KR20140139649A - 일체형 단자 프레임 및 이를 구비하는 전력 모듈 - Google Patents

일체형 단자 프레임 및 이를 구비하는 전력 모듈 Download PDF

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KR20140139649A
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양시중
김태현
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 조립이 용이하고, 신호 전달을 위한 단자 프레임의 인덕턴스를 최적화할 수 있는 일체형 단자 프레임 및 이를 구비하는 전력 모듈에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 전력 모듈은, 적어도 하나의 전자 소자가 실장된 모듈 기판; 상기 모듈 기판을 내부에 수용하는 하우징; 및 일단이 상기 모듈 기판에 체결되고, 타단은 상기 하우징의 외부로 노출되도록 결합되는 적어도 하나의 단자 프레임;을 포함하며, 상기 단자 프레임은, 다수의 연결 프레임들; 상기 연결 프레임들에 체결되어 상기 연결 프레임들을 일체로 형성하는 프레임 고정부;를 포함할 수 있다.

Description

일체형 단자 프레임 및 이를 구비하는 전력 모듈{INTERGRAL TERMINAL FRAME AND POWER MODULE HAVING THE SAME}
본 발명은 일체형 단자 프레임 및 이를 구비하는 전력 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조립이 용이하고, 신호 전달을 위한 단자 프레임의 인덕턴스를 최적화할 수 있는 일체형 단자 프레임 및 이를 구비하는 전력 모듈에 관한 것이다.
　현대에 있어서 에너지 사용량의 증가, 그리고 소형/집적화에 따라 발열량이 증가함에 따라 전력 모듈에서는 냉각의 효율성을 높이고자 하는 경향이 있다.
전력 모듈에서 발열은 구조물의 열변형에 의해 부품들의 수명에 큰 영향을 미치고 있기 때문에 냉각성능을 높이는 구조에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
그러나 효율을 높이기 위한 복잡한 구조는 양산 시의 단가를 높이는 결과로 나타나므로 실질적으로는 단순하면서도 제작이 쉬운 고효율　구조가 필요하다.
그런데 종래의 경우, 전력 모듈의 외부 단자와 내부의 기판을 연결하는 연결 프레임은 각 단자들마다 별도로 구비되어 실장된다. 따라서 전력 모듈을 제조하는 경우, 다수개의 연결 프레임이 준비되어야 하며, 각각의 연결 프레임을 기판에 반복적으로 실장하며 전력 모듈을 제조하므로, 이에 제조 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다.
또한 종래의 경우, 신호를 전송하는 연결 프레임들 간의 길이가 달라 인덕턴스가 높아진다는 문제가 있다.
일본공개공보 제2000-209846호
본 발명은 제조가 용이하고, 신호 전달을 위한 단자 프레임의 인덕턴스를 최적화할 수 있는 일체형 단자 프레임 및 이를 구비하는 전력 모듈을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈용 단자 프레임은, 일단이 상기 모듈 기판에 체결되고, 타단은 하우징의 외부로 노출되도록 상기모듈 기판에 결합되는 연결 프레임; 및 상기 연결 프레임들에 체결되어 상기 연결 프레임들을 일체로 형성하는 프레임 고정부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 다수의 연결 프레임들은, 각각 전체 길이가 동일하게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 다수의 연결 프레임들은, 일부 구간이 상기 프레임 고정부 내에 매립될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 프레임 고정부에 체결된 상기 연결 프레임들을 전기적으로 연결하여 전기적인 경로를 완성하는 다수의 도전성 와이어를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 연결 프레임들은, 상기 도전성 와이어에 의해 각각 전체 길이가 동일하게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 프레임 고정부의 외부면에 배치되며 상기 연결 프레임과 전기적으로 연결되는 다수의 접속부들을 더 포함하며, 상기 도전성 와이어는 상기 접속부들을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈은, 적어도 하나의 전자 소자가 실장된 모듈 기판; 상기 모듈 기판을 내부에 수용하는 하우징; 및 일단이 상기 모듈 기판에 체결되고, 타단은 상기 하우징의 외부로 노출되도록 결합되는 적어도 하나의 단자 프레임;을 포함하며, 상기 단자 프레임은, 다수의 연결 프레임들; 상기 연결 프레임들에 체결되어 상기 연결 프레임들을 일체로 형성하는 프레임 고정부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 연결 프레임은, 상기 프레임 고정부의 외부로 노출되는 노출 구간과, 상기 프레임 고정부 내에 매립되는 버퍼 구간을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 각각의 상기 연결 프레임은, 상기 노출 구간과 상기 버퍼 구간을 포함하는 전체의 길이가 동일한 길이로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 각각의 상기 연결 프레임은, 상기 노출 구간의 길이가 각각 서로 다르게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 연결 프레임은, 상기 프레임 고정부의 외부로 노출되는 노출 구간과, 상기 연결 프레임들을 전기적으로 연결하는 도전성 와이어에 의해 형성되는 버퍼 구간을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 연결 프레임들은, 상기 도전성 와이어에 의해 각각 전체 길이가 동일하게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 도전성 와이어는, 상기 프레임 고정부의 외부면에 배치되며 상기 연결 프레임과 전기적으로 연결되는 다수의 접속부들을 전기적으로 연결할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 연결 프레임들은, 길게 형성된 금속 판재를 절곡하여 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 연결 프레임은, 하부로 돌출되어 상기 모듈 기판과 접촉하며 상기 단자 프레임을 지지하는 적어도 하나의 지지부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 하우징에 결합되며, 외부의 전력선과 상기 모듈 기판과 전기적으로 연결하는 전력 단자부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 전력 단자부는, 상기 하우징에 결합되어 하우징의 일부를 형성하는 커버; 상기 커버의 외부면에 배치되는 외부 단자; 및 상기 커버의 내부에서 돌출되어 상기 모듈 기판에 전기적으로 연결되는 내부 리드;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈은, 적어도 하나의 전자 소자가 실장된 모듈 기판; 및 상기 모듈 기판에 체결되는 적어도 하나의 단자 프레임;을 포함하며, 상기 단자 프레임은 동일한 길이로 형성되는 다수의 연결 프레임들과, 상기 연결 프레임을 일체로 고정하는 프레임 고정부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 모듈은 다수의 연결 프레임들이 일체로 형성되는 단자 프레임을 이용한다. 따라서 단자 프레임을 모듈 기판에 실장하는 것 만으로 연결 프레임들을 모두 모듈 기판에 실장할 수 있어 제조가 매우 용이하며 제조 시간을 줄일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전력 모듈은 연결 프레임들이 모두 동일한 길이로 형성된다. 따라서 연결 프레임들 간에 형성되는 인덕턴스를 최적화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전력 모듈은 연결 프레임들이 동일한 길이로 형성되더라도 잉여 구간은 단자 프레임의 프레임 고정부 내에 매립된다. 따라서 연결 프레임들이 불필요하게 돌출되거나 노출되지 않으므로, 단락 등의 문제를 방지할 수 있다.
더하여 본 발명에 따른 프레임 고정부는 절연성 재질로 이루어지므로, 프레임 고정부 내에는 연결 프레임들이 비교적 인접하게 배치되더라도 상호 간의 절연을 확보할 수 있다. 따라서 잉여 구간이 프레임 고정부 내에 매립되는 경우, 각 연결 프레임들의 잉여 구간들을 매우 인접하게 배치할 수 있다.
따라서, 잉여 구간들을 배치하기 위해 소요되는 공간을 줄일 수 있으며, 이에 단자 프레임의 전체적인 부피를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전력 모듈의 도 2의 분해 사시도.
도 3은 도 2의 단자 프레임을 확대하여 도시한 사시도
도 4는 도 3의 프레임 고정부를 확대하여 도시한 투시 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 프레임을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자 프레임을 도시한 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전력 모듈의 도 2의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)은, 모듈 기판(10), 전자 소자(11), 전력 단자부(60), 하우징(30) 및 단자 프레임(70)을 포함하여 구성될 수 있다.
모듈 기판(10)은 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB), 세라믹 기판, 프리-몰딩(pre-molded) 기판, 또는 DBC(direct bonded copper) 기판이거나, 절연된 금속 기판(insulated metal substrate, IMS)일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 모듈 기판(10)에는 후술되는 전자 소자(11)들이 실장되기 위한 실장용 전극(미도시)이나, 이들을 전기적으로 연결하기 위한 배선 패턴(13) 등이 형성될 수 있다.
배선 패턴(13)은 통상적인 층 형성방법, 예를 들어 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 물리기상 증착법(physical vapordeposition, PVD)을 이용할 수 있고, 또는 전해 도금이나 무전해 도금에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 배선 패턴(13)은 금속과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한 모듈 기판(10)의 일면에는 적어도 하나의 전자 소자(11)가 실장될 수 있다.
본 실시예에 따른 전자 소자(11)는 전력 소자와 제어 소자를 포함할 수 있다.
전력 소자는 서보 드라이버, 인버터, 전력 레귤레이터 및 컨버터 등과 같은 전력 제어를 위한 전력 변환 또는 전력 제어를 위한 전력 회로 소자일 수 있다.
예를 들어, 전력 소자는 전력 모스펫(power MOSFET), 바이폴라 졍션 트랜지스터(bipolar junction transistor, BJT), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated-gate bipolar transistor; IGBT), 다이오드(diode) 이거나 이들의 조합을 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 있어서 전력 소자는 상술한 소자들을 모두 포함하거나 또는 그 일부를 포함할 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 전력 소자는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 다이오드(diode)를 한 쌍으로 하여, 여러 쌍으로 구성될 수 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제어 소자는 배선 패턴(13)이나 본딩 와이어 등을 통해 전력 소자들과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 전력 소자의 동작을 제어할 수 있다.
제어 소자는 예를 들어, 마이크로 프로세서(microprocessor)일 수 있으나, 이에 더하여 저항, 인버터, 또는 콘덴서와 같은 수동 소자, 또는 트랜지스터와 같은 능동 소자들이 더 부가될 수 있다.
한편, 제어 소자는 하나의 전력 소자에 대하여 하나 또는 다수개가 배치될 수 있다. 즉, 제어 소자의 종류 및 개수는 전력 소자의 종류와 개수에 따라서 적절하게 선택될 수 있다.
전자 소자들(11)이 본딩 와이어(14)를 통해 모듈 기판(10)과 전기적으로 연결되는 경우, 전자 소자들(11)은 접착 부재(도시되지 않음)를 매개로 모듈 기판(10)의 일면에 부착될 수 있다. 여기서 접착 부재는 도전성이거나 비도전성일 수 있다. 예를 들어, 접착 부재는 도전성 솔더나 도전성 페이스트 또는 테이프 일 수 있다. 또한, 접착 부재로 솔더(solder), 금속 에폭시, 금속 페이스트, 수지계 에폭시(resin-based epoxy), 또는 내열성이 우수한 접착 테이프 등이 이용될 수 있다.
그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 본딩(Flip chip bonding) 방식으로 전자 소자(11)와 모듈 기판(10)을 전기적으로 연결하거나, 솔더볼을 이용하여 연결하는 등 필요에 따라 다양한 방식이 이용될 수 있다.
전력 단자부(60)는 외부의 전력선(도시되지 않음)과 모듈 기판(10)을 전기적으로 연결한다. 따라서 본 실시예에 따른 전력 단자부(60)는 연결되는 전원의 형태에 대응하여 다수개가 구비될 수 있다. 본 실시예의 경우, 3상의 전원이 연결되는 전력 모듈(100)을 예로 들고 있으며, 이에 따라 전력 단자부(60)는 3개가 구비될 수 있다.
전력 단자부(60)는 후술되는 하우징(30)에 결합되어 하우징(30)의 일부를 형성하는 커버(62)와, 커버(62)의 외부면에 배치되는 외부 단자(64), 그리고 커버(62)의 내부에서 돌출되어 모듈 기판(10)에 전기적으로 연결되는 내부 리드(66)를 포함할 수 있다.
내부 리드(66)는 판 형태의 금속 프레임이 절곡되어 형성될 수 있으며, 도전성 접착제(즉 솔더 등)에 의해 모듈 기판(10)에 전기적, 물리적으로 접합될 수 있다. 그러나 필요에 따라 본딩 와이어(80) 등을 이용하여 내부 리드(66)와 모듈 기판(10)을 전기적으로 연결하는 것도 가능하다.
하우징(30)은 전력 모듈(100)의 전체적인 외관을 형성하며, 전자 소자들(11)과 모듈 기판(10)을 외부 환경으로부터 보호한다.
본 실시예에 따른 하우징(30)은 내부에 모듈 기판(10)을 수용하는 수용 공간이 형성되며, 전력 단자부(60)가 결합되는 다수의 단자 결합부(32)와, 후술되는 단자 프레임(70)의 일부가 관통되어 외부로 노출되는 다수의 관통 구멍(34)을 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 하우징(30)이 전체적으로 육면체 형상으로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 원통형이나 다각 기둥 형태로 형성되는 등 필요에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
하우징(30)의 일면 즉 상부면에는 다수의 단자 결합부(32)와 다수의 관통 구멍(34)이 형성될 수 있다. 단자 결합부(32)는 전력 단자부(60)가 삽입되어 하우징(30)과 결합되는 곳이다. 또한 관통 구멍(34)은 모듈 기판(10)에 실장된 단자 프레임(70)이 삽입되는 곳으로, 관통 구멍(34)을 통해 단자 프레임(70)은 끝단의 일부가 하우징(30)의 외부로 노출될 수 있다.
따라서 관통 구멍(34)은 단자 프레임(70)의 형상에 대응하여 단자 프레임(70)의 연결 프레임들(72)과 동일한 개수가 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
단자 프레임(70)은 모듈 기판(10)의 제어 소자와 외부를 전기적으로 연결하기 위해 구비될 수 있다.
도 3은 도 2의 단자 프레임을 확대하여 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 프레임 고정부(76)를 확대하여 도시한 투시 사시도이다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 단자 프레임(70)은 다수의 연결 프레임들(72)과 프레임 고정부(76)를 포함할 수 있다.
연결 프레임들(72)은 길게 형성된 금속 판재를 절곡하여 형성할 수 있다. 또한 연결 프레임(72)은 일단이 모듈 기판(10)에 체결되고, 타단은 하우징(30)의 외부로 노출되어 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 연결 프레임(72)의 타단은 관통 구멍(34)을 관통하여 하우징(30)의 외부로 노출될 수 있다.
연결 프레임(72)에는 단자 프레임(70)을 지지하거나 모듈 기판(10)과 전기적으로 연결되기 위한 지지부(73)가 적어도 하나 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 지지부(73)가 연결 프레임(72)에서 하부로 돌출되어 'L' 형태로 절곡되어 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 지지부(73)는 연결 프레임(72) 내에서 필요한 위치라면 다양한 위치에 형성될 수 있으며 모듈 기판(10)에 접합될 수 있거나 단자 프레임(70)을 지지할 수 있는 형상이라면 다양한 형태로 형성될 수 있다.
프레임 고정부(76)는 다수의 연결 프레임들(72)에 연결되어 연결 프레임들(72)을 고정시킨다.
프레임 고정부(76)는 모든 연결 프레임들(72)에 결합되어 연결 프레임들(72)을 일체로 고정시킨다. 즉, 프레임 고정부(76)에 의해 다수의 연결 프레임들(72)은 하나의 단자 프레임(70)으로 형성될 수 있다.
프레임 고정부(76)는 연결 프레임들(72) 상호 간의 절연을 위해 절연성 재질 예컨대 수지 재질로 형성될 수 있다. 또한 본 실시예에서는 직육면의 블록 형태로 프레임 고정부(76)가 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 연결 프레임들(72)을 서로 이격시키면서 절연을 확보하고, 연결 프레임들(72)의 움직임을 고정시킬 수 있다면 다양한 형태로 변형될 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 단자 프레임(70)은 프레임 고정부(76)에 의해, 도 3에 도시된 바와 같이 연결 프레임들(72)이 프레임 고정부(76)의 외부로 노출되는 노출 구간(E)과, 프레임 고정부(76)의 내부에 매립되는 버퍼 구간(B)을 포함할 수 있다.
여기서, 노출 구간(E)의 길이는 즉 연결 프레임들(72)이 노출된 길이는 각각의 연결 프레임들(72)마다 다를 수 있다. 또한 버퍼 구간(B)의 길이도 각 연결 프레임들(72)마다 다를 수 있다. 그러나 버퍼 구간(B)과 노출 구간(E)을 포함하는 전체 길이는 각 각 연결 프레임들(72)이 모두 동일한 길이로 형성될 수 있다.
단자 프레임(70)의 연결 프레임(72)은 전력이 아닌 제어 신호를 전송하기 위해 구비된다. 그리고 본 실시예에 따른 각각의 연결 프레임들(72)은 인덕턴스를 최적화하기 위해 동일한 길이로 형성된다.
그런데 전력 모듈(100) 내에서 모든 연결 프레임들(72)의 길이가 동일하게 구성되는 경우, 상대적으로 짧은 구간을 연결하는 연결 프레임(72)은 해당 구간의 길이보다 길게 형성되어야 한다. 따라서 해당 연결 프레임(72)은 해당 구간보다 긴 여분의 길이 즉 잉여 구간을 갖게 된다.
이러한 잉여 구간은 모든 연결 프레임들(72)의 길이를 동일하게 형성하기 위해 꼭 필요한 구성이나, 불필요하게 공간을 차지한다는 단점이 있다. 또한 경우에 따라 인접한 다른 연결 프레임(72)과 접촉하여 단락이 발생될 가능성도 있다.
따라서 본 실시예에서는 이러한 잉여 구간을 버퍼 구간(B)으로 설정하여 프레임 고정부(76) 내에 매립한다. 즉, 각 연결 프레임들(72)은 버퍼 구간(B)이 모두 프레임 고정부(76) 내에서 다양한 형태로 절곡되어 매립된다.
이로 인해 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임 고정부(76) 외측으로 노출되는 연결 프레임들(72)의 노출 구간(E)은 각각 최소한의 길이로 노출될 수 있으며, 이에 육안으로는 각각의 길이가 다른 것으로 식별될 수 있다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임 고정부(76) 내에 매립되는 버퍼 구간(B)은 각각 다양한 길이가 절곡되어 매립되는 형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 프레임 고정부(76)의 수직 두께가 연결 프레임들(72)의 수직 폭과 유사한 크기로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 버퍼 구간(B)의 형상이나 길이에 따라 프레임 고정부(76)의 크기는 더 확장되거나 더 축소될 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)은 하우징(30)의 내부에 몰딩부(도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 몰딩부는 후술되는 하우징(30)의 내부 공간을 채우는 형태로 모듈 기판(10)과 전자 소자들(11)을 봉지할 수 있다.
즉 몰딩부는 전자 소자들(11)과, 모듈 기판(10)에 접합된 단자 프레임을 덮으며 밀봉하는 형태로 형성되어 외부 환경으로부터 전자 소자들(11)을 보호할 수 있다.
또한 전자 소자들(11)을 외부에서 둘러싸며 전자 소자들(11)을 고정시킴으로써 외부의 충격으로부터 전자 소자들(11)을 안전하게 보호한다.
몰딩부는 수지 등의 절연성 재료로 형성될 수 있다. 특히 열 전도도가 높은 실리콘 겔(Silicone Gel)이나 열전도성 에폭시(Epoxy), 폴리이미드(ployimide) 등의 재료가 이용될 수 있다.
다음으로, 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)의 제조 방법을 설명한다.
도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)의 제조 방법을 설명하면, 먼저 단자 프레임(70)과 하우징(30), 그리고 전자 소자(11)들이 실장된 모듈 기판(10)을 준비한다.
이어서, 단자 프레임(70)을 모듈 기판(10)에 실장한다. 이 과정은 도전성 접착제(솔더 등)가 이용될 수 있다.
본 실시예에 따른 단자 프레임(70)은 프레임 고정부(76)에 의해 다수의 연결 프레임들(72)이 일체로 형성된다. 따라서 모듈 기판(10) 상에 도전성 접착제를 도포한 후 단자 프레임(70)을 안착하는 과정만으로 단자 프레임(70)과 모듈 기판(10)을 고정 접합할 수 있다.
이어서 전력 단자부(60)를 모듈 기판(10)에 실장한다. 이 과정은 단자 프레임(70)과 마찬가지로 도전성 접착제에 의해 이루어질 수 있다.
이어서 마지막으로 하우징(30)을 모듈 기판(10)에 결합한다. 이때, 전력 단자부(60)는 하우징(30)의 단자 결합부(32)에 삽입되고, 단자 프레임(70)의 끝단은 하우징(30)의 관통 구멍(34)을 관통하여 외부로 노출된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈은 다수의 연결 프레임들이 일체로 형성되는 단자 프레임을 이용한다. 따라서 단자 프레임을 모듈 기판에 실장하는 것 만으로 연결 프레임들을 모두 모듈 기판에 실장할 수 있어 제조가 매우 용이하며 제조 시간을 줄일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전력 모듈은 연결 프레임들이 모두 동일한 길이로 형성된다. 따라서 연결 프레임들 간에 형성되는 인덕턴스를 최적화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전력 모듈은 연결 프레임들이 동일한 길이로 형성되더라도 잉여 구간은 단자 프레임의 프레임 고정부 내에 매립된다. 따라서 연결 프레임들이 불필요하게 돌출되거나 노출되지 않으므로, 단락 등의 문제를 방지할 수 있다.
더하여 본 발명에 따른 프레임 고정부는 절연성 재질로 이루어지므로, 프레임 고정부 내에는 연결 프레임들이 비교적 인접하게 배치되더라도 상호 간의 절연을 확보할 수 있다. 따라서 잉여 구간이 프레임 고정부 내에 매립되는 경우, 각 연결 프레임들의 잉여 구간들을 매우 인접하게 배치할 수 있다.
따라서, 잉여 구간들을 배치하기 위해 소요되는 공간을 줄일 수 있으며, 이에 단자 프레임의 전체적인 부피를 줄일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 단자 프레임은 상기한 구성으로 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단자 프레임을 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 단자 프레임(70)은 다수 개로 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 단자 프레임(70)은 모듈 기판(10) 내에서 두 지점을 전기적으로 연결하는 내부 프레임(70a), 그리고 모듈 기판(10)과 외부를 전기적으로 연결하기 위한 외부 프레임(70b)으로 구분될 수 있다.
여기서 각각의 내부 프레임(70a)과 외부 프레임(70b)은 모두 다수의 연결 프레임(72)과, 연결 프레임들(72)을 고정하는 프레임 고정부(76)를 포함할 수 있다.
또한 하나의 프레임 고정부(76)에 연결되는 다수의 연결 프레임(72)은 모두 동일한 길이로 형성될 수 있으며, 각각의 연결 프레임들(72)은 프레임 고정부(76) 내에 여분의 길이가 매립될 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 단자 프레임(70)은 필요에 따라, 또는 전력 모듈의 구조에 따라 한 개 또는 다수 개로 변형되어 이용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단자 프레임을 도시한 사시도로 도 4의 프레임 고정부에 대응하는 부분을 확대하여 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 단자 프레임(70)은 프레임 고정부(76)에 다수의 접속부(78)가 형성될 수 있다. 그리고 도전성 와이어(80)에 의해 각 접속부(78)들이 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 연결 프레임들(72)은 프레임 고정부(76)의 접속부(78)와 전기적으로 연결된다. 그리고 연결 프레임들(72)은 프레임 고정부(76) 내에서 서로 연결되지 않으며, 도전성 와이어(80)에 의해 서로 전기적으로 연결된다.
즉, 도전성 와이어(80)는 프레임 고정부(76) 상에서 연결 프레임들(72)을 전기적으로 연결하여 전기적인 경로를 완성한다.
이 경우, 버퍼 구간(B)은 도전성 와이어(80)를 통해 연결되는 구간으로 정의될 수 있다.
이처럼 도전성 와이어(80)를 이용하는 경우, 도전성 와이어(80)의 길이를 조정함에 따라 연결 프레임(72) 전체의 길이를 조정할 수 있다. 즉, 연결 프레임들은 도전성 와이어에 의해 각각 전체 길이가 동일하게 형성될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 단자 프레임은 필요에 따라 연결 프레임(72)의 길이를 조정할 수 있으므로, 최적의 인덕턴스 값을 제어할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 접속부(78)가 패드(pad) 형태로 형성되며 도전성 접착제에 의해 도전성 와이어(80)가 접속부(78)에 접합되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 접속부(78)는 도전성 와이어(80)가 용이하게 체결될 수 있는 구성이라면 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어 접속부(78)는 나사에 의해 와이어가 체결되는 형태나 와이어가 꼽히는 클립 형태로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 전력 모듈은 전술한 실시예들에 한정되지 않으며, 다양한 응용이 가능하다. 예를 들어, 전술한 실시예들에서는 전력 모듈의 하우징이 전체적으로 직육면체 형상으로 형성되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 원통형이나 다각 기둥 형태로 형성하는 등 필요에 따라 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 전술된 실시예들에서는 전력 모듈의 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 적어도 하나의 전력 소자들이 패키징되는 전자 부품이라면 다양하게 적용될 수 있다.
100: 전력 모듈
10: 모듈 기판
11: 전자 소자
30: 하우징
60: 전력 단자부
70: 단자 프레임
72: 연결 프레임
76: 프레임 고정부

Claims (18)

  1. 일단이 상기 모듈 기판에 체결되고, 타단은 하우징의 외부로 노출되도록 상기모듈 기판에 결합되는 연결 프레임; 및
    상기 연결 프레임들에 체결되어 상기 연결 프레임들을 일체로 형성하는 프레임 고정부;
    를 포함하는 전력 모듈용 단자 프레임.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 연결 프레임들은,
    각각 전체 길이가 동일하게 형성되는 전력 모듈용 단자 프레임.
  3. 제2항에 있어서, 상기 다수의 연결 프레임들은,
    일부 구간이 상기 프레임 고정부 내에 매립되는 전력 모듈용 단자 프레임.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 고정부에 체결된 상기 연결 프레임들을 전기적으로 연결하여 전기적인 경로를 완성하는 다수의 도전성 와이어를 더 포함하는 전력 모듈용 단자 프레임.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연결 프레임들은,
    상기 도전성 와이어에 의해 각각 전체 길이가 동일하게 형성되는 전력 모듈용 단자 프레임.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 프레임 고정부의 외부면에 배치되며 상기 연결 프레임과 전기적으로 연결되는 다수의 접속부들을 더 포함하며, 상기 도전성 와이어는 상기 접속부들을 전기적으로 연결하는 전력 모듈용 단자 프레임.
  7. 적어도 하나의 전자 소자가 실장된 모듈 기판;
    상기 모듈 기판을 내부에 수용하는 하우징; 및
    일단이 상기 모듈 기판에 체결되고, 타단은 상기 하우징의 외부로 노출되도록 결합되는 적어도 하나의 단자 프레임;
    을 포함하며,
    상기 단자 프레임은,
    다수의 연결 프레임들;
    상기 연결 프레임들에 체결되어 상기 연결 프레임들을 일체로 형성하는 프레임 고정부;
    를 포함하는 전력 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연결 프레임은,
    상기 프레임 고정부의 외부로 노출되는 노출 구간과, 상기 프레임 고정부 내에 매립되는 버퍼 구간을 포함하는 전력 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 상기 연결 프레임은,
    상기 노출 구간과 상기 버퍼 구간을 포함하는 전체의 길이가 동일한 길이로 형성되는 전력 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 상기 연결 프레임은,
    상기 노출 구간의 길이가 각각 서로 다르게 형성되는 전력 모듈.
  11. 제7항에 있어서, 상기 연결 프레임은,
    상기 프레임 고정부의 외부로 노출되는 노출 구간과, 상기 연결 프레임들을 전기적으로 연결하는 도전성 와이어에 의해 형성되는 버퍼 구간을 포함하는 전력 모듈.
  12. 제11항에 있어서, 다수의 상기 연결 프레임들은,
    상기 도전성 와이어에 의해 각각 전체 길이가 동일하게 형성되는 전력 모듈.
  13. 제11항에 있어서, 상기 도전성 와이어는,
    상기 프레임 고정부의 외부면에 배치되며 상기 연결 프레임과 전기적으로 연결되는 다수의 접속부들을 전기적으로 연결하는 전력 모듈.
  14. 제7항에 있어서, 상기 연결 프레임들은,
    길게 형성된 금속 판재를 절곡하여 형성되는 전력 모듈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 연결 프레임은,
    하부로 돌출되어 상기 모듈 기판과 접촉하며 상기 단자 프레임을 지지하는 적어도 하나의 지지부를 포함하는 전력 모듈.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 하우징에 결합되며, 외부의 전력선과 상기 모듈 기판과 전기적으로 연결하는 전력 단자부를 더 포함하는 전력 모듈.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전력 단자부는,
    상기 하우징에 결합되어 하우징의 일부를 형성하는 커버;
    상기 커버의 외부면에 배치되는 외부 단자; 및
    상기 커버의 내부에서 돌출되어 상기 모듈 기판에 전기적으로 연결되는 내부 리드;
    를 포함하는 전력 모듈.
  18. 적어도 하나의 전자 소자가 실장된 모듈 기판; 및
    상기 모듈 기판에 체결되는 적어도 하나의 단자 프레임;
    을 포함하며,
    상기 단자 프레임은,
    동일한 길이로 형성되는 다수의 연결 프레임들과, 상기 연결 프레임을 일체로 고정하는 프레임 고정부를 포함하는 전력 모듈.
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