KR20030025166A - 표면실장용 커넥터 및 이것을 사용한 반도체 모듈 - Google Patents

표면실장용 커넥터 및 이것을 사용한 반도체 모듈 Download PDF

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KR20030025166A
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lead pin
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module substrate
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KR1020020043330A
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이치마사타다시
마쓰우라테쓰야
카사타니야스시
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 납땜하지 않고, 반도체 모듈 기판의 단자전극에 압착하여, 전기적으로 접속 가능한 표면실장용 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 표면실장용 커넥터는, 절연재료로 이루어진 제 1면 및 제 2면을 갖는 지지부와, 이 지지부에 소정의 간격을 두고 거의 평행하게 지지된 표면접속용 리드핀과, 이면접속용 리드핀을 갖는다. 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부의 제 1면으로부터 다른 위치에서, 소정의 방향으로 절곡된 일단부를 갖고, 지지부의 제 2면으로부터 소정의 위치에서, 각각, 상기 소정의 방향과는 반대 방향 및 상기 소정의 방향으로 절곡된 타단부를 갖는다. 바람직하게는, 복수의 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀이, 상기 소정의 방향에 수직한 방향으로 배열되어, 지지부로 지지된다.

Description

표면실장용 커넥터 및 이것을 사용한 반도체 모듈{SURFACE-MOUNTING CONNECTOR AND SEMICONDUCTOR MODULE USING THE SAME}
본 발명은, 표면실장용 커넥터 및 이것을 사용한 반도체 모듈에 관한 것이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면서, 종래의 표면실장용 커넥터(101) 및 이것을 사용한 반도체 모듈(102)에 관해서 설명한다. 도 14에서, 마더보드(103)(실장 기판이라고 함)에 실장되는 반도체 모듈(102)은, 개략, 유리 에폭시 수지 등으로 이루어진 반도체 모듈 기판(104)과, 이 반도체 모듈 기판(104)의 표면 및 이면에 부착된 IC 등의 복수의 반도체회로(105)와, 이 반도체 모듈 기판(104)에 부착된 표면실장용 커넥터(101)를 갖는다.
도 15a 내지 도 15c에 나타낸 것처럼, 종래의 표면실장용 커넥터(101)는, 복수의 소위 「클립 리드(clip lead)(106)」으로 이루어진다. 각 클립 리드(106)는, 하나의 막대 형상 또는 띠 형상의 도전부재를 C 자형으로 절곡하여 형성된 클립부 (110)와, 클립부(110)로부터 연장되는 리드부(112)로 이루어진다. 리드부(112)는, 클립부(110)와는 반대측의 단부에서, 도 16a에 나타낸 타이바(tie-bar)(116)에 일체적으로 연결되어 있다.
도 15a에서, 타이바(116)에 연결된 복수의 클립 리드(106)는, C 자형 클립부(110)의 내측에 형성된 개구부(114)를 갖고, 이 개구부(114)에 반도체 모듈 기판(104)의 주연부를 화살표 방향으로 꽂음으로써, 클립 리드(106)는 반도체 모듈 기판(104)을 지지한다. 그 후, 반도체 모듈 기판(104)을 끼운 클립 리드(106) 전체를, 예를 들면, 땜납 딥 조에 침지시킴으로써, 각 클립 리드(106)를 반도체 모듈 기판(104)의 단자전극(도시하지 않음)에 납땜한다.
다음에, 각 클립 리드(106)를 서로 전기적으로 절연하기 위해서, 도 15b 및 도 16b의 일점쇄선으로 나타낸 위치로 리드부(112)를 절단한다(타이바 커트함). 이와 같이, 각 클립 리드(106)를 반도체 모듈 기판(104)의 단자전극에 납땜한 후, 타이바 커트하므로, 후 공정에서, 외력(예를 들면, 손가락으로 닿았을 때의 외력)이 가해져도, 각 클립 리드(106)는, 반도체 모듈 기판(104)으로부터 빠지는 경우는 없다.
그러나, 상술한 클립 리드(106)에서는, 리드부(112)를 절단할 때,리드부(112)에 구부러짐 또는 변형이 생길 우려가 있어, 이러한 리드부(112)의 구부러짐 또는 변형에 의해, 리드부(112)와 이것에 대응하는 마더보드(103) 상의 접속단자(도시하지 않음) 사이에서 전기적인 접촉불량이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 리드부(112)를 절단한 후, 리드부(112)에 구부러짐 또는 변형이 생겨 버린 경우, 이것을 교정할 필요가 있다.
또한, 클립 리드(106)는, C-자형 클립부(110)의 개구부(114)에, 반도체 모듈 기판(104)의 주연부를 꽂음으로써, 반도체 모듈 기판(104)으로 지지되기 때문에, 반도체 모듈 기판(104)의 표면 및 이면에서, 서로 대향하여 형성되는 표면 및 이면단자전극은, 이 클립부(110)를 통해 항상 전기적으로 접속된다. 다시 말하면, 서로 전기적으로 절연해야 할 표면 및 이면 단자전극은, 반도체 모듈 기판(104)의 표면 및 이면에서, 서로 대향하여 배치할 수 없다. 그 결과, 서로 전기적으로 절연해야 할 표면 및 이면 단자전극은, 클립부(110)를 통해 도통하지 않도록 각 단자전극의 배치위치를 어긋나게 놓을 필요가 있다. 따라서, 반도체 모듈 기판(104)의 표면 및 이면에 형성되는 단자전극의 수, 나아가서는 반도체 모듈 기판(104)상에 형성되는 회로의 수 등이 제한되었다.
그래서, 본 발명은, 납땜하지 않고, 반도체 모듈 기판의 단자전극에 압착함으로써, 전기적으로 접속 가능한 표면실장용 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은, 리드부를 절단할(타이바 커트함) 필요가 없는 표면실장용 커넥터를 제공하는 것, 반도체 모듈 기판의 표면 및 이면에 배치된 단자전극과 각각 개별로 전기 접속할 수 있는 소형 표면실장용 커넥터를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명은, 상기와 같은 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 보다 심한 열충격 시험에 견뎌낼 수 있는 반도체 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1에 의한 표면실장용 커넥터와 이것을 사용한 반도체 모듈 및 마더보드의 사시도,
도 2는 실시예 1에 의한 표면실장용 커넥터와 이것을 사용한 반도체 모듈의 부분 사시도,
도 3은 실시예 1에 의한 표면실장용 커넥터의 도 1에 나타낸 III-III선으로부터 본 단면도,
도 4는 실시예 1에 의한 표면실장용 커넥터와 이것을 사용한 반도체 모듈의 부분 평면도,
도 5는 실시예 1에 의한 표면실장용 커넥터와 이것을 사용한 반도체 모듈의 부분 정면도,
도 6은 실시예 2에 의한 표면실장용 커넥터의 도 3과 마찬가지의 단면도,
도 7은 실시예 2의 변형예에 의한 표면실장용 커넥터의 도 3과 마찬가지의 단면도,
도 8은 실시예 3에 의한 표면실장용 커넥터와 이것을 사용한 반도체 모듈의부분 사시도,
도 9는 실시예 3에 의한 표면실장용 커넥터와 이것을 사용한 반도체 모듈의 도 4와 마찬가지의 부분 평면도,
도 10은 실시예 3에 의한 표면실장용 커넥터와 이것을 사용한 반도체 모듈의 도 5와 마찬가지의 부분 정면도,
도 11은 실시예 4에 의한 표면실장용 커넥터의 도 1과 마찬가지의 단면도,
도 12는 실시예 1의 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈이 마더보드에 실장되었을 때의 단면도,
도 13은 실시예 2의 변형예에 의한 표면실장용 커넥터의 도 3과 마찬가지의 단면도,
도 14는 종래기술에 의한 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈이 마더보드에 실장되었을 때의 사시도,
도 15는 종래 방식의 표면실장용 커넥터 및 반도체 모듈 기판의 측면도,
도 16은 종래 방식의 표면실장용 커넥터 및 반도체 모듈 기판의 평면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 표면실장용 커넥터2 : 반도체 모듈
3 : 마더보드(실장 기판)4 : 반도체 모듈 기판
5 : 반도체회로6 : 커넥터 부품
7 : 지지부10 : 내측 리드핀(이면접속용 리드핀)
20 : 외측 리드핀(표면접속용 리드핀)12, 22 : 상단부
14, 24 : 하단부32 : 제 1면
34 : 제 2면36 : 표면
38 : 이면40a, 40b : 단자전극
42 : 삽입부46 : 접촉부
48 : 연장부50 : 돌기부
52 : 절결부(오목부)54, 56 : 땜납
60, 62 : 접합부64, 66 : 절곡부
먼저, 제 1 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 절연재료로 이루어진 제 1면 및 제 2면을 갖는 지지부와, 지지부에 소정의 간격을 두고 거의 평행하게 지지된 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀을 갖고, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부의 제 1면으로부터 다른 위치에서, 소정의 방향으로 절곡된 일단부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 이 표면실장용 커넥터는, 반도체 모듈 기판의 단자전극에 압착함으로써, 이것과 전기적으로 접속할 수 있다. 따라서, 납땜 공정을 생략하여, 반도체 모듈의 조립 작업이 용이해진다. 또한, 리드핀을 절단할 필요가 없기 때문에, 절단시에 리드핀의 구부러짐 및 변형이 생기지 않는다. 또한, 반도체 모듈 기판의 표면 및 이면에 배치된 서로 대향하는 단자전극을 각각 개별로 전기 접속할 수 있으므로, 소정 수의 단자전극과 접속하기 위해서 필요한 표면실장용 커넥터의 크기를 반감할 수 있다. 이렇게 해서, 본 발명의 표면실장용 커넥터를 소형화할 수 있다.
또한, 제 2 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부의 제 2면으로부터 소정의 위치에서, 각각, 상기 소정의 방향과는 반대 방향 및 상기 소정의 방향으로 절곡된 타단부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈을, 스루홀 기판뿐만 아니라, 표면 실장 기판에도 쉽게 부착할 수 있다.
또한, 제 3 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 복수의 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀이, 상기 소정의 방향에 수직한 방향으로 배열되고, 지지부로 지지된 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 반도체 모듈 기판의 표면 및 이면에 복수의 전극단자를 형성할 수 있다.
또한, 제 4 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이면접속용 리드핀의 일단부가 지지부의 제 1면과 접촉하고, 표면접속용 리드핀은 제 2면과 접촉하도록 절곡된 접촉부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 이면 및 표면접속용 리드핀과 지지부 사이의 지지강도를 보강하고, 반도체 모듈 기판의 단자전극을 보다 강하게 압착하여, 커넥터 부품과 단자전극의 사이를 보다 확실히 전기적으로 접속할 수 있다. 즉, 이 표면실장용 커넥터를 사용하여, 보다 높은 신뢰성을 갖는 반도체 모듈을 얻을 수 있다.
또한, 제 5 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이면접속용 리드핀의 일단부가 지지부의 제 1면과 접촉하고, 표면접속용 리드핀은, 지지부의 제 2면과 접촉하는 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 제 4 국면에 기재된 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 6 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 지지부는, 제 1면상에 형성된 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 표면접속용 리드핀 및 이면접속용 리드핀 단자전극을 정확히 위치 정렬하여, 전기 접속할 수 있다. 또한, 이 표면실장용 커넥터를 사용하면, 접속 후, 진동 등의 외력에 강한 신뢰성이 높은 반도체 모듈을 실현할 수 있다.
또한, 제 7 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 지지부는, 적어도 2개의 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈은, 상기 제 6 국면에 기재된 본 발명과 마찬가지로, 더욱 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 8 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀의 일단부는, 협동하여, 반도체 모듈 기판의 단자전극에 압착하고, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀의 타단부는, 실장 기판에 납땜되어, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 반도체 모듈 기판과 실장 기판 사이의 거리가 2mm 이상이 되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈은, 심한 열충격 시험에 견딜 수 있다.
또한, 제 9 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부와 타단부 사이에 절곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈은, 실장 기판과 반도체 모듈 기판 사이를 될 수 있는 한 좁게 유지하면서, 심한 열충격 시험에 견딜 수 있다.
또한, 제 10 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 표면 및 이면을 갖는 반도체모듈 기판과, 반도체 모듈 기판과 전기적으로 접속된 적어도 하나의 반도체회로와, 표면 및 이면에 배열된 단자전극과, 절연재료로 이루어진 제 1면 및 제 2면을 갖는 지지부와, 지지부에 소정의 간격을 두고 거의 평행하게 지지된 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀을 갖고, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부의 제 1면으로부터 다른 위치에서, 소정의 방향으로 절곡된 일단부를 갖고, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀의 일단부는, 협동하여, 반도체 모듈 기판의 단자전극에 압착하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공할 수 있다. 이에 따라, 이 표면실장용 커넥터는, 반도체 모듈 기판의 단자전극에 압착함으로써, 이것과 전기적으로 접속할 수 있다. 따라서, 납땜 공정을 생략하여, 반도체 모듈의 조립 작업이 용이해진다. 또한, 리드핀을 절단할 필요가 없기 때문에, 절단시에 리드핀의 구부러짐 및 변형이 생기지 않는다. 또한, 반도체 모듈 기판의 표면 및 이면에 배치된 서로 대향하는 단자전극을 각각 개별로 전기 접속할 수 있기 때문에, 소정수의 단자전극과 접속하기 위해서 필요한 표면실장용 커넥터의 크기를 반감시킬 수 있다. 이렇게 해서, 본 발명의 반도체 모듈을 소형화할 수 있다.
또한, 제 11 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부의 제 2면으로부터 소정의 위치에서, 각각, 상기 소정의 방향과는 반대방향 및 상기 소정의 방향으로 절곡된 타단부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공할 수 있다. 이에 따라, 이 반도체 모듈을, 스루홀 기판뿐만 아니라, 표면 실장 기판에도 쉽게 부착할 할 수 있다.
또한, 제 12 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 복수의 표면접속용 리드핀과이면접속용 리드핀이, 상기 소정의 방향에 수직한 방향으로 배열되고, 지지부로 지지된 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공할 수 있다. 이에 따라, 반도체 모듈 기판의 표면 및 이면에 복수의 전극단자를 형성할 수 있다.
또한, 제 13 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이면접속용 리드핀의 일단부가 지지부의 제 1면과 접촉하고, 표면접속용 리드핀은, 제 2면과 접촉하도록 절곡된 접촉부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공할 수 있다. 이에 따라, 이면 및 표면접속용 리드핀과 지지부 사이의 지지강도를 보강하고, 반도체 모듈 기판의 단자전극을 보다 강하게 압착하여, 커넥터 부품과 단자전극 사이를 보다 확실히 전기적으로 접속할 수 있다. 즉, 이 표면실장용 커넥터를 사용하여, 보다 높은 신뢰성을 갖는 반도체 모듈을 얻을 수 있다.
또한, 제 14 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이면접속용 리드핀의 일단부가 지지부의 제 1면과 접촉하고, 표면접속용 리드핀은, 지지부의 제 2면과 접촉하는 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공할 수 있다. 이에 따라, 제 10 국면에 기재된 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 15 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 반도체 모듈 기판은, 절결부를 갖고, 지지부는, 절결부의 형상에 딱 들어맞는, 제 1면상에 형성된 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공할 수 있다. 이에 따라, 표면접속용 리드핀 및 이면접속용 리드핀 단자전극을 정확히 위치 정렬하여 전기 접속할 수 있다. 또한, 이 표면실장용 커넥터를 사용하면, 접속 후, 진동 등의 외력에 강한 신뢰성이 높은 반도체 모듈을 실현할 수 있다.
또한, 제 16 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 반도체 모듈 기판 및 지지부는, 각각, 적어도 2개의 절결부 및 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공할 수 있다. 이에 따라, 더욱 신뢰성이 높은 반도체 모듈을 실현할 수 있다.
또한, 제 17 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀의 타단부는, 실장 기판에 납땜되어, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 반도체 모듈 기판과 실장 기판 사이의 거리가 2mm 이상이 되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공할 수 있다. 이에 따라, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈은, 심한 열충격 시험에 견딜 수 있다.
또한, 제 18 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부와 타단부 사이에 절곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈을 제공할 수 있다. 이에 따라, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈은, 실장 기판과 반도체 모듈 기판 사이를 될 수 있는 한 좁게 유지하면서, 심한 열충격 시험에 견딜 수 있다.
[발명의 실시예]
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 표면실장용 커넥터의 실시예를 설명한다. 각 실시예의 설명에서, 이해를 쉽게 하기 위해서 방향을 나타내는 용어(예를 들면, 「상방향」,「하방향」,「우측」,「좌측」등)를 적절히 사용하지만, 이것은 설명을 위한 것으로, 이 용어들은 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1 내지 도 5를 참조하면서, 본 발명에 따른 실시예 1의 표면실장용 커넥터(1) 및 이것을 사용한 반도체 모듈(2)에 관해서 이하에 설명한다. 도 1에서, 마더보드(3)(실장 기판이라고 함)에 실장되는 본 발명의 반도체 모듈(2)은, 개략, 유리 에폭시 수지로 이루어진 반도체 모듈 기판(4)과, 이 반도체 모듈 기판(4)의 표면(36) 및 이면(38)에 부착된 IC 등의 복수의 반도체회로(5)와, 이 반도체 모듈 기판(4)에 부착된 표면실장용 커넥터(1)를 갖는다. 이 반도체 모듈 기판(4)은, 그 표면(36) 및 이면(38)상에, 도 2에 나타낸 X 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된 복수의 단자전극(40a, 40b)을 갖는다.
도 2에 나타낸 것처럼, 이 표면실장용 커넥터(1)는, 개략, 땜납 도금한 인청동 등의 도전성재료로 이루어진 복수의 커넥터 부품(6)과, 에폭시 수지 등의 비교적 단단한 절연재료로 이루어진 지지부(7)를 구비한다. 커넥터 부품(6)은, 후에 상세히 설명하지만, 반도체 모듈 기판(4)에 인접한 내측 리드핀(10)(이면접속용 리드핀이라고 말함)과, 반도체 모듈 기판(4)과는 떨어진 외측 리드핀(20)(표면접속용 리드핀이라고 말함)의 2종류가 준비된다.
지지부(7)는, 복수의 내측 및 외측 리드핀(10, 20)이 도 2에 나타낸 X 방향 및 Y 방향에서 소정의 간격을 두고 배치되도록, 복수의 내측 및 외측 리드핀(10, 20)을 일체로 지지하고 있다.(이해하기 쉽게 하기 위해서, 도 2에서는, 단지 하나의 내측 리드핀(10)을 도시하고, 그 밖의 내측 리드핀을 생략함) 지지부(7)는, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)을 수지 주입 거푸집(도시하지 않음)에 미리 배치한 후에 수지 주입하여서 형성할 수 있다. 또는, 복수의 리드핀용 구멍(도시하지 않음)을 갖는 지지부(7)에 내측 및 외측 리드핀(10, 20)을 가압하여, 지지부(7)를 형성하여도 된다. 또한, 지지부(7)는, 통상, 도 2에 나타낸 X방향으로 연장되고, 도 3에 나타낸 것처럼, 구형의 단면형상을 갖고, 도 2에 나타낸 Z 방향에서 상면(제 1면이라고도 함)(32)과 하면(제 2면이라고도 함)(34)을 갖는다.
한편, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)은, 도 2에 나타낸 Z 방향에서 서로 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 또한, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)은, 각각, 반도체 모듈 기판(4)의 각 단자전극(40a, 40b)과 전기적으로 접속할 수 있도록 도 2에 나타낸 X 방향에서, 반도체 모듈 기판(4)의 각 단자전극(40a, 40b)의 간격과 같은 간격을 갖는다.
또한, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 상단부(12, 22)는, 지지부(7)의 상면(32)으로부터 다른 거리를 둔 위치에서, 도 2의 Y 방향(도 3의 우측 방향)으로 대략 L자형으로 절곡되어 있다. 이렇게 해서, 대략 L자형으로 절곡된 상단부(12, 22)는, 협동하여, 반도체 모듈 기판(4)을 끼워 넣는 삽입부(42)를 형성한다. 삽입부(42)에서의 내측 및 외측 리드핀(10, 20) 사이의 간격은, 반도체 모듈 기판(4)의 두께와 같거나, 또는 그것보다도 약간 짧게 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)은, 금속 등의 도전성 재료로 구성되지만, 탄성 복원력을 갖기 때문에, 반도체 모듈 기판(4)이 삽입부(42)내에 삽입되었을 때, 눌러 확대된 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 상단부(12, 22)가, 단자전극(40a, 40b)에 의해 강하게 압착될 수 있기 때문이다. 이렇게 해서, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 상단부(12, 22)의 각각은, 납땜되지 않고, 반도체 모듈 기판(4)의 단자전극(40a, 40b)을 압착하여, 이들과 전기적으로 접속할 수 있다.
또한, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 하단부(14, 24)는, 지지부(7)의 하면(34)으로부터 같은 거리를 둔 위치에서, 서로 반대방향으로(도 3의 좌우방향으로)대략 L자형으로 절곡되어 있고, 본 발명의 반도체 모듈(2)이 완성된 후, 마더보드(3)에 납땜된다.
상술한 것처럼, 본 발명의 반도체 모듈(2)은, 이렇게 해서 구성된 표면실장용 커넥터(1)의 삽입부(42) 내에, 도 4의 일점쇄선(44)으로 나타낸 위치까지, 즉 반도체 모듈 기판(4)이 외측 리드핀(20)에 접촉할 때까지, 반도체 모듈 기판(4)을 도 2의 X 방향으로 가압하여서 제조할 수 있다. 이와 같이 하여, 반도체 모듈(2)을 제조하는 데에 있어서, 납땜 공정을 생략할 수 있다. 또한, 본 발명의 표면실장용 커넥터(1)는, 앞서 설명한 종래의 클립 리드와 마찬가지로, 타이바를 갖고 있지 않으므로, 타이바 커트할 필요가 없다. 따라서, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 구부러짐 또는 변형이 생길 가능성을 배제하여, 이로 인한 전기적 불량을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 표면실장용 커넥터(1)에 의하면, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)은, 서로 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 반도체 모듈 기판(4)의 표면(36) 및 이면(38)에서 대향되게 배치된 단자전극(40a, 40b)은, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)을 통해, 각각 독립되게 마더보드(3)에 접속할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 종래의 클립 리드와 비교하여, 소정 수의 단자전극(40a, 40b)과 접속하기 위해서 필요한 표면실장용 커넥터(1)의 크기를 반감시켜, 소형의 표면실장용 커넥터(1)를실현할 수 있다.
(실시예 2)
도 6 및 도 7을 참조하면서, 본 발명의 실시예 2에 관해서 아래에 설명한다. 도 6에서, 내측 리드핀(10)의 대략 L자형으로 절곡된 일단부(12)는, 지지부(7)의 상면(32)과 이격되지 않고 접촉한다. 또한, 외측 리드핀(20)은, 하면(34)과 접촉하도록 대략 L자형으로 절곡된 접촉부(46)를 갖는다. 그 밖의 구성은, 실시예 1의 구성과 마찬가지이므로, 중복된 구성에 관한 설명을 생략한다.
이와 같이 구성된 내측 리드핀(10)은, 지지부(7)의 상면(32)에 지지되어 있으므로, 반도체 모듈 기판(4)이 삽입부(42)내에 삽입되고, 내측 리드핀(10) 하방향으로(마더보드(3)쪽으로) 가압된 경우이더라도, 내측 리드핀(10)이 지지부(7)에 대하여 하방향으로 활주하지 않도록, 내측 리드핀(10)과 지지부(7) 사이의 지지강도를 보강할 수 있다. 마찬가지로, 상술한 외측 리드핀(20)은, 지지부(7)의 하면(34)과 접촉하는 접촉부(46)를 갖기 때문에, 반도체 모듈 기판(4)이 삽입부(42)내에 삽입되어, 외측 리드핀(20)이 상방향으로(반도체 모듈 기판(4)쪽으로) 인장된 경우이더라도, 외측 리드핀(20)이 지지부(7)에 대하여 상방향으로 활주하지 않도록 외측 리드핀(20)과 지지부(7) 사이의 지지강도를 보강할 수 있다. 이렇게 해서, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)과 지지부(7) 사이의 지지강도가 보강된 튼튼한 표면실장용 커넥터(1)를 실현할 수 있다. 또한, 이 실시예 2의 표면실장용 커넥터(1)에 의하면, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)이 지지부(7)에 대하여 활주할 수 없기 때문에, 외측 리드핀(20)이 갖는 탄성 복원력에 의해 반도체 모듈 기판(4)의 단자전극(40a, 40b)을 보다 강하게 압착할 수 있다. 이렇게 해서, 커넥터 부품(6)과 단자전극(40a, 40b) 사이의 전기적인 접속을 보다 높은 신뢰성으로 실현할 수 있다.
택일적으로는, 외측 리드핀(20)이, 도 7에 나타낸 것처럼, 접촉부(46) 대신에, 지지부의 하면과 접촉하는 연장부(48)를 가져도 된다. 그 밖의 구성은, 실시예 2와 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 마찬가지로, 이와 같이 구성된 외측 리드핀(20)에서, 반도체 모듈 기판(4)이 삽입부(42)내에 삽입되어, 외측 리드핀(20)이 상방향으로(반도체 모듈 기판(4)쪽으로) 인장된 경우이어도, 외측 리드핀(20)이 지지부(7)에 대하여 상방향으로 활주하지 않도록 외측 리드핀(20)과 지지부(7) 사이의 지지강도를 보강할 수 있다. 이렇게 해서, 외측 리드핀(20)은, 지지부(7)내를 활주하지 않고, 단자전극(40a, 40b)을 보다 강하게 압착할 수 있어, 커넥터 부품(6)과 단자전극(40a, 40b) 사이의 전기적인 접속을 보다 높은 신뢰성으로 실현할 수 있다.
(실시예 3)
도 8 내지 도 10을 참조하면서, 본 발명의 실시예 3에 관해서 아래에 설명한다. 도 8에서는, 내측 리드핀(10)과 반도체 모듈 기판(4)의 이면(38)에 설치한 단자전극(40b)을 생략한다. 실시예 3의 표면실장용 커넥터(15)의 지지부(7)는, 도 8에 나타낸 X 방향으로 연장되어 있고, 그 한쪽의 단부에서, 상면(32)으로부터 상방향으로 연장되는 돌기부(50)가 형성되어 있다. 돌기부(50)는, 지지부(7)와 동일 에폭시 수지로 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 도 9 및 도 10에 나타낸 것처럼, 돌기부(50)는, 위로부터 및 횡으로부터 보았을 때 구형형상을 갖는다. 한편, 실시예 3의 반도체 모듈 기판(4)은, 이 돌기부(50)를 수용하게 딱 들어맞는 구형형상을 갖는 절결부(오목부)(52)를 갖는다. 절결부(52)는, 단자전극(40a, 40b)에서 소정의 거리를 두고 형성되고, 마찬가지로, 돌기부(50)는 커넥터 부품(6)으로부터 동일한 소정의 거리를 두고 배치되어 있다. 상기 이외의 구성은, 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 중복된 부분에 관하여 더 이상의 설명은 하지 않는다.
이와 같이, 반도체 모듈 기판(4)이 표면실장용 커넥터(1)의 삽입부(42) 내에 삽입될 때, 지지부(7)에 형성된 돌기부(50)는, 반도체 모듈 기판(4)에 형성된 절결부(52)와 딱 들어맞는다. 즉, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)과 단자전극(40a, 40b) 은, 돌기부(50)와 절결부(52)를 삽입 위치 정렬 가이드로서 사용하여, 도 8에 나타낸 X 방향을 따라서 정확히 위치 정렬된다. 이렇게 해서, 표면실장용 커넥터(1)와 반도체 모듈 기판(4)의 단자전극(40a, 40b)이 정확히 접속된다. 또한, 접속 후, 돌기부(50)와 절결부(52)는, 표면실장용 커넥터(1)와 반도체 모듈 기판(4)의 상술한 방향에서의 이동을 규제하는 기능을 하기 때문에, 진동 등의 외력에 강한 신뢰성이 높은 반도체 모듈(2)을 실현할 수 있다.
상기 돌기부(50)와 절결부(52)는, 각각, 지지부(7)와 반도체 모듈 기판(4)의 한쪽의 단부에 하나씩 형성하였지만, 보다 적합하게는, 도 8에 나타낸 X 방향의 양단부에 2개씩 설치하면, 더욱 신뢰성이 높은 반도체 모듈(2)을 실현할 수 있다.
(실시예 4)
도 11 내지 도 13을 참조하면서, 본 발명의 실시예 4에 관해서 아래에 설명한다. 여기서, 지지부(7)로부터 타단부(14, 24)까지의 부분을 중간부(16, 26)라고부른다. 실시예 4의 내측 및 외측 리드핀(10, 20)은, 그 중간부(16, 26)가 실시예 1보다도 실질적으로 보다 길게 구성되어 있다. 예를 들면, 마더보드(3)와 반도체 모듈 기판(4) 사이의 거리는, 실시예 1에서, 약 1.0mm인 것에 대하여, 실시예 4에서는, 약 2.0mm가 되도록 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 중간부(16, 26)를 길게 설정한다. 더 바람직하게는, 마더보드(3)와 반도체 모듈 기판(4) 사이의 거리가 약 3.0mm가 되도록 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 중간부(16, 26)의 길이를 설계한다. 이와 같이, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 중간부(16, 26)를 길게 하면 할 수록, 보다 심한 열충격 시험(히트 사이클 시험)에 견딜 수 있는 보다 높은 신뢰성의 반도체 모듈(2)을 실현할 수 있다.
여기서, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 중간부(16, 26)를 길게 함으로써, 반도체 모듈(2)이 보다 심한 열충격 시험에 견딜 수 있는 이유에 관해서 이하에 설명한다. 도 12에서, 반도체 모듈(2)과 마더보드(3)는, 예를 들면, 땜납 리플로우 처리되어, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 타단부(14, 24)가 마더보드(3)의 랜드(도시하지 않음)와 땜납(54, 56)을 통해 접속된다.
마더보드(3)와 반도체 모듈 기판(4)은, 일반적으로, 구성재료와 형상 등에 따라 다른 열팽창계수를 갖는다. 즉, 소정의 온도변화에 따라서 마더보드(3)와 반도체 모듈 기판(4)의 팽창 정도(도 12의 수평방향에서의 선팽창도 E)가 다르다. 일반적으로, 반도체 모듈 기판(4)의 선팽창도 E1이 마더보드(3)의 선팽창도 E2보다도 작고, 양자의 선팽창도에 차이(δE=E1-E2)가 생긴다. 이 때문에, 열 사이클 시험중고온시에는, 마더보드(3)가 반도체 모듈 기판(4)보다도 크게 팽창하고, 좌측에 있는 땜납(56)이 외측 리드핀(20)의 타단부(24)로부터 떨어지도록, 왼쪽방향의 응력이 땜납(56)에 가해진다. 마찬가지로, 열 사이클 시험중 저온시에는, 마더보드(3)가 반도체 모듈 기판(4)보다도 크게 수축하고, 우측에 있는 땜납(54)이 내측 리드핀(10)의 타단부(14)로부터 떨어지도록 오른쪽방향의 응력이 땜납(54)에 가해진다. 이와 같이 반도체 모듈 기판(4) 및 마더보드(3)의 선팽창도가 다를 때, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 타단부(14, 24)와 땜납(54, 56) 사이에 수평방향의 응력이 생긴다. 그리고, 타단부(14, 24)와 땜납(54, 56) 사이의 접합부(60, 62)는, 비교적 취약하여, 열충격 시험에 의해 생기는 수평방향의 응력이 반복하여 접합부(60, 62)에 가해지면, 접합부(60, 62)에서 땜납 크랙이 생겨, 오픈 불량 등의 고장이 발생한다.
한편, 실시예 4와 같이, 탄성 복원력을 갖는 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 중간부(16, 26)를 보다 길게 하면, 그에 따라서, 보다 크게 수평방향으로 휠 수 있다. 이렇게 해서, 온도변화에 따라 응력 접합부(60, 62)에 가해지는 상기 수평방향의 응력을 완화할 수 있다. 다시 말하면, 보다 긴 중간부(16, 26)는, 수평방향의 응력을 보다 충분히 흡수할 수 있다. 따라서, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 중간부(16, 26)를 길게 형성하여, 마더보드(3)와 반도체 모듈 기판(4) 사이의 거리를 확대할수록 보다 심한 열충격 시험에 견딜 수 있는 반도체 모듈(2)을 얻을 수 있다.
택일적으로는, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)은, 도 12에 나타낸 것처럼, 그중간부(16, 26)에서, 대략 L자형으로 절곡된 절곡부(64, 66)를 가져도 된다. 이 경우, 표면 실장 커넥터(1)의 중간부(16, 26)의 길이는, 실시예 4의 중간부(16, 26)와 실질적으로 동일하기 때문에, 실시예 4와 마찬가지로, 열충격 시험에 의해 생기는 수평방향의 응력을 완화하여, 보다 심한 열충격 시험에 견딜 수 있는 반도체 모듈(2)을 실현할 수 있다. 더구나, 절곡부(64, 66)를 갖는 표면 실장 커넥터(1)는, 마더보드(3)와 반도체 모듈 기판(4) 사이의 간격을 실시예 4의 경우보다도 작게 할 수 있다. 이렇게 해서, 마더보드(3)와 반도체 모듈 기판(4) 사이의 간격을 될 수 있는 한 좁게 유지하면서, 높은 신뢰성을 갖는 반도체 모듈(2)을 실현할 수 있다. 이때, 내측 및 외측 리드핀(10, 20)의 양쪽이 절곡부(64, 66)를 갖는 경우를 설명하였지만, 어느 한편의 리드핀만이 절곡부를 가지고 있는 경우도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
먼저, 제 1 국면에 기재된 발명에 의하면, 이 표면 실장용 커넥터는, 반도체 모듈 기판의 단자전극에 압착하여서 이것과 전기적으로 접속할 수 있다. 따라서, 납땜 공정을 생략하여, 반도체 모듈의 조립 작업이 용이해진다. 또한, 리드핀을 절단할 필요가 없기 때문에, 절단시에 리드핀의 구부러짐 및 변형이 생기지 않는다. 또한, 반도체 모듈 기판의 표면 및 이면에 배치된 서로 대향하는 단자전극을 각각 개별로 전기 접속할 수 있기 때문에, 소정수의 단자전극과 접속하기 위해서 필요한 표면실장용 커넥터의 크기를 반감할 수 있다. 이렇게 해서, 본 발명의 표면실장용커넥터를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 제 2 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈을, 스루홀 기판뿐만 아니라, 표면 실장 기판에도 쉽게 부착할 수 있다.
또한, 제 3 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 반도체 모듈 기판의 표면 및 이면에 복수의 전극단자를 형성할 수 있다.
또한, 제 4 국면 및 제 5 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이면 및 표면접속용 리드핀과 지지부 사이의 지지강도를 보강하고, 반도체 모듈 기판의 단자전극을 보다 강하게 압착하여, 커넥터 부품과 단자전극 사이를 보다 확실히 전기적으로 접속할 수 있다. 즉, 이 표면실장용 커넥터를 사용하여 보다 높은 신뢰성을 갖는 반도체 모듈을 얻을 수 있다.
또한, 제 6 국면 및 제 7 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 표면접속용 리드핀 및 이면접속용 리드핀과 단자전극을 정확히 위치 정렬하여, 전기 접속할 수 있다. 또한, 이 표면실장용 커넥터를 사용하면, 접속 후 진동 등의 외력에 강한 신뢰성이 높은 반도체 모듈을 실현할 수 있다.
또한, 제 8 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈은, 심한 열충격 시험에 견딜 수 있다.
또한, 제 9 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈은, 실장 기판과 반도체 모듈 기판 사이를 될 수 있는 한 좁게 유지하면서, 심한 열충격 시험에 견딜 수 있다.
또한, 제 10 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이에 따라, 이 표면실장용 커넥터는, 반도체 모듈 기판의 단자전극에 압착하여서 이것과 전기적으로 접속할 수 있다. 따라서, 납땜 공정을 생략하여, 반도체 모듈의 조립 작업이 용이해진다. 또한, 리드핀을 절단할 필요가 없으므로, 절단시에 리드핀의 구부러짐 및 변형이 생기지 않는다. 또한, 반도체 모듈 기판의 표면 및 이면에 배치된 서로 대향하는 단자전극을 각각 개별로 전기 접속할 수 있으므로, 소정수의 단자전극과 접속하기 위해서 필요한 표면실장용 커넥터의 크기를 반감할 수 있다. 이렇게 해서, 본 발명의 반도체 모듈을 소형화할 수 있다.
또한, 제 11 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이 반도체 모듈을, 스루홀 기판뿐만 아니라, 표면 실장 기판에도 쉽게 부착할 수 있다.
도한, 제 12 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 반도체 모듈 기판의 표면 및 이면에 복수의 전극단자를 형성할 수 있다.
또한, 제 13 국면 및 제 14 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이면 및 표면접속용 리드핀과 지지부의 사이의 지지강도를 보강하고, 반도체 모듈 기판의 단자전극을 보다 강하게 압착하여, 커넥터 부품과 단자전극 사이를 보다 확실히 전기적으로 접속할 수 있다. 즉, 이 표면실장용 커넥터를 사용하여, 보다 높은 신뢰성을 갖는 반도체 모듈을 얻을 수 있다.
또한, 제 15 국면 및 제 16 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 표면접속용 리드핀 및 이면접속용 리드핀과 단자전극을 정확히 위치 정렬하여, 전기 접속할 수 있다. 또한, 이 표면실장용 커넥터를 사용하면, 접속 후 진동 등의 외력에 강한 신뢰성이 높은 반도체 모듈을 실현할 수 있다.
또한, 제 17 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈은, 심한 열충격 시험에 견딜 수 있다.
또한, 제 18 국면에 기재된 본 발명에 의하면, 이 표면실장용 커넥터를 사용한 반도체 모듈은, 실장 기판과 반도체 모듈 기판 사이를 될 수 있는 한 좁게 유지하면서, 심한 열충격 시험에 견딜 수 있다.

Claims (3)

  1. 표면실장용 커넥터에 있어서,
    절연재료로 이루어진 제 1면 및 제 2면을 갖는 지지부와,
    지지부에 소정의 간격을 두고 평행하게 지지된 표면접속용 리드핀과, 이면접속용 리드핀을 갖고,
    표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부의 제 1면으로부터 다른 위치에서, 소정의 방향으로 절곡된 일단부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부의 제 2면으로부터 소정의 위치에서, 각각, 상기 소정의 방향과는 반대 방향 및 상기 소정의 방향으로 절곡된 타단부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장용 커넥터.
  3. 반도체 모듈에 있어서,
    표면 및 이면을 갖는 반도체 모듈 기판과,
    반도체 모듈 기판과 전기적으로 접속된 적어도 하나의 반도체 회로와,
    표면 및 이면에 배열된 단자전극과,
    절연재료로 이루어진 제 1면 및 제 2면을 갖는 지지부와,
    지지부에 소정의 간격을 두고 평행하게 지지된 표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀을 갖고,
    표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀은, 지지부의 제 1면으로부터 다른 위치에서, 소정의 방향으로 절곡된 일단부를 갖고,
    표면접속용 리드핀과 이면접속용 리드핀의 일단부는, 협동하여, 반도체 모듈 기판의 단자전극에 압착하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
KR1020020043330A 2001-09-19 2002-07-23 표면실장용 커넥터 및 이것을 사용한 반도체 모듈 KR20030025166A (ko)

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JP2001285151A JP2003092158A (ja) 2001-09-19 2001-09-19 表面実装用コネクタおよびこれを用いた半導体モジュール
JPJP-P-2001-00285151 2001-09-19

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