KR20180094700A - Power module including heat sink - Google Patents

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KR20180094700A
KR20180094700A KR1020170021181A KR20170021181A KR20180094700A KR 20180094700 A KR20180094700 A KR 20180094700A KR 1020170021181 A KR1020170021181 A KR 1020170021181A KR 20170021181 A KR20170021181 A KR 20170021181A KR 20180094700 A KR20180094700 A KR 20180094700A
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박영진
오헌철
이정현
조희진
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엘지전자 주식회사
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    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Abstract

A power module according to an embodiment of the present invention includes a chip assembly including at least one power semiconductor chip, a coupling part spaced apart from the chip assembly by a predetermined distance, a chip assembly receiving part including the chip assembly and the coupling part, a first heat sink formed on the upper side of the chip assembly receiving part, and a cover coupled to the upper side of the first heat sink and forming a first flow path between the first heat sink and the cover. The first heat sink includes a first plate in contact with the upper side of the chip assembly, and a plurality of pins formed on a position of the first plate in contact with the chip assembly, wherein the plurality of pins have different heights. Accordingly, the present invention can prevent the outline part of the chip assembly from being damaged or broken.

Description

히트싱크를 구비하는 파워 모듈{POWER MODULE INCLUDING HEAT SINK}POWER MODULE INCLUDING HEAT SINK < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 전기자동차, 하이브리드차, 연료전지차 등과 같은 친환경 자동차, 및 에어컨 등의 가전 기기에 구비되는 파워 모듈에 대한 것이다. The present invention relates to a power module provided in an environmentally friendly automobile such as an electric car, a hybrid car, a fuel cell car and the like, and an electric appliance such as an air conditioner.

일반적으로 전기자동차, 하이브리드차, 연료전지차와 같은 친환경 자동차나, 에어컨 등과 같은 가전 기기에는 구동 수단으로서 모터가 구비될 수 있다. 이러한 모터는 제어기의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의해 직류전압을 삼상 전압으로 변환시키는 인버터로부터 전력 케이블을 통해 전달되는 삼상 전류에 의해 구동될 수 있다.2. Description of the Related Art Generally, an electric motor, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, and a home electric appliance such as an air conditioner may be equipped with a motor as driving means. These motors can be driven by a three-phase current delivered through a power cable from an inverter that converts the DC voltage to a three-phase voltage by a pulse width modulation (PWM) signal from the controller.

상기 인버터에는 전원 공급부로부터 공급되는 전원을 이용하여 모터를 구동하기 위한 전원을 공급하는 동작을 수행하는 전력 반도체가 구비될 수 있다. 전력 반도체는 스위칭 동작을 통해 모터를 구동하기 위한 전원을 공급할 수 있다. 전력 반도체 칩에 포함되는 전력 반도체로는 종래에는 GTO(gate turn-off thyristor) 반도체 소자가 사용되었으나, 현재에는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 반도체 소자가 사용되고 있는 실정이다.The inverter may be provided with a power semiconductor that performs an operation of supplying power for driving the motor using a power supplied from a power supply unit. The power semiconductor can supply power for driving the motor through the switching operation. As a power semiconductor included in a power semiconductor chip, a gate turn-off thyristor (GTO) semiconductor device has been conventionally used, but nowadays, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) semiconductor device is used.

전력 반도체의 스위칭 동작 시에는, 전력 반도체 칩 및 그를 포함하는 칩 어셈블리 내부의 온도가 높아지게 된다. 내부의 온도가 과도하게 높아짐에 따라, 전력 반도체가 손상될 가능성이 존재한다. 전력 반도체가 손상되는 경우, 모터의 동작이 정상적으로 이루어지지 못할 수 있다. 이에 따라, 전력 반도체 칩 및 칩 어셈블리의 과열을 방지하기 위해서는 적절한 냉각 방법이 필수적으로 도입되어야 한다.During the switching operation of the power semiconductor, the temperature inside the power semiconductor chip and the chip assembly including the power semiconductor chip becomes high. As the internal temperature becomes excessively high, there is a possibility that the power semiconductor is damaged. If the power semiconductor is damaged, the operation of the motor may not be normally performed. Accordingly, an appropriate cooling method must be introduced to prevent overheating of the power semiconductor chip and the chip assembly.

이를 위해, 전력 반도체 칩을 포함하는 파워 모듈은, 스위칭 동작 시 칩 어셈블리의 냉각을 위한 히트싱크를 포함할 수 있다. 상기 히트싱크는 칩 어셈블리의 상면과 하면 중 어느 하나의 면에 부착되는 단면 히트싱크와, 양면에 모두 부착되는 양면 히트싱크를 포함할 수 있다.To this end, the power module including the power semiconductor chip may include a heat sink for cooling the chip assembly during the switching operation. The heat sink may include a cross-sectional heat sink attached to one of a top surface and a bottom surface of the chip assembly, and a both-side heat sink attached to both surfaces.

이러한 히트싱크를 칩 어셈블리에 부착함에 있어, 냉각 효율을 높이기 위해서는 히트싱크와 칩 어셈블리 사이의 밀착성이 높아야 한다. 즉, 히트싱크는 칩 어셈블리의 일면과 부착시 완전히 밀착될 필요가 있다. 또한, 수냉식 히트싱크의 경우, 칩 어셈블리의 상부 및 하부로 냉각수가 흐르므로, 냉각수의 유출을 방지하기 위해서는 전력 반도체 칩의 외곽에서 스크류를 이용하여 히트싱크와 칩 어셈블리를 밀착시켜야 한다. In attaching such a heat sink to the chip assembly, the adhesion between the heat sink and the chip assembly must be high in order to improve the cooling efficiency. That is, the heat sink needs to be completely in close contact with one side of the chip assembly. Further, in the case of the water-cooled heat sink, since the cooling water flows to the upper and lower portions of the chip assembly, the heat sink and the chip assembly must be closely contacted with each other using screws at the outer side of the power semiconductor chip.

이를 위해, 스크류가 삽입되어 히트싱크와 칩 어셈블리를 밀착시키면서, 칩 어셈블리의 수용 공간을 확보하기 위한 체결부가, 상기 칩 어셈블리와 소정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 종래의 경우, 체결부의 높이는 칩 어셈블리의 높이보다 낮게 형성함으로써, 스크류의 체결시 가해지는 압력을 이용하여 히트싱크를 칩 어셈블리에 밀착시킬 수 있다. For this purpose, a fastening portion for securing a space for accommodating the chip assembly while inserting the screw and closely contacting the heat sink and the chip assembly may be formed at a predetermined distance from the chip assembly. In the conventional case, the height of the fastening portion is made lower than the height of the chip assembly, so that the heat sink can be brought into close contact with the chip assembly by using the pressure applied when the screw is fastened.

그러나, 종래 방식의 경우 스크류 부분, 즉 칩 어셈블리의 외곽 부분에 상대적으로 큰 힘이 가해짐으로써, 칩 어셈블리 또는 이에 포함된 전력 반도체 칩의 외곽 부분이 파손되거나 손상될 우려가 존재한다. However, in the conventional method, there is a fear that a relatively large force is applied to the screw portion, that is, the outer portion of the chip assembly, whereby the chip assembly or the outer portion of the power semiconductor chip included therein may be damaged or damaged.

또한, 스크류 부분에 큰 힘이 가해지고, 중앙 부분에는 상대적으로 약한 힘이 가해지지 않으므로 히트싱크가 휘어질 수 있다. 그 결과, 칩 어셈블리의 중앙 부분과 히트싱크 간의 밀착성이 떨어질 수 있다. 이에 따라 칩 어셈블리에서 발생하는 열이 히트싱크로 효과적으로 전달되지 못하게 되어 방열 또는 냉각 성능이 저하될 수 있다.Further, a large force is applied to the screw portion, and a relatively weak force is not applied to the center portion, so that the heat sink can be bent. As a result, the adhesion between the central portion of the chip assembly and the heat sink may be deteriorated. As a result, the heat generated in the chip assembly can not be effectively transmitted to the heat sink, and the heat dissipation or cooling performance may be deteriorated.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전력 반도체 칩을 포함하는 칩 어셈블리와 히트싱크의 체결 시 가해지는 힘에 의해, 칩 어셈블리 또는 전력 반도체 칩의 외곽 부분이 파손되거나 손상되는 현상을 방지하면서, 히트싱크와 칩 어셈블리 간의 밀착성을 높일 수 있는 파워 모듈을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat sink and a method of manufacturing the same that prevent the outer periphery of a chip assembly or a power semiconductor chip from being damaged or damaged by a force applied when a chip assembly including a power semiconductor chip and a heat sink are fastened, And a power module capable of enhancing the adhesion between the chip assembly and the chip assembly.

본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 모듈은, 적어도 하나의 전력 반도체 칩을 포함하는 칩 어셈블리, 상기 칩 어셈블리와 소정 거리 이격되어 구비되는 체결부, 상기 칩 어셈블리와 상기 체결부를 포함하는 칩 어셈블리 수용부, 상기 칩 어셈블리 수용부의 상부에 형성되는 제1 히트싱크, 및 상기 제1 히트싱크의 상부에 체결되어, 상기 제1 히트싱크와의 사이에서 제1 유로를 형성하는 커버를 포함하고, 상기 제1 히트싱크는, 상기 칩 어셈블리의 상면과 접하는 제1 플레이트, 및 상기 제1 플레이트 중, 상기 칩 어셈블리와 접하는 위치 상에 형성되는 복수의 핀들을 포함하고, 상기 복수의 핀들 각각의 높이는 서로 다르게 형성된다.A power module according to an embodiment of the present invention includes a chip assembly including at least one power semiconductor chip, a coupling part spaced apart from the chip assembly by a predetermined distance, a chip assembly receiving part including the chip assembly and the coupling part, A first heat sink formed on an upper portion of the chip assembly accommodating portion and a cover fastened to the upper portion of the first heat sink to form a first flow path between the first heat sink and the first heat sink, The heat sink includes a first plate in contact with an upper surface of the chip assembly, and a plurality of fins formed on a position of the first plate in contact with the chip assembly, the heights of the plurality of fins being different from each other .

상기 복수의 핀들은, 상기 제1 플레이트 중, 상기 칩 어셈블리의 중앙 부분과 접하는 위치 상에 형성되는 제1 핀, 및 상기 제1 플레이트 중, 상기 칩 어셈블리의 외곽 부분과 접하는 위치 상에 형성되는 제2 핀을 포함하고, 상기 제1 핀의 높이는 상기 제2 핀의 높이보다 높게 형성될 수 있다.Wherein the plurality of fins includes a first pin formed on a portion of the first plate that is in contact with a central portion of the chip assembly and a second pin formed on a portion of the first plate that is in contact with an outer portion of the chip assembly And the height of the first fin may be higher than the height of the second fin.

일 실시 예에 따라, 상기 커버의 내부 높이는, 상기 제1 핀의 높이보다 낮을 수 있다.According to one embodiment, the inner height of the cover may be less than the height of the first pin.

일 실시 예에 따라, 상기 커버의 내부 높이는, 상기 제2 핀의 높이와 동일할 수 있다.According to one embodiment, the inner height of the cover may be the same as the height of the second fin.

상기 커버, 상기 제1 플레이트, 및 상기 체결부는, 스크류를 이용하여 서로 체결되기 위한 체결 홈을 포함할 수 있다.The cover, the first plate, and the fastening portion may include fastening grooves for fastening with each other using screws.

실시 예에 따라, 상기 체결부의 높이는 상기 칩 어셈블리의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.According to an embodiment, the height of the coupling portion may be the same as the height of the chip assembly.

상기 파워 모듈은, 상기 칩 어셈블리 수용부의 하부에 형성되는 제2 히트싱크, 및 상기 제2 히트싱크의 하부에 체결되어, 상기 제2 히트싱크와의 사이에서 제2 유로를 형성하는 베이스를 더 포함할 수 있다.The power module further includes a second heat sink formed at a lower portion of the chip assembly receiving portion and a base coupled to a lower portion of the second heat sink to form a second flow path between the second heat sink and the second heat sink can do.

상기 베이스는, 외부로부터 상기 제2 유로로 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구, 및 상기 제2 유로 및 상기 제1 유로를 통과한 냉각수가 외부로 유출되는 냉각수 유출구를 포함할 수 있다.The base may include a cooling water inlet through which cooling water flows into the second flow path from the outside, and a cooling water outlet through which the cooling water passing through the second flow path and the first flow path flows out to the outside.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상부 히트싱크에 구비된 복수의 핀들 중 칩 어셈블리의 중앙 위치 상에 구비된 핀의 높이가 다른 핀에 비해 높게 형성되므로, 커버, 상부 히트싱크, 및 칩 어셈블리 수용부가 체결될 때 칩 어셈블리의 중앙 부분에도 칩 어셈블리와 상부 히트싱크 간의 밀착을 위한 충분한 힘이 가해질 수 있다. 따라서, 체결 시 가해지는 힘이 전 영역에서 고르게 가해지므로, 칩 어셈블리의 외곽 부분이 파손되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, since the height of the pins provided on the central position of the chip assembly among the plurality of pins provided on the upper heat sink is higher than that of the other pins, the cover, the upper heat sink, Sufficient force may be applied to the central portion of the chip assembly for engagement between the chip assembly and the upper heat sink when fastened. Therefore, since the force applied at the time of tightening is uniformly applied in the entire area, it is possible to prevent the outer portion of the chip assembly from being damaged or damaged.

또한, 상부 히트싱크가 휘어짐에 따라 칩 어셈블리의 중앙 부분과 상부 히트싱크 사이의 밀착력이 저하되는 종래의 문제점이 방지될 수 있다. 따라서, 칩 어셈블리에 대한 냉각 효율이 높아질 수 있고, 전력 반도체 칩의 동작 성능이 저하되는 현상이 발생하는 것을 최소화하고, 전력 반도체 칩의 수명 또한 연장할 수 있다.Also, the conventional problem that the adhesion between the center portion of the chip assembly and the upper heat sink is lowered as the upper heat sink is warped can be prevented. Therefore, the cooling efficiency for the chip assembly can be increased, the occurrence of the phenomenon that the operation performance of the power semiconductor chip is lowered can be minimized, and the life of the power semiconductor chip can be extended.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트싱크를 포함하는 파워 모듈의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 파워 모듈에 포함된 상부 히트싱크를 나타내는 평면도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 A-A' 단면도이다.
도 5는 파워 모듈에 포함된 칩 어셈블리의 구조에 대한 일 실시 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파워 모듈의 A-A' 단면도이다.1 is a perspective view showing an appearance of a power module including a heat sink according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an upper heat sink included in the power module shown in FIG. 1; FIG.
3 and 4 are sectional views of the power module according to the embodiment of the present invention, taken along line AA '.
5 shows an embodiment of the structure of a chip assembly included in the power module.
6 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the power module according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings attached hereto.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트싱크를 포함하는 파워 모듈의 외관을 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing an appearance of a power module including a heat sink according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 파워 모듈(1)은 양면 히트싱크를 포함하는 박스 형태로 구현될 수 있으나, 반드시 그러한 것은 아니고 단면 히트싱크를 포함하는 형태로 구현될 수도 있다.Referring to FIG. 1, the power module 1 may be implemented in the form of a box including a double-sided heat sink, but may not necessarily be a single-sided heat sink.

파워 모듈(1)은 상부 방열부(10), 하부 방열부(20), 및 칩 어셈블리 수용부(30)를 포함할 수 있다.The power module 1 may include an upper heat dissipation unit 10, a lower heat dissipation unit 20, and a chip assembly accommodation unit 30.

상부 방열부(10)는 파워 모듈(1)의 상부를 외부로부터 차폐하기 위한 커버(11)와, 칩 어셈블리 수용부(30)의 상부에서 칩 어셈블리 수용부(30)와 접촉하도록 구비되는 상부 히트싱크(12)를 포함할 수 있다. 커버(11)와 상부 히트싱크(12) 사이에는, 칩 어셈블리 수용부(30)에 포함된 칩(예컨대, 전력 반도체 칩)을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 상부 유로가 형성될 수 있다.The upper heat dissipation unit 10 includes a cover 11 for shielding the upper portion of the power module 1 from the outside and an upper heat unit 30 disposed to contact the chip assembly accommodation unit 30 at an upper portion of the chip assembly accommodation unit 30. [ And may include a sink 12. Between the cover 11 and the upper heat sink 12, an upper flow path through which cooling water for cooling a chip (for example, a power semiconductor chip) included in the chip assembly accommodating portion 30 flows may be formed.

하부 방열부(20)는 파워 모듈(1)의 하부를 형성하고, 하부를 외부로부터 차폐하기 위한 베이스(21)와, 칩 어셈블리 수용부(30)의 하부에서 칩 어셈블리 수용부(30)와 접촉하도록 구비되는 하부 히트싱크(22)를 포함할 수 있다. 베이스(21)와 하부 히트싱크(22) 사이에는, 칩 어셈블리 수용부(30)에 포함된 칩 어셈블리를 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 하부 유로가 형성될 수 있다.The lower heat dissipation unit 20 includes a base 21 for shielding the lower portion of the power module 1 from the outside and a base 21 for shielding the lower portion of the power module 1 from contact with the chip assembly accommodation portion 30 at a lower portion of the chip assembly accommodation portion 30. [ And a lower heat sink 22 which is provided to heat the heat sink. Between the base 21 and the lower heat sink 22, a lower flow path through which cooling water for cooling the chip assembly included in the chip assembly accommodating portion 30 flows may be formed.

도 1에 도시된 바와 같이, 베이스(21)는 냉각수가 하부 유로로 유입되기 위한 냉각수 유입구(211)와, 하부 유로 및 상부 유로를 통과한 냉각수가 외부로 유출되기 위한 냉각수 유출구(212)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 냉각수 유입구(211)는 커버(11)에 구비될 수도 있다.1, the base 21 includes a cooling water inlet 211 for allowing cooling water to flow into the lower flow path and a cooling water outlet 212 for discharging the cooling water that has passed through the lower flow path and the upper flow path to the outside can do. According to the embodiment, the cooling water inlet 211 may be provided in the cover 11.

냉각수 유입구(211)를 통해 유입되는 냉각수는, 하부 유로를 거쳐 상부 유로로 흐르고, 상부 유로를 통과한 냉각수는 파워 모듈(1)의 하부로 다시 이동하여 냉각수 유출구(212)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 즉, 냉각수는 하부 유로 및 상부 유로를 따라 흐르면서 칩 어셈블리 수용부(30)에 포함된 칩 어셈블리를 냉각시킬 수 있다.The cooling water flowing through the cooling water inlet 211 flows into the upper flow path through the lower flow path and the cooling water having passed through the upper flow path moves back to the lower portion of the power module 1 and is discharged to the outside through the cooling water outlet 212 . That is, the cooling water can cool the chip assembly included in the chip assembly accommodating portion 30 while flowing along the lower flow path and the upper flow path.

구체적으로, 칩 어셈블리 수용부(30)에서 발생하는 열은, 열 전도 현상에 의해 상부 히트싱크(12) 및 하부 히트싱크(22)로 전도될 수 있다. 이에 따라, 상부 히트싱크(12) 및 하부 히트싱크(22)의 온도가 상승할 수 있다. 상부 유로 및 하부 유로로 냉각수가 흐르는 경우, 상부 히트싱크(12) 및 하부 히트싱크(22)의 열이 냉각수로 재차 전도됨에 따라, 상부 히트싱크(12) 및 하부 히트싱크(22)의 온도가 낮아지게 된다. 그 후, 칩 어셈블리 수용부(30)의 열이 다시 상부 히트싱크(12) 및 하부 히트싱크(22)로 전도됨으로써, 칩 어셈블리 수용부(30)의 온도가 낮아질 수 있다.Specifically, heat generated in the chip assembly accommodating portion 30 can be conducted to the upper heat sink 12 and the lower heat sink 22 by the heat conduction phenomenon. Thus, the temperatures of the upper heat sink 12 and the lower heat sink 22 can be raised. When the cooling water flows into the upper flow path and the lower flow path, the temperature of the upper heat sink 12 and the lower heat sink 22 is lowered as the heat of the upper heat sink 12 and the lower heat sink 22 is conducted again to the cooling water . Thereafter, the heat of the chip assembly accommodating portion 30 is conducted again to the upper heat sink 12 and the lower heat sink 22, so that the temperature of the chip assembly accommodating portion 30 can be lowered.

이하 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 내부 구조에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the internal structure of the power module according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 도 1에 도시된 파워 모듈에 포함된 상부 히트싱크를 나타내는 평면도이다. FIG. 2 is a plan view showing an upper heat sink included in the power module shown in FIG. 1; FIG.

도 2를 참조하면, 상부 히트싱크(12)는 상부 플레이트(121), 냉각수 상승부(122), 냉각수 하강부(123), 복수의 상부 핀(pin; 124), 및 복수의 체결 홈(125a~125h)을 포함할 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 하부 히트싱크(22)의 구성 또한 상부 히트싱크(12)와 유사할 수 있다.2, the upper heat sink 12 includes an upper plate 121, a cooling water rising portion 122, a cooling water descending portion 123, a plurality of upper pins 124, and a plurality of coupling grooves 125a To 125h). Although not shown, the configuration of the lower heat sink 22 may also be similar to that of the upper heat sink 12.

상부 플레이트(121)는, 칩 어셈블리 수용부(30)에 포함된 칩 어셈블리(chip assembly; 31a~31c)의 상면과 접촉하도록 형성되어, 칩 어셈블리 수용부(30)로부터 발생하는 열을 열 전도 원리를 이용하여 외부로 방출시킬 수 있다. 이를 위해, 상부 플레이트(121)는 알루미늄 또는 열전도성이 높은 금속 등으로 구현될 수 있다.The upper plate 121 is formed to be in contact with the upper surfaces of chip assemblies 31a to 31c included in the chip assembly accommodating portion 30 so that the heat generated from the chip assembly accommodating portion 30 can be transferred to the heat conduction It is possible to discharge it to the outside. For this purpose, the upper plate 121 may be formed of aluminum or a metal having high thermal conductivity.

냉각수 상승부(122)는, 베이스(21)의 냉각수 유입구(211)를 통해 유입된 냉각수가 하부 유로를 통과한 후 상부 유로로 진입하기 위한 통로에 해당할 수 있다. 냉각수 상승부(122)를 통해 상부 유로로 진입한 냉각수는, 상부 유로를 따라 흐른 후 냉각수 하강부(123)를 통해 하강할 수 있다. 냉각수 하강부(123)를 통해 하강한 냉각수는 냉각수 유출구(212)를 통해 외부로 유출될 수 있다. 냉각수는 상부 유로를 따라 흐르면서 상부 플레이트(121) 및 핀(124)을 냉각시킬 수 있다.The cooling water rising portion 122 may correspond to a passage for the cooling water introduced through the cooling water inlet 211 of the base 21 to enter the upper flow path after passing through the lower flow path. The cooling water that has entered the upper flow path through the cooling water rising portion 122 flows down the upper flow path and can descend through the cooling water descending portion 123. The cooling water descending through the cooling water descending part 123 can be discharged to the outside through the cooling water outlet 212. The cooling water can cool the upper plate 121 and the fins 124 while flowing along the upper flow path.

복수의 상부 핀(pin; 124)은, 냉각수와의 접촉 면적을 늘려 보다 효과적으로 열을 방출시키기 위하여 구비될 수 있다. 예컨대, 복수의 상부 핀(124)은 냉각 효율을 극대화하기 위해, 칩 어셈블리(31a~31c)와 접한 부분에 해당하는 상부 플레이트(121)의 상부에 소정 높이를 갖는 기둥 형태로 형성될 수 있으나, 반드시 그러한 것은 아니다. 복수의 상부 핀(124)은 상부 플레이트(121)와 마찬가지로 알루미늄 재질로 구현되거나, 열전도성이 높은 금속으로 구현될 수 있다.The plurality of upper pins (pins) 124 may be provided to more effectively radiate heat by increasing the contact area with the cooling water. For example, in order to maximize the cooling efficiency, the plurality of upper pins 124 may be formed in a columnar shape having a predetermined height at an upper portion of the upper plate 121 corresponding to a portion contacting the chip assemblies 31a to 31c, Not necessarily. The plurality of upper pins 124 may be formed of aluminum or may be formed of a metal having a high thermal conductivity, similar to the upper plate 121.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 상부 핀(124)은, 커버(11)가 파워 모듈(1)에 체결될 때, 상부 플레이트(121)와 칩 어셈블리(31a~31c) 사이의 밀착성을 높일 수 있도록 구현될 수 있다. 이에 대해서는 추후 도 3 내지 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. Particularly, the plurality of upper fins 124 according to the embodiment of the present invention can improve the adhesion between the upper plate 121 and the chip assemblies 31a to 31c when the cover 11 is fastened to the power module 1 Can be implemented. This will be described later in detail with reference to FIG. 3 to FIG.

도 2에서는 파워 모듈(1)이 세 개의 칩 어셈블리(31a, 31b, 31c)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 파워 모듈(1)에 포함되는 칩 어셈블리의 수는 변경될 수 있다. 칩 어셈블리(31a~31c)의 구조의 일 실시 예에 대해서는 추후 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.Although the power module 1 is shown as including three chip assemblies 31a, 31b, and 31c in FIG. 2, the number of chip assemblies included in the power module 1 may vary according to an embodiment. One embodiment of the structure of the chip assemblies 31a to 31c will be described later with reference to FIG.

복수의 체결 홈(125a~125h)은 커버(11), 상부 플레이트(121), 및 칩 어셈블리 수용부(30)를 서로 체결시키기 위한 것으로서, 상부 플레이트(121)의 상하로 개구되어 형성될 수 있다. 체결 홈(125a~125h)을 통해, 스크류는 상부 플레이트(121)를 통과하여 칩 어셈블리 수용부(30)의 체결부와 체결될 수 있다.The plurality of coupling grooves 125a to 125h are for fastening the cover 11, the upper plate 121 and the chip assembly receiving portion 30 to each other and may be formed so as to be opened above and below the upper plate 121 . Through the fastening grooves 125a to 125h, the screw can be fastened to the fastening portion of the chip assembly receiving portion 30 through the upper plate 121. [

도 2에 도시된 바와 같이, 체결 홈(125a~125h)은 상부 플레이트(121)의 중앙 부분이 아닌 가장자리 부분에 위치할 수 있다. 상부 플레이트(121)의 중앙 부분에는 칩 어셈블리(31a~31c)가 그 하부에 위치하고, 냉각수가 상부 유로를 따라 흐르므로, 체결 홈(125a~125h)이 중앙 부분에 위치할 경우 냉각수가 체결 홈을 통해 칩 어셈블리 수용부(30) 내로 유출될 가능성이 존재하고, 스크류에 의해 칩 어셈블리(31a~31c)가 파손될 가능성이 존재하기 때문이다.As shown in FIG. 2, the engaging grooves 125a to 125h may be located at edge portions of the upper plate 121 rather than a central portion thereof. Since the chip assemblies 31a to 31c are located at the lower portion of the upper plate 121 and the cooling water flows along the upper flow path, when the fastening grooves 125a to 125h are positioned at the center portion, And there is a possibility that the chip assemblies 31a to 31c may be damaged by the screws.

스크류를 통해 커버(11), 상부 플레이트(121), 및 칩 어셈블리 수용부(30)가 서로 체결될 때, 스크류의 체결 시 칩 어셈블리(31a~31c)에 가해지는 압력은 칩 어셈블리(31a~31c)의 중앙 부분보다 외곽 부분에 집중될 수 있다. 또한, 종래의 경우 칩 어셈블리(31a~31c)와 소정 거리 이격되어 구비되고 스크류와 체결되는 체결부(321a, 321b; 도 3 참조)의 높이는, 칩 어셈블리(31a~31c)의 높이보다 낮게 형성되어, 스크류 체결 시 상부 플레이트(121)와 칩 어셈블리(31a~31c) 사이의 밀착력을 높일 수 있다. 이 경우, 칩 어셈블리(31a~31c)의 가장자리 부분에 가해지는 압력이 중앙 부분에 비해 상대적으로 높아지므로, 압력이 과도할 경우 칩 어셈블리(31a~31c) 또는 칩 어셈블리(31a~31c)에 포함된 칩의 가장자리 부분이 파손되거나 손상될 우려가 존재한다. When the cover 11, the upper plate 121 and the chip assembly accommodating portion 30 are fastened to each other through the screw, the pressure applied to the chip assemblies 31a to 31c at the time of fastening the screws is reduced by the chip assemblies 31a to 31c In the outer portion than in the central portion of the inner wall. The height of the fastening portions 321a and 321b (see FIG. 3) provided at a predetermined distance from the chip assemblies 31a to 31c and fastened to the screws is lower than the height of the chip assemblies 31a to 31c , It is possible to increase the adhesion between the upper plate 121 and the chip assemblies 31a to 31c when the screws are fastened. In this case, the pressure applied to the edge portions of the chip assemblies 31a to 31c becomes relatively higher than that of the central portion. Therefore, when the pressure is excessive, the pressure applied to the chip assemblies 31a to 31c or the chip assemblies 31a to 31c There is a fear that the edge portion of the chip may be broken or damaged.

또한, 스크류가 체결되는 부분에 가해지는 힘이 상부 플레이트(121)의 중앙 부분에 가해지는 힘보다 크므로, 상부 히트싱크를 구성하는 상부 플레이트(121)가 휘어지게 될 수 있다. 그 결과, 칩 어셈블리(31a~31c)의 중앙 부분과 상부 플레이트(121) 사이의 밀착성이 낮아질 수 있다. 즉, 칩 어셈블리(31a~31c)와 상부 플레이트(121)가 완전히 밀착하지 못함에 따라, 상부 플레이트(121)의 열 전도 효율이 낮아져 칩 어셈블리 수용부(30)의 냉각이 원활하게 이루어지지 못할 수 있다. 그 결과, 칩 어셈블리(31a~31c)에 포함된 전력 반도체 칩의 동작 성능이 저하될 우려가 존재한다.Also, since the force applied to the portion where the screw is fastened is larger than the force applied to the central portion of the upper plate 121, the upper plate 121 constituting the upper heat sink can be bent. As a result, the adhesion between the central portion of the chip assemblies 31a to 31c and the upper plate 121 can be lowered. That is, since the chip assemblies 31a to 31c and the upper plate 121 are not in close contact with each other, the heat conduction efficiency of the upper plate 121 is lowered so that cooling of the chip assembly accommodating portion 30 may not be smooth have. As a result, there is a concern that the operation performance of the power semiconductor chip included in the chip assemblies 31a to 31c may deteriorate.

본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈(1)은, 파워 모듈(1)의 조립 시 칩 어셈블리(31a~31c)의 상면에 가해지는 압력을 균등하게 함으로써 칩 어셈블리(31a~31c)의 파손을 방지하고, 상부 플레이트(121)와 칩 어셈블리(31a~31c) 간의 밀착성을 향상시킴으로써 열 전도 효율을 높일 수 있는 구조를 갖는 상부 히트싱크(12)를 포함할 수 있다. 이하 도 3 내지 도 6을 참조하여 이에 대해 설명하기로 한다.The power module 1 according to the embodiment of the present invention prevents damage to the chip assemblies 31a to 31c by equalizing the pressure applied to the upper surfaces of the chip assemblies 31a to 31c during assembly of the power module 1. [ And an upper heat sink 12 having a structure capable of improving the heat conduction efficiency by improving the adhesion between the upper plate 121 and the chip assemblies 31a to 31c. This will be described below with reference to FIG. 3 to FIG.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 A-A' 단면도이다.3 and 4 are sectional views taken on line A-A 'of a power module according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4에서는 설명의 편의를 위해, 파워 모듈(1)에 포함된 세 개의 칩 어셈블리들 중 제2 칩 어셈블리(31b) 및 그를 포함하는 일부 부분의 구조에 대해서만 도시하였으나, 도시되지 않은 제1 칩 어셈블리(31a)와 제3 칩 어셈블리(31c), 및 그들을 포함하는 나머지 부분들의 구조 또한 이와 유사하다.3 and 4, only the structure of the second chip assembly 31b and the portion including the second chip assembly 31b of the three chip assemblies included in the power module 1 is shown for convenience of explanation. However, The structure of the one-chip assembly 31a and the third chip assembly 31c, and the remaining parts including them, is also similar.

도 3을 참조하면, 커버(11), 상부 히트싱크(12)의 상부 플레이트(121), 및 칩 어셈블리 수용부(30)에 포함된 체결부(321a, 321b)는 스크류(112a, 112b)에 의해 서로 체결될 수 있다. 이를 위해, 커버(11), 상부 플레이트(121), 및 체결부(321a, 321b) 각각에는 체결 홈(111a~111b, 125f~125g, 322a~322b)이 형성될 수 있다.3, the fastening portions 321a and 321b included in the cover 11, the upper plate 121 of the upper heat sink 12, and the chip assembly accommodating portion 30 are fixed to the screws 112a and 112b Respectively. For this purpose, the coupling grooves 111a to 111b, 125f to 125g, and 322a to 322b may be formed in the cover 11, the upper plate 121, and the coupling portions 321a and 321b, respectively.

비록 도시되지는 않았으나, 베이스(21), 하부 플레이트(221), 및 체결부(321a, 321b) 또한 스크류에 의해 서로 체결될 수 있고, 이를 위해 베이스(21), 하부 플레이트(221), 및 체결부(321a, 321b) 각각에는 체결 홈이 형성될 수 있다.Although not shown, the base 21, the lower plate 221, and the fastening portions 321a and 321b can also be fastened to each other by means of screws, by which the base 21, the lower plate 221, Each of the fastening portions 321a and 321b may have a fastening groove.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 상부 히트싱크(12)에 구비된 복수의 상부 핀(124)은 그 높이가 서로 다르게 형성될 수 있다. 예컨대, 상부 플레이트(121) 중, 칩 어셈블리(31b)의 외곽과 접하는 위치 상에 형성되는 제2 핀(124b) 및 제3 핀(124c)의 높이(H1)는, 상부 플레이트(121) 중 칩 어셈블리(31b)의 중앙 부분과 접하는 위치 상에 형성되는 제1 핀(124a)의 높이(H2)보다 낮게 형성될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 상부 핀(124)의 높이는 중앙 부분으로 갈수록 높아지도록 형성될 수 있다. 일례로, 제2 핀(124b) 및 제3 핀(124c)의 높이(H1)는 5mm일 수 있고, 제1 핀(124a)의 높이(H2)는 5.03mm일 수 있다. Meanwhile, the plurality of upper pins 124 provided on the upper heat sink 12 according to the embodiment of the present invention may have different heights. For example, the height H1 of the second pin 124b and the third pin 124c, which are formed on the position of the upper plate 121 in contact with the outer periphery of the chip assembly 31b, May be formed to be lower than the height H2 of the first pin 124a formed on a position in contact with the center portion of the assembly 31b. That is, as shown in FIG. 3, the height of the plurality of upper pins 124 may be increased toward the central portion. For example, the height H1 of the second pin 124b and the third pin 124c may be 5 mm, and the height H2 of the first pin 124a may be 5.03 mm.

또한, 커버(11)의 내부 높이는 제1 핀(124a)의 높이(H2)보다 낮을 수 있다. 커버(11)의 내부 높이는 커버(11)의 전체 높이로부터 가로 플레이트의 두께를 뺀 높이를 의미할 수 있다. 예컨대, 커버(11)의 내부 높이는 제2 핀(124b) 및 제3 핀(124c)와 동일하게 형성될 수 있다. 이 경우, 커버(11)가 상부 플레이트(121)와 체결될 때, 제1 핀(124a)이 위치한 칩 어셈블리(31b)의 중앙 부분에 가해지는 힘이 증가하게 될 수 있다. 따라서, 상부 플레이트(121)의 휘어짐 현상이 방지될 수 있고, 칩 어셈블리(31b)의 중앙 부분에서 칩 어셈블리(31b)와 상부 플레이트(121) 간의 밀착성이 높아질 수 있다.In addition, the inner height of the cover 11 may be lower than the height H2 of the first pin 124a. The inner height of the cover 11 may mean the height of the cover 11 minus the thickness of the side plate. For example, the inner height of the cover 11 may be the same as the second pin 124b and the third pin 124c. In this case, when the cover 11 is fastened to the upper plate 121, the force applied to the central portion of the chip assembly 31b where the first pin 124a is located may increase. Therefore, the upper plate 121 can be prevented from being warped, and the adhesion between the chip assembly 31b and the upper plate 121 at the central portion of the chip assembly 31b can be enhanced.

제1 핀(124a)에 의해 칩 어셈블리(31b)의 중앙 부분에서 칩 어셈블리(31b)와 상부 플레이트(121) 간의 밀착성이 높아질 수 있으므로, 체결부(321a, 321b)의 높이는 종래와 달리 칩 어셈블리(31b)의 높이와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 칩 어셈블리(31b)의 가장자리 부분이 파손되거나 손상될 가능성이 최소화될 수 있다.The height of the fastening portions 321a and 321b may be different from the height of the chip assembly 31b because the height of the fastening portions 321a and 321b may be increased due to the first pin 124a having an increased adhesion between the chip assembly 31b and the upper plate 121 at the central portion of the chip assembly 31b. 31b, respectively. Thus, the possibility that the edge portion of the chip assembly 31b is broken or damaged can be minimized.

도 4를 참조하면, 커버(11), 상부 플레이트(121), 및 칩 어셈블리 수용부(30)가 체결된 경우, 상부 핀(124)의 높이 차로 인해 칩 어셈블리(31b)의 중앙 부분에도 밀착을 위한 충분한 힘이 커버(11)로부터 가해질 수 있다. 그 결과, 칩 어셈블리(31b)와 상부 플레이트(121) 사이에 가해지는 힘은 전 영역에서 균등해질 수 있고, 그 결과 칩 어셈블리(31b)와 상부 플레이트(121)는 고르게 밀착될 수 있다. Referring to FIG. 4, when the cover 11, the upper plate 121, and the chip assembly receiving portion 30 are fastened, the central portion of the chip assembly 31b is closely contacted Sufficient force can be applied from the cover 11. [ As a result, the force applied between the chip assembly 31b and the upper plate 121 can be equalized in the entire area, and as a result, the chip assembly 31b and the upper plate 121 can be evenly adhered.

도 4에서는 본 발명의 상부 히트싱크(12)에 구비된 상부 핀(124)의 높이 차에 따른 효과를 시각적으로 강조하기 위해, 커버(11) 및 상부 플레이트(121)의 중앙 부분이 휘어진 것으로 도시하였으나, 실제로 상부 핀(124)의 높이 차는 미세하므로(예컨대, 약 0.03mm 차), 커버(11) 및 상부 플레이트(121)는 거의 휘어지지 않은 형태로 체결될 수 있다. 4, in order to visually emphasize the effect of the height difference of the upper pin 124 provided in the upper heat sink 12 according to the present invention, the center portion of the cover 11 and the upper plate 121 is curved The cover 11 and the upper plate 121 can be fastened in a substantially non-warped form, because the height difference of the upper pin 124 is actually small (for example, about 0.03 mm difference).

또한, 비록 도시하지는 않았으나, 하부 히트싱크(21)의 하부 핀(222) 또한, 상부 핀(124)과 마찬가지로 중앙 부분에 위치한 핀의 높이가 가장자리 부분에 위치한 핀의 높이보다 높게 형성될 수도 있다.Also, although not shown, the lower pin 222 of the lower heat sink 21 may be formed so that the height of the pin located at the center portion thereof is higher than the height of the pin located at the edge portion, like the upper pin 124.

커버(11)와 상부 히트싱크(12)가 체결됨에 따라, 커버(11)와 상부 히트싱크(12) 사이에는 냉각수가 흐를 수 있는 상부 유로가 형성될 수 있다. 또한, 베이스(21)와 하부 히트싱크(22)가 체결됨에 따라, 하부 유로가 형성될 수 있다. 냉각수는 하부 유로를 따라 흐른 후 상부 유로로 상승하여, 상부 유로를 따라 흐르면서 상부 히트싱크(12) 및 하부 히트싱크(22)를 냉각시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 상부 히트싱크(12) 및 하부 히트싱크(22)가 냉각됨에 따라, 열전도 현상에 의해 칩 어셈블리 수용부(30) 또한 냉각될 수 있다.As the cover 11 and the upper heat sink 12 are fastened together, an upper flow path through which cooling water can flow may be formed between the cover 11 and the upper heat sink 12. [ Further, as the base 21 and the lower heat sink 22 are fastened, a lower flow path can be formed. The cooling water flows along the lower flow path, then rises to the upper flow path, and the upper heat sink 12 and the lower heat sink 22 can be cooled while flowing along the upper flow path. As described above, as the upper heat sink 12 and the lower heat sink 22 are cooled, the chip assembly accommodating portion 30 can also be cooled by the heat conduction phenomenon.

도 5는 파워 모듈에 포함된 칩 어셈블리의 구조에 대한 일 실시 예를 나타낸다.5 shows an embodiment of the structure of a chip assembly included in the power module.

도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 칩 어셈블리 수용부(30)에 수용된 칩 어셈블리(31)는, 전원 공급부(배터리 등)로부터 공급되는 전원을 스위칭 동작을 통해 모터를 구동하기 위한 전원으로 변환하여 공급하는 동작을 수행하는 전력 반도체가 구비된 전력 반도체 칩을 포함할 수 있다.4 and 5, a chip assembly 31 accommodated in a chip assembly accommodating portion 30 according to an embodiment of the present invention drives a motor through a switching operation of a power supplied from a power supply unit (battery or the like) And a power semiconductor chip provided with a power semiconductor for performing an operation of converting the power to a power source and supplying the power semiconductor chip.

예컨대, 도 4의 제2 칩 어셈블리(31b)는, 상부 기판(311b), 하부 기판(312b), 및 전력 반도체 칩(313b)을 포함할 수 있다. 이에 기초하여, 도 5의 칩 어셈블리(31)는 상부 기판(311), 하부 기판(312), 및 상부 기판(311)과 하부 기판(312) 사이에 구비되는 적어도 하나의 전력 반도체 칩(3131, 3132)을 포함하는 것으로 설명한다.For example, the second chip assembly 31b of FIG. 4 may include an upper substrate 311b, a lower substrate 312b, and a power semiconductor chip 313b. 5 includes an upper substrate 311, a lower substrate 312 and at least one power semiconductor chip 3131 provided between the upper substrate 311 and the lower substrate 312, 3132).

상부 기판(311)의 일면은 상부 히트싱크(12)의 상부 플레이트(121)와 접하고, 다른 면은 전력 반도체 칩(313)과 접합될 수 있다. 하부 기판(312)의 일면은 하부 히트싱크(22)의 하부 플레이트(221)와 접하고, 다른 면은 전력 반도체 칩(313)과 접합될 수 있다.One surface of the upper substrate 311 may be in contact with the upper plate 121 of the upper heat sink 12 and the other surface may be bonded to the power semiconductor chip 313. [ One surface of the lower substrate 312 may be in contact with the lower plate 221 of the lower heat sink 22 and the other surface may be bonded to the power semiconductor chip 313. [

전력 반도체 칩(313)은 동작 시 고전력으로 동작하고, 이에 따라 발열 또한 일반적인 칩에 비해 높을 수 있다. 따라서, 파워 모듈(1)에 사용되는 상부 기판(311) 및 하부 기판(312)은, 일반적인 기판에 비해 열전도성이 우수하여야 하고, 고전류의 이동이 가능하며, 높은 전기적 절연성을 가져야 한다. 또한, 높은 온도에서도 충분히 동작 가능하여야 한다.The power semiconductor chip 313 operates at a high power during operation, and thus the heat generation can also be higher than that of a general chip. Therefore, the upper substrate 311 and the lower substrate 312 used in the power module 1 should have higher thermal conductivity, higher current transferability, and higher electrical insulating properties than a general substrate. In addition, it should be sufficiently operable even at high temperatures.

일반적으로, 상부 기판(311) 및 하부 기판(312)은 DBC(direct bonded copper) 기판으로 구현될 수 있다. 이 경우, 상부 기판(311)은 세라믹 판(3111), 세라믹 판의 양면에 형성되는 구리 판(3112, 3113), 및 접합부(3114)를 포함할 수 있다. 하부 기판(312) 또한 상부 기판(311)과 동일하게, 세라믹 판(3121), 세라믹 판의 양면에 형성되는 구리 판(3122, 3123), 및 접합부(3124)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시 예에 따른 상부 기판(311) 및 하부 기판(312)이 DBC 기판으로만 구현되는 것은 아니고, 파워 모듈(1)에 사용될 수 있는 공지된 각종 기판으로 구현될 수도 있다.In general, the upper substrate 311 and the lower substrate 312 may be implemented as DBC (direct bonded copper) substrates. In this case, the upper substrate 311 may include a ceramic plate 3111, copper plates 3112 and 3113 formed on both sides of the ceramic plate, and a bonding portion 3114. Like the upper substrate 311, the lower substrate 312 may include a ceramic plate 3121, copper plates 3122 and 3123 formed on both surfaces of the ceramic plate, and a bonding portion 3124. However, the upper substrate 311 and the lower substrate 312 according to the embodiment of the present invention are not necessarily implemented as DBC substrates, but may be implemented with various known substrates that can be used in the power module 1. FIG.

상부 기판(311) 및 하부 기판(312)은 구리 판(3112, 3113, 3122, 3123) 사이에 열 전도성이 높은 세라믹 판(3111, 3121)이 구비됨으로써, 전력 반도체 칩(313)으로부터 발생하는 열을 외부의 히트싱크(12, 22)로 효과적으로 전달할 수 있다.The upper substrate 311 and the lower substrate 312 are provided with the ceramic plates 3111 and 3121 having high thermal conductivity between the copper plates 3112, 3113, 3122 and 3123 so that the heat generated from the power semiconductor chip 313 To the external heat sink (12, 22).

접합부(3114, 3124) 또한, 전력 반도체 칩(313)으로부터 발생한 열을 히트싱크(12, 22)로 전달하기 위한 물질로 구현될 수 있다. 예컨대, 접합부(3114, 3124)는 써멀그리스, 열전도성 접착제 등과 같은 TIM(thermal interface material)으로 구현되거나, 솔더(solder)로 형성될 수 있다.The junctions 3114 and 3124 may also be implemented as a material for transferring heat generated from the power semiconductor chip 313 to the heat sinks 12 and 22. For example, the junctions 3114 and 3124 may be implemented with a thermal interface material (TIM) such as thermal grease, thermally conductive adhesive, or the like, or may be formed of a solder.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파워 모듈의 A-A' 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of a power module according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 커버(11)와 상부 핀(124) 사이에는 보조 패드(113)가 포함될 수 있다. 보조 패드(113)는 실리콘으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 6, an auxiliary pad 113 may be included between the cover 11 and the upper pin 124. The auxiliary pad 113 may be made of silicon, but is not limited thereto.

보조 패드(113)는 칩 어셈블리(31b)의 중앙 위치를 중심으로 형성될 수 있고, 보조 패드(113)의 면적은 칩 어셈블리(31b)의 상면 면적보다 작거나 같을 수 있다. 실시 예에 따라, 보조 패드(113)의 두께는 칩 어셈블리(31b)의 중앙 위치에서 가장 두껍고, 외곽으로 갈수록 점점 얇아질 수 있다.The auxiliary pad 113 may be formed around the central position of the chip assembly 31b and the area of the auxiliary pad 113 may be smaller than or equal to the top surface area of the chip assembly 31b. According to the embodiment, the thickness of the auxiliary pad 113 is the thickest at the central position of the chip assembly 31b, and may gradually become thinner toward the outer periphery.

커버(11)와 상부 히트싱크(12)가 체결될 경우, 보조 패드(113)에 의해 칩 어셈블리(31b)의 중앙 부분에 가해지는 힘이 증가할 수 있다. 도 4에서 상술한 바와 마찬가지로, 도 6에서는 보조 패드(113)가 구비됨에 따른 효과를 시각적으로 강조하기 위해, 커버(11) 및 상부 플레이트(121)의 중앙 부분이 휘어진 것으로 도시하였다. 그러나, 실제로 보조 패드(113)는 연성이 있는 실리콘으로 구현되고, 그 두께 또한 얇으므로, 커버(11) 및 상부 플레이트(121)는 거의 휘어지지 않은 형태로 체결될 수 있다.When the cover 11 and the upper heat sink 12 are fastened, the force applied to the central portion of the chip assembly 31b by the auxiliary pad 113 may increase. 6, the central portions of the cover 11 and the upper plate 121 are shown bent to visually emphasize the effect of the auxiliary pad 113 being provided. However, in reality, the auxiliary pad 113 is made of soft silicon and its thickness is also thin, so that the cover 11 and the top plate 121 can be fastened in a substantially non-warped form.

보조 패드(113)에 의해 칩 어셈블리(31b)의 중앙 부분에 가해지는 힘이 증가하므로, 상부 플레이트(121)가 위로 볼록하게 휘어지는 현상이 방지될 수 있다. 그 결과, 상부 플레이트(121)와 칩 어셈블리(31b)의 중앙 부분과의 밀착성이 떨어지고, 칩 어셈블리(31b)의 가장자리 부분이 파손되거나 손상되는 종래의 문제를 방지할 수 있다.The force applied to the central portion of the chip assembly 31b by the auxiliary pad 113 is increased, so that the upward convex bending of the upper plate 121 can be prevented. As a result, it is possible to prevent the conventional problem that the adhesion between the upper plate 121 and the central portion of the chip assembly 31b is lowered, and the edge portion of the chip assembly 31b is broken or damaged.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (10)

적어도 하나의 전력 반도체 칩을 포함하는 칩 어셈블리;
상기 칩 어셈블리와 소정 거리 이격되어 구비되는 체결부;
상기 칩 어셈블리와 상기 체결부를 포함하는 칩 어셈블리 수용부;
상기 칩 어셈블리 수용부의 상부에 형성되는 제1 히트싱크; 및
상기 제1 히트싱크의 상부에 체결되어, 상기 제1 히트싱크와의 사이에서 제1 유로를 형성하는 커버를 포함하고,
상기 제1 히트싱크는,
상기 칩 어셈블리의 상면과 접하는 제1 플레이트; 및
상기 제1 플레이트 중, 상기 칩 어셈블리와 접하는 위치 상에 형성되는 복수의 핀들을 포함하고,
상기 복수의 핀들 각각의 높이는 서로 다르게 형성되는 파워 모듈.A chip assembly including at least one power semiconductor chip;
A coupling unit spaced apart from the chip assembly by a predetermined distance;
A chip assembly receiving portion including the chip assembly and the coupling portion;
A first heat sink formed on an upper portion of the chip assembly receiving portion; And
And a cover coupled to an upper portion of the first heat sink to form a first flow path between the first heat sink and the first heat sink,
Wherein the first heat sink comprises:
A first plate in contact with an upper surface of the chip assembly; And
And a plurality of fins formed on a position of the first plate in contact with the chip assembly,
Wherein a height of each of the plurality of pins is different from a height of the plurality of pins. 제1항에 있어서,
상기 복수의 핀들은,
상기 제1 플레이트 중, 상기 칩 어셈블리의 중앙 부분과 접하는 위치 상에 형성되는 제1 핀; 및
상기 제1 플레이트 중, 상기 칩 어셈블리의 외곽 부분과 접하는 위치 상에 형성되는 제2 핀을 포함하고,
상기 제1 핀의 높이는 상기 제2 핀의 높이보다 높게 형성되는 파워 모듈. The method according to claim 1,
Wherein the plurality of pins
A first pin formed on a portion of the first plate on a position in contact with a central portion of the chip assembly; And
And a second pin formed on a position of the first plate in contact with an outer portion of the chip assembly,
Wherein a height of the first pin is higher than a height of the second pin. 제2항에 있어서,
상기 커버의 내부 높이는, 상기 제1 핀의 높이보다 낮은 파워 모듈.3. The method of claim 2,
Wherein the inner height of the cover is lower than the height of the first pin. 제2항에 있어서,
상기 커버의 내부 높이는, 상기 제2 핀의 높이와 동일한 파워 모듈. 3. The method of claim 2,
Wherein the inner height of the cover is equal to the height of the second pin. 제2항에 있어서,
상기 커버, 상기 제1 플레이트, 및 상기 체결부는,
스크류를 이용하여 서로 체결되기 위한 체결 홈을 포함하는 파워 모듈.3. The method of claim 2,
The cover, the first plate,
A power module comprising a fastening groove for fastening together using a screw. 제5항에 있어서,
상기 체결부의 높이는 상기 칩 어셈블리의 높이와 동일하게 형성되는 파워 모듈. 6. The method of claim 5,
Wherein a height of the coupling portion is equal to a height of the chip assembly. 제1항에 있어서,
상기 칩 어셈블리 수용부의 하부에 형성되는 제2 히트싱크; 및
상기 제2 히트싱크의 하부에 체결되어, 상기 제2 히트싱크와의 사이에서 제2 유로를 형성하는 베이스를 더 포함하는 파워 모듈. The method according to claim 1,
A second heat sink formed at a lower portion of the chip assembly receiving portion; And
And a base coupled to a lower portion of the second heat sink to form a second flow path with the second heat sink. 제7항에 있어서,
상기 베이스는,
외부로부터 상기 제2 유로로 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구; 및
상기 제2 유로 및 상기 제1 유로를 통과한 냉각수가 외부로 유출되는 냉각수 유출구를 포함하는 파워 모듈. 8. The method of claim 7,
The base includes:
A cooling water inlet through which cooling water flows into the second flow path from the outside; And
And a cooling water outlet through which the cooling water having passed through the second flow path and the first flow path flows out to the outside. 적어도 하나의 전력 반도체가 내장된 칩을 포함하는 칩 어셈블리;
상기 칩 어셈블리의 상부에 형성되는 상부 히트싱크;
상기 칩 어셈블리의 하부에 형성되는 하부 히트싱크; 및
상기 상부 히트싱크의 상부에 체결되는 커버를 포함하고,
상기 상부 히트싱크는,
상기 칩 어셈블리의 상면과 적어도 일부가 밀착되는 상부 플레이트; 및
상기 상부 플레이트 중, 상기 칩 어셈블리와 접하는 위치 상에 형성되는 복수의 핀들을 포함하고,
상기 복수의 핀들 중 상기 칩 어셈블리의 중앙 위치에 형성된 핀의 높이는, 상기 칩 어셈블리의 외곽 위치에 형성된 핀의 높이보다 높은 파워 모듈.A chip assembly including a chip having at least one power semiconductor embedded therein;
An upper heat sink formed on the chip assembly;
A lower heat sink formed at a lower portion of the chip assembly; And
And a cover fastened to an upper portion of the upper heat sink,
The upper heat sink
An upper plate to which at least a part of the upper surface of the chip assembly is closely contacted; And
And a plurality of fins formed on a position of the upper plate in contact with the chip assembly,
Wherein a height of a pin formed at a central position of the chip assembly among the plurality of pins is higher than a height of a pin formed at an outer position of the chip assembly. 적어도 하나의 전력 반도체 칩을 포함하는 칩 어셈블리;
상기 칩 어셈블리와 소정 거리 이격되어 구비되고, 상기 칩 어셈블리의 높이와 동일한 높이를 갖는 체결부;
상기 칩 어셈블리와 상기 체결부를 포함하는 칩 어셈블리 수용부;
상기 칩 어셈블리 수용부의 상부에 형성되는 제1 히트싱크; 및
상기 제1 히트싱크의 상부에 체결되어, 상기 제1 히트싱크와의 사이에서 제1 유로를 형성하는 커버를 포함하고,
상기 제1 히트싱크는,
상기 칩 어셈블리의 상면과 접하는 제1 플레이트; 및
상기 제1 플레이트 중, 상기 칩 어셈블리와 접하는 위치 상에 형성되는 복수의 핀들을 포함하고,
상기 복수의 핀들 중 상기 칩 어셈블리의 중앙 위치에 형성된 제1 핀의 높이는, 상기 칩 어셈블리의 외곽 위치에 형성된 제2 핀의 높이보다 높은 파워 모듈.A chip assembly including at least one power semiconductor chip;
A fastening portion provided at a predetermined distance from the chip assembly and having a height equal to a height of the chip assembly;
A chip assembly receiving portion including the chip assembly and the coupling portion;
A first heat sink formed on an upper portion of the chip assembly receiving portion; And
And a cover coupled to an upper portion of the first heat sink to form a first flow path between the first heat sink and the first heat sink,
Wherein the first heat sink comprises:
A first plate in contact with an upper surface of the chip assembly; And
And a plurality of fins formed on a position of the first plate in contact with the chip assembly,
Wherein a height of a first pin formed at a central position of the chip assembly among the plurality of pins is higher than a height of a second pin formed at an outer position of the chip assembly.
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