KR101319219B1 - 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그 - Google Patents

전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그 Download PDF

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Abstract

전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그가 개시된다. 상기 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그는 다수의 터미널 핀들이 각각 삽입될 수 있는 다수의 핀 삽입공이 관통되어 형성되고, 상기 핀 삽입공은 삽입된 터미널 핀들을 지지할 수 있도록 상기 터미널 핀의 외경에 대응하는 일정크기의 직경으로 형성되는 터미널 핀 지지체; 및 상기 터미널 핀 지지체의 상부에 결합되고 상기 삽입되는 터미널 핀들을 정렬시켜 수평을 맞추는 상부플레이트를 포함한다.

Description

전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그{Terminal pin soldering jig for the power semiconductor module}
본 발명은 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 모듈에 다수의 터미널 핀을 일시에 솔더링할 수 있는 터미널 핀 솔더링용 지그에 관한 것이다.
일반적으로 전력 반도체 모듈은 직류 혹은 교류 형태의 전압·전류를 시스템에서 요구하는 적합한 형태와 크기로 변환하는 전력 변환의 핵심 반도체 소자이다.
이러한 전력용 반도체 모듈은 인버터, 무정전 전원공급장치, 용접기, 엘리베이터 등의 산업용 응용분야 및 자동차분야에 널리 사용된다.
일반적인 전력용 반도체 모듈은 DBC(Direct bonding copper) 기판에 반도체 칩들이 실장되고, 반도체 칩들의 출력단자에 다수의 터미널 핀들이 솔더링(soldering)되어 솔더링된 터미널 핀들을 통해 외부와 신호를 송수신하게 된다.
일반적으로 터미널 핀들을 DBC 기판에 솔더링하기 위해서는 터미널 핀들을 솔더(solder)가 인쇄된 DBC 기판에 터미널 핀을 접속시키고, 고온의 로에서 인쇄된 솔더를 용융시켜 터미널 핀을 DBC 기판에 솔더링하였다.
그런데, 종래에는 하나의 모듈에 터미널 핀들을 솔더링하기 위해서는 각각의 터미널 핀들을 개별적으로 DBC 기판에 접속하고, 반복적인 솔더링 공정을 통하여 하나의 모듈에 대한 솔더링 공정을 완료하였다. 결국, 솔더링 공정을 수행하는 데에 있어 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.
또한, 종래에는 터미널 핀들이 서로 다른 공정에서 DBC 기판에 솔더링되므로 솔더링된 터미널 핀들의 높이가 서로 다르게 되는 현상이 발생하고, 터미널 핀들의 말단을 서로 수평이 맞도록 커팅하는 공정이 추가되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 다양한 형상을 가지는 터미널 핀들을 원하는 위치에 원하는 수량만큼 동시에 솔더링할 수 있고, 대량 생산이 가능하여 제작비용을 절감할 수 있는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그는다수의 터미널 핀들이 각각 삽입될 수 있는 다수의 핀 삽입공이 관통되어 형성되고, 상기 핀 삽입공은 삽입된 터미널 핀들을 지지할 수 있도록 상기 터미널 핀의 외경에 대응하는 일정크기의 직경으로 형성되는 터미널 핀 지지체; 및 상기 터미널 핀 지지체의 상부에 결합되고 상기 삽입되는 터미널 핀들을 정렬시켜 수평을 맞추는 상부플레이트를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그는 다수의 터미널 핀들을 원하는 위치에 원하는 수량만큼 동시에 솔더링하여 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그는 대량 생산이 가능하여 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 좀더 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터미널 핀 솔더링용 지그의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터미널 핀 솔더링용 지그의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 터미널 핀 솔더링용 지그의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 터미널 핀 솔더링용 지그를 이용하여 DBC 기판에 터미널 핀을 접합하는 순서를 나타내는 작업도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터미널 핀 솔더링용 지그의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 터미널 핀 솔더링용 지그의 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 터미널 핀 솔더링용 지그의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터미널 핀 솔더링용 지그(10)는 터미널 핀 지지체(100), 및 상부플레이트(200)로 구성된다.
터미널 핀 지지체(100)는 다수의 터미널 핀(20)이 각각 삽입될 수 있는 다수의 핀 삽입공(110)이 상,하 방향으로 관통되어 형성된다.
핀 삽입공(110)은 터미널 핀(20)이 깨워져 지지될 수 있도록 터미널 핀의 외경에 대응하는 일정크기의 직경으로 형성된다.
터미널 핀 지지체(100)는 핀 삽입공(110)이 각각 관통되어 형성되는 제1 가이드플레이트(120), 제2 가이드플레이트(130), 및 패드(140)로 구성된다.
제1 가이드플레이트(120), 제2 가이드플레이트(130), 및 패드(140)는 직사각형 형상을 한다.
핀 삽입공(110)은 제1 가이드플레이트(120), 제2 가이드플레이트(130), 및 패드(140)에 동일 중심선상에 위치하도록 관통되어 형성되고, 직사각형 테두리를 따라 배치된다.
제1 가이드플레이트(120)와 제2 가이드플레이트(130)는 동일 형상으로 구비될 수 있으며, 핀 삽입공(110)으로 삽입되는 터미널 핀(20)을 지지함과 아울러 수직이 되도록 서로 대응하여 결합된다.
제1 가이드플레이트(120)의 상부면에는 패드(140)가 결합하기 위해 일정깊이와 넓이를 갖는 패드 삽입영역(121)이 형성된다.
이때, 패드 삽입영역(121)은 패드(140)가 완전 삽입될 수 있도록 패드(140)의 두께 및 넓이와 동일한 깊이와 넓이로 형성되는 것이 바람직하다.
제2 가이드플레이트(130)의 상부면에는 상부플레이트(200)가 결합하기 위해 일정깊이와 넓이를 갖는 상부플레이트 삽입영역(131)이 형성된다.
제1 가이드플레이트(120)와 제2 가이드플레이트(130)의 중앙부에는 열팽창에 의한 뒤틀림을 방지하기 위한 직사각형의 관통부(122, 132)가 각각 형성된다.
그리고, 제1 가이드플레이트(120)와 제2 가이드플레이트(130)의 관통부(122, 132)의 테두리에는 결합공 형성영역(123, 133)이 형성되고, 결합공 형성영역(123, 133)에는 제1 가이드플레이트(120)와 제2 가이드플레이트(130)를 서로 나사 결합하기 위한 다수의 결합공(160)이 관통되어 형성된다.
도시된 바와 같이, 결합공(160)은 결합공 형성영역(123, 133)의 네 모서리에 형성된다.
결합공 형성영역(123, 133)은 나사결합시 깨짐을 방지하기 위하여 주변보다 더 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 제1 가이드플레이트(120) 및 제2 가이드플레이트(130)는 동일한 형상으로 제작되여 제작공정을 줄일 수 있고 서로 호환하여 사용할 수 있다. 즉, 제1 가이드플레이트(120)와 제2 가이드플레이트(130)는 서로 위치를 맞바꾸어 결합 될 수 있다.
제1 가이드플레이트(120) 및 제2 가이드플레이트(130)는 플라스틱 소재 중 하나인 폴리페닐린 설파이드(PolyPhenylene sulfide; PPS) 소재로 이루어지고 사출성형을 이용하여 제작된다.
제1 가이드플레이트(120) 및 제2 가이드플레이(130)의 양측면에는 정확한 솔더링(soldering)을 위해서 DBC 기판(30)과 터미널 핀 지지체(100)를 위치정렬(align) 하기 위한 얼라인홀(150)이 관통되어 형성된다. 즉, 별도로 구비되는 얼라인센서(미도시)를 이용하여 얼라인홀(150)과 DBC 기판(30)에 인쇄된 정렬마크를 서로 위치정렬(align)하는 것이다.
패드(140)는 제1 가이드플레이트(120)와 제2 가이드플레이트(130) 사이에 설치되어 삽입되는 터미널 핀(20)을 압입하여 터미널 핀들(20)이 자중에 의하여 하향 이탈하는 것을 방지한다.
이때, 패드(140)는 제1 가이드플레이트(120)의 상부면에 형성된 패드 삽입영역(121)에 삽입되어 결합하게 된다.
패드(140)는 제1 가이드플레이트(120)의 패드 삽입영역(121)의 형상과 동일하며, 패드 삽입영역(121)의 깊이 및 넓이와 동일한 두께와 넓이를 갖도록 제작되어 패드 삽입영역(121)에 완전 밀착하여 결합되도록 한다.
즉, 패드(140)는 중앙부 일정영역이 직사각형 형상으로 관통된 패드관통부(142)가 형성될 수 있다. 이때, 패드 관통부(142)는 제1 가이드플레이트(120)의 결합공 형성영역(123)이 끼워지도록 하여 결합하는 것이 바람직하다.
패드(140)는 터미널 핀(20)이 핀 삽입공(110)에 압입되도록 하여 하향 이탈하는 것을 방지할 수 있는 실리콘(silicon) 소재로 이루어지고, 사출성형을 이용하여 제작될 수 있다.
상부플레이트(200)는 터미널 핀 지지체(100)의 상부에 결합되고, 삽입되는 터미널 핀(20)을 정렬시켜 수평을 이루도록 한다.
즉, 상부플레이트(200)는 삽입되는 터미널 핀들(20)이 바닥면에 지지되어 삽입된 터미널 핀들(20)의 말단이 서로 수평을 이루도록 한다.
상부플레이트(140)는 터미널 핀들(20)을 견고하게 지지할 수 있는 알루미늄(aluminium)합금 재질로 이루어지고 프레스 공법을 이용하여 제작된다.
본 발명의 실시예에 따른 터미널 핀 솔더링용 지그(10)는 결합수단(300)을 더 포함할 수 있다.
결합수단(300)은 볼트(310)와 너트(320)를 포함하여 구성되고, 상부플레이트(150), 제2 가이드플레이트(130), 및 제1 가이드플레이트(120)에 형성된 체결공(160)을 순차적으로 관통하여 구성요소들을 서로 나사결합한다.
본 발명의 실시예에서는 제1 가이드플레이트(120), 제2 가이드플레이트(130), 및 상부플레이트(200)가 결합수단(300)에 의하여 나사결합하는 예를 도시하여 설명하였으나, 나사결합 대신에 접착제를 이용하여 구성요소들을 서로 결합시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 터미널 핀 솔더링용 지그(10)에 삽입되는 터미널 핀(20)이 일자형인 것을 예로 들어 설명하였으나, 터미널 핀(20)의 말단이 다양한 형상을 가지는 터미널 핀일 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터미널 핀 솔더링용 지그(10)를 구성하는 제1 가이드플레이트(120)와 제2 가이드플레이트(130)는 플라스틱 소재, 패드(140)는 실리콘 소재로 이루어져 사출성형으로 제작가능하고, 상부플레이트(200)만 알루미늄합금으로 이루어져 프레스공법에 의해 제작가능함으로 제작원가를 절감할 수 있다.
또한, 작업이 용이한 사출공법과 프레스 공법을 통하여 각각의 구성요소를 제작하여 서로 결합시켜 완성하게 되므로 대량 생산이 가능하고 제작시간을 단축할 수 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 터미널 핀 솔더링용 지그를 이용하여 DBC 기판에 터미널 핀을 접합하는 순서를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 먼저 본 발명에 터미널 핀 솔더링용 지그(10)에 터미널 핀들(20)을 삽입한다. 이때, 터미널 핀들(20)은 작업자에 의하여 수동으로 삽입될 수 있고, 자동화 기계를 통하여 삽입될 수 있다.
터미널 핀 솔더링용 지그(10)에 터미널 핀들(20)이 핀 삽입공(110)으로 삽입되면, 터미널 핀 지지체(100)는 삽입된 터미널 핀들(20)을 지지하고 수직을 이루도록 한다.
그리고, 삽입되는 터미널 핀들(20)은 상부플레이트(200)에 의하여 정렬되어 터미널 핀 말단이 수평을 이루게 된다.
터미널 핀 솔더링용 지그(10)에 터미널 핀들(20)이 삽입이 완료되면, 솔더링 로(soldering furnace, 미도시)에서 DBC 회로 기판(30)의 솔더(solder)가 인쇄된 출력단자에 접합시키고 고온을 가하여 인쇄된 솔더를 용융시켜 터미널 핀들(20)을 솔더링한다.
그리고, 솔더링이 완료되면 일정 강도의 인력을 가하여 터미널 핀 솔더링용 지그(10)를 제거하게 되면, 터미널 핀(20)은 DBC 기판(30)에 접합되고 터미널 핀 솔더링용 지그(10)만 분리되게 된다.
결국, 한번의 공정으로 DBC 기판(300에 다수의 터미널 핀들(20)을 동시에 솔더링(soldering)할 수 있으므로, 솔더링하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 터미널 핀 솔더링용 지그 20: 터미널 핀
30: DBC 기판 100: 터미널 핀 지지체
110: 핀 삽입공 120: 제1 가이드플레이트
130: 제2 가이드플레이트 140: 패드
200: 상부플레이트 300: 결합수단
121: 패드 삽입영역 131: 상부플레이트 삽입영역
122, 132; 관통부 142: 패드관통부
123, 133; 결합공 형성영역

Claims (10)

  1. 다수의 터미널 핀들이 각각 삽입될 수 있는 다수의 핀 삽입공이 관통되어 형성되고, 상기 핀 삽입공은 삽입된 터미널 핀들을 지지할 수 있도록 상기 터미널 핀의 외경에 대응하는 일정크기의 직경으로 형성되는 터미널 핀 지지체;
    상기 터미널 핀 지지체의 상부에 결합되고 상기 삽입되는 터미널 핀들을 정렬시켜 수평을 맞추는 상부플레이트; 및
    상기 터미널 핀 지지체의 양측면에 DBC 기판과의 얼라인을 위한 얼라인홀이 관통되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 핀 지지체는,
    상기 핀 삽입공이 동일 중심선 상에 위치하도록 각각 관통되어 형성되는 제1 가이드플레이트, 제2 가이드플레이트 및 패드로 구성하되,
    상기 제1가이드플레이트와 제2 가이드플레이트는 삽입되는 터미널 핀들을 지지하고 수직이 되도록 서로 대향되어 결합되며,
    상기 패드는 상기 제1 가이드플레이트와 제2 가이드플레이트 사이에 설치되어 상기 터미널 핀들이 자중에 의하여 하향 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가이드플레이트, 패드, 및 제2 가이드플레이트는 직사각형 형상을 하며,
    상기 핀 삽입공은 상기 제1 가이드플레이트, 패드, 및 제2 가이드플레이트의 직사각형 테두리를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가이드플레이트는,
    상부면에 상기 패드가 결합하기 위해 일정한 깊이와 넓이를 가지는 패드 삽입영역이 형성되는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 패드 삽입영역은,
    상기 패드가 완전삽입될 수 있도록 상기 패드의 두께 및 넓이와 동일한 깊이와 넓이로 형성되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가이드플레이트 및 제2 가이드플레이트는,
    폴리페닐린 설파이드(PolyPhenylene sulfide; PPS) 소재인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 패드는,
    상기 핀 삽입공으로 삽입되는 상기 터미널 핀들이 압입되도록 하여 하향 이탈하는 것을 방지할 수 있는 실리콘 재질인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부플레이트는,
    상기 핀 삽입공으로 삽입되는 터미널 핀을 견고하게 지지할 수 있는 알루미늄합금 재질인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 핀 지지체 및 상부플레이트는,
    나사결합 또는 접착제에 의하여 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈의 터미널 핀 솔더링용 지그.
  10. 삭제
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