KR20010086777A - 전력반도체모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력반도체모듈에 관한 것으로서, 충진재(50)를 내부에 충진하기 위해 일시적으로 상기 방열판(20)에 장착하는 탈착패킹(30)과, 상기 탈착패킹(30)이 상기 방열판(20)상에서 제거되어 외부로 노출된 충진재(50)의 외벽으로부터 일정간격이 유지되는 위치에 접합되어 수지재(70)가 충진되어 내부 부품을 덮어 씌울 수 있도록 하는 수지봉지재(60)가 구성된 전력반도체모듈에 있어서, 상기 충진재를 방열판에 덮여져 있는 수지봉지재 내부에 충진시켜 경화시킨 후 수지봉지재를 떼어다가 경화된 충진재와 일정한 거리가 유지되는 외측 부위에 다시 접합시켜 수지재가 충진되도록 함으로서 수지재가 충진재의 외부면에 완전히 덮여지도록 하여 충진재와 수지재간에 틈이 미연에 발생하지 않도록 함에 따라 외부의 공기 및 수분이 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

전력반도체모듈{electronic semiconductor module}

본 발명은 전력반도체모듈에 관한 것으로서 더 자세하게는 충진재를 방열판에 덮여져 있는 수지봉지재 내부에 충진시켜 경화시킨 후 수지봉지재를 떼어다가 경화된 충진재와 일정한 거리가 유지되는 외측 부위에 다시 접합시켜 수지재가 충진되도록 함으로서 수지재가 충진재의 외부면에 완전히 덮여지도록 하여 충진재와 수지재간에 틈이 미연에 발생하지 않도록 함에 따라 외부의 공기 및 수분이 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 전력반도체모듈에 관한 것이다.

일반적으로 전력반도체는 접합수 혹은 단자의 수에 따라 다이오드류 트랜지스터, 및 사이리스터등으로 분류되며, 형태에 따라 하나의 전력반도체칩을 한 실장체 내에 내장한 개별소자(discrete devices), 두 개 이상의 반도체 칩등을 하나의 실장체 내에 장착한 모듈형소자(module devides), 하나의 칩내에 2개 이상의 소자기능을 집적화한 집적회로소자(integrated circuits)로 분류된다.

이러한 전력반도체 모듈은 발열판과 수지봉지재의 내부에 반도체 칩과 전극단자가 접합될 수 있도록 한 후 반도체 칩의 회로패턴에 외부의 열 전달과 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있도록 내부에 수지재와 충진재가 서로 층을 이루면서 몰딩될 수 있도록 몰딩공정단계를 거치게 된다.

상기 수지재는 플라스틱 패키징 공정의 생산이 가능하기 위해서 성형성 및 기계적, 전기적인 특성 및 내습성등을 고려하여 여려 수지중 대표적으로 에폭시(epoxy) 수지를 사용하게 된다.

상기 충진재는 수지봉지재 내부의 각 부품들의 응력완충 및 기밀성을 위한것으로 특히 열팽창계수의 저하, 열전도도의 증진 및 기계적 특성의 증진등을 고려한 재료로서 실리콘 겔 혹은 고무재등이 사용되고 있다.

이러한 종래 전력반도체의 수지재 및 충진재 충진과정을 첨부된 도면 도 1을 참조로 설명하면 다음과 같다.

종래의 전력반도체는 도 1에서 보는 바와 같이 내부의 열을 외부로 방출시키도록 하는 방열판(2) 상부에 일정공간을 형성하여 부품을 고정 및 지지할 수 있도록 하는 상부가 개구된 외벽이 형성된 수지봉지재(1)가 연결하는 고정단계와, 상기 방열판은 상부에 외부로 전류가 흐르는 것을 방지하는 절연기판(3)과, 상기 절연기판(3) 상단에 외부로 길게 인출 형성되어 전기적인 신호를 처리하도록 하는 제 1,2,3전극단자(4)와, 상기 제 1,2,3전극단자(4)에 접합되며 내부에 회로 패턴을 표면에 형성하는 반도체 칩(5)과, 상기 반도체 칩(5)의 열이 외부로 전달될 수 있도록 하며 열팽창을 완충하는 열보상판(6)과, 상기 열보상판(6)의 상단에 접합되어 응력에 대응하면서 원형을 보존할 수 있도록 다수회로 완만하게 절곡형성한 원형보존단자(8)가 서로 접합되어 고정시키는 접합공정을 거치게 된다.

또한 ,종래의 수지봉지재(1)는 내부에 안착된 각 부품을 보호하고 고정하기 위하여 아래에 일정 높이로 충진재(9)를 충진한 후 상기 충진재(9) 상부에 일정 높이로 수지재(10)가 충진되도록 한 후 수지봉지재(1)의 상부에 뚜껑을 씌우는 충진단계가 수행되는 구성으로 되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 전력반도체는 수지봉지재(1)에 충진시킨 충진재(9)와 수지재(10)를 충진할 때 수지봉지재(1)의 내벽에 묻지 않도록 각각 충진시켜 내부 부품간이 접합이 견고해질 수 있도록 하는 것이나, 충진재(9)가 수지봉지재(1)에 충진되면서 형성된 표면장력의 경사면이 그대로 형성되어 경화된 상태에서 수지재(10)를 봉지하게 되므로 상기 수지재(10)와 충진재(9)는 각 경계부위에 일정한 틈이 형성되어 외부의 수분을 함유한 공기가 내부의 틈에 유입되어 수분이 반도체 칩(5)의 동작으로 발생한 열로부터 수분 팽창하게 됨으로써, 벌여진 틈이 수분의 팽창으로 더욱 틈이 확장시키고 그 확장된 틈을 따라 외부의 이물질 유입이 가속화되어 결국 제품의 불량을 야기시키게 되는 것이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위기 위한 것으로서 그 목적은 충진재를 방열판에 덮여져 있는 수지봉지재 내부에 충진시켜 경화시킨 후 수지봉지재를 떼어다가 경화된 충진재와 일정한 거리가 유지되는 외측 부위에 다시 접합시켜 수지재가 충진되도록 함으로서 수지재가 충진재의 외부면에 완전히 덮여지도록 하여 충진재와 수지재간에 틈이 미연에 발생하지 않도록 함에 따라 외부의 공기가 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 데 있다.

도 1은 종래의 전력반도체모듈의 단면구성도이다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 탈착패킹이 장착된 전력반도체모듈의 단면구성도이다.

도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 충진된 충진재가 경화된 상태의 단면도이다.

도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 수지봉지재가 장착된 전력반도체모듈의 단면구성도이다.

도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 수지재 충진상태인 전력반도체모듈의 단면도이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호설명-

1,60;수지봉지재 2,20;방열판

3,21;절연기판 4,24;전극단자

5,23;반도체 칩 6,22;열보상판

8;원형보존단자 9,50;충진재

10,70;수지재 30;탈착패킹

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 탈착패킹이 장착된 전력반도체모듈의 단면구성도이며, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 충진된 충진재가 경화된 상태의 단면도이고, 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 수지봉지재가 장착된 전력반도체모듈의 단면구성도이며, 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 수지재 충진상태인 전력반도체모듈의 단면도이다.

본 발명은 수지재가 충진재를 포함하여 수지봉지재의 내벽까지 충진될 수 있도록 하는 것으로서, 도2a 내지 도 2d에서 보는 바와 같이 내부의 열을 외부로 방출시키는 방열판(20)과, 상기 방열판(20) 상단 표면에 접합되어 내부에 형성된 공간부에 회로패턴이 형성된 복수의 반도체 칩(23)을 나누어 배치되고, 각각의 반도체 칩(23) 상단과 하단에 접합되어 열팽창에 의한 충격을 완충시킬 수 있도록 열보상판(22)이 접합되며, 상기 열보상판(22)에 접합되어 반도체 칩과 전기적인 신호를 상호 전달할 수 있도록 하는 복수이상의 전극단자(24)가 상호 접합된 부위에 충진재(50)를 내부에 충진하기 위해 상기 방열판(20) 상단에 일시적으로 장착하는 탈착패킹(30)과, 상기 탈착패킹(30)이 상기 방열판(20) 상에서 제거되어 일정공간을 확보한 충진재(50)의 외측으로부터 일정간격이 유지되는 위치에 접합되어 수지재(70)가 충진되어 내부 부품을 덮어 씌울 수 있도록 하는 수지봉지재(60)가 연결되는 구성으로 되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 수지재가 충진재를 포함하여 수지봉지재의 내벽까지 충진될 수 있도록 하는 것으로서, 도2a 내지 도 2d에서 보는 바와 같이 방열판(20)에 좌측과 우측에 각각 절연기판(21)과 반도체 칩(23)이 조합되어 접합되도록 하고, 각각의 반도체 칩(23)과 전기적인 신호를 전달할 수 있는 전극단자(24)를 나누어 배치하게된다.

또한 방열판(20)은 상부가 개구된 탈착패킹(30)을 접합시켜 내부에 접합된 각 부품 즉, 전극단자(24)와 절연기판(21) 및 반도체 칩(23)이 충진재(50)에 의해 더욱 긴밀하게 접합될 수 있도록 충진재(50)를 충진하여 경화시키게 된다.

또한, 상기 방열판(20)은 탈착패킹(30) 내부에 충진된 충진재(50)가 완전히 경화된 상태에 이르게 되면, 작업자는 탈착패킹(30)을 방열판(20)으로부터 제거시킨 후 다시 방열판(20)에 수지봉지재(60)를 접합시키게 된다.

이때 수지봉지재(60)는 방열판(20)에 경화된 충진재(50)의 외측면과 일정한 거리가 유지될 수 있는 위치에 접합되도록 한 상태에서 다시 수지봉지재(60)의 내측에 빈동간에 수지재(70)를 충진하게 되는 것이다.

따라서, 수지봉지재(60)는 충진재(50)가 완전히 경화된 상태에서 수지봉지재(60)를 접합시켜 수지재(70)를 충진하게 되므로 수지봉지재(60)에 충진재(50)가 표면장력에 의한 벽면 오름형상을 미연에 방지할 수 있게 되고, 수지재(70)가 충진재(50)의 상부면과 측면을 완전히 밀봉되어 외부의 이물질 즉, 수분을 함유한 공기가 유입되더라도 유입경로의 확장으로 공기가 반도체 칩(23) 및 다른 부품에 접근할 수 없게 되어 이물질 유입에 대한 제품의 오동작을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

이와 같이 작용하는 본 발명은 충진재를 방열판에 덮여져 있는 수지봉지재 내부에 충진시켜 경화시킨 후 수지봉지재를 떼어다가 경화된 충진재와 일정한 거리가 유지되는 외측 부위에 다시 접합시켜 수지재가 충진되도록 함으로서 수지재가 충진재의 외부면에 완전히 덮여지도록 하여 충진재와 수지재간에 틈이 미연에 발생하지 않도록 함에 따라 외부의 공기 및 수분이 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 내부의 열을 외부로 방출시키는 방열판(20)과, 상기 방열판(20) 상단 표면에 접합되어 내부에 형성된 공간부에 회로패턴이 형성된 복수의 반도체 칩(23)을 나누어 배치되고, 각각의 반도체 칩(23) 상단과 하단에 접합되어 열팽창에 의한 충격을 완충시킬 수 있도록 열보상판(22)이 접합되며, 상기 열보상판(22)에 접합되어 반도체 칩과 전기적인 신호를 상호 전달할 수 있도록 하는 복수이상의 전극단자(24)가 연결되고 상기 전극단자(24)가 반도체 칩(23)에 상호 접합된 부위를 충진하는 충진재(50)가 충진되는 반도체에 있어서, 상기 충진재(50)를 내부에 충진하기 위해 일시적으로 상기 방열판(20)에 장착하는 탈착패킹(30)과, 상기 탈착패킹(30)이 상기 방열판(20)상에서 제거되어 외부로 노출된 충진재(50)의 외벽으로부터 일정간격이 유지되는 위치에 접합되어 수지재(70)가 충진되어 내부 부품을 덮어 씌울 수 있도록 하는 수지봉지재(60)가 연결되어 이루어진 전력반도체 모듈.