KR102185064B1 - Power module and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR102185064B1 KR1020150085996A KR20150085996A KR102185064B1 KR 102185064 B1 KR102185064 B1 KR 102185064B1 KR 1020150085996 A KR1020150085996 A KR 1020150085996A KR 20150085996 A KR20150085996 A KR 20150085996A KR 102185064 B1 KR102185064 B1 KR 102185064B1
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주용휘
장범식
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Abstract

본 발명은 제조가 용이한 전력 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 전력 모듈은, 내부에 전자 소자가 실장된 제1 기판이 배치되는 수용 공간을 갖는 차폐 프레임 및 상기 차폐 프레임에 접합되는 단자 블록과 상기 단자 블록에 결합되는 다수의 단자 핀을 포함하는 적어도 하나의 단자 모듈을 포함할 수 있다.The present invention relates to a power module that is easy to manufacture and a method for manufacturing the same. For this purpose, the power module of the present invention includes a shielding frame having an accommodation space in which a first substrate on which an electronic device is mounted is disposed, a terminal block bonded to the shielding frame, and a plurality of terminal pins coupled to the terminal block. It may include at least one terminal module.

Description

전력 모듈 및 그 제조 방법{POWER MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Power module and its manufacturing method {POWER MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 제조가 용이한 전력 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a power module that is easy to manufacture and a method for manufacturing the same.

전력 모듈에서 발열은 구조물의 열변형에 의해 부품들의 수명에 큰 영향을 미치고 있기 때문에 냉각성능을 높이는 구조에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. Since heat generation in a power module has a great influence on the life of parts due to thermal deformation of the structure, many studies are being conducted on structures that increase cooling performance.

그러나 효율을 높이기 위한 복잡한 구조는 양산 시의 단가를 높이는 결과로 나타나므로 실질적으로는 단순하면서도 제작이 쉬운 고효율　구조가 필요하다. However, since the complex structure to increase the efficiency appears as a result of increasing the unit cost during mass production, a highly efficient structure that is practically simple and easy to manufacture is required.

종래의 전력 모듈은 하우징에 단자 핀들이 일체로 제조된다. 즉, 금형 내에 단자 핀들을 배치한 후, 사출 성형을 통해 하우징을 제조한다. In a conventional power module, terminal pins are integrally manufactured in a housing. That is, after placing the terminal pins in the mold, the housing is manufactured through injection molding.

그런데 종래의 경우, 단자 핀들을 금형 내에 정확한 위치에 배치하는 데에 많은 시간이 소요되고 있으며, 단자 핀의 배치가 완료되어 사출 성형이 진행되는 과정에서도 사출 압력에 의한 단자 핀들이 흔들리거나 밀려나는 문제가 발생되고 있다. 그리고 이러한 문제는 불량률을 높이는 요인으로 작용하고 있다.
However, in the conventional case, it takes a lot of time to place the terminal pins in the correct position in the mold, and the terminal pins are shaken or pushed out by injection pressure even in the process of injection molding after the terminal pins are placed Is occurring. And this problem is acting as a factor to increase the defective rate.

일본공개특허공보 제1996-007956호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1996-007956

본 발명은 제조가 용이한 전력 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a power module that is easy to manufacture and a method for manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 전자기파의 차폐가 가능한 전력 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
Another object of the present invention is to provide a power module capable of shielding electromagnetic waves and a method of manufacturing the same.

본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈은, 내부에 전자 소자가 실장된 제1 기판이 배치되는 수용 공간을 갖는 차폐 프레임 및 상기 차폐 프레임에 접합되는 단자 블록과 상기 단자 블록에 결합되는 다수의 단자 핀을 포함하는 적어도 하나의 단자 모듈을 포함할 수 있다.A power module according to an embodiment of the present invention includes a shielding frame having an accommodation space in which a first substrate on which an electronic device is mounted is disposed, a terminal block bonded to the shielding frame, and a plurality of terminal pins coupled to the terminal block. It may include at least one terminal module including a.

또한 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈 제조 방법은, 단자 블록에 다수의 단자 핀이 체결된 단자 모듈을 마련하는 단계, 이중 사출을 통해 상기 단자 모듈의 외측에 차폐 프레임을 형성하여 하우징을 완성하는 단계, 및 다수의 전자 소자를 상기 하우징 내에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
In addition, the method of manufacturing a power module according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a terminal module in which a plurality of terminal pins are fastened to a terminal block, forming a shielding frame outside the terminal module through double injection to complete a housing And disposing a plurality of electronic devices within the housing.

본 발명에 따른 구성되는 전력 모듈은 차폐 프레임을 통해 전자기파가 외부로부터 유입되거나, 외부로 방출되는 것을 차폐할 수 있다. 따라서 별도의 차폐 구조물이 필요 없다는 이점이 있다. The power module configured according to the present invention may shield electromagnetic waves from being introduced or emitted to the outside through the shielding frame. Therefore, there is an advantage that a separate shielding structure is not required.

또한 실드층(shield layer)을 하우징 외부에 도포하여 형성하는 경우, 실드층의 두께가 얇아 높은 차폐 효과를 기대하기 어렵다. 그러나 본 실시예에 따른 전력 모듈은 하우징의 프레임 자체가 차폐 부재로 이용되므로, 종래에 비해 높은 차폐 효과를 제공할 수 있다.
In addition, when a shield layer is formed by applying a shield layer to the outside of the housing, it is difficult to expect a high shielding effect due to the thin thickness of the shield layer. However, in the power module according to the present embodiment, since the frame itself of the housing is used as a shielding member, a higher shielding effect than the conventional one can be provided.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 도시한 저면도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 전력 모듈 하우징의 분해 사시도.
도 4 내지 도 8은 본 실시예에 따른 단자 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면. 1 is a bottom view schematically showing a power module according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1;
3 is an exploded perspective view of the power module housing shown in FIG. 2.
4 to 8 are views for explaining a method of manufacturing a terminal module according to the present embodiment.

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.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 도시한 저면도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
1 is a bottom view schematically showing a power module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)은, 전자 소자(11), 제2 기판(20), 제1 기판(10), 및 하우징(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 1 and 2, the power module 100 according to the present embodiment includes an electronic device 11, a second substrate 20, a first substrate 10, and a housing 30. Can be.

전자 소자(11)는 전력 소자(12)와 제어 소자(13)를 포함할 수 있다. The electronic device 11 may include a power device 12 and a control device 13.

전력 소자(12)는 서보 드라이버, 인버터, 전력 레귤레이터 및 컨버터 등과 같은 전력 제어를 위한 전력 변환 또는 전력 제어를 위한 전력 회로 소자일 수 있다. The power device 12 may be a power circuit device for power conversion or power control for power control, such as a servo driver, an inverter, a power regulator, and a converter.

예를 들어, 전력 소자(12)는 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 소자(12)는 상술한 소자들을 모두 포함하거나 또는 그 일부를 포함할 수 있다.For example, the power device 12 is a power MOSFET, a bipolar junction transistor (BJT), an insulated-gate bipolar transistor (IGBT), a diode, or a combination thereof. It may include. That is, in the present embodiment, the power device 12 may include all or some of the above-described devices.

특히, 본 실시예에 따른 전력 소자(12)는 모스펫(MOSFET)과 고속 회복 다이오드(FRD)를 한 쌍으로 하여, 여러 쌍으로 구성될 수 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In particular, the power device 12 according to the present exemplary embodiment may be configured in several pairs by using a MOSFET and a fast recovery diode FRD as a pair. However, this is only an example, and the present invention is not necessarily limited thereto.

이러한 전력 소자들(12)은 발열이 큰 소자들로, 후술되는 제1 기판(10)에 실장된다.
These power devices 12 are devices that generate great heat and are mounted on the first substrate 10 to be described later.

제어 소자(13)는 제1 기판(10)에 실장되어 전력 소자들(12)과 전기적으로 연결되며, 전력 소자(12)의 동작을 제어한다.The control element 13 is mounted on the first substrate 10 to be electrically connected to the power elements 12 and controls the operation of the power element 12.

제어 소자(13)는 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.The control element 13 may be, for example, a microprocessor, but in addition, passive elements such as a resistor, an inverter, or a capacitor, or active elements such as a transistor may be further added.

한편, 제어 소자(13)는 하나의 전력 소자(12)에 대하여 하나 또는 다수개가 배치될 수 있다. 즉, 제어 소자(13)의 종류 및 개수는 전력 소자(12)의 종류와 개수에 따라서 적절하게 선택될 수 있다.Meanwhile, one or more control elements 13 may be disposed for one power element 12. That is, the type and number of the control elements 13 may be appropriately selected according to the type and number of the power elements 12.

본 실시예에 따른 전자 소자들(11)은 플립칩 본딩 방식이나 단자 핀을 이용한접합 방식, 또는 본딩 와이어(60)를 통해 제1 기판(10)과 전기적으로 연결될 수 있다.
The electronic devices 11 according to the present embodiment may be electrically connected to the first substrate 10 through a flip chip bonding method, a bonding method using a terminal pin, or a bonding wire 60.

제2 기판(20)은 열방출 효과가 높은 방열 기판일 수 있다. 예를 들어 제2 기판(20)으로는 금속 기판이 이용될 수 있다. 이 경우 전력 소자들(12)로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.The second substrate 20 may be a heat dissipating substrate having a high heat dissipation effect. For example, a metal substrate may be used as the second substrate 20. In this case, heat generated from the power elements 12 can be effectively discharged.

구체적으로, 제2 기판(20)으로는 알루미늄 판 상에 절연층을 형성하고, 절연층 상에 구리와 같은 도전성 재질로 패턴을 형성한 기판이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB), 세라믹 기판, 프리-몰딩(pre-molded) 기판, 또는 DBC(direct bonded copper) 기판 등 다양한 기판이 이용될 수 있다.Specifically, as the second substrate 20, a substrate in which an insulating layer is formed on an aluminum plate and a pattern is formed on the insulating layer of a conductive material such as copper may be used. However, it is not limited thereto, and various substrates such as a printed circuit board (PCB), a ceramic substrate, a pre-molded substrate, or a direct bonded copper (DBC) substrate may be used as necessary. .

제2 기판(20)의 실장면에는 접착 부재(50)를 매개로 하여 제1 기판(10)이 면접촉하도록 부착된다. 이에 제1 기판(10)으로부터 전달되는 열은 제2 기판(20)을 통해 효과적으로 외부로 방출될 수 있다.The first substrate 10 is attached to the mounting surface of the second substrate 20 so that the first substrate 10 is in surface contact via the adhesive member 50. Accordingly, heat transferred from the first substrate 10 can be effectively discharged to the outside through the second substrate 20.

여기서 접착 부재(50)는 열전도도가 높은 재질로 형성되며, 도전성이거나 비도전성일 수 있다. 예를 들어, 접착 부재(50)로 솔더(solder), 금속 에폭시, 금속 페이스트, 수지계 에폭시(resin-based epoxy), 또는 내열성이 우수한 접착 테이프 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Here, the adhesive member 50 is formed of a material having high thermal conductivity, and may be conductive or non-conductive. For example, solder, metal epoxy, metal paste, resin-based epoxy, or an adhesive tape having excellent heat resistance may be used as the adhesive member 50, but is not limited thereto.

제2 기판(20)에서 제1 기판(10)이 실장되지 않는 면(이하 비실장면)은 전력 모듈(100)의 외부면으로 이용될 수 있다. 예를 들어 제2 기판(20)이 후술되는 하우징(30)에 결합되면, 제2 기판(20)의 비활성면은 전력 모듈(100)의 일면(예컨대 상부면)을 형성할 수 있다.
A surface of the second substrate 20 on which the first substrate 10 is not mounted (hereinafter, a non-mounting surface) may be used as an outer surface of the power module 100. For example, when the second substrate 20 is coupled to the housing 30 to be described later, the inactive surface of the second substrate 20 may form one surface (eg, the upper surface) of the power module 100.

제1 기판(10)은 전력 소자들(12)과 제어 소자들(13)이 실장되는 기판이다. 따라서 제1 기판(10)으로는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 세라믹 기판, 프리-몰딩(pre-molded) 기판, 또는 DBC(direct bonded copper) 기판이거나, 절연된 금속 기판(insulated metal substrate, IMS) 등 다양한 기판이 이용될 수 있다.The first substrate 10 is a substrate on which the power elements 12 and the control elements 13 are mounted. Therefore, a printed circuit board (PCB) may be used as the first substrate 10. However, the present invention is not limited thereto, and various substrates such as a ceramic substrate, a pre-molded substrate, a direct bonded copper (DBC) substrate, or an insulated metal substrate (IMS) may be used as necessary. .

제1 기판(10)에는 전력 소자들(12)이 실장되기 위한 실장용 전극(미도시)이나, 이들을 전기적으로 연결하기 위한 배선 패턴 등이 형성될 수 있다. Mounting electrodes (not shown) for mounting the power elements 12 or wiring patterns for electrically connecting them may be formed on the first substrate 10.

배선 패턴은 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 패턴은 금속과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
The wiring pattern may use a conventional layer formation method, for example, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), or may be formed by electrolytic plating or electroless plating. . In addition, the wiring pattern may include a conductive material such as metal. For example, it may include aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, or combinations thereof.

하우징(30)은 전력 모듈(100)의 전체적인 외관을 형성하며, 내부에 배치되는 전자 소자들(11)과 제1, 제1 기판(10, 20)을 외부 환경으로부터 보호한다. The housing 30 forms the overall exterior of the power module 100 and protects the electronic elements 11 and the first and first substrates 10 and 20 disposed therein from an external environment.

도 3은 도 2에 도시된 전력 모듈 하우징의 분해 사시도이다. 3 is an exploded perspective view of the power module housing shown in FIG. 2.

이를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 하우징(30)은 차폐 프레임(32)과 단자 모듈(40)로 구분될 수 있다.Referring to this together, the housing 30 according to the present embodiment may be divided into a shielding frame 32 and a terminal module 40.

차폐 프레임(32)은 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 제1 기판(10)을 수용한다. 따라서 차폐 프레임(32)의 내부에는 제1 기판(10)의 크기에 대응하는 수용 공간(S)이 형성될 수 있다. The shielding frame 32 accommodates the first substrate 10 therein, as shown in FIG. 2. Accordingly, an accommodation space S corresponding to the size of the first substrate 10 may be formed inside the shielding frame 32.

수용 공간(S)은 관통 구멍의 형태로 형성된다. 따라서 차폐 프레임(32)은 내부가 빈 사각의 틀 형태로 형성된다.The accommodation space S is formed in the form of a through hole. Therefore, the shielding frame 32 is formed in a rectangular frame shape with an empty inside.

차폐 프레임(32)의 양면 중 일면에는 전술한 제2 기판(20)이 결합된다. 이때 제2 기판(20)은 차폐 프레임(32)의 수용 공간(S) 입구를 완전히 닫는 형태로 결합될 수 있다. The above-described second substrate 20 is coupled to one of both surfaces of the shielding frame 32. At this time, the second substrate 20 may be combined in a form that completely closes the entrance of the receiving space S of the shielding frame 32.

또한 제2 기판(20)은 비실장면이 외부로 향하도록 차폐 프레임(32)에 결합된다.Also, the second substrate 20 is coupled to the shielding frame 32 so that the non-mounting surface faces the outside.

제1 기판(10)은 차폐 프레임(32)의 관통 공간 내에 수용되며 제2 기판(20)의 실장면에 접합된다. 따라서 제1 기판(10)은 제2 기판(20)과 평행을 이루도록 배치될 수 있다.
The first substrate 10 is accommodated in the through space of the shielding frame 32 and is bonded to the mounting surface of the second substrate 20. Accordingly, the first substrate 10 may be disposed to be parallel to the second substrate 20.

차폐 프레임(32)의 내부에는 적어도 하나의 단자 결합부(34)가 형성될 수 있다. At least one terminal coupling portion 34 may be formed inside the shielding frame 32.

단자 결합부(34)는 후술되는 단자 모듈(40)이 결합되는 공간으로 이루어지며, 이를 위해 차폐 프레임(32)의 내측에는 수용 공간(S)을 향해 지지부(35)가 돌출 형성된다. The terminal coupling portion 34 is formed of a space in which the terminal module 40, which will be described later, is coupled, and for this purpose, a support portion 35 is formed protruding toward the receiving space S inside the shielding frame 32.

본 실시예에 따른 지지부(35)는 판 형태로 형성될 수 있으며, 차폐 프레임(32)의 내측에서 한 쌍이 마주보는 형태로 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 위치에 더 많은 개수의 지지부(35)를 형성하거나, 차폐 프레임(32)의 윤곽을 따라 연속적으로 형성되는 하나의 지지부(35)를 형성하는 것도 가능하다.The support part 35 according to the present embodiment may be formed in a plate shape, and is arranged in a form in which a pair of the shielding frame 32 faces each other. However, the present invention is not limited thereto, and it is possible to form a larger number of support portions 35 at various positions or to form one support portion 35 continuously formed along the outline of the shielding frame 32.

지지부(35)의 일면에는 단자 모듈(40)이 안착되고, 타면에는 제2 기판(20)이 안착된다. 따라서 지지부(35)는 단자 모듈(40)과 제2 기판(20) 사이에 개재되는 형태로 배치된다. The terminal module 40 is mounted on one surface of the support part 35 and the second substrate 20 is mounted on the other surface. Accordingly, the support part 35 is disposed in a form interposed between the terminal module 40 and the second substrate 20.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 차폐 프레임(32)은 사출 성형을 통해 형성되며, 전자기파를 차폐할 수 있는 재질로 형성된다. The shielding frame 32 according to the present embodiment configured as described above is formed through injection molding and is formed of a material capable of shielding electromagnetic waves.

예를 들어, 차폐 프레임(32)은 퍼멀로이(Permalloy), 샌더스트(Sendust), 페라이트(Ferrite)와 같이 전자기파를 차폐할 수 있는 재질의 필러(filler)가 함유된 절연물질로 형성될 수 있다. For example, the shielding frame 32 may be formed of an insulating material containing a filler of a material capable of shielding electromagnetic waves, such as Permalloy, Sanddust, and Ferrite.

또한 차폐 프레임(32)은 금속 분말 형태의 필러가 함유된 수지(resin) 재질로 형성될 수 있다. In addition, the shielding frame 32 may be formed of a resin material containing a filler in the form of a metal powder.

이 경우, 차폐 프레임(32) 전체가 차폐 부재로 이용되므로, 차폐 효과를 극대화할 수 있다. In this case, since the entire shielding frame 32 is used as a shielding member, the shielding effect can be maximized.

그러나 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 차폐 프레임(32) 내부에 박막의 금속 시트를 매립하거나, 차폐 프레임(32)의 외부에 실드층을 도포하는 등 다양한 변형이 가능하다.
However, the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible, such as embedding a thin metal sheet inside the shielding frame 32 or applying a shielding layer to the outside of the shielding frame 32, if necessary.

단자 모듈(40)은 단자 블록(42)과, 단자 블록(42)에 체결되는 다수의 단자 핀(45)을 포함할 수 있다. The terminal module 40 may include a terminal block 42 and a plurality of terminal pins 45 fastened to the terminal block 42.

단자 블록(42)은 선형의 긴 블록 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 차폐 프레임(32)에 형성되는 단자 결합부(34)의 형상에 대응하여 다양한 형태로 형성될 수 있다.The terminal block 42 may be formed in a linear long block shape, but is not limited thereto. That is, it may be formed in various shapes corresponding to the shape of the terminal coupling portion 34 formed on the shielding frame 32.

또한 본 실시예에 따른 단자 블록(42)은 단면이 ′ㄴ′ 형상으로 형성될 수 있다. In addition, the terminal block 42 according to the present exemplary embodiment may be formed in a'ㄴ' shape in cross section.

단자 블록(42)은 하부면이 차폐 프레임(32)의 지지부(35)에 안착되고, 하부면의 반대 면에는 단자 핀들(45)이 부분적으로 접합된다. 본 실시예에서는 단자 핀(45)의 일단에 형성된 패드부(45a)의 일면이 단자 블록(42)에 접합되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 단자 핀(45)의 일부가 단자 블록(42)에 매립되도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.The lower surface of the terminal block 42 is seated on the support part 35 of the shielding frame 32, and the terminal pins 45 are partially bonded to the opposite surface of the lower surface. In this embodiment, an example is taken of a case where one surface of the pad portion 45a formed at one end of the terminal pin 45 is bonded to the terminal block 42. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible, such as configuring a part of the terminal pin 45 to be embedded in the terminal block 42.

단자 블록(42)은 수지와 같은 절연성 재질이라면 다양한 재질이 이용될 수 있다. 예를 들어, 단자 블록(42)은 유리 섬유(Glass fiber)가 포함된 수지 재질로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
The terminal block 42 may be made of various materials as long as it is an insulating material such as resin. For example, the terminal block 42 may be formed of a resin material including glass fiber, but is not limited thereto.

단자 핀(45)은 단자 블록(42)의 길이 방향을 따라 다수 개가 일정 거리 이격되며 체결된다. A plurality of terminal pins 45 are coupled with a predetermined distance apart along the length direction of the terminal block 42.

단자 핀(45)은 일면이 단자 블록(42)에 접합되는 패드부(45a)와, 패드부(45a)에서 연장되는 핀부(45b)를 포함할 수 있다. 여기서 핀부(45b)는 끝단이 차폐 프레임(32)의 외부도 돌출될 수 있는 길이로 형성된다. The terminal pin 45 may include a pad portion 45a having one surface bonded to the terminal block 42 and a pin portion 45b extending from the pad portion 45a. Here, the pin portion (45b) is formed in a length that can protrude from the end of the shielding frame (32).

핀부(45b)는 단자 블록(42)의 외부로 돌출되어 양단은 외부 기판(미도시)과 연결되기 위한 외부 단자로 이용되며, 패드부(45a)는 하우징(30)의 내부에 배치되어 제1 기판(10)과 전기적으로 연결되는 내부 단자로 이용될 수 있다.The pin portion 45b protrudes to the outside of the terminal block 42 so that both ends are used as external terminals for connection to an external substrate (not shown), and the pad portion 45a is disposed inside the housing 30 to be It can be used as an internal terminal electrically connected to the substrate 10.

따라서 핀부(45b)는 적어도 일부가 하우징(30)의 외부로 노출되는 부분을 의미하며, 패드부(45a)는 하우징(30)의 내부에 위치하는 부분으로 구분될 수 있다.
Accordingly, the pin portion 45b refers to a portion in which at least a portion is exposed to the outside of the housing 30, and the pad portion 45a may be divided into a portion located inside the housing 30.

단자 핀(45)은 적어도 하나의 절곡부(도 5의 45c)를 구비한다. 절곡부(45c)는 단자 핀(45)이 절곡되는 부분을 의미하며, 절곡부(45c)에 의해 단자 핀(45)의 양단은 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수 있다. The terminal pin 45 has at least one bent portion (45c in FIG. 5). The bent portion 45c refers to a portion where the terminal pin 45 is bent, and both ends of the terminal pin 45 may be disposed to face different directions by the bent portion 45c.

본 실시예의 경우, 단자 판(45)의 양 단은 절곡부(45c)에 의해 서로 수직을 이루도록 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다양한 각도를 이루도록 절곡될 수 있으며, 다수 개의 절곡부(45c)를 구비할 수도 있다. 또한 단자 결합부(34)의 형상에 대응하여 절곡되지 않고 선형으로 단자 핀(45)을 형성하는 것도 가능하다.
In the case of this embodiment, both ends of the terminal plate 45 are disposed to be perpendicular to each other by a bent portion 45c. However, the present invention is not limited thereto, and may be bent to achieve various angles as necessary, and a plurality of bent portions 45c may be provided. In addition, it is possible to form the terminal pin 45 linearly without being bent corresponding to the shape of the terminal coupling portion 34.

또한 본 실시예에 따른 단자 핀(45)은 양단의 크기가 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 차폐 프레임(32)에 결합되는 패드부(45a)는 납작하고 넓은 폭을 갖는 패드 형상으로 형성될 수 있으며, 차폐 프레임(32)의 외부로 노출되는 핀부(45b)는 패드부(45a)에 비해 상대적으로 얇고 좁은 폭으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
In addition, the terminal pins 45 according to the present embodiment may have different sizes at both ends. For example, the pad portion 45a coupled to the shielding frame 32 may be formed in a pad shape having a flat and wide width, and the pin portion 45b exposed to the outside of the shielding frame 32 is a pad portion ( Compared to 45a), it can be formed with a relatively thin and narrow width. However, it is not limited thereto.

또한 본 실시예에 따른 단자 모듈(40)은 제1 단자 모듈(40a)과 제2 단자 모듈(40b)을 포함할 수 있다.In addition, the terminal module 40 according to the present embodiment may include a first terminal module 40a and a second terminal module 40b.

여기서 제1 단자 모듈(40a)은 제어 소자들(13)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 단자 모듈(40b)은 발열이 큰 전력 소자들(12)과 전기적으로 연결될 수 있다. Here, the first terminal module 40a may be electrically connected to the control elements 13, and the second terminal module 40b may be electrically connected to the power elements 12 that generate high heat.

이로 인해, 제1 단자 모듈(40a)의 단자 핀들(45)과 제2 단자 모듈(40b)의 단자 핀들(45)은 전체적인 개수나 크기가 서로 다를 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
For this reason, the terminal pins 45 of the first terminal module 40a and the terminal pins 45 of the second terminal module 40b may have different numbers or sizes from each other. However, it is not limited thereto.

한편, 도시되어 있지 않지만, 본 실시예에 따른 전력 모듈은 수용 공간(S)의 나머지 입구를 닫는 커버를 더 포함할 수 있다. 커버는 제2 기판(20)의 반대 측에 배치되어 제2 기판(20)과 유사하게 수용 공간(S)의 다른 입구를 막도록 하우징에 결합될 수 있다. On the other hand, although not shown, the power module according to the present embodiment may further include a cover for closing the remaining entrance of the accommodation space (S). The cover is disposed on the opposite side of the second substrate 20 and may be coupled to the housing to close the other entrance of the receiving space S similar to the second substrate 20.

또한 수용 공간(S) 내에는 절연 물질이 충진될 수 있다. 여기서 절연 물질은 실리콘 겔(silicone gel) 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, an insulating material may be filled in the accommodation space S. Here, the insulating material may be a silicone gel or the like, but is not limited thereto.

더하여, 제2 기판(20)의 외부면에는 히트 싱크(heat sink)가 부착될 수 있으며, 필요에 따라 제2 기판(20)을 히트 싱크의 형태로 구현하는 것도 가능하다.
In addition, a heat sink may be attached to the outer surface of the second substrate 20, and if necessary, the second substrate 20 may be implemented in the form of a heat sink.

이어서 본 실시예에 따른 단자 모듈의 제조 방법을 설명한다.Next, a method of manufacturing the terminal module according to the present embodiment will be described.

도 4 내지 도 8은 본 실시예에 따른 단자 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 6 내지 도 8은 도 1의 A-A에 따른 단면을 도시하였다.4 to 8 are views for explaining a method of manufacturing a terminal module according to the present embodiment. Here, FIGS. 6 to 8 are cross-sectional views taken along line A-A of FIG. 1.

이를 참조하면, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 단자 핀들(45)이 형성된 리드 프레임(48)을 준비한다. 단자 핀(45)이 형성된 리드 프레임(48)은 금속 판(plate)을 프레스 가공하여 형성할 수 있다. Referring to this, first, as shown in FIG. 4, a lead frame 48 on which terminal pins 45 are formed is prepared. The lead frame 48 on which the terminal pins 45 are formed may be formed by pressing a metal plate.

본 실시예에 따른 리드 프레임(48)은 다수의 단자 핀들(45)과, 단자 핀들(45)을 일체로 연결하는 더미 프레임(47)을 포함할 수 있다. 즉, 단자 핀들(45)은 더미 프레임(47)에 체결되어 움직임이 고정된다.
The lead frame 48 according to the present embodiment may include a plurality of terminal pins 45 and a dummy frame 47 integrally connecting the terminal pins 45. That is, the terminal pins 45 are fastened to the dummy frame 47 so that the movement is fixed.

이어서 도 5에 도시된 바와 같이 단자 블록(42)을 형성한다. 단자 블록(42)은 리드 프레임(48)을 금형(미도시) 내에 배치한 후, 사출 성형을 통해 형성할 수 있다. Subsequently, a terminal block 42 is formed as shown in FIG. 5. The terminal block 42 may be formed through injection molding after placing the lead frame 48 in a mold (not shown).

이 경우, 단자 핀들(45)은 더미 프레임(47)에 고정되어 있으므로, 사출 성형 과정에서 단자 핀들(45)이 움직임이 억제된다. 따라서 단자 핀들(45)이 사출 성형 과정에서 움직이거나 밀려나는 등의 문제를 해소할 수 있다.In this case, since the terminal pins 45 are fixed to the dummy frame 47, movement of the terminal pins 45 is suppressed during the injection molding process. Therefore, it is possible to solve problems such as the terminal pins 45 being moved or pushed out during the injection molding process.

단자 블록(42)이 완성되면, 절곡부(45c)를 따라 단자 핀들(45)을 절곡한 후, 단자 핀들(45)과 단자 블록(42)만 남기고, 불필요한 부분인 더미 프레임(47)을 제거하여 단자 모듈을 완성한다. 이에 따라 단자 핀들(45)은 서로 분리되며, 단자 블록(42)에 의해서만 상호 연결되어 일체로 형성된다. When the terminal block 42 is completed, after bending the terminal pins 45 along the bent portion 45c, only the terminal pins 45 and the terminal block 42 are left, and the dummy frame 47, which is an unnecessary part, is removed. To complete the terminal module. Accordingly, the terminal pins 45 are separated from each other, and are connected to each other only by the terminal block 42 to be integrally formed.

본 단계는 프레스 가공을 통해 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
This step may be performed through press processing, but is not limited thereto.

이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 단자 모듈(40)과 차폐 프레임(32)을 결합하여 하우징(30)을 완성한다. 본 단계는 이중 사출을 통해 수행될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 6, the terminal module 40 and the shielding frame 32 are combined to complete the housing 30. This step can be performed through double injection.

보다 구체적으로, 단자 모듈을 금형(미도시) 내에 배치한 후, 사출 성형을 통해 단자 블록(42)의 외부면에 차폐 프레임(32)을 형성한다. 이 과정에서 차폐 프레임(32)은 단자 모듈의 단자 블록(42)과 일체로 형성될 수 있다.More specifically, after the terminal module is placed in a mold (not shown), the shielding frame 32 is formed on the outer surface of the terminal block 42 through injection molding. In this process, the shielding frame 32 may be integrally formed with the terminal block 42 of the terminal module.

또한 본 단계에서 차폐 프레임(32)은 차폐용 필러가 함유된 수지로 형성될 수 있다. 차폐용 필러는 금속 분말 등 전자기파를 차폐할 수만 있다면 다양한 재료가 이용될 수 있다.
In addition, in this step, the shielding frame 32 may be formed of a resin containing a shielding filler. As the shielding filler, various materials can be used as long as it can shield electromagnetic waves such as metal powder.

이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(30)에 제1, 제1 기판(10)을 접합한다. Subsequently, as shown in FIG. 7, the first and first substrates 10 are bonded to the housing 30.

본 단계는 먼저 제2 기판(20)을 하우징(30)에 접합한 후, 제2 기판(20)의 실장면에 제1 기판(10)을 접합하는 방식으로 수행될 수 있다. This step may be performed by first bonding the second substrate 20 to the housing 30 and then bonding the first substrate 10 to the mounting surface of the second substrate 20.

그러나 이에 한정되지 않으며, 제2 기판(20)의 실장면에 먼저 제1 기판(10)을 접합한 후, 제1 기판(10)이 접합된 제2 기판(20)을 하우징(30)에 접합하는 것도 가능하다. However, the present invention is not limited thereto, and after first bonding the first substrate 10 to the mounting surface of the second substrate 20, the second substrate 20 to which the first substrate 10 is bonded is bonded to the housing 30 It is also possible to do.

여기서, 제1 기판(10)은 접착 부재(50)를 매개로 제2 기판(20)에 접합될 수 있다. 접착 부재(50)로는 금속과 같이 열전도도가 높은 재질이 이용될 수 있다.
Here, the first substrate 10 may be bonded to the second substrate 20 via the adhesive member 50. As the adhesive member 50, a material having high thermal conductivity such as metal may be used.

이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 본딩 와이어(60)를 통해 제1 기판(10)과 단자 핀들(45)을 전기적으로 연결한다. 또한 도시되어 있지 않지만, 전자 소자(11)의 형태에 따라 전자 소자(11)와 단자 핀들(45)을 직접 본딩 와이어(60)로 연결할 수도 있다.
Subsequently, as shown in FIG. 8, the first substrate 10 and the terminal pins 45 are electrically connected through a bonding wire 60. Also, although not shown, depending on the shape of the electronic device 11, the electronic device 11 and the terminal pins 45 may be directly connected to each other by a bonding wire 60.

이상과 같이 구성되는 전력 모듈은, 차폐 프레임을 통해 전자기파가 외부로부터 유입되거나, 외부로 방출되는 것을 차폐할 수 있다. 따라서 별도의 차폐 구조물이 필요없다는 이점이 있다. The power module configured as described above may shield electromagnetic waves from being introduced or emitted to the outside through the shielding frame. Therefore, there is an advantage that a separate shielding structure is not required.

또한 실드층(shield layer)을 하우징 외부에 도포하는 경우, 실드층의 두께가 얇아 높은 차폐 효과를 기대하기 어렵다. 그러나 본 실시예에 따른 전력 모듈은 하우징의 프레임 자체가 차폐 부재로 이용되므로, 종래에 비해 높은 차폐 효과를 제공할 수 있다.In addition, when a shield layer is applied to the outside of the housing, it is difficult to expect a high shielding effect because the thickness of the shield layer is thin. However, in the power module according to the present embodiment, since the frame itself of the housing is used as a shielding member, a higher shielding effect than the conventional one can be provided.

한편, 금속 분말과 같은 차폐 부재가 수지 내에 함유된 경우, 내전압이 낮아질 수 있다. 그러나 본 실시예에 따른 전력 모듈은 하우징 전체가 아닌 프레임만 차폐 재질로 형성하고 단자 핀이 체결되는 단자 블록은 차폐 부재로 형성하지 않는다. 따라서 하우징의 내전압을 유지하면서 동시에 차폐 기능을 제공할 수 있다.
On the other hand, when a shielding member such as metal powder is contained in the resin, the withstand voltage may be lowered. However, in the power module according to the present embodiment, only the frame, not the entire housing, is formed of a shielding material, and the terminal block to which the terminal pins are fastened is not formed of the shielding member. Therefore, it is possible to provide a shielding function while maintaining the withstand voltage of the housing.

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. The power module according to the embodiments described above is not limited to the above-described embodiments, and various applications are possible. For example, in the above-described embodiments, the case in which the housing of the power module is entirely formed in a rectangular parallelepiped shape has been exemplified, but the present invention is not limited thereto. That is, it can be formed in various shapes as needed, such as forming a cylindrical shape or a polygonal column shape.

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.
In addition, in the above-described embodiments, a power module has been described as an example, but the present invention is not limited thereto and may be variously applied as long as at least one power device is packaged.

100: 전력 모듈
10: 제1 기판
11: 전자 소자
20: 제2 기판
30: 하우징
32: 본체부
34: 단자 결합부
35: 지지부
40: 단자 모듈
42: 단자 블록
45: 단자 핀
50: 접착 부재
60: 본딩 와이어100: power module
10: first substrate
11: electronic device
20: second substrate
30: housing
32: main body
34: terminal coupling portion
35: support
40: terminal module
42: terminal block
45: terminal pin
50: adhesive member
60: bonding wire

Claims (15)

내부에 전자 소자가 실장된 제1 기판이 배치되는 수용 공간을 갖는 차폐 프레임; 및
상기 차폐 프레임에 접합되는 단자 블록과 상기 단자 블록에 결합되는 다수의 단자 핀을 포함하는 적어도 하나의 단자 모듈;
을 포함하고,
상기 차폐 프레임은 전자기파를 차폐할 수 있는 물질이 함유된 절연 재질로 형성되며, 상기 수용 공간을 향해 돌출되어 상기 단자 블록을 지지하는 지지부를 포함하고,
상기 단자 블록은 절연성 재질로 형성되어 상기 차폐 프레임과 상기 단자 핀 사이에 배치되며,
상기 단자 블록은 하부면이 상기 지지부 상에 안착되고 상기 하부면의 반대면에 상기 단자 핀이 접합되는 전력 모듈.
A shielding frame having an accommodation space in which a first substrate on which an electronic device is mounted is disposed; And
At least one terminal module including a terminal block bonded to the shielding frame and a plurality of terminal pins bonded to the terminal block;
Including,
The shielding frame is formed of an insulating material containing a material capable of shielding electromagnetic waves, and includes a support portion protruding toward the accommodation space to support the terminal block,
The terminal block is formed of an insulating material and is disposed between the shielding frame and the terminal pin,
A power module having a lower surface of the terminal block mounted on the support part and the terminal pin being bonded to a surface opposite to the lower surface.
 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 차폐 프레임은,
금속 분말이 함유된 수지 재질로 형성되는 전력 모듈.
The method of claim 1, wherein the shielding frame,
Power module made of resin material containing metal powder.
 제1항에 있어서,
상기 수용 공간은 상기 차폐 프레임의 내부를 관통하는 형태로 형성되며,
상기 수용 공간의 일측 입구를 막으며 상기 차폐 프레임에 결합되는 제2 기판을 더 포함하는 전력 모듈.
The method of claim 1,
The accommodation space is formed to penetrate the inside of the shielding frame,
The power module further comprises a second substrate coupled to the shielding frame while blocking an entrance to one side of the accommodation space.
 제4항에 있어서, 상기 제1 기판은,
상기 제2 기판 상에 실장되는 전력 모듈.
The method of claim 4, wherein the first substrate,
A power module mounted on the second substrate.
 제4항에 있어서, 상기 제2 기판은,
금속 재질로 형성되는 전력 모듈.
The method of claim 4, wherein the second substrate,
Power module made of metal material.
 제1항에 있어서, 상기 단자 핀은,
일단이 상기 단자 블록에 접합되고, 타단은 상기 차폐 프레임의 외부로 노출되는 전력 모듈.
The method of claim 1, wherein the terminal pin,
One end is bonded to the terminal block, and the other end is exposed to the outside of the shielding frame.
 제1항에 있어서, 상기 단자 핀은,
본딩 와이어를 통해 상기 제1 기판 또는 상기 전자 소자와 전기적으로 연결되는 전력 모듈.
The method of claim 1, wherein the terminal pin,
A power module electrically connected to the first substrate or the electronic device through a bonding wire.
 삭제delete 단자 블록에 다수의 단자 핀이 체결된 단자 모듈을 마련하는 단계;
이중 사출을 통해 상기 단자 모듈의 외측에 차폐 프레임을 형성하여 하우징을 완성하는 단계; 및
다수의 전자 소자를 상기 하우징 내에 배치하는 단계;
를 포함하며,
상기 차폐 프레임은 전자기파를 차폐할 수 있는 물질이 함유된 절연 재질로 형성되고, 상기 단자 블록을 지지하는 지지부를 포함하며,
상기 단자 블록은 절연성 재질로 형성되어 상기 차폐 프레임과 상기 단자 핀 사이에 배치되며,
상기 단자 블록은 하부면이 상기 지지부 상에 안착되고 상기 하부면의 반대면에 상기 단자 핀이 접합되는 전력 모듈 제조 방법.
Providing a terminal module to which a plurality of terminal pins are fastened to a terminal block;
Forming a shielding frame on the outside of the terminal module through double injection to complete the housing; And
Placing a plurality of electronic elements within the housing;
Including,
The shielding frame is formed of an insulating material containing a material capable of shielding electromagnetic waves, and includes a support portion for supporting the terminal block,
The terminal block is formed of an insulating material and is disposed between the shielding frame and the terminal pin,
A method of manufacturing a power module in which a lower surface of the terminal block is mounted on the support and the terminal pin is bonded to a surface opposite to the lower surface.
 제10항에 있어서, 상기 하우징 내에 배치하는 단계 이후,
본딩 와이어를 이용하여 상기 단자 핀과 상기 전자 소자들을 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함하는 전력 모듈 제조 방법.
The method of claim 10, after the step of placing in the housing,
The method of manufacturing a power module further comprising the step of electrically connecting the terminal pin and the electronic elements using a bonding wire.
 제10항에 있어서, 상기 전자 소자를 상기 하우징 내에 배치하는 단계는,
금속 재질의 제2 기판을 상기 프레임에 결합하는 단계; 및
상기 다수의 전자 소자가 실장된 제1 기판을 상기 제2 기판 상에 실장하는 단계;
를 포함하는 전력 모듈 제조 방법.
The method of claim 10, wherein placing the electronic device in the housing comprises:
Bonding a second substrate made of a metal material to the frame; And
Mounting a first substrate on which the plurality of electronic devices are mounted on the second substrate;
Power module manufacturing method comprising a.
 제10항에 있어서, 상기 전자 소자를 상기 하우징 내에 배치하는 단계는,
금속 재질의 제2 기판 상에 상기 다수의 전자 소자가 실장된 제1 기판을 실장하는 단계; 및
상기 제1 기판이 실장된 상기 제2 기판을 상기 차폐 프레임에 결합하는 단계;
를 포함하는 전력 모듈 제조 방법.
The method of claim 10, wherein placing the electronic device in the housing comprises:
Mounting a first substrate on which the plurality of electronic devices are mounted on a second substrate made of a metal material; And
Coupling the second substrate on which the first substrate is mounted to the shielding frame;
Power module manufacturing method comprising a.
 삭제delete 제10항에 있어서, 상기 차폐 프레임을 형성하는 단계는,
금속 분말이 함유된 수지 재질로 상기 차폐 프레임을 형성하는 단계인 전력 모듈 제조 방법.The method of claim 10, wherein forming the shielding frame,
A power module manufacturing method comprising forming the shielding frame from a resin material containing metal powder.
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