KR20170105284A - Power Module - Google Patents
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Abstract
Description
게시된 발명은 전력 모듈에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 적어도 하나의 반도체 스위치 소자와 적어도 하나의 반도체 정류 소자를 포함하는 전력 모듈에 관한 발명이다.The disclosed invention relates to a power module, and more particularly, to a power module including at least one semiconductor switching element and at least one semiconductor rectifying element.
일반적으로 전자 장치는 저전압이 인가되어 소전류를 제어하는 저전력 소자와 고전압이 인가되어 대전류를 제어하는 전력 소자를 포함할 수 있다.Generally, an electronic device may include a low-power device for applying a low voltage to control a small current and a power device for controlling a large current to which a high voltage is applied.
저전력 소자에는 수 볼트(Voltage)의 전압이 인가되고, 마이크로 암페어(micro-Ampere, uA) 또는 밀리 암페어(milli-Ampere)의 전류가 흐를 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서에는 대략 5.0[V] 또는 대략 3.3[V]의 전압이 인가되고, 마이크로 암페어(micro-Ampere, uA) 또는 밀리 암페어(milli-Ampere)의 전류가 흐를 수 있다.A voltage of several volts is applied to the low power device, and a current of micro amperes (uA) or milli-amps (ami) can flow. For example, a voltage of approximately 5.0 [V] or approximately 3.3 [V] is applied to the microprocessor, and a current of micro-Ampere, uA or milli-Ampere can flow.
반면, 전력 소자로써 인버터(inverter)에는 수십 내지 수백 볼트의 전압이 인가되며, 수 내지 수십 암페어의 전류가 흐를 수 있다. 예를 들어, 가정에서 사용하는 가전기기는 220[V]의 전압이 인가되며, 수 암페어의 전류가 흐를 수 있다. 다른 예로, 차량의 경우 차량용 배터리는 대략 12[V]의 전압을 출력하며, 차량 내부의 전자 장치에는 12[V]의 전압이 인가될 수 있다.On the other hand, as a power device, a voltage of tens to hundreds of volts is applied to an inverter, and a current of several to several tens of amperes can flow. For example, home appliances used at home are supplied with a voltage of 220 [V], and a current of several amperes can flow. As another example, in the case of a vehicle, a vehicle battery outputs a voltage of approximately 12 [V], and a voltage of 12 [V] may be applied to an electronic device inside the vehicle.
이처럼, 전력 소자에는 저전력 소자에 비하여 높은 전압이 인가되고 많은 전류가 흐르게 되므로 전력 소자는 저전력 소자와 다른 구조를 갖게 된다. 예를 들어, 전력 소자는 저전력 소자에 비하여 크기가 크고, 열 방출을 위한 특별한 히트 싱크(heat sink) 등의 방열 기구물을 포함할 수 있다.As described above, since a high voltage is applied to a power device compared to a low power device and a large amount of current flows, the power device has a different structure from the low power device. For example, a power device is larger in size than a low-power device and may include a heat dissipation device such as a special heat sink for heat dissipation.
이러한, 방열 기구물 등에 의하여 전력 소자를 포함하는 전력 모듈의 크기가 더욱 증가하고, 전력 소자의 단가가 상승한다.Such a heat dissipating device or the like further increases the size of the power module including the power device and increases the unit price of the power device.
이에, 게시된 발명의 일 측면은 전력 모듈의 크기 및 단가를 감소시킬 수 있는 전력 모듈을 제공하고자 한다.Accordingly, one aspect of the present invention provides a power module capable of reducing a size and a unit price of a power module.
게시된 발명의 일 측면에 따른 전력 모듈은 평평한 판 형상의 적어도 하나의 트랜지스터 소자; 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자와 마주보게 배치되며, 평평한 판 형상의 적어도 하나의 다이오드 소자; 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자와 상기 적어도 하나의 다이오드 소자 사이에 배치되는 적어도 하나의 스페이서; 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자를 지지하는 하부 기판; 및 상기 적어도 하나의 다이오드 소자를 지지하는 상부 기판을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a power module includes: at least one transistor element in the form of a flat plate; At least one diode element disposed opposite the at least one transistor element and in the form of a flat plate; At least one spacer disposed between the at least one transistor element and the at least one diode element; A lower substrate supporting the at least one transistor element; And an upper substrate supporting the at least one diode element.
실시 형태에 따라 상기 적어도 하나의 트랜지스터 각각은 전류가 유입되는 전류 유입 단자; 상기 전류가 유출되는 전류 유출 단자; 상기 전류 유입 단자 및 상기 전류 유출 단자를 통한 전류의 유입 및 유출을 제어하는 전류 제어 단자를 포함할 수 있다.According to an embodiment, each of the at least one transistor includes a current input terminal through which a current flows; A current outlet terminal through which the current flows; And a current control terminal for controlling the inflow and outflow of current through the current input terminal and the current output terminal.
실시 형태에 따라 상기 적어도 하나의 다이오드 소자 각각은 전류가 유입되는 전류 유입 단자; 및 상기 전류가 유출되는 전류 유출 단자를 포함할 수 있다.According to an embodiment, each of the at least one diode element includes a current input terminal into which current flows; And a current outlet terminal through which the current flows.
실시 형태에 따라 상기 전력 모듈은 상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 각각 연결되는 적어도 하나의 제1 리드 프레임; 상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유입 단자 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 각각 연결되는 적어도 하나의 제2 리드 프레임; 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자 각각과 연결되는 적어도 하나의 제3 리드 프레임을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the power module includes at least one first lead frame connected to a current outflow terminal of the at least one diode element and a current incoming terminal of the at least one transistor element, respectively; At least one second lead frame connected to a current input terminal of the at least one diode element and a current output terminal of the at least one transistor element, respectively; And at least one third lead frame connected to each of the current control terminals of the at least one transistor element.
실시 형태에 따라 상기 적어도 하나의 스페이서 각각은 상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터의 전류 유입 단자와 연결될 수 있다.According to an embodiment, each of the at least one spacer may be connected to a current outlet terminal of the at least one diode element and a current inlet terminal of the at least one transistor.
실시 형태에 따라 상기 적어도 하나의 제1 리드 프레임 각각은 상기 적어도 하나의 스페이서를 통하여 상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터의 전류 유입 단자와 연결될 수 있다.According to an embodiment, each of the at least one first lead frame may be connected to the current outlet terminal of the at least one diode element and the current inlet terminal of the at least one transistor through the at least one spacer.
실시 형태에 따라 상기 적어도 하나의 제3 리드 프레임 각각은 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자로부터 상기 제3 리드 프레임으로 연장되는 와이어를 통하여 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자와 연결될 수 있다.According to an embodiment, each of the at least one third leadframe may be connected to a current control terminal of the at least one transistor element through a wire extending from the current control terminal of the at least one transistor element to the third leadframe .
실시 형태에 따라 상기 상부 기판은 상기 적어도 하나의 다이오드의 전류 유입 단자와 각각 연결되는 적어도 하나의 상부 전도성 플레이트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 리드 프레임 각각은 상기 적어도 하나의 상부 전도성 플레이트를 통하여 상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유입 단자와 연결될 수 있다.According to an embodiment, the upper substrate comprises at least one upper conductive plate connected to a current inlet terminal of the at least one diode, and each of the at least one second lead frame is connected to the at least one upper conductive plate And may be connected to a current input terminal of the at least one diode element.
실시 형태에 따라 상기 하부 기판은 상기 적어도 하나의 트랜지스터의 전류 유출 단자와 각각 연결되는 적어도 하나의 하부 전도성 플레이트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 리드 프레임 각각은 상기 적어도 하나의 하부 전도성 플레이트를 통하여 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결될 수 있다.According to an embodiment, the lower substrate comprises at least one lower conductive plate each connected to a current outlet terminal of the at least one transistor, and each of the at least one second lead frame is connected to the at least one lower conductive plate And may be connected to a current output terminal of the at least one transistor element.
게시된 발명의 다른 일 측면에 따른 전력 모듈은 평평한 판 형상의 제1 및 제2 트랜지스터 소자; 상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자 각각과 마주보게 배치되며, 평평한 판 형상의 제1 및 제2 다이오드 소자; 상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자 각각과 상기 제1 및 제2 다이오드 소자 각각 사이에 배치되는 제1 및 제2 스페이서; 상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자를 지지하는 하부 기판; 및 상기 제1 및 제2 다이오드 소자를 지지하는 상부 기판을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a power module comprising: first and second transistor elements in the form of flat plates; First and second diode elements arranged to face the first and second transistor elements, respectively; First and second spacers disposed between each of the first and second transistor elements and the first and second diode elements, respectively; A lower substrate supporting the first and second transistor elements; And an upper substrate supporting the first and second diode elements.
실시 형태에 따라 상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자 각각은 전류가 유입되는 전류 유입 단자; 상기 전류가 유출되는 전류 유출 단자; 상기 전류 유입 단자 및 상기 전류 유출 단자를 통한 전류의 유입 및 유출을 제어하는 전류 제어 단자를 포함할 수 있다.According to an embodiment, each of the first and second transistor elements includes a current input terminal through which current flows; A current outlet terminal through which the current flows; And a current control terminal for controlling the inflow and outflow of current through the current input terminal and the current output terminal.
실시 형태에 따라 상기 제1 및 제2 다이오드 소자 각각은 전류가 유입되는 전류 유입 단자; 및 상기 전류가 유출되는 전류 유출 단자를 포함할 수 있다.According to an embodiment, each of the first and second diode elements includes a current input terminal through which a current flows; And a current outlet terminal through which the current flows.
실시 형태에 따라 상기 전력 모듈은 상기 제1 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제1 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 제1 리드 프레임; 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유입 단자 및 제2 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결되는 제2 리드 프레임; 상기 제1 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자와 연결되는 제3 리드 프레임; 상기 제2 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자와 연결되는 제4 리드 프레임; 및 상기 제1 다이오드 소자의 전류 유입 단자, 제1 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자, 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제2 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 제5 리드 프레임을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the power module includes a first lead frame connected to a current outflow terminal of the first diode element and a current incoming terminal of the first transistor element; A second lead frame connected to a current input terminal of the second diode element and a current output terminal of the second transistor element; A third lead frame connected to a current control terminal of the first transistor element; A fourth lead frame connected to a current control terminal of the second transistor element; And a fifth lead frame connected to a current input terminal of the first diode element, a current output terminal of the first transistor element, a current output terminal of the second diode element, and a current input terminal of the second transistor element have.
실시 형태에 따라 상기 제1스페이서는 상기 제1 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제1 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결되고, 상기 제2 스페이서는 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유출 단자, 제2 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자, 제1 다이오드 소자의 전류 유입 단자 및 제2 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결될 수 있다.According to an embodiment, the first spacer is connected to the current output terminal of the first diode element and the current input terminal of the first transistor element, and the second spacer is connected to the current output terminal of the second diode element, A current input terminal of the first diode element, and a current output terminal of the second transistor element.
실시 형태에 따라 상기 상부 기판은 상기 제1 다이오드 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 제1 상부 플레이트와 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 제2 상부 플레이트를 포함하고, 상기 하부 기판은 상기 제1 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결되는 제1 하부 플레이트와 상기 제2 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결되는 제2 하부 플레이트를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the upper substrate includes a first upper plate connected to a current input terminal of the first diode element and a second upper plate connected to a current input terminal of the second diode element, A first lower plate connected to the current output terminal of the first transistor element, and a second lower plate connected to the current output terminal of the second transistor element.
실시 형태에 따라 상기 제1 리드 프레임은 상기 제1 스페이서를 통하여 제1 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제1 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결될 수 있다.The first lead frame may be connected to the current output terminal of the first diode element and the current input terminal of the first transistor element through the first spacer according to the embodiment.
실시 형태에 따라 상기 제2 리드 프레임은 상기 제2 상부 플레이트를 통하여 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유입 단자와 연결되고, 상기 제2 하부 플레이트를 통하여 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유출 단자와 연결될 수 있다.According to an embodiment, the second lead frame may be connected to the current inlet terminal of the second diode element through the second top plate and to the current outlet terminal of the second diode element through the second bottom plate .
실시 형태에 따라 상기 제3 리드 프레임은 상기 제1 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자로부터 상기 제3 리드 프레임으로 연장되는 제1 와이어를 통하여 상기 제1 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자와 연결될 수 있다.According to an embodiment, the third lead frame may be connected to the current control terminal of the first transistor element through a first wire extending from the current control terminal of the first transistor element to the third lead frame.
실시 형태에 따라 상기 제4 리드 프레임은 상기 제2 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자로부터 상기 제4 리드 프레임으로 연장되는 제2 와이어를 통하여 상기 제2 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자와 연결될 수 있다.According to an embodiment, the fourth lead frame may be connected to the current control terminal of the second transistor element through a second wire extending from the current control terminal of the second transistor element to the fourth lead frame.
실시 형태에 따라 상기 제5 리드 프레임은 상기 제1 상부 플레이트를 통하여 상기 제1 다이오드 소자의 전류 유입 단자와 연결되고, 상기 제1 하부 플레이트를 통하여 상기 제1 다이오드 소자의 전류 유출 단자와 연결되고, 상기 제2 스페이서를 통하여 제2 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제2 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결될 수 있다.The fifth lead frame may be connected to a current input terminal of the first diode element through the first top plate and to a current output terminal of the first diode element through the first lower plate, And the second spacer may be connected to the current output terminal of the second diode element and the current input terminal of the second transistor element.
게시된 발명의 일 측면에 따르면, 전력 모듈의 크기 및 단가를 감소시킬 수 있다.According to an aspect of the disclosed invention, the size and unit cost of the power module can be reduced.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 의한 전력 모듈의 회로도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 전력 모듈의 외관을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 의한 전력 모듈의 상부와 하부를 분리 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 A-A'의 단면을 도시한다.
도 5는 도 2에 도시된 B-B'의 단면을 도시한다.
도 6은 도 2에 도시된 C-C'의 단면을 도시한다.
도 7은 도 2에 도시된 D-D'의 단면을 도시한다.
도 8, 도 9 및 도 10은 일 실시예에 의한 전력 모듈의 제조 과정을 도시한다.
도 11은 다른 일 실시예에 의한 전력 모듈의 상부와 하부를 분리 도시한다.
도 12는 다른 일 실시예에 의한 전력 모듈의 단면을 도시한다.Figures 1A and 1B show a circuit diagram of a power module according to one embodiment.
2 shows an appearance of a power module according to one embodiment.
FIG. 3 is a top view and a bottom view of a power module according to an embodiment.
Fig. 4 shows a cross section of A-A 'shown in Fig.
Fig. 5 shows a cross section of B-B 'shown in Fig.
6 shows a cross section of C-C 'shown in Fig.
FIG. 7 shows a cross section of D-D 'shown in FIG. 2. FIG.
8, 9 and 10 illustrate a process of manufacturing a power module according to an embodiment.
11 is a top view and a bottom view of a power module according to another embodiment.
12 shows a cross section of a power module according to another embodiment.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 게시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments described herein and the configurations shown in the drawings are only examples of preferred embodiments of the present invention, and various modifications may be made at the time of filing of the present application to replace the embodiments and drawings of the present specification .
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 게시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments only and is not intended to limit and / or to limit the published invention.
예를 들어, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.For example, the phrase "a" or "an" in this specification may include a plurality of terms, unless the context clearly dictates otherwise.
또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합이 존재함을 표현하고자 하는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합의 추가적인 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는다.It is also to be understood that the terms " comprises "or" having "are intended to indicate that there are features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of a number, a step, an operation, an element, a component, or a combination thereof.
또한, "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위하여 사용되며, 상기 하나의 구성요소들을 한정하지 않는다.Also, terms including ordinal numbers such as " first ", "second ", and the like are used to distinguish one element from another, and do not limit the one element.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA (field-programmable gate array)/ ASIC (application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.In addition, terms such as "to part "," to ", "to block "," to absent ", "module ", and the like may denote a unit for processing at least one function or operation. For example, the terms may refer to at least one hardware, such as a field-programmable gate array (FPGA) / application specific integrated circuit (ASIC), at least one software stored in memory, have.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 게시된 발명의 일 실시예가 상세하게 설명된다. 첨부된 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낼 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numbers or designations in the accompanying drawings may denote parts or components performing substantially the same function.
전력 소자는 고전압이 인가되거나 대전류가 흐를 수 있는 전기 소자를 의미한다. 전력 소자의 대표적인 예로, 전력 금속-산화막-반도체 전계 효과 트랜지스터(Power Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, Power MOSFET), 접합 전계 효과 트랜지스터(Junction Field Effect Transistor, JFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT), 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT), 사이리스터(Thyristor) 등이 있다. 이 중에 IGBT는 전력 트랜지스터로서 가장 널리 이용되고 있다.A power device means an electric device to which a high voltage is applied or a large current can flow. Typical examples of the power device include a power metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET), a junction field effect transistor (JFET), an insulated gate bipolar transistor Bipolar Transistors (IGBTs), Bipolar Junction Transistors (BJTs), and Thyristors. Among these, IGBTs are most widely used as power transistors.
전력 소자는 크기, 방열 등으로 인하여 1개 또는 수개의 전력 트랜지스터를 일체화한 전력 모듈이 널리 이용되고 있다. 예를 들어, 하나의 전력 트랜지스터와 하나의 전력 다이오드가 일체화된 전력 모듈 또는 2개의 전력 트랜지스터와 2개의 전력 다이오드가 일체화된 전력 모듈이 널리 이용되고 있다.Power modules are widely used because of their size, heat dissipation, etc., and power modules integrated with one or several power transistors. For example, a power module in which one power transistor and one power diode are integrated or a power module in which two power transistors and two power diodes are integrated is widely used.
이하에서는 전력 모듈에 관한 2개의 전력 트랜지스터와 2개의 전력 다이오드가 일체화된 전력 모듈을 예시하여 설명하나, 전력 모듈이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a power module in which two power transistors related to a power module and two power diodes are integrated will be described as an example, but the power module is not limited thereto.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 의한 전력 모듈의 회로도를 도시한다.Figures 1A and 1B show a circuit diagram of a power module according to one embodiment.
도 1a에 도시된 바와 같이, 전력 모듈(100)은 제1 트랜지스터(111), 제1 트랜지스터(111)와 병렬로 연결되는 제1 다이오드(121), 제1 트랜지스터(111)와 직렬로 연결되는 제2 트랜지스터(112) 및 제2 트랜지스터(112)와 병렬로 연결되는 제2 다이오드(122)를 포함할 수 있다.1A, the
또한, 전력 모듈(100)에는 제1 트랜지스터(111)를 제어하는 제1 제어 신호가 입력되는 제1 입력 단자(103), 제2 트랜지스터(112)를 제어하는 제2 제어 신호가 입력되는 제2 입력 단자(104), 직류 전력이 입력되거나 출력되는 제1 직류 단자(101)와 제2 직류 단자(102) 및 교류 전력이 출력되거나 입력되는 교류 단자(105)가 마련될 수 있다.The
제1 트랜지스터(111) 및 제2 트랜지스터(112)는 IGBT을 채용할 수 있다. N 채널 IGBT의 경우 게이트에 인가되는 전압에 따라 콜렉터로부터 이미터로의 전류가 도통되거나 차단되고, P 채널 IGBT의 경우 게이트에 인가되는 전압에 따라 이미터로부터 콜렉터로의 전류가 도통되거나 차단된다. 제1 트랜지스터(111) 및 제2 트랜지스터(112)가 IGBT에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 트랜지스터(111) 및 제2 트랜지스터(112)는 MOSFET 또는 BJT을 채용할 수 있다.The
다만, 이해를 돕기 위하여 제1 트랜지스터(111) 및 제2 트랜지스터(112)는 P 채널 IGBT인 것으로 가정할 수 있다.For the sake of understanding, it is assumed that the
제1 트랜지스터(111)가 IGBT로 구현되는 경우, 제1 트랜지스터(111)는 제1 게이트(G1), 제1 이미터(E1) 및 제1 콜렉터(Co1)를 포함할 수 있으며, 제1 트랜지스터(111)는 제1 게이트(G1)와 제1 콜렉터(Co1) 사이에 인가되는 전압에 따라 제1 이미터(E1)와 제1 콜렉터(Co1) 사이의 전류를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 게이트(G1)와 제1 콜렉터(Co1) 사이에 인가되는 전압이 미리 정해진 문턱 전압보다 작으면, 제1 트랜지스터(111)는 제1 이미터(E1)로부터 제1 콜렉터(Co1)로의 전류를 차단한다. 또한, 제1 게이트(G1)와 제1 콜렉터(Co1) 사이에 인가되는 전압이 미리 정해진 문턱 전압보다 크면, 제1 트랜지스터(111)는 제1 이미터(E1)로부터 제1 콜렉터(Co1)로의 전류를 통과시킨다.When the
또한, 제1 트랜지스터(111)의 제1 이미터(E1)는 전자 모듈(100)의 제1 직류 단자(101)와 연결될 수 있고, 제1 콜렉터(Co1)는 전자 모듈(100)의 교류 단자(105)와 연결될 수 있다. 그 결과, 제1 트랜지스터(111)는 제1 게이트(G1)와 제1 콜렉터(Co1) 사이에 인가되는 전압에 따라 제1 직류 단자(101)로부터 교류 단자(105)로의 전류를 제어할 수 있다.The first emitter E1 of the
제2 트랜지스터(112)가 IGBT로 구현되는 경우, 제1 트랜지스터(111)는 제1 게이트(G1), 제1 이미터(E1) 및 제1 콜렉터(Co1)을 포함할 수 있으며, 제2 트랜지스터(112)는 제2 게이트(G2)와 제2 콜렉터(Co2) 사이에 인가되는 전압에 따라 제2 이미터(E2)와 제1 콜렉터(Co2) 사이의 전류를 제어할 수 있다.When the
제2 트랜지스터(112)의 제2 이미터(E2)는 전자 모듈(100)의 교류 단자(105)와 연결될 수 있고, 제2 콜렉터(Co2)는 전자 모듈(100)의 제2 직류 단자(102)와 연결될 수 있다. 그 결과, 제2 트랜지스터(112)는 제2 게이트(G2)와 제2 콜렉터(Co2) 사이에 인가되는 전압에 따라 교류 단자(105)로부터 제2 직류 단자(102)로의 전류를 제어할 수 있다.The second emitter E2 of the
또한, 제2 트랜지스터(112)는 제1 트랜지스터(111)와 직렬로 연결된다. 구체적으로, 제2 트랜지스터(112)의 제2 이미터(E2)는 제1 트랜지스터(111)의 제1 콜렉터(Co1)와 연결될 수 있다.Also, the
제1 다이오드(121) 및 제2 다이오드(122)는 애노드로부터 캐소드로의 전류는 도통시키고, 캐소드로부터 애노드로의 전류는 차단한다. 이러한 제1 다이오드(121) 및 제2 다이오드(122)는 PN 다이오드, PIN 다이오드, 쇼트키 다이오드(Schottky diode) 등을 채용할 수 있다.The
제1 다이오드(121)는 제1 애노드(A1)와 제1 캐소드(Ca1)를 포함할 수 있으며, 제1 애노드(A1)로부터 제1 캐소드(Ca1)로의 전류를 통과시키고, 제2 캐소드(Ca1)로부터 제1 애노드(A1)로의 전류를 차단한다.The
또한, 제1 다이오드(121)는 제1 트랜지스터(111)와 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 다이오드(121)의 제1 애노드(A1)는 제1 트랜지스터(111)의 제1 콜렉터(Co1)와 연결되고, 제1 캐소드(Ca1)는 제1 이미터(E1)와 연결될 수 있다. 그 결과, 제1 다이오드(121)는 제1 직류 단자(101)로부터 교류 단자(105)로의 전류를 차단하고, 교류 단자(105)로부터 제1 직류 단자(101)로의 전류를 통과시킬 수 있다.Also, the
제2 다이오드(122)는 제2 애노드(A2)와 제2 캐소드(Ca2)를 포함할 수 있으며, 제2 애노드(A2)로부터 제2 캐소드(Ca2)로의 전류를 통과시키고, 제2 캐소드(Ca2)로부터 제2 애노드(A2)로의 전류를 차단한다.The
또한, 제2 다이오드(122)는 제2 트랜지스터(112)와 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 다이오드(122)의 제2 애노드(A2)는 제2 트랜지스터(112)의 제2 콜렉터(Co2)와 연결되고, 제2 캐소드(Ca2)는 제2 이미터(E2)와 연결될 수 있다. 그 결과, 제2 다이오드(122)는 교류 단자(105)로부터 제2 직류 단자(102)로의 전류를 차단하고, 제2 직류 단자(102)로부터 교류 단자(105)로의 전류를 통과시킬 수 있다.In addition, the
종래의 전력 모듈은 도 1a에 도시된 회로도를 기초로 제1 트랜지스터, 제1 다이오드, 제2 트랜지스터와 제2 다이오드를 배치하였다. 예를 들어, 종래에는 제1 트랜지스터가 구현된 반도체 소자와 제1 다이오드가 구현된 반도체 소자가 하나의 기판 상에 배치되었고, 제1 트랜지스터의 이미터와 제1 다이오드의 캐소드가 연결되고, 제1 트랜지스터의 콜렉터와 제1 다이오드의 애노드가 연결되었다. 또한, 제2 트랜지스터가 구현된 반도체 소자와 제2 다이오드가 구현된 반도체 소자가 하나의 기판 상에 배치되었고, 제2 트랜지스터의 이미터와 제2 다이오드의 캐소드가 연결되고, 제2 트랜지스터의 콜렉터와 제2 다이오드의 애노드가 연결되었다.A conventional power module has a first transistor, a first diode, a second transistor and a second diode arranged based on the circuit diagram shown in FIG. 1A. For example, conventionally, a semiconductor element in which a first transistor is implemented and a semiconductor element in which a first diode are implemented are disposed on one substrate, the emitter of the first transistor and the cathode of the first diode are connected, The collector of the transistor and the anode of the first diode are connected. In addition, the semiconductor element in which the second transistor is implemented and the semiconductor element in which the second diode are implemented are disposed on one substrate, the emitter of the second transistor and the cathode of the second diode are connected, and the collector of the second transistor The anode of the second diode was connected.
이로 인하여, 종래의 전력 모듈의 면적은 제1 트랜지스터가 구현된 반도체 소자의 면적, 제1 다이오드가 구현된 반도체 소자의 면적, 제2 트랜지스터가 구현된 반도체 소자의 면적 및 제2 다이오드가 구현된 반도체 소자의 면적을 합한 면적보다 넓었다.Therefore, the area of the conventional power module is determined by the area of the semiconductor element in which the first transistor is implemented, the area of the semiconductor element in which the first diode is implemented, the area of the semiconductor element in which the second transistor is implemented, And the area of the device was larger than the sum of the areas.
일 실시예에 의한 전력 모듈(100)은 제1 트랜지스터(111)가 구현된 반도체 소자와 제1 다이오드(121)가 구현된 반도체 소자를 중첩하여 배치하고, 제2 트랜지스터(112)가 구현된 반도체 소자와 제2 다이오드(122)가 구현된 반도체 소자를 중첩하여 배치할 수 있다.The
도 1a에 도시된 전력 모듈(100)의 회로도는 도 1b에 도시된 바와 같이 도시할 수 있다.The circuit diagram of the
도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 트랜지스터(111)와 제1 다이오드(121)는 일렬로 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 트랜지스터(111)의 제1 이미터(E1)와 제1 다이오드(121)의 제1 캐소드(Ca1)가 서로 대면하도록 배치될 수 있으며, 제1 트랜지스터(111)의 제1 콜렉터(Co1)와 제1 다이오드(121)의 제1 애노드(A1)는 별도의 라인을 통하여 연결될 수 있다.As shown in FIG. 1B, the
또한, 제2 트랜지스터(112)와 제2 다이오드(122)는 일렬로 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 트랜지스터(112)의 제1 이미터(E2)와 제2 다이오드(122)의 제2 캐소드(Ca2)가 서로 대면하도록 배치될 수 있으며, 제2 트랜지스터(112)의 제2 콜렉터(Co2)와 제2 다이오드(122)의 제2 애노드(A2)는 별도의 라인을 통하여 연결될 수 있다.In addition, the
도 1b에 도시된 회로도를 기초로, 제1 트랜지스터(111)가 구현된 반도체 소자와 제1 다이오드(121)가 구현된 반도체 소자가 중첩되어 배치되고, 제2 트랜지스터(112)가 구현된 반도체 소자와 제2 다이오드(122)가 구현된 반도체 소자가 중첩되어 배치될 수 있다.The semiconductor device in which the
이하에서는 제1 트랜지스터와 제1 다이오드가 중첩되어 배치되고 제2 트랜지스터와 제2 다이오드가 중첩되어 배치된 전력 모듈이 설명된다.Hereinafter, a power module in which a first transistor and a first diode are overlapped with each other, and a second transistor and a second diode are overlapped are described.
도 2는 일 실시예에 의한 전력 모듈의 외관을 도시하고, 도 3은 일 실시예에 의한 전력 모듈의 상부와 하부를 분리 도시한다. 도 4는 도 2에 도시된 A-A'의 단면을 도시하고, 도 5는 도 2에 도시된 B-B'의 단면을 도시한다. 또한, 도 6은 도 2에 도시된 C-C'의 단면을 도시하고, 도 7은 도 2에 도시된 D-D'의 단면을 도시한다.FIG. 2 illustrates an external view of a power module according to an embodiment, and FIG. 3 illustrates a top view and a bottom view of the power module according to an exemplary embodiment. Fig. 4 shows a cross section taken along the line A-A 'shown in Fig. 2, and Fig. 5 shows a cross section taken along the line B-B' shown in Fig. 6 shows a cross section taken along the line C-C 'shown in FIG. 2, and FIG. 7 shows a cross section taken along the line D-D' shown in FIG.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 전력 모듈(200)은 복수의 반도체 소자(211, 212, 221, 222)와 복수의 리드 프레임(201, 202, 203, 204, 205)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 전력 모듈(200)은 제1 트랜지스터(111)가 구현된 제1 트랜지스터 소자(211), 제1 다이오드(121)가 구현된 제1 다이오드 소자(221), 제2 트랜지스터(112)가 구현된 제2 트랜지스터 소자(212) 및 제2 다이오드(122)가 구현된 제2 다이오드 소자(222), 제1 직류 단자(101)가 구현된 제5 리드 프레임(205), 제2 직류 단자(102)가 구현된 제2 리드 프레임(202), 제1 입력 단자(103)가 구현된 제3 리드 프레임(203), 제2 입력 단자(104)가 구현된 제4 리드 프레임(204) 및 교류 단자(105)가 구현된 제1 리드 프레임(201)을 포함할 수 있다.2 to 7, the
또한, 전력 모듈(200)은 복수의 구조물을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 전력 모듈(200)은 제1 트랜지스터 소자(211)의 게이트와 제1 입력 단자(203)를 연결하는 제1 와이어(203a), 제2 트랜지스터 소자(212)의 게이트와 제2 입력 단자(204)를 연결하는 제2 와이어(204a), 제1 와이어(203a)와 제2 와이어(204a)를 설치하기 위한 공간을 확보하는 제1 및 제2 스페이서(251, 252), 복수의 소자(211, 221, 212, 222)를 고정하는 제1 및 하부 기판(230, 240)을 포함할 수 있다.In addition, the
이하에서는 전력 모듈(200)의 구조에 대한 이해를 돕기 위하여 전력 모듈(200)을 상부(200a)과 하부(200b)로 구분하여 설명한, 전력 모듈(200)이 상부(200a)과 하부(200b)로 분리될 수 있는 것은 아니다.Hereinafter, the
전력 모듈(200)의 상부(200a)에는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 상부 기판(230), 제1 다이오드 소자(221), 제2 다이오드 소자(222), 제2 상부 리드 프레임(202a)와 제1 상부 리드 프레임(201a)이 마련될 수 있다.3 (a), an
상부 기판(230)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)를 채용할 수 있으며, 상부 패턴 층(231), 상부 절연 층(233), 상부 전도 층(232)을 포함할 수 있다.The
상부 패턴 층(231)은 제1 및 제2 다이오드 소자(221, 222)와 리드 프레임(205a, 202a) 사이를 전기적으로 연결하고, 반도체 소자(211, 212, 221, 222)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.The
구체적으로, 상부 패턴 층(231)은 제1 다이오드 소자(221)와 제1 상부 리드 프레임(201a)이 부착되는 제1 상부 플레이트(231a), 제2 다이오드 소자(222)와 제2 상부 리드 프레임(202a)이 부착되는 제2 상부 플레이트(231b)를 포함할 수 있다.Specifically, the
또한, 제1 및 제2 상부 플레이트(231a, 231b)는 전기 전도율이 높고, 열을 방출하기 위하여 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 상부 플레이트(231a, 231b)는 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.In addition, the first and second
상부 절연 층(233)은 상부 패턴 층(231)을 상부 전도 층(232) 및 외부로부터 절연시킬 수 있으며, 반도체 소자(211, 212, 221, 222)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.The upper insulating
이러한 상부 절연 층(232)은 전기 전도율이 낮고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 절연 층(232)은 질화 알루미늄(AlN) 등의 세라믹 재료로 구성될 수 있다.The upper insulating
상부 전도 층(232)는 전기적으로 접지될 수 있으며, 반도체 소자(211, 212, 221, 222)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.The upper
이러한 상부 전도 층(232)은 전기 전도율이 높고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 전도 층(232)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.The upper
제1 다이오드 소자(221)는 반도체 소자로써 제1 다이오드(121)를 구현할 수 있다. 다시 말해, 제1 다이오드 소자(221) 내부에는 제1 다이오드(121)가 형성될 수 있다.The
제1 다이오드 소자(221)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 2개의 면이 형성된 판의 형상을 가질 수 있으며, 일면(도면을 기준으로 상면)에는 제1 캐소드(Ca1)가 형성되고, 다른 일면(도면을 기준으로 하면)에는 제1 애노드(A1)가 형성될 수 있다.The
또한, 제1 다이오드 소자(221)는 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제1 상부 플레이트(231a)에 부착될 수 있다. 전도성 접착제는 전기 전도성을 가지므로 제1 다이오드 소자(221)는 제1 상부 플레이트(231a)와 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the
특히, 제1 다이오드 소자(221)의 제1 애노드(A1)가 제1 상부 플레이트(231a)와 접촉될 수 있다.In particular, the first anode A1 of the
제2 다이오드 소자(222)는 반도체 소자로써 제2 다이오드(122)를 구현할 수 있다. 다시 말해, 제2 다이오드 소자(222) 내부에는 제2 다이오드(122)가 형성될 수 있다.The
제2 다이오드 소자(222)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 2개의 면이 형성된 판의 형상을 가질 수 있으며, 일면(도면을 기준으로 상면)에는 제2 캐소드(Ca2)가 형성되고, 다른 일면(도면을 기준으로 하면)에는 제2 애노드(A2)가 형성될 수 있다.The
또한, 제2 다이오드 소자(224)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제2 상부 플레이트(231b)에 부착될 수 있다. 전도성 접착제는 전기 전도성을 가지므로 제2 다이오드 소자(222)는 제2 상부 플레이트(231b)와 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the second diode element 224 may be attached to the second
특히, 제2 다이오드 소자(222)의 제2 애노드(A2)가 제2 상부 플레이트(231b)와 접촉될 수 있다.In particular, the second anode A2 of the
제1 상부 리드 프레임(201a)은 교류 단자(105)를 구현하며, 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제1 상부 플레이트(231a)에 부착될 수 있다. 전도성 접착제는 전기 전도성을 가지므로 제1 상부 리드 프레임(201a)은 제1 상부 플레이트(231a)와 전기적으로 연결될 수 있다.The first
그 결과, 제1 상부 리드 프레임(201a)은 제1 상부 플레이트(231a)를 통하여 제1 다이오드 소자(221)의 제1 애노드(A1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다시 말해, 교류 단자(105)는 제1 다이오드(121)의 제1 애노드(A1)와 전기적으로 연결될 수 있다.As a result, the first
제2 상부 리드 프레임(202a)은 제2 직류 단자(102)를 구현하며, 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제2 상부 플레이트(231b)에 부착될 수 있다. 전도성 접착제는 전기 전도성을 가지므로 제2 상부 리드 프레임(202a)은 제2 상부 플레이트(231b)와 전기적으로 연결될 수 있다.The second
그 결과, 제2 상부 리드 프레임(202a)은 제2 상부 플레이트(231b)를 통하여 제2 다이오드 소자(222)의 제2 애노드(A2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 의하여, 제2 직류 단자(102)는 제2 다이오드(122)의 제2 애노드(A2)와 전기적으로 연결될 수 있다.As a result, the second
전력 모듈(200)의 하부(200b)에는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 하부 기판(240), 제1 트랜지스터 소자(211), 제2 트랜지스터 소자(212), 제1 스페이서(251), 제2 스페이서(252), 제5 리드 프레임(205), 제2 하부 리드 프레임(202b), 제3 리드 프레임(203), 제4 리드 프레임(204)와 제1 하부 리드 프레임(201b)이 마련될 수 있다.The
하부 기판(240)은 하부 패턴 층(241), 하부 절연 층(243), 하부 전도 층(242)을 포함할 수 있다.The
하부 패턴 층(241)은 제1 및 제2 트랜지스터 소자(211, 212)와 리드 프레임(201, 205b, 202b) 사이를 전기적으로 연결하고, 반도체 소자(211, 212, 221, 222)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.The
구체적으로, 하부 패턴 층(241)은 제1 트랜지스터 소자(211)와 제1 하부 리드 프레임(201b)이 부착되는 제1 하부 플레이트(241a)와 제2 트랜지스터 소자(212)와 제2 하부 리드 프레임(202b)이 부착되는 제2 하부 플레이트(241b), 제3 리드 프레임(203)이 부착되는 제3 하부 플레이트(241c), 제4 리드 프레임(204)이 부착되는 제4 하부 플레이트(241d) 및 제5 리드 프레임(205)이 부착되는 제5 하부 플레이트(241e)를 포함할 수 있다.The
또한, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 하부 플레이트(241a, 241b, 241c, 241d, 241e)는 전기 전도율이 높고, 열을 방출하기 위하여 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 하부 플레이트(241a, 241b, 241c, 241d, 241e)는 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.Also, the first, second, third, fourth and fifth
하부 절연 층(243)은 하부 패턴 층(241)을 하부 전도 층(242) 및 외부로부터 절연시킬 수 있으며, 반도체 소자(211, 212, 221, 222)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.The lower
이러한 하부 절연 층(242)은 전기 전도율이 낮고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하부 절연 층(242)은 질화 알루미늄(AlN) 등의 세라믹 재료로 구성될 수 있다.The lower
하부 전도 층(242)는 전기적으로 접지될 수 있으며, 반도체 소자(211, 212, 221, 222)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.The lower
이러한 하부 전도 층(242)은 전기 전도율이 높고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하부 전도 층(242)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.The lower
제1 트랜지스터 소자(211)는 반도체 소자로써 제1 트랜지스터(111)를 구현할 수 있다. 다시 말해, 제1 트랜지스터 소자(211) 내부에는 제1 트랜지스터(111)가 형성될 수 있다.The
제1 트랜지스터 소자(211)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 2개의 면이 형성된 판의 형상을 가질 수 있으며, 일면(도면을 기준으로 상면)에는 제1 이미터(E1)와 제1 게이트(G1)가 형성되고, 다른 일면(도면을 기준으로 하면)에는 제1 콜렉터(Co1)가 형성될 수 있다.The
또한, 제1 트랜지스터 소자(211)는 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제1 하부 플레이트(231a)에 부착될 수 있다. 전도성 접착제는 전기 전도성을 가지므로 제1 트랜지스터 소자(211)는 제1 하부 플레이트(231a)와 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the
특히, 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 콜렉터(Co1)가 제1 하부 플레이트(241a)와 접촉될 수 있다.In particular, the first collector Co1 of the
제2 트랜지스터 소자(212)는 반도체 소자로써 제2 트랜지스터(112)를 구현할 수 있다. 다시 말해, 제2 트랜지스터 소자(212) 내부에는 제2 트랜지스터(112)가 형성될 수 있다.The
제2 트랜지스터 소자(212)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 2개의 면이 형성된 판의 형상을 가질 수 있으며, 일면(도면을 기준으로 상면)에는 제2 이미터(E2)와 제2 게이트(G2)가 형성되고, 다른 일면(도면을 기준으로 하면)에는 제2 콜렉터(Co2)가 형성될 수 있다.The
또한, 제2 트랜지스터 소자(212)는 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제2 하부 플레이트(231d)에 부착될 수 있다. 전도성 접착제는 전기 전도성을 가지므로 제2 트랜지스터 소자(212)는 제2 하부 플레이트(231b)와 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the
특히, 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 콜렉터(Co2)가 제2 하부 플레이트(241b)와 접촉될 수 있다.In particular, the second collector Co2 of the
제3 리드 프레임(203)은 제1 입력 단자(103)를 구현하며, 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제3 하부 플레이트(241c)에 부착될 수 있다. 또한, 제1 와이어(203a)은 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 게이트(G1)와 제3 리드 프레임(203)을 연결한다.The
그 결과, 제3 리드 프레임(203)은 제1 와이어(203a)를 통하여 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 게이트(G1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다시 말해, 제1 입력 단자(103)는 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 게이트(G1)와 전기적으로 연결될 수 있다.As a result, the
제4 리드 프레임(204)은 제2 입력 단자(104)를 구현하며, 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제4 하부 플레이트(241d)에 부착될 수 있다. 또한, 제2 와이어(204a)은 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 게이트(G2)와 제4 리드 프레임(204)을 연결한다.The
그 결과, 제4 리드 프레임(204)은 제2 와이어(204a)를 통하여 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 게이트(G2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다시 말해, 제2 입력 단자(104)는 제2 트랜지스터 소자(212)의 제1 게이트(G2)와 전기적으로 연결될 수 있다.As a result, the
제1 스페이서(251)는 제1 트랜지스터 소자(211) 및 제5 하부 플레이트(241e)에 부착된다. 구체적으로, 제1 스페이서(251)는 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 이미터(E1)에 부착될 수 있다.The
이때, 제1 스페이서(251)는 전도성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 스페이서(251)는 구리(Cu) 또는 구리-몰리브덴(CuMo)으로 구성될 수 있다.At this time, the
그 결과, 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 이미터(E1)는 제1 스페이서(251)를 통하여 제5 하부 플레이트(241e)와 전기적으로 연결될 수 있다.As a result, the first emitter E1 of the
또한, 제1 스페이서(251)는 제1 와이어(203a)와 제2 와이어(204a)를 설치할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 다시 말해, 제1 스페이서(251) 및 아래에서 설명할 제2 스페이서(252)에 의하여 상부 기판(230)과 하부 기판(240) 사이에 제1 와이어(203a)와 제2 와이어(204a)를 설치할 수 있는 공간이 형성된다.In addition, the
제2 스페이서(252)는 제2 트랜지스터 소자(212) 및 제1 하부 플레이트(241a)에 부착된다. 구체적으로, 제2 스페이서(252)는 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 이미터(E2)에 부착될 수 있다. The
이때, 제2 스페이서(252)는 전도성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 스페이서(252)는 구리(Cu) 또는 구리-몰리브덴(CuMo)으로 구성될 수 있다.At this time, the
그 결과, 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 이미터(E2)는 제2 스페이서(252)를 통하여 제1 하부 플레이트(241a)가 전기적으로 연결될 수 있다. 나아가, 제1 트랜지스터 소자(211)의 제2 이미터(E2)는 제1 하부 플레이트(241a)와 연결된 제1 하부 리드 프레임(201b)과 연결될 수 있다. 다시 말해, 제2 트랜지스터(112)의 제2 이미터(E2)는 교류 단자(105)와 연결될 수 있다.As a result, the second emitter E2 of the
제1 하부 리드 프레임(201b)은 제1 상부 리드 프레임(201a)과 함께 교류 전력이 출력되거나 입력되는 교류 단자(105)를 구현하며, 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제1 하부 플레이트(241a)에 부착될 수 있다. 전도성 접착제는 전기 전도성을 가지므로 제1 하부 리드 프레임(201b)은 제1 하부 플레이트(241a)와 전기적으로 연결될 수 있다.The first
그 결과, 제1 하부 리드 프레임(201b)은 제1 하부 플레이트(241a)를 통하여 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 콜렉터(Co1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다시 말해, 교류 단자(105)는 제1 다이오드(121)의 제1 애노드(A1) 및 제1 트랜지스터(111)의 제1 콜렉터(Co1)와 전기적으로 연결될 수 있다.As a result, the first
제2 하부 리드 프레임(202b)은 제2 상부 리드 프레임(202a)과 함께 외부 회로의 음극과 연결되는 제2 직류 단자(102)를 구현하며, 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제2 하부 플레이트(241b)에 부착될 수 있다. 전도성 접착제는 전기 전도성을 가지므로 제2 하부 리드 프레임(202b)은 제2 하부 플레이트(241b)와 전기적으로 연결될 수 있다.The second
그 결과, 제2 하부 리드 프레임(202b)은 제2 하부 플레이트(241b)를 통하여 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 콜렉터(Co2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 의하여, 제2 직류 단자(102)는 제2 다이오드(122)의 제2 애노드(A2) 및 제2 트랜지스터(112)의 제2 콜렉터(Co2)와 전기적으로 연결될 수 있다.As a result, the second
제5 리드 프레임(205)은 제1 직류 단자(101)를 구현하며, 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제5 하부 플레이트(241e)에 부착될 수 있다. 전도성 접착제는 전기 전도성을 가지므로 제5 리드 프레임(205)은 제5 하부 플레이트(241e)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
그 결과, 제5 리드 프레임(205)은 제5 하부 플레이트(241e) 및 제1 스페이서(251)를 통하여 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 이미터(E1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다시 말해, 제1 직류 단자(101)는 제1 트랜지스터(111)의 제1 이미터(E1)와 전기적으로 연결될 수 있다.As a result, the
상부(200a)의 제1 다이오드 소자(221)와 하부(200b)의 제1 스페이서(251)가 접촉되고 상부(200a)의 제2 다이오드 소자(222)와 하부(200b)의 제2 스페이서(252)가 접촉되도록 전력 모듈(200)의 상부(200a)와 하부(200b)는 결합된다.The
그 결과, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제1 트랜지스터 소자(211)와 제1 다이오드 소자(221)가 중첩되고, 제2 트랜지스터 소자(212)와 제2 트랜지스터 소자(211)가 중첩될 수 있다.As a result, as shown in FIGS. 4, 5, 6 and 7, the
도 4의 (a)를 참조하면 제1 트랜지스터 소자(211), 제1 스페이서(251)와 제1 다이오드 소자(221)가 중첩되어 배치된다. 구체적으로, 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 이미터(E1)가 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제1 스페이서(251)와 연결되고, 제1 다이오드 소자(221)의 제1 캐소드(Ca1)가 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제1 스페이서(251)와 연결된다. 그 결과, 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 이미터(E1)와 제1 다이오드 소자(221)의 제1 캐소드(Ca1)가 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 4A, the
제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 콜렉터(Co1)는 제1 하부 플레이트(241a)와 연결되고, 제1 하부 플레이트(241a)는 제1 하부 리드 프레임(201b)과 연결된다. 또한, 제1 다이오드 소자(221)의 제1 애노드(A1)는 제1 상부 플레이트(231a)와 연결되고, 제1 상부 플레이트(231a)는 제1 상부 리드 프레임(201a)과 연결된다. 제1 하부 리드 프레임(201b)과 제1 상부 리드 프레임(201a)은 제1 리드 프레임(201)을 구성하므로, 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 콜렉터(Co1)와 제1 다이오드 소자(221)의 제1 애노드(A1)는 제1 리드 프레임(201)과 전기적으로 연결될 수 있다.The first collector Co1 of the
또한, 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 게이트(G1)는 제1 와이어(203a)를 통하여 제3 리드 프레임(203)과 전기적으로 연결될 수 있다.The first gate G1 of the
제1 트랜지스터 소자(211), 제1 스페이서(251)와 제1 다이오드 소자(221), 제1 하부 플레이트(241a), 제1 상부 플레이트(231a) 및 제1 리드 프레임(201)이 배치됨으로 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 인하여, 도 4의 (b)에 도시된 바에 도시된 바와 같은 회로가 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 직류 단자(101)와 교류 단자(105) 사이에 제1 트랜지스터(111)와 제1 다이오드(121)가 병렬로 연결될 수 있다.Even if the
또한, 도 5의 (a)를 참조하면 제2 트랜지스터 소자(212), 제1 스페이서(252)와 제2 다이오드 소자(222)가 중첩되어 배치된다. 구체적으로, 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 이미터(E2)가 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제2 스페이서(252)와 연결되고, 제2 다이오드 소자(222)의 제2 캐소드(Ca2)가 전도성 접착제(미도시)를 통하여 제2 스페이서(252)와 연결된다. 그 결과, 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 이미터(E2)와 제2 다이오드 소자(222)의 제1 캐소드(Ca2)가 전기적으로 연결될 수 있다.5 (a), the
제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 콜렉터(Co2)는 제2 하부 플레이트(241b)와 연결되고, 제2 하부 플레이트(241b)는 제2 하부 리드 프레임(202b)과 연결된다. 또한, 제2 다이오드 소자(222)의 제2 애노드(A2)는 제2 상부 플레이트(231b)와 연결되고, 제2 상부 플레이트(231b)는 제2 상부 리드 프레임(202a)과 연결된다. 제2 하부 리드 프레임(202b)과 제2 상부 리드 프레임(202a)은 제2 리드 프레임(202)을 구성하므로, 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 콜렉터(Co2)와 제2 다이오드 소자(222)의 제2 애노드(A2)는 제2 리드 프레임(202)과 전기적으로 연결될 수 있다.The second collector Co2 of the
또한, 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 게이트(G2)는 제2 와이어(204a)를 통하여 제4 리드 프레임(204)과 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the second gate G2 of the
제2 트랜지스터 소자(212), 제2 스페이서(252)와 제2 다이오드 소자(222), 제2 하부 플레이트(241b), 제2 상부 플레이트(231b) 및 제2 리드 프레임(202)이 배치됨으로 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 인하여, 도 5의 (b)에 도시된 바에 도시된 바와 같은 회로가 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 직류 단자(102)와 교류 단자(105) 사이에 제2 트랜지스터(112)와 제2 다이오드(122)가 병렬로 연결될 수 있다.Even if the
도 6을 참조하면, 제1 스페이서(251)는 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 이미터(E1) 및 제1 다이오드 소자(221)의 제1 애노드(A1)와 연결된다.Referring to FIG. 6, the
또한, 제1 스페이서(251)는 제5 하부 플레이트(241e)와 연결된다. 이때, 제1 트랜지스터 소자(211)와 제5 하부 플레이트(241e) 사이의 단차를 극복하기 위하여, 제1 스페이서(251)는 제1 트랜지스터 소자(211)와 연결되는 제1 부분(251a)과 제5 하부 플레이트(241e)와 연결되는 제1 부분(251b) 사이에 두께의 차이가 있을 수 있다. 구체적으로, 제1 스페이서(251)의 제2 부분(251a)이 제1 부분(251b)보다 두꺼울 수 있다.Also, the
제5 하부 플레이트(241e)는 제5 리드 프레임(205)과 연결된다. 따라서, 제5 리드 프레임(205)은 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 이미터(E1) 및 제1 다이오드 소자(221)의 제1 애노드(A1)와 전기적으로 연결될 수 있다.The fifth
도 7을 참조하면, 제2 스페이서(252)는 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 이미터(E2) 및 제2 다이오드 소자(222)의 제2 캐소드(Ca2)와 연결된다.Referring to FIG. 7, the
또한, 제2 스페이서(252)는 제1 하부 플레이트(241a)와 연결된다. 이때, 제2 트랜지스터 소자(212)와 제1 하부 플레이트(241a) 사이의 단차를 극복하기 위하여, 제2 스페이서(252)는 제2 트랜지스터 소자(212)와 연결되는 제1 부분(252a)과 제1 하부 플레이트(241a)와 연결되는 제2 부분(252b) 사이에 두께의 차이가 있을 수 있다. 구체적으로, 제2 스페이서(252)의 제2 부분(252a)이 제1 부분(252b)보다 두꺼울 수 있다.In addition, the
제1 하부 플레이트(241a)는 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 콜렉터(Co1) 및 제1 리드 프레임(201)과 연결되고 제1 리드 프레임(201)는 제1 상부 플레이트(231a)를 통하여 제1 다이오드 소자(221)의 제1 애노드(A1)와 연결된다. 따라서, 제1 리드 프레임(201)은 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 콜렉터(Co1), 제1 다이오드 소자(221)의 제1 애노드(A1), 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 이미터(E2) 및 제2 다이오드 소자(222)의 제2 캐소드(Ca2)와 전기적으로 연결될 수 있다.The first
이상에서 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 트랜지스터 소자와 적어도 하나의 다이오드 소자를 포함하는 전력 모듈은 적어도 하나의 트랜지스터 소자와 적어도 하나의 다이오드 소자 각각을 중첩하여 배치할 수 있다. 그 결과, 전력 모듈이 차지하는 면적이 감소하며, 와이어를 배치하기 위한 공간을 확보하는 스페이서의 사용량을 최소화할 수 있다.As described above, the power module including the at least one transistor element and the at least one diode element can overlap the at least one transistor element and the at least one diode element, respectively. As a result, the area occupied by the power module is reduced, and the amount of the spacer used for securing the space for disposing the wires can be minimized.
이상에서는 일 실시예에 의한 전력 모듈의 구조에 대하여 설명하였다.The structure of the power module according to one embodiment has been described above.
이하에서는 일 실시예에 의한 전력 모듈의 제조 과정에 대하여 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the power module according to one embodiment will be described.
도 8, 도 9 및 도 10은 일 실시예에 의한 전력 모듈의 제조 과정을 도시한다. 구체적으로, 도 8은 일 실시예에 의한 전력 모듈의 상부를 제조하는 과정을 도시하고, 도 9는 일 실시예에 의한 전력 모듈의 하부를 제조하는 과정을 도시한다. 또한, 도 10은 일 실시예에 의한 전력 모듈의 상부와 하부를 결합하는 것을 도시한다.8, 9 and 10 illustrate a process of manufacturing a power module according to an embodiment. Specifically, FIG. 8 illustrates a process of fabricating an upper portion of a power module according to an embodiment, and FIG. 9 illustrates a process of fabricating a lower portion of a power module according to an embodiment. Figure 10 also illustrates coupling top and bottom of a power module according to one embodiment.
우선, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 상부 플레이트(231a, 231b)를 포함하는 상부 기판(230)이 제조된다.First, as shown in FIG. 8A, an
상부 기판(230)은 인쇄 회로 기판을 채용할 수 있으며, 상부 패턴 층(231), 상부 절연 층(232), 상부 전도 층(232)을 포함할 수 있다.The
이때, 상부 패턴 층(231)에는 선택적 식각 공정을 통하여 제1 및 제2 상부 플레이트(231a, 231b)가 형성될 수 있다. 도 8의 (a)에는 직사각형 형태의 제1 및 제2 상부 플레이트(231a, 231b)가 도시되었으나, 제1 및 제2 상부 플레이트(231a, 231b)의 형상은 도 8의 (a)에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며 제1 상부 플레이트(231a)와 제2 상부 플레이트(231b)가 분리되어 형성되면 충분하다.At this time, the first and second
이후, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 상부 플레이트(231a) 상에는 제1 다이오드 소자(221)가 배치되고, 제2 상부 플레이트(231b) 상에는 제2 다이오드 소자(222)가 배치된다. 예를 들어, 제1 다이오드 소자(221)와 제2 다이오드 소자(222)가 각각 제1 상부 플레이트(231a)와 제2 상부 플레이트(231b) 상에 고정되도록, 제1 상부 플레이트(231a)와 제2 상부 플레이트(231b) 각각에 전도성 접착제가 도포되고 제1 다이오드 소자(221)와 제2 다이오드 소자(222)가 배치될 수 있다.8 (b), a
이때, 제1 다이오드 소자(221)는 제1 애노드(A1)가 제1 상부 플레이트(231a)와 접촉되도록 배치되며, 제2 다이오드 소자(222)는 제2 애노드(A2)가 제2 상부 플레이트(231b)와 접촉하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 도면을 기준으로 제1 다이오드 소자(221)는 제1 캐소드(Ca1)가 상측을 향하고 제1 애노드(A1)가 하측을 향하도록 배치되고, 제2 다이오드 소자(222)는 제2 캐소드(Ca2)가 상측을 향하고 제2 애노드(A2)가 하측을 향하도록 배치될 수 있다.At this time, the
이후, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 제1 상부 플레이트(231a) 상에는 제1 상부 리드 프레임(201a)이 배치되고, 제2 상부 플레이트(231b) 상에는 제2 상부 리드 프레임(202a)이 배치된다. 예를 들어, 제1 및 제2 상부 리드 프레임(201a, 202a)이 각각 제1 및 제2 상부 플레이트(231a, 231b) 상에 고정되도록, 제1 및 제2 상부 플레이트(231a, 231b)에 전도성 접착제가 도포되고 제1 및 제2 상부 리드 프레임(201a, 202a)이 제1 및 제2 상부 플레이트(231a, 231b) 상에 각각 배치될 수 있다.8 (c), a first
또한, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 하부 플레이트(241a, 241b, 241c, 241d, 241e)를 포함하는 상부 기판(240)이 제조된다.9A, the
하부 기판(240)은 인쇄 회로 기판을 채용할 수 있으며, 하부 패턴 층(241), 하부 절연 층(232), 하부 전도 층(232)을 포함할 수 있다.The
이때, 하부 패턴 층(241)에는 선택적 식각 공정을 통하여, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 하부 플레이트(241a, 241b, 241c, 241d, 241e)가 형성될 수 있다. 도 9의 (a)에는 직사각형 형태의 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 하부 플레이트(241a, 241b, 241c, 241d, 241e)가 도시되었으나, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 하부 플레이트(241a, 241b, 241c, 241d, 241e)의 형상은 도 9의 (a)에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며 제1 하부 플레이트(241a), 제2 하부 플레이트(241b), 제3 하부 플레이트(241c), 제4 하부 플레이트(241d) 및 제5 하부 플레이트(241e)가 분리되어 형성되면 충분하다.At this time, the first, second, third, fourth and fifth
이후, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 하부 플레이트(241a) 상에는 제1 트랜지스터 소자(211)가 배치되고, 제2 하부 플레이트(241b) 상에는 제2 트랜지스터 소자(212)가 배치된다. 예를 들어, 제1 트랜지스터 소자(211)와 제2 트랜지스터 소자(212)가 각각 제1 하부 플레이트(241a)와 제2 하부 플레이트(241b) 상에 고정되도록, 제1 하부 플레이트(241a)와 제2 하부 플레이트(241b) 각각에 전도성 접착제가 도포되고 제1 트랜지스터 소자(211)와 제2 트랜지스터 소자(212)가 배치될 수 있다.9B, a
이때, 제1 트랜지스터 소자(211)는 제1 콜렉터(Co1)가 제1 하부 플레이트(241a)와 접촉되도록 배치되며, 제2 트랜지스터 소자(212)는 제2 콜렉터(Co1)가 제2 하부 플레이트(241b)와 접촉되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 도면을 기준으로 제1 트랜지스터 소자(211)는 제1 이미터(E1)가 상측을 향하고 제1 콜렉터(Co1)가 하측을 향하도록 배치되고, 제2 트랜지스터 소자(212)는 제2 이미터(E2)가 상측을 향하고 제2 콜렉터(Co2)가 하측을 향하도록 배치될 수 있다.At this time, the
이후, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 제1 하부 플레이트(241a) 상에는 제1 하부 리드 프레임(201b)이 배치되고, 제2 하부 플레이트(241b) 상에는 제2 하부 리드 프레임(202b)이 배치된다. 또한, 제3 하부 플레이트(241c) 상에는 제3 리드 프레임(203)이 배치되고, 제4 하부 플레이트(241d) 상에는 제4 리드 프레임(204)이 배치된다. 또한, 제5 하부 플레이트(241e) 상에는 제5 리드 프레임(205)이 배치된다. 예를 들어, 제1 및 제2 하부 리드 프레임(201b, 202b)이 각각 제1 및 제2 하부 플레이트(241a, 241b) 상에 고정되도록, 제1 및 제2 상부 플레이트(241a, 241b)에 전도성 접착제가 도포되고 제1 및 제2 상부 리드 프레임(201b, 202b)이 제1 및 제2 상부 플레이트(241a, 241b) 상에 각각 배치될 수 있다. 또한, 제3, 제4 및 제5 리드 프레임(203, 204, 205)이 각각 제3, 제4 및 제5 하부 플레이트(241c, 241d, 241e) 상에 고정되도록, 제3, 제4 및 제5 하부 플레이트(241c, 241d, 241e)에 전도성 접착제가 도포되고 제3, 제4 및 제5 리드 프레임(203, 204, 205)이 각각 제3, 제4 및 제5 하부 플레이트(241c, 241d, 241e) 상에 배치될 수 있다.9 (c), a first
또한, 제1 트랜지스터 소자(211)와 제5 하부 플레이트(241e) 상에는 제1 스페이서(251)가 배치되고, 제2 트랜지스터 소자(212)와 제1 하부 플레이트(241a) 상에는 제2 스페이서(252)가 배치된다. 예를 들어, 제1 트랜지스터 소자(211)와 제5 하부 플레이트(241e)에 전도성 접착제가 도포되고, 제1 스페이서(251)가 제1 트랜지스터 소자(211)와 제5 하부 플레이트(241e) 상에 배치될 수 있다. 또한, 제2 트랜지스터 소자(212)와 제1 하부 플레이트(241a)에 전도성 접착제가 도포되고, 제2 스페이서(252)가 제2 트랜지스터 소자(212)와 제1 하부 플레이트(241a) 상에 배치될 수 있다.A
이때, 제1 스페이서(251)는 제1 트랜지스터 소자(211)와 제5 하부 플레이트(241e) 사이의 단차를 극복하기 위하여 제1 트랜지스터 소자(211) 상에 배치되는 부분의 두께와 제5 하부 플레이트(241e) 상에 배치되는 부분의 두께가 상이할 수 있다. 또한, 제2 스페이서(252)는 제2 트랜지스터 소자(212)와 제1 하부 플레이트(241a) 사이의 단차를 극복하기 위하여 제2 트랜지스터 소자(212) 상에 배치되는 부분의 두께와 제1 하부 플레이트(241a) 상에 배치되는 부분의 두께가 상이할 수 있다.In order to overcome the step between the
이후, 제1 와이어(203a)가 제1 트랜지스터 소자(211)의 제1 게이트(G1)로부터 제3 리드 프레임(203)으로 연장되고, 제2 와이어(204a)가 제2 트랜지스터 소자(212)의 제2 게이트(G2)로부터 제4 리드 프레임(204)으로 연장될 수 있다.Thereafter, the
전력 모듈(200)의 상부(200a)와 하부(200b)가 제조된 이후, 도 10에 도시된 바와 같이 상부(200a)와 하부(200b)가 결합된다.After the
이때, 전도상 접착제를 이용하여 제1 다이오드(221)의 제1 캐소드(Ca1)가 제1 스페이서(251)에 부착되고, 제2 다이오드(222)의 제2 캐소드(Ca2)가 제2 스페이서(252)에 부착될 수 있다. 또한, 전도상 접착제를 이용하여 제1 상부 리드 프레임(201a)이 제1 하부 리드 프레임(201b)에 부착되고, 제2 상부 리드 프레임(202a)이 제2 하부 리드 프레임(201b)에 부착될 수 있다.At this time, the first cathode Ca1 of the
이상에서는 전력 모듈(200)의 제작에 관하여, 전력 모듈(200)의 상부(200a)와 하부(200b)를 별도로 제작하고, 상부(200a)와 하부(200b)를 부착하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Although the
예를 들어, 하부 기판(240)을 마련하고, 하부 기판(240) 상에 제1 트랜지스터 소자(211), 제2 트랜지스터 소자(212), 제1 하부 리드 프레임(201b), 제2 하부 리드 프레임(202b), 제3 리드 프레임(203), 제4 리드 프레임(204), 제5 리드 프레임(205)을 배치할 수 있다. 이후, 제1 및 제2 트랜지스터 소자(211, 212) 상에 제1 및 제2 스페이서(251, 252)를 배치하고, 제1 및 제2 스페이서(251, 252) 상에 제1 및 제2 다이오드(221, 222)를 배치할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 하부 리드 프레임(201b, 202b) 상에 제1 및 제2 상부 리드 프레임(201a, 202a)를 배치하고, 제1 및 제2 상부 리드 프레임(201a, 202a)과 제1 및 제2 다이오드(221, 222) 상에 상부 기판(230)을 배치할 수 있다.For example, a
이상에서는 일 실시예에 의한 전력 모듈을 설명하였다.The power module according to one embodiment has been described above.
이하에서는 다른 일 실시예에 의한 전력 모듈을 설명한다.Hereinafter, a power module according to another embodiment will be described.
도 11은 다른 일 실시예에 의한 전력 모듈의 상부와 하부를 분리 도시한다. 도 12는 다른 일 실시예에 의한 전력 모듈의 단면을 도시한다.11 is a top view and a bottom view of a power module according to another embodiment. 12 shows a cross section of a power module according to another embodiment.
도 11의 (a)를 참조하면, 전력 모듈(300)의 상부(300a)에는 상부 전도 층(332), 상부 절연 층(333), 제1 상부 플레이트(331a), 제2 상부 플레이트(331b), 제1 상부 리드 프레임(301a), 제2 상부 리드 프레임(301b), 제1 상부 플레이트(331a)에 배치된 제1 다이오드 소자(321), 제2 상부 플레이트(331b)에 배치된 제2 다이오드 소자(322)가 마련된다.11A, an upper
전력 모듈(300)의 상부(300a)의 구성은 앞서 설명된 전력 모듈(200)의 상부(200a, 도 3 참조)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.The configuration of the
또한, 도 11의 (b)를 참조하면, 전력 모듈(300)의 하부(300b)에는 하부 전도 층(342), 하부 절연 층(343), 제1 하부 플레이트(341a), 제2 하부 플레이트(341b), 제3 하부 플레이트(341c), 제4 하부 플레이트(341d), 제5 하부 플레이트(341e), 제1 하부 리드 프레임(301b), 제2 하부 리드 프레임(302b), 제3 리드 프레임(303), 제4 리드 프레임(304), 제5 리드 프레임(305), 제1 하부 플레이트(341a)에 배치된 제1 트랜지스터 소자(311), 제2 하부 플레이트(341b)에 배치된 제2 트랜지스터 소자(312), 제1 트랜지스터 소자(311)와 제1 하부 플레이트(341a)를 연결하는 제1 스페이서(351), 제2 트랜지스터 소자(312)와 제5 하부 플레이트(341e)를 연결하는 제2 스페이서(352), 제1 트랜지스터 소자(311)와 제3 리드 프레임(303)을 연결하는 제1 와이어(303a) 및 제2 트랜지스터 소자(312)와 제4 리드 프레임(304)을 연결하는 제2 와이어(304a)가 마련될 수 있다.11 (b), a lower
이때, 제1 스페이서(351)는 제1 트랜지스터 소자(311)와 제1 하부 플레이트(341a) 사이의 단차를 극복하기 위하여 제1 트랜지스터 소자(311)으로부터 제1 하부 플레이트(341a)로 절곡되어 마련될 수 있다. The
구체적으로, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 스페이서(351)의 제1 부분(351a)은 제1 트랜지스터 소자(311) 상에 마련되며, 제1 스페이서(351)의 제2 부분(351b)은 제1 트랜지스터 소자(311)로부터 제5 하부 플레이트(341e)를 향하여 절곡될 수 있다.12 (a), the
또한, 제2 스페이서(352)는 제2 트랜지스터 소자(312)와 제5 하부 플레이트(341e) 사이의 단차를 극복하기 위하여 제2 트랜지스터 소자(312)으로부터 제5 하부 플레이트(341e)로 절곡되어 마련될 수 있다.The
구체적으로, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 스페이서(352)의 제1 부분(352a)은 제2 트랜지스터 소자(312) 상에 마련되며, 제2 스페이서(352)의 제2 부분(352b)은 제2 트랜지스터 소자(312)로부터 제1 하부 플레이트(341a)를 향하여 절곡될 수 있다.12 (b), the
제1 및 제2 스페이서(351, 352)를 제외한 전력 모듈(300)의 하부(300b)의 구성은 앞서 설명된 전력 모듈(200)의 하부(200b, 도 4 참조)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.The configuration of the
이상에서는 게시된 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 게시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 요지를 벗어남 없이 게시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 게시된 발명으로부터 개별적으로 이해될 수 없다.While the invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.
100: 전력 모듈
101: 제1 직류 단자
102: 제2 직류 단자
103: 제1 입력 단자
104: 제2 입력 단자
105: 교류 단자
111: 제1 트랜지스터
112: 제2 트랜지스터
121: 제1 다이오드
122: 제2 다이오드
200: 전력 모듈
200a: 상부
200b: 하부
201: 제1 리드 프레임
201a: 제1 상부 리드 프레임
201b: 제1 하부 리드 프레임
202: 제2 리드 프레임
202a: 제2 상부 리드 프레임
202b: 제2 하부 리드 프레임
203: 제3 리드 프레임
204: 제4 리드 프레임
205: 제5 리드 프레임
211: 제1 트랜지스터 소자
212: 제2 트랜지스터 소자
221: 제1 다이오드 소자
222: 제2 다이오드 소자
230: 상부 기판
231: 상부 패턴 층
231a: 제1 상부 플레이트
231b: 제2 상부 플레이트
232: 상부 전도 층
233: 상부 절연 층
240: 하부 기판
241: 하부 패턴 층
241a: 제1 하부 플레이트
241b: 제2 하부 플레이트
241c: 제3 하부 플레이트
241d: 제4 하부 플레이트
241e: 제5 하부 플레이트
242: 하부 전도 층
243: 하부 절연 층
251: 제1 스페이서
252: 제2 스페이서100: power module 101: first DC terminal
102: second DC terminal 103: first input terminal
104: Second input terminal 105: AC terminal
111: first transistor 112: second transistor
121: first diode 122: second diode
200:
200b: lower part 201: first lead frame
201a: first
202:
202b: second lower lead frame 203: third lead frame
204: fourth lead frame 205: fifth lead frame
211: first transistor element 212: second transistor element
221: first diode element 222: second diode element
230: upper substrate 231: upper pattern layer
231a: first
232: upper conductive layer 233: upper insulating layer
240: lower substrate 241: lower pattern layer
241a: first
241c: third
241e: fifth lower plate 242: lower conductive layer
243: lower insulating layer 251: first spacer
252: second spacer
Claims (15)
상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자와 마주보게 배치되며, 평평한 판 형상의 적어도 하나의 다이오드 소자;
상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자와 상기 적어도 하나의 다이오드 소자 사이에 배치되는 적어도 하나의 스페이서;
상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자를 지지하는 하부 기판; 및
상기 적어도 하나의 다이오드 소자를 지지하는 상부 기판을 포함하는 전력 모듈.At least one transistor element in the form of a flat plate;
At least one diode element disposed opposite the at least one transistor element and in the form of a flat plate;
At least one spacer disposed between the at least one transistor element and the at least one diode element;
A lower substrate supporting the at least one transistor element; And
And an upper substrate supporting the at least one diode element.
상기 적어도 하나의 트랜지스터 각각은 전류가 유입되는 전류 유입 단자, 상기 전류가 유출되는 전류 유출 단자, 상기 전류 유입 단자 및 상기 전류 유출 단자를 통한 전류의 유입 및 유출을 제어하는 전류 제어 단자를 포함하고,
상기 적어도 하나의 다이오드 소자 각각은 전류가 유입되는 전류 유입 단자 및 상기 전류가 유출되는 전류 유출 단자를 포함하는 전력 모듈.The method according to claim 1,
Wherein each of the at least one transistor includes a current input terminal through which a current flows, a current output terminal through which the current flows out, a current control terminal that controls the flow of current through the current input terminal and the current output terminal,
Wherein each of the at least one diode element includes a current input terminal through which current flows and a current output terminal through which the current flows.
상기 적어도 하나의 스페이서 각각은 상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터의 전류 유입 단자와 연결되는 전력 모듈.3. The method of claim 2,
Wherein each of the at least one spacer is connected to a current outlet terminal of the at least one diode element and a current inlet terminal of the at least one transistor.
상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 각각 연결되는 적어도 하나의 제1 리드 프레임;
상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유입 단자 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 각각 연결되는 적어도 하나의 제2 리드 프레임;
상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자 각각과 연결되는 적어도 하나의 제3 리드 프레임을 더 포함하는 전력 모듈.The method of claim 3,
At least one first lead frame connected to the current outlet terminal of the at least one diode element and the current inlet terminal of the at least one transistor element, respectively;
At least one second lead frame connected to a current input terminal of the at least one diode element and a current output terminal of the at least one transistor element, respectively;
And at least one third lead frame coupled to each of the current control terminals of the at least one transistor element.
상기 적어도 하나의 제1 리드 프레임 각각은 상기 적어도 하나의 스페이서를 통하여 상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터의 전류 유입 단자와 연결되는 전력 모듈.5. The method of claim 4,
Wherein each of the at least one first lead frame is connected to the current outlet terminal of the at least one diode element and the current inlet terminal of the at least one transistor through the at least one spacer.
상기 상부 기판은 상기 적어도 하나의 다이오드의 전류 유입 단자와 각각 연결되는 적어도 하나의 상부 전도성 플레이트를 포함하고,
상기 하부 기판은 상기 적어도 하나의 트랜지스터의 전류 유출 단자와 각각 연결되는 적어도 하나의 하부 전도성 플레이트를 포함하는 전력 전력 모듈.5. The method of claim 4,
Wherein the upper substrate comprises at least one upper conductive plate connected to a current inlet terminal of the at least one diode,
Wherein the lower substrate comprises at least one lower conductive plate coupled to a current outlet terminal of the at least one transistor, respectively.
상기 적어도 하나의 제2 리드 프레임 각각은 상기 적어도 하나의 상부 전도성 플레이트 및 상기 적어도 하나의 하부 전도성 플레이트를 통하여 상기 적어도 하나의 다이오드 소자의 전류 유입 단자 및 상기 적어도 하나의 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 각각 연결되는 전류 전력 모듈.The method according to claim 6,
Each of said at least one second leadframe is connected to a current inlet terminal of said at least one diode element and a current outlet terminal of said at least one transistor element through said at least one upper conductive plate and said at least one lower conductive plate Current power module connected.
상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자 각각과 마주보게 배치되며, 평평한 판 형상의 제1 및 제2 다이오드 소자;
상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자 각각과 상기 제1 및 제2 다이오드 소자 각각 사이에 배치되는 제1 및 제2 스페이서;
상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자를 지지하는 하부 기판; 및
상기 제1 및 제2 다이오드 소자를 지지하는 상부 기판을 포함하는 전력 모듈.First and second transistor elements of a flat plate shape;
First and second diode elements arranged to face the first and second transistor elements, respectively;
First and second spacers disposed between each of the first and second transistor elements and the first and second diode elements, respectively;
A lower substrate supporting the first and second transistor elements; And
And an upper substrate supporting the first and second diode elements.
상기 제1 및 제2 트랜지스터 소자 각각은 전류가 유입되는 전류 유입 단자, 상기 전류가 유출되는 전류 유출 단자 및 상기 전류 유입 단자 및 상기 전류 유출 단자를 통한 전류의 유입 및 유출을 제어하는 전류 제어 단자를 포함하고,
상기 제1 및 제2 다이오드 소자 각각은 전류가 유입되는 전류 유입 단자 및 상기 전류가 유출되는 전류 유출 단자를 포함하는 전력 모듈.9. The method of claim 8,
Each of the first and second transistor elements includes a current input terminal through which current flows, a current output terminal through which the current flows out, and a current control terminal for controlling the flow of current through the current input terminal and the current output terminal Including,
Wherein each of the first and second diode elements includes a current input terminal through which current flows and a current output terminal through which the current flows out.
상기 제1스페이서는 상기 제1 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제1 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결되고,
상기 제2 스페이서는 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유출 단자, 제2 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자, 제1 다이오드 소자의 전류 유입 단자 및 제2 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결되는 전력 모듈.10. The method of claim 9,
The first spacer is connected to the current output terminal of the first diode element and the current input terminal of the first transistor element,
And the second spacer is connected to the current output terminal of the second diode element, the current input terminal of the second transistor element, the current input terminal of the first diode element, and the current output terminal of the second transistor element.
상기 제1 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제1 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 제1 리드 프레임;
상기 제2 다이오드 소자의 전류 유입 단자 및 제2 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결되는 제2 리드 프레임;
상기 제1 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자와 연결되는 제3 리드 프레임;
상기 제2 트랜지스터 소자의 전류 제어 단자와 연결되는 제4 리드 프레임; 및
상기 제1 다이오드 소자의 전류 유입 단자, 제1 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자, 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제2 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 제5 리드 프레임을 포함하는 전력 모듈.11. The method of claim 10,
A first lead frame connected to a current output terminal of the first diode element and a current input terminal of the first transistor element;
A second lead frame connected to a current input terminal of the second diode element and a current output terminal of the second transistor element;
A third lead frame connected to a current control terminal of the first transistor element;
A fourth lead frame connected to a current control terminal of the second transistor element; And
And a fifth lead frame connected to a current input terminal of the first diode element, a current output terminal of the first transistor element, a current output terminal of the second diode element, and a current input terminal of the second transistor element.
상기 제1 리드 프레임은 상기 제1 스페이서를 통하여 제1 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제1 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 전력 모듈.12. The method of claim 11,
Wherein the first lead frame is connected to the current output terminal of the first diode element and the current input terminal of the first transistor element through the first spacer.
상기 상부 기판은 상기 제1 다이오드 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 제1 상부 플레이트와 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 제2 상부 플레이트를 포함하고,
상기 하부 기판은 상기 제1 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결되는 제1 하부 플레이트와 상기 제2 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결되는 제2 하부 플레이트를 포함하는 전력 모듈.12. The method of claim 11,
The upper substrate includes a first upper plate connected to a current input terminal of the first diode element and a second upper plate connected to a current input terminal of the second diode element,
Wherein the lower substrate includes a first lower plate connected to a current output terminal of the first transistor element and a second lower plate connected to a current output terminal of the second transistor element.
상기 제2 리드 프레임은,
상기 제2 상부 플레이트를 통하여 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유입 단자와 연결되고,
상기 제2 하부 플레이트를 통하여 상기 제2 다이오드 소자의 전류 유출 단자와 연결되는 전력 모듈.14. The method of claim 13,
The second lead frame has a first lead-
Connected to a current input terminal of the second diode element through the second top plate,
And connected to the current output terminal of the second diode element through the second lower plate.
상기 제5 리드 프레임은,
상기 제1 상부 플레이트를 통하여 상기 제1 다이오드 소자의 전류 유입 단자와 연결되고,
상기 제1 하부 플레이트를 통하여 상기 제1 트랜지스터 소자의 전류 유출 단자와 연결되고,
상기 제2 스페이서를 통하여 제2 다이오드 소자의 전류 유출 단자 및 제2 트랜지스터 소자의 전류 유입 단자와 연결되는 전력 모듈.12. The method of claim 11,
The fifth lead frame may include:
Connected to a current input terminal of the first diode element through the first top plate,
Connected to the current output terminal of the first transistor element through the first lower plate,
And a current outlet of the second diode element and a current input terminal of the second transistor element through the second spacer.
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