KR101129733B1 - 전력용 반도체 디바이스 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 메인 터미널이나 보조 터미널의 솔더링 접합시 셀프얼라인이 가능함으로써 터미널을 지지해주는 지그를 필요로 하지 않으며, 터미널의 단자 절곡 공정을 생략함으로써 제조공정을 단순화시켜서 제조비용을 절감할 수 있는, 전력용 반도체 디바이스에 관한 것으로서,
커버와, 셀프 얼라인되어 상기한 커버에 삽입된 후 절곡되어 결합되어 있는 적어도 하나 이상의 메인 터미널과, 셀프 얼라인되어 상기한 커버에 삽입된 후 절곡되어 결합되어 있는 적어도 하나 이상의 보조 터미널과, 상기한 보조 터미널이 삽입 성형사출되어 있으며 상기한 커버와 결합되는 케이스를 포함하여 이루어진다.

Description

전력용 반도체 디바이스{Power semiconductor device}

이 발명은 전력용 반도체 디바이스에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 메인 터미널이나 보조 터미널의 솔더링 접합시 셀프얼라인이 가능함으로써 터미널을 지지해주는 지그를 필요로 하지 않으며, 터미널의 단자 절곡 공정을 생략함으로써 제조공정을 단순화시켜서 제조비용을 절감할 수 있는, 전력용 반도체 디바이스에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 디바이스는 정보나 신호처리 뿐만 아니라 전기회로나 전자회로 등의 전류나 전력 제어 등에도 적용되고 있으며, 이와 같이 전류나 전력 제어 등에도 적용되는 전력용 반도체 디바이스는 단순히 신호 처리용 소자와 구별되도록 비교적 큰 전류나 전압을 이용하는 파워 디바이스로서 사용되고 있다.

전력용 반도체 디바이스는 전극 터미널과 절연기판, 절연기판과 방열판 사이의 접합층이 열팽창 차이가 크게 되는데 열원인 반도체칩을 기준으로 볼 때 절연기판과 방열판 사이의 접합층은 열전도도가 다른 재질에 비해 낮은 절연기판에 의해 실제동작시 온도의 차이는 전극 터미널과 절연기판의 접합층에 비하여 상대적으로 적은 열팽창율을 나타내며 따라서 접합층중에서 열팽창에 의해 가장 큰 응력을 받는 부분은 전극 터미널과 절연기판 사이의 접합층이 된다.

참고로, 전극 터미널을 접합할때 발생되는 기포가 용이하게 배출되도록 하여 접합층의 내부에 형성되는 공간의 발생을 최소화하고, 반도체 모듈의 열저항 특성을 개선함과 동시에 열팽창률 차이에 의한 응력의 집중을 방지하여 신뢰성을 증대시키며, 접합층의 두께를 부분적으로 크게 하여 접합 강도를 향상시킬 수 있는, 전력용 반도체 디바이스에 관한 기술이 대한민국 공개실용신안공보 공개번호 2001-0000978(공개일자 2001년 01월 15일)의 "반도체 모듈의 터미널 구조"에서 본 출원인에 의해 개시된 바 있다.

그러나 상기한 공개실용신안공보 공개번호 2001-0000978를 포함한 종래의 전력용 반도체 디바이스는, 전극 터미널을 접합할 때 지그를 필요로 하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 메인 터미널이나 보조 터미널의 솔더링 접합시 셀프얼라인이 가능함으로써 터미널을 지지해주는 지그를 필요로 하지 않는 전력용 반도체 디바이스를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 터미널의 단자 절곡 공정을 생략함으로써 제조공정을 단순화시켜서 제조비용을 절감할 수 있는, 전력용 반도체 디바이스를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 솔더링 접합시 지지대 역할을 하는 지지대가 형성되어 있는 커버와, 셀프 얼라인되어 상기한 커버에 삽입된 후 절곡되어 결합되어 있는 적어도 하나 이상의 메인 터미널과, 셀프 얼라인되어 상기한 커버에 삽입된 후 절곡되어 결합되어 있는 적어도 하나 이상의 보조 터미널과, 상기한 보조 터미널이 삽입 성형사출되어 있으며 상기한 커버와 결합되는 케이스를 포함하여 이루어진다.

이 발명의 구성은, 상기 커버는, 본체면과, 상기한 본체면의 양쪽에 단차 형성된 제1 단차면 및 제2 단차면과, 상기 제1 단차면 및 제2 단차면의 하부에 형성되어 있는 지지대를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 본체면의 중앙에는 메인 터미널을 분리하기 위한 분리홈이 형성되며, 메인 터미널의 단자부가 절곡되는 경우에 이를 고정하기 위한 볼트체결홈이 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 메인 터미널의 단자부는 볼트와 너트를 이용하여 볼트체결홈에 고정되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 제2 단차면의 중앙에는 보조 터미널을 분리하기 위한 분리벽이 형성되며, 상기 보조 터미널의 단자부가 절곡되는 경우에 이를 고정하기 위한 볼트체결홈이 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 보조 터미널의 단자부는 볼트와 너트를 이용하여 볼트체결홈에 고정되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 보조 터미널은 제1 보조 터미널, 제2 보조 터미널, 제3 보조 터미널의 3개의 보조 터미널로 이루어지며, 상기 제1 보조 터미널, 제2 보조 터미널, 제3 보조 터미널은 케이스에 삽입되어 성형사출되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 제1 보조 터미널은 제1 수평연결부의 끝단에 제2 수평연결부가 연결되고 제2 수평연결부의 끝에 제3 수평 연결부가 연장되며, 제1 수평연결부의 상부면에 단자부가 형성되고, 제2 수평연결부와 제3 수평 연결부의 끝부분 하부면에 리드부가 각각 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 제2 보조 터미널은 제4 수평연결부의 한쪽끝에 제5 수평연결부가 연장되고, 제5 수평연결부의 한쪽끝에 제6 수평연결부가 연장되며, 제4 수평연결부의 상부면에 단자부가 형성되고, 제4 수평연결부와 제6 수평 연결부의 끝부분 하부면에 리드부가 각각 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 제3 보조 터미널은 제7 수평연결부만으로 형성된 일자 형태로 이루어지며, 제7 수평연결부의 상부면에 단자부가 형성되고, 제7 수평연결부의 끝부분 하부면에 리드부가 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 케이스의 재질은 PPS(Polyphenylene sulfide) 또는 PBT(Polybutylene Terephthalate)중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 케이스는 전체적으로 사각형태로 이루어지며, 4개의 모서리부분에 곡률을 갖는 라운드부가 내측을 행하여 돌출 형성되면 바람직하다.

이 발명은, 메인 터미널이나 보조 터미널의 솔더링 접합시 셀프얼라인이 가능함으로써 터미널을 지지해주는 지그를 필요로 하지 않으며, 터미널의 단자 절곡 공정을 생략함으로써 제조공정을 단순화시켜서 제조비용을 절감할 수 있는, 효과를 갖는다.

도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 케이스가 제외된 상태의 사시도이다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 커버에 메인 터미널이 결합되어 있는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 커버에 메인 터미널이 결합되어 있는 상태를 보여주는 다른 사시도이다.
도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 커버에 메인 터미널과 보조 터미널이 결합되어 터미널이 절곡되기 전의 상태를 보여주는 사시도이다.
도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 케이스에 보조 터미널이 삽입 성형 사출되어 있는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 6은 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 케이스에 제1 보조 터미널의 사시도이다.
도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 케이스에 제2 보조 터미널의 사시도이다.
도 8은 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 케이스에 제3 보조 터미널의 사시도이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 1 내지 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 구성은, 솔더링 접합시 지지대 역할을 하는 지지대(14)가 형성되어 있는 커버(1)와, 셀프 얼라인되어 상기한 커버(1)에 삽입된 후 절곡되어 결합되어 있는 제1 메인 터미널(2) 및 제2 메인 터미널(3)과, 셀프 얼라인되어 상기한 커버(1)에 삽입된 후 절곡되어 결합되어 있는 제1 보조 터미널(4), 제2 보조 터미널(5), 제3 보조 터미널(6)과, 상기한 제1 보조 터미널(4), 제2 보조 터미널(5), 제3 보조 터미널(6)이 삽입 성형사출되어 있으며 상기한 커버(1)와 결합되는 케이스(7)를 포함하여 이루어진다.

상기 커버(1)는 본체면(11)과, 상기한 본체면(11)의 양쪽에 단차 형성된 제1 단차면(12) 및 제2 단차면(13)과, 상기 제1 단차면(12) 및 제2 단차면(13)의 하부에 형성되어 있는 지지대(14)를 포함하여 이루어진다.

상기 본체면(11)의 중앙에는 제1 메인 터미널(2)과 제2 메인 터미널(3)을 분리하기 위한 분리홈(11e)이 형성되며, 상기 제1 메인 터미널(2)의 단자부가 절곡되는 경우에 응용 실장시 외부기기와 접속시 단자부를 볼트(도시되지 않음)와 너트(도시되지 않음)로 체결 고정하기 위한 볼트체결홈(11a, 11b)이 형성되어 있고, 상기 제2 메인 터미널(3)의 단자부가 절곡되는 경우에 볼트(도시되지 않음)와 너트(도시되지 않음)로 이를 고정하기 위한 볼트체결홈(11c, 11d)이 상기 분리홈(11e)의 양쪽에 각각 형성되는 구조로 이루어진다.

상기 제2 단차면(13)의 중앙에는 제1 보조 터미널(4)과 제2 보조 터미널(5) 및 제3 보조 터미널(6)을 분리하기 위한 분리벽(13d)이 상기 분리홈(11a)과 수직 방향으로 형성되며, 상기 제1 보조 터미널(4)과 제2 보조 터미널(5)의 단자부가 절곡되는 경우에 이를 고정하기 위한 볼트체결홈(13a, 13b)과, 상기 제3 보조 터미널(6)의 단자부가 절곡되는 경우에 이를 고정하기 위한 볼트체결홈(13c)이 상기 분리벽(13d)의 양쪽에 각각 형성되는 구조로 이루어진다.

상기 제1 보조 터미널(4)은 제1 수평연결부(41)의 끝단에 제2 수평연결부(42)가 연결되고 제2 수평연결부(42)의 끝에 제3 수평 연결부(43)가 연장되며, 제1 수평연결부(41)의 상부면에 단자부(4a)가 형성되고, 제2 수평연결부(42)와 제3 수평 연결부(43)의 끝부분 하부면에 리드부(4b, 4c)가 각각 형성되는 구조로 이루어진다.

상기 제2 보조 터미널(5)은 제4 수평연결부(51)의 한쪽끝에 제5 수평연결부(52)가 연장되고, 제5 수평연결부(52)의 한쪽끝에 제6 수평연결부(53)가 연장되며, 제4 수평연결부(51)의 상부면에 단자부(5a)가 형성되고, 제4 수평연결부(41)와 제6 수평 연결부(53)의 끝부분 하부면에 리드부(5b, 5c)가 각각 형성되는 구조로 이루어진다.

상기 제3 보조 터미널(6)은 제7 수평연결부(61)만으로 형성된 일자 형태로 이루어지며, 제7 수평연결부(61)의 상부면에 단자부(6a)가 형성되고, 제7 수평연결부(61)의 끝부분 하부면에 리드부(6b)가 형성되는 구조로 이루어진다.

상기 케이스(7)의 재질은 PPS(Polyphenylene sulfide) 또는 PBT(Polybutylene Terephthalate)로 이루어지며, 전체적으로 사각형태로 이루어지고, 4개의 모서리부분에는 곡률을 갖는 라운드부(7a, 7b, 7c, 7d)가 내측을 행하여 돌출 형성되는 구조로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 전력용 반도체 디바이스의 작용은 다음과 같다.

먼저, 제1 메인 터미널(2) 및 제2 메인 터미널(3)을 커버(1)에 삽입 고정한 뒤에, 다음에 제1 보조 터미널(4), 제2 보조 터미널(5), 제3 보조 터미널(6)을 커버(1)에 삽입 고정한다. 상기한 제1 보조 터미널(4), 제2 보조 터미널(5), 제3 보조 터미널(6)을 커버(1)에 삽입하기 전에 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 케이스(7)에 제1 보조 터미널(4), 제2 보조 터미널(5), 제3 보조 터미널(6)이 장착된 뒤에 커버(1)에 삽입하게 된다. 상기 제1 보조 터미널(4), 제2 보조 터미널(5), 제3 보조 터미널(6)은 케이스(7)에 삽입되어 성형사출되는 구조로 이루어지며, 제1 보조 터미널(4), 제2 보조 터미널(5), 제3 보조 터미널(6)이 장착된 케이스(7)에는 겔이 충진된다.

도 4는 이와 같이 메인 터미널(2, 3)과 보조 터미널(4, 5, 6)이 커버(1)에 결합되어 있는 상태를 보여주고 있으며, 메인 터미널(2, 3)과 보조 터미널(4, 5, 6)의 단자부가 절곡되기 이전의 상태를 보여주고 있다. 도시의 편의상 케이스(7)는 도시되어 있지를 않다.

상기한 바와 같이 커버(1)에 메인 터미널(2, 3)과 보조 터미널(4, 5, 6)이 결합되고 나면, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 본체면(11)의 상부로 돌출되어 있는 제1 메인 터미널(2)과 제2 메인 터미널(3)의 단자부를 본체면(11)의 볼트체결홈(11a, 11b)을 향하여 각각 절곡시키고, 제2 단차면(13)의 상부로 돌출되어 있는 제1 보조 터미널(4), 제2 보조 터미널(5), 제3 보조 터미널(6)의 단자부를 제2 단차면(13)의 볼트체결홈(13a, 13b, 13c)를 향하여 각각 절곡시킨다.

이와 같이 메인 터미널(2, 3)과 보조 터미널(4, 5, 6)의 단자부가 절곡되고 난 후에, 볼트(도시되지 않음)와 너트(도시되지 않음)를 이용하여, 메인 터미널(2, 3)의 단자부에 형성되어 있는 홀을 통하여 본체면(11)의 볼트체결홈(11a, 11b)에 결합시키고, 보조 터미널(4, 5, 6)의 단자부에 형성되어 있는 홀을 통하여 제2 단차면(13)의 볼트체결홈(13a, 13b, 13c)에 결합시킴으로써 메인 터미널(2, 3)과 보조 터미널(4, 5, 6)이 커버(1)에 고정되도록 한다.

커버(1)의 제1 단차면(12) 및 제2 단차면(13)의 하부에 형성되어 있는 지지대(14)는 솔더링 접합시 지지대 역할을 함으로써 셀프얼라인이 가능하도록 한다.

1 : 커버 2 : 제1 메인 터미널
3 : 제2 메인 터미널 4 : 제1 보조 터미널
5 : 제2 보조 터미널 6 : 제3 보조 터미널
7 : 케이스

Claims (12)

1. 솔더링 접합시 지지대 역할을 하는 지지대가 형성되어 있는 커버와,
   셀프 얼라인되어 상기한 커버에 삽입된 후 절곡되어 결합되어 있는 적어도 하나 이상의 메인 터미널과,
   셀프 얼라인되어 상기한 커버에 삽입된 후 절곡되어 결합되어 있는 적어도 하나 이상의 보조 터미널과,
   상기한 보조 터미널이 삽입 성형사출되어 있으며 상기한 커버와 결합되는 케이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 커버는,
   본체면과,
   상기한 본체면의 양쪽에 단차 형성된 제1 단차면 및 제2 단차면과,
   상기 제1 단차면 및 제2 단차면의 하부에 형성되어 있는 지지대를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 본체면의 중앙에는 메인 터미널을 분리하기 위한 분리홈이 형성되며, 메인 터미널의 단자부가 절곡되는 경우에 이를 고정하기 위한 볼트체결홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 메인 터미널의 단자부는 볼트와 너트를 이용하여 볼트체결홈에 고정되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 제2 단차면의 중앙에는 보조 터미널을 분리하기 위한 분리벽이 형성되며, 상기 보조 터미널의 단자부가 절곡되는 경우에 이를 고정하기 위한 볼트체결홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 메인 터미널의 단자부는 볼트와 너트를 이용하여 볼트체결홈에 고정되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 보조 터미널은 제1 보조 터미널, 제2 보조 터미널, 제3 보조 터미널의 3개의 보조 터미널로 이루어지며, 상기 제1 보조 터미널, 제2 보조 터미널, 제3 보조 터미널은 케이스에 삽입되어 성형사출되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제1 보조 터미널은 제1 수평연결부의 끝단에 제2 수평연결부가 연결되고 제2 수평연결부의 끝에 제3 수평 연결부가 연장되며, 제1 수평연결부의 상부면에 단자부가 형성되고, 제2 수평연결부와 제3 수평 연결부의 끝부분 하부면에 리드부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 제2 보조 터미널은 제4 수평연결부의 한쪽끝에 제5 수평연결부가 연장되고, 제5 수평연결부의 한쪽끝에 제6 수평연결부가 연장되며, 제4 수평연결부의 상부면에 단자부가 형성되고, 제4 수평연결부와 제6 수평 연결부의 끝부분 하부면에 리드부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
10. 제 7항에 있어서,
    상기 제3 보조 터미널은 제7 수평연결부만으로 형성된 일자 형태로 이루어지며, 제7 수평연결부의 상부면에 단자부가 형성되고, 제7 수평연결부의 끝부분 하부면에 리드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 케이스의 재질은 PPS(Polyphenylene sulfide) 또는 PBT(Polybutylene Terephthalate)중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 케이스는 전체적으로 사각형태로 이루어지며 4개의 모서리부분에 곡률을 갖는 라운드부가 내측을 행하여 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스.

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