KR20110009729U - 전력용 반도체 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 전력용 반도체 모듈에 관한 것이다.
즉, 본 고안의 전력용 반도체 모듈은 홈과, 상기 홈의 바닥면에 형성된 관통홀이 구비된 케이스와; 상기 케이스의 상기 홈의 바닥면에 돌출되는 제 1접속부와; 상기 제 1 접속부에 연결되고 상기 관통홀의 측벽에 노출된 제 2 접속부와; 상기 제 1 접속부에 올려지고, 상기 제 1 접속부와 전기적으로 연결된 제어 회로 기판과; 상기 제 2 접속부에 전기적으로 연결된 전력 회로 기판을 포함하여 구성된다.

Description

전력용 반도체 모듈 { Power semiconductor module }
본 고안은 전력용 반도체 모듈에 관한 것으로, 특히 전력 회로부와 제어 회로부가 하나의 패키지 안에 결합되어 있는 전력용 반도체 모듈의 구조 및 제조에 관한 것이다.
전력용 반도체 모듈은 DC-DC 컨버터와 인버터 등의 전력 변환 장치에서 전력 변환을 담당하는 반도체 소자의 하나로서 에너지 절약을 위하여 산업상, 가정용 등 많은 부문에 사용된다.
그리고, 인버터 및 서보 드라이브와 같은 전력 전자(power electronics) 산업이 발달함에 따라 고성능 소형화가 이루어지고 있으며 이에 따라 전력용 반도체 모듈 또한 무게가 가볍고, 크기가 소형이며, 비용이 저렴하고, 성능이 우수한 특성을 요구한다.
본 고안은 전력 회로부와 제어 회로부가 하나의 패키지 안에 구성된 전력용 반도체 모듈에 있어 전력 회로부와 제어 회로부를 솔더 없이 결합하여 제조 공정을 단순화시킬 수 있고, 제조 경비를 절감시킬 수 있는 과제를 해결하는 것이다.
본 고안은,
홈과, 상기 홈의 바닥면에 형성된 관통홀이 구비된 케이스와;
상기 케이스의 상기 홈의 바닥면에 돌출되는 제 1 접속부와;
상기 제 1 접속부에 연결되고 상기 관통홀의 측벽에 노출된 제 2 접속부와;
상기 제 1 접속부에 올려지고, 상기 제 1 접속부와 전기적으로 연결된 제어 회로 기판과;
상기 제 2 접속부에 전기적으로 연결된 전력 회로 기판을 포함하여 구성된 전력용 반도체 모듈이 제공된다.
본 고안의 전력용 반도체 모듈은 전력 회로 기판과 제어 회로 기판을 하나의 모듈 내부에 패키징할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 고안의 전력용 반도체 모듈은 전력 회로 기판과 제어 회로 기판을 케이스에 패키징할 때 기구적인 구조물로 고정하고 접속부로 연결함으로써, 솔더가 필요하지 않아 제조 공정을 단순화시킬 수 있고, 제조 경비를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 개략적인 단면도
도 2는 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 1 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도
도 3은 도 2의 일부 확대도
도 4는 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 2 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도
도 5는 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 3 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도
도 6은 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 4 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도
도 7은 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 5 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도
도 8은 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 6 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도
도 9는 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 7 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도
도 10은 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 7 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 1 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도이다.
본 고안의 실시예에 따른 전력용 반도체 모듈은 홈(110)과, 상기 홈(110)의 바닥면(111)에 형성된 관통홀(120)이 구비된 케이스(100)와; 상기 케이스(100)의 상기 홈(110)의 바닥면(111)에 돌출되는 제 1 접속부(210)와; 상기 제 1 접속부(210)에 연결되고 상기 관통홀(120)의 측벽(221)에 노출된 제 2 접속부(220)와; 상기 제 1 접속부(210)에 올려지고, 상기 제 1 접속부(210)와 전기적으로 연결된 제어 회로 기판(300)과; 상기 제 2 접속부(220)에 전기적으로 연결된 전력 회로 기판(500)을 포함하여 구성된다.
여기서, 본 고안의 전력용 반도체 모듈에는 상기 제어 회로 기판(300)을 고정시킬 수 있는 기구적인 구조물이 더 구비되어 있는 것이 바람직하다.
상기 기구적인 구조물은 상기 홈(110)의 측벽(112)에 형성된 돌출부(130)로 구현할 수 있다.
즉, 상기 돌출부(130)는 상기 제 1 접속부(210)에 올려져 접촉되어 있는 제어 회로 기판(300)의 상부에서 상기 제어 회로 기판(300)에 밀착되어 상기 제어 회로 기판(300)이 움직이지 않게 된다.
그리고, 상기 돌출부(130)는 경사면이 구비되어 있어, 상기 제어 회로 기판(300)을 상기 홈(110) 내부에 삽입시킨 후, 상기 돌출부(130)의 경사면에 도달될 때, 상기 제어 회로 기판(300)을 가압하면 상기 제어 회로 기판(300)이 상기 경사면을 따라 상기 돌출부(130)와 상기 홈(110) 사이 공간으로 밀려 들어가게 된다.
그러므로, 상기 제어 회로 기판(300)은 상기 홈(110)의 바닥면(111)에 돌출되는 제 1 접속부(210)에 접촉되면서 전기적으로 연결되고, 상기 돌출부(130)에 의해 상기 홈(110) 외부로 이탈되지 않는다.
이때, 상기 제어 회로 기판(300)은 다수의 칩들이 실장되어 있고, 상기 제 1 접속부(210)와 접촉되는 영역에는 도 3과 같이 금속 패턴 단자(310)가 형성되어 있어, 상기 제 1 접속부(210)와 상기 금속 패턴 단자(310)는 접촉되어 전기적으로 연결되는 것이다.
그리고, 상기 전력 회로 기판(500)도 다수의 칩들이 실장되어 있다.
여기서, 상기 기구적인 구조물은 상기 케이스(100)와 동일한 물질로 만들어지고, 상기 케이스(100)가 성형될 때 함께 만들어지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1과 2 접속부(210,220)는 일체로된 금속 구조물로 형성될 수 있다.
또, 상기 전력 회로 기판(500)에는 전극 패드가 형성되어 있고, 상기 전극 패드는 상기 제 2 접속부(220)와 솔더로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전력 회로 기판(500)은 소정의 지지부(550)에 실장되어 있고, 상기 지지부(550)는 상기 케이스(100)의 관통홀(120)을 폐색시키며, 상기 케이스(100) 하부에 본딩되어 구성될 수 있다.
여기서, 상기 지지부(550)는 히트 싱크로 구성할 수 있다.
따라서, 본 고안의 전력용 반도체 모듈은 전력 회로 기판과 제어 회로 기판을 하나의 모듈 내부에 패키징할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 고안의 전력용 반도체 모듈은 전력 회로 기판과 제어 회로 기판을 케이스에 패키징할 때 기구적인 구조물로 고정하고 접속부로 연결함으로써, 솔더가 필요하지 않아 제조 공정을 단순화시킬 수 있고, 제조 경비를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 2 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도이다.
전술된 기구적인 구조물은 케이스(100)에 고정된 탄성력이 있는 금속 구조물(131)로 구현할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 금속 구조물(131)은 제어 회로 기판(300)이 상기 케이스(100)의 홈(110)에 결합될 때, 상기 홈(110)의 측벽(112) 방향으로 변형되었다가 상기 제어 회로 기판(300)의 결합이 완료된 후, 원래의 상태로 복원되어 상기 제어 회로 기판(300)이 외부로 빠져나가지 않도록 고정한다.
그리고, 상기 금속 구조물(131)도 경사진 형상으로 상기 케이스(100)의 홈(110)의 측벽(112)에 고정되어 있다.
도 5는 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 3 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도이다.
전술된 기구적인 구조물은 케이스(100)의 홈(110) 바닥면(111)에 형성된 꺽쇠 구조물(132)로 구현될 수 있다.
그리고, 제어 회로 기판(300)에는 상기 꺽쇠 구조물(132)이 삽입되어 고정될 수 있는 홀(310)이 형성되어 있다.
그러므로, 상기 제어 회로 기판(300)이 상기 케이스(100)의 홈(110)에 결합될 때, 상기 꺽쇠 구조물(132)이 상기 제어 회로 기판(300)의 홀(310)에 삽입될 때, 변형되었다가 상기 제어 회로 기판(300)과 상기 케이스(100)의 결합이 완료되면 원래의 상태로 복원되어 상기 제어 회로 기판(300)이 외부로 빠져나가지 않도록 고정하는 것이다.
여기서, 상기 꺽쇠 구조물(132)은 상기 케이스(100)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
또, 상기 꺽쇠 구조물(132)은 도 6에 도시된 바와 같이, 탄성을 갖는 꺽쇠 형상의 금속 구조물(133)로 변형이 가능하다.
도 7은 본 고안에 따른 전력용 반도체 모듈의 기구적인 구조물의 제 5 실시예를 설명하기 위한 개략적인 일부 단면도이다.
본 고안에 적용된 기구적인 구조물로 케이스(100)의 홈(110) 측벽(111)에 형성된 돌출부(130)와 케이스(100)의 홈(110) 바닥면(111)에 형성된 꺽쇠 구조물(132)을 함께 적용할 수 있고, 제어 회로 기판(300)에는 상기 꺽쇠 구조물(132)이 삽입되어 고정될 수 있는 홀(310)이 형성되어 있다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기구적인 구조물로 케이스(100)의 홈(110) 측벽(111)에 형성된 돌출부(130)와 케이스(100)의 홈(110) 바닥면(111)에 형성된 탄성을 갖는 꺽쇠 형상의 금속 구조물(133)을 적용할 수도 있다.
또, 도 9와 같이, 상기 기구적인 구조물은 케이스(100)의 홈(110)의 측벽(112)에 고정된 탄성력이 있는 금속 구조물(131)과 케이스(100)의 홈(110) 바닥면(111)에 형성된 탄성을 갖는 꺽쇠 형상의 금속 구조물(133)을 함께 적용할 수도 있다.
게다가, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 기구적인 구조물은 케이스(100)의 홈(110)의 측벽(112)에 고정된 탄성력이 있는 금속 구조물(131)과 상기 케이스(100)의 홈(110) 바닥면(111)에 형성된 꺽쇠 구조물(132)로 구현할 수 있다.
본 고안은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (12)

  1. 홈과, 상기 홈의 바닥면에 형성된 관통홀이 구비된 케이스와;
    상기 케이스의 상기 홈의 바닥면에 돌출되는 제 1 접속부와;
    상기 제 1 접속부에 연결되고 상기 관통홀의 측벽에 노출된 제 2 접속부와;
    상기 제 1 접속부에 올려지고, 상기 제 1 접속부와 전기적으로 연결된 제어 회로 기판과;
    상기 제 2 접속부에 전기적으로 연결된 전력 회로 기판을 포함하여 구성된 전력용 반도체 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 회로 기판에는 전극 패드가 형성되어 있고, 상기 전극 패드는 상기 제 2 접속부와 솔더로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 접속부와 접촉되는 상기 제어 회로 기판 영역에는 금속 패턴 단자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 회로 기판을 고정시킬 수 있는 기구적인 구조물이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기구적인 구조물은,
    상기 홈의 측벽에 형성된 돌출부인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 돌출부는,
    경사면이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 기구적인 구조물은,
    상기 케이스의 홈 바닥면에 형성된 꺽쇠 구조물이고,
    상기 제어 회로 기판에는 상기 꺽쇠 구조물이 삽입되어 고정될 수 있는 홀이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 꺽쇠 구조물은,
    탄성을 갖는 꺽쇠 형상의 금속 구조물인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 기구적인 구조물은,
    상기 케이스의 홈 측벽에 형성된 돌출부와 상기 케이스의 홈 바닥면에 형성된 꺽쇠 구조물이고,
    상기 제어 회로 기판에는 상기 꺽쇠 구조물이 삽입되어 고정될 수 있는 홀이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 꺽쇠 구조물은,
    상기 케이스와 동일 재질인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 꺽쇠 구조물은,
    탄성을 갖는 꺽쇠 형상의 금속 구조물인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
  12. 청구항 9 내지 11 중 한 항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    탄성력이 있는 금속 구조물인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 모듈.
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