KR20020051468A - Structure for a radiant heat of power device module - Google Patents

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KR20020051468A
KR20020051468A KR20000080528A KR20000080528A KR20020051468A KR 20020051468 A KR20020051468 A KR 20020051468A KR 20000080528 A KR20000080528 A KR 20000080528A KR 20000080528 A KR20000080528 A KR 20000080528A KR 20020051468 A KR20020051468 A KR 20020051468A
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최치권
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밍 루
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Abstract

PURPOSE: A heatsink structure of a power device module is provided to minimize a thermoresistance of an insulating thermal transfer layer and to prevent a damage due to a temperature rise by maximizing a heat transferring surface of the insulating thermal transfer layer and additionally forming an inter-heatsink. CONSTITUTION: A heatsink structure of a power device module comprises an insulating thermal transfer layer(224) sticked to an entire surface of an outer heatsink(28), a first and a second inter-heatsinks(27a,27b) separately sticked on the insulating thermal transfer layer(224), and a pull-up power device(22) and a pull-down power device(24) respectively sticked to the first and second inter-heatsinks(27a,27b) through built-in heatsinks(222).

Description

전력 소자 모듈의 방열 구조{STRUCTURE FOR A RADIANT HEAT OF POWER DEVICE MODULE} Heat radiation structure of the power device module {STRUCTURE FOR A RADIANT HEAT OF POWER DEVICE MODULE}

본 발명은 전력 소자 모듈에 관한 것으로서, 특히 여러 가지 전자 제어장치에서 풀다운 및 풀업 구동 전압으로 부하를 작동시키는 전력 구동회로의 방열 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a heat radiating structure of a power driver circuit for operating, in particular, pull-down and pull-up load to the driving voltage in a number of electronic control device related to a power device module.

일반적으로, 여러 가지 전자장치들을 전기적으로 제어하는 장치는 대개 제어부와 전력 구동부로 구분할 수 있다. In general, the apparatus for electrically controlling a number of electronic devices may often be separated by the controller and power drive unit. 제어부는 마이크로 컴퓨터를 이용하여 필요한 제어로직을 구현하고 제어명령신호를 출력한다. The control unit using a microcomputer to implement the necessary control logic and outputs the control command signal. 반면에 전력 구동부는 제어부의 제어명령 신호에 따라 릴레이, 솔레노이드, 모터 등의 부하에 전력을 공급한다. On the other hand, the power drive unit supplies power to a relay, solenoid, motor or the like in accordance with the load command control signal from the controller.

도 1은 일반적인 전력 구동회로를 나타낸 회로도이다. 1 is a circuit diagram of a power driver circuit in common.

도 1를 참조하면, 전력 구동부의 일 예인 "반브릿지형(half-bridge) 전력 구동회로"는 구동신호 발생부(10), 풀업 전력소자(22)와 풀다운 전력소자(24)로 이루어진 구동부(20)로 구성된다. Referring to Figure 1, one example of the power drive unit "as a half-bridge type (half-bridge), the power driver circuit" will drive consisting of a drive signal generation unit 10, a pull-up power devices 22 and the pull-down power element 24 ( It consists of 20). 여기서, 도면 부호 30은 구동부(20)에서 공급된 구동 전압에 따라 작동되는 부하를 표시한 것이다. Here, reference numeral 30 shows an load operation according to the drive voltage supplied from the driving portion 20.

이와 같이, 구성된 전력 구동회로는 구동 신호 발생부(10)의 구동 신호에 따라 풀업 전력소자(22) 및 풀다운 전력소자(24)가 각각 스위칭되어 부하(30)에 양방향으로 전류를 인가한다. In this way, the power drive circuit is configured and applies a current to a two-way power to the pull-up element 22 and a pull-down power element 24 is switched each load 30, according to the driving signal of the driving signal generating section 10.

그리고, 상술한 전력 구동회로 이외에 다른 예로서, 도 1의 반브릿지형의 풀업 및 풀다운 전력소자(22,24)를 2조 또는 3조 병렬로 연결한 전브릿지형 또는 3상 전동기 구동회로 등이 있다. And, the like as another example, Fig. I-bridge type or three-phase motor driving circuit by connecting the pull-up and pull-down power device (22, 24) of the half-bridge type with two sets of the first or 3 trillion parallel in addition to the above-described power driver circuit have.

도 2는 일반적인 전력 구동회로에 사용되는 전력 소자의 일 예를 나타낸 외형도이다. 2 is an external view showing an example of a power device used for a general electric power driving circuit. 대개 전력 소자의 예는 트랜지스터(TR), 전계효과트랜지스터(FET), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등이 사용된다. For the most power devices, such as a transistor (TR), a field effect transistor (FET), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) it is used. 도 1에서는 풀업 및 풀다운 전력소자로서 FET가 사용되었다. In Figure 1 an FET was used as the pull-up and pull-down power device.

이러한 전력소자는 도 2와 같이 패키지(225)로 되는데, 패키지 소자의 경우에는 대부분 자체 방열판(222)을 포함하고 있다. The power consumption of these there is also a package 225, such as 2, for a package element is, most including its heat sink 222. 이 방열판(222)은 게이트(G), 드레인(D), 소스(S)의 3단자중 드레인(D)과 전기적으로 도통된 상태이다. The heat sink 222 has a gate (G), drain (D), a third terminal of the conduction to the drain (D) and the electrical state of the source (S).

도 3은 종래 기술에 의한 전력 구동회로에 사용되는 전력 소자의 모듈을 나타낸 평면도이며, 도 4는 종래 기술에 의한 전력 구동회로에 사용되는 전력소자 모듈의 방열 구조를 나타낸 수직 단면도이다. Figure 3 is a plan view showing the module of a power device used in a power driver circuit of the prior art, Figure 4 is a vertical cross-sectional view illustrating a heat radiation structure of the power device module used for the power driver circuit of the prior art.

도 3 및 도 4를 참조하면, 전력 소자의 모듈은 풀업 및 풀다운 전력 소자(22,24)의 소스, 게이트, 드레인 단자에 각각 부하(30), 구동신호 발생부(10), Vcc, GND를 연결하는 PCB 회로 기판(26)이 접착된다. 3 and 4, the module of power devices are pull-up and pull-down power device (22, 24) of the source, the gate, the respective load to the drain terminal 30, a driving signal generation unit (10), Vcc, GND the connection circuit board PCB 26 which is adhered.

그런데, 전력소자의 작동시 많은 열을 발생하기 때문에 전력소자의 패키지가 자체 방열판을 갖고 있다고 하더라도 전력 소자 모듈에서는 도 4에 도시된 바와 같이 자체 방열판 아래에 대형의 외부 방열판(28)을 추가 설치하는 것이 일반적이다. By the way, even if, because generating a lot of heat during operation of the power device, the package of the power device has its own heat sink power device in, as shown in Fig module for additional installation of the external heat sink 28 of the large under its own heat sink it is common.

한편, 전력소자 모듈에 있어서, 풀업 전력소자(22)의 자체 방열판은 전기적으로 공급 전원(Vcc)과 도통되지만, 풀다운 전력소자(24)의 경우에는 전기적으로부하와 도통된다. On the other hand, in the power device module, the heat sink of its own pull-up power device 22, but electrically conductive, and the power supply (Vcc), when the pull-down power element 24 is conductive and is electrically load. 그러므로, 양 전력소자(22,24)는 전기적으로 절연되어야만 한다. Therefore, the amount of power device 22 and 24 has to be electrically isolated. 이에, 외부 방열판(28)과 각 전력 소자(22,24)의 사이에는 전기절연성 열전달막(224)을 삽입한다. Thus, between the outer heat sink 28 and the respective power devices 22 and 24 there is inserted an electrically insulating heat transfer film 224. 절연성 열전달막은 실리콘 합성물 또는 알루미나 합성물 등의 재질로서 고형질의 판상이거나 액상의 접착제 등이다. As heat transfer material, such as insulating film is a silicon compound or an alumina compound it is a solid plate-like quality, or a liquid adhesive or the like.

그러나, 종래 기술에 의한 전력 소자 모듈의 방열 구조에서는 풀업 및 풀다운 전력소자를 전기적으로 절연하기 위하여 외부 방열판과 전력 소자의 사이에 삽입되는 절연성 열전달막(224)의 열저항이 금속에 비해 매우 크기 때문에 전력 소자에서 발생된 열을 외부 방열판(28)으로 방출하는데 어려움이 있었다. However, conventional in the heat radiation structure of the power device module according to the technology pull-up and pull-down power device Due to the thermal resistance of the insulating heat transfer membrane 224 is interposed between the external heat sink and power device in order to electrically isolate the very large compared to the metal the heat generated from the power device was difficult to release the external heat sink (28). 이로 인해, 전력소자의 방열이 원할하게 이루어지지 않아 결국, 전력소자의 온도가 과다하게 상승하게 되어 소자가 손상을 입게 되었다. For this reason, not be achieved to a desired heat dissipation of the power device is to the temperature of the end, the power device increases excessively element has been damaged.

본 발명의 목적은, 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 외부 방열판과 전력 소자의 사이에 삽입되는 절연성 열전달막의 전열 면적을 최대한 확보하고 외부 방열판과 풀업 및 풀다운 전력 소자 사이에 각각 분리된 중간 방열판을 추가함으로써 절연성 열전달막의 열저항을 최소화하고 전력 소자에서 발생된 열을 외부 방열판으로 효과적으로 방출할 수 있는 전력 소자 모듈의 방열 구조를 제공하고자 한다. For purposes of the present invention is to solve the above problems of such prior art to secure as much as possible the insulating heat transfer film heat transfer area that is interposed between the external heat sink and power device and separately between the outer heat sink and the pull-up and pull-down power element intermediate heat sink by adding it to provide a heat radiation structure of the power device module which can minimize the heat insulating layer and emitting heat resistance effectively the heat generated from the power device to an external heat sink.

도 1은 일반적인 전력 구동회로를 나타낸 회로도, Figure 1 is a general circuit diagram of a power driver circuit,

도 2는 일반적인 전력 구동회로에 사용되는 전력 소자의 일 예를 나타낸 외형도, Figure 2 is a top-line view showing an example of a power device used for a general electric power driving circuit,

도 3은 종래 기술에 의한 전력 구동회로에 사용되는 전력 소자의 모듈을 나타낸 평면도이다. Figure 3 is a plan view of the module of the power devices used in a power driver circuit of the prior art.

도 4는 종래 기술에 의한 전력 구동회로에 사용되는 전력소자 모듈의 방열 구조를 나타낸 수직 단면도, Vertical cross-sectional view Figure 4 showing a heat dissipating structure of a power device module used for the power driver circuit of the prior art,

도 5는 본 발명에 따른 전력 구동회로에 사용되는 전력 소자 모듈의 방열 구조를 나타낸 수직 단면도. Figure 5 is a vertical cross-sectional view illustrating a heat radiation structure of the power device module for a power driver circuit in accordance with the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the Related Art>

10 : 구동신호 발생부 20 : 구동부(전력 소자 모듈) 10: driving signal generating unit 20: drive unit (power device module)

22 : 풀업 전력소자 24 : 풀다운 전력소자 22: pull-up power device 24: pull-down power element

26 : PCB 회로 기판 27a,27b : 제 1 및 제 2중간 방열판 26: PCB circuit boards 27a, 27b: first and second intermediate heat sink

28 : 외부 방열판 30 : 부하 28: External heat sink 30: load

222 : 전력소자의 자체 방열판 223 : 접착부 222: heat sink itself of the power device 223: the bonding portion

224 : 절연성 열전달막 225 : 회로 패키지 224: Thermal insulating film 225: a circuit package

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 부하에 풀업 및 풀다운의 구동 전압을 공급하고 자체 방열판을 갖는 전력 소자와 외부 방열판 사이에 절연성 열전달막을 삽입해서 접착한 모듈 구조에 있어서, 외부 방열판 상부 전면에 접착된 절연성 열전달막과, 절연성 열전달막 상부에 분리되어 접착된 제 1 및 제 2중간 방열판과, 제 1 및 제 2중간 방열판 상부에 각각 자체 방열판이 맞닿게 접착된 풀업 전력소자 및 풀다운 전력 소자를 구비한다. In order to achieve this object the present invention provides a supply of the driving voltage of the pull-up and pull-down on the load, and the adhesive by inserting the insulating heat transfer film between the power device and an external heat sink having a self heat sink module structure, attached to the external heat sink upper front comprises a dielectric heat transfer film and is separated into the insulating heat transfer film an upper bonding the first and second intermediate heat sink and the first and second respectively, the self-heat sink is for engaging adhesive pull-up power in the middle of the heat sink upper element and a pull-down power element .

본 발명의 원리는, 열저항이 절연체 두께에 비례하며 전열 면적에 반비례하는 점에 착안하여 전기절연성 열전달막의 면적을 외부 방열판과 동일하게 함으로써 종래에 비해 전열 면적이 증가된 만큼 전력소자와 외부 방열판 사이의 열저항이 감소하여 전력 소자에서 발생된 열이 외부 방열판으로 쉽게 방열된다. The principles of the present invention, heat resistance is proportional to the insulation thickness, and between the heat transfer in view of the point is inversely proportional to the area of ​​an electrically insulating heat transfer film area in the same manner as by the conventional electrothermal the area is increased by the power device and an external heat sink in comparison with the external heat sink reduction in the thermal resistance to the heat generated from the power device is easily heat to the external heat sink.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다. With reference to the accompanying drawings, it will be explained a preferred embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 전력 구동회로에 사용되는 전력 소자 모듈의 방열 구조를 나타낸 수직 단면도이다. Figure 5 is a vertical cross-sectional view illustrating a heat radiation structure of the power device module for a power driver circuit in accordance with the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 전력 소자 모듈의 방열 구조는 외부 방열판(28), 절연성 열전달막(224), 제 1 및 제 2중간 방열판(27a,27b), 풀업 전력소자 및 풀다운 전력 소자(22,24)로 구성된다. 5, the heat dissipation structure is an external heat sink (28), insulating the heat transfer layer 224, the first and second intermediate heat sink (27a, 27b), the pull-up power element, and a pull-down power device of a power device module of the present invention ( It consists of 22, 24). 여기서, 전력소자(22,24)의 패키지는 자체 방열판(222)을 포함하고 있다. Here, the package of the power device (22, 24) includes its own heat sink (222). 미설명된 도면 부호 26은 풀업 및 풀다운 전력 소자(22,24)의 소스, 게이트, 드레인 단자에 각각 부하, 구동신호 발생부, Vcc, GND를 연결하는 PCB 회로 기판이다. The reference numeral 26 is a description US PCB circuit board for connecting the respective load, the drive signal generation unit, Vcc, GND to a source, a gate, a drain terminal of the pull-up and pull-down power device (22, 24).

본 발명에 따른 전력 소자 모듈의 방열 구조에 있어서, 절연성 열전달막(224)은 외부 방열판(28) 상부 전면에 접착되어 있다. In the heat radiation structure of the power device module according to the present invention, the heat insulating film 224 is adhered to the upper front of the external heat sink (28).

그리고, 제 1 및 제 2중간 방열판(27a,27b)은 절연성 열전달막(224) 상부에 분리되어 접착되어 있다. Then, the first and second intermediate heat sink (27a, 27b) is adhered is separated to the upper heat insulating film 224. The 즉, 제 1중간 방열판(27a) 및 제 2중간 방열판(27b)은 각각 풀업 전력소자(22), 풀다운 전력소자(24)에 대응하는 절연성 열전달막(224) 상부에 서로 분리된 상태로 각각 접착된다. That is, the first intermediate heat sink (27a) and the second intermediate heat sink (27b) are each bonded to a separate condition from each other on the upper insulating heat transfer film 224 corresponding to the pull-up power element (22), a pull-down power element 24 each do.

또한, 풀업 전력소자(22) 및 풀다운 전력 소자(24)는 각각 1 및 제 2중간 방열판(27a,27b) 상부에 자체의 방열판(222)이 맞닿게 접착된다. Further, the pull-up power devices 22 and the pull-down power element 24 is heat sink 222 of the self-adhesive is for engaging the respective upper first and second intermediate heat sink (27a, 27b).

또한, 자체 방열판(222)과 제 1 및 제 2중간 방열판(27a,27b) 사이를 접착하는 접착부(223)는 납땜, 용접, 볼트체결, 클립 압착 중에서 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, the self-heat sink 222 and the first and second intermediate heat sink bonding portion 223 for bonding between (27a, 27b) is preferably made of any one among soldering, welding, bolting, crimping the clip.

그러므로, 본 발명은 전력 소자(22,24)와 외부 방열판(28) 사이에 풀업 및 풀다운 전력 소자(22,24)에 각각 접착되면서 분리된 제 1 및 제 2중간 방열판(27a,27b)을 추가 구비함으로써 중간 방열판을 통해서 전력 소자에서 발생된 열을 효과적으로 외부 방열판에 방출할 수 있다. Thus, further the present invention the power device (22, 24) and the first and second intermediate heat sink (27a, 27b) separated as each adhered to a pull-up and pull-down power device (22, 24) between the outer heat sink 28 through the intermediate heat sink by providing effectively the heat generated from the power device can be released to the external heat sink.

게다가, 본 발명은 외부 방열판(28)과 중간 방열판(27a,27b) 사이에 삽입하되, 외부 방열판(28) 전면에 절연성 열전달막(224)을 형성함으로써 열전달막의 전열 면적을 최대한 확보하여 전력 소자 모듈내에 발생하는 열저항을 최소화한다. In addition, the present invention provides an external heat sink 28 and the intermediate heat sink (27a, 27b), but interposed between, the outer heat sink 28 by the front forming the insulating heat transfer membrane 224 to ensure maximum heat transfer film heat transfer area of ​​the power device module the heat generated in the resistance is minimized.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 외부 방열판과 전력 소자의 사이에 삽입되는 절연성 열전달막의 전열 면적을 외부 방열판과 동일하게 넓게 함으로써 절연성 열전달막의 열저항을 최소화하여 전력 소자에서 발생된 열을 방열판으로 효과적으로 방출할 수 있다. As described above, the present invention provides an external heat sink and the insulating heat transfer film heat transfer area that is inserted between the power devices in the same manner as the external heat sink widely by insulating the heat transfer film column to minimize drag release efficiently the heat generated from the power device to the heat sink can do.

그리고, 본 발명은 풀업 및 풀다운 전력 소자와 외부 방열판 사이에 각각 서로 분리된 제 1 및 제 2중간 방열판을 추가함으로써 전력 소자에서 발생된 열을 먼저 방열한 후에 외부 방열판으로 나머지 열을 방출할 수 있다. And, the present invention can release the remaining heat in the external heat sink after the first heat-radiating the heat generated from the power device by adding a pull-up and pull-down power devices and each of the separated first and second intermediate heat sink between the outer heat sink . 이로 인해, 전력 소자의 과다한 온도 상승시 신속하게 방열을 할 수 있어 전력소자의 손상을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다. Accordingly, it is possible to quickly heat when excessive rise in temperature of the power device there is the advantage that can prevent damage to the power device in advance.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다. On the other hand, the present invention is capable of various modifications by those skilled in the art within the spirit and scope of the invention defined by the claims below rather than being limited to the embodiments described above.

Claims (2)

  1. 부하에 풀업 및 풀다운의 구동 전압을 공급하고 자체 방열판을 갖는 전력 소자와 외부 방열판 사이에 절연성 열전달막을 삽입해서 접착한 모듈 구조에 있어서, In the module structure bonded by insertion to supply a driving voltage of the pull-up and pull-down on the load and heat insulating film between the power device and an external heat sink having a heat sink itself,
    상기 외부 방열판 상부 전면에 접착된 절연성 열전달막; The external heat sink upper front bonded insulating film on the heat transfer;
    상기 절연성 열전달막 상부에 분리되어 접착된 제 1 및 제 2중간 방열판; First and second intermediate heat sink wherein the heat insulating layer a separate adhesive to the upper;
    상기 제 1 및 제 2중간 방열판 상부에 각각 자체 방열판이 맞닿게 접착된 상기 풀업 전력소자 및 풀다운 전력 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 전력 소자 모듈의 방열 구조. Heat radiation structure of the power device module comprising the first and second heat sinks are each a self-adhesive for engaging the pull-up power in the middle of the upper heat sink element and a pull-down power device.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자체 방열판과 상기 제 1 및 제 2중간 방열판의 접착은 납땜, 용접, 볼트체결, 클립 압착 중에서 어느 하나로 한 것을 특징으로 하는 전력 소자 모듈의 방열 구조. The method of claim 1, wherein the heat sink itself, and the first and second bonding of the intermediate heat sinks heat dissipating structure of a power device module, characterized in that any one from among soldering, welding, bolting, crimping the clip.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8384211B2 (en) 2008-05-08 2013-02-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor apparatus with improved efficiency of thermal radiation

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