KR102661400B1 - Thermoelectric plate and semiconductor package including same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열의 전달을 종래보다 개선하여 방열성능을 향상시킨 열전 플레이트 및 이를 포함하는 반도체 패키지에 관한 것으로, 판형으로 형성되는 제1부재(11), 상기 제1부재(11)와 일정간격 이격되어 배치되는 제2부재(12), 상기 제1부재(11)의 일단과 상기 제2부재(12)의 일단을 연결하는 제3부재(13), 상기 제1부재(11)의 타단과 상기 제2부재(12)의 타단을 연결하는 제4부재(14), 일단이 상기 제1부재(11)와 맞닿고, 타단이 상기 제2부재(12)와 맞닿는 열전달부(20)를 포함한다.The present invention relates to a thermoelectric plate that improves heat dissipation performance by improving heat transfer compared to the prior art, and a semiconductor package including the same. A second member 12 is disposed, a third member 13 connecting one end of the first member 11 and one end of the second member 12, the other end of the first member 11 and the third member 13. It includes a fourth member 14 connecting the other end of the second member 12, one end of which is in contact with the first member 11, and a heat transfer part 20 whose other end is in contact with the second member 12.
Description
본 발명은 열전 플레이트 및 이를 포함하는 반도체 패키지에 관한 것으로, 보다 상세히, 열의 전달을 종래보다 개선하여 방열성능을 향상시킨 열전 플레이트 및 이를 포함하는 반도체 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric plate and a semiconductor package including the same, and more specifically, to a thermoelectric plate with improved heat dissipation performance by improving heat transfer compared to the prior art and a semiconductor package including the same.
선행문헌 001 내지 선행문헌 004는 본 발명과 기술적 관련성이 존재하는 발명, 실용신안 또는 논문이며, 선행문헌 001은 반도체 소자 방열용 방열부재에 관한 것이고, 선행문헌 002는 반도체 방열판에 관한 것이며, 선행문헌 003은 파워 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것이고, 선행문헌 004는 IGBT 전력반도체 모듈 패키지의 방열 기술에 관한 것이다.Prior document 001 to prior document 004 are inventions, utility models, or papers that are technically related to the present invention, prior document 001 relates to a heat dissipation member for heat dissipation of a semiconductor device, and prior document 002 relates to a semiconductor heat sink. 003 relates to a power semiconductor device and its manufacturing method, and prior document 004 relates to heat dissipation technology for an IGBT power semiconductor module package.
선행문헌 001 내지 004는 방열에 관련된 것이라는 점에서 본 발명과 유사하나, 본 발명에서 방열성능을 향상시키기 위한 내부구조가 개시되어 있지 않다는 점에서 차이점이 있다.Prior documents 001 to 004 are similar to the present invention in that they are related to heat dissipation, but differ in that the present invention does not disclose an internal structure for improving heat dissipation performance.
본 발명은 열의 전달을 종래보다 개선하여 방열성능을 향상시킨 열전 플레이트 및 이를 포함하는 반도체 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric plate with improved heat dissipation performance by improving heat transfer compared to the prior art, and a semiconductor package including the same.
본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 판형으로 형성되는 제1부재(11), 상기 제1부재(11)와 일정간격 이격되어 배치되는 제2부재(12), 상기 제1부재(11)의 일단과 상기 제2부재(12)의 일단을 연결하는 제3부재(13), 상기 제1부재(11)의 타단과 상기 제2부재(12)의 타단을 연결하는 제4부재(14), 일단이 상기 제1부재(11)와 맞닿고, 타단이 상기 제2부재(12)와 맞닿는 열전달부(20)를 포함한다.The present invention relates to a thermoelectric plate, which includes a first member (11) formed in a plate shape, a second member (12) disposed at a predetermined distance from the first member (11), and one end of the first member (11). and a third member 13 connecting one end of the second member 12, a fourth member 14, one end connecting the other end of the first member 11 and the other end of the second member 12. It includes a heat transfer portion 20 that is in contact with the first member 11 and the other end is in contact with the second member 12.
본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13) 및 상기 제4부재(14)로 둘러싸인 내부공간에 채워지는 전도물질(30)을 포함한다.The present invention relates to a thermoelectric plate, and a conductive material ( 30).
본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13) 및 상기 제4부재(14)로 둘러싸인 내부공간은 비워진다.The present invention relates to a thermoelectric plate, and the internal space surrounded by the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 is empty.
본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13), 상기 제4부재(14)를 포함하는 어셈블리는 서로 결합되는 복수의 파트로 나뉜다.The present invention relates to a thermoelectric plate, wherein an assembly including the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 includes a plurality of members coupled to each other. It is divided into parts.
본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 상기 열전 플레이트로 구성되며, 수용공간(110)이 형성되는 하우징(100), 상기 수용공간(110)에 배치되는 전자소자(200)를 포함한다.The present invention relates to a semiconductor package, which is composed of the thermoelectric plate and includes a housing 100 in which an accommodating space 110 is formed, and an electronic device 200 disposed in the accommodating space 110.
상기한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 열전 플레이트 및 이를 포함하는 반도체 패키지에 의하면, 반도체 패키지의 하우징을 구성하는 열전 플레이트가, 제1부재, 제2부재, 제3부재, 제4부재를 포함하고, 각 부재가 형성하는 내부 공간에 열전달부가 배치되어, 구조적으로 제1부재에서 발생한 열을 제2부재측으로 빠르게 전달할 수 있으므로, 방열 효과가 극대화되는 효과가 있다.According to the thermoelectric plate and the semiconductor package including the same according to various embodiments of the present invention as described above, the thermoelectric plate constituting the housing of the semiconductor package includes a first member, a second member, a third member, and a fourth member. In addition, a heat transfer unit is disposed in the internal space formed by each member, so that heat generated in the first member can be structurally quickly transferred to the second member, thereby maximizing the heat dissipation effect.
또한 본 발명의 다양한 실시예에 의한 열전 플레이트 및 이를 포함하는 반도체 패키지에 의하면, 발열이되는 전자소자가 배치된 부분에 열전달부를 보다 집중적으로 배치하여, 보다 효과적으로 방열성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the thermoelectric plate and the semiconductor package including the same according to various embodiments of the present invention, the heat transfer portion is more intensively placed in the area where the electronic device that generates heat is placed, which has the effect of improving heat dissipation performance more effectively. .
도 1은 본 발명에 의한 열전 플레이트를 포함하는 반도체 패키징의 단면 개략도.
도 2는 본 발명에 의한 열전 플레이트의 열전달부가 기둥 형상으로 형성된 경우의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 열전 플레이트의 열전달부가 판 형상으로 형성된 경우의 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 열전 플레이트의 열전달부가 격자 형상으로 형성된 경우의 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 열전 플레이트의 열전달부의 단면이 물결형상인 경우의 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 열전 플레이트의 열전달부의 단면이 지그재그로 절곡된 경우의 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 열전 플레이트의 열전달부가 특정 영역에 높은 밀도로 형성된 경우의 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 열전 플레이트의 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 열전 플레이트의 제1파트와 제2파트 사이의 면이 서로 맞물리는 요철 형상일 때의 단면도.1 is a cross-sectional schematic diagram of semiconductor packaging including a thermoelectric plate according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view when the heat transfer portion of the thermoelectric plate according to the present invention is formed in a pillar shape.
Figure 3 is a cross-sectional view when the heat transfer portion of the thermoelectric plate according to the present invention is formed in a plate shape.
Figure 4 is a cross-sectional view when the heat transfer portion of the thermoelectric plate according to the present invention is formed in a grid shape.
Figure 5 is a cross-sectional view of the heat transfer portion of the thermoelectric plate according to the present invention when the cross-section is wavy.
Figure 6 is a cross-sectional view of the heat transfer portion of the thermoelectric plate according to the present invention when the cross-section is bent in a zigzag manner.
Figure 7 is a cross-sectional view of a case where the heat transfer portion of the thermoelectric plate according to the present invention is formed at a high density in a specific area.
Figure 8 is a cross-sectional view of the thermoelectric plate according to the present invention.
Figure 9 is a cross-sectional view when the surface between the first part and the second part of the thermoelectric plate according to the present invention has an uneven shape in which the surfaces are engaged with each other.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 다양한 실시예에 의한 학습 시스템에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a learning system according to various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
(실시예 1-1) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 판형으로 형성되는 제1부재(11), 상기 제1부재(11)와 일정간격 이격되어 배치되는 제2부재(12), 상기 제1부재(11)의 일단과 상기 제2부재(12)의 일단을 연결하는 제3부재(13), 상기 제1부재(11)의 타단과 상기 제2부재(12)의 타단을 연결하는 제4부재(14), 일단이 상기 제1부재(11)와 맞닿고, 타단이 상기 제2부재(12)와 맞닿는 열전달부(20)를 포함한다.(Example 1-1) The present invention relates to a thermoelectric plate, comprising a first member 11 formed in a plate shape, a second member 12 disposed at a predetermined distance from the first member 11, and the first member 11. A third member 13 connecting one end of the first member 11 and one end of the second member 12, and a third member connecting the other end of the first member 11 and the other end of the second member 12. It includes four members 14, one end of which is in contact with the first member 11, and a heat transfer portion 20 whose other end is in contact with the second member 12.
(실시예 1-2) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13), 상기 제4부재(14), 상기 열전달부(20)는 금속으로 형성된다.(Example 1-2) The present invention relates to a thermoelectric plate, and in Example 1-1, the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the third member The four members 14 and the heat transfer part 20 are made of metal.
(실시예 1-3) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-2에 있어서, 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13), 상기 제4부재(14), 상기 열전달부(20) 각각은 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금, 구리 합금 중 적어도 어느 하나로 형성된다.(Example 1-3) The present invention relates to a thermoelectric plate, and in Example 1-2, the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the third member Each of the four members 14 and the heat transfer portion 20 is formed of at least one of aluminum, copper, aluminum alloy, and copper alloy.
(실시예 1-4) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-2에 있어서, 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13), 상기 제4부재(14)를 구성하는 금속의 열전도율은, 상기 열전달부(20)를 구성하는 금속의 열전도율보다 낮다.(Example 1-4) The present invention relates to a thermoelectric plate, and in Example 1-2, the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the third member The thermal conductivity of the metal constituting the four members 14 is lower than that of the metal constituting the heat transfer part 20.
(실시예 1-5) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 열전달부(20)는 기둥 형태이다.(Example 1-5) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 1-1, the heat transfer unit 20 is in the form of a pillar.
(실시예 1-6) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 열전달부(20)는 판 형태이다.(Example 1-6) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 1-1, the heat transfer unit 20 is in the form of a plate.
(실시예 1-7) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 열전달부(20)는 복수개이며, 격자 형태로 형성된다.(Example 1-7) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 1-1, the heat transfer portions 20 are plural and are formed in a grid shape.
(실시예 1-8) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 열전달부(20)는 복수개이며, 복수개의 상기 열전달부(20) 중 인접한 두 개 사이의 간격은, 서로 다르거나, 같다.(Example 1-8) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 1-1, the heat transfer units 20 are plural, and the gap between two adjacent heat transfer units 20 is , are different from each other, or are the same.
(실시예 1-9) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 열전달부(20)는 단면이 물결 형태이거나, 지그재그로 절곡된 형태이다.(Example 1-9) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 1-1, the heat transfer portion 20 has a wavy cross section or a zigzag bent shape.
본 발명에 의한 열전 플레이트는, 일측에서 발생하는 열을 타측으로 전달하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 의한 열전 플레이트의 가운데 부분을 기준으로 했을 때, 일측이란 제1부재(11)의 외면이 위치하는 방향일 수 있고, 타측이란 제2부재(12)의 외면이 위치하는 방향일 수 있다. 즉, 본 발명은 제1부재(11)의 외면에서 발생하는 열을 열전달부(20)를 통해 제2부재(12)측으로 빠르게 전달하여, 본 발명에 의한 열전 플레이트가 적용되는 각종 기기의 방열성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.The purpose of the thermoelectric plate according to the present invention is to transfer heat generated from one side to the other side. Based on the center portion of the thermoelectric plate according to the present invention, one side may be the direction in which the outer surface of the first member 11 is located, and the other side may be the direction in which the outer surface of the second member 12 is located. . That is, the present invention quickly transfers the heat generated on the outer surface of the first member 11 to the second member 12 through the heat transfer part 20, thereby improving the heat dissipation performance of various devices to which the thermoelectric plate according to the present invention is applied. The purpose is to improve.
제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14), 열전달부(20)는 높은 열전도율을 가지면서, 일정 정도 이상의 강성을 가져야 한다. 이를 위해 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14), 열전달부(20)는 금속, 그 중에서도 열전도율과 경제성을 고려하면 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 등이 사용될 수 있다.The first member 11, the second member 12, the third member 13, the fourth member 14, and the heat transfer unit 20 must have high thermal conductivity and rigidity above a certain level. For this purpose, the first member 11, the second member 12, the third member 13, the fourth member 14, and the heat transfer part 20 are made of metal, especially aluminum or aluminum alloy considering thermal conductivity and economic efficiency. , copper, copper alloy, etc. can be used.
순수한 알루미늄은 열전도율이 약 237W(K·m)이다. 방열용도로 사용되는 알루미늄은 일반적으로 A1050로, 99.5% 순도의 알루미늄이다. A1050는 상대적으로 무른 재질이므로, 알루미늄을 주재료로 구리, 망간, 규소, 마그네슘, 아연, 니켈 등을 이용해 알루미늄 합금을 제조하여, 본 발명에 의한 열전 플레이트가 요구하는 강도를 충족할 수 있다.Pure aluminum has a thermal conductivity of about 237W (K·m). Aluminum used for heat dissipation is generally A1050, which is 99.5% pure aluminum. Since A1050 is a relatively soft material, the strength required by the thermoelectric plate according to the present invention can be met by manufacturing an aluminum alloy using aluminum as the main material and copper, manganese, silicon, magnesium, zinc, nickel, etc.
순수한 구리의 열전도율은 약 401W/(K·m)이다. 순수한 구리는 순수한 알루미늄보다 무른 금속이므로, 일반적으로 순수한 구리만을 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13), 상기 제4부재(14), 상기 열전달부(20)를 제조하는데 사용하지 않고, 구리합금을 통해, 열전도율은 다소 낮더라도 본 발명에 의한 열전 플레이트가 요구하는 강도를 충족할 수 있다.The thermal conductivity of pure copper is about 401 W/(K·m). Since pure copper is a softer metal than pure aluminum, pure copper is generally used in the first member 11, the second member 12, the third member 13, the fourth member 14, and the heat transfer unit. Instead of using it to manufacture (20), through copper alloy, the strength required by the thermoelectric plate according to the present invention can be met even if the thermal conductivity is somewhat low.
구리합금의 몇몇 예로는, 황동, 청동 등이 있을 수 있다. Some examples of copper alloys may include brass, bronze, etc.
제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14) 자체는 열전 플레이트의 외형을 구성하는 부재이므로, 일정 정도 이상의 강도를 가지는 금속으로 제조되어야 한다. 단 열전달부(20) 자체는 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)가 형성하는 내부 공간에 위치하여 제1부재(11)의 열을 제2부재(12)로 전달하는 역할을 하기 때문에, 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)를 구성하는 금속과 다른 금속이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 열전달부(20)는 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)를 구성하는 금속보다 열전달율이 높은 금속으로 제조될 수 있다. 일예로, 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)가 알루미늄 합금으로 구성되고, 열전달부(20)는 구리로 형성되는 경우는, 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14), 열전달부(20) 모두가 알루미늄 합금으로 제조되는 경우 보다, 방열성능을 향상시킬 수 있다.Since the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 themselves are members that make up the outer shape of the thermoelectric plate, they must be made of metal with a certain level of strength or higher. . However, the heat transfer unit 20 itself is located in the internal space formed by the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14, Since it serves to transfer heat to the second member 12, a metal different from the metal constituting the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 This can be used. More specifically, the heat transfer unit 20 may be made of a metal with a higher heat transfer rate than the metal constituting the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14. there is. For example, when the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 are made of aluminum alloy, and the heat transfer part 20 is made of copper, Heat dissipation performance can be improved compared to the case where the first member 11, the second member 12, the third member 13, the fourth member 14, and the heat transfer part 20 are all made of aluminum alloy. .
열전달부(20)는 제1부재(11) 및 제2부재(12) 중 어느 하나에서 발생하는 열을 다른 하나로 전달하는데 있어서, 그 기능을 극대화시킨다. 본 발명의 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14), 열전달부(20)를 포함하는 열전 플레이트의 구조는, 구조적으로 열전도율을 높인 방식으로 하나의 금속으로 채워진 형태의 플레이트보다 높은 열전도율을 가져, 발열이 일어나는 전력 반도체 등에 적용하기 용이하다. 또한 상기한 바와 같은 구조를 가지는 열전 플레이트는, 동일한 두께의 금속 플레이트보다 가벼워, 전자기기의 다양한 필요 규격을 만족시키는데 용이한 효과가 있다.The heat transfer unit 20 maximizes its function in transferring heat generated from one of the first member 11 and the second member 12 to the other. The structure of the thermoelectric plate including the first member 11, the second member 12, the third member 13, the fourth member 14, and the heat transfer unit 20 of the present invention has structurally increased thermal conductivity. It has higher thermal conductivity than a plate filled with a single metal, making it easy to apply to power semiconductors that generate heat. Additionally, a thermoelectric plate having the structure described above is lighter than a metal plate of the same thickness, making it easier to meet various requirements for electronic devices.
열전달부(20)는 가는 기둥 형태로 형성되어 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)가 형성하는 공간상에 위치할 수 있다. 열전달부(20)는 일단이 제1부재(11)의 내면에 결합되고, 타단이 제2부재(12)의 내면에 결합될 수 있다. 가는 기둥 형태의 열전달부(20)는 다수개가 일정간격 이격되어 배치될 수 있다.The heat transfer unit 20 is formed in the shape of a thin pillar and may be located in the space formed by the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14. One end of the heat transfer unit 20 may be coupled to the inner surface of the first member 11, and the other end may be coupled to the inner surface of the second member 12. A plurality of thin column-shaped heat transfer units 20 may be arranged at regular intervals.
열전달부(20)는 판 형태로 형성되어, 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)가 형성하는 공간상에 위치할 수 있다. 판 형태의 열전달부(20)는 기둥 형태의 열전달부(20)에 비해 제1부재(11)와 제2부재(12) 각각의 마주보는 면과 맞닿는 부분이 많아, 보다 견고할 수 있다. 판 형태의 열전달부(20)는 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)가 형성하는 공간상에 서로 평행하게 마주본 형태로 배치되거나, 격자 형태로 형성될 수 있다. 격자 형태로 형성될 경우, 제1부재(11)와 제2부재(12)를 서로 다른 방향에서 지지하기 때문에, 앞서 설명했던 판 형태의 열전달부(20)가 평행하게 이격되어 배치되는 방식이나, 기둥 형태의 열전달부(20)로 형성되는 경우보다, 본 발명에 의한 열전 플레이트가 보다 견고해질 수 있다.The heat transfer unit 20 is formed in a plate shape and may be located in the space formed by the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14. Compared to the column-shaped heat transfer unit 20, the plate-shaped heat transfer unit 20 has more parts in contact with the opposing surfaces of the first member 11 and the second member 12, so it can be more robust. The plate-shaped heat transfer unit 20 is arranged to face each other in parallel in the space formed by the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14. Alternatively, it may be formed in a lattice form. When formed in a grid shape, the first member 11 and the second member 12 are supported in different directions, so the plate-shaped heat transfer portions 20 described above are arranged in parallel and spaced apart, The thermoelectric plate according to the present invention can be more robust than when formed as a column-shaped heat transfer portion 20.
기둥 또는 판 형태의 열전달부(20)는 특정 부분에 몰려 높은 밀도로 배치되고, 나머지 부분에는 해당 부분보다 낮은 밀도로 배치될 수 있다. 이는 본 발명에 의한 열전 플레이트가 전자소자와 같은 발열체의 방열에 사용될 때, 전자소자가 열전 플레이트의 특정 부분에 배치되면, 해당 부분에서의 방열이 다른 부분에서의 방열보다 더 이루어져야 하기 때문이다.The heat transfer units 20 in the form of columns or plates may be arranged at a high density in certain areas and at lower densities in other areas. This is because when the thermoelectric plate according to the present invention is used for heat dissipation of a heating element such as an electronic device, if the electronic device is placed in a specific part of the thermoelectric plate, heat dissipation from that part must be greater than heat dissipation from other parts.
일예로, 본 발명의 제1부재(11)의 외면 중 가운데 부분에 전력 반도체와 같은 발열체가 배치되는 경우, 제1부재(11)와 제2부재(12)의 사이 공간 중, 폭 방향을 기준으로 가운데부분에서 열전달부(20)의 밀도는 다른 부분에서 열전달부(20)의 밀도보다 높게 형성되어, 가운데 부분의 방열성능을 다른 부분에서의 방열성능보다 높일 수 있다.For example, when a heating element such as a power semiconductor is disposed on the center portion of the outer surface of the first member 11 of the present invention, the width direction of the space between the first member 11 and the second member 12 is referenced. As a result, the density of the heat transfer unit 20 in the center portion is formed to be higher than that of the heat transfer portion 20 in other portions, so that the heat dissipation performance of the center portion can be increased compared to the heat dissipation performance of the other portions.
이와 달리 본 발명은 복수개의 열전달부(20)가 서로 일정한 간격을 유지하면서 형성되는 등의 실시예 또한 있을 수 있음은 물론이다.Alternatively, of course, the present invention may also have an embodiment in which a plurality of heat transfer units 20 are formed while maintaining a constant distance from each other.
열전달부(20)는 단면이 물결 형태이거나, 절곡된 지그재그 형태일 수 있다. 이는 열전달부(20) 자체의 면적을 매끈한 판 형상의 열전달부에 비해 증가시킬 수 있으므로, 방열효과가 증가할 수 있는 효과가 있다.The heat transfer portion 20 may have a wavy cross-section or a bent zigzag shape. This has the effect of increasing the heat dissipation effect because the area of the heat transfer unit 20 itself can be increased compared to the smooth plate-shaped heat transfer unit.
(실시예 2-1) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13) 및 상기 제4부재(14)로 둘러싸인 내부공간에 채워지는 전도물질(30)을 포함한다.(Example 2-1) The present invention relates to a thermoelectric plate, and in Example 1-1, the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the third member It includes a conductive material (30) filled in the internal space surrounded by the four members (14).
(실시예 2-2) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 2-1에 있어서, 상기 전도물질(30)은, 액상, 크림 또는 파우더 형태이다.(Example 2-2) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 2-1, the conductive material 30 is in the form of liquid, cream, or powder.
(실시예 2-3) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 2-2에 있어서, 상기 전도물질(30)은 열이 가해지는 굳는 액상 또는 크림 형태이다.(Example 2-3) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 2-2, the conductive material 30 is in the form of a liquid or cream that hardens when heat is applied.
(실시예 2-4) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 2-1에 있어서, 상기 전도물질(30)은 Sn-Ag-Cu 또는 Sn-Ag이다.(Example 2-4) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 2-1, the conductive material 30 is Sn-Ag-Cu or Sn-Ag.
전도물질(30)은 일종의 솔더 페이스트 또는 솔더 분말의 역할을 한다. 전도물질(30)은 열전달물질로 역할로 기능하면서 동시에, 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)가 형성하는 공간 내부 표면을 재산화로부터 방지하고, 일종의 본딩(접착)요소의 역할을 한다.The conductive material 30 functions as a type of solder paste or solder powder. The conductive material 30 functions as a heat transfer material and at the same time has the inner surface of the space formed by the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14. It prevents fire and acts as a kind of bonding (adhesive) element.
전도물질(30)은 열이 가해지면 굳는 열경화성을 가지는 액상 또는 크림이거나, 파우더 형태로, 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)로 이루어지는 어셈블리 중 어느 한 부분이 개방된 상태에서 열전달부(20)를 형성한 후, 전도물질(30)을 채운 후, 개방된 부분을 닫는다. 이후 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)로 이루어지는 어셈블리를 소정의 방식으로 결합시키면서, 소정 온도에서 가열하게 되면 전도물질(30)이 굳게 된다. 단, 이와 달리 전도물질(30)은 파우더 형태일 수 있는데, 파우더 형태의 전도물질(30)은 열경화성을 가지지 않는다.The conductive material 30 is a liquid or cream with thermosetting properties that hardens when heat is applied, or is in powder form, and is formed into the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14. After forming the heat transfer part 20 in an open state in one part of the assembly, the conductive material 30 is filled, and then the open part is closed. Thereafter, when the assembly consisting of the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 is combined in a predetermined manner and heated at a predetermined temperature, the conductive material 30 is formed. This becomes solid. However, unlike this, the conductive material 30 may be in the form of powder, but the conductive material 30 in the powder form does not have thermosetting properties.
(실시예 3-1) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13) 및 상기 제4부재(14)로 둘러싸인 내부공간은 비워진다.(Example 3-1) The present invention relates to a thermoelectric plate, and in Example 1-1, the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the third member The internal space surrounded by the four members 14 is empty.
(실시예 3-2) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 3-1에 있어서, 상기 열전 플레이트의 외부보다 기압이 낮다.(Example 3-2) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 3-1, the atmospheric pressure is lower than the outside of the thermoelectric plate.
(실시예 3-3) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 3-1에 있어서, 상기 내부공간은 진공이다.(Example 3-3) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 3-1, the internal space is vacuum.
앞서 설명한 전도물질(30)이 위치하는 공간, 즉 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)로 둘러싸인 공간에는, 열전달부(20)를 제외하고는 비워질 수 있다. 공기의 경우 고체보다 열전도율이 낮기 때문에, 발열하는 전자소자가 제1부재(11)의 외면에 배치된다고 했을 때, 전자소자에서 발생한 열은 제1부재(11)에서 열전달부(20)를 통해 제2부재(12)로 전달된다.In the space where the conductive material 30 described above is located, that is, the space surrounded by the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14, the heat transfer unit 20 It can be empty except for . Since air has a lower thermal conductivity than solids, when an electronic device that generates heat is disposed on the outer surface of the first member 11, the heat generated from the electronic device is dissipated from the first member 11 through the heat transfer unit 20. It is transmitted to the second member (12).
경우에 따라, 즉 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)로 둘러싸인 공간은 진공이나, 외부보다 기압이 낮을 수 있다.In some cases, that is, the space surrounded by the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 may be vacuum or have lower air pressure than the outside.
(실시예 4-1) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 1-1에 있어서, 상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13), 상기 제4부재(14)를 포함하는 어셈블리는 서로 결합되는 복수의 파트로 나뉜다.(Example 4-1) The present invention relates to a thermoelectric plate, and in Example 1-1, the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the third member The assembly including the four members 14 is divided into a plurality of parts that are joined together.
(실시예 4-2) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 4-1에 있어서, 상기 복수의 파트는 서로 브레이징, 용접, 솔더링 중 적어도 어느 하나의 방식으로 서로 접합된다.(Example 4-2) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 4-1, the plurality of parts are joined to each other by at least one of brazing, welding, and soldering.
(실시예 4-3) 본 발명은 열전 플레이트에 관한 것으로, 실시예 4-1에 있어서, 상기 복수의 파트가 서로 면접하는 면은 서로 맞물리는 지그재그 또는 요철 형상으로 형성된다.(Example 4-3) The present invention relates to a thermoelectric plate. In Example 4-1, the surfaces where the plurality of parts face each other are formed in a zigzag or uneven shape that engages each other.
본 발명의 열전 플레이트는, 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14) 각각으로 나뉘어 서로 조립될 수 있지만, 이 경우 4개의 부재를 서로 조립해야 하므로, 비효율적일 수 있다. 따라서 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)를 포함하는 어셈블리는 서로 결합되는 복수의 파트로 나뉘고, 각각의 파트가 서로 결합될 수 있다.The thermoelectric plate of the present invention can be divided into the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 and assembled together, but in this case, the four members are connected to each other. Because it requires assembly, it can be inefficient. Therefore, the assembly including the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 is divided into a plurality of parts that are coupled to each other, and each part can be coupled to each other. there is.
일예로, 상기한 어셈블리가 제1파트(41)와 제2파트(42)로 나뉜다고 했을 때, 제1파트(41)는 온전한 제1부재(11), 제3부재(13)의 절반, 제4부재(14)의 절반을 포함할 수 있고, 제2파트(42)는 온전한 제2부재(12), 제3부재(13)의 나머지 절반, 제4부재(14)의 나머지 절반을 포함할 수 있다. 이때 제1파트(41)와 제2파트(42)는 각각의 대향면이 서로 맞닿은 상태에서 브레이징, 용접, 솔더링 중 적어도 어느 하나의 방식으로 서로 접합될 수 있다.For example, when the above assembly is divided into a first part 41 and a second part 42, the first part 41 is composed of the intact first member 11, half of the third member 13, It may include half of the fourth member 14, and the second part 42 includes the intact second member 12, the remaining half of the third member 13, and the remaining half of the fourth member 14. can do. At this time, the first part 41 and the second part 42 may be joined to each other by at least one of brazing, welding, and soldering while their opposing surfaces are in contact with each other.
브레이징(Brazing)은 금속/비금속 재료의 접합방법의 하나로, 섭씨 450도 이상의 모재의 용융점 이하의 온도에서 접합부를 가열하여 보재는 녹이지 않고 용가재만 녹여, 모재를 접합하는 기술이다. Brazing is a method of joining metal/non-metallic materials. It is a technology to join base materials by heating the joint at a temperature of 450 degrees Celsius or higher and below the melting point of the base material, thereby melting only the filler metal without melting the filler material.
브레이징은 접합부에 용가재를 배치하고 플럭스를 도포한 후, 모재(본 발명에서는 제1파트(41) 및 제2파트(42)는 녹지 않을 정도의 온도로 가열해, 용가재를 용융시킨다. 용융된 용가재는 접합하고자 하는 두 물체 사이의 틈새, 즉 제1파트(41)와 제2파트(42) 사이로 스며들고, 스며든 금속은 굳으면서 제1파트(41)와 제2파트(42)를 접합하게 된다.Brazing is performed by placing a filler metal at a joint and applying flux, then heating the base material (in the present invention, the first part 41 and the second part 42) to a temperature that does not melt, and melting the filler metal. Molten filler metal The metal seeps into the gap between the two objects to be joined, that is, between the first part 41 and the second part 42, and the seeped metal hardens and joins the first part 41 and the second part 42. do.
브레이징의 구체적인 방법으로는, 로 브레이징, 진공 브레이징, 딥 브레이징, 토치 브레이징 등이 있을 수 있다.Specific methods of brazing may include furnace brazing, vacuum brazing, dip brazing, and torch brazing.
로 브레이징은 앞서 설명한 바와 같은 방식으로 진행되는 것으로, 대량 생산이 가능하고 비교적 숙련된 기술자를 필요로 하지 않아 산업계에서 널리 사용되는 반자동화된 공정이다.Furnace brazing is carried out in the same way as described above, and is a semi-automated process widely used in the industry because it can be mass-produced and does not require relatively skilled technicians.
진공 브레이징은 앞서 설명한 로 브레이징의 방식에서 플럭스가 아닌 진공을 사용해 접합하는 방법이다.Vacuum brazing is a joining method that uses a vacuum rather than flux in the furnace brazing method described above.
딥 브레이징은 용융된 용가재 또는 용융된 플럭스 속에 접합할 부재인 제1파트(41)와 제2파트를 적셔가며 접합하는 방식이다.Deep brazing is a method of joining the first part 41 and the second part, which are members to be joined, in molten filler metal or molten flux.
토치 브레이징은 브레이징이 필요한 부분을 접합해야 할 때 사용하는 방법으로, 브레이징할 부위만 부분적으로 은납봉 용가재를 사용해 브레이징 토치로 열을 가해 접합하는 방식이다. 토치 브레이징은 가장 널리 사용되는 방식으로, 다양한 가스를 열원으로 사용해 브렝이징할 수 있다. 토치 브레이징에 사용되는 가스는 아세틸렌, 에틸렌, 프로판, 수소, 천연가스 등이 있을 수 있다.Torch brazing is a method used when parts that require brazing need to be joined. It is a method of partially joining only the area to be brazed by applying heat with a brazing torch using silver solder filler material. Torch brazing is the most widely used method and can be brazed using various gases as a heat source. Gases used in torch brazing may include acetylene, ethylene, propane, hydrogen, and natural gas.
제1파트(41)와 제2파트(42)의 서로 맞닿는 면, 즉 제3부재(13)와 제4부재(14)가 서로 나뉜 부분은, 단순히 평면으로 서로 면접하는 것이 아니라, 단면이 서로 맞물리는 지그재그 형상이나, 서로 맞물리는 요철 모양으로 형성되어, 각각의 접합면을 증가시킬 수 있다. 이렇듯 제1파트(41)와 제2파트(42)의 접합면을 증가시키면, 제1파트(41)와 제2파트(42)를 결합할 때, 접착력이 보다 증가하는 효과가 있으며, 제1파트(41)와 제2파트(42)를 서로 면접시킬 때, 요철면이 맞물려 제1파트(41)와 제2파트(42)의 정렬이 용이한 효과가 있다.The surfaces where the first part 41 and the second part 42 come into contact with each other, that is, the part where the third member 13 and the fourth member 14 are divided, do not simply face each other in a plane, but have cross-sections that are different from each other. It is formed in a zigzag shape that engages with each other, or an uneven shape that engages with each other, so that each joint surface can be increased. In this way, increasing the bonding surface of the first part 41 and the second part 42 has the effect of increasing the adhesive force when combining the first part 41 and the second part 42, and the first part 41 When the part 41 and the second part 42 are aligned with each other, the uneven surfaces engage, which facilitates alignment of the first part 41 and the second part 42.
(실시예 5-1) 본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 실시예 1-1에 개시된 열전 플레이트로 구성되며, 수용공간(110)이 형성되는 하우징(100), 상기 수용공간(110)에 배치되는 전자소자(200)를 포함한다.(Example 5-1) The present invention relates to a semiconductor package, which consists of the thermoelectric plate disclosed in Example 1-1, a housing 100 in which a receiving space 110 is formed, and disposed in the receiving space 110. It includes an electronic device 200.
(실시예 5-2) 본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 실시예 5-1에 있어서, 상기 하우징(100)의 외면에 형성되는 방열부(300)를 포함한다.(Example 5-2) The present invention relates to a semiconductor package, and in Example 5-1, it includes a heat dissipation portion 300 formed on the outer surface of the housing 100.
(실시예 5-3) 본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 실시예 5-2에 있어서, 상기 방열부(300)는 기둥 형태이거나, 핀(fin) 형태이다.(Example 5-3) The present invention relates to a semiconductor package. In Example 5-2, the heat dissipation unit 300 is in the form of a pillar or a fin.
(실시예 5-4) 본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 실시예 5-2에 있어서, 상기 방열부(300)는 일측에서 발생한 열을 다른측으로 전달하는 히트파이프이거나, 열교환기이다.(Example 5-4) The present invention relates to a semiconductor package. In Example 5-2, the heat dissipation unit 300 is a heat pipe or a heat exchanger that transfers heat generated from one side to the other side.
(실시예 5-5) 본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 실시예 5-1에 있어서, 상기 전자소자는, 전력반도체, 커패시터, 인덕터, 저항 중 적어도 하나이다.(Example 5-5) The present invention relates to a semiconductor package. In Example 5-1, the electronic device is at least one of a power semiconductor, a capacitor, an inductor, and a resistor.
하우징(100)에 형성되는 수용공간(110)은 앞서 설명한 열전 플레이트의 제1부재(11), 제2부재(12), 제3부재(13), 제4부재(14)가 형성하는 공간과는 다르다. 즉, 열전 플레이트로 구성되는 하우징(100)의 내부에는 전자소자(200)가 구비된다. 전자소자(200)는 MOSFET과 같은 전력 반도체이거나, 커패시터, 인덕터, 저항과 같은 수동 전자소자일 수 있다.The receiving space 110 formed in the housing 100 is the space formed by the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 of the thermoelectric plate described above. is different. That is, the electronic device 200 is provided inside the housing 100 composed of a thermoelectric plate. The electronic device 200 may be a power semiconductor such as a MOSFET or a passive electronic device such as a capacitor, inductor, or resistor.
방열부(300)는 추가적인 방열성능을 구비하기 위한 것이다. 방열부(300)는 단순히 방열면적을 증가시키기 위한 핀(fin) 형상이거나, 히트파이프와 같이 특정 부분에서 발생한 열을 다른 부분으로 전달하는 장치이거나, 수냉식 냉각장치은 열교환기로, 냉매와 열전 플레이트간의 열교환을 통해, 열전 플레이트를 냉각시키는 등의 실시예 또한 있을 수 있다.The heat dissipation unit 300 is intended to provide additional heat dissipation performance. The heat dissipation unit 300 is simply a fin shape to increase the heat dissipation area, or is a device such as a heat pipe that transfers heat generated from a specific part to another part, or the water-cooled cooling device is a heat exchanger, which exchanges heat between the refrigerant and the thermoelectric plate. There may also be embodiments such as cooling the thermoelectric plate through.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is diverse. Of course, various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.
11 : 제1부재
12 : 제2부재
13 : 제3부재
14 : 제4부재
20 : 열전달부
30 : 전도물질
41 : 제1파트
42 : 제2파트
100 : 하우징
110 : 수용공간
200 : 전자소자
300 : 방열부11: first member
12: second member
13: Third member
14: Fourth member
20: heat transfer unit
30: conductive material
41: 1st part
42: 2nd part
100: housing
110: Accommodation space
200: Electronic device
300: heat dissipation unit
Claims (5)
상기 제1부재(11)와 일정간격 이격되어 배치되는 제2부재(12);
상기 제1부재(11)의 일단과 상기 제2부재(12)의 일단을 연결하는 제3부재(13);
상기 제1부재(11)의 타단과 상기 제2부재(12)의 타단을 연결하는 제4부재(14);
일단이 상기 제1부재(11)와 맞닿고, 타단이 상기 제2부재(12)와 맞닿는 열전달부(20);를 포함하고,
상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13) 및 상기 제4부재(14)로 둘러싸인 내부공간에 채워지는 전도물질(30);을 포함하며,
상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13), 상기 제4부재(14)를 포함하는 어셈블리는 서로 결합되는 복수의 파트로 나누어지고,
상기 제1부재(11), 상기 제2부재(12), 상기 제3부재(13), 상기 제4부재(14)를 구성하는 금속의 열전도율은, 상기 열전달부(20)를 구성하는 금속의 열전도율보다 낮도록 형성하며,
상기 전도물질(30)은 열이 가해지는 굳는 액상 또는 크림 형태로서, 상기 전도물질(30)은 Sn-Ag-Cu 또는 Sn-Ag으로 이루어지고,
상기 복수의 파트가 서로 면접하는 면은 서로 맞물리는 지그재그 형상으로 형성되는 열전 플레이트.
A first member 11 formed in a plate shape;
a second member (12) disposed at a predetermined distance from the first member (11);
a third member (13) connecting one end of the first member (11) and one end of the second member (12);
a fourth member (14) connecting the other end of the first member (11) and the other end of the second member (12);
It includes a heat transfer portion 20, one end of which is in contact with the first member 11 and the other end of which is in contact with the second member 12,
It includes a conductive material (30) filled in the inner space surrounded by the first member (11), the second member (12), the third member (13), and the fourth member (14),
The assembly including the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 is divided into a plurality of parts that are coupled to each other,
The thermal conductivity of the metal constituting the first member 11, the second member 12, the third member 13, and the fourth member 14 is that of the metal constituting the heat transfer unit 20. Formed to be lower than the thermal conductivity,
The conductive material 30 is in the form of a liquid or cream that hardens when heat is applied. The conductive material 30 is made of Sn-Ag-Cu or Sn-Ag,
A thermoelectric plate wherein the surfaces where the plurality of parts face each other are formed in a zigzag shape that engages each other.
상기 수용공간(110)에 배치되는 전자소자(200);를 포함하는 반도체 패키지.
A housing (100) composed of the thermoelectric plate of claim 1 and forming a receiving space (110);
A semiconductor package including an electronic device 200 disposed in the receiving space 110.
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