KR101477378B1 - 하우징 및 이를 구비하는 전력 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조립 시 발생되는 응력을 고르게 분포시킬 수 있는 하우징 및 이를 구비하는 전력 모듈에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 전력 모듈용 하우징은, 내부에 전자 소자가 실장된 모듈 기판을 수용하는 공간이 형성된 본체부; 상기 본체부의 측면에서 블록 형태로 돌출되어 형성되는 다수의 체결부; 및 판 스프링 형태로 형성되고 양단이 두 개의 상기 체결부에 각각 결합되는 체결 부재;를 포함하며, 상기 체결 부재는, 고정 부재가 결합되는 결합부; 및 상기 결합부의 양단에서 각각 연장되어 상기 체결부에 결합되며, 상기 결합부가 방열 기판에 체결될 때 탄성 변형되어 상기 체결부에 탄성력을 제공하는 탄성부;를 포함할 수 있다.

Description

하우징 및 이를 구비하는 전력 모듈{HOUSING AND POWER MODULE HAVING THE SAME}
본 발명은 하우징 및 이를 구비하는 전력 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조립 시 발생되는 응력을 고르게 분포시킬 수 있는 하우징 및 이를 구비하는 전력 모듈에 관한 것이다.
 현대에 있어서 에너지 사용량의 증가, 그리고 소형/집적화에 따라 발열량이 증가함에 따라 전력 모듈에서는 냉각의 효율성을 높이고자 하는 경향이 있다.
전력 모듈에서 발열은 구조물의 열변형에 의해 부품들의 수명에 큰 영향을 미치고 있기 때문에 냉각성능을 높이는 구조에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
그러나 효율을 높이기 위한 복잡한 구조는 양산 시의 단가를 높이는 결과로 나타나므로 실질적으로는 단순하면서도 제작이 쉬운 고효율 구조가 필요하다.
이에 더하여, 열팽창률이 다른 여러 재질의 접착에 의해 발생하는 변형(Warpage)에 의해 열전달률이 감소하고 이로 인하여 열저항의 증가로 이어져 결국 냉각성능이 나빠지는 영향을 미치게 되므로 기판에 있어서 구조적 평탄도를 향상시킬 수 있는 방법이 필요하다.
한편, 종래의 전력 모듈은 냉각을 위해 하우징이 히트싱크와 결합되며, 그 사이에 반도체 소자들이 실장된 기판이 개재되는 형태로 제조되고 있다.
이때, 하우징과 히트싱크는 하우징에 형성된 구멍을 통해 직접 나사가 삽입되어 히트싱크에 체결되는 방법이 주로 이용되고 있다.
그런데 이러한 종래의 전력 모듈은 나사 체결로 인해, 하우징 중 나사가 체결되는 부분에 응력이 집중적으로 가해진다는 문제가 있다. 그리고 이러한 문제는 하우징의 파손으로 이어질 수 있으며, 또한 기판과 하우징과의 접촉 신뢰성을 저하시키게 되므로 전력 모듈의 효율을 저하시키는 결과를 초래하고 있다.
한국특허공개공보 제 1999-012187 호
본 발명은 조립 시 하우징에 발생되는 응력을 고르게 분포시킬 수 있는 하우징 및 이를 구비하는 전력 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 하우징의 체결 부분이 파손되는 것을 최소화할 수 있는 하우징 및 이를 구비하는 전력 모듈을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈용 하우징은, 내부에 전자 소자가 실장된 모듈 기판을 수용하는 공간이 형성된 본체부; 상기 본체부의 측면에서 블록 형태로 돌출되어 형성되는 다수의 체결부; 및 판 스프링 형태로 형성되고 양단이 두 개의 상기 체결부에 각각 결합되는 체결 부재;를 포함하며, 상기 체결 부재는, 고정 부재가 결합되는 결합부; 및 상기 결합부의 양단에서 각각 연장되어 상기 체결부에 결합되며, 상기 결합부가 방열 기판에 체결될 때 탄성 변형되어 상기 체결부에 탄성력을 제공하는 탄성부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 체결 부재의 탄성부는, 적어도 하나의 곡면부 또는 적어도 하나의 절곡부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 체결 부재는, 양 단에 부피가 확장된 고정부가 형성되며, 상기 고정부에 의해 상기 체결 부체의 변형이 제한될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 체결 부재는, 상기 결합부가 상기 본체부의 하단면보다 상측에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 체결부는, 상기 탄성부가 끼움 결합되는 끼움 홈이 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 본체부는 직육면체 형상으로 형성되며, 상기 체결부는 상기 본체부의 측면 중 적어도 두 면에 형성되고, 한 면에 두 개가 대칭되는 형태로 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 본체부는, 상기 모듈 기판에 실장되는 외부 접속 단자들이 외부로 노출되는 적어도 하나의 관통 구멍을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈용 하우징은, 본체부의 측면에서 돌출되는 다수의 체결부; 및 양단이 두 개의 상기 체결부에 각각 결합되며 중심부가 고정 부재에 의해 방열 기판에 체결되는 체결 부재;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈은, 방열 기판; 상기 방열 기판 상에 배치되며 적어도 하나의 전자 소자가 실장되는 모듈 기판; 및 상기 모듈 기판을 수용하며 상기 방열 기판에 체결되는 하우징;을 포함하며, 상기 하우징은, 측면에서 블록 형태로 돌출되어 형성되는 다수의 체결부와, 판 스프링 형태로 형성되고 양단이 두 개의 상기 체결부에 각각 결합되는 체결 부재를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 체결 부재는, 고정 나사를 통해 상기 방열 기판과 면 접촉하며 고정 결합되는 결합부; 및 상기 결합부의 양단에 각각 형성되어 상기 체결부에 결합되며, 상기 결합부가 방열 기판에 체결될 때 변형되어 상기 체결부에 탄성력을 제공하는 탄성부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 체결부는 상기 탄성부가 끼워지는 끼움 홈이 형성되며, 상기 탄성부는 상기 끼움 홈 내에서 탄성 변형될 수 있다.
본 발명에 따른 전력 모듈은 2개의 고정 나사를 이용하지만, 체결 부재를 통해 4개의 지점에서 가압하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 하우징을 방열 기판에 보다 견고하게 결합시킬 수 있다.
또한 2개의 체결 부재로부터 제공되는 탄성력이 4개의 체결부에 고르게 인가되므로, 본 실시예에 따른 하우징은 어느 한, 두 부분에 응력이 집중되지 않고 체결부들을 통해 하우증의 내부로 응력이 고르게 분산된다.
이로 인해 하우징의 일부에 응력이 집중됨에 따라 하우징의 일부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전력 모듈 중 하우징과 기판만을 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 분해 사시도.
도 4는 도 2의 하우징을 개략적으로 도시한 평면도.
도 5는 도 2의 하우징을 개략적으로 도시한 저면 사시도.
도 6은 도 4의 A 방향에 따른 측면도.
도 7은 도 1의 B 방향에 따른 측면도.
도 8은 도 7의 C 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전력 모듈 중 하우징과 기판만을 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 분해 사시도이다.
또한 도 4는 도 2의 하우징을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 5는 도 2의 하우징을 개략적으로 도시한 저면 사시도이며, 도 6은 도 4의 A 방향에 따른 측면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)은, 모듈 기판(10), 전자 소자(11), 외부 접속 단자(60), 방열 기판(70) 및 하우징(30)을 포함하여 구성될 수 있다.
모듈 기판(10)은 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB), 세라믹 기판, 프리-몰딩(pre-molded) 기판, 또는 DBC(direct bonded copper) 기판이거나, 절연된 금속 기판(insulated metal substrate, IMS)일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 모듈 기판(10)에는 후술되는 전자 소자(11)들이 실장되기 위한 실장용 전극(미도시)이나, 이들을 전기적으로 연결하기 위한 배선 패턴(13) 등이 형성될 수 있다.
배선 패턴(13)은 통상적인 층 형성방법, 예를 들어 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 물리기상 증착법(physical vapordeposition, PVD)을 이용할 수 있고, 또는 전해 도금이나 무전해 도금에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 배선 패턴(13)은 금속과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한 모듈 기판(10)의 일면에는 적어도 하나의 전자 소자(11)가 실장될 수 있다.
본 실시예에 따른 전자 소자(11)는 전력 소자와 제어 소자를 포함할 수 있다.
전력 소자는 서보 드라이버, 인버터, 전력 레귤레이터 및 컨버터 등과 같은 전력 제어를 위한 전력 변환 또는 전력 제어를 위한 전력 회로 소자일 수 있다.
예를 들어, 전력 소자는 전력 모스펫(power MOSFET), 바이폴라 졍션 트랜지스터(bipolar junction transistor, BJT), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated-gate bipolar transistor; IGBT), 다이오드(diode) 이거나 이들의 조합을 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 있어서 전력 소자는 상술한 소자들을 모두 포함하거나 또는 그 일부를 포함할 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 전력 소자는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 다이오드(diode)를 한 쌍으로 하여, 여러 쌍으로 구성될 수 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제어 소자는 배선 패턴(13)이나 본딩 와이어 등을 통해 전력 소자들과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 전력 소자의 동작을 제어할 수 있다.
제어 소자는 예를 들어, 마이크로 프로세서(microprocessor)일 수 있으나, 이에 더하여 저항, 인버터, 또는 콘덴서와 같은 수동 소자, 또는 트랜지스터와 같은 능동 소자들이 더 부가될 수 있다.
한편, 제어 소자는 하나의 전력 소자에 대하여 하나 또는 다수개가 배치될 수 있다. 즉, 제어 소자의 종류 및 개수는 전력 소자의 종류와 개수에 따라서 적절하게 선택될 수 있다.
전자 소자들(11)이 본딩 와이어(14)를 통해 모듈 기판(10)과 전기적으로 연결되는 경우, 전자 소자들(11)은 접착 부재(도시되지 않음)를 매개로 모듈 기판(10)의 일면에 부착될 수 있다. 여기서 접착 부재는 도전성이거나 비도전성일 수 있다. 예를 들어, 접착 부재는 도전성 솔더나 도전성 페이스트 또는 테이프 일 수 있다. 또한, 접착 부재로 솔더(solder), 금속 에폭시, 금속 페이스트, 수지계 에폭시(resin-based epoxy), 또는 내열성이 우수한 접착 테이프 등이 이용될 수 있다.
그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 본딩(Flip chip bonding) 방식으로 전자 소자(11)와 모듈 기판(10)을 전기적으로 연결하거나, 솔더볼을 이용하여 연결하는 등 필요에 따라 다양한 방식이 이용될 수 있다.
외부 접속 단자(60)는 다수의 리드들을 포함하여 구성되는데, 여기서 각 리드들은 외부 기판(도 7의 90)과 연결되기 위한 외부 리드와, 모듈 기판(10)에 체결되는 내부 리드로 구분될 수 있다. 즉, 외부 리드는 하우징(30)의 외부로 노출되는 부분을 의미하며, 내부 리드는 하우징(30)의 내부에 위치하는 부분을 의미할 수 있다.
본 실시예에서는 외부 접속 단자(60)는 모듈 기판(10)에 형성된 배선 패턴(13)이나 본딩 와이어(14) 등을 통해 전자 소자들(11)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 외부 접속 단자(60)는 구리(Cu)나 알루미늄(Al) 등의 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(30)은 전력 모듈(100)의 전체적인 외관을 형성하며, 전자 소자들(11)과 모듈 기판(10)을 외부 환경으로부터 보호한다.
본 실시예에 따른 하우징(30)은 내부에 모듈 기판(10)을 수용하는 수용 공간(도 5의 S)이 형성되는 본체부(32)와, 본체부(32)에서 외측으로 돌출되어 형성되는 다수의 체결부(34), 그리고 체결 부재(40)를 포함할 수 있다.
본체부(32)는 모듈 기판(10)을 내부에 수용한다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이 본체부(32)의 내부에는 전자 소자(11)들이 실장된 모듈 기판(10)의 크기에 대응하는 수용 공간(S)이 형성될 수 있다.
본 실시예의 경우, 본체부(32)가 육면체 형상으로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 원통형이나 다각 기둥 형태로 형성되는 등 필요에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한 본체부(32)의 일면 즉 상부면에는 다수의 관통 구멍(33)이 형성될 수 있다. 관통 구멍(33)은 모듈 기판(10)에 실장된 외부 접속 단자(60)들이 삽입되는 곳으로, 관통 구멍(33)을 통해 외부 접속 단자(60)의 외부 리드들은 하우징(30)의 외부로 노출될 수 있다.
관통 구멍(33)은 외부 접속 단자(60)의 위치에 대응하여 외부 접속 단자(60)들과 동일한 개수가 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 본 실시예와 같이 본체부(32)의 상부면 전체에 걸쳐 다수 개의 관통 구멍(33)을 형성한 후 필요에 따라 선택적으로 이용할 수 있다.
체결부(34)는 다수개가 본체부(32)의 측면에서 돌출되어 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 체결부(34)는 육면체로 형성되는 본체부(32)의 양 측면에서 외부로 돌출되어 형성된다. 즉, 체결부(34)는 본체부(32)에서 서로 나란하게 배치되는 두 측면에 각각 형성되며, 서로 대응하는 형태로 돌출될 수 있다.
또한 체결부(34)는 본체부(32)의 측면 중 한 면에 두 개씩 형성될 수 있는데, 이때 두 개의 체결부(34)는 일정 거리 이격되도록 배치될 수 있다. 그리고 두 개의 체결부(34) 사이에는 후술되는 체결 부재(40)의 결합부(42)가 배치될 수 있다.
각각의 체결부(34)에는 끼움 홈(35)과 고정 홈(36)이 형성된다. 끼움 홈(35)과 고정 홈(36)은 체결 부재(40)의 일부가 끼워지는 공간으로 이용되므로, 체결 부재(40)의 형상에 대응하는 모양으로 형성될 수 있다.
끼움 홈(35)은 후술되는 체결 부재(40)의 탄성부(44)가 끼움 결합된다. 따라서 탄성부(44)의 두께에 대응하는 크기로 형성될 수 있으며, 탄성부(44)의 형상에 대응하여 굴곡이나 곡선을 포함하는 긴 홈의 형태로 형성될 수 있다.
고정 홈(36)은 끼움 홈(35)의 끝단에 형성되어 끼움 홈(35)과 연결된다. 고정 홈(36)은 후술되는 체결 부재(40)의 고정부(45)가 삽입되는 곳이다. 따라서 끼움 홈(35)보다 넓은 공간으로 형성될 수 있다.
체결 부재(40)는 체결부(34)에 삽입되어 본 실시예에 따른 하우징(30)을 완성한다. 체결 부재(40)는 전체적으로 편평한 판재를 절곡함에 따라 형성될 수 있으며, 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이 금속의 판 스프링 형태로 형성될 수 있다.
또한 체결 부재(40)는 고정 나사(도 1의 80)가 결합되는 결합부(42)와, 탄성력을 제공하는 탄성부(44)를 포함할 수 있다.
결합부(42)는 두 개의 탄성부(44) 사이에 배치되며, 내부에는 고정 부재인 고정 나사(80)가 삽입되는 체결 구멍(43)이 형성된다. 결합부(42)는 방열 기판(도 1의 70)의 상면과 대략 평행하도록 체결부(34)에 결합될 수 있다. 따라서 결합부(42)가 방열 기판(70)에 체결될 때, 결합부(42)의 하부면은 방열 기판(70)의 상부면에 면 접촉하며 결합될 수 있다.
이러한 체결 부재(40)는 체결부(34)에 결합되는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 결합부(42)의 하부면이 본체부(32)나 체결부(34)의 하부면보다 상부에 위치될 수 있다. 그리고 하우징(30)이 방열 기판(70)에 체결될 때, 고정 나사(80)와 방열 기판(70)의 결합력에 의해 체결부(34)의 결합부(42)는 하측으로 탄력적으로 이동하게 된다. 이 과정에서 탄성부(44)는 체결부(34) 내에서 탄성 변형되며 결합부(42)에 탄성력을 제공한다.
탄성부(44)는 결합부(42)의 양단에서 서로 대칭을 이루는 형태로 형성될 수 있다. 탄성부(44)는 결합부(42)의 양단에서 연장되는 형태로 형성되며, 하우징(30)에서 돌출된 체결부(34)의 끼움 홈(35)에 삽입되며 결합된다. 따라서 탄성부(44)의 전체적인 형상은 끼움 홈(35)의 형상과 유사한 형상으로 형성될 수 있다.
탄성부(44)의 끝단은 일정 부분을 원통 형태로 말아서 부피가 확장된 고정부(45)로 형성될 수 있다. 고정부(45)는 고정 나사(80)를 결합부(42)에 체결할 때, 체결 부재(40)의 움직임을 제한하기 위한 것이다.
즉, 고정부(45)가 체결부(34)의 고정 홈(36)에 삽입됨에 따라 체결 부재(40)의 양 단은 고정 홈(36) 내에 고정되고, 결합부(42)는 방열 기판(70)에 고정되며, 고정부(45)와 결합부(42) 사이 구간의 탄성 변형에 의해 탄성력이 발생하게 된다.
이를 위해 탄성부(44)는 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 곡면부(46) 또는 절곡부(47)를 포함할 수 있다. 본 실시예의 경우, 하나의 탄성부(44)는 각각 하나의 곡면부(46)와 두 개의 절곡부(47)를 포함한다. 이러한 구성은 결합부(42)가 방열 기판(70)에 체결될 때, 체결부(34)에 탄성을 제공하기 위해 구비된다.
구체적으로, 탄성부(44)는 결합부(42)가 방열 기판(70)에 체결될 때, 곡면부(46)나 절곡부(47)는 곡면이나 굴곡이 펴지는 형태로 변형된다(도 8의 화살표 참조). 이에 따라 탄성부(44)에는 곡면부(46)나 절곡부(47)가 다시 원형을 유지하려는 힘 즉 탄성력이 발생되며 이러한 힘은 체결부(34)로 제공된다.
체결 부재(40)가 방열 기판(70)에 체결된 상태에서는 이러한 탄성력이 지속적으로 발생된다 따라서 본 실시예에 따른 하우징(30)은 상기한 탄성력에 의해 방열 기판(70)과의 밀착을 계속 유지할 수 있게 된다.
본 실시예에 따른 체결 부재(40)는 본체부(32)의 양 측면에 각각 하나씩 총 2개가 배치된다. 이에 따라 체결 부재(40)에 결합되는 고정 나사(80)도 총 2개가 이용된다. 즉, 본 실시예에 따른 하우징(30)은 2개의 고정 나사(80)를 이용하지만, 체결 부재(40)를 통해 총 4곳의 체결부(34)에 힘이 작용되므로, 4개의 지점(측 체결부)에서 가압하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 하우징(30)을 방열 기판(70)에 보다 견고하게 결합시킬 수 있다.
방열 기판(70)은 하우징(30)의 하부에 체결되어 전자 소자들(11)로부터 발생되는 열을 외부로 방출한다. 구체적으로, 전자 소자(11)가 체결된 모듈 기판(10)은 방열 기판(70)의 상부면에 안착되고, 하우징(30)은 방열 기판(70)의 상부면에서 모듈 기판(10)을 수용하는 형태로 방열 기판(70)에 체결된다.
이러한 방열 기판(70)은 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있는 금속 재질의 히트 싱크(heat sink)일 수 있다. 방열 기판(70)의 재질로는 비교적 저가로 손쉽게 이용할 수 있을 뿐만 아니라 열전도 특성이 우수한 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 그라파이트(graphite) 등과 같이 금속이 아니더라도 열 전도 특성이 우수한 재질이라면 다양하게 이용될 수 있다.
또한, 방열 기판(70)은 외부 면적을 확장하기 위해, 외부면에 다수의 돌기나 슬릿 등이 형성될 수 있다.
한편, 도시되어 있지 않지만, 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)은 하우징(30)의 내부에 몰딩부가 형성될 수 있다. 몰딩부는 후술되는 하우징(30)의 내부 공간을 채우는 형태로 모듈 기판(10)과 전자 소자들(11)을 봉지할 수 있다.
즉 몰딩부는 전자 소자들(11)과, 모듈 기판(10)에 접합된 외부 접속 단자(60)의 내부 리드를 덮으며 밀봉하는 형태로 형성되어 외부 환경으로부터 전자 소자들(11)을 보호할 수 있다.
또한 전자 소자들(11)을 외부에서 둘러싸며 전자 소자들(11)을 고정시킴으로써 외부의 충격으로부터 전자 소자들(11)을 안전하게 보호한다.
몰딩부는 수지 등의 절연성 재료로 형성될 수 있다. 특히 열 전도도가 높은 실리콘 겔(Silicone Gel)이나 열전도성 에폭시(Epoxy), 폴리이미드(ployimide) 등의 재료가 이용될 수 있다.
다음으로, 본 실시예에 따른 전력 모듈의 제조 방법을 설명한다.
도 7은 도 1의 B 방향에 따른 측면도이고, 도 8은 도 7의 C 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도이다. 여기서 도 7 및 도 8은 전력 모듈이 외부 기판에 실장된 상태를 도시하였다.
이를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)의 제조 방법을 설명하면, 먼저 체결 부재(40)가 결합된 하우징(30)과, 전자 소자들(11)이 실장된 모듈 기판(10), 그리고 방열 기판(70)을 준비한다.
이때, 하우징(30)의 체결 부재(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 원형을 유지하고 있으며, 이에 따라 탄성부(44)의 결합부(42) 하부면은 본체부(32)의 하부면보다 상측에 배치된다.
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이 모듈 기판(10)이 하우징(30)의 내부에 수용되도록 하우징(30)과 방열 기판(70)을 체결한다.
이때, 고정 나사(80)가 체결 부재(40)의 결합부(42)를 하측으로 가압하며 방열 기판(70)에 체결된다. 이에 따라 체결 부재(40)는 탄성 변형이 발생된다. 즉, 결합부(42)는 하측으로 이동하여 방열 기판(70)과 면 접촉하게 되고, 결합부(42)의 이동에 따라 탄성부(44)는 도 8에 도시된 바와 같이 곡면부(46)와 굴곡부(47) 등이 변형되며, 이에 체결 부재(40)는 체결부(34)에 탄성력을 제공하게 된다.
즉, 본 실시예에 따른 하우징(30)은 체결 부재(40)의 탄성 변형에 의해 제공되는 탄성력에 의해 방열 기판(70)에 견고하게 결합된다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)은 2개의 고정 나사를 이용하지만, 체결 부재(40)와 체결부(34)를 통해 4개의 지점에서 가압하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 하우징(30)을 방열 기판(70)에 보다 견고하게 결합시킬 수 있다.
또한 2개의 체결 부재(40)로부터 제공되는 탄성력이 4개의 체결부(34)에 고르게 인가되므로, 본 실시예에 따른 하우징(30)은 어느 한 두 부분에 응력이 집중되지 않고 체결부(34)들을 통해 본체부(32)로 응력이 고르게 분산된다.
이로 인해 하우징(30)의 일부에 응력이 집중됨에 따라 하우징(30)의 일부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 실시예들에 따른 전력 모듈은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 응용이 가능하다. 예를 들어, 전술한 실시예들에서는 전력 모듈의 하우징이 전체적으로 직육면체 형상으로 형성되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 원통형이나 다각 기둥 형태로 형성하는 등 필요에 따라 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 전술된 실시예들에서는 전력 모듈의 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 적어도 하나의 전력 소자들이 패키징되는 전자 부품이라면 다양하게 적용될 수 있다.
100: 전력 모듈
10: 모듈 기판
11: 전자 소자
30: 하우징
32: 본체부 33: 관통 구멍
34: 체결부 35: 끼움 홈
36: 고정 홈
40: 체결 부재
42: 결합부 43: 체결 구멍
44: 탄성부 45: 고정부
46: 곡면부 47: 굴곡부
60: 외부 접속 단자
70: 방열 기판
80: 고정 나사
90: 외부 기판

Claims (11)

  1. 내부에 전자 소자가 실장된 모듈 기판을 수용하는 공간이 형성된 본체부;
    상기 본체부의 측면에서 블록 형태로 돌출되어 형성되는 다수의 체결부; 및
    판 스프링 형태로 형성되고 양단이 두 개의 상기 체결부에 각각 결합되는 체결 부재;
    를 포함하며,
    상기 체결 부재는,
    고정 부재가 결합되는 결합부; 및
    상기 결합부의 양단에서 각각 연장되어 상기 체결부에 결합되며, 상기 결합부가 방열 기판에 체결될 때 탄성 변형되어 상기 체결부에 탄성력을 제공하는 탄성부;
    를 포함하는 전력 모듈용 하우징.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 체결 부재의 탄성부는,
    적어도 하나의 곡면부 또는 적어도 하나의 절곡부를 포함하는 전력 모듈용 하우징.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 체결 부재는,
    양 단에 부피가 확장된 고정부가 형성되며, 상기 고정부에 의해 상기 체결 부체의 변형이 제한되는 전력 모듈용 하우징.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 체결 부재는,
    상기 결합부가 상기 본체부의 하단면보다 상측에 배치되는 전력 모듈용 하우징.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 체결부는,
    상기 탄성부가 끼움 결합되는 끼움 홈이 형성되는 전력 모듈용 하우징.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체부는 직육면체 형상으로 형성되며,
    상기 체결부는 상기 본체부의 측면 중 적어도 두 면에 형성되고, 한 면에 두 개가 대칭되는 형태로 배치되는 전력 모듈용 하우징.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 본체부는,
    상기 모듈 기판에 실장되는 외부 접속 단자들이 외부로 노출되는 적어도 하나의 관통 구멍을 포함하는 전력 모듈용 하우징.
  8. 본체부의 측면에서 돌출되는 다수의 체결부; 및
    양단이 두 개의 상기 체결부에 각각 결합되며 중심부가 고정 부재에 의해 방열 기판에 체결되는 체결 부재;
    를 포함하는 전력 모듈용 하우징.
  9. 방열 기판;
    상기 방열 기판 상에 배치되며 적어도 하나의 전자 소자가 실장되는 모듈 기판; 및
    상기 모듈 기판을 수용하며 상기 방열 기판에 체결되는 하우징;
    을 포함하며,
    상기 하우징은,
    측면에서 블록 형태로 돌출되어 형성되는 다수의 체결부와, 판 스프링 형태로 형성되고 양단이 두 개의 상기 체결부에 각각 결합되는 체결 부재를 포함하는 전력 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 체결 부재는,
    고정 나사를 통해 상기 방열 기판과 면 접촉하며 고정 결합되는 결합부; 및
    상기 결합부의 양단에 각각 형성되어 상기 체결부에 결합되며, 상기 결합부가 방열 기판에 체결될 때 변형되어 상기 체결부에 탄성력을 제공하는 탄성부;
    를 포함하는 전력 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 탄성부가 끼워지는 끼움 홈이 형성되며,
    상기 탄성부는 상기 끼움 홈 내에서 탄성 변형되는 전력 모듈.
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