KR101616784B1 - 전력모듈 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력모듈 제어시스템에 관한 것으로, 전력소자; 상기 전력소자가 실장되는 전력기판; 상기 전력소자에서 발생하는 열에 의해 상기 전력기판이 휘어지는 방향 및 크기를 나타내는 센서 신호를 생성하는 센서부; 상기 휘어진 상기 전력기판을 복원하기 위한 전압 신호를 상기 전력기판에 인가하는 구동부; 및 상기 센서부로부터 전달받은 상기 센서 신호에 대응하는 상기 전압 신호를 결정하여 상기 구동부에 전달하는 제어부를 포함한다.

Description

전력모듈 제어시스템{POWER MODULE CONTROL SYSTEM}

본 발명은 전력모듈 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력모듈의 기존 방식 및 산업과의 호환이 가능하여 활용도가 향상될 수 있고, 전력모듈의 과열로 인해 휘어지는 전력기판의 휨 정도를 측정함은 물론, 전력기판이 휘어져 발생하는 응력을 상쇄시킬 수 있는 복원력의 생성을 능동으로 제어할 수 있는 전력모듈 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 휘발유나 경유와 같은 화석연료를 연소시키는 과정에서 발생하는 동력을 통해 바퀴를 회전시켜 주행동력을 얻는다. 그런데 종래의 자동차는 화석연료의 연소 과정에서 발생하는 이산화탄소와 같은 온실가스와, 각종 오염물질 때문에 환경오염의 주된 요인 중 하나로 평가받고 있을 뿐만 아니라, 화석연료의 고갈에 지대한 관심이 쏠리고 있다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 하이브리드, 플러그인 하이브리드, 전기, 수소전기 자동차, 및 태양광 자동차와 같이 오염물질을 배출하지 않으며, 휘발유나 경유와 같은 화석연료를 사용하지 않는 친환경 자동차에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

친환경 자동차 중 하나인 하이브리드 차량은 엔진과 구동모터의 조합으로 주행이 이루어지는 미래형 차량으로서, 그 구동 방식에 따라 병렬형, 직렬형, 복합형 등으로 구분되며, 또한 엔진과 구동모터의 파워 분담비에 따라 마일드(Mild), 미들(Middle), 하드(Hard) 타입으로 분류된다.

이러한 친환경 자동차인 하이브리드, 플러그인 하이브리드, 전기, 수소전기 및 태양광 자동차를 포함한 친환경 자동차는 배터리 전력을 모터 구동력으로 변환시켜주는 전력 변환 모듈이 핵심 부품이다. (줄여서 전력 모듈, power module) 전력 모듈은 인버터/컨버터로 이루어져 있으며, 주행용 모터를 구동함은 물론 재생 브레이크 및 배터리 충전 등 중추적인 기능을 담당한다. 현재 세계적인 추세는, 전력소자는 지속적으로 작아지는 반면, 요구되는 전력 사양은 증가하기 때문에 전력 모듈의 전력밀도가 급격히 증가하고 있다. 이에 더하여, 프리우스와 같은 소형차보다 높은 전력이 필요한 중/대형차 및 스포츠카에서 필요한 전력밀도는 더욱 급격히 증가하게 된다. 이와 같은 고 전력밀도 환경은 필연적으로 고열을 발생시키게 되며, 전력 모듈에 심각한 성능저하와 신뢰도 문제를 야기하게 된다.

위와 같은 전력 모듈의 과열로 인한 문제점을 해결하기 위해 전력기판과 절연체의 물질을 다른 물질로 교체하기도 한다. 예컨대, 전력기판의 알루미늄을 구리로 교체하거나 절연체를 질화 알루미늄에서 질화규소, 산화알루미늄으로 교체하는 것이다.

또한, 전력기판과 절연체는 사이에 interlayer를 향상시키기 위한 새로운 본딩(bonding) 기법 역시 연구하고 있을 뿐만 아니라 폴리머를 표면에 증착시켜 파괴효과를 흡수하는 층으로 사용하는 연구도 진행 중이다.

이와 같이 물질적인 해소책 외에도 전력기판의 금속과 절연체의 면적과 두께를 열에 의한 문제에 저항이 가능하거나 낮출 수 있도록 조절하거나 금속 표면에 보조개 모양의 구멍(dimple)이나 틈(slot)을 만들어 열에 의한 팽창의 악영향을 감소시킨다.

그러나, 이러한 다양한 종래기술들은 가장 근본적인 열에 의한 성능저하 및 파괴문제를 방치한 상태에서 전력모듈에 미치는 영향만을 최소화하고자 하기 때문에 적용분야가 바뀌거나 동작환경이 변화했을 경우에 새로운 설계가 필요하여 문제점에 대해 대응하지 못한다.

관련 선행기술로는 등록특허공보 제10-1108454호(발명의 명칭: Al/AlN 접합체, 전력 모듈용 기판 및 전력 모듈, 그리고 Al/AlN 접합체의 제조 방법, 등록일자: 2012년 01월 16일) 및 등록특허공보 제10-0972753호(발명의 명칭: 방열용 질화알루미늄 코팅 조성물, 이를 이용한 방열판 및 그 제조방법, 등록일자: 2010년 07월 22일)가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전력모듈의 과열로 인해 휘어지는 전력기판의 휨 정도를 측정함은 물론, 전력기판이 휘어져 발생하는 응력을 상쇄시킬 수 있는 복원력의 생성을 능동으로 제어할 수 있는 전력모듈 제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 특정한 장점들 및 신규한 특징들이 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템은, 전력소자; 상기 전력소자가 실장되는 전력기판; 상기 전력소자에서 발생하는 열에 의해 상기 전력기판이 휘어지는 방향 및 크기를 나타내는 센서 신호를 생성하는 센서부; 상기 휘어진 상기 전력기판을 복원하기 위한 전압 신호를 상기 전력기판에 인가하는 구동부; 및 상기 센서부로부터 전달받은 상기 센서 신호에 대응하는 상기 전압 신호를 결정하여 상기 구동부에 전달하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 구동부가 상기 전력기판이 휘어지는 방향과 반대되는 방향 및 상기 전력기판을 휘게하는 힘과 동일한 크기의 복원력을 제공하기 위한 상기 전압 신호를 결정한다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 있어서, 상기 전력기판은, 상호 미리 정해진 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 금속판과, 상기 한 쌍의 금속판 사이에 개재되는 절연체를 포함하고, 상기 센서부는, 상기 절연체에서 압전 현상에 의해 발생하는 전압차를 이용하여 상기 전력기판이 휘어지는 방향 및 크기를 측정한다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 있어서, 상기 구동부는, 상기 절연체에 상기 전압 신호를 인가하여 상기 절연체의 압전 현상에 의해 복원력을 제공한다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 있어서, 상기 절연체는, 질화알루미늄(Aluminum nitride) 재질로 이루어진다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 있어서, 상기 센서부는, 상기 금속판에 형성되는 센서용 전극을 포함한다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 있어서, 상기 구동부는, 상기 금속판에 형성되는 구동용 전극을 포함한다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 있어서, 상기 센서용 전극 및 상기 구동용 전극은, 포토 레지스트 패턴 형성 방법에 의해 상기 금속판에 형성된다. 이는 센서용 전극 및 구동용 전극을 기존 전력소자용 전극과 동시에 형성하기 위함이다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 있어서, 상기 센서부는, 압전형(piezoelectric) 방식으로 구현되지만 필요에 따라 정전식(capacitive) 또는 압전 저항식(piezoresistive)의 센서로 구현되거나, 상기 전력소자에 내장된 센서로 구현될 수도 있다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 있어서, 상기 구동부는, 압전형(piezoelectric) 방식으로 구현될 수도 있고, 필요에 따라 전자기식(electromagnetic) 구동기로 구현될 수도 있다.

본 발명은 전력모듈의 과열로 인해 전력기판이 휘어져 발생하는 응력을 상쇄시킬 수 있는 복원력의 생성을 능동으로 제어할 수 있다.

특히, 본 발명은 전력모듈에 사용되는 기존의 질화알루미늄을 사용하므로, 기존 전력모듈과 호환이 가능하여 활용도가 향상될 수 있을 뿐만 아니라 질화알루미늄의 압전 특성으로 전력기판의 휨 정도를 측정함은 물론, 복원력의 생성을 능동으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명은 능동제어로 기존 수동기법의 한계점을 극복하여 열에 의한 응력을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

아울러, 본 발명은 전력기판에 발생되는 휨현상 등 응력을 상쇄시킴으로써 전력기판 내부의 본딩 뿐 아니라 전력소자와 전력기판 사이의 본딩의 안정성도 동시에 보장할 수 있다.

이와 함께, 본 발명은 높은 열전도율을 가지고 있지만 질화규소 (SiN, silicon nitride)에 비해 열팽창 계수와 꺾임 강도에서 약점을 보이는 질화알루미늄 기판의 물질적 한계를 극복할 수 있다.

더불어, 본 발명은 현 전력모듈 구조를 전혀 바꾸지 않고도 기판용 식각 마스크의 패턴을 바꾸는 것만으로 구현이 가능하므로, 기존 모듈 기술과 호환이 되어 활용가치가 매우 높다.

마지막으로, 본 발명은 추가적인 센서나 구동기 없이도 능동 제어가 가능하여 간단하면서도 효과적인 시스템이다.

도 1은 일반적인 전력모듈의 일 실시예의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템의 일 실시예의 블록도,
도 3은 도 2에 따른 전력모듈을 나타내는 사시도,
도 4는 도 3에 따른 전력모듈을 나타내는 정면도,
도 5a는 도 3에 따른 전력모듈의 휨 상태가 발생되기 전 상태를 나타내는 정면도,
도 5b는 도 3에 따른 전력모듈의 휨 상태가 발생된 후 상태를 나타내는 정면도,
도 6은 도 2에 따른 전력모듈의 전력기판 공정의 일 실시예의 흐름도.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템에 설명에 앞서 일반적인 전력모듈을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전력모듈(10)은 친환경 자동차에서 기본적으로 사용된다. 전력모듈(10)은 전력소자(11), 전력소자(11)가 실장되는 전력기판(12), 전력기판(12)이 실장되는 베이스판(13) 그리고 베이스판(13)이 접합되는 냉각기(14)로 구성된다. 전력모듈(10)의 전력소자(11)에서 발생되는 고열은 전력기판(12)과 베이스판(13)을 통하여 냉각기(14)로 방출된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템의 일 실시예의 블록도이고, 도 3은 도 2에 따른 전력모듈을 나타내는 사시도이며, 도 4는 도 3에 따른 전력모듈을 나타내는 정면도이고, 도 5a는 도 3에 따른 전력모듈의 휨 상태가 발생되기 전 상태를 나타내는 정면도이며, 도 5b는 도 3에 따른 전력모듈의 휨 상태가 발생된 후 상태를 나타내는 정면도이다.

본 발명에 따른 전력모듈 제어시스템(100)는, 도 2 내지 도 5b에 도시된 바와 같이 전력소자(110), 전력기판(120), 센서부(130), 구동부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.

전력소자(110)는 전력을 변환시킨다. 전력소자(110)는 실리콘(Silicon), 탄화규소(silicon carbide), 질화갈륨 (Gallium nitride) 중 어느 하나로 이루어진다.

전력소자(110)는 전력전자용 전극부(160)와 복수개의 와이어 본드(wire-bond)로 연결된다. 전력소자(110)와 전력전자용 전극부(160)의 연결된 복수개의 와이어 본드는 아래에서 설명하게 되는 전력기판(120)에 발생되는 열에 의해 휘어지더라도 전력기판(120)의 휘어짐에 상관없이 전력소자(110)와 전력전자용 전극부(160)의 연결상태를 유지할 수 있다.

전력기판(120)은 전력소자(110)가 실장된다. 전력기판(120)은 전력을 변환시키는 전력소자(110)의 제어용으로 최적화되어 있어서 전력모듈의 핵심부품이다.

전력기판(120)은 상호 미리 정해진 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 금속판(121)과, 한 쌍의 금속판(121) 사이에 개재되는 절연체(122)를 포함한다.

한 쌍의 금속판(121) 가운데 상부의 금속판은 패턴화된 후 전력기판(120)에 실장된 전력소자(110)의 일부와 전기적으로 연결된다.

한 쌍의 금속판(121)은 알루미늄(Aluminum) 또는 구리(Copper)로 이루어지는 것으로, 한 쌍의 금속판(121)은 열팽창계수를 줄이는데 구리가 알루미늄보다 도움이 된다. 알루미늄으로 이루어지는 한 쌍의 금속판(121)은 구리로 이루어지는 한 쌍의 금속판(121)보다 산화에 강하기 때문에 공기 중에서 고온으로 장시간 동작시 전기적 도체로 활용이 용이하다.

절연체(122)는 표면에 회로를 형성하기가 용이한 연결판으로, 전력소자(110)를 전기적으로 절연시키고, 전력소자(110)에서 발생한 열을 베이스판을 통하여 냉각기로 방열한다.

절연체(122)는 질화알루미늄(Aluminum nitride), 산화알루미늄(Aluminum oxide), 질화규소(Silicon nitride) 중 어느 하나로 이루어진다. 질화알루미늄으로 이루어지는 절연체(122)는 기존 전력모듈에서 널리 사용되는 것으로,

우수한 열적 특성(열전달지수 등)과 우수한 전기적 특성(전기절연정도 등)을 가진다. 산화알루미늄으로 이루어지는 절연체(122)는 적당한 성능과 높은 가격의 경쟁력을 가진다. 질화규소로 이루어지는 절연체(122)는 열전도율과 꺾임강도에서 이득이 있지만, 열팽창계수에서 조정이 필요하므로 질화알루미늄 또는 산화알루미늄으로 대체할 수 있다.

본 발명의 전력기판(120)은 전력기판(120)에 발생되는 휨현상 등 응력을 상쇄시킴으로써 전력기판(120) 내부의 본딩 뿐 아니라 전력소자(110)와 전력기판(120) 사이의 본딩의 안정성도 동시에 보장할 수 있다.

한편, 전력기판(120)은 아래의 도 6에서 설명되는 바와 같이, 일반적인 식각 공정을 통해 한 쌍의 금속판(121)을 포함하는 모든 전극이 동시에 형성한다. 이후, 절연체(122)를 절단(dicing)하여 다수의 전력기판(120)을 동시에 대량 생산한다.

센서부(130)는 전력소자(110)에서 발생하는 열에 의해 전력기판(120)이 휘어지는 방향 및 크기를 나타내는 센서 신호를 생성한다.

센서부(130)는 전력소자(110)가 실장되는 전력기판의 일면에 전력전자용 전극부(160)와 함께 이웃하여 실장된다. 센서부(130)에 사용되는 전극은 전력전자용 전극부(160)와 같이 형성되지만 다른 동작을 위함이다.

센서부(130)는 절연체(122)의 압전 현상에 의해 발생하는 전압차를 이용하여 전력기판(120)이 휘어지는 방향 및 크기를 측정한다. 구체적으로 살펴보면, 센서부(130)는 압전 현상을 활용하여 전력소자(110)에 발생되는 고열로 인해 절연체가 '+'방향 또는 '-'방향으로 휘어지는 방향을 측정할 뿐만 아니라 절연체(122)의 휘어지는 크기를 측정한다. 이는 측정한 절연체(122)의 휘어지는 방향과 휘어지는 크기를 통해 복원력을 제공하기 위함이다.

센서부(130)는 전력기판(120)의 일면에 복수개가 실장되거나 전력기판(120)의 양면에 복수개로 실장될 수 있다. 이는 복수개의 센서부(130)가 전력기판(120)의 휘어지는 방향 및 크기를 각각 측정할 수 있어 휘어지는 방향 및 크기가 다를 경우의 전력기판(120)을 정확하게 측정할 수 있기 위함이다.

센서부(130)는 금속판(121)에 형성되는 센서용 전극(131)을 포함한다. 전력소자(110)는 고열이 발생하게 되면 전력기판(120)이 휘는 등 응력(stress)가 유발되어 압전 현상에 의해 절연체에 전압차가 발생하게 된다. 이 전압차는 센서용 전극(131)으로 계측하여 능동으로 제어가 가능하다.

센서용 전극(131)은 포토 레지스트 패턴 형성 방법에 의해 금속판(121)에 형성된다. 센서용 전극(131)은 아래에서 설명하게 되는 전력기판 공정에서 포토 레지스트의 증착 및 패턴 등을 통해 금속판(121)에 형성된다.

센서부(130)는 압전형(piezoelectric) 방식을 기본으로 하고, 필요에 따라 정전식(capacitive) 또는 압전 저항식(piezoresistive)의 센서로 구현되거나, 전력소자(110)에 내장된 센서로 구현된다. 정전식(capacitive) 또는 압전 저항식 그리고 전력소자(110)에 내장된 센서로 구현될 수 있는 센서부는 필요에 따라 적용분야에 따라 구현될 수 있다.

정전식 센서(capacitive sensor)는 물체의 변위에 따른 캐패시턴스 변화를 입력으로 하는 기술로, 전동성이 있는 물체 혹은 공기 중의 유전체를 감지하는 것으로, 접근, 위치, 변위, 습도, 유체면, 가속도 등을 감지하거나 측정한다. 압전 저항식 센서(piezoresistive sensor)는 외부에서 압력을 가함으로써 저항률이 변화하는 감압 센서이다.

구동부(140)는 휘어진 전력기판(120)을 복원하기 위한 전압 신호를 전력기판(120)에 인가한다. 구동부(140)는 전력소자(110) 또는 센서부(130)가 실장되는 전력기판(120)의 일면에 실장된다.

구동부(140)는 절연체(122)에 전압 신호를 인가하여 절연체(122)의 압전 현상에 의해 복원력을 제공한다. 구체적으로 살펴보면, 구동부(140)는 아래에서 설명하게 되는 제어부(150)로부터 센서부(130)에서 측정한 절연체(122)의 '+'방향 또는 '-'방향으로 휘어지는 방향 및 휘어지는 크기를 측정에 따른 전압 신호를 절연체에 인가하여 복원력을 제공한다.

구동부(140)는 전력기판(120)의 일면에 복수개가 실장되거나 전력기판(120)의 양면에 복수개로 실장될 수 있다. 이는 전력기판(120)의 휘어지는 방향 및 크기가 다를 경우에 복수개의 구동부(140)를 각각 복원할 수 있기 위함이다. 구동부(140)는 폭보다 길게 길이방향으로 형성되되, 전력기판(120)의 길이와 동일하거나 짧게 형성되어 휘어진 전력기판(120)을 용이하게 복원시킬 수 있다.

구동부(140)는 금속판(121)에 형성되는 구동용 전극(141)을 포함한다. 전력소자(110)는 고열이 발생하게 되면 전력기판(120)이 휘는 등 응력(stress)가 유발되어 압전 현상에 의해 절연체(122)에 전압차가 발생하게 된다. 센서용 전극(131)은 이 전압차를 계측하여 능동으로 제어하여 응력을 상쇄할 수 있을만한 적합한 복원력을 구동기 전극(141)으로 전압 신호를 전달한다.

구동용 전극(141)은 센서용 전극(131)과 같이 포토 레지스트 패턴 형성 방법에 의해 금속판에 형성된다. 구동용 전극(141)은 아래에서 설명하게 되는 전력기판 공정에서 포토 레지스트의 증착 및 패턴 등을 통해 금속판(121)에 형성된다.

구동부(140)는 압전형(piezoelectric) 방식을 기본으로 하되, 필요에 따라 전자기식(electromagnetic) 구동기로 구현된다. 전자기식 구동기(electromagnetic actuator)는 전기 및 자기의 원리를 사용하는 구동기이다.

제어부(150)는 센서부(130)로부터 전달받은 센서 신호에 대응하는 전압 신호를 결정하여 구동부(140)에 전달한다.

제어부(150)는 센서부(130) 또는 구동부(140)가 실장되는 전력기판(120)의 일면에 실장되거나 별도로 형성될 수 있다.

제어부(150)는 구동부(140)가 전력기판(120)이 휘어지는 방향과 반대되는 방향 및 전력기판(120)이 휘어지는 크기와 동일한 크기의 복원력을 제공하기 위한 전압 신호를 결정한다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제어부(150)는 전력기판(120)이 '+'방향으로 휘어졌을 경우에 전력기판(120)을 복원시키기 위해 '-'방향으로 복원력을 제공하기 위해 전압 신호를 전달한다. 제어부(150)로부터 전압 신호를 전달받은 구동부(140)는 전력기판(120)에 전압 신호를 인가하여 휘어진 전력기판(120)을 원래의 상태로 복원시킨다. 반대로, 제어부(150)는 전력기판(120)이 '-'방향으로 휘어졌을 경우에 전력기판(120)을 복원시키기 위해 '+'방향으로 복원력을 제공하기 위해 전압 신호를 전달한다. 제어부(150)로부터 전압 신호를 전달받은 구동부(140)는 전력기판(120)에 전압 신호를 인가하여 휘어진 전력기판(120)을 원래의 상태로 복원시킨다. 이러한 제어부(150)로 인해 전력기판(120)은 휘어짐이 복원되어 휘어짐에 따른 응력(stress)이 사라지게 된다.

도 6은 도 2에 따른 전력모듈의 전력기판 공정의 일 실시예의 흐름도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전력모듈의 전력기판 공정은 절연체(insulator, 122)의 양측에 한 쌍의 금속판(121)을 실장한다(S100). 한 쌍의 금속판(121)은 각각 양면에 포토 레지스트(photo resist)가 증착 및 패턴된다(S110). 한 쌍의 금속판(121)은 각각 양면에 증착된 포토 레지스트를 이용하여 식각하여 패턴을 전달하고(S120), 마지막으로 다이싱을 통해 절연체(122)를 절단하여 다수의 전력기판(120)을 동시에 생산한다(S130).

한편, 전력기판(120)은 일반적인 식각 공정을 거쳐서 한 쌍의 금속판(121), 절연체(122) 등을 포함하는 모든 전극이 동시에 형성한다. 본 발명은 현 전력모듈 구조를 전혀 바꾸지 않고도 기판용 식각 마스크의 패턴을 바꾸는 것만으로 센서부(130)나 구동부(140)의 구현이 가능하므로, 기존 모듈 기술과 호환이 되어 활용가치가 매우 높다.

본 발명은 비용과 간편성을 위하여 모든 전극을 한 번의 식각 공정으로 동시에 형성한다. 이때 금속패턴을 설계하는데 있어 고온에 의한 현상을 최소화하는 동시에 낮은 전압으로도 제어가 가능하도록 설계한다. 나아가, 동작기 전압을 기존 시스템과 공유하도록 하여 이미 전력모듈에 공급되고 있는 고전압 혹은 전력소자의 저전압 제어 신호를 활용할 수 있도록 한다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 전력모듈 제어시스템 110 : 전력소자
120 : 전력기판 121 : 금속판
122 : 절연체 130 : 센서부
131 : 센서용 전극 140 : 구동부
141 : 구동용 전극 150 : 제어부
160 : 전력전자용 전극부
10 : 전력모듈 11 : 전력소자
12 : 전력기판 13 : 베이스판
14 : 냉각기

Claims (10)

1. 전력소자;
   상기 전력소자가 실장되는 전력기판;
   상기 전력소자에서 발생하는 열에 의해 상기 전력기판이 휘어지는 방향 및 크기를 나타내는 센서 신호를 생성하는 센서부;
   상기 휘어진 전력기판을 복원하기 위한 전압 신호를 상기 전력기판에 인가하는 구동부; 및
   상기 센서부로부터 전달받은 상기 센서 신호에 대응하는 상기 전압 신호를 결정하여 상기 구동부에 전달하는 제어부를 포함하되,
   상기 센서부는, 상기 전력기판이 휘어짐에 따라 발생하는 전압차를 이용하여 상기 전력기판이 휘어지는 방향 및 크기를 측정하고,
   상기 구동부는, 상기 제어부로부터 전달받은 전압 신호를 상기 전력기판에 인가하여 상기 휘어진 전력기판을 원래의 상태로 복원시키는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 구동부가 상기 전력기판이 휘어지는 방향과 반대되는 방향 및 상기 전력기판을 휘게하는 힘과 동일한 크기의 복원력을 제공하기 위한 상기 전압 신호를 결정하는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전력기판은, 상호 미리 정해진 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 금속판과, 상기 한 쌍의 금속판 사이에 개재되는 절연체를 포함하고,
   상기 센서부는, 상기 절연체에서 압전 현상에 의해 발생하는 전압차를 이용하여 상기 전력기판이 휘어지는 방향 및 크기를 측정하는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 구동부는, 상기 절연체에 상기 전압 신호를 인가하여 상기 절연체의 압전 현상에 의해 복원력을 제공하는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 절연체는, 질화알루미늄(Aluminum nitride) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 센서부는, 상기 금속판에 형성되는 센서용 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 구동부는, 상기 금속판에 형성되는 구동용 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 센서용 전극 및 상기 구동용 전극은, 포토 레지스트 패턴 형성 방법에 의해 상기 금속판에 형성되는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는, 정전식(capacitive) 또는 압전 저항식(piezoresistive)의 센서로 구현되거나, 상기 전력소자에 내장된 센서로 구현되는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는, 전자기식(electromagnetic) 구동기로 구현되는 것을 특징으로 하는 전력모듈 제어시스템.

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