KR20130059147A - 전력 모듈 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 전력 모듈 패키지는 서로 순차적으로 형성된 제1 유로부, 제2 유로부 및 제3 유로부를 포함하며 제1 유로부와 제3 유로부가 서로 단차를 갖도록 형성된 제1 방열 플레이트; 제1 방열 플레이트의 하부에 형성되며, 일면 및 타면을 갖고, 일면에 반도체 소자 실장홈을 가지며, 일단은 제2 유로부와 연결되고 타단은 제3 유로부와 연결된 제4 유로부를 포함하는 제2 방열 플레이트; 제1 방열 플레이트 및 제2 방열 플레이트 상에 형성된 절연층; 절연층 상에 형성된 회로패턴 및 접속패드를 포함하는 메탈층; 및 메탈층 상에 형성된 반도체 소자;를 포함하고, 제1 유로부를 통해 유입된 냉각물질은 제2 유로부를 기준으로 제3 유로부와 제4 유로부로 분배되는 것을 특징으로 한다.

Description

전력 모듈 패키지{Power Module Package}
본 발명은 전력 모듈 패키지에 관한 것이다.
전 세계적으로 에너지 사용량이 증가함에 따라, 제한된 에너지의 효율적인 사용에 지대한 관심을 가지기 시작했다. 전력 모듈의 확대 적용에 따라 시장의 요구는 다기능 소형화되고 있으며, 이에 따른 전자 부품의 발열 문제는 모듈 전체의 성능을 떨어뜨리는 결과를 초래하고 있다.
따라서, 전력 모듈의 효율 증대와 고신뢰성 확보를 위해서는 상술한 발열 문제를 해결할 수 있는 고방열 수냉식 전력 모듈 패키지 구조가 요구된다.
일반적으로 방열 시스템의 경우, 문헌 1에서 개시하고 있는 바와 같이, 전력 모듈 패키지와 방열 시스템을 별도로 제작한 후 결합하는 구조로, 각각에 대한 제조 단가가 높고 방열 시스템의 방열 효율을 높여 주기 위한 수냉 채널의 디자인의 변경이 어렵기 때문에 다양한 모듈의 적용과 효율적인 방열이 어려운 상태이다.
또한, 상술한 구조의 방열 시스템은 전력 모듈의 구조상 한면 만 방열하는 형태를 가짐으로써 전기자동차, 산업, 신재생용 등 다양한 분야에 적용되는 고발열 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 채용한 전력 모듈 패키지에는 적용하기가 어려운 단점이 있으며, 이러한 방열 효율의 저하는 고발열 반도체 소자들의 고집적화를 어렵게 만든다.
[문헌 1] KR 10-2004-0064995 A 2004. 7. 21
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 상하부 통합 형태의 냉각유로를 포함하는 기판 역할이 가능한 방열 플레이트를 적용하여, 고집적화, 소형화 및 경량화가 가능한 구조의 전력 모듈 패키지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 전력 모듈 패키지는, 서로 순차적으로 형성된 제1 유로부, 제2 유로부 및 제3 유로부를 포함하며 상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부가 서로 단차를 갖도록 형성된 제1 방열 플레이트;
상기 제1 방열 플레이트의 하부에 형성되며, 일면 및 타면을 갖고, 상기 일면에 반도체 소자 실장홈을 가지며, 일단은 상기 제2 유로부와 연결되고 타단은 상기 제3 유로부와 연결된 제4 유로부를 포함하는 제2 방열 플레이트;
상기 제1 방열 플레이트 및 상기 제2 방열 플레이트 상에 형성된 절연층;
상기 절연층 상에 형성된 회로패턴 및 접속패드를 포함하는 메탈층; 및
상기 메탈층 상에 형성된 반도체 소자;
를 포함하고, 상기 제1 유로부를 통해 유입된 냉각물질은 상기 제2 유로부를 기준으로 상기 제3 유로부와 상기 제4 유로부로 분배될 수 있다.
또한, 상기 제1 방열 플레이트 및 제2 방열 플레이트는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 반도체 소자는 전력 소자와 제어 소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반도체 소자가 전력 소자인 경우,
상기 반도체 소자는 상기 제1 방열 플레이트측의 메탈층과 상기 제2 방열 플레이트측의 메탈층 사이에 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각물질은 물 또는 냉매일 수 있다.
또한, 상기 절연층은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 유로부는 상기 냉각물질이 유입되는 영역이고, 상기 제3 유로부는 상기 냉각물질이 유출되는 영역일 수 있다.
또한, 상기 절연층은 상기 제1 방열 플레이트와 상기 제2 방열 플레이트의 대향면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 반도체 소자는 상기 반도체 소자 실장홈 내에 위치하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 반도체 소자와 상기 메탈층 사이에 형성된 접착층;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 유로부, 제2 유로부 및 제3 유로부는 상기 제1 방열 플레이트의 두께 방향을 기준으로 중앙에 순차적으로 연결되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 유로부와 상기 제3 유로부는 각각 상기 제4 유로부와 접촉되는 면에 상기 제2 방열 플레이트 방향으로 형성된 홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제4 유로부는 상기 제2 방열 플레이트의 두께 방향을 기준으로 중앙에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 방열 플레이트는,
상기 일면의 상기 제4 유로부의 일단에 연결되게 형성되되, 상기 제1 유로부, 제2 유로부, 제3 유로부 및 제4 유로부에 대응되는 제1 연결홈을 포함하는 제1 연결부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 방열 플레이트는,
상기 일면의 상기 제4 유로부의 타단에 연결되게 형성되되, 상기 제3 유로부 및 제4 유로부에 대응되는 제2 연결홈을 포함하는 제2 연결부;를 더 포함할 수 있다.
다른 본 발명의 전력 모듈 패키지는 서로 순차적으로 형성된 제1 유로부, 제2 유로부 및 제3 유로부를 포함하며 상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부가 서로 단차를 갖도록 형성된 제1 방열 플레이트;
상기 제1 방열 플레이트의 하부에 형성되며, 일면 및 타면을 갖고, 상기 일면에 반도체 소자 실장홈을 가지며, 일단은 상기 제2 유로부와 연결되고 타단은 상기 제3 유로부와 연결된 제4 유로부를 포함하는 제2 방열 플레이트;
를 포함하며, 상기 제1 유로부를 통해 유입된 냉각물질은 상기 제2 유로부를 기준으로 상기 제3 유로부와 상기 제4 유로부로 분배되고,
상기 제2 방열 플레이트는, 상기 일면의 상기 제4 유로부의 일단에 연결되게 형성되되 상기 제1 유로부, 제2 유로부, 제3 유로부 및 제4 유로부에 대응되는 제1 연결홈을 포함하는 제1 연결부 및 상기 일면의 상기 제4 유로부의 타단에 연결되게 형성되되 상기 제3 유로부 및 제4 유로부에 대응되는 제2 연결홈을 포함하는 제2 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 방열 플레이트 및 상기 제2 방열 플레이트 상에 형성된 절연층; 상기 절연층 상에 형성된 회로패턴 및 접속패드를 포함하는 메탈층; 및 상기 메탈층 상에 형성된 반도체 소자;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시예에 의한 전력 모듈 패키지는 기판 역할을 포함한 방열 플레이트 내에 냉각물질이 흐르는 통합 냉각유로를 형성함에 따라, 전력 모듈 패키지의 고집적화, 소형화 및 경량화가 가능하다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 상부와 하부 모두에 냉각물질이 흐르는 냉각유로를 적용하기 때문에, 발열이 큰 반도체 소자의 열을 효율적으로 방출할 수 있으며, 이로 인해, 전력 모듈 패키지의 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전력 모듈 패키지의 구성을 상세하게 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 제1 방열 플레이트와 제2 방열 플레이트를 결합하기 전의 구성을 상세하게 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 제1 연결부의 구성을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 제2 연결부의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
전력 모듈 패키지
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전력 모듈 패키지의 구성을 상세하게 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 제1 방열 플레이트와 제2 방열 플레이트를 결합하기 전의 구성을 상세하게 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 제1 연결부의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 제2 연결부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 전력 모듈 패키지(100)는 서로 순차적으로 형성된 제1 유로부(111), 제2 유로부(112) 및 제3 유로부(113)를 포함하며 상기 제1 유로부(111)와 상기 제3 유로부(113)가 서로 단차를 갖도록 형성된 제1 방열 플레이트(110), 제1 방열 플레이트(110)의 하부에 형성되며, 일면 및 타면을 갖고, 상기 일면에 반도체 소자 실장홈(122)을 가지며, 일단은 상기 제2 유로부(112)와 연결되고 타단은 상기 제3 유로부(113)와 연결된 제4 유로부(121)를 포함하는 제2 방열 플레이트(120)를 포함할 수 있다.
여기에서, 제1 유로부(111)를 통해 유입된 냉각물질은 제2 유로부(112)를 기준으로 제3 유로부(113)와 제4 유로부(121)로 분배될 수 있다.
상기 냉각물질은 물 또는 냉매를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않으며, 유로부를 따라 흐르면서 전력 모듈 패키지(100)에서 발생하는 열을 방출할 수 있는 물질이면 모두 가능하다.
또한, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 제1 유로부(111)는 냉각물질이 유입되는 영역이고, 제3 유로부(113)는 냉각물질이 유출되는 영역일 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 전력 모듈 패키지(100)는 상부와 하부에 유로부가 각각 형성되지만, 각각에 대한 유입부와 유출부는 하나로 통합된 형태인 것이다.
도 1 및 도 2에서 도시하는 바와 같이, 제1 유로부(111), 제2 유로부(112) 및 제3 유로부(113)는 제1 방열 플레이트(110)의 두께 방향을 기준으로 중앙에 순차적으로 연결되게 형성될 수 있다.
또한, 제2 유로부(112)와 제3 유로부(113)는 각각 제4 유로부(121)와 접촉되는 면에 제2 방열 플레이트(120) 방향으로 형성된 홀이 형성될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 제1 유로부(111)를 통해 유입된 냉각물질이 제2 유로부(112)를 기준으로 제3 유로부(113)와 제4 유로부(121)로 분배되는 것이다.
또한, 제4 유로부(121)로 유입된 냉각물질은 제3 유로부(113)를 통해 유출된다.
상술한 바와 같이, 제1 유로부(111)와 제3 유로부(113)는 냉각물질의 균등한 분배를 위해 제2 유로부(112)를 기준으로 단차를 가지도록 형성된다.
이러한 구조는 제3 유로부(113)의 냉각물질 유입 저항을 높여 줌으로써, 중력에 의해 하부 유로에 해당하는 제4 유로부(121)로의 냉각물질 유입을 촉진하여 상부와 하부(제3 유로부와 제4 유로부)의 냉각물질 균등 분배를 수행할 수 있도록 하는 것이다.
이때, 제1 유로부(111)와 제3 유로부(113) 간의 단차 정도는 제3 유로부(113)와 제4 유로부(121)로 유입되는 냉각물질에 적용되는 저항이 동일하게 적용될 수 있도록 고려되어 설계될 수 있다.
또한, 제4 유로부(121)는 제2 방열 플레이트(120)의 두께 방향을 기준으로 중앙에 형성될 수 있다.
즉, 상술한 구조의 제1 내지 제4 유로부(111, 112, 113, 121)는 하나의 입구를 통해서 냉각물질이 유입되고, 하나의 출구를 통해 냉각물질이 유출되기 때문에, 제1 방열 플레이트(110)와 제2 방열 플레이트(120) 각각에 별도의 입구와 출구를 형성하지 않아 전력 모듈 패키지 내에서 차지하는 면적을 줄일 수 있다.
이로 인해, 전력 모듈 패키지(100)의 고집적화, 소형화 및 경량화 효과를 기대할 수 있는 것이다.
또한, 전력 모듈 패키지(100)는 제1 방열 플레이트(110) 및 제2 방열 플레이트(120) 상에 형성된 절연층(130, 130a, 130b), 절연층(130, 130a, 130b) 상에 형성된 회로패턴 및 접속패드를 포함하는 메탈층(140) 및 메탈층(140) 상에 형성된 반도체 소자(150)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 방열 플레이트(110) 및 제2 방열 플레이트(120)는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 금속 재질은 알루미늄일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 절연층(130, 130a, 130b)은 세라믹 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이때, 절연층(130, 130a, 130b)은 제1 방열 플레이트(110)와 제2 방열 플레이트(120)의 대향면에 형성될 수 있다.
즉, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 제1 방열 플레이트(110)와 제2 방열 플레이트(120)에 형성된 절연층(130, 130a, 130b)은 반도체 소자 실장홈(122) 내에서 서로 대향면에 형성되는 것이다.
또한, 반도체 소자(150)는 전력 소자(151)와 제어 소자(153)를 포함할 수 있다.
이때, 전력 소자(151)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 다이오드(Diode) 등과 같이 발열량이 큰 소자를 의미하며, 제어 소자(153)는 제어 IC(Control Integrated Circuit) 등과 같이 발열량이 전력 소자에 비해 상대적으로 작은 소자를 의미하는 것으로 정의하기로 한다.
상기 반도체 소자(150)가 전력 소자(151)인 경우, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(150)는 제1 방열 플레이트측의 메탈층(140a)과 제2 방열 플레이트측의 메탈층(140b) 사이에 형성될 수 있다.
또한, 반도체 소자(150)는 반도체 소자 실장홈(122) 내에 위치하도록 형성될 수 있다.
또한, 전력 모듈 패키지(100)는 반도체 소자(150)와 메탈층(140) 사이에 형성된 접착층(160)을 더 포함할 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4에서 도시하는 바와 같이, 제2 방열 플레이트(120)는 일면의 제4 유로부(121)의 일단에 연결되게 형성되되, 제1 유로부(111), 제2 유로부(112), 제3 유로부(113) 및 제4 유로부(121)에 대응되는 제1 연결홈(A)을 포함하는 제1 연결부(170)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제2 방열 플레이트(120)는 일면의 제4 유로부(121)의 타단에 연결되게 형성되되, 제3 유로부(113) 및 제4 유로부(121)에 대응되는 제2 연결홈(B)을 포함하는 제2 연결부(180)를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 제1 연결홈(A)과 제2 연결홈(B)이 제1 유로부 내지 제4 유로부(111, 112, 113, 121)에 대응된다는 것은 제1 연결부(170) 및 제2 연결부(180)에 형성된 홈이 제1 유로부 내지 제4 유로부에 흐르는 냉각 물질의 흐름을 방해하지 않도록 홈이 형성된다는 의미로 정의하기로 한다.
또한, 제1 연결부(170)와 제2 연결부(180)의 사이즈는 제1 방열 플레이트(110)에 삽입될 영역의 사이즈를 고려하여 결정된다.
예를 들어, 제1 연결부(170)는 제2 유로부(112)의 사이즈보다 작게 형성될 수 있다. 이때, 제1 방열 플레이트(110)와 제2 방열 플레이트(120)의 양호한 결합상태를 유지하기 위해 제1 연결부(170)의 사이즈는 제2 유로부(112)의 사이즈와 거의 동일하지만, 제2 유로부(112)에 삽입될 수 있는 정도만 작게 형성될 수 있다.
상술한 제1 연결부(170)와 제2 연결부(180)는 제2 방열 플레이트(120) 일면에 돌출되게 형성되되, 제4 유로부(121)의 일단과 타단에 각각 연결되게 형성되는 것이다.
제2 방열 플레이트(120)는 제1 연결부(170)와 제2 연결부(180)를 통해 제1 방열 플레이트(110)와 결합된다.
여기에서, 제2 방열 플레이트(120)는 제1 및 제2 연결부(170, 180)를 제1 방열 플레이트(110)의 제2 유로부(112)에 삽입하는 형태로 결합되기 때문에, 제1 방열 플레이트(110)와 제2 방열 플레이트(120) 간의 얼라인(Align)이 용이하며, 이로 인해 전력 모듈 패키지의 구성들 간의 결합 공정이 단순화된다는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
본 발명에 의한 실시예는 히트싱크의 역할과 기판 역할이 통합된 방열 플레이트를 구현하고 방열 플레이트 상에 반도체 소자를 직접 실장하기 때문에, 종래에 비해 열저항 계면이 감소하여 반도체 소자에서 발생하는 열을 신속하게 방출할 수 있으며, 이로 인해 전력 모듈 패키지의 성능을 향상시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 히트싱크와 기판의 통합 구조로 인해, 전력 모듈 패키지에 실장되는 전력 소자와 제어 소자를 비롯한 반도체 소자의 고집적화가 가능하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1 방열 플레이트와 제2 방열 플레이트를 연결하기 위해 별도의 연결부재와 같은 추가 기구물을 생략함으로써, 전력 모듈 패키지의 소형화 및 경량화를 이룰 수 있다는 장점이 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전력 모듈 패키지는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 전력 모듈 패키지
110 : 제1 방열 플레이트
111 : 제1 유로부
112 : 제2 유로부
113 : 제3 유로부
120 : 제2 방열 플레이트
121 : 제4 유로부
122 : 반도체 소자 실장홈
130, 130a, 130b : 절연층
140, 140a, 140b : 메탈층
150 : 반도체 소자
151 : 전력 소자
153 : 제어 소자
160 : 접착층
170 : 제1 연결부
180 : 제2 연결부

Claims (17)

  1. 서로 순차적으로 형성된 제1 유로부, 제2 유로부 및 제3 유로부를 포함하며 상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부가 서로 단차를 갖도록 형성된 제1 방열 플레이트;
    상기 제1 방열 플레이트의 하부에 형성되며, 일면 및 타면을 갖고, 상기 일면에 반도체 소자 실장홈을 가지며, 일단은 상기 제2 유로부와 연결되고 타단은 상기 제3 유로부와 연결된 제4 유로부를 포함하는 제2 방열 플레이트;
    상기 제1 방열 플레이트 및 상기 제2 방열 플레이트 상에 형성된 절연층;
    상기 절연층 상에 형성된 회로패턴 및 접속패드를 포함하는 메탈층; 및
    상기 메탈층 상에 형성된 반도체 소자;
    를 포함하고, 상기 제1 유로부를 통해 유입된 냉각물질은 상기 제2 유로부를 기준으로 상기 제3 유로부와 상기 제4 유로부로 분배되는 전력 모듈 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 방열 플레이트 및 제2 방열 플레이트는 금속 재질로 이루어진 전력 모듈 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 소자는 전력 소자와 제어 소자를 포함하는 전력 모듈 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 소자가 전력 소자인 경우,
    상기 반도체 소자는 상기 제1 방열 플레이트측의 메탈층과 상기 제2 방열 플레이트측의 메탈층 사이에 형성되는 전력 모듈 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각물질은 물 또는 냉매인 전력 모듈 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 세라믹 재질로 이루어진 전력 모듈 패키지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유로부는 상기 냉각물질이 유입되는 영역이고, 상기 제3 유로부는 상기 냉각물질이 유출되는 영역인 전력 모듈 패키지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제1 방열 플레이트와 상기 제2 방열 플레이트의 대향면에 형성되는 전력 모듈 패키지.
  9. 청구항 1 에 있어서,
    상기 반도체 소자는 상기 반도체 소자 실장홈 내에 위치하도록 형성된 전력 모듈 패키지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 소자와 상기 메탈층 사이에 형성된 접착층;
    을 더 포함하는 전력 모듈 패키지.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유로부, 제2 유로부 및 제3 유로부는 상기 제1 방열 플레이트의 두께 방향을 기준으로 중앙에 순차적으로 연결되게 형성되는 전력 모듈 패키지.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 유로부와 상기 제3 유로부는 각각 상기 제4 유로부와 접촉되는 면에 상기 제2 방열 플레이트 방향으로 형성된 홀이 형성된 전력 모듈 패키지.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4 유로부는 상기 제2 방열 플레이트의 두께 방향을 기준으로 중앙에 형성되는 전력 모듈 패키지.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 방열 플레이트는,
    상기 일면의 상기 제4 유로부의 일단에 연결되게 형성되되, 상기 제1 유로부, 제2 유로부, 제3 유로부 및 제4 유로부에 대응되는 제1 연결홈을 포함하는 제1 연결부;
    를 더 포함하는 전력 모듈 패키지.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 방열 플레이트는,
    상기 일면의 상기 제4 유로부의 타단에 연결되게 형성되되, 상기 제3 유로부 및 제4 유로부에 대응되는 제2 연결홈을 포함하는 제2 연결부;
    를 더 포함하는 전력 모듈 패키지.
  16. 서로 순차적으로 형성된 제1 유로부, 제2 유로부 및 제3 유로부를 포함하며 상기 제1 유로부와 상기 제3 유로부가 서로 단차를 갖도록 형성된 제1 방열 플레이트;
    상기 제1 방열 플레이트의 하부에 형성되며, 일면 및 타면을 갖고, 상기 일면에 반도체 소자 실장홈을 가지며, 일단은 상기 제2 유로부와 연결되고 타단은 상기 제3 유로부와 연결된 제4 유로부를 포함하는 제2 방열 플레이트;
    를 포함하며, 상기 제1 유로부를 통해 유입된 냉각물질은 상기 제2 유로부를 기준으로 상기 제3 유로부와 상기 제4 유로부로 분배되고,
    상기 제2 방열 플레이트는, 상기 일면의 상기 제4 유로부의 일단에 연결되게 형성되되 상기 제1 유로부, 제2 유로부, 제3 유로부 및 제4 유로부에 대응되는 제1 연결홈을 포함하는 제1 연결부 및 상기 일면의 상기 제4 유로부의 타단에 연결되게 형성되되 상기 제3 유로부 및 제4 유로부에 대응되는 제2 연결홈을 포함하는 제2 연결부를 포함하는 전력 모듈 패키지.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 방열 플레이트 및 상기 제2 방열 플레이트 상에 형성된 절연층;
    상기 절연층 상에 형성된 회로패턴 및 접속패드를 포함하는 메탈층; 및
    상기 메탈층 상에 형성된 반도체 소자;
    를 더 포함하는 전력 모듈 패키지.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019139394A1 (ko) * 2018-01-11 2019-07-18 주식회사 아모센스 전력 반도체 모듈
WO2019240898A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Intel Corporation Thermal management solutions for stacked integrated circuit devices
KR20200072766A (ko) * 2018-12-13 2020-06-23 (주)메탈라이프 냉각 부품
US11482472B2 (en) 2018-06-13 2022-10-25 Intel Corporation Thermal management solutions for stacked integrated circuit devices
US11688665B2 (en) 2018-06-13 2023-06-27 Intel Corporation Thermal management solutions for stacked integrated circuit devices
WO2024010240A1 (ko) * 2022-07-04 2024-01-11 주식회사 아모그린텍 파워모듈 및 그 제조방법

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9357674B2 (en) 2013-12-18 2016-05-31 International Business Machines Corporation Liquid-cooling apparatus with integrated coolant filter
CN103996664B (zh) * 2014-05-30 2016-08-24 佐志温控技术(上海)有限公司 一种防反二极管的液体强制冷却装置
US9875953B2 (en) * 2014-10-29 2018-01-23 International Business Machines Corporation Interlayer chip cooling apparatus
DE102014227027A1 (de) * 2014-12-30 2016-06-30 Robert Bosch Gmbh Leistungshalbleiteransteuerung
CN105163561A (zh) * 2015-08-12 2015-12-16 苏州固特斯电子科技有限公司 一种电子元器件封装的冷却装置
US10104806B2 (en) * 2015-09-04 2018-10-16 Toshiba Memory Corporation Semiconductor storage device
FR3054721B1 (fr) * 2016-07-29 2018-12-07 Safran Module electronique de puissance d'un aeronef et procede de fabrication associe
DE102016215982A1 (de) * 2016-08-25 2018-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Leistungsmodul, Verfahren zur Herstellung und Leistungselektronikschaltung
DE102018203362A1 (de) * 2018-03-07 2019-09-12 Robert Bosch Gmbh Kühleinrichtung zur Kühlung eines Leistungsbauelements
CN111256292B (zh) * 2020-02-13 2021-12-14 海信(山东)空调有限公司 一种空调及其控制方法
CN114068450A (zh) * 2020-07-30 2022-02-18 舍弗勒技术股份两合公司 印刷电路板部件用冷却部件及印刷电路系统
US11690195B2 (en) 2020-09-11 2023-06-27 Abb Schweiz Ag Power semiconductor cooling system
CN112654210A (zh) * 2020-11-24 2021-04-13 合肥巨一动力系统有限公司 一种箱体式控制器冷却结构
WO2023160949A1 (de) * 2022-02-23 2023-08-31 Siemens Aktiengesellschaft Halbleiteranordnung mit einem ersten halbleiterelement und einem ersten verbindungselement
EP4235771A1 (de) * 2022-02-23 2023-08-30 Siemens Aktiengesellschaft Halbleiteranordnung mit zumindest einem halbleiterelement, einer ersten materiallage und einer zweiten materiallage

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5111280A (en) * 1988-11-10 1992-05-05 Iversen Arthur H Thermal management of power conditioning systems
US5923086A (en) * 1997-05-14 1999-07-13 Intel Corporation Apparatus for cooling a semiconductor die
KR20040064995A (ko) 2003-01-13 2004-07-21 엘지전자 주식회사 냉각장치
JP2008124430A (ja) * 2006-10-18 2008-05-29 Hitachi Ltd パワー半導体モジュール
JP4826426B2 (ja) 2006-10-20 2011-11-30 株式会社デンソー 半導体装置
JP5326646B2 (ja) 2009-02-24 2013-10-30 株式会社デンソー 電力変換装置
KR101022906B1 (ko) 2009-07-20 2011-03-16 삼성전기주식회사 전력반도체 모듈 및 그 제조방법
US7990711B1 (en) * 2010-02-24 2011-08-02 International Business Machines Corporation Double-face heat removal of vertically integrated chip-stacks utilizing combined symmetric silicon carrier fluid cavity and micro-channel cold plate

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019139394A1 (ko) * 2018-01-11 2019-07-18 주식회사 아모센스 전력 반도체 모듈
US11355419B2 (en) 2018-01-11 2022-06-07 Amosense Co., Ltd. Power semiconductor module
WO2019240898A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Intel Corporation Thermal management solutions for stacked integrated circuit devices
US11482472B2 (en) 2018-06-13 2022-10-25 Intel Corporation Thermal management solutions for stacked integrated circuit devices
US11688665B2 (en) 2018-06-13 2023-06-27 Intel Corporation Thermal management solutions for stacked integrated circuit devices
KR20200072766A (ko) * 2018-12-13 2020-06-23 (주)메탈라이프 냉각 부품
WO2024010240A1 (ko) * 2022-07-04 2024-01-11 주식회사 아모그린텍 파워모듈 및 그 제조방법

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KR101343233B1 (ko) 2013-12-18
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