KR20020004693A - 다이오드 모듈 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 다이오드 모듈 패키지는, 실리콘 칩의 상부 및 하부에 제1 스프리더 및 제2 스프리더가 솔더에 의해 부착되는 다이오드 모듈 패키지에 있어서, 상기 제1 스프리더는 합금42 재질로 이루어져 있고, 상기 제2 스프리더는 구리 재질로 이루어진다. 이와 같이, 패키지 접합부의 구조를 변경시킴으로써 동작시 발생하는 실리콘 칩의 열방출을 용이하게 하고 전기 저항을 낮추어 전기적 특성을 개선시키는 동시에 열 팽창 계수 차이에 의한 응력을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
Description
본 발명은 반도체 파워 모듈에 관한 것으로서, 특히 다이오드 모듈 패키지에 관한 것이다.
도 1은 종래의 다이오드 모듈 패키지의 단면 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 히트 싱크(heat sink)(100) 위에 에폭시(epoxy)(110) 및 구리 포일(Cu foil)(120)이 차례로 배치된다. 구리 포일(120) 위에는 제1 몰리브데늄 스프리더(spreader)(131), 실리콘 칩(140), 제2 몰리브데늄 스프리더(132) 및 클립(150)이 배치된다. 구리 포일(120)과 제1 몰리브데늄 스프리더(131) 사이에는 제1 솔더(161)가 배치되고, 제1 몰리브데늄 스프리더(131)와 실리콘 칩(140) 사이에는 제2 솔더(162)가 배치되며, 그리고 실리콘 칩(140)과 제2 몰리브데늄 스프리더(132) 사이에는 제3 솔더(163)가 배치된다. 또한 제2 몰리브데늄 스프리더(132)와 클립(150) 사이에는 제4 솔더(164)가 배치된다.
이와 같은 구조의 종래 다이오드 모듈 패키지는 다음과 같은 문제점들을 발생시킨다.
첫째로, 실리콘 칩(140) 상부와 하부의 제1 및 제2 몰리브데늄 스프리더(131, 132) 사용으로 인하여 전체 패키지 비용이 증가한다. 둘째로, 실리콘 칩(140)은 대부분 실리콘이 주성분으로 이루어졌는데, 상기 실리콘 칩(140)과의 열팽창 계수에 의한 응력은 완화할 수 있지만, 외부 터미널 또는 구리 포일(120)과의 응력은 완화할 수 없으며, 이에 따라 솔더층들(161, 162, 163, 164)의 두께가 증가한다. 셋째로, 솔더층들(161, 162, 163, 164)의 열전달 능력은 구리에 비해 1/10 비율로 두께에 따라서 열특성에 영향을 준다. 넷째로, 실리콘 칩(140) 상하에 동일한 두께의 몰리브데늄 스프리더(131, 132)를 사용하여 아래로부터 전해지는 응력에 취약하고 전기 저항은 구리에 비하여 3배이며 열전달 능력은 1/3 수준으로 감소한다. 그리고 다섯째로 솔더층들(161, 162, 163, 164)과 몰리브데늄 스프리더(131, 132)의 전기적 저항 및 열특성 열세로 인하여 패키지 전체 특성이 저하된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 내부의 접합부 구조를 변화시킴으로써 동작시 발생되는 실리콘 칩에서의 열방출을 용이하게 하고 전기 저항을 낮추어 전기적 특성을 개선하고 열 팽창 계수 차이에 의한 응력을 최소화하는 다이오드 모듈 패키지를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 다이오드 모듈 패키지의 단면 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다이오드 모듈 패키지의 단면 구조를 나타내 보인 도면이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다이오드 모듈 패키지는, 실리콘 칩의 상부 및 하부에 제1 스프리더 및 제2 스프리더가 솔더에 의해 부착되는 다이오드 모듈 패키지에 있어서, 상기 제1 스프리더는 합금42 재질로 이루어져 있고, 상기 제2 스프리더는 구리 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제1 스프리더 및 제2 스프리더의 두께가 다른 것이 바람직하며, 이 경우 상기 제1 스프리더의 두께는 상기 제2 스프리더의 두께보다 더 적은 것이 바람직하다.
이하 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 다이오드 모듈 패키지의 단면 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 2를 참조하면, 히트 싱크(heat sink)(200) 위에 에폭시(epoxy)(210) 및 구리 포일(Cu foil)(220)이 차례로 배치된다. 구리 포일(220) 위에는 구리 스프리더(231), 실리콘 칩(240), 합금(alloy)42 스프리더(232) 및 클립(clip)(250)이 배치된다. 구리 포일(220)과 구리 스프리더(231) 사이에는 제1 솔더(261)가 배치되고, 구리 스프리더(231)와 실리콘 칩(240) 사이에는 제2 솔더(262)가 배치되며, 그리고 실리콘 칩(240)과 합금42 스프리더(232) 사이에는 제3 솔더(263)가 배치된다. 또한 합금42 스프리더(232)와 클립(250) 사이에는 제4 솔더(264)가 배치된다.
구리 스프리더(231)의 두께(T1)는 종래의 제1 몰리브데늄 스프리더(도 1의 131)의 두께(도 1의 t1)보다 대략 30% 증가시킴으로써 터미널(미도시) 또는 구리포일(220)과의 접합층 솔더의 두께를 낮추어서 열전달 능력을 향상시키는 동시에 전기 저항을 감소시킨다.
이와 대조적으로, 상기 합금42 스프리더(232)의 두께(T2)는 종래의 제2 몰리브데늄 스프리더(도 1의 132)의 두께(도 1의 t2)의 대략 1/2로서, 이와 같은 두께 감소로 인하여 응력이 해소되고 접합 작업성이 개선된다. 또한 도면에는 나타나지 않았지만 종래의 직사각형 구조에서 요철 형태로 변경함으로써 실리콘 칩(240)과 그 주변의 에폭시(미도시)와의 경계에서 발생되는 응력이 실리콘 칩(240)으로 전달되는 것을 억제시킨다.
이 외에도 본 발명에 따른 다이오드 모듈 패키지의 작용을 설명하면 다음과 같다.
첫째로, 실리콘 칩(240)의 상부 및 하부에는 각각 가격이 저렴한 합금42 스프리더(232) 및 구리 스프리더(231)를 사용함으로써 전체 비용을 감소시킬 수 있다. 또한 실리콘 칩(240) 및 하단의 구리 터미널(미도시) 또는 포일(220)과의 열팽창 계수 차이로 인한 응력을 해소하고 열의 주요 전달 경로인 히트 싱크(200)로의 열전달을 용이하게 할 수 있다. 둘째로, 실리콘 칩(240) 하부에 구리 스프리더(231)를 사용함으로써, 종래의 몰리브데늄 스프리더 사용시 실리콘 칩의 상하면의 두께가 동일하여 아래로부터 응력에 취약한 단점이 제거된다. 그리고 셋째로, 실리콘 칩(240)의 상면과 하면의 스프리더 재질 및 두께를 다르게 하여 패키지 열특성 및 신뢰성이 개선된다.
이와 같은 다이오드 모듈 패키지의 조립 공정은 다음과 같다.
먼저 실리콘 칩(240)의 상부 및 하부에 조성에 따라 녹는점이 다르지만 300℃ 이상에서 용융하는 솔더를 놓고 합금42 스프리더(232)와 구리 스프리더(231)를 지그(jig)를 통해 정렬시킨 후에 퍼니스에 리플로우시킨다. 다음에 실리콘 칩(240)과 합금42 스프리더(232) 및 실리콘 칩(240)과 구리 스프리더(231) 사이의 부착이 완료된 결과물을 외부 터미널 혹은 구리 포일(220) 패턴 기판에 결선용 클립(250)과 함께 지그를 통해 정렬하고 저융점 솔더, 예컨대 260℃ 정도에서 용융하는 솔더로 퍼니스 리플로우를 통해 부착시킨다. 다음에 클립(250)으로 외부 터미널과 연결된 결과물에 덮개를 부착시키고 외부 터미널을 완성시킨다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 다이오드 모듈 패키지에 의하면, 패키지 접합부의 구조를 변경시킴으로써 동작시 발생하는 실리콘 칩의 열방출을 용이하게 하고 전기 저항을 낮추어 전기적 특성을 개선시키는 동시에 열 팽창 계수 차이에 의한 응력을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
Claims (3)
- 실리콘 칩의 상부 및 하부에 제1 스프리더 및 제2 스프리더가 솔더에 의해 부착되는 다이오드 모듈 패키지에 있어서,상기 제1 스프리더는 합금42 재질로 이루어져 있고, 상기 제2 스프리더는 구리 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 다이오드 모듈 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 제1 스프리더 및 제2 스프리더의 두께가 다른 것을 특징으로 하는 다이오드 모듈 패키지.
- 제2항에 있어서,상기 제1 스프리더의 두께는 상기 제2 스프리더의 두께보다 더 적은 것을 특징으로 하는 다이오드 모듈 패키지.
Priority Applications (1)
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| KR1020000038835A KR20020004693A (ko) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 다이오드 모듈 패키지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000038835A KR20020004693A (ko) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 다이오드 모듈 패키지 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020004693A true KR20020004693A (ko) | 2002-01-16 |
Family
ID=19676775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020000038835A KR20020004693A (ko) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 다이오드 모듈 패키지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020004693A (ko) |
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2000
- 2000-07-07 KR KR1020000038835A patent/KR20020004693A/ko not_active Application Discontinuation
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