KR20160069902A - 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160069902A
KR20160069902A KR1020140176088A KR20140176088A KR20160069902A KR 20160069902 A KR20160069902 A KR 20160069902A KR 1020140176088 A KR1020140176088 A KR 1020140176088A KR 20140176088 A KR20140176088 A KR 20140176088A KR 20160069902 A KR20160069902 A KR 20160069902A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lead frame
heat
circuit component
heat dissipation
insulating layer
Prior art date
Application number
KR1020140176088A
Other languages
English (en)
Inventor
김홍원
김진구
오구라 이치로
Original Assignee
주식회사 솔루엠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 솔루엠 filed Critical 주식회사 솔루엠
Priority to KR1020140176088A priority Critical patent/KR20160069902A/ko
Publication of KR20160069902A publication Critical patent/KR20160069902A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/345—Arrangements for heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법이 개시된다. 일면에 회로부품이 실장되는 리드프레임, 상기 회로부품에 발생하는 열을 방출시키도록 상기 리드프레임의 하부에 배치되는 방열금속, 상기 리드프레임과 상기 방열금속을 절연하도록 상기 리드프레임과 상기 방열금속 사이에 개재되고, 상기 리드프레임의 타면과 접촉하여 상기 회로부품에 발생하는 열을 상기 방열금속으로 전달하는 방열절연층 및 상기 리드프레임의 측면 및 상기 방열절연층의 상면과 접하도록 형성되고, 상기 리드프레임을 상기 방열절연층에 접착시키는 접착층을 포함하는 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법이 개시된다.

Description

전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법{POWER MODULE PACKAGE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 에너지 소비량이 증가함에 따라, 전 세계적으로 에너지의 효율적 이용에 관한 관심이 높아지고 있다. 전자기기 중 고효율 제품에 대한 고객의 요구가 증대되고, 이러한 제품의 수요 또한 증대되고 있다.
전자기기 내에서 에너지의 효율적인 변환을 위하여, 전자기기에 IPM(Intelligent Power Module)을 적용한 인버터의 채용이 가속화되고 있다.
이와 같은 전력 모듈의 확대 적용에 따라, 전력 모듈은 고집적화/고용량화/소형화가 요구되고 있으며, 이에 따른 전자 부품의 발열문제는 모듈 전체의 성능을 저하시키는 결과를 초래한다.
보통, 전력 변환과정에서 높은 열이 발생하게 되고, 발생된 열을 효율적으로 제거하지 못하면 모듈 및 전체 시스템의 성능 저하 및 파손까지 발생할 수 있다.
한국공개특허 제10-2006-0017711호 (2006. 02. 27. 공개)
본 발명의 일 측면에 따르면, 일면에 회로부품이 실장되는 리드프레임이 타면에서 방열절연층과 직접 접촉하고, 상기 리드프레임을 상기 방열절연층 상에 접착시키는 접착층이 상기 리드프레임의 측면 및 상기 방열절연층의 상면과 접하도록 형성되는 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지의 제조 방법을 나타내는 도면.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지의 제조 방법의 공정을 나타내는 도면.
본 발명에 따른 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(100)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(100)는 리드프레임(110), 방열금속(120), 방열절연층(130) 및 접착층(140)을 포함한다.
리드프레임(110)은 서로 대향하는 일면 및 타면을 가지고, 리드프레임(110)의 일면에는 회로부품(150)이 실장된다. 리드프레임(110)은 일면에 실장되는 회로부품(150)을 외부 전자소자 또는 외부 기판과 전기적으로 연결해주고, 회로부품(150)을 지지하여 고정하는 역할을 할 수 있다. 이를 위하여 리드프레임(110)은 전기 전도도가 우수하고, 강성이 좋은 금속의 재질로 형성될 수 있다.
리드프레임(110)에 실장되는 회로부품(150)은 회로칩(152, 154)과 와이어(153, 155)를 포함할 수 있으며, 리드프레임(110)은 일면에 실장되는 회로부품(150)과 직접 전기적으로 연결되거나 와이어(153, 155)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 리드프레임(110)의 일면과 회로부품(150) 사이에는 부품 접착층(153)이 형성되어 회로부품(150)을 리드프레임(110) 상에 고정시킬 수 있다.
방열금속(120)은 리드프레임(110)의 일면에 실장되는 회로부품(150)으로부터 발생하는 열을 방출시키도록 리드프레임(110)의 하부에 배치된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 리드프레임(110)의 상면에는 회로부품(150)이 실장되고, 리드프레임(110)의 하부에는 방열금속(120)이 배치된다.
상기와 같이 리드프레임(110)의 하부에 방열금속(120)이 배치됨으로써, 회로부품(150)에서 발생하는 열의 이동 경로는 회로부품(150)에서 리드프레임(110)을 거쳐 방열금속(120)으로 향하도록 형성된다. 방열금속(120)은 회로부품(150)에 발생하는 열을 효과적으로 전달받고 이를 방출시키기 위하여 열전도율이 높은 구리나 알루미늄과 같은 재질의 금속으로 이루어질 수 있다.
방열금속(120)은 판형상으로 형성될 수 있다. 즉, 방열금속(120)은 서로 대향하는 상면(122) 및 하면(121)을 가지고, 상면(122) 및 하면(121)을 연결하는 측면을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 방열금속(120)의 상면(122)에는 리드프레임(110)이 배치되고, 방열금속(120)의 상면으로부터 전달되는 열은 하면(121)을 통하여 외부로 방출시킬 수 있다.
방열절연층(130)은 리드프레임(110)과 방열금속(120)을 절연하도록 리드프레임(110)과 방열금속(120) 사이에 개재되고, 리드프레임(110)의 타면과 접촉하여 회로부품(150)에 발생하는 열을 방열금속(120)으로 전달한다.
방열절연층(130)은 리드프레임(110)과 방열금속(120)을 전기적으로 절연시키고, 회로부품(150)에서 발생하는 열을 리드프레임(110)으로부터 전달받고, 전달받은 열을 방열금속(120)으로 재 전달하는 역할을 한다. 따라서, 방열절연층(130)은 전기적 절연성이 우수하고, 열전도율이 높은 재질로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 방열절연층(130)은 방열금속(120)의 상면(122)을 모두 커버하도록 방열금속(120)의 상면(122)에 형성될 수 있다. 방열절연층(130)은 리드프레임(110)과 방열금속(120) 사이에 개재되므로, 방열절연층(130)의 일면은 리드프레임(110)과 접하고, 방열절연층(130)의 타면은 방열금속(120)과 접하도록 배치된다.
한편, 방열절연층(130)은 리드프레임(110)과 방열금속(120)을 전기적으로 절연시킴과 동시에 회로부품(150)에서 발생하는 열을 방열금속(120)으로 효과적으로 전달하기 위하여, 에폭시와 열전도성 세라믹을 포함할 수 있다. 방열절연층(130)에 포함되는 열전도성 세라믹은 방열절연층(130)의 열전도도를 향상시키기 위하여 첨가되는 충진제(Filler)일 수 있다.
접착층(140)은 리드프레임(110)의 측면 및 방열절연층(130)의 상면과 접하도록 형성되고, 리드프레임(110)을 방열절연층(130)에 접착시킨다. 즉, 리드프레임을 방열절연층 상에 고정시키기 위하여 리드프레임과 방열절연층 사이에 접착층을 개재하여 형성시키는 종래의 구조와는 달리, 본 실시예에 따른 접착층(140)은 리드프레임(110)의 측면 및 방열절연층(130)의 상면과 접하도록 형성된다.
이와 같이, 접착층(140)은 리드프레임(110)과 방열절연층(130) 사이에 개재되지 않으므로, 리드프레임(110)은 방열절연층(130)과 직접 접촉하도록 형성될 수 있다. 열전달 효율은 열전달 경로가 길어질수록, 또한 열전달 경로에 배치되는 중간 개재물의 수가 증가할수록 저하된다. 본 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(100)는 열전달 경로를 줄이고, 열전달 경로에 배치되는 중간 개재물을 제거하여, 회로부품(150)으로부터 방열금속(120)으로의 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 리드프레임(110)은 리드프레임(110)의 타면, 즉 회로부품(150)이 실장되지 않는 리드프레임(110)의 타면이 방열절연층(130)의 상면과 직접 접촉하도록 배치된다. 리드프레임(110)과 방열절연층(130)이 직접 접촉함으로써, 리드프레임(110)과 방열절연층(130) 간에는 중간 개재물이 존재하지 않으므로, 결과적으로 열전달 효율은 향상될 수 있다.
본 실시예에 따른 접착층(140)은 열전달 효율을 저하시키지 않으면서 리드프레임(110)을 방열절연층(130) 상에 고정시키기 위하여, 리드프레임(110)의 측면 및 방열절연층(130)의 상면에 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 리드프레임(110)은 방열절연층(130)의 상면 중 일부만을 커버하도록 배치될 수 있다. 즉, 방열절연층(130)의 상면의 면적은 리드프레임(110)의 하면 면적보다 더 크게 형성될 수 있고, 접착층(140)은 리드프레임(110)에 의하여 커버되지 않는 방열절연층(130)의 상면에 형성될 수 있다.
즉, 접착층(140)은 리드프레임(110)이 방열절연층(130)과 접촉하는 접촉면에 교차하는 리드프레임(110)의 측면에 형성된다. 한편, 도 1은 접착층(140)이 리드프레임(110)의 측면 중 일부를 커버하도록 형성되어 있으나, 접착층(140)은 리드프레임(110)의 측면 전체를 커버하도록, 즉, 리드프레임(110)의 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(100)는 회로부품(150)에서 발생하는 열이 방열금속(120)으로 효율적으로 전달되도록 중간 개재물인 접착층(140)을 제거하여 상기 열이 지나는 열전단 경로를 축소시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 리드프레임(110)은 서로 이격되게 배치되는 제1 리드프레임(112)과 제2 리드프레임(114)을 포함할 수 있다. 제1 리드프레임(112)의 일면에는 전력용 회로부품이 실장되고, 제2 리드프레임(114)의 일면에는 제어용 회로부품이 실장된다.
전력용 회로부품은 전력용 회로칩(152)과 와이어(153)를 포함할 수 있으며, 와이어(153)는 회로칩 간 또는 회로칩과 리드프레임(110)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어용 회로부품 또한 제어용 회로칩(154)과 와이어(155)를 포함할 수 있으며, 와이어(155)는 전력용 회로칩(152)과 제어용 회로칩(154)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제어용 회로부품은 제1 리드프레임(112)에 실장되는 전력용 회로칩(152)을 제어할 수 있고, 제어용 회로부품이 실장되는 제2 리드프레임(114)은 제1 리드프레임(112)과 이격되게 형성된다. 제1 리드프레임(112)과 제2 리드프레임(114)에 각각 실장되는 회로부품(150)은 앞서 설명한 바와 같이 와이어(153, 155)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1은 회로부품(150)에 발생하는 열을 방출시키는 방열금속(120)이 제1 리드프레임(112)의 하부에 배치되는 모습을 도시하고 있으나, 방열금속(120)은 복수로 구비되어 제2 리드프레임(114)의 하부에도 배치될 수 있다.
전력용 회로부품은 제어용 회로부품에 비하여 소모되는 전력이 크고, 이에 따라 발생하는 열의 양도 제어용 회로부품에 비하여 큰 값을 가지므로, 방열금속(120)은 제1 리드프레임(112)의 하부에만 배치되어도, 전력 모듈 패키지(100) 전체의 신뢰성을 유지할 수 있다.
한편, 제어용 회로부품은 전력용 회로부품을 제어할 수 있으며, 제어용 회로부품은 전력용 회로부품을 제어하기 위해서 제어용 회로부품과 전력용 회로부품은 와이어 본딩을 통하여 전기적으로 연결된다. 다만, 제어용 회로부품과 전력용 회로부품은 와이어 본딩뿐만 아니라 다른 방식을 통하여 전기적으로 연결될 수 있음은 물론이다.
도 1을 참조하면, 제1 리드프레임(112)에 실장되는 전력용 회로부품은 복수로 구비될 수 있다. 복수의 전력용 회로부품은 제1 리드프레임(112)의 일면에 이격되게 실장되어 와이어 본딩을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 리드프레임(110)에 실장되는 회로칩(152, 154)은 부품 접착층(153)을 통하여 리드프레임(110)에 부착 또는/및 고정될 수 있다. 이러한 부품 접착층(156)은 리드프레임(110)과 회로칩(152, 154) 사이에 개재되고, 솔더(solder)층으로 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 전력 모듈 패키지(100)는 회로부품(150)과 리드프레임(110)을 커버하도록 형성되는 몰딩부재(160)를 더 포함할 수 있다. 몰딩부재(160)는 리드프레임(110)에 실장되는 회로칩(152, 154), 와이어(153, 155) 및 방열절연층(130)을 모두 커버하여 전력 모듈 패키지(100) 내부를 보호할 수 있다. 몰딩부재(160)가 형성됨으로써, 전력 모듈 패키지(100) 내부로 이물질 등이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 몰딩부재(160)는 에폭시 몰딩 컴파운드를 포함할 수 있으며, 몰딩부재(160)는 회로부품(150)과 리드프레임(110)을 커버하되, 방열금속(120)의 일면(121)만을 외부로 노출시키도록 방열금속(120)을 커버할 수 있다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 몰딩부재(160)는 방열금속(120)의 하면(121)을 제외한 나머지 측면 및 상면을 커버하도록 형성된다. 몰딩부재(160)의 외부로 노출되는 방열금속(120)의 일면(121)을 통하여 회로부품(150)에 발생하는 열은 효과적으로 방출될 수 있다.
또한, 몰딩부재(160)는 전력용 회로부품과 제어용 회로부품 사이를 충진하도록 형성되므로, 전력용 회로부품에서 발생하는 열이 제어용 회로부품으로 이동하는 것을 제한하여 전력 모듈의 신뢰성을 유지할 수 있다.
리드프레임(110)은 회로부품(150)이 실장되는 일 영역에서 외측으로 절곡되게 연장될 수 있다. 리드프레임(110)은 중간 영역에서 절곡되게 형성됨으로써, 리드프레임(110)의 일측 및 타측은 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
이와 같이 리드프레임(110)의 일측 및 타측이 서로 다른 높이를 갖도록 형성되면, 전력 모듈 패키지(100)의 신뢰성 및 조립성을 향상시킬 수 있다. 즉, 리드프레임의 일측 및 타측이 동일 높이를 가지도록 형성되고 리드프레임에 실장되는 회로부품의 두께가 크다면, 회로부품과 리드프레임을 전기적으로 연결하기 위한 와이어의 길이가 증가하여 구조가 복잡해지고 와이어간 합성이 일어나, 전력 모듈 패키지의 조립성 및 신뢰성을 저하시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 리드프레임(110)은 중간 영역에서 절곡되어 리드프레임(110)의 일측 및 타측이 서로 다른 높이를 갖도록 형성되므로, 상기와 같은 문제점을 방지할 수 있다.
리드프레임(110)은 외부 전원을 몰딩부재(160)의 내부에 배치되는 회로부품(150)에 공급하거나 외부 전자소자와 몰딩부재(160) 내의 회로부품(150)을 전기적으로 연결하도록 몰딩부재(160)의 외부로 연장되게 형성되는 외부연결단자(116, 118)를 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 리드프레임(110)은 회로부품(150)이 실장되는 일 영역에서 외측으로 절곡되게 연장되고, 연장 부분에 리드프레임(110)의 외부연결단자(116, 118)가 형성될 수 있다. 몰딩부재(160)의 외부에 형성되는 외부연결단자(116, 118)와 회로부품(150)이 실장되는 리드프레임(110)의 일 영역은 서로 다른 높이를 갖도록 형성되고, 외부연결단자(116, 118)는 회로부품(150)이 실장되는 리드프레임(110)의 영역보다 상부에 놓일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 리드프레임(112)뿐만 아니라 제2 리드프레임(114)도 제어용 회로부품이 실장되는 일 영역에서 몰딩부재(160)의 외부로 연장되어 외부연결단자(118)가 형성되며, 외부연결단자(118)는 회로부품(150)이 실장되는 영역에서 상부로 절곡되어 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지의 제조 방법을 나타내는 도면이고, 도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지의 제조 방법의 공정을 나타내는 도면이다.
한편, 여기서는 도 1을 참조하여 상술한 전력 모듈 패키지와 중복되는 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 모듈 패키지의 제조 방법은 방열금속 상에 절연층을 적층하는 단계(S100), 절연층 상에 리드프레임을 실장하는 단계(S200), 리드프레임 상에 회로칩을 실장하는 단계(S300), 회로칩 간 및/또는 회로칩과 리드프레임을 와이어를 통하여 전기적으로 연결하는 단계(S400) 및 몰딩부재를 형성하는 단계(S500)를 포함한다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 방열금속 상에 절연층을 적층하는 단계(S100)에서, 절연층(230, 240)은 방열절연층(230)과 접착층(240)을 포함하고, 방열금속(220)의 상면과 접촉하도록 방열절연층(230)을 형성하고, 접착층(240)은 방열절연층(230) 상에 형성시킬 수 있다.
구체적으로, 절연층(230, 240)은 다층 구조를 가지고, 절연층(230, 240)의 하부는 방열절연층(230)으로 형성되고, 상부에는 리드프레임(210)을 접착시키기 위한 접착층(240)으로 형성된다. 절연층(230, 240)이 이와 같이 다층구조를 이루는 이유는, 방열절연층(230)은 열전도 효율을 높이기 위하여 충진제(Filler)의 함량이 높아 접착 신뢰성이 상대적으로 저하되므로, 방열절연층(230)의 상부에 접착층(240)을 형성하여 절연층(230, 240) 전체의 접착 신뢰성을 유지하기 위함이다.
절연층 상에 리드프레임을 실장하는 단계(S200)에서, 리드프레임(210)이 절연층(230, 240) 상에 실장될 때, 리드프레임(210)은 절연층(230, 240) 중 접착층(240)을 통과하여 방열절연층(230)과 직접 접촉하고, 접착층(240)은 리드프레임(210)의 측면 및 방열절연층(230)의 상면과 접하도록 형성된다.
리드프레임 상에 회로칩을 실장하는 단계(S300)에서는, 솔더층과 같은 부품 접착층(256)을 통하여 전력용 회로칩 및/또는 제어용 회로칩을 리드프레임(210)의 상면에 실장한다.
와이어를 통하여 전기적으로 연결하는 단계(S400)에서, 방열금속(220), 절연층(230, 240), 리드프레임(210) 및 회로칩(250)을 순차적으로 적층한 상태에서, 회로칩(250) 간 및/또는 회로칩(250)과 리드프레임(210)을 와이어(253, 255)를 통하여 전기적으로 연결한다.
몰딩부재를 형성하는 단계(S500)는 방열금속(220)의 일면만을 노출시키고 리드프레임(210), 회로칩(250) 및 와이어(253, 255)를 커버하도록 몰딩을 한다. 이때, 리드프레임(210)은 외부 전원을 회로칩(250)에 공급하거나 외부 전자소자와 회로칩(250)을 전기적으로 연결하는 외부연결단자를 포함하고, 몰딩부재(260)는 외부연결단자를 노출시키도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법은 열전도도가 높은 방열절연층과 리드프레임이 바로 접합되는 구조를 통하여, 리드프레임에 실장되는 회로부품으로부터 발생되는 열을 방열금속으로 효과적으로 전달할 수 있어, 전력 모듈 패키지 전체의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 리드프레임을 방열절연층 상에 접착시키기 위한 접착층을 리드프레임의 측면부에 형성시킴으로, 열전달 경로에 삽입되는 중간 개재물을 제거하여 열전달 효율을 향상시킬 수 있으며, 접착층이 리드프레임의 측면을 커버하도록 형성되므로 접착 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 접착층은 리드프레임의 일면, 즉 회로부품이 실장되는 일면을 덮도록 형성되지 않으므로, 칩 실장시 이물로 인한 불량을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 전력 모듈 패키지
110, 210: 리드프레임
112: 제1 리드프레임
114: 제2 리드프레임
116, 118: 외부연결단자
120, 220: 방열금속
130, 230: 방열절연층
140, 240: 접착층
150, 250: 회로부품
152: 전력용 회로칩
153, 155, 253, 255: 와이어
154: 제어용 회로칩
156, 256: 부품 접착층
160, 260: 몰딩부재

Claims (14)

  1. 일면에 회로부품이 실장되는 리드프레임;
    상기 회로부품에 발생하는 열을 방출시키도록 상기 리드프레임의 하부에 배치되는 방열금속;
    상기 리드프레임과 상기 방열금속을 절연하도록 상기 리드프레임과 상기 방열금속 사이에 개재되고, 상기 리드프레임의 타면과 접촉하여 상기 회로부품에 발생하는 열을 상기 방열금속으로 전달하는 방열절연층; 및
    상기 리드프레임의 측면 및 상기 방열절연층의 상면과 접하도록 형성되고, 상기 리드프레임을 상기 방열절연층에 접착시키는 접착층;
    을 포함하는 전력 모듈 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드프레임은,
    전력용 회로부품이 실장되는 제1 리드프레임; 및
    상기 전력용 회로부품을 제어하기 위한 제어용 회로부품이 실장되고, 제1 리드프레임과 이격되게 배치되는 제2 리드프레임;을 포함하고,
    상기 방열금속은 상기 제1 리드프레임의 하부에 배치되는, 전력 모듈 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력용 회로부품과 상기 제어용 회로부품은 와이어 본딩을 통하여 전기적으로 연결되는, 전력 모듈 패키지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전력용 회로부품은 복수로 구비되고,
    복수의 상기 전력용 회로부품은 상기 제1 리드프레임의 일면에 이격되게 실장되어 와이어 본딩을 통하여 서로 전기적으로 연결되는, 전력 모듈 패키지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드프레임은 상기 회로부품이 실장되는 일 영역에서 외측으로 절곡되게 연장되는, 전력 모듈 패키지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회로부품과 상기 리드프레임을 커버하도록 형성되는 몰딩부재를 더 포함하는 전력 모듈 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 몰딩부재는 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound)인, 전력 모듈 패키지.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 몰딩부재는 상기 방열금속의 일면만을 외부로 노출시키도록 상기 방열금속을 커버하는, 전력 모듈 패키지.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 리드프레임은 외부 전원을 상기 회로부품에 공급하거나 외부 전자소자와 상기 회로부품을 전기적으로 연결하도록 상기 몰딩부재의 외부로 연장되게 형성되는 외부연결단자를 포함하는, 전력 모듈 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방열절연층은 에폭시와 열전도성 세라믹을 포함하는, 전력 모듈 패키지.
  11. 방열금속 상에 절연층을 적층하는 단계;
    상기 절연층 상에 리드프레임을 실장하는 단계;
    상기 리드프레임 상에 회로칩을 실장하는 단계;
    상기 회로칩 간 및/또는 상기 회로칩과 상기 리드프레임을 와이어를 통하여 전기적으로 연결하는 단계; 및
    상기 방열금속의 일면만을 노출시키고 상기 리드프레임, 상기 회로칩 및 상기 와이어를 커버하도록 몰딩부재를 형성하는 단계;
    를 포함하는 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연층은,
    방열금속의 상면과 접촉하도록 형성되는 방열절연층; 및
    상기 방열절연층 상에 형성되어 상기 리드프레임을 상기 방열절연층에 접착시키는 접착층;을 포함하는, 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 리드프레임의 측면 및 상기 방열절연층의 상면과 접하도록 형성되는, 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드프레임은 외부 전원을 상기 회로부품에 공급하거나 외부 전자소자와 상기 회로부품을 전기적으로 연결하는 외부연결단자를 포함하고,
    상기 몰딩부재는 상기 외부연결단자를 노출시키도록 형성되는, 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
KR1020140176088A 2014-12-09 2014-12-09 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법 KR20160069902A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140176088A KR20160069902A (ko) 2014-12-09 2014-12-09 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140176088A KR20160069902A (ko) 2014-12-09 2014-12-09 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160069902A true KR20160069902A (ko) 2016-06-17

Family

ID=56343940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140176088A KR20160069902A (ko) 2014-12-09 2014-12-09 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160069902A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190037722A (ko) * 2017-09-29 2019-04-08 현대자동차주식회사 차량용 전력모듈
CN110601557A (zh) * 2018-06-13 2019-12-20 重庆美的制冷设备有限公司 高集成智能功率模块及电器设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060017711A (ko) 2004-08-21 2006-02-27 페어차일드코리아반도체 주식회사 높은 열 방출 능력을 구비한 전력용 모듈 패키지 및 그제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060017711A (ko) 2004-08-21 2006-02-27 페어차일드코리아반도체 주식회사 높은 열 방출 능력을 구비한 전력용 모듈 패키지 및 그제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190037722A (ko) * 2017-09-29 2019-04-08 현대자동차주식회사 차량용 전력모듈
CN110601557A (zh) * 2018-06-13 2019-12-20 重庆美的制冷设备有限公司 高集成智能功率模块及电器设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3547333B2 (ja) 電力変換装置
US7687903B2 (en) Power module and method of fabricating the same
EP3107120B1 (en) Power semiconductor module
US8916958B2 (en) Semiconductor package with multiple chips and substrate in metal cap
JP5369798B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US10818574B2 (en) Plug-in type power module and subsystem thereof
US20050205970A1 (en) [package with stacked substrates]
US10461012B2 (en) Semiconductor module with reinforcing board
JP2006253689A (ja) 熱放散性の高いｌｅｄの実装
US8450837B2 (en) Circuit device having an improved heat dissipitation, and the method of manufacturing the same
CN104659012A (zh) 具有在再分配结构和装配结构之间的电子芯片的电子部件
KR20090103600A (ko) 전력 소자용 기판 및 이를 포함하는 전력 소자 패키지
KR102172689B1 (ko) 반도체 패키지 및 그 제조방법
KR20170119454A (ko) 양방향 반도체 패키지
CN105870092A (zh) 封装结构
JP2019071412A (ja) チップパッケージ
CN114765151A (zh) 在层合物和导热载体之间具有包封的电子部件的封装体
KR20060105403A (ko) 혼성회로와 복합기판을 가지는 패키지 구조물
KR20160069902A (ko) 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법
JP5477157B2 (ja) 半導体装置
CN110634813B (zh) 封装结构
JP2006190728A (ja) 電力用半導体装置
JP2017028174A (ja) 半導体装置
KR101027984B1 (ko) 히트싱크를 갖는 기판보드 어셈블리
JP4810898B2 (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application