 갯수의 접속부재가 제공된다.
제 1도는 본 발명에 따른 파워 반도체 모듈을 개략적으로 도시한 제 1 측면도.
제 2도는 파워 반도체 모듈을 개략적으로 도시한 제 2 측면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 금속 베이스 2 : 벽
3 : 세라믹 기판 4 : 인쇄 도체
5, 6 : 반도체 부품 7,17 : 접속 부재
11, 21 : 결합면 12 : 플랫폼
14, 24 : 본딩 와이어
Claims (19)
- 하우징 벽이 설치된 하우징, 다수의 반도체 부품이 고정된 베이스, 상기 하우징 벽의 상부로부터 돌출된 상부와 상기 하우징 벽의 내측으로부터 돌출된 하부를 가지며 상기 하우징 벽 내에 배치된 접속 부재를 포함하며,상기 접속 부재의 상부가 접속 핀으로서 형성되어 있고 상기 접속 부재의 하부가 상기 반도체 부품에 전기적으로 접속된 파워 반도체 모듈에 있어서,a) 상기 각각의 접속 부재의 상부가 적어도 2개의 핀으로 이루어지며,b) 상기 접속 부재의 하우징 벽 내에 있는 부분 및 하부의 단면이 직사각형으로 형성되고 상기 접속 부재의 하우징 벽 내에 있는 부분과 하부가 상기 핀들의 단면적 합보다 큰 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 1에 있어서, 상기 베이스는 도전성 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 접속 부재의 하부가 적어도 하나의 상기 반도체 부품과 전기적으로 접속되는 수단은 다수의 본딩 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 접속 핀 사이의 각각의 간격은 예정된콘택 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 반도체 부품의 상부면과 평행한, 상기 노출된 하부 상의 결합면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 5항에 있어서,베이스 상의 기판층; 및상기 베이스 상에 배열되고 상기 반도체 부품에 전기적으로 접속된 다수의 인쇄 도체를 더 포함하고, 상기 접속 부재의 결합면과 상기 인쇄 도체 중 하나는 다수의 본딩 와이어를 경유하여 접속된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 5항에 있어서, 상기 결합면 아래에 구성되고 배치된 플랫폼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 7항에 있어서, 상기 플랫폼은 상기 하우징 벽의 일부인 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 접속 핀은 상기 접속 부재의 상기 하우징 벽에 있는 부분과 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 접속 핀은 상기 접속 부재를 스탬핑(stamping)하여 형성된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 베이스;상기 베이스 상의 기판층;상기 기판층에 부착된 다수의 인쇄 도체;상기 인쇄 도체에 부착된 다수의 반도체 부품;내부면이 있는 하우징 벽을 가지며, 상기 금속 베이스의 한쪽 단부상에 구성되고 배치된 하우징; 및상기 하우징 벽의 내부면에 구성되고 배치된 다수의 접속 부재를 포함하며, 상기 접속 부재가 각각 상기 하우징의 상부로부터 돌출하고 적어도 2개의 핀을 형성하는 상부 및 상기 하우징의 측면으로부터 돌출하며 상기 반도체 부품과 전기적으로 접속된 하부를 가지며, 상기 하부가 상기 적어도 2개의 접속 핀 각각의 단면적의 합보다 더 큰 직사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 11항에 있어서, 상기 베이스는 도전성 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 11항에 있엇, 상기 기판층은 세라믹인 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 11항에 있어서, 상기 각각의 접속 부재의 적어도 2개의 접속 핀 사이의 각각의 간격은 예정된 콘택 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 11항에 있어서, 상기 반도체 부품의 상부면과 평행한, 상기 접속 부재의 하부 상의 결합면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 접속 부재 및 상기 적어도 하나의 반도체 부품은 다수의 본딩 와이어를 경유하여 접속된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 접속 부재 및 상기 적어도 하나의 인쇄 도체는 다수의 본딩 와이어를 경유하여 접속된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 15항에 있어서, 상기 결합면의 하부에 구성되고 배치된 플랫폼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
- 제 18항에 있어서, 상기 플랫폼은 상기 하우징의 일부인 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
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