KR20110033848A - 접지 시스템 및 장치 - Google Patents

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콘스탄틴 보리소프
마이클 에스. 토드
스리샤 아디가마노르
이반 야드릭
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Abstract

본 발명은 제1전도성 층, 제2전도성 층; 상기 제1전도성 층과 제2전도성 층 사이에 배치된 기면; 상기 제2전도성 층에 부착되고, 접지 하네스를 거쳐 접지에 연결되는 베이스를 포함하는 가변속 드라이브의 반도체 모듈을 위한 접지 시스템에 관한 것이다. 상기 제1전도성 층은 반도체 모듈과 기면에 전기적으로 연결되고, 상기 기면에 의해 제2전도성 층으로부터 전기적으로 격리된다. 상기 제2전도성 층은 기면에 전기적으로 연결되고 접지에 전기적으로 연결되는 베이스와 기면 사이에 배치된다. 상기 제1전도성 층, 기면 및 제2전도성 층은 반도체 모듈 내에 순환 전류를 줄이기 위해 상기 반도체 모듈과 베이스 사이 그리고 전기 컨덕터와 베이스 사이에 캐패시턴스 통로를 형성한다.

Description

접지 시스템 및 장치 {GROUNDING SYSTEM AND APPARATUS}
본 발명은 접지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비전도성 히트싱크(heatsink)를 갖는 반도체 파워 소자(semiconductor power component)용 접지 시스템에 관한 것이다.
난방, 환기, 냉방 및 냉각(HVAC&R)의 적용을 위해 사용되는 가변속 드라이브(VSD)들은, 예컨대 절연게이트 양극성 트랜지스터 반도체 스위치와 같은 반도체 소자의 설치와 열관리를 위해 히트싱크 또는 쿨링 블럭(cooling block)을 사용할 수 있다. 상기 히트싱크는 구리와 같은 고효율의 열전도율을 갖는 금속으로 구성될 수 있다. 그러나, 금속 히트싱크는 히트싱크의 제조와 관련된 재료비와 인건비로 인해 고가일 수 있다. 또한, VSD는 플라스틱과 같은 비금속성 소재들로 형성된 히트싱크를 사용하여 재료비를 줄일 수 있다. 그러나, 플라스틱 히트싱크의 사용은 여전히 고가의 기계가공을 필요로 하고, 종래 플라스틱 히트싱크는 대형 사이즈와 낮은 사용량으로 인해 인젝션 몰딩으로 제조하기에 적합하지 않다. 개개의 히트싱크의 사이즈는 보통 히트싱크에 설치되는 반도체 부품의 수에 의해 결정된다.
히트싱크에 설치될 수 있는 반도체 부품의 일 타입으로는 반도체 모듈이 있다. 반도체 모듈은 하나 또는 그 이상의 반도체 소자가 설치되는 베이스를 포함한다. 상기 반도체 모듈의 베이스와 상부 전도성 층은 각각의 반도체 소자와 베이스 사이에 배치된 기면층에 의해 분리될 수 있다. 반도체 모듈에 사용되는 반도체 소자 또는 칩은 절연게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 이종 접합형 트랜지스터(BJT), 금속산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET), 반도체 제어 정류소자(SCR) 및 다른 적절한 3단자 반도체 소자를 포함한다. 상기 기면은 반도체 소자와 상기 베이스 사이, 그리고 상부 전도성 층과 상기 베이스 사이에 캐패시턴스를 기생하도록 한다.
반도체 모듈과 더불어 플라스틱 히트싱크의 사용은 기생 전류와 전하가 반도체 모듈 내에 전도체(current conductor)와 반도체 모듈의 베이스 사이에 형성되도록 한다. 그러한 기생 전류와 전하는 반도체 모듈을 위한 제어 신호를 간섭하게 되고, 그에 따라 모듈 내에 어떤 반도체 소자가 제어 신호에 의해 정상적으로 "오프(OFF)" 또는 비전도 상태가 되도록 요구될 때 어떤 반도체 소자가 "온(ON)" 또는 전도 상태가 되도록 하는 결과를 초래할 수 있다. 플라스틱 또는 비전도성 히트싱크는 반도체 모듈의 베이스가 시스템의 나머지 부분으로부터 전기적으로 고립되도록 한다; 그러므로 모듈로 공급되는 전압의 변화율에 의해 감소되는 어떤 기생 전류는 모듈 내에서 순환될 수 있고, 그에 따라 낮은 레벨의 제어 신호를 잠재적으로 간섭하고 모듈의 기능 불량을 야기하게 된다. 따라서, 비전도성 히트싱크에 설치된 반도체 모듈의 안전하고 신뢰성있는 작동이 가능한 방법 및 시스템이 필요하다.
본 발명은 비전도성 히트싱크에 설치되는 반도체 모듈의 안전하고 신뢰성있는 작동이 가능한 접지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 접지 시스템은 상부 전도성 층과 베이스 사이에 축적되는 전하를 제거하는 동시에, 반도체 모듈 내에 다른 컨덕터(도체 혹은 전도체)들 사이에 축적되는 전하를 제거한다. 상기 접지 시스템은 반도체 모듈에 출적된 전하를 줄이고, 반도체 모듈의 파손을 야기하고 반도체 모듈이 합병되는 VSD의 다른 전기 부품의 손상을 초래할 수 있는 반도체 소자의 불규칙한 작동과 기생 전류를 감소시킨다.
본 발명에 따른 일실시예는 반도체 모듈용 접지 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 반도체 모듈에 전기적으로 연결될 수 있는 제1전도성 층, 제2전도성 층, 상기 제1전도성 층과 제2전도성 층 사이에 배치되고 제1전도성 층과 제2전도성 층에 전기적으로 연결되는 기면 및 상기 제2전도성 층에 연결되는 베이스를 포함한다. 상기 베이스는 접지에 전기적으로 연결되고, 상기 제2전도성 층에 전기적으로 연결된다. 상기 제1전도성 층은 상기 기면에 의해 제2전도성 층으로부터 전기적으로 격리된다. 상기 제1전도성 층, 기면 및 제2전도성 층은 반도체 모듈에서 발생되는 기생 전류를 줄이기 위해 반도체 모듈과 베이스 사이에 캐패시턴스 통로를 형성한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는 파워 반도체 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 베이스에 설치된 반도체 모듈과 연합 제어 회로소자(associated control circuitry)을 포함한다. 비전도성 히트싱크는 상기 베이스와 열교환하고 액체 소스(source)와 유체교환한다. 또한, 상기 장치는 제1전도성 층, 제2전도성 층; 상기 제1전도성 층과 제2전도성 층 사이에 배치된 기면; 및 상기 제2전도성 층에 부착되고, VSD 시스템에 구비된(연결된) 접지 또는 다른 적절한 전압 기준점에 접지 하네스를 거쳐 연결되는 베이스;로 구성된 접지 어셈블리를 포함한다. 상기 제1전도성 층은 상기 반도체 모듈 및 기면과 전기적으로 접촉하고, 상기 기면에 의해 제2전도성 층으로부터 전기적으로 격리된다. 상기 제2전도성 층은 상기 기면과 전기적으로 접촉하고, 접지와 전기적으로 연결되는 상기 베이스와 기면 사이에 배치된다. 상기 제1전도성 층, 기면 및 제2전도성 층은 반도체 모듈 내에 순환 전류를 줄이기 위해 상기 반도체 모듈과 베이스 사이 그리고 컨덕터와 상기 베이스 사이에 기생 캐패시턴스 통로를 형성한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 가변속 드라이브에 관한 것이다. 상기 드라이브는 AC 전원에 연결된 컨버터 스테이지(stage), 상기 컨버터 스테이지에 연결된 DC 링크 및 상기 DC 링크에 연결된 인터버 스테이지를 포함한다. 상기 인버터 스테이지는 DC 링크로부터의 DC 전압을 가변 전압과 가변 주파수를 갖는 출력 AC 전력으로 변환하도록 구성된다. 또한, 상기 인버터는 하나 또는 그 이상의 반도체 모듈과 연합 제어 회로소자, 베이스에 설치되는 각각의 반도체 모듈을 포함한다. 비전도성 히트싱크는 상기 베이스와 열교환하고 액체 소스(source)와 유체교환하도록 배치된다. 또한, 상기 인버터는 접지 어셈블리를 포함한다. 상기 접지 어셈블리는 상기 반도체 모듈에 전기적으로 연결될 수 있는 제1전도성 층, 제2전도성 층, 상기 제1전도성 층과 제2전도성 층 사이에 배치되고 상기 제1전도성 층과 제2전도성 층에 전기적으로 연결되는 기면, 및 상기 제2전도성 층에 연결되는 베이스를 포함한다. 상기 베이스는 접지에 전기적으로 연결되고, 제2전도성 층에 전기적으로 연결된다. 상기 제1전도성 층은 기면에 의해 제2전도성 층으로부터 전기적으로 격리된다. 상기 제1전도성 층, 기면 및 제2전도성 층은 반도체 모듈에서 발생된 기생 전류를 줄이기 위해 상기 반도체 모듈과 베이스 사이에 캐패시턴스 통로를 형성한다.
이하 설명되는 본 발명에 따른 어떤 실시예는 반도체 모듈의 전도성 전기 통로와 베이스 사이에 축적된 전하의 결과로서 가변속 드라이브에 구성한 반도체 모듈을 통해 슛스로 전류(shoot-through current)를 제거할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 의하면 반도체 모듈의 전도성 전기 통로와 베이스 사이에 축적된 전하의 결과로서 가변속 드라이브에 구성한 반도체 모듈을 통해 슛스로 전류(shoot-through current)를 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 상업 환경에서 난방, 환기, 냉방 및 냉동(HVAC&R) 시스템의 일실시예를 나타낸 도면
도 2는 도 1의 일실시예에서 사용되는 HVAC&R 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면
도 3은 HVAC&R 시스템에 설치된 가변속 드라이브(VSD)의 일실시예를 도시한 도면
도 4는 히트싱크를 갖는 가변속 드라이브 시스템의 일실시예를 부분 분해하여 도시한 도면
도 5는 본 발명에 따른 히트싱크의 일실시예를 도시한 상면 사시도
도 6은 본 발명에 따른 히트싱크의 일실시예를 도시한 저면 사시도
도 7은 인쇄회로기판, 반도체 모듈 및 히트싱크을 포함하는 VSD의 일부를 도시한 상면 사시도
도 8은 반도체 모듈을 개략적으로 도시한 횡단면도
도 1은 상업 셋팅(setting)용 빌딩(12)의 난방, 환기, 냉방 시스템(HVAC 시스템, 10)을 위한 환경을 일예로 나타낸다. 시스템(10)은 빌딩(12)을 냉각시키기 위해 사용되는 냉각액체를 공급할 수 있는 증기압축시스템(14)으로 통합되는 압축기를 포함할 수 있다. 또한, 시스템(10)은 빌딩(12)을 난방하기 위해 사용되는 가열액체를 공급하는 보일러(16)와, 빌딩(12)을 통과하는 공기를 순환시키는 공기분배시스템을 포함할 수 있다. 상기 공기분배시스템은 에어리턴덕트(18), 에어공급덕트(20) 및 에어핸들러(22)를 포함할 수 있다. 에어핸들러(22)는 도관(24)에 의해 보일러(16)와 증기압축시스템(14)에 연결되는 열교환기를 포함할 수 있다. 상기 에어핸들러(22)의 열교환기는 시스템(10)의 작동 모드에 따라 보일러(16)로부터 가열액체를 공급받거나 증기압축시스템(14)로부터 냉각액체를 공급받는다. 시스템(10)은 빌딩(12)의 각 층마다 각각의 에어핸들러를 갖는 구조로 보여지나, 이러한 에어핸들러들은 층 사이 혹은 중간에 공유되는 것으로 인식될 것이다.
도 2는 도 1의 빌딩(12)에 사용되는 VSD(26)를 갖는 시스템(14)의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 시스템(10)은 압축기(28), 응축기(30), 액체 냉각기 혹은 증발기(32) 및 컨트롤패널(34)을 포함한다. 압축기(28)는 VSD(26)에 의해 전원을 공급받는 모터(36)에 의해 구동된다. 예컨대, VSD(26)는 벡터형 드라이브 또는 가변 전압, 가변 주파수(VVVF) 드라이브일 수 있다. VSD(26)는 AC 전원(38)으로부터 특정 고정 전압(fixed line voltage)과 고정 주파수(fixed line frequency)를 갖는 AC 전력을 공급받고, 요구 전압과 요구 주파수에서 모터(36)에 AC 전력을 제공하며, 상기 요구 전압과 요구 주파수는 특정 조건을 만족시키기 위해 변경될 수 있다. 컨트롤패널(34)은 서로 다른 다양한 구성요소들, 예를 들어 아날로그 디지털(A/D) 컨버터, 마이크로프로세서, 비휘발성 기억장치 및 시스템(10)의 작동을 제어하기 위한 인터페이스 보드(interface board)를 포함할 수 있다. 또한, 컨트롤패널(34)은 VSD(26)의 작동 및 모터(36)를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
압축기(28)는 냉각증기를 압축하고, 배출관을 통해 상기 냉각증기를 응축기(30)로 전달한다. 압축기(28)는 어떤 적절한 타입의 압축기일 수 있는데, 예를 들어 스크류 압축기, 원심 압축기, 왕복(reciprocating) 압축기, 스크롤 압축기 등등으로 구성될 수 있다. 압축기(28)에 의해 응축기(30)로 전달되는 냉각증기는 공기 혹은 물과 같은 유체와 열교환 관계를 맺게 되고, 이러한 유체와 열교환하게 됨에 따라 냉각액체로 상변화하게 된다. 응축기(30)로부터 응축된 액상냉매는 팽창장치(미도시)를 거쳐 증발기(32)로 흐르게 된다.
증발기(32)는 냉방부하의 공급라인과 복귀라인을 위한 연결수단(connection)들을 포함한다. 세컨더리 액체(secondary liquid), 예를 들어 물, 에틸렌, 염화칼슘 브라인(brine) 또는 염화 나트륨 브라인은 복귀라인을 거쳐 증발기(32)로 이동하고, 공급라인을 거쳐 증발기(32)에서 배출된다. 증발기(32)에서 액상냉매는 세컨더리 액체의 온도를 낮추기 위해 세컨더리 액체와 열교환 관계를 맺게 된다. 증발기(32)에서 냉각액체는 세컨더리 액체와의 열교환 관계로 인해 냉각증기로 상변화하게 된다. 증발기(32)의 기상냉매는 증발기(32)에서 배출되고, 사이클(cycle)을 완성하기 위해 흡입관에 의해 압축기(28)로 복귀한다.
도 3은 HVAC&R 시스템의 증기압축시스템의 일예를 도시한 도면이다. VSD(26)는 증발기(32)의 상부에서 모터(36)와 컨트롤패널(34)에 근접하게 설치된다. 모터(36)는 증발기(32)의 맞은편에 놓인 응축기(30) 상에 설치된다. VSD(26)의 출력 배선(output wiring, 미도시)은 모터(36)용 모터 리드(lead, 미도시)에 연결되어 모터(36)에 동력을 공급하고 압축기(28)를 구동한다.
도 4는 히트싱크(42)와 열접촉하게 배열된 다수의 전력 반도체 모듈 또는 IGBT 모듈(40)을 갖는 가변속 드라이브(26)의 일부를 도시한 도면이다. VSD(26)는 HVAC 시스템 또는 다른 적용에서 압축기 혹은 다른 기기용 모터에 요구 전력을 제공하는데 사용될 수 있다. 예컨대, HVAC 시스템에서, VSD(26)에 의해 동력 공급된 모터는 증기압축시스템의 압축기를 구동할 수 있다. 일실시예로, 모듈(40)은 VSD의 3상 컨버터 또는 인버터를 충족하기(implementing) 위해 독일 노이비베르크(Neubiberg)의 Infineon Technologies 에 의해 제조된 바와 같은 3 듀얼 IGBT 모듈을 포함하긴 하나, 최적의 작동을 위해 냉각을 요구하는 다른 반도체 소자 또는 다른 전자 부품은 히트싱크(42)와 함께 냉각될 수 있다. 냉각유체도관(43,45)은 히트싱크(42)로 냉각유체를 각기 안내하기 위해 유입통로(47) 및 배출통로(49)에 연결된다. 도관(43,45)은 냉각유체를 히트싱크(42)에 공급하기 위해 냉각유체의 연속 소스(continuous source)에 연결된다. 응축기(30)의 물과 같은 유체는 도관(43)을 통해 히트싱크(42)로 유입되고 도관(45)을 통해 히트싱크(42)에서 배출된다. 엔드플레이트(39)는 상호연결된 일련의 히트싱크(42)들의 단부에 위치한 하나의 히트싱크(42)에 고정되어, 도관(43)으로부터 도관(45)으로 유체의 유동을 유도한다.
히트싱크(42)는 모터(36)에 전력을 공급하는 반도체 모듈(40)로부터 열을 제거한다. 반도체 모듈(40)은 히트싱크(42)에 씰링된 형태로 부착될 수 있다. 바람직하게, 히트싱크(42)에 공급되는 냉각유체는 폐루프에서 히트싱크(42)와 열교환기(heat exchanger)를 통과하여 흐르는 물이다. 상기 열교환기(미도시)는 히트싱크(42)로 복귀하기 전에 냉각유체의 온도를 감온시킨다. 상기 열교환기는 HVAC 시스템의 냉각타워에서 배출된 물이 히트싱크(42)에 공급된 물을 냉각하기 위해 사용되는 쉘(shell) 및 튜브 타입의 열교환기일 수 있다.
일실시예로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 히트싱크(42)는 상면(48)에 형성된 채널(46)을 갖는 플라스틱 바디(44)를 포함한다. 다른 예로, 히트싱크(42)는 세라믹이나 고무와 같은 비전도성 소재로 이루어질 수 있다. 전자 부품, 예컨대 반도체 스위치나 반도체 모듈은 상면(48)에 설치될 수 있다. 상면(48)에 형성된 채널(46)은 베이스(104, 도 7 참조)와 구성요소 사이에 씰링(sealing)을 형성하기 위해 오링(미도시)용 공간을 제공한다. 바디(44)는 바디(44)를 통해 연장되는 유입통로(47)와 배출통로(49)를 갖는다. 유입통로(47)와 배출통로(49)는 미리 설정된 직경(60)을 갖거나 또는 상호 마주하는 측면용 횡단면 영역을 가지며, 이러한 직경(60)이나 횡단면 영역은 다수의 히트싱크(42)가 함께 사용될 때 유량과 압력강하 조건을 만족하는 크기로 형성된다. 응축기(30)에서 배출된 물과 같은 액체는 구성요소에 쿨링(cooling)을 제공하기 위해 유입통로(47)와 배출통로(49)를 통해 순환된다.
바디(44)는 구성요소(미도시)에 쿨링 제공을 위해 상면(48)에 형성된 터브(41)를 갖는다. 유입통로(47)를 통해 유동하는 냉각유체의 일부는 터브 입구(51)를 통해 흐름 전환되고, 터브(41)를 거쳐서, 터브 출구(53)를 통해 방류된다. 그리고나서, 상기 냉각유체는 배출통로(49)를 통해 흐르게 된다. 터브(41)를 가로질러 흐르는 냉각유체는 반도체 모듈(미도시)의 베이스와 직접 접하게 된다. 상기 냉각유체는 반도체 모듈을 냉각하기 위해 상기 베이스와 열교환한다. 다수의 히트싱크(42)들은 다수의 전자 부품(40) 및 그 베이스(104)의 거치를 위해 함께 연결될 수 있다.
히트싱크에 대한 보다 자세한 설명은 "쿨링 멤버"라는 명칭으로 2008년 3월 28일에 제출된 미국 특허출원번호 12/057,787 호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 본 명세서에서 온전히 참조될 수 있다.
도 7은 상호연결된 다수의 히트싱크(42)를 도시한 도면으로, 히트싱크(42)는 냉각을 위해 히트싱크(42) 위에 설치된 상응하는 구성요소(74)를 갖는다. VSD(미도시)가 하나 이상의 구성요소(74)를 갖을 때, 각 구성요소(74)는 상응하는 히트싱크(42)에 설치된다. 도시된 바와 같이, 구성요소(74)는 회로기판(75)을 갖는 반도체 모듈(40)이다. 예컨대, VSD가 4개의 구성요소(74)를 가지면, 각 구성요소(74)는 개개의 히트싱크(42)에 설치되고 각 히트싱크(42)는 인접한 히트싱크(42)에 고정된다.
보이는 바와 같이, 도 8은 베이스(104)와 반도체 모듈(40) 내측에 배치된 하나 또는 둘 이상의 구리 도체(106) 사이에 축적한 전하를 제거하는 실시예를 보여준다. 반도체 모듈(40)을 빠르게 스위칭함은 모듈의 출력에서 고품질의 전압과 전류를 획득할 수 있으나, 반도체 모듈(40)의 고속 스위칭 공정은 반도체 모듈(40) 내측에 캐패시턴스를 연결함에 의해 발생되는 통로를 통해 흐르는 기생 전류를 야기한다. 이렇게 야기된 기생 전류는 반도체 모듈(40)의 컨트롤 회로로 흐르게 되고, 반도체 소자(112)를 온(ON) 상태로 하는 우발적인 스위칭을 초래하여, 반도체 모듈(40)의 베이스(104)와, 접지(108) 또는 다른 적절한 전압 기준점(voltage reference point) 사이에 접지 연결이 제공되지 않도록 한다. 온(ON) 상태로의 우발적인 스위칭은 반도체 모듈(40)의 양극과 음극 사이에 회로 단락을 야기할 수 있고, 그 결과 반도체 모듈(40)을 통과하는 고전류 흐름을 초래하여 VSD(26)의 반도체 모듈(40)과 컨트롤 회로를 손상시킬 수 있다. 반도체 모듈(40)에서 그러한 회로 단락 상태는 보통 슛스로 전류(shoot-through current)로 언급되며, 반도체 모듈(40)에서 발생함이 방지되어야 한다.
도 8에서 앞쪽에 설치된 구성은 대체로 순환하는 기생 전류에 의해 발생된 전하가 반도체 모듈(40) 상에 축적됨을 방지한다. 반도체 모듈(40)은 기면층(110), 기면층(110)에 설치된 반도체 소자(112) 및 와이어 본드(106)를 포함하며, 상기 와이어 본드(106)는 반도체 소자(112)와 내부 반도체 소자 컨덕터(미도시) 사이에 유연한 전기 연결을 제공한다. 전도성 소재의 제1층(102)은 반도체 소자(112)와 기면층(110) 사이에 배치되고, 전도성 소재의 제2층(103)은 기면층(110)과 각 반도체 모듈(40)의 베이스(104) 사이에 배치된다. 전도성 층(conductive layer)은 예컨대, 구리, 알루미늄, 금, 은 및 이들의 합금으로 이루어지거나, 또는 전도성(electroconductive) 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다. 베이스(104)는 하나 또는 둘 이상의 접지 컨덕터(114)를 거쳐 접지(108) 또는 다른 적절한 전압기준점, 예컨대 DC 링크의 음극 레일에 연결된다. 일실시예로, 제2 전도성 소재층(103)은 솔더(solder, 118)를 통해 베이스(104)에 연결된다. 기면층(110)은 비전도성 또는 절연성 소재로 형성된다. 일실시예로, 기면층은 세라믹 소재일 수 있긴 하나, 다른 많은 비전도성 소재들이 기면층(110)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 기면(110)에 의해 분리되는 두 개의 전도성 소재 층(102,103)의 구성은 반도체 소자(112) 내부 컨덕터와 와이어 본드(106)를 접지된 베이스(104)에 연결하는 캐패시턴스에 연결시킨다(introduce). 추가적인 전도성 연결은 전하가 베이스(104)와 반도체 모듈(40)의 전도성 파트 사이에 축적됨을 방지함과 동시에, 모듈 측에 흐르는 기생 전류 또는 순환 전류의 중대한(significant) 감쇄를 초래하는 반도체 모듈의 전도성 파트들 사이에 축적됨을 방지하여서, 슛스로 전류가 반도체 모듈(40)에 발생하는 것을 방지한다.
이상에서 본 발명의 실시예들이 다양하게 실시 설명되었으나, 이는 첨부된 특허청구범위를 벗어나지 않는 본 발명의 범위 내에서 해당 기술분야의 숙련자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있으며(예를 들어, 사이즈, 치수, 구조, 형상 그리고 다양한 부재들의 크기, 파라미터(예를 들어, 온도, 압력 등), 사용 소재들, 설치 배열, 컬러, 위치 등의 변형), 또한 본 발명에 따른 여러 실시예들은 다양하게 조합 변형될 수 있으나, 본 발명이 이에 의해 한정되지 않음은 자명하며, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 기술 범위 내에 포함되는 모든 실시예들을 포함한다.
12 : 빌딩
14 : 증기압축시스템
16 : 보일러
18 : 에어리턴덕트
20 : 에어공급덕트
22 : 에어핸들러
24 : 도관
26 : 가변속 드라이브, VSD
28 : 압축기
30 : 응축기
32 : 증발기
34 : 컨트롤패널
40 : 반도체 모듈
41 : 터브
42 : 히트싱크
46 : 채널
47 : 유입통로
49 : 배출통로
102 : 제1전도성 층, 전도성 소재의 제1층
103 : 제2전도성 층, 전도성 소재의 제2층
104 : 베이스
110 : 기면층
112 : 반도체 소자

Claims (19)

  1. 반도체 모듈에 전기적으로 연결될 수 있는 제1전도성 층;
    제2전도성 층;
    상기 제1전도성 층과 제2전도성 층 사이에 배치되고, 상기 제1전도성 층과 제2전도성 층에 전기적으로 연결되는 기면; 및
    상기 제2전도성 층에 연결되고, 접지에 전기적으로 연결되며, 상기 제2전도성 층에 전기적으로 연결되는 베이스;를 포함하고,
    상기 제1전도성 층은 상기 기면에 의해 상기 제2전도성 층으로부터 전기적으로 절연되며,
    상기 제1전도성 층, 기면 및 제2전도성 층은 상기 반도체 모듈에 발생된 기생 전류를 줄이기 위해 반도체 모듈과 베이스 사이에 캐패시턴스 통로를 형성한 것을 특징으로 하는 반도체 모듈용 접지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 모듈은 n 절연게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 이종 접합형 트랜지스터(BJT), 금속산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET), 반도체 제어 정류소자(SCR) 및 다른 3단자 반도체 소자로 이루어진 그룹 중 선택된 것을 특징으로 하는 반도체 모듈용 접지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1전도성 층과 제2전도성 층은 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹 중 선택된 전도성 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 모듈용 접지 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2전도성 층은 접촉면의 일부 가장자리에 솔더(solder) 연결을 통해 상기 베이스에 부착된 것을 특징으로 하는 반도체 모듈용 접지 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기면층은 세라믹 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 모듈용 접지 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기면층은 비전도성 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 모듈용 접지 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스는 일단에서 베이스에 부착되고 타단에서 VSD 시스템의 접지 또는 다른 적절한 전압 기준점에 부착되는 컨덕터에 의해 접지에 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈용 접지 시스템.
  8. 베이스에 설치된 반도체 모듈과 연합 제어 회로소자(associated control circuitry);
    상기 베이스와 열교환하고 액체 소스(source)와 유체교환하는 비전도성 히트싱크; 및
    제1전도성 층, 제2전도성 층; 상기 제1전도성 층과 제2전도성 층 사이에 배치된 기면; 상기 제2전도성 층에 부착되고, 접지에 연결되는 베이스;로 구성된 접지 어셈블리;를 포함하여 구성되고,
    상기 제1전도성 층은 상기 반도체 모듈 및 기면과 전기적으로 접촉하고, 상기 기면에 의해 제2전도성 층으로부터 전기적으로 격리되며,
    상기 제2전도성 층은 상기 기면과 전기적으로 접촉하고, 접지와 전기적으로 연결되는 상기 베이스와 기면 사이에 배치되며,
    상기 제1전도성 층, 기면 및 제2전도성 층은 순환 전류를 줄이기 위해 상기 반도체 모듈과 베이스 사이에 캐패시턴스 통로를 형성한 것을 특징으로 하는 파워 반도체 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 히트싱크는
    상기 반도체 모듈을 받칠 수 있게 형성된 표면을 갖는 바디,
    상기 베이스의 표면에 배치된 터브;
    상기 액체를 수용하기 위한 형태로 베이스에 형성된 통로;로 구성되고,
    상기 통로를 통해 흐르는 액체의 일부는 반도체 스위치로부터 냉각수로 열을 전달하기 위해 상기 베이스와 열교환하는 상기 터브를 거쳐서 흐름 전환되는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 반도체 모듈은 절연게이트 양극성 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 파워 반도체 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1전도성 층과 제2전도성 층은 전도성 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 파워 반도체 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 금속은 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹 중 선택된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2전도성 층은 솔더(solder) 연결을 통해 상기 베이스에 부착된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 장치.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 기면은 세라믹 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 장치.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 기면은 비전도성 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 장치.
  16. 청구항 8에 있어서,
    상기 베이스는 컨덕터에 의해 접지에 연결된 것을 특징으로 하는 파워 반도체 장치.
  17. AC 전원에 연결된 컨버터, 상기 컨버터에 연결된 DC 링크,
    상기 DC 링크에 연결되고, DC 링크로부터의 DC 전압을 가변 전압과 가변 주파수를 갖는 출력 AC 전력으로 변환하도록 구성된 인버터를 포함하며;
    상기 인버터는 베이스에 설치된 적어도 하나 이상의 반도체 모듈과 연합 제어 회로소자; 상기 베이스와 열교환하고 액체 소스(source)와 유체교환하는 비전도성 히트싱크;로 구성되고,
    상기 반도체 모듈에 전기적으로 연결될 수 있는 제1전도성 층; 제2전도성 층; 상기 제1전도성 층과 제2전도성 층 사이에 배치되고, 상기 제1전도성 층과 제2전도성 층에 전기적으로 연결되는 기면; 상기 제2전도성 층에 연결되고, 접지에 전기적으로 연결되며, 제2전도성 층에 전기적으로 연결되는 베이스;로 구성된 접지 어셈블리를 포함하며;
    상기 제1전도성 층은 기면에 의해 제2전도성 층으로부터 전기적으로 격리되고;
    상기 제1전도성 층, 기면 및 제2전도성 층은 반도체 모듈에서 순환 전류를 줄이기 위해 상기 반도체 모듈과 베이스 사이에 캐패시턴스 통로를 형성한 것을 특징으로 하는 가변속 드라이브.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 반도체 모듈은 절연게이트 양극성 트랜지스트인 것을 특징으로 하는 가변속 드라이브.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2전도성 층은 솔더(solder) 연결을 통해 상기 베이스에 부착된 것을 특징으로 하는 가변속 드라이브.
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