KR20170068037A - 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지 - Google Patents

리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지 Download PDF

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정무수
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Abstract

리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지가 제공된다. 상기 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지는, 배선 패턴을 포함하는 리드 프레임이 일체형으로 형성된 금속 기판, 상기 금속 기판 상에 실장되고, 상기 배선 패턴에 전기적으로 연결되는 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩을 전체적으로 둘러싸도록 형성된 수지몰딩부를 포함한다.

Description

리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지{Lead frame assembly type power module package}
본 발명은 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 차량의 모터 구동용 파워 모듈 패키지에 이용되는 기판이 리드 프레임과 일체형으로 형성된 것을 포함하는 파워 모듈 패키지에 관한 것이다.
하이브리드 자동차, 전기 자동차, 연료전지 자동차와 같은 환경차에 모터 구동용 파워 모듈이 이용된다. 환경차의 경우, 모터 구동 수단으로서 영구자석 모터가 사용되며, PWM(pulse width modulation) 신호를 통해 3상 교류 전압으로 모터를 구동하게 된다.
일반적으로 파워 모듈은 하나 혹은 다수의 반도체 칩을 리드 프레임 내의 칩 실장 영역인 다이 어태치 패들(die attach paddle) 상에 탑재한 후, 밀봉재 예컨대 EMC(Epoxy Molding Compound)로, 밀봉하여 내부를 보호하는 구조를 가질 수 있다.
이러한 EMC는 절연성을 제공하는 절연 재료로 사용되는 동시에 열 배출을 위한 열 전달 경로로 이용될 수 있다. 최근 전자 기기의 고속도화, 대용량화, 고집적화에 따라 자동차, 산업기기, 가전 제품 등에 적용되는 제어용 전력 변환 시스템의 저비용, 소형 및 경량화를 구현하고, 저소음 및 고신뢰성의 특성을 얻기 위해서 파워 모듈에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 방출해야 한다는 요구가 증가하고 있다.
한국 공개 특허 제2012-0134785호 (2012.12.12. 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차량의 파워 모듈에 이용되는 기판의 금속층을 상대적으로 두껍게 제작하여 방열판의 부착 없이 냉각수로에 직접 부착되는 구조를 포함하여, 제품 가격을 절감할 수 있는 파워 모듈 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 차량의 파워 모듈에 이용되는 기판의 금속층에 리드 프레임을 일체형으로 제작하여 리드 프레임과 금속 기판을 연결하기 위한 공정을 생략할 수 있는 파워 모듈 패키지를 제공하는 것이다. 이에 따라, 리드 프레임과 금속 기판 사이의 저항을 줄이면서 본딩 부분이 떨어지거나 마모되는 현상을 줄여 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양(Aspect)에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지는, 배선 패턴을 포함하는 리드 프레임이 일체형으로 형성된 금속 기판, 상기 금속 기판 상에 실장되고, 상기 배선 패턴에 전기적으로 연결되는 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩을 전체적으로 둘러싸도록 형성된 수지몰딩부를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 반도체 칩은 상기 금속 기판의 제1 면 상에 솔더링(soldering)으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 수지몰딩부는 상기 금속 기판의 상기 제1 면을 덮도록 형성되며, 상기 제1 면과 마주보는 상기 금속 기판의 제2 면은 외부로 노출시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 금속 기판의 상기 제2 면에 직접 부착되는 냉각수로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 금속 기판은 세라믹 플레이트의 표면에 구리 플레이트(Cu Plate)를 형성한 DBC(Direct Bonded Copper) 기판일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 구리 플레이트의 두께는 0.6mm 이상 5mm 이하일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 구리 플레이트는 상기 리드 프레임을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양(Aspect)에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지는, 프레임 영역과 칩 영역을 포함하는 금속 기판, 상기 프레임 영역에 형성되고, 상기 금속 기판에 양각 패턴으로 형성된 배선 패턴, 상기 프레임 영역에 형성되고, 상기 배선 패턴과 전기적으로 연결되는 전극 패턴, 상기 칩 영역 상에 실장되고, 상기 배선 패턴에 전기적으로 연결되는 반도체 칩, 및 상기 반도체 칩을 전체적으로 둘러싸도록 형성된 수지몰딩부를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 금속 기판은 세라믹 플레이트의 상면 상에 형성된 제1 구리 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트의 하면 상에 형성된 제2 구리 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 수지몰딩부는 상기 제1 구리 플레이트를 덮도록 형성되며, 상기 제2 구리 플레이트는 외부로 노출시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 구리 플레이트 상에 직접 부착되는 냉각수로를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 태양(Aspect)에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지는, 배선 패턴을 포함하는 리드 프레임이 일체형으로 형성된 제1 금속 기판, 상기 제1 금속 기판 상에 실장되고, 상기 배선 패턴에 전기적으로 연결되는 반도체 칩, 상기 반도체 칩 상에 형성되고, 전도성 물질로 형성된 스페이서, 상기 스페이서 상에 형성되는 제2 금속 기판, 및 상기 제1 금속 기판과 상기 제2 금속 기판 사이에 형성되고, 상기 반도체 칩을 전체적으로 둘러싸도록 형성된 수지몰딩부를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 금속 기판과 상기 반도체 칩 사이는 솔더링으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 반도체 칩과 상기 스페이서 사이는 솔더링으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 수지몰딩부는 상기 제1 금속 기판의 상면을 덮도록 형성되며, 상기 상면과 마주보는 상기 제1 금속 기판의 하면을 외부로 노출시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 금속 기판과 상기 제2 금속 기판은, 세라믹 플레이트의 표면에 구리 플레이트를 형성한 DBC 기판일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 차량용 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지를 이용하여 제품 신뢰성이 향상된 파워 모듈 패키지를 제공할 수 있다. 또한, 파워 모듈 패키지의 제작 공정을 간소화할 수 있으며, 제품 가격을 절감할 수 있다. 특히, 파워 모듈 패키지 내의 금속 기판과 리드 프레임 연결 부분을 별도의 구성으로 포함하지 않아 리드가 마모되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
하나의 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
구성요소가 다른 구성요소의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성요소가 다른 구성요소의 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소들과 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록, 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 평면도이다. 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지는, 금속 기판(101), 반도체 칩(200), 수지몰딩부(300) 등을 포함한다.
금속 기판(101)은 예를 들어, DBC(Direct Bonded Copper)기판의 일부일 수 있다. DBC 기판은 세라믹 플레이트(100)의 상면과 하면 상에 구리 플레이트(Cu Plate)를 형성한 기판이다. 예를 들어, 세라믹 플레이트(100)의 상면 상에 금속 기판(101)을 형성하고, 세라믹 플레이트(100)의 하면 상에 금속 기판(102)을 형성하여 DBC 기판을 완성할 수 있다. 금속 기판(101, 102)은 구리 플레이트를 포함할 수 있으며, 세라믹 플레이트(100)의 하면 상에 부착된 금속 기판(102)은 외부로 노출될 수 있다.
본 발명에 따른 파워 모듈 패키지에서, 금속 기판(101)의 두께(d1)와 금속 기판(102)의 두께(d2)는 0.6mm 이상 5mm 이하일 수 있다. 금속 기판(102)의 두께(d2)를 0.6mm 이상으로 형성함으로써 금속 기판(102)의 하부에 방열판을 부착할 필요 없이 금속 기판(102)의 하부에 직접 냉각 수로를 부착할 수 있다.
금속 기판(101)은 제1 프레임 영역(FR1)과 제2 프레임 영역(FR2)과 칩 영역(CR)을 포함한다. 즉, 금속 기판(101)은 리드 프레임 일체형 기판으로 형성된다. 금속 기판(101)에 리드 프레임을 포함하여, 금속 기판(101)과 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 별도의 구성이 필요 없다. 따라서, 금속 기판(101)과 리드 프레임을 연결하는 본딩 부분(예를 들어, 리드)이 마모되거나 손상될 염려가 없다.
또한, 금속 기판(101)과 리드 프레임을 일체형으로 형성함으로써, 금속 기판(101)과 리드 프레임을 리드를 통해 전기적으로 연결하는 것에 비하여 저항이 상대적으로 감소되어 동작 성능을 향상시킬 수 있다.
제1 프레임 영역(FR1)과 제2 프레임 영역(FR2)에는 각각 전극 패턴(EP)과 배선 패턴(LP)이 형성될 수 있다.
배선 패턴(LP)은 사용자의 필요에 따라 자유롭게 설계 가능하며, 배선 패턴(LP)은 칩 영역(CR) 상에 실장되는 반도체 칩(200)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 전극 패턴(EP)과 전기적으로 연결될 수 있다. 배선 패턴(LP)은 금속 기판(101) 상에 양각 패턴으로 형성될 수 있다.
전극 패턴(EP)은 배선 패턴(LP)과 전기적으로 연결되며, 배선 패턴(LP)을 통해 반도체 칩(200)과 전기적으로 연결되어 데이터 및 전력을 송수신할 수 있다.
반도체 칩(200)은 칩 영역(CR) 상에 실장되며, 반도체 칩(200)은 전체적으로 수지몰딩부(300)에 의해 덮일 수 있다. 도시된 것과 달리, 반도체 칩(200)은 칩 영역(CR) 상에 복수 개가 실장될 수 있다.
반도체 칩(200)은 금속 기판(101)의 상면 상에 솔더링(soldering)으로 연결될 수 있다. 즉, 금속 기판(101) 상에 솔더(150)가 형성되고, 솔더(150) 상에 반도체 칩(200)이 실장되어 반도체 칩(200)과 금속 기판(101)이 전기적으로 연결될 수 있다.
수지몰딩부(300)는 반도체 칩(200)을 전체적으로 둘러싸도록 금속 기판(101) 상에 형성되며, 금속 기판(102)의 하면은 외부로 노출시키도록 금속 기판(102)의 측면에 접촉하여 형성될 수 있다.
수지몰딩부(300)는 절연성 물질을 포함할 수 있다. 수지몰딩부(300)는 예를 들어, EMC(Epoxy Molding Compound), 실리콘 수지, 폴리이미드 또는 그의 등가물 중 선택된 어느 하나를 이용한 몰딩 공정에 의해 형성될 수 있다.
이하에서는, 다른 실시예들에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 단면도이다. 설명의 편의상, 위에서 설명한 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지와 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지는, 금속 기판(101), 반도체 칩(200), 수지몰딩부(300), 냉각 수로(410) 등을 포함한다.
금속 기판(101)은 예를 들어, DBC 기판의 일부일 수 있다. 금속 기판(101, 102)은 구리 플레이트를 포함할 수 있으며, 세라믹 플레이트(100)의 하면 상에 부착된 금속 기판(102)은 외부로 노출될 수 있다.
금속 기판(101)의 두께(d1)와 금속 기판(102)의 두께(d2)는 0.6mm 이상 5mm 이하일 수 있다. 금속 기판(102)의 두께(d2)를 0.6mm 이상으로 형성함으로써 금속 기판(102)의 하부에 방열판을 부착할 필요 없이 금속 기판(102)의 하부에 직접 냉각 수로(410)를 부착할 수 있다.
금속 기판(102)의 하부에 직접 냉각 수로(410)를 부착함으로써, 냉각을 위한 별도의 방열판을 포함하지 않게되어, 제품의 가격을 절감할 수 있다. 또한, 공정을 상대적으로 간소화할 수 있다.
일반적으로, 차량의 구동을 담당하는 구동 모터는 1200V/200A 수준의 고전압 고전류 환경에서 동작하므로 고온의 열이 발생하게 된다. 따라서, 고온의 열을 냉각시키기 위해 냉각 수로가 필요하다. 본 발명에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지에서는 금속 기판(102)의 하부에 직접 냉각 수로(410)를 부착함으로써 고온의 열을 냉각시킬 수 있다.
반도체 칩(200)은 금속 기판(101) 상에 실장되며, 반도체 칩(200)은 전체적으로 수지몰딩부(300)에 의해 덮일 수 있다.
반도체 칩(200)은 금속 기판(101)의 상면 상에 솔더링(soldering)으로 연결될 수 있다. 즉, 금속 기판(101) 상에 솔더(150)가 형성되고, 솔더(150) 상에 반도체 칩(200)이 실장되어 반도체 칩(200)과 금속 기판(101)이 전기적으로 연결될 수 있다.
수지몰딩부(300)는 반도체 칩(200)을 전체적으로 둘러싸도록 금속 기판(101) 상에 형성되며, 금속 기판(102)의 하면은 외부로 노출시키도록 금속 기판(102)의 측면에 접촉하여 형성될 수 있다. 금속 기판(102)의 하면 상에는 냉각 수로(410)가 직접 부착된다.
수지몰딩부(300)는 절연성 물질을 포함할 수 있다. 수지몰딩부(300)는 예를 들어, EMC(Epoxy Molding Compound), 실리콘 수지, 폴리이미드 또는 그의 등가물 중 선택된 어느 하나를 이용한 몰딩 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 단면도이다. 설명의 편의상, 위에서 설명한 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지와 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지는, 제1 금속 기판(101a), 제2 금속 기판(102a), 반도체 칩(200a), 스페이서(170a), 제3 금속 기판(111a), 제4 금속 기판(112a), 수지몰딩부(300a) 등을 포함한다.
제1 금속 기판(101a)과 제2 금속 기판(102a)은 예를 들어, DBC 기판의 일부일 수 있다. 즉, 제1 세라믹 플레이트(100a)의 상면에 형성된 구리 플레이트가 제1 금속 기판(101a)이고, 제1 세라믹 플레이트(100a)의 하면에 형성된 구리 플레이트가 제2 금속 기판(102a)이다.
제1 금속 기판(101a)은 리드 프레임 일체형 기판으로 형성된다. 제1 금속 기판(101a)에 리드 프레임을 포함하여, 제1 금속 기판(101a)과 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 별도의 구성이 필요 없다.
제1 금속 기판(101a)과 리드 프레임을 일체형으로 형성함으로써, 제1 금속 기판(101a)과 리드 프레임을 리드를 통해 전기적으로 연결하는 것에 비하여 저항이 상대적으로 감소되어 동작 성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 제1 금속 기판(101a)과 리드 프레임을 연결하는 본딩 부분(예를 들어, 리드)이 마모되거나 손상될 염려가 없다.
반도체 칩(200a)은 제1 금속 기판(101a) 상에 실장되며, 반도체 칩(200a)은 전체적으로 수지몰딩부(300a)에 의해 덮일 수 있다.
반도체 칩(200a)은 제1 금속 기판(101a)의 상면 상에 솔더링(soldering)으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 금속 기판(101a) 상에 제1 솔더(150a)가 형성되고, 제1 솔더(150a) 상에 반도체 칩(200a)이 실장되어 반도체 칩(200a)과 제1 금속 기판(101a)이 전기적으로 연결될 수 있다.
반도체 칩(200a) 상에는 제2 솔더(151a)가 형성되고, 제2 솔더(151a) 상에는 스페이서(170a)가 형성될 수 있다. 스페이서(170a)는 전도성 물질을 포함할 수 있다.
스페이서(170a) 상에는 제3 솔더(152a)가 형성되고, 제3 솔더(152a) 상에는 제3 금속 기판(111a)이 부착될 수 있다. 제3 금속 기판(111a)은 제2 세라믹 플레이트(110a)의 상면에 형성되며, 제2 세라믹 플레이트(110a)의 하면에는 제4 금속 기판(112a)이 형성될 수 있다.
즉, 제3 금속 기판(111a)과 제4 금속 기판(112a)은 구리 플레이트이며, DBC 기판의 일부일 수 있다.
본 발명에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지는 열 방출을 위한 냉각 부분을 양면으로 형성한 양면 냉각 구조 파워 모듈 패키지를 형성한다.
수지몰딩부(300a)는 제2 금속 기판(102a)과 제4 금속 기판(112a) 사이를 전체적으로 채우도록 제1 금속 기판(101a)과 제3 금속 기판(111a) 상에 형성되며, 제2 금속 기판(102a)의 하면과 제4 금속 기판(112a)의 하면은 외부로 노출시키도록 형성될 수 있다.
수지몰딩부(300a)는 절연성 물질을 포함할 수 있다. 수지몰딩부(300a)는 예를 들어, EMC(Epoxy Molding Compound), 실리콘 수지, 폴리이미드 또는 그의 등가물 중 선택된 어느 하나를 이용한 몰딩 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지의 단면도이다. 설명의 편의상, 위에서 설명한 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지와 실질적으로 동일한 부분의 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지는, 제1 금속 기판(101a), 제2 금속 기판(102a), 반도체 칩(200a), 스페이서(170a), 제3 금속 기판(111a), 제4 금속 기판(112a), 수지몰딩부(300a), 제1 냉각 수로(410a), 제2 냉각 수로(411a) 등을 포함한다.
제1 금속 기판(101a), 제2 금속 기판(102a), 반도체 칩(200a), 스페이서(170a), 제3 금속 기판(111a), 제4 금속 기판(112a), 수지몰딩부(300a)에 대해서는 위에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.
제1 냉각 수로(410a)는 제2 금속 기판(102a)의 하면 상에 직접 부착되고, 제2 냉각 수로(411a)는 제4 금속 기판(112a)의 하면 상에 직접 부착된다. 따라서, 양면 냉각 구조 파워 모듈 패키지를 형성할 수 있다.
이 때, 제2 금속 기판(102a)의 두께와 제4 금속 기판(112a)의 두께는 0.6mm 이상으로 제작하여, 방열판의 부착 없이 각각 제1 냉각 수로(410a)와 제2 냉각 수로(411a)에 직접 부착될 수 있다.
양면 냉각 구조 파워 모듈 패키지를 이용하면, 상대적으로 안정적인 냉각 동작이 가능하며, 본 발명에서의 파워 모듈 패키지는 리드 프레임 일체형으로 구성되어, 파워 모듈 패키지의 구성을 간소화하고, 제작 비용을 절감시키며, 내구성이 향상되고, 동작 성능이 개선될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

Claims (16)

  1. 배선 패턴을 포함하는 리드 프레임이 일체형으로 형성된 금속 기판;
    상기 금속 기판 상에 실장되고, 상기 배선 패턴에 전기적으로 연결되는 반도체 칩; 및
    상기 반도체 칩을 전체적으로 둘러싸도록 형성된 수지몰딩부를 포함하는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 칩은 상기 금속 기판의 제1 면 상에 솔더링(soldering)으로 연결되는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 수지몰딩부는 상기 금속 기판의 상기 제1 면을 덮도록 형성되며, 상기 제1 면과 마주보는 상기 금속 기판의 제2 면은 외부로 노출시키는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 금속 기판의 상기 제2 면에 직접 부착되는 냉각수로를 더 포함하는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 기판은 세라믹 플레이트의 표면에 구리 플레이트(Cu Plate)를 형성한 DBC(Direct Bonded Copper) 기판인 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 구리 플레이트의 두께는 0.6mm 이상 5mm 이하인 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 구리 플레이트는 상기 리드 프레임을 포함하는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  8. 프레임 영역과 칩 영역을 포함하는 금속 기판;
    상기 프레임 영역에 형성되고, 상기 금속 기판에 양각 패턴으로 형성된 배선 패턴;
    상기 프레임 영역에 형성되고, 상기 배선 패턴과 전기적으로 연결되는 전극 패턴;
    상기 칩 영역 상에 실장되고, 상기 배선 패턴에 전기적으로 연결되는 반도체 칩; 및
    상기 반도체 칩을 전체적으로 둘러싸도록 형성된 수지몰딩부를 포함하는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 금속 기판은 세라믹 플레이트의 상면 상에 형성된 제1 구리 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트의 하면 상에 형성된 제2 구리 플레이트를 포함하는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 수지몰딩부는 상기 제1 구리 플레이트를 덮도록 형성되며, 상기 제2 구리 플레이트는 외부로 노출시키는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 구리 플레이트 상에 직접 부착되는 냉각수로를 더 포함하는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  12. 배선 패턴을 포함하는 리드 프레임이 일체형으로 형성된 제1 금속 기판;
    상기 제1 금속 기판 상에 실장되고, 상기 배선 패턴에 전기적으로 연결되는 반도체 칩;
    상기 반도체 칩 상에 형성되고, 전도성 물질로 형성된 스페이서;
    상기 스페이서 상에 형성되는 제2 금속 기판; 및
    상기 제1 금속 기판과 상기 제2 금속 기판 사이에 형성되고, 상기 반도체 칩을 전체적으로 둘러싸도록 형성된 수지몰딩부를 포함하는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 금속 기판과 상기 반도체 칩 사이는 솔더링으로 연결되는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 반도체 칩과 상기 스페이서 사이는 솔더링으로 연결되는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 수지몰딩부는 상기 제1 금속 기판의 상면을 덮도록 형성되며, 상기 상면과 마주보는 상기 제1 금속 기판의 하면을 외부로 노출시키는 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 금속 기판과 상기 제2 금속 기판은, 세라믹 플레이트의 표면에 구리 플레이트를 형성한 DBC 기판인 리드 프레임 일체형 파워 모듈 패키지.
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