KR101754923B1 - 고 전자이동도 트랜지스터 기반 전력 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 HEMT 기반 전력 모듈에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전력 모듈은 다이의 일면에 소스 영역, 드레인 영역, 및 게이트 영역에 대응하여 재배선층이 형성된 적어도 하나 이상의 HEMT; 및 상기 각 HEMT에 대해서 상기 게이트 영역이 접촉되는 부분을 포함하는 제1 패드, 상기 소스 영역이 접촉되는 부분을 포함하는 제2 패드, 및 상기 드레인 영역이 접촉되는 부분을 포함하는 제3 패드를 포함하는 DBC 기판을 포함하며, 상기 HEMT는 상기 재배선층이 상기 제1 패드, 상기 제2 패드, 및 상기 제3 패드에 솔더링되어 상기 DBC 기판에 부착되는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 내부 기생 인덕턴스를 최소화하여 고속 스위칭시 발생되는 오실레이션 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 또한, 2개 혹은 그 이상의 HEMT 다이 연결시에 내부 인덕턴스 차이에 의한 전류 불균형 및 오실레이션 없이 제작할 수 있어 대 전류 HEMT 전력모듈을 제작할 수 있다.

Description

고 전자이동도 트랜지스터 기반 전력 모듈{POWER MODULE BASED ON HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTORS}
본 발명은 전력 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고 전자이동도 트랜지스터(High Electron Mobility Transistor, HEMT) 다이(Die)를 이용한 전력 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 컨버터(Converter), 인버터(Inverter) 등의 전력변환장치를 비롯하여 각종 전력 디바이스의 구현시 수평(Lateral) 구조의 HEMT가 많이 활용되고 있다. 특히 GaN HEMT는 실리콘(Silicon, Si) 기반의 수직(Vertical) 구조인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 소자에 비하여 상대적으로 높은 밴드갭(Bandgap) 에너지와 항복 전계(Breakdown Field) 및 전자이동도 (Electron Mobility) 특성을 가지기 때문에 낮은 전기적 저항과 거의 제로(Zero)에 가까운 역회복 손실(Reverse Recovery Loss) 특성으로 인하여, 특히 고주파수 동작이 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따라 HEMT 다이가 DBC(Direct Bonded Copper) 기판에 실장된 모습을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 수평구조의 HEMT 다이(1)를 DBC 기판(2)에 솔더링(Soldering)하고, 게이트(Gate)(G), 소스(Source)(S), 및 드레인(Drain)(D) 단자를 와이어(Wire)를 매개로 기판(2)에 연결하고 있다.
이와 같이, 종래기술에 따르면, HEMT를 와이어나 범프 본딩(Bump Bonding) 방식을 통하여 전기적으로 연결하고 있다. 이에 따르면, 내부 기생 인덕턴스 성분으로 인하여 턴온시 오실레이션(Oscillation)이 발생하여 HEMT의 장점인 고주파수 동작이 제한되는 문제가 발생한다.
따라서, 내부 기생 인덕턴스를 최소화하여 고속 스위칭시에 오실레이션을 방지함으로써 HEMT의 장점을 효과적으로 살릴 수 있는 실장 방법이 요구된다.
본 발명은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 고속 스위칭시 내부 기생 인덕턴스로 인한 오실레이션을 최소화하고, 더불어 모듈의 방열 효과를 증대시킬 수 있는 HEMT 기반 전력 모듈을 제공하는데 목적이 있다.
또한, HEMT 다이의 병렬 연결을 통한 대전류의 전력모듈 구현시 필수적으로 요구되는 병렬 연결에 의한 HEMT 다이 간의 스위칭(Switching) 동작의 불균형을 해소한 HEMT 기반의 대 전류 전력 모듈을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적은 본 발명의 일 양태에 따른 HEMT 기반 전력 모듈에 있어서, 다이의 일면에 소스 영역, 드레인 영역, 및 게이트 영역에 대응하여 재배선층이 형성된 적어도 하나 이상의 HEMT; 및 상기 각 HEMT에 대해서 상기 게이트 영역이 접촉되는 부분을 포함하는 제1 패드, 상기 소스 영역이 접촉되는 부분을 포함하는 제2 패드, 및 상기 드레인 영역이 접촉되는 부분을 포함하는 제3 패드를 포함하는 DBC 기판을 포함하며, 상기 HEMT는 상기 재배선층이 상기 제1 패드, 상기 제2 패드, 및 상기 제3 패드에 솔더링되어 상기 DBC 기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 HEMT 기반 전력 모듈에 의해서 달성될 수 있다.
여기서, 상기 DBC 기판 내 상기 HEMT가 부착되는 부분은 상기 소스 영역, 상기 드레인 영역, 및 상기 게이트 영역 사이의 절연을 위하여 상기 HEMT에 마련되는 공간의 형상에 대응하여 상기 제1 패드, 상기 제2 패드, 및 상기 제3 패드가 서로 이격되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 재배선층이 형성된 일면의 반대면에 해당하는 상기 HEMT 다이의 타면에는 방열을 위한 금속 클립의 일단이 솔더링을 통해 부착되고, 상기 금속 클립의 타단은 상기 DBC 기판의 패드 상에 솔더링을 통해 부착될 수 있다.
한편, 상기 DBC 기판에는 상기 HEMT의 솔더링을 가이드하기 위한 포토 레지스터 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 상기 HEMT의 게이트 영역에 전압을 인가하기 위한 제1 리드 프레임과 상기 소스 영역에 전압을 인가하기 위한 제2 리드 프레임을 공유하도록 적어도 2개 이상의 HEMT가 서로 병렬로 연결되어 하나의 스위치로 동작할 수 있다.
그리고, 스위칭 동작시 오실레이션 저감을 위하여 상기 HEMT의 게이트 영역과 상기 게이트 영역에 전압을 인가하기 위한 제1 리드 프레임 사이에 배치되는 제1 저항; 및 상기 HEMT의 소스 영역과 상기 소스 영역에 전압을 인가하기 위한 제2 리드 프레임 사이에 배치되는 제2 저항을 더 포함할 수 있다.
한편, 제1 HEMT의 소스 영역과 제2 HEMT의 드레인 영역이 연결되어 상기 제1 HEMT와 상기 제2 HEMT가 서로 직렬로 연결되며, 상기 DBC 기판에서 상기 제1 HEMT의 소스 영역이 부착되는 상기 제1 HEMT에 대한 제2 패드와 상기 제2 HEMT의 드레인 영역이 부착되는 상기 제2 HEMT에 대한 제3 패드는 하나의 패드로 형성될 수 있다.
그리고, 제1 단자는 상기 제1 HEMT의 드레인 영역이 부착되는 상기 제1 HEMT에 대한 제3 패드에, 제2 단자는 상기 제2 HEMT의 소스 영역이 부착되는 상기 제2 HEMT에 대한 제2 패드에 배치되는 커플링 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 DBC 기판에 부착된 상기 HEMT의 상기 게이트 영역, 소스 영역, 및 드레인 영역 사이의 공간은 언더필 수지 또는 실리콘 젤을 통해 절연될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 와이어나 범프 본딩 없이 솔더링을 통해 HEMT를 기판에 부착함으로써 내부 기생 인덕턴스를 최소화하여 고속 스위칭시 발생되는 오실레이션 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, HEMT 다이에 연결되는 클립을 통하여 방열 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 내부 인덕턴스 차이에 의한 전류 불균형 및 오실레이션 없이 여러 개의 HEMT 다이를 연결하여 제작할 수 있어 대 전류 HEMT 전력모듈을 제작할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따라 HEMT 다이가 DBC 기판에 실장된 모습을 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈의 사시도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈에 적용되는 HEMT 소자의 평면도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈의 DBC 기판의 평면도;
도 5는 도 2의 전력 모듈의 단위모듈에 대한 평면도;
도 6은 도 5의 단위모듈에 대응하는 회로도; 및
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 금속 클립이 부착되는 양태를 설명하기 위한 참고도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 전력 모듈은 HEMT 소자를 이용하여 구현되는 HEMT 기반 전력모듈에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈의 사시도이다. 참고로, 도 2는 전력 모듈의 일 예로서, 각각 4개의 HEMT 소자를 포함하는 제1 단위모듈(100a)과 제2 단위모듈(100b)로 구성되어 총 8개의 HEMT로 구현되는 전력 모듈의 구조를 보여준다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈(100)은 적어도 하나 이상의 HEMT(10), DBC(Direct Bonded Copper) 기판(20), 제1 저항(30), 제2 저항(40), 커플링 커패시터(50), 및 금속 클립(60)을 포함한다.
HEMT(10)는 수평 구조의 트랜지스터 소자로, GaN-on-Si 공정 등을 통해 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈(100)에 적용되는 GaN-on-Si HEMT 소자의 평면도이다.
HEMT(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 게이트(Gate) 영역(11), 소스(Source) 영역(12), 및 드레인(Drain) 영역(13)이 동일면에 형성되며, 각 영역(11, 12, 13)의 사이에는 절연을 위한 공간(A)이 개재된다
HEMT(10)의 일면에는 재배선층(Redistributed Layer, RDL)(14)이 형성된다. 재배선층(14)는 도 3에서 파랑색으로 표시된 부분으로서, 일반적으로 폴리머층과 도전층의 적층으로 이루어진다. 재배선층(14)은 게이트 영역(11), 소스 영역(12), 및 드레인 영역(13)에 대응하여 형성되며, DBC 기판(20)에 마운팅할 수 있도록 구리(Cu)나 금(Au) 재질 등의 도전층이 노출되도록 형성된다.
DBC 기판(20)은 HEMT(10), 저항(30, 40), 커패시터(50), 리드 프레임(Lead Frame) 등의 전력 모듈(100)을 구성하는 다수의 소자들이 마운팅(Mounting)되는 기판으로서, 통상적으로 질화알루미늄(Aluminum Nitride)이나 산화알루미늄(Aluminum Oxide)과 같은 세라믹층 위에 도전성 재질의 회로패턴을 적층하여 형성된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈의 DBC 기판(20)의 평면도이다. 참고로, 도 4는 도 2에 도시된 바와 같이, 8개의 HEMT(10) 소자를 포함하는 전력 모듈(100)을 구현하기 위한 구리패턴이 형성된 DBC 기판(20)의 예시를 보여준다.
DBC 기판(20)에는 마운팅된 각 소자들을 전기적으로 연결하기 위한 패드(Pad)가 표면에 형성된다.
도 4를 참조하면, DBC 기판(20)에는 제1 패드(21), 제2 패드(22), 제3 패드(23), 리드프레임 패드(24), 및 포토 레지스터 패턴(25)을 포함한다.
참고로, 도 4에서는 대표적으로 하나의 HEMT(10) 소자에 대한 패드(21, 22, 23)만을 표시하였지만, 제1 패드(21), 제2 패드(22), 및 제3 패드(23)는 각각의 HEMT(10)에 대응하여 마련되며, 다만, 각 HEMT(10) 소자의 연결 관계에 따라 서로 다른 HEMT(10) 소자에 대한 패드(21, 22, 23)와 서로 연결되어 하나의 패드를 이룰 수도 있다.
제1 패드(21)는 HEMT(10)의 게이트 영역(11)이 접촉되는 부분을 포함하는 패드이고, 제2 패드(22)는 소스 영역(12)이, 제3 패드(23)는 드레인 영역(13)이 각각 접촉되는 부분을 포함하는 패드이다. 이와 같이, 제1 패드(21), 제2 패드(22), 제3 패드(23)는 각 영역(11, 12, 13)이 직접적으로 접촉되는 부분뿐 아니라 접촉되는 부분을 포함하여 하나의 패드로 형성되는 부분을 의미한다.
여기서, 제1 패드(21)는 하나의 HEMT(10) 소자에 대하여 개별적으로 존재하지만, 제2 패드(22)와 제3 패드(23)는 서로 다른 복수의 HEMT(10) 소자와 서로 공유하도록 마련될 수 있다. 예컨대, 병렬로 연결되는 복수의 HEMT(10)는 드레인 영역(13)은 드레인 영역(13)과 소스 영역(12)은 같은 소스 영역(12)과 연결되어 같은 종류의 단자가 연결되므로, 병렬로 연결되는 복수의 HEMT(10)는 제2 패드(22)와 제3 패드(23)를 서로 공유할 수 있다.
한편, 직렬로 연결되는 복수의 HEMT(10)는 다른 종류의 단자, 즉, 소스 영역(12)과 드레인 영역(13)이 서로 연결되기 때문에, 예컨대, 제1 HEMT(10)와 제2 HEMT(10)가 서로 직렬로 연결된다고 할 때, 제1 HEMT(10)의 소스 영역(12)이 부착되는 제1 HEMT(10)에 대한 제2 패드(22)와 제2 HEMT(10)의 드레인 영역(13)이 부착되는 제2 HEMT(10)에 대한 제3 패드(23)는 하나의 패드로 형성될 수 있다.
HEMT(10) 다이는 각 영역(11, 12, 13)이 해당 패드(21, 22, 23)에 각각 대응되도록 재배선층(14)이 솔더링되어 DBC 기판(20)에 부착된다. 즉, HEMT(10)는 각 영역(11, 12, 13)에 대응되어 형성된 재배선층(14)이 솔더를 매개로 각 패드(21, 22, 23)에 접촉되는 형태로 DBC 기판(20)에 마운팅된다.
도 4에 점선으로 도시된 부분이 HEMT(10) 다이가 솔더링되어 부착되는 위치이다. HEMT(10)가 부착되는 영역을 살펴보면, 제1 패드(21), 제2 패드(22), 및 제3 패드(23)가 절연을 위하여 HEMT(10)에 마련된 공간(A)의 형상에 대응하여 서로 이격되어 형성된 것을 알 수 있다. 따라서, 각 패드(21, 22, 23)가 서로 이격된 부분이 공간(A)에 대응되도록 HEMT(10) 소자를 위치하고 솔더링을 통해 부착하게 된다.
리드프레임 패드(24)는 리드 프레임이 마운팅되는 패드로서, 리드 프레임을 통해 전력 모듈(100)을 구동하기 위한 구동 전압이 인가된다. 리드프레임 패드(24) 상에는 HEMT(10)의 게이트 영역(11)에 전압을 인가하기 위한 리드 프레임(Lg) 및 소스 영역(12)에 전압을 인가하기 위한 리드 프레임(Ls) 등이 마운팅된다. 이때, 제1 내지 제3 패드(21, 22, 23) 또한 리드프레임 패드(24)로서 기능하여 도 2에 도시된 바와 같이 리드 프레임이 마운팅될 수도 있음은 물론이다.
포토 레지스터 패턴(25)은 HEMT(10) 다이를 솔더링할 때 솔더가 솔더링 영역 밖으로 빠져나가지 않도록 가이드하기 위한 패턴으로, 다양한 포토 레지스터 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
한편, 전력 모듈(100)에서 복수의 HEMT(10) 다이는 직렬 및/또는 병렬로 연결된다.
도 5는 도 2에 도시된 전력 모듈(100) 중 하나의 단위모듈(100a)에 해당하는 부분의 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 단위모듈(100a)에 대응하는 회로도이다. 참고로, 각 스위치(SW1, SW2)는 병렬로 연결된 2개의 HEMT(10)에 대응된다. 이하, 도 5과 도 6을 참조하여, 복수의 HEMT(10) 다이를 연결하는 방법을 살펴보기로 한다.
도 5에서는 총 4개의 HEMT(10a~10d) 중 10a와 10b가 서로 병렬로 연결되어 있고, 10c와 10d가 서로 병렬로 연결되어 2개의 HEMT(10) 다이가 각각 병렬로 연결된 예가 도시되어 있다. 병렬로 연결된 2개의 HEMT(10) 다이는 페어를 이루어 하나의 스위치(SW1~SW2)로서 동작할 수 있으며, 도 5와 도 6에서는 스위치 SW1과 SW2가 서로 직렬로 연결된 예를 보여준다.
HEMT(10) 다이의 병렬 연결시에는 2개의 HEMT(10)가 게이트 영역(11)에 전압을 인가하기 위한 리드 프레임(Lg)과 소스 영역(12)에 전압을 인가하기 위한 리드 프레임(Ls)을 서로 공유하여 하나의 스위치로 동작한다. 여기서, 병렬로 연결되는 10a와 10b, 10c와 10d는 소스 영역(12)이 부착되는 제2 패드(22)와 드레인 영역(13)이 부착되는 제3 패드(23)을 각각 공유하고 있다.
HEMT(10) 다이의 직렬 연결에 관하여 제1 단위모듈(100a)에서 직렬로 연결된 제1 HEMT(10a)와 제2 HEMT(10c)를 참조하면, 제1 HEMT(10a)의 소스 영역(12) 및 제2 HEMT(10c)의 드레인 영역(13)이 서로 연결되어 직렬로 연결되어 있다. 따라서, DBC 기판(20)에서 제1 HEMT(10a)의 소스 영역(12)이 부착되는 제1 HEMT(10a)에 대한 제2 패드(22)와 제2 HEMT(10c)의 드레인 영역(13)이 부착되는 제2 HEMT(10c)에 대한 제3 패드(23)는 하나의 패드로 형성될 수 있다.
위에서는 4개의 HEMT(10)로 구성되는 단위모듈(100a)에서 복수의 HEMT(10) 소자가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 예를 설명하였지만, 필요에 따라 더 많은 개수의 HEMT(10)가 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 설계될 수 있다.
전술된 바와 같이, 복수의 HEMT(10)를 병렬로 연결하면, 용량을 증대할 수 있지만 개별 소자의 동작시간이 조금씩 차이가 나는 등으로 턴온시 오실레이션이 발생되는 문제점이 존재한다. 이와 같은 오실레이션 현상을 저감하기 위하여, 본 발명에 따른 전력 모듈(100)은 제1 저항(30), 제2 저항(40), 및 커플링 커패시터(50)를 더 포함한다.
제1 저항(30)은 게이트 저항으로서, HEMT(10)의 게이트 영역(11)과 게이트 영역에 전압을 인가하기 위한 리드 프레임(Lg) 사이에 배치된다.
제2 저항(40)은 켈빈 소스 연결(Kelvin Source Connection)을 위한 저항으로 HEMT(10)의 소스 영역(12)과 소스 영역(12)에 전압을 인가하기 위한 리드 프레임(Ls) 사이에 배치된다.
커플링 커패시터(50)는 스위칭시 오실레이션을 감소하기 위한 커패시터로, 각 단위모듈(100a, 100b)당 하나씩 배치된다. 제1 단위모듈(100a)을 참조하여 설명하면, 커플링 커패시터(50)의 제1 단자는 서로 직렬로 연결된 제1 HEMT(10a)의 드레인 영역(13)이 부착되는 제1 HEMT(10a)에 대한 제3 패드(23)에 배치되어 제1 HEMT(10a)의 드레인 영역(13)과 연결되고, 제2 단자는 제2 HEMT(10c)의 소스 영역(12)이 부착되는 제2 HEMT(10c)에 대한 제2 패드(22)에 배치되어 제2 HEMT(10c)의 소스 영역(12)과 연결된다.
한편, 금속 클립(60)은 각 HEMT(10)의 방열을 위한 것으로서, 도 7은 금속 클립(60)이 부착되는 양태를 설명하기 위한 참고도이다.
도 7을 참조하면, 다이의 일면에 형성된 재배선층(14)이 솔더링되어 DBC 기판(20)에 부착되면 이 반대편인 다이의 타면이 노출되는데, 위 다이의 타면에 금속 클립(60)의 일단(61)이 솔더링을 통해 부착되고, 금속 클립(60)의 타단(62)은 DBC 기판(20)의 패드 상에 솔더링을 통해 부착된다. 금속 클립(60)이 솔더링되는 HEMT(10) 다이의 타면에는 전기가 흐르지 않으므로, DBC 기판(20)의 패드 어느 쪽에라도 연결 가능하다.
금속 클립(60)은 열전도율이 높은 구리를 비롯한 다양한 금속이 활용될 수 있으며, 금속 클립(60)의 두께, 가로, 및 세로의 크기는 HEMT(10) 다이와의 열팽창계수를 고려하여 적정한 값으로 결정될 수 있다.
이와 같이, HEMT(10) 다이마다 부착되는 금속 클립(60)을 통해 HEMT(10)에서 발생된 열이 방출되어 전력 모듈(100)의 방열 효과가 증대된다.
한편, DBC 기판(20)에 부착된 HEMT(10)의 게이트 영역(11), 소스 영역(12), 및 드레인 영역(13) 사이의 공간(A)는 반도체 칩과 기판 사이를 메우기 위한 목적으로 이용되는 언더필(Under fill) 수지를 이용하거나 또는 전력 모듈(100)을 외부의 습기나 수분 등으로부터 보호하기 위한 봉지(Encapsulation) 재료로 다수 활용되는 실리콘 젤을 통해 채워져 절연될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈(100)은 와이어 본딩 없이 HEMT(10) 다이를 재배선층(14)의 솔더링을 통해 DBC 기판(20)에 부착함으로써 와이어 등으로 발생된 내부 기생 인덕턴스를 줄여 안정적인 스위칭 동작을 구현할 수 있다. 또한, HEMT(10) 다이마다 부착되는 금속 클립(60)을 통해 방열 효과를 크게 증진시킬 수 있다.
본 발명은 고속 스위칭을 요하는 제반 전력 모듈로서, 예컨대, 태양광 인버터, 냉장고 등 가전기기에 공급되는 전력을 제어하는 모듈 등으로 활용될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈의 구성을 설명하였으나, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 상기 실시예를 변형할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
예컨대, 전술된 실시예에서는 전력 모듈(100)이 4개의 HEMT 다이를 포함하여 구성되는 단위모듈 2개가 하나의 전력 모듈(100)을 이루는 예를 설명하였지만, 단위모듈 1개 또는 그 이상의 단위모듈이 하나의 전력 모듈(100)을 구성하도록 설계될 수 있으며, 또한, 2개의 HEMT 소자가 병렬로 연결되어 하나의 스위치로 동작하는 예를 설명하였지만, 필요한 용량에 따라 그 이상의 소자를 병렬로 연결하거나 병렬연결 없이 하나의 HEMT 소자를 하나의 스위치로서 활용할 수도 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명의 특허청구범위에 의해 정의되는 기술적 사상 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해하여야 할 것이다.
10: HEMT 11: 게이트 영역
12: 소스 영역 13: 드레인 영역
20: DBC 기판 21: 제1 패드
22: 제2 패드 23: 제3 패드
30: 제1 저항 40: 제2 저항
50: 커플링 커패시터 60: 금속 클립

Claims (9)

  1. HEMT 기반 전력 모듈에 있어서,
    다이의 일면에 소스 영역, 드레인 영역, 및 게이트 영역에 대응하여 재배선층이 형성된 적어도 하나 이상의 HEMT; 및
    상기 각 HEMT에 대해서 상기 게이트 영역이 접촉되는 부분을 포함하는 제1 패드, 상기 소스 영역이 접촉되는 부분을 포함하는 제2 패드, 및 상기 드레인 영역이 접촉되는 부분을 포함하는 제3 패드를 포함하는 DBC 기판을 포함하며,
    상기 HEMT는 상기 재배선층이 상기 제1 패드, 상기 제2 패드, 및 상기 제3 패드에 솔더링되어 상기 DBC 기판에 부착되고,
    상기 재배선층이 형성된 일면의 반대면에 해당하는 상기 HEMT의 상기 다이의 타면에는 방열을 위한 금속 클립의 일단이 솔더링을 통해 부착되고, 상기 금속 클립의 타단은 상기 DBC 기판의 패드 상에 솔더링을 통해 부착되는 것을 특징으로 하는 HEMT 기반 전력 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DBC 기판 내 상기 HEMT가 부착되는 부분은 상기 소스 영역, 상기 드레인 영역, 및 상기 게이트 영역 사이의 절연을 위하여 상기 HEMT에 마련되는 공간의 형상에 대응하여 상기 제1 패드, 상기 제2 패드, 및 상기 제3 패드가 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 HEMT 기반 전력 모듈.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 DBC 기판에는 상기 HEMT의 솔더링을 가이드하기 위한 포토 레지스터 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 HEMT 기반 전력 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 HEMT의 게이트 영역에 전압을 인가하기 위한 제1 리드 프레임과 상기 소스 영역에 전압을 인가하기 위한 제2 리드 프레임을 공유하도록 적어도 2개 이상의 HEMT가 서로 병렬로 연결되어 하나의 스위치로 동작하는 것을 특징으로 하는 HEMT 기반 전력 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 HEMT의 게이트 영역과 상기 게이트 영역에 전압을 인가하기 위한 제1 리드 프레임 사이에 배치되는 제1 저항; 및
    상기 HEMT의 소스 영역과 상기 소스 영역에 전압을 인가하기 위한 제2 리드 프레임 사이에 배치되는 제2 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HEMT 기반 전력 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 HEMT의 소스 영역과 제2 HEMT의 드레인 영역이 연결되어 상기 제1 HEMT와 상기 제2 HEMT가 서로 직렬로 연결되며,
    상기 DBC 기판에서 상기 제1 HEMT의 소스 영역이 부착되는 상기 제1 HEMT에 대한 제2 패드와 상기 제2 HEMT의 드레인 영역이 부착되는 상기 제2 HEMT에 대한 제3 패드는 하나의 패드로 형성되는 것을 특징으로 하는 HEMT 기반 전력 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    제1 단자는 상기 제1 HEMT의 드레인 영역이 부착되는 상기 제1 HEMT에 대한 제3 패드에, 제2 단자는 상기 제2 HEMT의 소스 영역이 부착되는 상기 제2 HEMT에 대한 제2 패드에 배치되는 커플링 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HEMT 기반 전력 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 DBC 기판에 부착된 상기 HEMT의 상기 게이트 영역, 소스 영역, 및 드레인 영역 사이의 공간은 언더필 수지 또는 실리콘 젤을 통해 절연되는 것을 특징으로 하는 HEMT 기반 전력 모듈.
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