KR100629903B1 - Power module - Google Patents

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Abstract

파워 스위칭부에서 발생되는 열이 기판을 통하여 시그널 컨트롤부로 전열되는 것을 최소화 한 파워 모듈이 개시된다. 상기 파워 모듈은 파워 스위칭부는 DBC(Direct Bond Copper)기판의 동판에 설치되고, 시그널 컨트롤부는 DBC기판의 세라믹판에 설치된다. 그러므로, 파워 스위칭부에서 발생되는 열에 의하여 시그널 컨트롤부가 거의 영향을 받지 않는다. 그러므로, 파워 스위칭부로부터 전달된 열에 의하여 시그널 컨트롤부가 손상되어 오동작하거나 구동을 멈추는 종래의 문제점이 해소된다. 그리고, 시그널 컨트롤부의 세라믹저항이 동일한 재질의 세라믹판에 납땜되어 설치되므로 열팽창계수의 차이로 인하여 땜납이 균열되는 종래의 문제점이 해소된다. 그리고, 시그널 컨트롤부의 필요 부품을 후막공정으로 인쇄하여 형성할 수 있다. 즉, 시그널 컨트롤부의 필요 부품을 다층의 패턴으로 형성할 수 있으므로 부품을 설치하기 위한 공간의 확보가 용이하다.Disclosed is a power module in which heat generated in a power switching unit is minimized to be transferred to a signal control unit through a substrate. The power module is a power switching unit is installed on the copper plate of the DBC (Direct Bond Copper) substrate, the signal control unit is installed on the ceramic plate of the DBC substrate. Therefore, the signal control section is hardly affected by the heat generated in the power switching section. Therefore, the conventional problem that the signal control unit is damaged by the heat transferred from the power switching unit and malfunctions or stops driving is solved. In addition, since the ceramic resistor of the signal control unit is soldered and installed on the ceramic plate of the same material, the conventional problem of solder cracking due to a difference in thermal expansion coefficient is solved. The necessary parts of the signal control unit can be formed by printing in a thick film process. That is, since the necessary parts of the signal control unit can be formed in a multilayer pattern, it is easy to secure a space for installing the parts.

Description

파워 모듈 {POWER MODULE}Power Module {POWER MODULE}

도 1a는 및 도 1b는 종래의 파워 모듈의 구성을 보인 도.Figures 1a and 1b is a view showing the configuration of a conventional power module.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈의 구성을 보인 도.2 is a view showing the configuration of a power module according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110 : DBC기판 111 : 세라믹판110: DBC substrate 111: ceramic plate

113,115 : 제 1,2 동판 120 : 파워 스위칭부113,115: first and second copper plates 120: power switching unit

130 : 시그널 컨트롤부130: signal control unit

본 발명은 파워 모듈의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a power module.

도 1a는 및 도 1b는 종래의 파워 모듈의 구성을 보인 도로써, 이를 설명한다.1A and 1B illustrate a configuration of a conventional power module, which will be described.

도 1a에 도시된 바와 같이, 파워 모듈(10)은 중앙부는 세라믹판(11a)이고 상면 및 하면은 동판(11b,11c)인 DBC(Direct Bond Copper)기판(11), DBC기판(11)에 설치된 파워 스위칭부(13) 및 시그널 컨트롤부(15)를 가진다. As shown in FIG. 1A, the power module 10 includes a DBC (Direct Bond Copper) substrate 11 and a DBC substrate 11 having a central portion of a ceramic plate 11a and upper and lower surfaces of copper plates 11b and 11c. It has a power switching part 13 and a signal control part 15 provided.

파워 스위칭부(13)는 동판(11b)에 인쇄된 회로와 와이어(17)를 매체로 전기 적으로 접속된 베어칩(13a) 등을 포함하고, 시그널 컨트롤부(15)는 동판(11b)에 설치된 세라믹저항(15a) 등과 같은 표면실장부품(Surface Mount Device)을 포함한다. 파워 모듈(10)이 구동하면 파워 스위칭부(13)에서는 많은 열이 발생하는데, 파워 스위칭부(13)에서 발생하는 열을 신속하게 방열시키기 위하여 방열성이 우수한 DBC기판(11)을 사용한다.The power switching unit 13 includes a circuit printed on the copper plate 11b and a bare chip 13a electrically connected to the wire 17 as a medium, and the signal control unit 15 is connected to the copper plate 11b. A surface mount device such as an installed ceramic resistor 15a and the like. When the power module 10 is driven, a lot of heat is generated in the power switching unit 13, and a DBC substrate 11 having excellent heat dissipation is used to quickly dissipate heat generated in the power switching unit 13.

그러나, 상기와 같은 종래의 파워 모듈(10)은 파워 스위칭부(13)에서 발생된 열이 DBC기판(11)의 동판(11b)을 통하여 시그널 컨트롤부(15)로 전열된다. 이로인해, 시그널 컨트롤부(15)가 열에 의하여 손상되어 오동작하거나 구동을 멈추게 되는 단점이 있다.However, in the conventional power module 10 as described above, heat generated from the power switching unit 13 is transferred to the signal control unit 15 through the copper plate 11b of the DBC substrate 11. Due to this, there is a disadvantage that the signal control unit 15 is damaged by heat and malfunctions or stops driving.

또한, DBC기판(11)의 동판(11b)과 동판(11b)에 납땜으로 설치된 시그널 컨트롤부(15)의 세라믹저항(15a)의 열팽창계수 차이로 인하여, 땜납이 균열된다. 이로인해, 시그널 컨트롤부(15)의 세라믹저항(15a)이 DBC기판(11)으로부터 떨어지게 되는 단점이 있다.In addition, the solder is cracked due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the ceramic resistor 15a of the signal control unit 15 provided by soldering the copper plate 11b of the DBC substrate 11 and the copper plate 11b. Due to this, there is a disadvantage that the ceramic resistor 15a of the signal control unit 15 is separated from the DBC substrate 11.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 도 1b에 도시된 바와 같이, 알루미늄기판 또는 DBC기판(21)에 파워 스위칭부(23)를 설치하고, 에폭시 재질의 PCB기판(25)에 시그널 컨트롤부(27)를 설치한 후, 파워 스위칭부(23)와 시그널 컨트롤부(27)를 와이어(29a)로 접속한 파워 모듈(20)이 개발되었다.In order to solve the above problems, as shown in FIG. 1B, the power switching unit 23 is installed on the aluminum substrate or the DBC substrate 21, and the signal control unit 27 is mounted on the epoxy substrate PCB 25. ), A power module 20 was developed in which the power switching unit 23 and the signal control unit 27 were connected by a wire 29a.

그러나, 상기와 같은 종래의 파워 모듈(20)은 파워 스위칭부(23)와 시그널 컨트롤부(27)를 와이어(29a)로 접속하기 위한 별도의 작업이 필요하므로 공정이 복잡한 단점이 있다. 미설명부호 29b는 DBC기판(21)에 인쇄된 회로와 파워 스위칭부 (23)를 접속하기 위한 와이어다.However, the conventional power module 20 as described above requires a separate operation for connecting the power switching unit 23 and the signal control unit 27 with the wire 29a. Reference numeral 29b is a wire for connecting the circuit printed on the DBC substrate 21 and the power switching unit 23.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 파워 스위칭부에서 발생하는 열이 DBC(Direct Bond Copper)기판을 통하여 시그널 컨트롤부로 전열되는 것을 최소화한 파워 모듈을 제공함에 있다.The present invention was created to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is a power module that minimizes the heat generated from the power switching unit is transferred to the signal control unit through the DBC (Direct Bond Copper) substrate In providing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파워 모듈은, 세라믹판과 상기 세라믹판의 일면에 형성된 제 1 동판과 상기 세라믹판의 타면 일부에 형성된 제 2 동판을 가지는 DBC(Direct Bond Copper)기판; 상기 제 2 동판에 설치되며 상기 제 2 동판에 인쇄된 회로와 접속된 파워 스위칭부; 상기 제 2 동판의 일부를 제거하여 외부로 노출된 상기 세라믹기판에 인쇄된 회로부와 상기 세라믹기판에 실장되어 상기 회로부와 접속된 적어도 하나의 소자를 가지는 시그널 컨트롤부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power module, including: a DBC substrate having a ceramic plate, a first copper plate formed on one surface of the ceramic plate, and a second copper plate formed on a portion of the other surface of the ceramic plate; A power switching unit mounted on the second copper plate and connected to a circuit printed on the second copper plate; And a signal control unit including a circuit unit printed on the ceramic substrate exposed to the outside by removing a portion of the second copper plate and at least one element mounted on the ceramic substrate and connected to the circuit unit.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈을 상세히 설명한다.Hereinafter, a power module according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈의 구성을 보인 도이다.2 is a view showing the configuration of a power module according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 파워 모듈(100)은 DBC(Direct Bond Copper)기판(110), 파워 스위칭부(120) 및 시그널 컨트롤부(Signal Control)(130)를 가진다.As shown, the power module 100 has a direct bond copper (DBC) substrate 110, a power switching unit 120, and a signal control unit 130.

DBC(Direct Bond Copper)기판(110)은 내화성(耐火性)이 우수하고 열전도율이 낮은 세라믹판(111)과 세라믹판(111)의 양면에 각각 형성된 열전도율이 높은 제 1 및 제 2 동판(113,115)을 가진다. 이때, 제 1 동판(113)은 세라믹판(111)의 일면 전체에 형성되고, 제 2 동판(115)은 세라믹판(111)의 타면 일부에만 형성된다. 세라믹판(111)의 일부에만 제 2 동판(115)을 형성하는 방법은 세라믹판(111)의 타면 전체에 제 2 동판(115)을 형성한 후, 필요없는 부위는 에칭하여 제거하면 된다.The direct bond copper (DBC) substrate 110 has a high thermal conductivity formed on both surfaces of the ceramic plate 111 and the ceramic plate 111 having excellent fire resistance and low thermal conductivity, respectively, and the first and second copper plates 113 and 115. Has In this case, the first copper plate 113 is formed on the entire surface of the ceramic plate 111, and the second copper plate 115 is formed only on a part of the other surface of the ceramic plate 111. In the method of forming the second copper plate 115 only on a part of the ceramic plate 111, the second copper plate 115 may be formed on the whole of the other surface of the ceramic plate 111, and then unnecessary portions may be etched and removed.

베어칩(121)을 포함하는 파워 스위칭부(120)는 제 2 동판(115)에 설치된다. 이때, 파워 스위칭부(120)는 제 2 동판(115)에 인쇄된 회로와 와이어(141)를 매체로 접속된다. 파워 모듈(100)의 구동시 파워 스위칭부(120)에서는 많은 열이 발생되는데, 파워 스위칭부(120)에서 발생되는 열은 제 2 동판(115)을 통하여 방열된다.The power switching unit 120 including the bare chip 121 is installed in the second copper plate 115. At this time, the power switching unit 120 is connected to the circuit and the wire 141 printed on the second copper plate 115 as a medium. When the power module 100 is driven, a lot of heat is generated in the power switching unit 120, and heat generated in the power switching unit 120 is radiated through the second copper plate 115.

시그널 컨트롤부(130)는 후막공법으로 인쇄된 회로부(131), 게이트 드라이브 디바이스(133)와 세라믹저항(135) 등과 같은 소자를 포함한다. 회로부(131)는 외부로 노출된 세라믹판(111)에 후막공법으로 인쇄되며, 게이트 드라이브 디바이스(133)와 세라믹저항(135)은 세라믹판(111)에 표면실장되어 회로부(131)와 접속된다.The signal control unit 130 includes elements such as a circuit unit 131 printed by a thick film method, a gate drive device 133, a ceramic resistor 135, and the like. The circuit unit 131 is printed on the ceramic plate 111 exposed to the outside by a thick film method, and the gate drive device 133 and the ceramic resistor 135 are surface-mounted on the ceramic plate 111 and connected to the circuit unit 131. .

파워 모듈(100)의 구동시 파워 스위칭부(120)에서 발생된 열은 제 2 동판(115)으로는 신속하게 전달되나, 세라믹판(111)으로는 거의 전달되지 못한다. 그러므로, 시그널 컨트롤부(130)는 파워 스위칭부(120)에서 발생된 열에 의하여 영향을 받지 않게 되는 것이다.The heat generated by the power switching unit 120 when the power module 100 is driven is quickly transferred to the second copper plate 115, but hardly transferred to the ceramic plate 111. Therefore, the signal control unit 130 is not affected by the heat generated by the power switching unit 120.

파워 스위칭부(120)가 설치된 제 2 동판(115)의 회로와 시그널 컨트롤부(130)의 회로부(131)는 와이어(145)를 매체로 접속된다. 그리고, 파워 스위칭부 (120) 및 시그널 컨트롤부(130)를 보호하기 위하여 파워 스위칭부(120) 및 시그널 컨트롤부(130)덮는 형태로 수지를 도포하거나, 케이스를 씌운다.The circuit of the second copper plate 115 provided with the power switching unit 120 and the circuit unit 131 of the signal control unit 130 are connected to the wire 145 by a medium. Then, in order to protect the power switching unit 120 and the signal control unit 130, the resin is applied in the form of covering the power switching unit 120 and the signal control unit 130, or cover the case.

이상에서 설명하듯이, 본 발명에 따른 파워 모듈은 파워 스위칭부는 DBC(Direct Bond Copper)기판의 동판에 설치되고, 시그널 컨트롤부는 DBC기판의 세라믹판에 설치된다. 그러므로, 파워 스위칭부에서 발생되는 열에 의하여 시그널 컨트롤부가 거의 영향을 받지 않는다. 그러므로, 파워 스위칭부로부터 전달된 열에 의하여 시그널 컨트롤부가 손상되어 오동작하거나 구동을 멈추는 종래의 문제점이 해소된다.As described above, in the power module according to the present invention, the power switching unit is installed on the copper plate of the DBC (Direct Bond Copper) substrate, and the signal control unit is installed on the ceramic plate of the DBC substrate. Therefore, the signal control section is hardly affected by the heat generated in the power switching section. Therefore, the conventional problem that the signal control unit is damaged by the heat transferred from the power switching unit and malfunctions or stops driving is solved.

그리고, 시그널 컨트롤부의 세라믹저항이 동일한 재질의 세라믹판에 납땜되어 설치되므로 열팽창계수의 차이로 인하여 땜납이 균열되는 종래의 문제점이 해소된다.In addition, since the ceramic resistor of the signal control unit is soldered and installed on the ceramic plate of the same material, the conventional problem of solder cracking due to a difference in thermal expansion coefficient is solved.

그리고, 시그널 컨트롤부의 필요 부품을 후막공정으로 인쇄하여 형성할 수 있다. 즉, 시그널 컨트롤부의 필요 부품을 다층의 패턴으로 형성할 수 있으므로 부품을 설치하기 위한 공간의 확보가 용이하다.The necessary parts of the signal control unit can be formed by printing in a thick film process. That is, since the necessary parts of the signal control unit can be formed in a multilayer pattern, it is easy to secure a space for installing the parts.

이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.In the above, the present invention has been described in accordance with one embodiment of the present invention, but those skilled in the art to which the present invention pertains have been changed and modified without departing from the spirit of the present invention. Of course.

Claims (3)

세라믹판과 상기 세라믹판의 일면에 형성된 제 1 동판과 상기 세라믹판의 타면 일부에 형성된 제 2 동판을 가지는 DBC(Direct Bond Copper)기판;A direct bond copper (DBC) substrate having a ceramic plate and a first copper plate formed on one surface of the ceramic plate and a second copper plate formed on a portion of the other surface of the ceramic plate; 상기 제 2 동판에 설치되며 상기 제 2 동판에 인쇄된 회로와 접속된 파워 스위칭부;A power switching unit mounted on the second copper plate and connected to a circuit printed on the second copper plate; 상기 제 2 동판의 일부를 제거하여 외부로 노출된 상기 세라믹기판에 인쇄된 회로부와 상기 세라믹기판에 실장되어 상기 회로부와 접속된 적어도 하나의 소자를 가지는 시그널 컨트롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.And a signal control part including a circuit part printed on the ceramic substrate exposed to the outside by removing a portion of the second copper plate and at least one element mounted on the ceramic substrate and connected to the circuit part. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 동판의 부위는 에칭으로 제거되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.And the portion of the second copper plate is removed by etching. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세라막기판의 회로부는 후막공법으로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.The circuit portion of the cera substrate is a power module, characterized in that printed by the thick film method.
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