KR20150071336A - 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지는 일면에 절연층 및 회로패턴이 형성된 금속기판, 회로패턴 상에 실장 된 하나 이상의 제1 전자소자, 금속기판의 주변에 배치된 리드프레임, 금속기판, 제1 전자소자 및 리드프레임의 일부를 감싸 커버하는 몰딩부 및 절연층과 접촉되는 연결부 및 제1 전자소자와 대향 하는 면에 위치하며, 연결부와 접합 된 일면 및 몰딩부의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함하는 몸체부를 갖는 히트싱크를 포함한다.

Description

전력 모듈 패키지 및 그 제조방법{Power module Package and Manufacturing Method for the same}
본 발명은 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고, 세탁기, 에어컨 등과 같은 가정용 전자 제품의 인버터 보드(inverter board)는 전력 제어(power control)이나 모터 구동에 주요한 핵심 역할을 한다.
특히, 인버터 보드(inverter board) 내에 사용되는 전력 모듈 패키지는 핵심 반도체 모듈로서 가정용뿐 아니라, 산업용, 자동차 분야에서도 넓은 시장성을 갖는 전자부품이다.
전력 모듈 패키지는 전력용 회로 부품, 제어 회로 부품, 리드 프레임, 방열기판 및 봉합 수지를 포함하여 구성된다.
전력 모듈 패키지의 개발에서 기판의 방열 특성은 파워 소자(IGBT, Diode)의 수명을 포함한 모듈 신뢰성 측면에서 중요하다.
따라서, 기판의 방열 특성을 개선하기 위해 금속 재료를 기판의 베이스(Base)로 사용하고 금속 베이스와 회로를 형성하기 위한 동박층(Cu foil)을 절연층 또는 금속 산화층과 접합 된 구조로 사용하고 있다.
미국 공개특허 US 2007-0205503A 공보
본 발명의 일 실시예에 따르면 기판(Board)에 전력 모듈 패키지와 전해캡이 실장 될 때, 전력 모듈 패키지 상에 접합 되는 히트싱크와 전해캡 간 일정 간격 유지에 필요했던 스타퍼(stopper) 없이, 일정 간격을 유지할 수 있는 전력모듈 패키지 구조를 제공하고자 한다.
또한, 전자소자의 방열을 좀 더 효과적으로 할 수 있는 전력 모듈 패키지 구조를 제공 하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 모듈 패키지는 일면에 절연층 및 회로패턴이 형성된 금속기판, 상기 회로패턴 상에 실장 된 하나 이상의 제1 전자소자, 상기 금속기판의 주변에 배치된 리드프레임, 상기 금속기판, 상기 제1 전자소자 및 상기 리드프레임의 일부를 감싸 커버하는 몰딩부 및 상기 절연층과 접촉되는 연결부 및 상기 제1 전자소자와 대향 하는 면에 위치하며, 상기 연결부와 접합 된 일면 및 상기 몰딩부의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함하는 몸체부를 갖는 히트싱크를 포함한다.
여기서, 상기 제1 전자소자는 전력소자일 수 있다.
또한, 상기 리드프레임 상에 실장 된 제2 전자소자를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 전자소자는 제어소자 일 수 있다.
또한, 상기 히트싱크는 전도성 금속재질 일 수 있다.
또한, 상기 히트싱크의 몸체부는 상기 몰딩부의 상면 전체를 덮는 크기 일 수 있다.
또한, 상기 히트싱크의 몸체부는 상기 몰딩부 상면 일부를 덮는 크기 일 수 있다.
또한, 상기 히트싱크의 몸체부 타면의 높이는 상기 몰딩부의 상면보다 높거나 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 히트싱크의 몸체부 타면의 높이는 상기 몰딩부의 상면보다 낮거나 동일하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 모듈 패키지의 제조방법은 일면에 제1 전자소자가 실장 된 회로패턴 및 절연층을 갖는 금속기판의 주변에 배치되는 리드프레임을 준비하는 단계, 상기 금속기판, 상기 제1 전자소자 및 상기 리드프레임의 일부를 감싸 커버하는 몰딩부를 형성하는 단계 및 상기 절연층과 접촉되는 연결부 및 상기 연결부와 접합 되며, 상기 제1 전자소자와 대향 하는 면에 위치하는 일면 및 상기 몰딩부의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함하는 몸체부를 갖는 히트싱크(Heat Sink)를 준비하여 상기 절연층과 접촉하도록 체결하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제1 전자소자는 전력소자 일 수 있다.
또한, 상기 몰딩부를 형성하는 단계 이전, 상기 제1 전자소자와 상기 리드프레임을 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 히트싱크는 전도성 금속재질 일 수 있다.
또한, 상기 히트싱크의 몸체부는 상기 몰딩부의 상면 전체를 덮는 크기 일 수 있다.
또한, 상기 히트싱크의 몸체부는 상기 몰딩부 상면 일부를 덮는 크기 일 수 있다.
또한, 상기 히트싱크의 몸체부 타면은 상기 몰딩부의 상면과 동일하거나 높게 형성할 수 있다.
또한, 상기 히트싱크의 몸체부 타면은 상기 몰딩부의 상면과 동일하거나 낮게 형성할 수 있다.
또한, 상기 몰딩부를 형성하는 단계 이전, 상기 절연층 상에 상기 히트싱크의 연결부가 삽입될 위치와 대응되는 위치에 지지핀(Support pin)을 세워 고정하는 단계 및 상기 몰딩부를 형성하는 단계 이후, 상기 지지핀을 제거하여 상기 몰딩부의 상면로부터 절연층을 노출시키는 관통홀을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 몰딩부를 형성하는 단계 이후, 열 경화공정을 통해 몰딩부를 경화하는 단계를 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 안되며, 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 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법을 통해서 방열효과를 높일 수 있다.
또한, 히트싱크의 높이를 조절하면, 스타퍼가 없이도 패키지 기판에 접합 된 또 다른 히트싱크와 전해캡 간에 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 모듈 패키지의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 모듈 패키지의 구조를 개략적으로 나타낸 우측 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 좌측 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 우측 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 좌측 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 우측 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 좌측 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 우측 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 개략적으로 나타낸 좌측 단면도이다.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 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, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
전력 모듈 패키지
제1 실시예
도 1 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면,
전력 모듈 패키지(1000)는 일면에 절연층(110) 및 회로패턴(120)이 형성된 금속기판(100), 상기 회로패턴(120) 상에 실장 된 하나 이상의 제1 전자소자(300), 상기 금속기판(100)의 주변에 배치된 리드프레임(200), 상기 금속기판(100), 상기 제1 전자소자(300) 및 상기 리드프레임(200)의 일부를 감싸 커버하는 몰딩부(500) 및 상기 절연층(110)과 접촉되는 연결부(620) 및 상기 제1 전자소자(300)와 대향 하는 면에 위치하며, 상기 연결부(620)와 접합 된 일면 및 상기 몰딩부(500)의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함하는 몸체부(610)를 갖는 히트싱크(600)를 포함한다.
이때, 금속기판(100)은 전도성 금속 재료인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al Alloy), 구리(Cu), 철(Fe), 철-니켈 합금(Fe-Ni Alloy) 또는 티타늄(Ti) 중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것이 아니다.
본 발명에서는 절연층(110)을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성되거나, 양극산화층을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성될 수 있다.
양극산화층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 금속기판(100)을 붕산, 인산, 황산, 크롬산 등의 전해액에 담근 후, 상기 금속기판(100)에 양극을 인가하고 전해액에 음극을 인가함으로써 생성되는 것으로, 절연 성능을 갖되, 약 10 내지 30 W/mk의 비교적 높은 열 전달 특성이 있다.
상술한 바와 같이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하여 생성된 양극산화층은 알루미늄 양극산화막(Al2O3)일 수 있다.
상기 양극산화층은 절연성을 갖기 때문에, 기판에 회로층 형성을 가능하게 하며, 일반적인 절연층(110)보다 얇은 두께로 형성가능하기 때문에, 방열 성능은 더욱 향상시키는 동시에 박형화를 가능하게 한다.
절연층(110) 또는 양극산화층에 회로패턴(120)을 형성하며, 이미 종래에 알려진 패턴 형성 방법으로 회로가 형성될 수 있으며, 전도성 금속으로 사용되는 것이라면 제한 없이 적용 가능하며, 구리를 사용하는 것이 전형적이다.
본 실시 예에서는 절연층(110) 또는 양극산화층 및 회로패턴(120)으로 이루어진 금속기판(100)을 예시로 설명하였으나, 별히 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB), 세라믹 기판으로 이루어진 기판 등을 사용할 수 있음은 물론이다.
금속기판(100)에 형성된 회로패턴(120) 상에 제1 전자소자(300)가 실장되며, 제1 전자소자(300)는 한 개 이상 접합되며, 전력소자일 수 있다.
예를 들어, 전력 소자는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 전력 트랜지스터, 절연된 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT), 모스 트랜지스터, 전력 정류기, 전력 레귤레이터, 인버터, 컨버터, 또는 이들이 조합된 고전력 반도체칩 또는 다이오드(diode)등과 같이 발열량이 큰 소자이다.
상기 도면에서는 전자소자의 기타 상세한 구성요소를 생략하고 개략적으로 나타내었으나, 당업계에 공지된 모든 구조의 전자소자가 특별히 한정되지 않고 본 발명의 전력 모듈 패키지(1000)에 적용될 수 있음을 당업자라면 충분히 인식할 수 있을 것이다.
이때, 제1 전자소자(300)는 회로패턴(120)에 솔더링(Soldering) 또는 전도성 에폭시(epoxy) 또는 초음파 본딩 공정을 통해 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
솔더링은 예를 들면 Sn-Pb 공정(共晶) 솔더 또는 Sn-Ag-Cu 등의 납 프리 솔더를 사용하는 것이 가능하다. 또한 솔더링 방식은 금속 마스크를 이용한 솔더 페이스트 도포 공정으로 형성 될 수 있다. 다만 솔더링 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
금속기판(100)의 주변에 전력 모듈 패키지(1000)의 내부와 외부를 전기적으로 접속하기 위한 접속단자로 리드프레임(200)이 한 개 이상 배치 될 수 있다.
리드프레임(200)은 구리(Cu), 철(Fe) 또는 철-니켈 합금(Fe-Ni alloy) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
리드프레임(200)은 금속기판(100)의 주변에 배치될 경우, 금속기판(100), 제1 전자소자(300) 및 추후 설명될 제2 전자소자(400)와 전도성 연결부(620)재로 연결 될 수 있다.
또한, 형상을 다양하게 변경할 수 있어, 설계자가 원하는 형상 변경으로 회로패턴(120)과 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
본 도면에서의 리드프레임(200)은 단차부가 형성되지 않았으나, 추가적으로 한 개 이상의 단차부를 형성해도 무방하다.
이때, 상기 연결부(620)재는 와이어 일 수 있으며 와이어 본딩 이외에 다양한 방식으로 금속기판(100), 리드프레임(200), 제1 전자소자(300) 및 제2 전자소자(400)가 적어도 2개 이상 선택되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 와이어 본딩(wire bonding) 공정은 당 기술분야에서 잘 알려진 볼 본딩(ball bonding), 웨지 본딩(wedge bonding) 및 스티치 본딩(stitch bonding)에 의해 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 와이어(wire)로는 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu) 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 전력소자인 전자소자로 고전압의 정격전압을 인가하는 와이어(wire)로는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 사용하는데, 이는 고전압을 견디기 위해서는 두꺼운 와이어를 사용하여야 하는데, 금(Au) 또는 구리(Cu)를 사용하는 것보다 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 비용 절감 차원에서 효과적이기 때문이다.
연결부(620)재가 특별히 이에 한정되는 것은 아니며 와이어(wire) 대신 리드 프레임(lead frame) 또는 메탈 리본 등을 사용하는 것 역시 가능하다.
상기 리드프레임(200)에 제2 전자소자(400)가 하나 이상 실장 될 수 있다.
제2 전자소자(400)는 제어 소자일 수 있으며, 제어 IC(Control Integrated Circuit)와 같이 발열량이 작은 소자이다.
앞서 언급된, 금속기판(100), 제1 전자소자(300) 제2 전자소자(400) 및 리드프레임(200)을 감싸 커버하는 몰딩부(500)가 더 포함되며, 이때 금속기판(100)의 일면 및 리드프레임(200)의 일부는 외부로 노출될 수 있다.
이때, 몰딩부(500)는 금속기판(100)의 상부에 채워지는 형태로 형성되기 때문에, 몰딩 재료와 금속기판(100) 간의 접착력을 증가시키며, 이로 인해 금속기판(100)과 몰딩부(500) 간의 디라미네이션(Delamination) 등과 같은 문제점 발생이 줄어 기판의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 몰딩으로 인한 열 차단이 이루어지기 때문에, 전력소자와 같은 발열량이 큰 전자소자를 감싸 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.
몰딩부(500)는 금속기판(100)에 실장 된 제1 전자소자(300) 및 리드프레임(200)에 실장 된 제2 전자소자(400)들 사이에 충진 됨으로써, 전자소자들의 상호 간 전기적인 단락 발생을 방지한다. 또한, 전자소자의 외부를 둘러싸며 고정시켜 외부의 충격으로부터 안전하게 보호한다.
이때, 몰딩부(500)는 실리콘 겔(silicone gel), 폴리이미드(Polyimide)와 같은 열가소성 수지, 에폭시 수지(Epoxy resin)와 같은 열경화성 수지등이 사용될 수 있으며, 일반적으로 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molded Compound: EMC)가 사용되나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 몰딩부(500)는 이어서 설명 될 히트싱크(600)의 연결부(620)가 삽입되기 위해서 일부 캐비티가 형성되며, 캐비티의 위치는 히트싱크(600)의 연결부(620)가 삽입되는 위치와 동일하게 형성된다.
히트싱크(600)(heatsink)는 제1 전자소자(300)와 대향 하는 면에 위치하는 판 형상의 몸체부(610), 상기 몸체부(610)의 일면에 다수개의 연결부(620)를 가진다.
여기서, 상기 다수개의 연결부(620)는 앞서 언급된 몰딩부(500)의 캐비티에 삽입되어 금속기판(100)의 절연층(110)과 접합 된다.
금속기판(100)에 또는 절연층(110) 상에 형성된 회로패턴(120)에 상기 히트싱크(600)의 연결부(620)가 접합될 경우 스파킹(Sparking)이 발생하여 주변 절연재가 깨지거나, 그 외 다양한 불량을 야기 할 수 있으나 절연층(110)에 히트싱크(600)의 연결부(620)를 접합함으로써 금속기판(100)과 히트싱크(600)가 안정적으로 접합될 수 있다.
몸체부(610)는 판 형상으로 상기 다수개의 연결부(620)와 연결되는 일면과 앞서 언급된 몰딩부(500)의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함한다.
히트싱크(600)의 몸체부(610)는 상기 몰딩부(500)의 상면 전체를 덮는 크기이며, 몸체부(610)의 타면 높이는 몰딩부(500)의 상면보다 높거나 동일하게 형성될 수 있다.
이렇게 히트싱크(600)의 크기 및 높이 조절함으로써 열 방출 성능을 설계자가 원하는 데로 조절할 수 있으며, 물리적인 힘으로 탈부착이 용이하다.
히트싱크(600)는 특별히 한정되는 것은 아니나, 열 전도도가 우수한 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 재질로 제작되거나 이 재질로 코팅하여 구성하는 것이 일반적이다.
본 실시예에 따른 도면에서는 도시 되지 않았으나, 금속기판(100)이 몰딩부(500)에 의해 노출된 금속기판(100)의 타면에 접합되는 또 다른 히트싱크(heatsink)(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이 히트싱크(미도시)는 제1 전자소자(300)로부터 발생되는 열을 공기 중으로 발산하기 위해 다수 개의 방열핀을 구비할 수 있다.
또한, 히트싱(미도시)는 특별히 한정되는 것은 아니나, 앞서 언급된 히트싱크(미도시)와 같이 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 재질로 제작되거나 이 재질로 코팅하여 구성하는 것이 일반적인데, 이는 열 전달이 우수한 동시에 기판과의 접합을 용이하게 하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)는 금속기판(100)의 양면에 히트싱크(600)가 형성되는 구조로 우수한 방열효과를 기대할 수 있다.
또한, 히트싱크(600)의 높이를 조절하면, 스타퍼(stopper)가 없이도 패키지 기판에 접합 된 또 다른 히트싱크(미도시)와 전해캡(미도시) 간에 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
제2 실시예
도 4 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면,
전력 모듈 패키지(1000)는 일면에 절연층(110) 및 회로패턴(120)이 형성된 금속기판(100), 상기 회로패턴(120) 상에 실장 된 하나 이상의 제1 전자소자(300), 상기 금속기판(100)의 주변에 배치된 리드프레임(200), 상기 금속기판(100), 상기 제1 전자소자(300) 및 상기 리드프레임(200)의 일부를 감싸 커버하는 몰딩부(500) 및 상기 절연층(110)과 접촉되는 연결부(620) 및 상기 제1 전자소자(300)와 대향 하는 면에 위치하며, 상기 연결부(620)와 접합 된 일면 및 상기 몰딩부(500)의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함하는 몸체부(610)를 갖는 히트싱크(600)를 포함한다.
이때, 금속기판(100)은 전도성 금속 재료인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al Alloy), 구리(Cu), 철(Fe), 철-니켈 합금(Fe-Ni Alloy) 또는 티타늄(Ti) 중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것이 아니다.
본 발명에서는 절연층(110)을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성되거나, 양극산화층을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성될 수 있다.
양극산화층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 금속기판(100)을 붕산, 인산, 황산, 크롬산 등의 전해액에 담근 후, 상기 금속기판(100)에 양극을 인가하고 전해액에 음극을 인가함으로써 생성되는 것으로, 절연 성능을 갖되, 약 10 내지 30 W/mk의 비교적 높은 열 전달 특성이 있다.
상술한 바와 같이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하여 생성된 양극산화층은 알루미늄 양극산화막(Al2O3)일 수 있다.
상기 양극산화층은 절연성을 갖기 때문에, 기판에 회로층 형성을 가능하게 하며, 일반적인 절연층(110)보다 얇은 두께로 형성가능하기 때문에, 방열 성능은 더욱 향상시키는 동시에 박형화를 가능하게 한다.
절연층(110) 또는 양극산화층에 회로패턴(120)을 형성하며, 이미 종래에 알려진 패턴 형성 방법으로 회로가 형성될 수 있으며, 전도성 금속으로 사용되는 것이라면 제한 없이 적용 가능하며, 구리를 사용하는 것이 전형적이다.
본 실시 예에서는 절연층(110) 또는 양극산화층 및 회로패턴(120)으로 이루어진 금속기판(100)을 예시로 설명하였으나, 별히 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB), 세라믹 기판으로 이루어진 기판 등을 사용할 수 있음은 물론이다.
금속기판(100)에 형성된 회로패턴(120) 상에 제1 전자소자(300)가 실장되며, 제1 전자소자(300)는 한 개 이상 접합되며, 전력소자일 수 있다.
예를 들어, 전력 소자는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 전력 트랜지스터, 절연된 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT), 모스 트랜지스터, 전력 정류기, 전력 레귤레이터, 인버터, 컨버터, 또는 이들이 조합된 고전력 반도체칩 또는 다이오드(diode)등과 같이 발열량이 큰 소자이다.
상기 도면에서는 전자소자의 기타 상세한 구성요소를 생략하고 개략적으로 나타내었으나, 당업계에 공지된 모든 구조의 전자소자가 특별히 한정되지 않고 본 발명의 전력 모듈 패키지(1000)에 적용될 수 있음을 당업자라면 충분히 인식할 수 있을 것이다.
이때, 제1 전자소자(300)는 회로패턴(120)에 솔더링(Soldering) 또는 전도성 에폭시(epoxy) 또는 초음파 본딩 공정을 통해 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
솔더링은 예를 들면 Sn-Pb 공정(共晶) 솔더 또는 Sn-Ag-Cu 등의 납 프리 솔더를 사용하는 것이 가능하다. 또한 솔더링 방식은 금속 마스크를 이용한 솔더 페이스트 도포 공정으로 형성 될 수 있다. 다만 솔더링 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
금속기판(100)의 주변에 전력 모듈 패키지(1000)의 내부와 외부를 전기적으로 접속하기 위한 접속단자로 리드프레임(200)이 한 개 이상 배치 될 수 있다.
리드프레임(200)은 구리(Cu), 철(Fe) 또는 철-니켈 합금(Fe-Ni alloy) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
리드프레임(200)은 금속기판(100)의 주변에 배치될 경우, 금속기판(100), 제1 전자소자(300) 및 추후 설명될 제2 전자소자(400)와 전도성 연결부(620)재로 연결 될 수 있다.
또한, 형상을 다양하게 변경할 수 있어, 설계자가 원하는 형상 변경으로 회로패턴(120)과 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
본 도면에서의 리드프레임(200)은 단차부가 형성되지 않았으나, 추가적으로 한 개 이상의 단차부를 형성해도 무방하다.
이때, 상기 연결부(620)재는 와이어 일 수 있으며 와이어 본딩 이외에 다양한 방식으로 금속기판(100), 리드프레임(200), 제1 전자소자(300) 및 제2 전자소자(400)가 적어도 2개 이상 선택되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 와이어 본딩(wire bonding) 공정은 당 기술분야에서 잘 알려진 볼 본딩(ball bonding), 웨지 본딩(wedge bonding) 및 스티치 본딩(stitch bonding)에 의해 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 와이어(wire)로는 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu) 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 전력소자인 전자소자로 고전압의 정격전압을 인가하는 와이어(wire)로는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 사용하는데, 이는 고전압을 견디기 위해서는 두꺼운 와이어를 사용하여야 하는데, 금(Au) 또는 구리(Cu)를 사용하는 것보다 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 비용 절감 차원에서 효과적이기 때문이다.
연결부(620)재가 특별히 이에 한정되는 것은 아니며 와이어(wire) 대신 리드 프레임(lead frame) 또는 메탈 리본 등을 사용하는 것 역시 가능하다.
상기 리드프레임(200)에 제2 전자소자(400)가 하나 이상 실장 될 수 있다.
제2 전자소자(400)는 제어 소자일 수 있으며, 제어 IC(Control Integrated Circuit)와 같이 발열량이 작은 소자이다.
앞서 언급된, 금속기판(100), 제1 전자소자(300) 제2 전자소자(400) 및 리드프레임(200)을 감싸 커버하는 몰딩부(500)가 더 포함되며, 이때 금속기판(100)의 일면 및 리드프레임(200)의 일부는 외부로 노출될 수 있다.
이때, 몰딩부(500)는 금속기판(100)의 상부에 채워지는 형태로 형성되기 때문에, 몰딩 재료와 금속기판(100) 간의 접착력을 증가시키며, 이로 인해 금속기판(100)과 몰딩부(500) 간의 디라미네이션(Delamination) 등과 같은 문제점 발생이 줄어 기판의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 몰딩으로 인한 열 차단이 이루어지기 때문에, 전력소자와 같은 발열량이 큰 전자소자를 감싸 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.
몰딩부(500)는 금속기판(100)에 실장 된 제1 전자소자(300) 및 리드프레임(200)에 실장 된 제2 전자소자(400)들 사이에 충진 됨으로써, 전자소자들의 상호 간 전기적인 단락 발생을 방지한다. 또한, 전자소자의 외부를 둘러싸며 고정시켜 외부의 충격으로부터 안전하게 보호한다.
이때, 몰딩부(500)는 실리콘 겔(silicone gel), 폴리이미드(Polyimide)와 같은 열가소성 수지, 에폭시 수지(Epoxy resin)와 같은 열경화성 수지등이 사용될 수 있으며, 일반적으로 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molded Compound: EMC)가 사용되나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 몰딩부(500)는 이어서 설명 될 히트싱크(600)의 연결부(620)가 삽입되기 위해서 일부 캐비티가 형성되며, 캐비티의 위치는 히트싱크(600)의 연결부(620)가 삽입되는 위치와 동일하게 형성된다.
히트싱크(600)(heatsink)는 제1 전자소자(300)와 대향 하는 면에 위치하는 판 형상의 몸체부(610), 상기 몸체부(610)의 일면에 다수개의 연결부(620)를 가진다.
여기서, 상기 다수개의 연결부(620)는 앞서 언급된 몰딩부(500)의 캐비티에 삽입되어 금속기판(100)의 절연층(110)과 접합 된다.
금속기판(100)에 또는 절연층(110) 상에 형성된 회로패턴(120)에 상기 히트싱크(600)의 연결부(620)가 접합될 경우 스파킹(Sparking)이 발생하여 주변 절연재가 깨지거나, 그 외 다양한 불량을 야기 할 수 있으나 절연층(110)에 히트싱크(600)의 연결부(620)를 접합함으로써 금속기판(100)과 히트싱크(600)가 안정적으로 접합될 수 있다.
몸체부(610)는 판 형상으로 상기 다수개의 연결부(620)와 연결되는 일면과 앞서 언급된 몰딩부(500)의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함한다.
히트싱크(600)의 몸체부(610)는 상기 몰딩부(500)의 상면 일부를 덮는 크기이며, 몸체부(610)의 타면 높이는 몰딩부(500)의 상면보다 낮거나 동일하게 형성될 수 있다.
이렇게 히트싱크(600)의 크기 및 높이 조절함으로써 열 방출 성능을 설계자가 원하는 데로 조절할 수 있으며, 물리적인 힘으로 탈부착이 용이하다.
히트싱크(600)는 특별히 한정되는 것은 아니나, 열 전도도가 우수한 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 재질로 제작되거나 이 재질로 코팅하여 구성하는 것이 일반적이다.
본 실시예에 따른 도면에서는 도시 되지 않았으나, 금속기판(100)이 몰딩부(500)에 의해 노출된 금속기판(100)의 타면에 접합되는 또 다른 히트싱크(heatsink)(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이 히트싱크(미도시)는 제1 전자소자(300)로부터 발생되는 열을 공기 중으로 발산하기 위해 다수 개의 방열핀을 구비할 수 있다.
또한, 히트싱크(미도시)는 특별히 한정되는 것은 아니나, 앞서 언급된 히트싱크(미도시)와 같이 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 재질로 제작되거나 이 재질로 코팅하여 구성하는 것이 일반적인데, 이는 열 전달이 우수한 동시에 기판과의 접합을 용이하게 하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)는 금속기판(100)의 양면에 히트싱크(600)가 형성되는 구조로 우수한 방열효과를 기대할 수 있다.
또한, 히트싱크(600)의 높이를 조절하면, 스타퍼(stopper)가 없이도 패키지 기판에 접합 된 또 다른 히트싱크(미도시)와 전해캡(미도시) 간에 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
제3 실시예
도 7 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면,
전력 모듈 패키지(1000)는 일면에 절연층(110) 및 회로패턴(120)이 형성된 금속기판(100), 상기 회로패턴(120) 상에 실장 된 하나 이상의 제1 전자소자(300), 상기 금속기판(100)의 주변에 배치된 리드프레임(200), 상기 금속기판(100), 상기 제1 전자소자(300) 및 상기 리드프레임(200)의 일부를 감싸 커버하는 몰딩부(500) 및 상기 절연층(110)과 접촉되는 연결부(620) 및 상기 제1 전자소자(300)와 대향 하는 면에 위치하며, 상기 연결부(620)와 접합 된 일면 및 상기 몰딩부(500)의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함하는 몸체부(610)를 갖는 히트싱크(600)를 포함한다.
이때, 금속기판(100)은 전도성 금속 재료인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al Alloy), 구리(Cu), 철(Fe), 철-니켈 합금(Fe-Ni Alloy) 또는 티타늄(Ti) 중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것이 아니다.
본 발명에서는 절연층(110)을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성되거나, 양극산화층을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성될 수 있다.
양극산화층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 금속기판(100)을 붕산, 인산, 황산, 크롬산 등의 전해액에 담근 후, 상기 금속기판(100)에 양극을 인가하고 전해액에 음극을 인가함으로써 생성되는 것으로, 절연 성능을 갖되, 약 10 내지 30 W/mk의 비교적 높은 열 전달 특성이 있다.
상술한 바와 같이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하여 생성된 양극산화층은 알루미늄 양극산화막(Al2O3)일 수 있다.
상기 양극산화층은 절연성을 갖기 때문에, 기판에 회로층 형성을 가능하게 하며, 일반적인 절연층(110)보다 얇은 두께로 형성가능하기 때문에, 방열 성능은 더욱 향상시키는 동시에 박형화를 가능하게 한다.
절연층(110) 또는 양극산화층에 회로패턴(120)을 형성하며, 이미 종래에 알려진 패턴 형성 방법으로 회로가 형성될 수 있으며, 전도성 금속으로 사용되는 것이라면 제한 없이 적용 가능하며, 구리를 사용하는 것이 전형적이다.
본 실시 예에서는 절연층(110) 또는 양극산화층 및 회로패턴(120)으로 이루어진 금속기판(100)을 예시로 설명하였으나, 별히 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB), 세라믹 기판으로 이루어진 기판 등을 사용할 수 있음은 물론이다.
금속기판(100)에 형성된 회로패턴(120) 상에 제1 전자소자(300)가 실장되며, 제1 전자소자(300)는 한 개 이상 접합되며, 전력소자일 수 있다.
예를 들어, 전력 소자는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 전력 트랜지스터, 절연된 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT), 모스 트랜지스터, 전력 정류기, 전력 레귤레이터, 인버터, 컨버터, 또는 이들이 조합된 고전력 반도체칩 또는 다이오드(diode)등과 같이 발열량이 큰 소자이다.
상기 도면에서는 전자소자의 기타 상세한 구성요소를 생략하고 개략적으로 나타내었으나, 당업계에 공지된 모든 구조의 전자소자가 특별히 한정되지 않고 본 발명의 전력 모듈 패키지(1000)에 적용될 수 있음을 당업자라면 충분히 인식할 수 있을 것이다.
이때, 제1 전자소자(300)는 회로패턴(120)에 솔더링(Soldering) 또는 전도성 에폭시(epoxy) 또는 초음파 본딩 공정을 통해 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
솔더링은 예를 들면 Sn-Pb 공정(共晶) 솔더 또는 Sn-Ag-Cu 등의 납 프리 솔더를 사용하는 것이 가능하다. 또한 솔더링 방식은 금속 마스크를 이용한 솔더 페이스트 도포 공정으로 형성 될 수 있다. 다만 솔더링 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
금속기판(100)의 주변에 전력 모듈 패키지(1000)의 내부와 외부를 전기적으로 접속하기 위한 접속단자로 리드프레임(200)이 한 개 이상 배치 될 수 있다.
리드프레임(200)은 구리(Cu), 철(Fe) 또는 철-니켈 합금(Fe-Ni alloy) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
리드프레임(200)은 금속기판(100)의 주변에 배치될 경우, 금속기판(100), 제1 전자소자(300) 및 추후 설명될 제2 전자소자(400)와 전도성 연결부(620)재로 연결 될 수 있다.
또한, 형상을 다양하게 변경할 수 있어, 설계자가 원하는 형상 변경으로 회로패턴(120)과 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
본 도면에서의 리드프레임(200)은 단차부가 형성되지 않았으나, 추가적으로 한 개 이상의 단차부를 형성해도 무방하다.
이때, 상기 연결부(620)재는 와이어 일 수 있으며 와이어 본딩 이외에 다양한 방식으로 금속기판(100), 리드프레임(200), 제1 전자소자(300) 및 제2 전자소자(400)가 적어도 2개 이상 선택되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 와이어 본딩(wire bonding) 공정은 당 기술분야에서 잘 알려진 볼 본딩(ball bonding), 웨지 본딩(wedge bonding) 및 스티치 본딩(stitch bonding)에 의해 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 와이어(wire)로는 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu) 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 전력소자인 전자소자로 고전압의 정격전압을 인가하는 와이어(wire)로는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 사용하는데, 이는 고전압을 견디기 위해서는 두꺼운 와이어를 사용하여야 하는데, 금(Au) 또는 구리(Cu)를 사용하는 것보다 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 비용 절감 차원에서 효과적이기 때문이다.
연결부(620)재가 특별히 이에 한정되는 것은 아니며 와이어(wire) 대신 리드 프레임(lead frame) 또는 메탈 리본 등을 사용하는 것 역시 가능하다.
상기 리드프레임(200)에 제2 전자소자(400)가 하나 이상 실장 될 수 있다.
제2 전자소자(400)는 제어 소자일 수 있으며, 제어 IC(Control Integrated Circuit)와 같이 발열량이 작은 소자이다.
앞서 언급된, 금속기판(100), 제1 전자소자(300) 제2 전자소자(400) 및 리드프레임(200)을 감싸 커버하는 몰딩부(500)가 더 포함되며, 이때 금속기판(100)의 일면 및 리드프레임(200)의 일부는 외부로 노출될 수 있다.
이때, 몰딩부(500)는 금속기판(100)의 상부에 채워지는 형태로 형성되기 때문에, 몰딩 재료와 금속기판(100) 간의 접착력을 증가시키며, 이로 인해 금속기판(100)과 몰딩부(500) 간의 디라미네이션(Delamination) 등과 같은 문제점 발생이 줄어 기판의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 몰딩으로 인한 열 차단이 이루어지기 때문에, 전력소자와 같은 발열량이 큰 전자소자를 감싸 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.
몰딩부(500)는 금속기판(100)에 실장 된 제1 전자소자(300) 및 리드프레임(200)에 실장 된 제2 전자소자(400)들 사이에 충진 됨으로써, 전자소자들의 상호 간 전기적인 단락 발생을 방지한다. 또한, 전자소자의 외부를 둘러싸며 고정시켜 외부의 충격으로부터 안전하게 보호한다.
이때, 몰딩부(500)는 실리콘 겔(silicone gel), 폴리이미드(Polyimide)와 같은 열가소성 수지, 에폭시 수지(Epoxy resin)와 같은 열경화성 수지등이 사용될 수 있으며, 일반적으로 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molded Compound: EMC)가 사용되나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 몰딩부(500)는 이어서 설명 될 히트싱크(600)의 연결부(620)가 삽입되기 위해서 일부 캐비티가 형성되며, 캐비티의 위치는 히트싱크(600)의 연결부(620)가 삽입되는 위치와 동일하게 형성된다.
히트싱크(600)(heatsink)는 제1 전자소자(300)와 대향 하는 면에 위치하는 판 형상의 몸체부(610), 상기 몸체부(610)의 일면에 다수개의 연결부(620)를 가진다.
여기서, 상기 다수개의 연결부(620)는 앞서 언급된 몰딩부(500)의 캐비티에 삽입되어 금속기판(100)의 절연층(110)과 접합 된다.
금속기판(100)에 또는 절연층(110) 상에 형성된 회로패턴(120)에 상기 히트싱크(600)의 연결부(620)가 접합될 경우 스파킹(Sparking)이 발생하여 주변 절연재가 깨지거나, 그 외 다양한 불량을 야기 할 수 있으나 절연층(110)에 히트싱크(600)의 연결부(620)를 접합함으로써 금속기판(100)과 히트싱크(600)가 안정적으로 접합될 수 있다.
몸체부(610)는 판 형상으로 상기 다수개의 연결부(620)와 연결되는 일면과 앞서 언급된 몰딩부(500)의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함한다.
히트싱크(600)의 몸체부(610)는 상기 몰딩부(500)의 상면 전체를 덮는 크기이며, 몸체부(610)의 타면 높이는 몰딩부(500)의 상면보다 낮거나 동일하게 형성될 수 있다.
이렇게 히트싱크(600)의 크기 및 높이 조절함으로써 열 방출 성능을 설계자가 원하는 데로 조절할 수 있으며, 물리적인 힘으로 탈부착이 용이하다.
히트싱크(600)는 특별히 한정되는 것은 아니나, 열 전도도가 우수한 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 재질로 제작되거나 이 재질로 코팅하여 구성하는 것이 일반적이다.
본 실시예에 따른 도면에서는 도시 되지 않았으나, 금속기판(100)이 몰딩부(500)에 의해 노출된 금속기판(100)의 타면에 접합되는 또 다른 히트싱크(heatsink)(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이 히트싱크(미도시)는 제1 전자소자(300)로부터 발생되는 열을 공기 중으로 발산하기 위해 다수 개의 방열핀을 구비할 수 있다.
또한, 히트싱크(미도시)는 특별히 한정되는 것은 아니나, 앞서 언급된 히트싱크(미도시)와 같이 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 재질로 제작되거나 이 재질로 코팅하여 구성하는 것이 일반적인데, 이는 열 전달이 우수한 동시에 기판과의 접합을 용이하게 하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)는 금속기판(100)의 양면에 히트싱크(600)가 형성되는 구조로 우수한 방열효과를 기대할 수 있다.
또한, 히트싱크(600)의 높이를 조절하면, 스타퍼(stopper)가 없이도 패키지 기판에 접합 된 또 다른 히트싱크(미도시)와 전해캡(미도시) 간에 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
제4 실시예
도 10 및 도 12은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면,
전력 모듈 패키지(1000)는 일면에 절연층(110) 및 회로패턴(120)이 형성된 금속기판(100), 상기 회로패턴(120) 상에 실장 된 하나 이상의 제1 전자소자(300), 상기 금속기판(100)의 주변에 배치된 리드프레임(200), 상기 금속기판(100), 상기 제1 전자소자(300) 및 상기 리드프레임(200)의 일부를 감싸 커버하는 몰딩부(500) 및 상기 절연층(110)과 접촉되는 연결부(620) 및 상기 제1 전자소자(300)와 대향 하는 면에 위치하며, 상기 연결부(620)와 접합 된 일면 및 상기 몰딩부(500)의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함하는 몸체부(610)를 갖는 히트싱크(600)를 포함한다.
이때, 금속기판(100)은 전도성 금속 재료인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al Alloy), 구리(Cu), 철(Fe), 철-니켈 합금(Fe-Ni Alloy) 또는 티타늄(Ti) 중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것이 아니다.
본 발명에서는 절연층(110)을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성되거나, 양극산화층을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성될 수 있다.
양극산화층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 금속기판(100)을 붕산, 인산, 황산, 크롬산 등의 전해액에 담근 후, 상기 금속기판(100)에 양극을 인가하고 전해액에 음극을 인가함으로써 생성되는 것으로, 절연 성능을 갖되, 약 10 내지 30 W/mk의 비교적 높은 열 전달 특성이 있다.
상술한 바와 같이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하여 생성된 양극산화층은 알루미늄 양극산화막(Al2O3)일 수 있다.
상기 양극산화층은 절연성을 갖기 때문에, 기판에 회로층 형성을 가능하게 하며, 일반적인 절연층(110)보다 얇은 두께로 형성가능하기 때문에, 방열 성능은 더욱 향상시키는 동시에 박형화를 가능하게 한다.
절연층(110) 또는 양극산화층에 회로패턴(120)을 형성하며, 이미 종래에 알려진 패턴 형성 방법으로 회로가 형성될 수 있으며, 전도성 금속으로 사용되는 것이라면 제한 없이 적용 가능하며, 구리를 사용하는 것이 전형적이다.
본 실시 예에서는 절연층(110) 또는 양극산화층 및 회로패턴(120)으로 이루어진 금속기판(100)을 예시로 설명하였으나, 별히 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB), 세라믹 기판으로 이루어진 기판 등을 사용할 수 있음은 물론이다.
금속기판(100)에 형성된 회로패턴(120) 상에 제1 전자소자(300)가 실장되며, 제1 전자소자(300)는 한 개 이상 접합되며, 전력소자일 수 있다.
예를 들어, 전력 소자는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 전력 트랜지스터, 절연된 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT), 모스 트랜지스터, 전력 정류기, 전력 레귤레이터, 인버터, 컨버터, 또는 이들이 조합된 고전력 반도체칩 또는 다이오드(diode)등과 같이 발열량이 큰 소자이다.
상기 도면에서는 전자소자의 기타 상세한 구성요소를 생략하고 개략적으로 나타내었으나, 당업계에 공지된 모든 구조의 전자소자가 특별히 한정되지 않고 본 발명의 전력 모듈 패키지(1000)에 적용될 수 있음을 당업자라면 충분히 인식할 수 있을 것이다.
이때, 제1 전자소자(300)는 회로패턴(120)에 솔더링(Soldering) 또는 전도성 에폭시(epoxy) 또는 초음파 본딩 공정을 통해 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
솔더링은 예를 들면 Sn-Pb 공정(共晶) 솔더 또는 Sn-Ag-Cu 등의 납 프리 솔더를 사용하는 것이 가능하다. 또한 솔더링 방식은 금속 마스크를 이용한 솔더 페이스트 도포 공정으로 형성 될 수 있다. 다만 솔더링 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
금속기판(100)의 주변에 전력 모듈 패키지(1000)의 내부와 외부를 전기적으로 접속하기 위한 접속단자로 리드프레임(200)이 한 개 이상 배치 될 수 있다.
리드프레임(200)은 구리(Cu), 철(Fe) 또는 철-니켈 합금(Fe-Ni alloy) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
리드프레임(200)은 금속기판(100)의 주변에 배치될 경우, 금속기판(100), 제1 전자소자(300) 및 추후 설명될 제2 전자소자(400)와 전도성 연결부(620)재로 연결 될 수 있다.
또한, 형상을 다양하게 변경할 수 있어, 설계자가 원하는 형상 변경으로 회로패턴(120)과 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
본 도면에서의 리드프레임(200)은 단차부가 형성되지 않았으나, 추가적으로 한 개 이상의 단차부를 형성해도 무방하다.
이때, 상기 연결부(620)재는 와이어 일 수 있으며 와이어 본딩 이외에 다양한 방식으로 금속기판(100), 리드프레임(200), 제1 전자소자(300) 및 제2 전자소자(400)가 적어도 2개 이상 선택되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 와이어 본딩(wire bonding) 공정은 당 기술분야에서 잘 알려진 볼 본딩(ball bonding), 웨지 본딩(wedge bonding) 및 스티치 본딩(stitch bonding)에 의해 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 와이어(wire)로는 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu) 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 전력소자인 전자소자로 고전압의 정격전압을 인가하는 와이어(wire)로는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 사용하는데, 이는 고전압을 견디기 위해서는 두꺼운 와이어를 사용하여야 하는데, 금(Au) 또는 구리(Cu)를 사용하는 것보다 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 비용 절감 차원에서 효과적이기 때문이다.
연결부(620)재가 특별히 이에 한정되는 것은 아니며 와이어(wire) 대신 리드 프레임(lead frame) 또는 메탈 리본 등을 사용하는 것 역시 가능하다.
상기 리드프레임(200)에 제2 전자소자(400)가 하나 이상 실장 될 수 있다.
제2 전자소자(400)는 제어 소자일 수 있으며, 제어 IC(Control Integrated Circuit)와 같이 발열량이 작은 소자이다.
앞서 언급된, 금속기판(100), 제1 전자소자(300) 제2 전자소자(400) 및 리드프레임(200)을 감싸 커버하는 몰딩부(500)가 더 포함되며, 이때 금속기판(100)의 일면 및 리드프레임(200)의 일부는 외부로 노출될 수 있다.
이때, 몰딩부(500)는 금속기판(100)의 상부에 채워지는 형태로 형성되기 때문에, 몰딩 재료와 금속기판(100) 간의 접착력을 증가시키며, 이로 인해 금속기판(100)과 몰딩부(500) 간의 디라미네이션(Delamination) 등과 같은 문제점 발생이 줄어 기판의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 몰딩으로 인한 열 차단이 이루어지기 때문에, 전력소자와 같은 발열량이 큰 전자소자를 감싸 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.
몰딩부(500)는 금속기판(100)에 실장 된 제1 전자소자(300) 및 리드프레임(200)에 실장 된 제2 전자소자(400)들 사이에 충진 됨으로써, 전자소자들의 상호 간 전기적인 단락 발생을 방지한다. 또한, 전자소자의 외부를 둘러싸며 고정시켜 외부의 충격으로부터 안전하게 보호한다.
이때, 몰딩부(500)는 실리콘 겔(silicone gel), 폴리이미드(Polyimide)와 같은 열가소성 수지, 에폭시 수지(Epoxy resin)와 같은 열경화성 수지등이 사용될 수 있으며, 일반적으로 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molded Compound: EMC)가 사용되나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 몰딩부(500)는 이어서 설명 될 히트싱크(600)의 연결부(620)가 삽입되기 위해서 일부 캐비티가 형성되며, 캐비티의 위치는 히트싱크(600)의 연결부(620)가 삽입되는 위치와 동일하게 형성된다.
히트싱크(600)(heatsink)는 제1 전자소자(300)와 대향 하는 면에 위치하는 판 형상의 몸체부(610), 상기 몸체부(610)의 일면에 다수개의 연결부(620)를 가진다.
여기서, 상기 다수개의 연결부(620)는 앞서 언급된 몰딩부(500)의 캐비티에 삽입되어 금속기판(100)의 절연층(110)과 접합 된다.
금속기판(100)에 또는 절연층(110) 상에 형성된 회로패턴(120)에 상기 히트싱크(600)의 연결부(620)가 접합될 경우 스파킹(Sparking)이 발생하여 주변 절연재가 깨지거나, 그 외 다양한 불량을 야기 할 수 있으나 절연층(110)에 히트싱크(600)의 연결부(620)를 접합함으로써 금속기판(100)과 히트싱크(600)가 안정적으로 접합될 수 있다.
몸체부(610)는 판 형상으로 상기 다수개의 연결부(620)와 연결되는 일면과 앞서 언급된 몰딩부(500)의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함한다.
히트싱크(600)의 몸체부(610)는 상기 몰딩부(500)의 상면 일부를 덮는 크기이며, 몸체부(610)의 타면 높이는 몰딩부(500)의 상면보다 낮거나 동일하게 형성될 수 있다.
이렇게 히트싱크(600)의 크기 및 높이 조절함으로써 열 방출 성능을 설계자가 원하는 데로 조절할 수 있으며, 물리적인 힘으로 탈부착이 용이하다.
히트싱크(600)는 특별히 한정되는 것은 아니나, 열 전도도가 우수한 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 재질로 제작되거나 이 재질로 코팅하여 구성하는 것이 일반적이다.
본 실시예에 따른 도면에서는 도시 되지 않았으나, 금속기판(100)이 몰딩부(500)에 의해 노출된 금속기판(100)의 타면에 접합되는 또 다른 히트싱크(heatsink)(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이 히트싱크(미도시)는 제1 전자소자(300)로부터 발생되는 열을 공기 중으로 발산하기 위해 다수 개의 방열핀을 구비할 수 있다.
또한, 히트싱크(미도시)는 특별히 한정되는 것은 아니나, 앞서 언급된 히트싱크(미도시)와 같이 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 재질로 제작되거나 이 재질로 코팅하여 구성하는 것이 일반적인데, 이는 열 전달이 우수한 동시에 기판과의 접합을 용이하게 하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)는 금속기판(100)의 양면에 히트싱크(600)가 형성되는 구조로 우수한 방열효과를 기대할 수 있다.
또한, 히트싱크(600)의 높이를 조절하면, 스타퍼(stopper)가 없이도 패키지 기판에 접합 된 또 다른 히트싱크(미도시)와 전해캡(미도시) 간에 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
전력 모듈 패키지의 제조방법
도 13 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
우선, 도 13 및 14를 참조하면,
일면에 제1 전자소자(300)가 실장 된 회로패턴(120) 및 절연층(110)을 갖는 금속기판(100)을 준비하며, 상기 금속기판(100)의 주변에 배치되는 리드프레임(200)을 준비한다.
우선, 금속기판(100)을 먼저 준비한다.
금속기판(100)은 전도성 금속 재료인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al Alloy), 구리(Cu), 철(Fe), 철-니켈 합금(Fe-Ni Alloy) 또는 티타늄(Ti) 중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것이 아니다.
본 발명에서는 절연층(110)을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성되거나, 양극산화층을 포함하는 금속기판(100)에 회로패턴(120)이 형성될 수 있다.
양극산화층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 금속기판(100)을 붕산, 인산, 황산, 크롬산 등의 전해액에 담근 후, 상기 금속기판(100)에 양극을 인가하고 전해액에 음극을 인가함으로써 생성되는 것으로, 절연 성능을 갖되, 약 10 내지 30 W/mk의 비교적 높은 열 전달 특성이 있다.
상술한 바와 같이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하여 생성된 양극산화층은 알루미늄 양극산화막(Al2O3)일 수 있다.
상기 양극산화층은 절연성을 갖기 때문에, 기판에 회로층 형성을 가능하게 하며, 일반적인 절연층(110)보다 얇은 두께로 형성가능하기 때문에, 방열 성능은 더욱 향상시키는 동시에 박형화를 가능하게 한다.
절연층(110) 또는 양극산화층에 회로패턴(120)을 형성하며, 이미 종래에 알려진 패턴 형성 방법으로 회로가 형성될 수 있으며, 전도성 금속으로 사용되는 것이라면 제한 없이 적용 가능하며, 구리를 사용하는 것이 전형적이다.
본 실시 예에서는 절연층(110) 또는 양극산화층 및 회로패턴(120)으로 이루어진 금속기판(100)을 예시로 설명하였으나, 별히 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB), 세라믹 기판으로 이루어진 기판 등을 사용할 수 있음은 물론이다.
이어서, 상기 금속기판(100)에 형성된 회로패턴(120) 상에 제1 전자소자(300)를 실장한다.
제1 전자소자(300)는 한 개 이상 접합되며, 전력소자일 수 있다.
예를 들어, 전력 소자는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 전력 트랜지스터, 절연된 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT), 모스 트랜지스터, 전력 정류기, 전력 레귤레이터, 인버터, 컨버터, 또는 이들이 조합된 고전력 반도체칩 또는 다이오드(diode)등과 같이 발열량이 큰 소자이다.
상기 도면에서는 전자소자의 기타 상세한 구성요소를 생략하고 개략적으로 나타내었으나, 당업계에 공지된 모든 구조의 전자소자가 특별히 한정되지 않고 본 발명의 전력 모듈 패키지(1000)에 적용될 수 있음을 당업자라면 충분히 인식할 수 있을 것이다.
이때, 제1 전자소자(300)는 회로패턴(120)에 솔더링(Soldering) 또는 전도성 에폭시(epoxy) 또는 초음파 본딩 공정을 통해 실장할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
솔더링은 예를 들면 Sn-Pb 공정(共晶) 솔더 또는 Sn-Ag-Cu 등의 납 프리 솔더를 사용하는 것이 가능하다. 또한 솔더링 방식은 금속 마스크를 이용한 솔더 페이스트 도포 공정으로 형성 될 수 있다. 다만 솔더링 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 금속기판(100)의 주변에 전력 모듈 패키지(1000)의 내부와 외부를 전기적으로 접속하기 위한 접속단자로 리드프레임(200)이 한 개 이상 배치한다.
리드프레임(200)은 구리(Cu), 철(Fe) 또는 철-니켈 합금(Fe-Ni alloy) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 금속기판(100)에 실장 된 하나 이상의 제1 전자소자(300)들을 연결하며, 제1 전자소자(300)와 리드프레임(200)을 전기적으로 연결한다.
이때, 연결하는 연결부(620)재는 와이어 일 수 있으며 와이어 본딩 이외에 다양한 방식으로 금속기판(100), 리드프레임(200), 제1 전자소자(300) 및 제2 전자소자(400)가 적어도 2개 이상 선택되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 와이어 본딩(wire bonding) 공정은 당 기술분야에서 잘 알려진 볼 본딩(ball bonding), 웨지 본딩(wedge bonding) 및 스티치 본딩(stitch bonding)에 의해 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 와이어(wire)로는 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu) 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 전력소자인 전자소자로 고전압의 정격전압을 인가하는 와이어(wire)로는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 사용하는데, 이는 고전압을 견디기 위해서는 두꺼운 와이어를 사용하여야 하는데, 금(Au) 또는 구리(Cu)를 사용하는 것보다 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 비용 절감 차원에서 효과적이기 때문이다.
연결부(620)재가 특별히 이에 한정되는 것은 아니며 와이어(wire) 대신 리드 프레임(lead frame) 또는 메탈 리본 등을 사용하는 것 역시 가능하다.
다음, 도 15 및 16을 참조하면,
상기 리드프레임(200)에 제2 전자소자(400)가 하나 이상 실장한다.
제2 전자소자(400)는 제어 소자일 수 있으며, 제어 IC(Control Integrated Circuit)와 같이 발열량이 작은 소자이다.
이렇게 리드프레임(200)에 실장한 제2 전자소자(400)를 제1 전자소자(300)와 전기적으로 연결한다.
이때, 연결하는 연결부(620)재는 와이어 일 수 있으며 와이어 본딩 이외에 다양한 방식으로 금속기판(100), 리드프레임(200), 제1 전자소자(300) 및 제2 전자소자(400)가 적어도 2개 이상 선택되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 와이어 본딩(wire bonding) 공정은 당 기술분야에서 잘 알려진 볼 본딩(ball bonding), 웨지 본딩(wedge bonding) 및 스티치 본딩(stitch bonding)에 의해 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 와이어(wire)로는 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu) 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 전력소자인 전자소자로 고전압의 정격전압을 인가하는 와이어(wire)로는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 사용하는데, 이는 고전압을 견디기 위해서는 두꺼운 와이어를 사용하여야 하는데, 금(Au) 또는 구리(Cu)를 사용하는 것보다 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 비용 절감 차원에서 효과적이기 때문이다.
연결부(620)재가 특별히 이에 한정되는 것은 아니며 와이어(wire) 대신 리드 프레임(lead frame) 또는 메탈 리본 등을 사용하는 것 역시 가능하다.
다음, 도 17을 참조하면,
금속기판(100), 제1 전자소자(300) 제2 전자소자(400) 및 리드프레임(200)을 감싸 커버하는 몰딩부(500)를 형성한다. 금속기판(100)의 일면 및 리드프레임(200)의 일부는 외부로 노출되도록 형성할 수 있다.
이때, 몰딩부(500)는 몰딩장치 내에서 금속기판(100)의 상부에 수지(resin)가 채워지는 형태로 형성되기 때문에, 몰딩 재료와 금속기판(100) 간의 접착력을 증가시키며, 이로 인해 금속기판(100)과 몰딩부(500) 간의 디라미네이션(Delamination) 등과 같은 문제점 발생이 줄어 기판의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 몰딩으로 인한 열 차단이 이루어지기 때문에, 전력소자와 같은 발열량이 큰 전자소자를 감싸 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.
몰딩부(500)는 금속기판(100)에 실장 된 제1 전자소자(300) 및 리드프레임(200)에 실장 된 제2 전자소자(400)들 사이에 충진 됨으로써, 전자소자들의 상호 간 전기적인 단락 발생을 방지한다. 또한, 전자소자의 외부를 둘러싸며 고정시켜 외부의 충격으로부터 안전하게 보호한다.
이때, 몰딩부(500)는 실리콘 겔(silicone gel), 폴리이미드(Polyimide)와 같은 열가소성 수지, 에폭시 수지(Epoxy resin)와 같은 열경화성 수지등이 사용될 수 있으며, 일반적으로 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molded Compound: EMC)가 사용되나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 몰딩부(500)에 하나 이상의 캐비티를 형성한다.
캐비티는 레이저 가공을 통해 형성할 수 있으며, 캐비티 형성부는 본 단계 이후 준비하여 캐비티에 관통될 히트싱크(600)의 연결부(620)가 삽입되는 위치와 동일하게 형성된다.
캐비티를 형성하기 위한 레이저 가공은 주로 CO2 레이저를 사용하는 것이 바람직하지만, 이산화탄소(CO2), 야그(YAG) 및 엑시머(Eximer) 중 적어도 어느 한 종류에 의해 수행될 수 있으며, 본 발명에서는 레이저의 종류를 한정하지 않는다.
또한, 리드프레임(200)의 형상을 설계자가 원하는 형상으로 변경 시킬 수 있다.
리드프레임(200)을 자르거나 구부려서 추가적으로 한 개 이상의 단차부를 형성할 수 있다.
리드프레임(200)의 형상을 변경하는 가공방법은 화학적 물리적인 다양한 방법이 있으며, 물리적 힘들 가하여 구부리는 방법이 일반적이나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 도 18을 참조하면, 상기 몰딩부(500)의 캐비티에 삽입될 히트싱크(600)를 준비하여 체결시킨다.
히트싱크(600)(heatsink)는 제1 전자소자(300)와 대향 하는 면에 위치하는 판 형상의 몸체부(610), 상기 몸체부(610)의 일면에 다수개의 연결부(620)를 가진다.
여기서, 상기 다수개의 연결부(620)는 앞서 언급된 몰딩부(500)의 캐비티에 삽입되어 금속기판(100)의 절연층(110)과 접합 된다.
금속기판(100)에 또는 절연층(110) 상에 형성된 회로패턴(120)에 상기 히트싱크(600)의 연결부(620)가 접합될 경우 스파킹(Sparking)이 발생하여 주변 절연재가 깨지거나, 그 외 다양한 불량을 야기 할 수 있으나 절연층(110)에 히트싱크(600)의 연결부(620)를 접합함으로써 금속기판(100)과 히트싱크(600)가 안정적으로 접합될 수 있다.
몸체부(610)는 판 형상으로 상기 다수개의 연결부(620)와 연결되는 일면과 앞서 언급된 몰딩부(500)의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함한다.
히트싱크(600)의 몸체부(610)는 상기 몰딩부(500)의 상면 전체 또는 일부를 덮는 크기이며, 몸체부(610)의 타면 높이는 몰딩부(500)의 상면보다 높거나 또는 낮거나 또는 동일하게 형성될 수 있다.
이렇게 히트싱크(600)의 크기 및 높이 조절함으로써 열 방출 성능을 설계자가 원하는 데로 조절할 수 있으며, 물리적인 힘으로 탈부착이 용이하다.
히트싱크(600)는 특별히 한정되는 것은 아니나, 열 전도도가 우수한 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 재질로 제작되거나 이 재질로 코팅하여 구성하는 것이 일반적이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(1000)의 제조방법은 금속기판(100)의 양면에 히트싱크(600)가 형성되는 구조로 우수한 방열효과를 기대할 수 있다.
또한, 히트싱크(600)의 높이를 조절하면, 스타퍼(stopper)가 없이도 패키지 기판에 접합 된 또 다른 히트싱크(미도시)와 전해캡(미도시) 간에 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 일 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 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.
1000: 전력 모듈 패키지
100: 금속기판
110: 절연층
120: 회로패턴
200: 리드프레임
300: 제1 전자소자
400: 제2 전자소자
500: 몰딩부
600: 히트싱크
610: 몸체부
620: 연결부

Claims (19)

  1. 일면에 절연층 및 회로패턴이 형성된 금속기판(Metal Substrate);
    상기 회로패턴 상에 실장 된 하나 이상의 제1 전자소자(Electronic Device);
    상기 금속기판의 주변에 배치된 리드프레임(Leadframe);
    상기 금속기판, 상기 제1 전자소자 및 상기 리드프레임의 일부를 감싸 커버하는 몰딩부(Molding area); 및
    상기 절연층과 접촉되는 연결부 및 상기 제1 전자소자와 대향 하는 면에 위치하며, 상기 연결부와 접합 된 일면 및 상기 몰딩부의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함하는 몸체부를 갖는 히트싱크(Heat Sink);
    를 포함하는 전력 모듈 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전자소자는 전력소자인 전력 모듈 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 리드프레임 상에 실장 된 제2 전자소자를 더 포함하는 전력 모듈 패키지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 전자소자는 제어소자인 전력 모듈 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트싱크는 전도성 금속재질인 전력 모듈 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트싱크의 몸체부는 상기 몰딩부의 상면 전체를 덮는 전력 모듈 패키지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트싱크의 몸체부는 상기 몰딩부 상면 일부를 덮는 모듈 패키지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트싱크의 몸체부 타면의 높이는 상기 몰딩부의 상면보다 높거나 동일하게 형성된 전력 모듈 패키지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트싱크의 몸체부 타면의 높이는 상기 몰딩부의 상면보다 낮거나 동일하게 형성된 전력 모듈 패키지.
  10. 일면에 제1 전자소자가 실장 된 회로패턴 및 절연층을 갖는 금속기판의 주변에 배치되는 리드프레임을 준비하는 단계;
    상기 금속기판, 상기 제1 전자소자 및 상기 리드프레임의 일부를 감싸 커버하는 몰딩부를 형성하는 단계; 및
    상기 절연층과 접촉되는 연결부 및 상기 연결부와 접합되며, 상기 제1 전자소자와 대향 하는 면에 위치하는 일면 및 상기 몰딩부의 상면으로부터 노출되는 타면을 포함하는 몸체부를 갖는 히트싱크(Heat Sink)를 준비하여 상기 절연층과 접촉하도록 체결하는 단계;
    를 포함하는 전력 모듈 패키지의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 전자소자는 전력소자인 전력 모듈 패키지의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 몰딩부를 형성하는 단계 이전,
    상기 제1 전자소자와 상기 리드프레임을 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함하는 전력 모듈 패키지의 제조방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 히트싱크는 전도성 금속재질인 전력 모듈 패키지의 제조방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 히트싱크의 몸체부는 상기 몰딩부의 상면 전체를 덮는 크기인 전력 모듈 패키지의 제조방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 히트싱크의 몸체부는 상기 몰딩부 상면 일부를 덮는 크기인 전력 모듈 패키지의 제조방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 히트싱크의 몸체부 타면은 상기 몰딩부의 상면과 동일하거나 높게 형성하는 전력 모듈 패키지의 제조방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 히트싱크의 몸체부 타면은 상기 몰딩부의 상면과 동일하거나 낮게 형성하는 전력 모듈 패키지의 제조방법.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 몰딩부를 형성하는 단계 이전,
    상기 절연층 상에 상기 히트싱크의 연결부가 삽입될 위치와 대응되는 위치에 지지핀(Support pin)을 세워 고정하는 단계; 및
    상기 몰딩부를 형성하는 단계 이후,
    상기 지지핀을 제거하여 상기 몰딩부의 상면로부터 절연층을 노출시키는 관통홀을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 전력 모듈 패키지의 제조방법.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 몰딩부를 형성하는 단계 이후,
    열경화공정을 통해 몰딩부를 경화하는 단계를 더 포함하는 전력 모듈 패키지의 제조방법
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