KR20140055094A - 열전도 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열전도 모듈에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전도 모듈은 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 포함하는 열전도용 프레임; 상기 열전도용 프레임의 제1면 상에 위치하며, 열전도 필러를 포함하는 리드프레임 접착부재에 의해 부착된 리드프레임; 상기 리드프레임 상에 도전성 접착부재에 의해 부착된 소자; 및 상기 열전도용 프레임의 제2면에 부착되는 히트싱크; 를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 패키지와 히트 싱크가 결합된 열전도 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 패키지는 하나 혹은 다수의 반도체칩을 리드 프레임 내에 있는 칩패드(chip pad) 위에 탑재한 후 EMC(Epoxy Molding Compound)와 같은 몰딩 부재로 밀봉하여 내부를 보호한 후, 인쇄 회로 기판(PCB; Printed Circuit Borad)에 실장하여 사용한다.
최근 들어 전자기기의 고속화, 대용량화 및 고집적화가 급진전 되면서 자동차, 산업기기 및 가전제품에 적용되는 전력 트렌지스터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated-gate bipolar transistor; IGBT ), 모스 트랜지스터, 실리콘 제어 정류기(silicon-controlled rectifier; SCR), 전력 정류기, 서브 드라이버, 전력 레귤레이터, 인버터, 컨버트와 같은 전력 소자 역시 저비용으로 소형화 및 경량화를 달성해야 하는 요구에 직면하고 있다.
이러한 전력 소자 패키지는 동작중에 많은 열을 생성하므로, 소자의 신뢰성있는 동작을 위하여 생성된 열을 빠르게 외부로 방출하는 것이 중요하다.
종래의 경우, 소자에서 생성된 열이 일반적으로 기판을 통하여 외부로 방출되므로, 세라믹 기판과 같이 열전달 계수가 낮은 기판을 사용하는 것은 한계가 있다.
또한, 일반적으로 전력 소자용 반도체 패키지의 외관을 구성하는 봉지재는 수지계 중 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound; EMC)와 같은 것들이 이용된다.
이와 같은 수지계 재료를 를 이용한 전력 소자용 반도체 패키지는 간단하고 경제적인 방법에 의해 제조될 수 있으며, 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound; EMC)의 열전도성이 좋아 전력 소자 패키지의 동작중에 발생한 열을 방출하는데에 유리하다.
하지만, 봉지재로 전력 소자용 반도체 패키지를 봉지하는 과정에서 봉지재의 수축으로 인한 전력 소자용 반도체 패키지에 휨 현상이 발생할 수 있으며, 이로 인해 전력 소자용 반도체 패키지 내에 흡습 통로를 제공하거나, 절연 파괴를 초래하여 전력 소자 제품의 신뢰성을 저해하거나 제품 수명을 단축할 수 있다.
따라서, 전력 소자 제품의 신뢰성을 높이기 위해, 열 방출 능력이 좋으며, 몰딩 부재의 수축시 휨 현상을 방지할 수 있는 열전도 모듈이 요구되고 있다.
하기의 선행기술 문헌에 기재된 특허문헌 1은, 연전도용 프레임을 개시하고 있지 않으며, 특히 리드프레임 접착부재에 열전도성을 확보하기 위한 열전도 필러를 포한시키는 것을 개시하고 있지 않다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전도가 용이하며, 휨 현상을 방지할 수 있는 열전도 모듈을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전도용 모듈은 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 포함하는 열전도용 프레임; 상기 열전도용 프레임의 제1면 상에 위치하며, 열전도 필러를 포함하는 리드프레임 접착부재에 의해 부착된 리드프레임; 상기 리드프레임 상에 도전성 접착부재에 의해 부착된 소자; 및 상기 열전도용 프레임의 제2면에 부착되는 히트싱크; 를 포함할 수 있다.
상기 리드프레임 접착부재는 에폭시(epoxy) 또는 엘라스토머(elastomer) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 열전도 필러는 카본 나노 튜브, 카본 파이버, 카본 블랙, 알루미나 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 소자는 발열소자, 집적회로 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 리드프레임의 적어도 일부를 봉지하며, 상기 열전도용 프레임, 상기 발열소자, 상기 집적회로의 노출된 부분을 봉지하는 봉지재를 포함할 수 있다.
상기 봉지재는 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound; EMC), 폴리이미드(polyimide), 실리콘(silicone), 실리콘 고무(silicone rubber) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 히트 싱크와 상기 열전도 프레임 간에 열그리스가 위치할 수 있다.
본 발명에 따르면 리드 프레임을 열전도용 필러가 포함된 리드프레임 접착부재를 이용하여 열전도용 프레임에 부착시킴으로써, 소자에서 발생하는 열을 용이하게 히트 싱크로 방출할 수 있는 경로를 제공한다.
또한, 열전도용 프레임이 리드프레임 하부에 위치함으로써 몰드 형성시에 몰드 수축으로 인한 휨 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전도 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 열전도 모듈을 개략적을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 열전도 모듈을 개략적을 도시한 단면도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 형태와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 형태에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다.
또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
마찬가지로의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전도 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전도 모듈은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 열전도용 모듈은 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 포함하는 열전도용 프레임(10); 상기 열전도용 프레임(10)의 제1면 상에 위치하며, 열전도 필러(21)를 포함하는 리드프레임 접착부재(20)에 의해 부착된 리드프레임(30); 상기 리드프레임(30) 상에 도전성 접착부재(40)에 의해 부착된 소자(50); 및 상기 열전도용 프레임의 제2면에 부착되는 히트싱크(70); 를 포함할 수 있다.
상기 열전도용 프레임(10)의 구리 또는 구리를 포함하는 합금일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열전도용 프레임(10)은 봉지재의 수축시 발생할 수 있는 휨 현상을 방지하는 기능을 가진다.
또한, 상기 열전도용 프레임(10)은 소자에서 발생한 열이 히트 싱크(70)로 흘러나갈 수 있는 열 경로를 제공한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면 기판을 사용하지 않아, 소자(50)에서 발생한 열이 쉽게 히트(70)로 빠져나갈 수 있다.
상기 리드프레임 접착부재(20)는 에폭시(epoxy) 또는 엘라스토머(elastomer) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열전도 필러(21)는 카본 나노 튜브, 카본 파이버, 카본 블랙, 알루미나 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 리드프레임 접착부재(20)는 소자(50)에서 발생할 열이 상기 도전성 접착부재(40), 리드 프레임(30)을 통하여 히트 싱크(70)로 전달되는 열 경로를 제공한다.
리드프레임 접착부재(20)는 전기 절연성이 좋은 재료가 이용된다. 절연성이 좋은 재료는 일반적으로 열전도성이 떨어지는 특성을 가지고 있지만, 리드프레임 접착부재(20)에 열전도용 필러(21)를 포함시켜 열전도성을 개선하였다.
상기 소자(50)는 발열소자, 집적회로 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한 되는 것은아니다.
상기 발열소자는 전력 트렌지스터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated-gate bipolar transistor; IGBT ), 모스 트랜지스터, 실리콘 제어 정류기(silicon-controlled rectifier; SCR), 전력 정류기, 서브 드라이버, 전력 레귤레이터, 인버터 및 컨버터 중 하나일 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 리드프레임(30)의 재질은 구리를 포함하는 합금일 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다. 리드프레임(30)은 소자(50)에 전기를 공급하고 이를 지지해 주는 기능을 갖는다.
상기 도전성 접착부재(40)은 솔더 페이스트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 도전성 접착부재(40)는 소자(50)와 리드프레임(30)을 부착시켜주며, 전기적으로 연결하는 기능을 가진다.
상기 히트 싱크(70)는 보다 효과적인 열 방사를 위하여 다양한 치수와 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 히트 싱크(70)의 재질은 우수한 열전도성을 갖기 위해 알루미늄을 포함하는 합금일 수 있다.
본 발명의 또다른 실시 형태에 따른 열전도 모듈은 상기 리드프레임(30)의 적어도 일부를 봉지하며, 상기 열전도용 프레임(10), 상기 소자(50)의 노출된 부분을 봉지하는 봉지재(60)를 포함할 수 있다.
상기 봉지재(70)는 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound, EMC), 폴리이미드(polyimide), 실리콘(silicone), 실리콘 고무(silicone rubber) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
봉지재(70)는 리드프레임의 적어도 일부를 봉지하며, 상기 열전도용 프레임, 상기 소자의 노출된 부분을 봉지함으로써 소자를 보호하는 기능을 갖는다.
도 2은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 열전도 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 상기 히트 싱크(70)와 상기 열전도 프레임(10) 사이에 열그리스(11)가 위치할 수 있다.
상기 열 그리스(11)는 히트 싱크(70)와 열전도 프레임(10) 사이에 열 경로를 형성하여, 열전도 프레임(10)에서 히트 싱크(70)로 흘러가는 열 흐름을 개선하는 기능을 갖는다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 열전도 모듈은 전술한 실시 형태에 한정되지 않으며, 다양한 응용이 가능하다.
예를 들어 히트 싱크는 공동이 형성되어, 공동 내에 본 발명의 구성이 포함되는 형태로 실시될 수 있다.
또한, 전술한 실시 형태들에서 전력 소자를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 열이 발생하는 모든 소자에 대하여 폭넓게 적용될 수 있다.
10 : 열전도용 프레임
11 : 열 그리스
20 : 리드프레임 접착부재
21 : 열전도용 필러
30 : 리드프레임
40 : 도전성 접착부재
50 : 소자
60 : 봉지재
70 : 히트 싱크
11 : 열 그리스
20 : 리드프레임 접착부재
21 : 열전도용 필러
30 : 리드프레임
40 : 도전성 접착부재
50 : 소자
60 : 봉지재
70 : 히트 싱크
Claims (7)
- 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 포함하는 열전도용 프레임;
상기 열전도용 프레임의 제1면 상에 위치하며, 열전도 필러를 포함하는 리드프레임 접착부재에 의해 부착된 리드프레임;
상기 리드프레임 상에 도전성 접착부재에 의해 부착된 소자; 및
상기 열전도용 프레임의 제2면에 부착되는 히트싱크; 를 포함하는 열전도 모듈
- 제1항에 있어서,
상기 리드프레임 접착부재는 에폭시(epoxy) 또는 엘라스토머(elastomer) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 열전도 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 열전도 필러는 카본 나노 튜브, 카본 파이버, 카본 블랙, 알루미나 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 열전도 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 소자는 발열소자, 집적회로 중 적어도 하나인 것을 포함하는 열전도 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 리드프레임의 적어도 일부를 봉지하며, 상기 열전도용 프레임, 상기 소자의 노출된 부분을 봉지하는 봉지재를 포함하는 열전도 모듈.
- 제3항에 있어서,
상기 봉지재는 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound, EMC), 폴리이미드(polyimide), 실리콘(silicone), 실리콘 고무(silicone rubber) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 열전도 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 히트 싱크와 상기 열전도 프레임 사이에 열그리스가 위치하는 열전도 모듈.
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| KR1020120121434A KR101474067B1 (ko) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | 열전도 모듈 |
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Publications (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR102405129B1 (ko) * | 2021-05-21 | 2022-06-07 | 제엠제코(주) | 히트싱크 노출형 반도체 패키지 및 이의 제조방법 |
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| JP2003264265A (ja) | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体装置 |
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2012
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| KR102405129B1 (ko) * | 2021-05-21 | 2022-06-07 | 제엠제코(주) | 히트싱크 노출형 반도체 패키지 및 이의 제조방법 |
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| KR101474067B1 (ko) | 2014-12-17 |
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