KR101963271B1 - 파워모듈 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파워모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지는 전력소자 및 상기 전력소자와 전기적으로 연결되어 이를 제어하는 제어소자가 실장되는 리드 프레임 및 상기 리드 프레임의 일면에 접합되는 방열 시트를 포함하며, 상기 방열 시트는 열전도성 무기 필러가 함유되고, 페닐 글리시딜 에테르와 알킬 글리시딜 에테르를 혼합한 혼합물이 첨가되는 제1,2 수지층 및 상기 제1,2 수지층 사이에 형성된 접합 계면에 구비되는 금속재질의 방열 스프레더를 포함한다. 따라서 상기 방열 스프레더로 인한 방열 스프레딩 효과로 파워모듈 패키지의 방열특성을 용이하게 향상시킬 수 있다.

Description

파워모듈 패키지 및 그 제조방법{POWER MODULE PACKAGE AND THE METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 파워모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 파워모듈은 리드 프레임(Lead frame) 위에 전자부품으로서, 파워소자(Power device)와 제어소자(Control IC)를 접합한 후 몰딩하는 구조를 채택하고 있다. 따라서 상기 파워소자의 방열이 주로 리드 프레임과 열전도도가 낮은 몰딩제(Epoxy Molding Compound: EMC)에 의해 이뤄지기 때문에 파워모듈에서 요구하는 방열특성을 만족시키지 못하는 문제점이 있다.
한편 (특허문헌 1)에서 공개한 전력용 모듈 패키지에 따르면, 리드 프레임에 세라믹 기판(Ceramic Substrate)을 접합함으로써, 열 방출능력이 개선될 수 있음을 개시하고 있다. 그러나 이러한 구조는 소자들이 모두 리드 프레임 위에 위치하여 방열특성에 제한이 있으며, 또한 방열특성이 상기 세라믹 기판의 열적 특성에 전적으로 의존하는 문제점이 있다. 즉 세라믹 기판의 경우 재질적 특성상 사용할 수 있는 두께의 제한이 있으므로, 파워모듈에서 요구하는 방열특성을 만족시키지 못할 수 있다.
다른 한편으로 (특허문헌 3)에서 공개한 전력용 모듈 패키지에 따르면, 방열특성이 우수한 DBC(Direct Bonding Copper) 기판에 소자들을 접합하여 높은 열 방출이 가능할 수 있음을 개시하고 있다. 그러나 상기 DBC 기판은 통상적으로 방열기판보다 비싸기 때문에 방열특성의 향상과 비례하여 비용이 상승하는 문제점이 있다.
KR 2002-0095053 A KR 2006-0017711 A
본 발명은 파워모듈의 효율증가와 고신뢰성을 확보하기 위해 방열특성을 개선하는 것을 해결하고자 하는 과제로 하고 있다.
본 발명의 관점은, 방열특성을 용이하게 향상시킬 수 있도록 한 파워모듈 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 관점은, 인라인 공정이 가능한 파워모듈 패키지 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 관점을 달성하기 위해,
본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지는 전력소자 및 상기 전력소자와 전기적으로 연결되어 이를 제어하는 제어소자가 실장되는 리드 프레임; 및
상기 리드 프레임의 일면에 접합되는 방열 시트;
를 포함하며,
상기 방열 시트는 열전도성 무기 필러가 함유되고, 페닐 글리시딜 에테르와 알킬 글리시딜 에테르를 혼합한 혼합물이 첨가되는 제1,2 수지층; 및
상기 제1,2 수지층 사이에 형성된 접합 계면에 구비되는 금속재질의 방열 스프레더;
를 포함한다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지에 있어서, 상기 무기 필러는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiN), 이산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지에 있어서, 상기 혼합물은 페닐 글리시딜 에테르와 알킬 글리시딜 에테르가 2:1의 비율로 혼합될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지에 있어서, 상기 방열 스프레더는 금속 와이어, 금속 파이프 또는 금속 메쉬로 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지에 있어서, 상기 방열 시트의 일면에 구비되어 히트싱크가 접합되는 금속층;
을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지에 있어서, 상기 금속층의 일면 및 리드 프레임의 끝단이 외부 노출되도록 전력소자, 제어소자, 리드 프레임 및 방열 시트을 몰딩하여 형성되는 몰딩부;
를 더 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지 제조방법은 (a) 열전도성 무기 필러가 함유되고, 페닐 글리시딜 에테르와 알킬 글리시딜 에테르를 혼합한 혼합물이 첨가된 제1 수지층을 준비하는 단계;
(b) 상기 제1 수지층의 일면에 금속재질의 방열 스프레더를 배치하는 단계;
(c) 상기 방열 스프레더의 일면에 열전도성 무기 필러가 함유되고, 페닐 글리시딜 에테르와 알킬 글리시딜 에테르를 혼합한 혼합물이 첨가된 제2 수지층을 배치하는 단계;
(d) 상기 제1,2 수지층을 압착하여 접착하는 라미네이션 단계;
(e) 상기 제1,2 수지층을 접착하여 형성된 방열 시트가 일면에 접합되는 리드 프레임에 전력소자 및 제어소자를 실장하고, 이를 와이어 본딩하여 전기적으로 연결하는 단계;
(f) 상기 리드 프레임의 일면에 방열 시트를 배치하고, 상기 방열 시트의 일면에 금속 포일을 배치하는 단계; 및
(g) 상기 금속 포일의 일면 및 리드 프레임의 끝단이 외부 노출되도록 몰딩제로 몰딩하는 단계;
를 포함한다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지 제조방법에 있어서, 상기 무기 필러는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiN), 이산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지 제조방법에 있어서, 상기 혼합물은 페닐 글리시딜 에테르와 알킬 글리시딜 에테르가 2:1의 비율로 혼합될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지 제조방법에 있어서, 상기 방열 스프레더는 금속 와이어, 금속 파이프 또는 금속 메쉬를 포함할 수 있다.
이러한 해결 수단들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파워모듈 패키지를 나타내 보인 단면도.
도 2는 A-A'선을 나타내 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 시트를 일부 확대하여 나타내 보인 단면도.
도 4 내지 5는 도 3의 B-B'선을 나타내 보인 평면도.
도 6 내지 11은 본 발명의 실시 예에 따른 파워모듈 패키지의 제조과정을 순차적으로 나타내 보인 단면도.
본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어 지는 이하의 구체적인 내용과 실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지는 전력소자(Power device) 및 제어소자(Control IC)가 실장되는 리드 프레임(Lead Frame), 상기 리드 프레임의 일면에 접합되는 방열 시트(Thermal Sheet)를 포함하며, 상기 방열 시트로써, 열전도성 무기 필러(Inorganic Filler)가 함유되고, 혼합물이 첨가되어 있으며, 접합 계면에 방열 스프레더(Thermal spreader)가 배치되는 제1,2 수지층(Rasin layer)을 포함한다.
즉 파워모듈에 대한 시장의 요구는 고집적화/고용량화/소형화되고 있으며, 이에 따른 전자부품의 발열문제는 모듈 전체의 성능을 떨어뜨리는 결과를 초래하고 있다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지는 방열특성을 향상시키기 위해서 프리프레그(Prepreg), 에폭시(Epoxy), 폴리 이미드(Poly Imide), 액상 크리스털 폴리머(Liquid Crystal Polymer) 등을 포함하는 유기물(Organic) 재료 등으로 형성 가능한 제1,2 수지층의 접합 계면에 금속 와이어(Metal Wire), 금속 파이프(Metal Pipe) 또는 금속 메쉬(Metal Mesh)로 구성되는 방열 스프레더를 포함하는 방열 시트를 제공하는 것이며, 이를 인라인(In-Line) 공정에 의해서 접합하게 된다.
이와 같은 파워모듈 패키지는 리드 프레임 또는 리드 프레임과 세라믹 기판을 접합한 구조에 비해 우수한 열적 특성의 향상효과가 있다. 즉 상기 파워모듈 패키지는 방열 시트의 높은 열전도성(3~30W/mK)으로 인하여 방열특성을 향상시킬 수 있는데, 구체적으로 상기 방열 시트의 경우, 열전도도가 우수한 무기 필러가 함유되어 있으며, 또한 방열 스프레더로 인한 방열 스프레딩(Thermal Spreading) 효과로 파워모듈의 방열특성을 향상시킬 수 있게 된다.
여기서 상기 방열 스프레더를 구성하는 금속 파이프 또는 금속 메쉬의 두께에 따라 방열 시트의 열전도도는 크게 30W/mK 이상으로 모듈레이션(Modulation)할 수 있으며, 이를 하기의 [표 1]에서 보이고 있다.
Figure 112014009163187-pat00001
또한 상기 파워모듈 패키지는 전력소자의 열을 방열 시트, 그리고 상기 방열 시트에 부가하여 구비되는 금속층(Metal Layer) 및 상기 금속층에 접합되는 히트싱크(Heat Sink)로 전달하는 짧은 방열 경로를 갖게 됨으로써, 방열특성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지 제조방법은 몰딩(Molding) 공정 중에서 제1,2 수지층의 접합은 물론이고, 리드 프레임, 방열 시트 및 금속층의 접합이 이루어지므로 패키지 단가를 절감할 수 있으며, 생산성 관리향상에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다. 즉 몰딩제(Epoxy Molding Compound: EMC)를 몰딩하는 공정 중에 상기 리드 프레임, 방열 시트 및 금속 포일(Metal Foil)을 인라인으로 접합함으로써, 비용절감 및 생산성 관리향상효과가 있다.
도 1 내지 3에서 보듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지(100)는 전력소자(101) 및 상기 전력소자(101)를 제어하는 제어소자(102)가 실장되는 리드 프레임(110), 상기 리드 프레임(110)의 일면에 접합되는 방열 시트(120)를 포함하며, 이에 부가하여 상기 방열 시트(120)에 접합되는 금속층(130) 및 이들을 몰딩하는 몰딩부(140)를 포함할 수 있다.
상기 방열 시트(120)는 프리프레그(Prepreg), 에폭시(Epoxy), 폴리 이미드(Poly Imide), 액상 크리스털 폴리머(Liquid Crystal Polymer) 등을 포함하는 유기물(Organic) 재료 등을 이용하여 형성되며, 열전도성 무기 필러(120a)가 함유되고, 접합강도를 향상시킬 수 있는 혼합물(120b)이 첨가되어 높은 열전도도와 접착력을 갖는 제1,2 수지층(121)(122) 및 상기 제1,2 수지층(121)(122) 사이에 형성된 접합 계면(124)에 배치되는 금속재질의 방열 스프레더(123)를 포함한다.
여기서 상기 무기 필러(120a)는 일례로써, 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiN), 이산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 다만 이에 한정되지 않는다. 그리고 이러한 무기 필러(120a)는 함량(85%이상)을 높일수록 열전도도를 용이하게 향상시킬 수 있게 된다.
또한 상기 혼합물(120b)은 일례로써, 페닐 글리시딜 에테르(Phenyl Glycidyl Ether: PGE)와 알킬(탄소 12 내지 14) 글리시딜 에테르(Alkyl(C12-C14) Glycidyl Ether)를 2:1의 혼합비로 혼합하여 제조된 혼합물을 선택할 수 있다. 즉 이는 PGE:Alkyl(C12-C14) Glycidyl Ether = 2:1로 정의할 수 있다.
여기서 상기 혼합물(120b)은 수지(Rasin)와 금속(Metal) 간의 접합강도를 향상시키기 위한 목적으로 첨가되는 것으로, 이를 통한 접착력 향상효과는 아래의 [표 2]의 실험데이터에서 확인할 수 있다. 따라서 이러한 혼합물(120b)의 첨가로 인해 전력모듈 패키지(100)의 제조시 수지와 금속 간의 접합불량을 용이하게 방지할 수 있게 된다.
Figure 112014009163187-pat00002
한편 상기 리드 프레임(110)은 설계상에 필요한 두께와 형태로 가공 형성될 수 있으며, 용도에 따라 다운 셋(Down-set)이 있는 형태이거나 없는 형태를 선택적으로 사용할 수 있다. 이러한 리드 프레임(110)은 도면상 상부에 IGBT, Diode, MOSFET 등을 포함하는 전력소자(101)가 실장되고, 상기 전력소자(101)의 일측에 제어소자(102)가 실장되어 상기 전력소자(101)와 와이어 본딩(Wire bonding)으로 전기적으로 연결된다.
또한 상기 방열 시트(120)의 일면에 구비되는 금속층(130)은 금속 포일(Metal Foil)을 제2 수지층(122)의 도면상 하부에 접합함으로써, 실시할 수 있으며, 상기 금속층(130)의 하부에 통상의 히트싱크(Heat Sink)를 결합하여 전력소자(101)의 열을 외부로 방출하게 된다.
상기 몰딩부(140)는 이러한 금속층(130)의 일면, 즉 바닥면이 외부로 노출되도록 전력소자(101), 제어소자(102), 리드 프레임(110) 및 방열 시트(120)를 몰딩제(EMC)로 몰딩하여 형성되며, 이때의 상기 리드 프레임(110)의 끝단 역시 몰딩부(140)의 외부로 노출되어 외부연결용 단자로 사용하게 된다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지(100)는 전력소자(101)의 열을 방열 시트(120), 그리고 상기 방열 시트(120)에 추가로 구비되는 금속층(130) 및 상기 금속층(130)에 결합하게 되는 히트싱크로 전달하는 짧은 방열 경로를 갖게 됨으로써, 방열특성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3 내지 5에서 보듯이, 방열 스프레더(123)는 제1,2 수지층(121)(122) 사이에 형성된 접합 계면(124)에 배치되어 전력소자(101)의 열을 전달하게 된다. 이러한 방열 스프레더(123)는 무기 필러(120a)보다 높은 열전도도를 갖는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 금(Au) 등을 포함하는 금속재질을 이용하여 형성 가능한 금속 와이어(Metal Wire) 또는 금속 파이프(Metal Pipe)를 상기 제1,2 수지층(121)(122) 사이에 일자형으로 배치하는 형태로 실시하거나, 그물망 형상으로 이루어진 금속 메쉬(Metal Mesh)를 상기 접합 계면(124)에 배치하는 형태로 실시할 수 있다.
여기서 상기 방열 스프레더(123)는 금속 와이어, 금속 파이프 또는 금속 메쉬 외에 금속재질을 이용하여 임의적 형태를 가지도록 설계할 수 있다. 그리고 상기 금속 와이어, 금속 파이프 또는 금속 메쉬는 두께를 조절함으로써, 방열 시트(120)의 열전도도를 30W/mK 이상으로 모듈레이션(Modulation)할 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시 예를 파워모듈 패키지(100)에 따르면, 상기 방열 스프레더(123)로 인한 방열 스프레딩(Thermal Spreading) 효과로 인해 방열특성을 용이하게 향상시킬 수 있으며, 이와 같은 우수한 열적 특성으로 인해 성능향상은 물론이고, 방열 관련 고신뢰성을 확보할 수 있다.
도 6 내지 11에서 보듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워모듈 패키지 제조방법은 크게 방열 시트(120)를 준비하는 단계와 상기 방열 시트(120)를 이용하여 파워모듈 패키지(100)를 제조하는 단계로 구성된다.
상기 방열 시트(120)는 프리프레그(Prepreg), 에폭시(Epoxy), 폴리 이미드(Poly Imide), 액상 크리스털 폴리머(Liquid Crystal Polymer) 등을 포함하는 유기물(Organic) 재료 등을 이용하여 형성된 제1,2 수지층(121)(122)을 포함한다.
여기서 상기 제1,2 수지층(121)(122)은 일례로써, 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiN), 이산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택 가능한 열전도성 무기 필러(120a)가 80% 이상으로 함유되고, 또한 수지와 금속 간의 접합강도를 향상시키기 위하여 페닐 글리시딜 에테르(Phenyl Glycidyl Ether)와 알킬(탄소 12 내지 14) 글리시딜 에테르(Alkyl(C12-C14) Glycidyl Ether)를 2:1의 혼합비로 혼합한 혼합물(120b)이 첨가된다.
이러한 제1,2 수지층(121)(122)은 이들 사이에 형성된 접합 계면(124)에 금속재질의 방열 스프레더(123)를 배치한 상태에서 압착하고 접착하는 라미네이션(Lamination)을 진행함으로써, 방열 시트(120)를 제조하게 된다.
즉 상기 제1,2 수지층(121)(122) 사이에 형성된 접합 계면(124)에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 금(Au) 등을 포함하는 금속재질을 이용하여 형성 가능한 금속 와이어(Metal Wire), 금속 파이프(Metal Pipe) 또는 금속 메쉬(Metal Mesh)를 배치한 후 라미네이션을 진행함으로써, 방열 스프레더(123)의 재질적 특성에 기인한 높은 열전도도를 갖는 방열 시트(120)를 제조하게 된다.
한편 이와 같이 방열 시트(120)의 준비가 완료되면, 파워모듈 패키지(100) 제조단계로써, 원하는 두께와 형태로 가공 처리된 리드 프레임(110)을 준비하고, 상기 리드 프레임(110)의 일면에 IGBT, Diode, MOSFET 등을 포함하는 전력소자(101)와 이를 제어하는 제어소자(102)를 실장하여 와이어 본딩(Wire bonding)으로 전기적으로 연결하게 되며, 상기 전력소자(101)와 제어소자(102)도 와이어 본딩으로 연결하게 된다.
이와 같이 리드 프레임(110)에 소자 접합 및 와이어 본딩이 완료되면, 앞서 준비된 방열 시트(120)를 상기 리드 프레임(110)의 하부에 배치하고, 이에 부가하여 상기 방열 시트(120)의 하부에 금속 포일(Metal Foil)을 배치한 후 몰딩제(EMC)를 이용하여 밀봉하는 몰딩(Molding)을 진행함으로써, 몰딩부(140)를 형성하게 된다.
여기서 상기 몰딩은 금속 포일로 실시되는 금속층(130)의 바닥면과 외부연결용 단자를 형성하기 위한 리드 프레임(110)의 끝단을 제외하고 압력(∼10㎫)과 고온(∼250℃)을 가하는 방법으로 실시됨으로써, 상기 리드 프레임(110), 방열 시트(120) 및 금속층(130)의 접합이 발생하며, 접합 이후에는 접합형태를 유지하게 된다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력모듈 패키지 제조방법에 따르면, 몰딩 공정 중에서 방열 시트(120), 금속층(130) 및 리드 프레임(110)의 접합이 이루어지는 인라인(In-Line) 공정이 가능함으로써, 리드 프레임(Lead Frame)과 세라믹 기판(Ceramic Substrate)을 액상 접착제(Adhesive)로 접합하거나, 별도의 방열기판을 제작 후 리드 프레임과 상기 방열기판을 솔더(Solder) 접합하는 종래의 제조공정과 비교할 때, 패키지 단가를 절감할 수 있으며, 생산성 관리향상효과가 있다.
이상 본 발명을 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 파워모듈 패키지 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 - 전력모듈 패키지 101 - 전력소자
102 - 제어소자 110 - 리드 프레임
120 - 방열 시트 120a - 무기 필러
120b - 혼합물 121 - 제1 수지층
122 - 제2 수지층 123 - 방열 스프레더
124 - 접합 계면 130 - 금속층
140 - 몰딩부

Claims (10)

  1. 전력소자(Power device) 및 상기 전력소자와 전기적으로 연결되어 이를 제어하는 제어소자(Control IC)가 실장되는 리드 프레임(Lead Frame); 및
    상기 리드 프레임의 일면에 접합되는 방열 시트(Thermal Sheet);
    를 포함하며,
    상기 방열 시트는 열전도성 무기 필러(Inorganic Filler)가 함유되고, 페닐 글리시딜 에테르(Phenyl Glycidyl Ether)와 알킬 글리시딜 에테르(Alkyl(C12-C14) Glycidyl Ether)를 혼합한 혼합물이 첨가되는 제1,2 수지층(Resin layer); 및
    상기 제1,2 수지층 사이에 형성된 접합 계면에 구비되는 금속재질의 방열 스프레더(Thermal spreader);
    를 포함하는 파워모듈 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기 필러는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiN), 이산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 파워모듈 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼합물은 페닐 글리시딜 에테르와 알킬 글리시딜 에테르가 2:1의 비율로 혼합된 파워모듈 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열 스프레더는 금속 와이어(Metal Wire), 금속 파이프(Metal Pipe) 또는 금속 메쉬(Metal Mesh)로 구성된 파워모듈 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열 시트의 일면에 구비되는 금속층(Metal Layer);
    을 더 포함하는 파워모듈 패키지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 금속층의 일면 및 리드 프레임의 끝단이 외부 노출되도록 전력소자, 제어소자, 리드 프레임 및 방열 시트를 몰딩하여 형성되는 몰딩부;
    를 더 포함하는 파워모듈 패키지.
  7. (a) 열전도성 무기 필러(Inorganic Filler)가 함유되고, 페닐 글리시딜 에테르(Phenyl Glycidyl Ether)와 알킬 글리시딜 에테르(Alkyl(C12-C14) Glycidyl Ether)를 혼합한 혼합물이 첨가된 제1 수지층(First resin layer)을 준비하는 단계;
    (b) 상기 제1 수지층의 일면에 금속재질의 방열 스프레더(Thermal spreader)를 배치하는 단계;
    (c) 상기 방열 스프레더의 일면에 열전도성 무기 필러(Inorganic Filler)가 함유되고, 페닐 글리시딜 에테르(Phenyl Glycidyl Ether)와 알킬 글리시딜 에테르(Alkyl(C12-C14) Glycidyl Ether)를 혼합한 혼합물이 첨가된 제2 수지층(Second resin layer)을 배치하는 단계;
    (d) 상기 제1,2 수지층을 압착하여 접착하는 라미네이션(Lamination) 단계;
    (e) 상기 제1,2 수지층을 접착하여 형성된 방열 시트(Thermal Sheet)가 일면에 접합되는 리드 프레임(Lead Frame)에 전력소자(Power device) 및 제어소자(Control IC)를 실장하고, 이를 와이어 본딩(Wire bonding)하는 단계;
    (f) 상기 리드 프레임의 일면에 방열 시트를 배치하고, 상기 방열 시트의 일면에 금속 포일(Metal Foil)을 배치하는 단계; 및
    (g) 상기 금속 포일의 일면 및 리드 프레임의 끝단이 외부 노출되도록 몰딩제(Epoxy Molding Compound)로 몰딩하는 단계;
    를 포함하는 파워모듈 패키지 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 무기 필러는 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiN), 이산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 파워모듈 패키지 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 혼합물은 페닐 글리시딜 에테르와 알킬 글리시딜 에테르가 2:1의 비율로 혼합된 파워모듈 패키지 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 방열 스프레더는 금속 와이어(Metal Wire), 금속 파이프(Metal Pipe) 또는 금속 메쉬(Metal Mesh)를 포함하는 파워모듈 패키지 제조방법.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6577373B2 (ja) * 2016-01-18 2019-09-18 新光電気工業株式会社 リードフレーム及びその製造方法、半導体装置
CN109637983B (zh) * 2017-10-06 2021-10-08 财团法人工业技术研究院 芯片封装
EP3511977B1 (en) * 2018-01-16 2021-11-03 Infineon Technologies AG Semiconductor module and method for producing the same
CN108493166B (zh) * 2018-04-23 2019-11-26 南通市索新功率电子有限公司 一种功率半导体模块封装结构及封装方法
CN109449150A (zh) * 2018-12-11 2019-03-08 杰群电子科技（东莞）有限公司 带引脚封装、无引脚封装的功率模块及其对应加工方法
CN111211103A (zh) * 2020-01-15 2020-05-29 辽宁百思特达半导体科技有限公司 一种氮化镓器件及氮化镓封装结构及方法
JP2022131370A (ja) * 2021-02-26 2022-09-07 三菱電機株式会社 半導体パッケージ
US20230005822A1 (en) * 2021-07-01 2023-01-05 Hamilton Sundstrand Corporation Polyimide bonded bus bar for power device
CN114628263B (zh) * 2022-05-13 2022-08-05 威海三维曲板智能装备有限公司 一种光电混合封装结构及其制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100226095A1 (en) 2007-09-26 2010-09-09 Mitsubishi Electric Corporation Heat conductive sheet and power module
CN103035584A (zh) 2011-09-30 2013-04-10 三星电机株式会社 功率模块封装及制造该功率模块封装的方法
JP2013177572A (ja) 2012-02-02 2013-09-09 Nitto Denko Corp 難燃性熱伝導性粘着シート

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100342589B1 (ko) * 1999-10-01 2002-07-04 김덕중 반도체 전력 모듈 및 그 제조 방법
KR100723454B1 (ko) 2004-08-21 2007-05-30 페어차일드코리아반도체 주식회사 높은 열 방출 능력을 구비한 전력용 모듈 패키지 및 그제조방법
KR100867573B1 (ko) 2001-06-11 2008-11-10 페어차일드코리아반도체 주식회사 열방출 능력이 개선된 전력용 모듈 패키지 및 그 제조 방법
JP4463146B2 (ja) * 2005-05-18 2010-05-12 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
KR101237566B1 (ko) * 2011-07-20 2013-02-26 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법
KR101255946B1 (ko) * 2011-09-16 2013-04-23 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지
CN102516500B (zh) * 2011-11-30 2014-03-26 浙江中宙光电股份有限公司 一种led封装用有机硅改性环氧树脂及其制备与应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100226095A1 (en) 2007-09-26 2010-09-09 Mitsubishi Electric Corporation Heat conductive sheet and power module
CN103035584A (zh) 2011-09-30 2013-04-10 三星电机株式会社 功率模块封装及制造该功率模块封装的方法
JP2013177572A (ja) 2012-02-02 2013-09-09 Nitto Denko Corp 難燃性熱伝導性粘着シート

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