KR20190067309A - 전력 모듈, 그의 제조 방법 및 그를 가지는 차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전력 모듈은 전력을 변환하기 위한 제 1 반도체 모듈이 배치되고 제 1 직류 단자가 연결되는 제 1 기판, 전력을 변환하기 위한 제 2 반도체 모듈이 배치되고 교류 단자가 연결되는 제 2 기판, 및 제 2 직류 단자가 연결되는 제 3 기판을 포함하되, 제 1 기판 내지 제 3 기판은 각각 상부 전도층, 절연층, 및 하부 전도층을 포함하고, 제 2 기판의 상부 전도층은 제 1 기판의 제 1 반도체 모듈과 연결되고, 제 3 기판의 상부 전도층은 제 2 기판의 제 2 반도체 모듈과 연결된다.

Description

전력 모듈, 그의 제조 방법 및 그를 가지는 차량 {Power module, manufacture method of power module and Vehicle having the same}
본 발명은 전력을 변환하는 전력 모듈, 그의 제조 방법 및 그를 가지는 차량에 관한 것이다.
일반적으로 전자 장치는 저전압이 인가되어 소전류를 제어하는 저전력 소자와 고전압이 인가되어 대전류를 제어하는 전력 소자를 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
일 측면은 이에, 게시된 발명의 일 측면은 전력 모듈의 크기 및 단가를 감소시킬 수 있는 전력 모듈을 제공하고자 한다.
일 측면에 따른 전력 모듈은 전력을 변환하기 위한 제 1 반도체 모듈이 배치되고 제 1 직류 단자가 연결되는 제 1 기판; 전력을 변환하기 위한 제 2 반도체 모듈이 배치되고 교류 단자가 연결되는 제 2 기판; 및 제 2 직류 단자가 연결되는 제 3 기판을 포함하되, 제 1 기판 내지 제 3 기판은 각각 상부 전도층, 절연층, 및 하부 전도층을 포함하고, 제 2 기판의 상부 전도층은 제 1 기판의 제 1 반도체 모듈과 연결되고, 제 3 기판의 상부 전도층은 제 2 기판의 제 2 반도체 모듈과 연결된다.
제 2 기판의 상부 전도층은 제 1 기판 측으로 연장되어 연장부를 형성하고, 연장부의 하부는 제 1 기판의 제 1 반도체 모듈의 상부에 부착될 수 있다.
제 1 반도체 모듈은 상부 접합층과 하부 접합층을 포함하고, 제 2 기판의 연장부의 하부는 제 1 반도체 모듈의 상부 접합층의 상부와 접합할 수 있다.
제 1 기판과 제 2 기판은 동일한 평면 상에 나란히 배치되고, 제 2 기판의 연장부는 제 1 반도체 모듈의 높이만큼 상측으로 연장되고, 제 1 반도체 모듈 측으로 연장되어, 제 1 반도체 모듈과 연결될 수 있다.
제 3 기판의 상부 전도층은 제 2 기판 측으로 연장되어 연장부를 형성하고, 연장부의 하부는 제 2 기판의 제 2 반도체 모듈의 상부에 부착될 수 있다.
제 2 반도체 모듈은 상부 접합층과 하부 접합층을 포함하고, 제 3 기판의 연장부의 하부는 제 2 반도체 모듈의 상부 접합층의 상부와 접합할 수 있다.
제 2 기판과 제 3 기판은 동일한 평면 상에 나란히 배치되고, 제 3 기판의 연장부는 제 2 반도체 모듈의 높이만큼 상측으로 연장되고, 제 2 반도체 모듈 측으로 연장되어, 제 2 반도체 모듈과 연결될 수 있다.
제 1 반도체 모듈은 제 1 트랜지스터 및 제 1 다이오드를 포함하고, 제 2 반도체 모듈은 제 2 트랜지스터 및 제 2 다이오드를 포함할 수 있다.
제 1 내지 제 3 기판의 상부 전도층은 금속으로 구성될 수 있다.
절연층은 세라믹 재료로 구성될 수 있다.
제 1 기판의 상부 전도층, 제 2 기판의 상부 전도층, 및 제 3 기판의 상부 전도층은 상호 간 갭을 두고 이격될 수 있다.
갭에는 절연 부재가 배치될 수 있다.
제 1 기판의 절연층, 제 2 기판의 절연층, 및 제 3 기판의 절연층은 하나의 층을 형성할 수 있다.
제 1 기판의 하부 전도층, 제 2 기판의 하부 전도층, 및 제 3 기판의 하부 전도층은 하나의 층을 형성할 수 있다.
다른 측면에 따른 차량은 충전 가능한 배터리; 배터리의 전력을 이용하여 회전하는 모터; 배터리에서 모터로 공급되는 전력을 변환하는 전력 모듈을 포함하고, 전력 모듈은, 전력을 변환하기 위한 제 1 반도체 모듈이 배치되고 제 1 직류 단자가 연결되는 제 1 기판, 전력을 변환하기 위한 제 2 반도체 모듈이 배치되고 교류 단자가 연결되는 제 2 기판, 제 2 직류 단자가 연결되는 제 3 기판을 포함하되, 제 1 기판 내지 제 3 기판은 각각 상부 전도층, 절연층, 및 하부 전도층을 포함하고, 제 2 기판의 상부 전도층은 제 1 기판의 제 1 반도체 모듈과 연결되고, 제 3 기판의 상부 전도층은 제 2 기판의 제 2 반도체 모듈과 연결된다.
제 2 기판의 상부 전도층은 제 1 기판 측으로 연장되어 연장부를 형성하고, 연장부의 하부는 제 1 기판의 제 1 반도체 모듈의 상부에 부착될 수 있다.
제 3 기판의 상부 전도층은 제 2 기판 측으로 연장되어 연장부를 형성하고, 연장부의 하부는 제 2 기판의 제 2 반도체 모듈의 상부에 부착될 수 있다.
제 1 반도체 모듈은 제 1 트랜지스터 및 제 1 다이오드를 포함하고, 제 2 반도체 모듈은 제 2 트랜지스터 및 제 2 다이오드를 포함할 수 있다.
제 1 기판의 상부 전도층, 제 2 기판의 상부 전도층, 및 제 3 기판의 상부 전도층은 상호 간 갭을 두고 이격될 수 있다.
차량은 차륜의 회전에 의해 전력을 발생시키는 제너레이터를 더 포함하고, 전력 모듈은, 발생된 전력을 배터리를 충전하기 위한 전력으로 변환하는 것을 포함할 수 있다.
게시된 발명의 일 측면에 따르면, 전력 모듈의 크기 및 단가를 감소시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전력 모듈을 가지는 차량의 차체의 외장 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 차량의 차대의 예시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전력 모듈의 외관도이다.
도 4는 도 3에 도시된 소자부의 구성 예시도이다.
도 5는 전력 모듈의 소자부의 배치 예시도이다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시예에 따른 전력 모듈의 사시도이다.
도 7은 도 6a에 도시된 전력 모듈의 AA' 절단면을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6a에 도시된 전력 모듈의 BB' 절단면을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 6a에 도시된 전력 모듈의 CC' 절단면을 나타낸 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 전력 모듈을 가지는 차량의 차체의 외장 예시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량의 차대의 예시도이다.
여기서 충전 가능한 전원부인 배터리와 모터를 포함하고 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시키고 모터의 회전을 이용하여 차륜을 구동시키는 전기 차량과, 엔진, 배터리 및 모터를 포함하고 엔진의 기계적인 동력과 모터의 전기적인 동력을 제어하여 주행하는 하이브리드 차량과, 수소와 공기 중의 산소를 반응시키고 이때 발생하는 전기를 이용하여 배터리를 충전시키며 충전된 배터리의 전력을 이용하여 모터를 회전시켜 주행하는 수소 연료 전지 차량 중 어느 하나의 차량일 수 있다.
본 실시예는 하이브리드 차량을 예를 들어 설명하도록 한다.
차량(100)은 차체(Body, 110)와, 차체를 제외한 나머지 부분으로 주행에 필요한 기계 장치가 설치되는 차대(Chassis, 120)를 포함한다.
도 1 에 도시된 바와 같이 차체(110)는 프론트 패널(111), 본네트(112), 루프 패널(113), 리어 패널(114), 전후좌우의 도어(115), 전후좌우의 도어(115)에 개폐 가능하게 마련된 윈도우 글래스(116)를 포함한다.
그리고 차체의 외장은 전후좌우 도어의 윈도우 글래스 사이의 경계에 마련된 필러와, 운전자에게 차랑(100) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러와, 전방시야를 주시하면서 주변의 정보를 쉽게 볼 수 있도록 하고 다른 차량과 보행자에 대한 신호, 커뮤니케이션의 기능을 수행하는 램프(117)를 포함한다.
램프는 차량의 외장의 전면과 후면에 마련될 수 있고, 조명 기능뿐 아니라 다른 차량과 보행자에 대한 신호, 커뮤니케이션의 기능을 수행한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 차대(120)는 차체(110)를 지지하는 틀로, 전후좌우에 각 배치된 차륜(121)과, 전후좌우의 차륜(121)에 구동력을 인가하기 위한 동력 장치(122-129), 조향 장치, 전후좌우의 차륜(121)에 제동력을 인가하기 위한 제동 장치 및 현가 장치가 마련될 수 있다.
동력 장치는 차량의 주행에 필요한 구동력을 발생시키고 발생된 구동력을 조절하는 장치로, 동력 발생 장치와 동력 전달 장치를 포함할 수 있다.
동력 발생 장치는 엔진(122), 연료장치(미도시), 냉각 장치(미도시), 급유 장치(미도시), 배터리(123), 모터(124), 제너레이터(125), 전력변환기(126)를 포함할 수 있다.
동력 전달 장치는 클러치(127), 변속기(128), 종감속 장치, 차동 장치(129), 차축 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
엔진(122)은 휘발유, 경유와 같은 석유연료를 연소시켜 기계적인 동력을 발생시킨다.
배터리(123)는 고압의 전류의 전력을 생성하고 생성된 전력을 모터(144)에 공급한다.
배터리(123)는 제너레이터(125)에서 공급된 전력을 공급받아 충전을 수행한다.
모터(124)는 배터리(123)의 전기 에너지를 차량에 마련된 각종 장치를 동작시키기 위한 역학적 에너지로 전환한다.
제너레이터(125)는 시동 발전기로, 엔진의 크랭크 축(122a)과 벨트(122b)로 연결되어 있고, 엔진의 크랭크 축(122a)과 연동되어 엔진(122)을 시동할 때에는 모터로 동작하고, 엔진(122)이 차륜의 구동에 사용되지 않고 있을 때 배터리(123)를 충전한다.
즉 제너레이터(125)는 엔진(122)의 자체 동력에 의해 발전기로 동작하거나, 제동, 감속 또는 저속 주행에 의한 에너지 회생 조건에서 엔진(122)을 통해 전달되는 동력에 의해 발전기로 동작하여 배터리(123)가 충전되도록 한다.
아울러 차량은, 주차장 또는 충전소에 배치된 충전기로부터 전력을 공급받고 공급된 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 것도 가능하다.
전력 변환기(126)는 배터리(123)의 전력을 모터(124)의 구동 전력으로 변환하거나, 제너레이터(125)에서 발생된 전력을 배터리의 충전 가능한 전력으로 변환한다.
또한 전력 변환기(126)는 배터리(123)의 전력을 제너레이터(125)의 구동 전력으로 변환한다.
이러한 전력 변환기(126)는 인버터와 컨버터를 포함할 수 있고 적어도 하나의 전력 모듈(200)을 포함할 수 있다. 이 전력 모듈(200)에 대해 추후 설명한다.
전력 변환기(126)는 모터(124)와 배터리(123) 사이에서 전류의 방향과 출력을 변경하는 것도 가능하다.
클러치(127)는 엔진(122)만을 이용하여 구동력을 발생시킬 때 폐쇄될 수 있고, 배터리(123)의 전력을 이용하여 구동력을 발생시킬 때 개방될 수 있다.
예를 들어, 클러치(127)는 모터를 이용하여 감속 주행이나 저속 주행을 할 때, 개방(Open)될 수 있고, 제동을 수행할 때에도 개방될 수 있으며, 가속 주행 및 일정 속도 이상의 정속 주행을 수행할 때 폐쇄(Close)될 수 있다.
변속기(128)는 엔진(122)과 모터(124)의 회전운동을 차륜(121)에 전달한다.
차동 장치(129)는 변속기(128)와 차륜(121) 사이에 마련되고 변속기(128)의 변속비를 조절하여 좌우 차륜의 구동력을 각각 발생시키고 발생된 구동력을 좌우 차륜에 각각 전달한다.
차랑(100)은 저압의 전류를 생성하고 오디오 기기, 실내 램프, 그 외 전자 장치들에 전기적으로 연결되어 생성된 저압의 전류를 구동 전력으로 공급하는 보조 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 보조 배터리는 배터리(123)에 의해 충전될 수 있다.
차량(100)은 주행 방향을 조절하기 위한 조향 장치의 스티어링 휠과, 사용자의 제동 의지에 따라 사용자에 의해 가압되는 브레이크 페달과, 사용자의 가속 의지에 따라 사용자에 의해 가압되는 엑셀러레이터 페달을 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 전력 모듈의 외관도이다.
본 실시예는 차량에 마련된 전력 모듈을 예로 설명하고 있지만, 이 전력 모듈은 차량뿐만 아니라 각종 전자 장치에 마련될 수 있다.
여기서 전자 장치는 입력되는 전력과 구동에 이용되는 전력이 상이한 구성부를 가진 장치일 수 있다.
또한 전자 장치는 모터를 포함하는 장치일 수 있으며, 충전 가능한 배터리를 포함하는 장치일 수 있으며, 모터와 배터리를 모두 포함하는 장치일 수 있다.
예를 들어, 모터를 포함하는 전자 장치는 냉장고, 공기 조화기, 세탁기, 청소기 및 퍼스널 모빌리티일 수 있고, 배터리를 포함하는 장치는 모바일 기기일 수 있고, 배터리와 모터를 모두 포함하는 전자 장치는 로봇, 퍼스널 모빌리티, 드론과 같은 원격 조종 기기 등을 포함할 수 있다.
이러한 전자 장치는 저전압이 인가되어 소전류를 제어하는 저전력 소자와 고전압이 인가되어 대전류를 제어하는 전력 소자를 포함할 수 있다.
전력 모듈은 고전압이 인가되거나 대전류가 흐를 수 있는 전력 소자를 포함한다.
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.
전력 소자는 크기, 방열 등으로 인하여 1개 또는 수개의 전력 트랜지스터를 일체화한 전력 모듈로 구현될 수 있다.
예를 들어, 전력 모듈은 하나의 전력 트랜지스터와 하나의 전력 다이오드를 포함할 수 있고, 또는 2개의 전력 트랜지스터와 2개의 전력 다이오드가 일체화된 전력 모듈을 포함할 수 있다.
본 실시예는 하나의 트랜지스터에 하나의 다이오드가 병렬 연결된 반도체 모듈을 두 개 가지는 전력 모듈에 대해 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 모듈(200)은 단자부(210), 프레임부(220), 소자부(230) 및 기판(240)을 포함한다.
단자부(210)는 제 1, 2외부 장치와 연결되고, 제 1외부 장치로부터 전력을 공급받고, 소자부(230)에서 변환된 전력을 제 2외부 장치로 출력한다.
제 1외부 장치는 상용전원 등의 전력 공급원일 수 있고, 제 2외부 장치는 배터리나 모터일 수 있다.
이러한 단자부(210)는 직류 전력이 입력되거나 출력되는 제 1 직류 단자(211)와 제 2 직류 단자(212) 및 교류 전력이 출력되거나 입력되는 교류 단자(213)를 포함할 수 있다.
프레임부(220)는 복수 개의 프레임 단자를 포함하고, 적어도 하나의 프레임 단자를 통해 외부 제어기(미도시) 및 소자부(230)에 연결되고, 외부 제어기의 제어 신호를 소자부(230)에 전달한다.
즉 프레임부(220)는 제 1 트랜지스터(S1)를 제어하기 위한 제 1 제어 신호를 전달하는 제 1프레임단자(221)와, 제 2 트랜지스터(S2)를 제어하기 위한 제 2 제어 신호를 전달하는 제 2프레임 단자(226)를 포함할 수 있다.
소자부(230)는 전력을 변환하기 위한 복수의 반도체 소자를 포함할 수 있다.
복수 개의 반도체 소자는 기판(240)에 배치될 수 있고, 프레임부(220)와 전기적으로 연결될 수 있으며 기판(240)을 통해 단자부(210)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 소자부(230)에 대한 구성을 추후 설명하도록 한다.
기판(240)은 전력이 입력되고 전력이 출력될 때 발생된 열을 방출하고, 소자부의 구동에 의해 발생된 열을 방출하며, 단자부(210)를 통해 입력된 전력을 소자부(230)에 전달하고, 변환된 전력을 단자부(210)로 전달한다.
즉 기판(240)은 열과 전기가 이동되는 통로로서, 열이 외부로 방출되도록 하고, 전력을 다른 전도성 물체(예, 단자부 및 소자부)에 전달한다.
이러한 기판(240)는 전도성 물체를 포함하는 전도부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(240)의 전도부는 구리, 은, 금 등과 같은 금속 물체일 수 있다. 이러한 기판(240)에 대한 구성을 추후 설명하도록 한다.
도 4는 도 3에 도시된 소자부(230)의 구성 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전력 모듈(200)의 소자부(230)는 복수 개의 반도체 소자(231, 232, 233, 234)를 포함할 수 있다.
전력 모듈(200)의 소자부(230)는 제 1 트랜지스터(S1)가 구현된 제 1 반도체 소자(231)와, 제 1 다이오드(D1)가 구현된 제 2 반도체 소자(232)를 갖는 제 1 반도체 모듈과, 제 2 트랜지스터(S2)가 구현된 제 3 반도체 소자(233) 및 제 2 다이오드(D2)가 구현된 제 4 반도체 소자(234)를 갖는 제 2 반도체 모듈을 포함한다.
제 1 반도체 소자(231)는 기판(240)을 통해 제 1 직류단자(211) 및 교류단자(213)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제 3 반도체 소자(233)는 기판(240)를 통해 제 2 직류단자(212) 및 교류 단자(213)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 제 1 반도체 소자(231)와 제 3 반도체 소자(233)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 제 1 반도체 소자(231)와 제 3 반도체 소자(233)는 프레임부(220)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 제 1 반도체 소자(231)는 제 2 반도체 소자(232)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제 3 반도체 소자(233)는 제 4 반도체 소자(234)와 전기적으로 연결될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 전력 모듈(200)의 소자부(230) 중 제 1 트랜지스터(S1)는 제 1 다이오드(D1)와 병렬로 연결될 수 있고, 제 2 트랜지스터(S2)와 직렬로 연결될 수 있다. 그리고 제 2 트랜지스터(S2)는 제 2 다이오드(D2)와 병렬로 연결될 수 있다.
여기서 제 1 트랜지스터(S1) 및 제 2 트랜지스터(S2)는 IGBT, MOSFET 또는 BJT일 수 있다.
본 실시예는 제 1 트랜지스터(S1) 및 제 2 트랜지스터(S2)로, IGBT를 예를 들어 설명한다.
여기서 IGBT는 N 채널 IGBT의 경우 게이트에 인가되는 전압에 따라 콜렉터로부터 이미터로의 전류가 도통되거나 차단되도록 하고, P 채널 IGBT의 경우 게이트에 인가되는 전압에 따라 이미터로부터 콜렉터로의 전류가 도통되거나 차단되도록 한다. 이 중, P 채널 IGBT를 예를 들어 설명한다.
제 1 트랜지스터(S1)는 제 1 게이트(G1), 제 1 이미터(E1) 및 제 1 콜렉터(C1)를 포함하고 제 2 트랜지스터(S2)는 제 2 게이트(G2), 제 2 이미터(E2) 및 제 2 콜렉터(C2)를 포함한다.
제 1 트랜지스터(S1)의 제 1 이미터(E1)는 제 1 직류 단자(211)에 연결될 수 있고, 제 1 트랜지스터(S1)의 제 1 콜렉터(C1)는 제 2 트랜지스터(S2)의 제 2 이미터(E2)에 연결될 수 있다.
제 1 트랜지스터(S1)의 제 1 콜렉터(C1)와 제 2 트랜지스터(S2)의 제 2 이미터(E2) 사이에는 교류 단자(213)가 연결될 수 있다.
그리고 제 1 트랜지스터(S1)의 제 1 이미터(E1)와 제 1 콜렉터(C1) 사이에는 제 1다이오드(D1)가 연결될 수 있다.
제 2 트랜지스터(S2)의 제 1 콜렉터(C2)는 제 2 직류단자(212)에 연결될 수 있다.
그리고 제 2 트랜지스터(S2)의 제 2 이미터(E2)와 제 2 콜렉터(C2) 사이에는 제 2다이오드(D2)가 연결될 수 있다.
제 1 트랜지스터(S1) 및 제 2 트랜지스터(S2)의 동작을 간략하게 설명한다.
제 1 트랜지스터(S1)의 제 1 이미터(E1)는 전력 모듈(200)의 제 1 직류 단자(211)와 연결될 수 있고, 제 1 콜렉터(C1)는 전력 모듈(200)의 교류 단자(213)와 연결될 수 있다.
그 결과, 제 1 트랜지스터(S1)는 제 1 게이트(G1)와 제 1 콜렉터(C1) 사이에 인가되는 전압에 따라 제 1 이미터(E1)와 제 1 콜렉터(C1) 사이의 전류를 제어함으로써 제 1 직류 단자(211)에서 교류 단자(213)로 출력되는 전류를 제어할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 제 1 트랜지스터(S1)는 제 1 게이트(G1)와 제 1 콜렉터(C1) 사이에 인가되는 전압이 미리 정해진 문턱 전압보다 작으면, 제 1 이미터(E1)로부터 제 1 콜렉터(C1)로의 전류를 차단한다.
또한, 제 1 트랜지스터(S1)는 제 1 게이트(G1)와 제 1 콜렉터(C1) 사이에 인가되는 전압이 미리 정해진 문턱 전압보다 크면, 제 1 이미터(E1)로부터 제 1 콜렉터(C1)로의 전류를 통과시킨다.
제 2 트랜지스터(S2)의 제 2 이미터(E2)는 전력 모듈(200)의 교류 단자(213)와 연결될 수 있고, 제 2 콜렉터(C2)는 전력 모듈(200)의 제 2 직류 단자(212)와 연결될 수 있다.
그 결과, 제 2 트랜지스터(S2)는 제 2 게이트(G2)와 제 2 콜렉터(C2) 사이에 인가되는 전압에 따라 제 2 이미터(E2)와 제 2 콜렉터(C2) 사이의 전류를 제어함으로써 교류 단자(213)에서 제 2 직류 단자(212)로 출력되는 전류를 제어할 수 있다.
제 1 트랜지스터(S1)의 제 1게이트(G1)는 프레임부의 제 1 프레임 단자(221)와 연결될 수 있고, 제 2 트랜지스터(S2)의 제 2게이트(G2)는 프레임부의 제 2 프레임 단자(226)와 연결될 수 있다.
제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)는 애노드로부터 캐소드로의 전류는 도통시키고, 캐소드로부터 애노드로의 전류는 차단시킨다.
이러한 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)는 PN 다이오드, PIN 다이오드, 쇼트키 다이오드(Schottky diode) 등을 채용할 수 있다.
좀 더 구체적으로 제 1 다이오드(D1)의 애노드는 제 1 트랜지스터(S1)의 제 1 콜렉터(C1)와 연결되고, 캐소드는 제 1 이미터(E1)와 연결될 수 있다.
그 결과, 제 1 다이오드(D1)는 제 1 직류 단자(211)로부터 교류 단자(213)로의 전류를 차단하고, 교류 단자(213)로부터 제 1 직류 단자(211)로의 전류를 통과시킬 수 있다.
제 2 다이오드(D2)의 애노드는 제 2 트랜지스터(S2)의 제 2 콜렉터(C2)와 연결되고, 캐소드는 제 2 이미터(E2)와 연결될 수 있다.
그 결과, 제 2 다이오드(D2)는 교류 단자(213)로부터 제 2 직류 단자(212)로의 전류를 차단하고, 제 2 직류 단자(212)로부터 교류 단자(213)로의 전류를 통과시킬 수 있다.
도 5는 전력 모듈의 소자부의 배치 예시도이다.
본 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이 전력 모듈을 구현하기 위해 도 4와 같이 연결된 소자부의 복수 개의 반도체 소자를 도 5와 같이 배치하였다.
제 1 반도체 소자(231)와 제 2 반도체 소자(232)는 제 1 영역에 배치될 수 있고, 제 3 반도체 소자(233)와 제 4 반도체 소자(234)는 제 2영역에 배치될 수 있다.
아울러 제 1 반도체 소자(231)는 제 3 반도체 소자(233)와 다른 영역에 배치되되 제 3 반도체 소자(233)의 일 측에 배치될 수 있고, 제 2 반도체 소자(232)는 제 4 반도체 소자(234)와 다른 영역에 배치되되 제 4 반도체 소자(234)의 일 측에 배치될 수 있다.
제 1 트랜지스터(S1)의 제 1 이미터(E1)와 제 1 다이오드의 캐소드는 기판(240)의 제 1영역과 연결될 수 있고, 제 2 트랜지스터(S2)의 제 2 이미터(E2)와 제 2 다이오드의 캐소드는 기판(240)의 제 2 영역과 연결될 수 있다.
복수의 반도체 소자들은 별도의 라인을 통해 연결될 수 있다.
즉 제 1 트랜지스터(S1)의 제 1 콜렉터(C1)와 제 2 트랜지스터(S2)의 제 2 이미터(E)는 별도의 제 1 라인을 통해 연결될 수 있고, 제 1 트랜지스터(S1)의 제 1 콜렉터(C1)와 제 1 다이오드(D1)의 애노드는 별도의 제 2 라인을 통하여 연결될 수 있다.
또한, 제 2 트랜지스터(S2)의 제 2 콜렉터(C2)와 제 2 다이오드(D2)의 애노드는 별도의 제 3 라인을 통하여 연결될 수 있다.
여기서 제 3 라인은 기판(240)의 제 3 영역과 연결될 수 있다.
기판(240)의 제 1 영역은 제 1 기판(240a)이고, 제 2 영역은 제 2 기판(240b)이며, 제 3 영역은 제 3 기판(240c)이다.
이러한 기판과 소자부와의 연결 관계의 이해를 돕기 위해 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5의 전력 모듈에서 제 1 직류단자(211)와 연결되는 라인(P1)이 제 1 기판이 될 수 있고, 교류단자(213)와 연결되는 라인(P2)이 제 2 기판이 될 수 있으며, 제 2 직류단자(212)와 연결되는 라인(P3)이 제 3 기판이 될 수 있다.
전력 모듈의 기판(240)은 제 1, 2 반도체 소자(231, 232)가 배치되고 제 1 직류 단자(211)가 연결되는 제 1 기판(240a)과, 제 3, 4 반도체 소자(233, 234가 배치되고 교류 단자(213)가 연결되는 제 2 기판(240b)과, 제 2 직류 단자(212)가 연결되는 제 3 기판(240c)을 포함한다.
이러한 기판의 구성을 도 6 내지 도 9을 참조하여 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 일 실시예에 따른 전력 모듈의 사시도이고, 도 7은 도 6a에 도시된 전력 모듈의 AA' 절단면을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 6a에 도시된 전력 모듈의 BB' 절단면을 나타낸 도면이고, 도 9는 도 6a에 도시된 전력 모듈의 CC' 절단면을 나타낸 도면이다.
제 1 기판(240a)과 제 2 기판(240b)과 제 3 기판(240c)은 동일 평면 상에서 나란히 배치될 수 있다.
제 1 기판(240a)과 제 2 기판(240b)과 제 3 기판(240c)은 인쇄 회로 기판을 채용할 수 있으며, 각각 상부 전도층(241a, 241b, 241c), 절연층(242a, 242b, 242c), 및 하부 전도층(243a, 243b, 243c)을 포함한다.
제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)에는 제 1, 2 반도체 소자(231, 232)가 배치된다. 여기서, 제 1 반도체 소자(231)에는 도 4와 관련하여 전술한 제 1 트랜지스터(S1)가 구현될 수 있고, 제 2 반도체 소자(232)에는 제 1 다이오드(D1)가 구현될 수 있다.
제 1 반도체 소자(231)와 제 2 반도체 소자(232)는 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제 1 반도체 소자(231)와 제 2 반도체 소자(232)는 각각 상부 접합층(231-1, 232-1)과 하부 접합층(231-2, 232-2)을 각각 상부와 하부에 포함하고, 제 1 반도체 소자(231)와 제 2 반도체 소자(232)의 상부 접합층(231-1, 232-1)은 각각 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)의 연장부(241b-1) 하부와 접합할 수 있으며, 제 1 반도체 소자(231)와 제 2 반도체 소자(232)의 하부 접합층(231-2, 232-2)은 각각 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)과 접합할 수 있다.
제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)은 전기 전도율이 높고, 열을 방출하기 위하여 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.
제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)은 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b) 및 제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)과 일정한 갭을 두고 이격될 수 있다. 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)과 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b) 사이의 갭에는 절연 부재가 배치될 수 있고, 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)과 제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c) 사이의 갭에도 절연 부재가 배치될 수 있다.
제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)의 일측은 제 1 직류 단자(211)와 예를 들어, 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a)의 다른 일측은 제 1 프레임 단자(221)와 예를 들어 와이어를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
제 1 기판(240a)의 절연층(242a)은 하부 전도층(243a)을 상부 전도층(241a) 및 외부로부터 절연시킬 수 있으며, 제 1, 2 반도체 소자(231, 232)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.
이러한 제 1 기판(240a)의 절연층(242a)은 전기 전도율이 낮고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(242a)은 질화 알루미늄(AlN) 등의 세라믹 재료로 구성될 수 있다.
제 1 기판(240a)의 하부 전도층(243a)은 전기적으로 접지될 수 있으며, 제 1, 2 반도체 소자 (231, 232)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.
이러한 제 1 기판(240a)의 하부 전도층(243a)은 전기 전도율이 높고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하부 전도층(243a)은 구리(Cu) 또는 알루미늄 (Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.
제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)에는 제 3, 4 반도체 소자(233, 234)가 배치된다. 여기서, 제 3 반도체 소자(233)에는 도 4와 관련하여 전술한 제 2 트랜지스터(S2)가 구현될 수 있고, 제 4 반도체 소자(234)에는 제 2 다이오드(D2)가 구현될 수 있다.
제 3 반도체 소자(233)와 제 4 반도체 소자(234)는 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제 3 반도체 소자(233)와 제 4 반도체 소자(234)는 각각 상부 접합층(233-1, 234-1)과 하부 접합층(233-2, 234-2)을 포함하고, 제 3 반도체 소자(233)와 제 4 반도체 소자(234)의 상부 접합층(233-1, 234-1)은 각각 제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)의 연장부(241c-1) 하부와 접합할 수 있으며, 제 3 반도체 소자(233)와 제 4 반도체 소자(234)의 하부 접합층(233-2, 234-2)은 각각 제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)과 접합할 수 있다.
제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)은 전기 전도율이 높고, 열을 방출하기 위하여 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.
제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)은 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a) 및 제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)과 일정한 갭을 두고 이격될 수 있다. 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)과 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a) 사이의 갭에는 절연 부재가 배치될 수 있고, 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)과 제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c) 사이의 갭에도 절연 부재가 배치될 수 있다.
제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)은 제 1 기판(240a) 측으로 연장되어 연장부(241b-1)를 형성할 수 있다. 이 경우, 연장부(241b-1)의 하부는 제 1 기판(240a)의 제 1, 2 반도체 소자(231, 232)의 상부 접합층(231-1, 232-1)의 상부에 부착될 수 있다.
제 1 기판(240a)의 높이와 제 2 기판(240b)의 높이가 동일할 수 있으므로, 제 2 기판(240b)의 연장부(241b-1)가 제 1, 2 반도체 소자(231, 232)의 상부에 부착되기 위해, 연장부(241b-1)는 제 1, 2 반도체 소자(231, 232)의 높이만큼 상측으로 연장되고, 제 1 반도체 소자(231)와 연결되도록 좌측으로 연장되며, 제 2 반도체 소자(232)와도 연결되도록 전측으로 연장될 수 있다.
한편 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 달리 제 2 기판(240b)의 연장부(241b-1)는 제 2 반도체 소자(232)와 우선적으로 연결되는 것도 가능한 바, 이 경우, 연장부(241b-1)는 제 1, 2 반도체 소자(231, 232)의 높이만큼 상측으로 연장되고, 제 2 반도체 소자(232)와 연결되도록 좌측으로 연장되며, 제 1 반도체 소자(231)와도 연결되도록 후측으로 연장될 수도 있다.
제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)의 일측은 제 2 직류 단자(212)와 예를 들어 직접 접촉을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)의 다른 일측은 제 2 프레임 단자(222)와 예를 들어 와이어를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
제 2 기판(240b)의 절연층(242b)은 하부 전도층(243b)을 상부 전도층(241b) 및 외부로부터 절연시킬 수 있으며, 제 3, 4 반도체 소자(233, 234)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.
이러한 제 2 기판(240b)의 절연층(242b)은 전기 전도율이 낮고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(242b)은 질화 알루미늄(AlN) 등의 세라믹 재료로 구성될 수 있다.
제 2 기판(240b)의 하부 전도층(243b)은 전기적으로 접지될 수 있으며, 제 3, 4 반도체 소자 (233, 234)에 의하여 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.
이러한 제 2 기판(240b)의 하부 전도층(243b)은 전기 전도율이 높고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하부 전도층(243b)은 구리(Cu) 또는 알루미늄 (Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.
제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)은 전기 전도율이 높고, 열을 방출하기 위하여 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.
제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)은 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a) 및 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b)과 일정한 간격을 두고 이격될 수 있다. 제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)과 제 1 기판(240a)의 상부 전도층(241a) 사이의 갭에는 절연 부재가 배치될 수 있고, 제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)과 제 2 기판(240b)의 상부 전도층(241b) 사이의 갭에도 절연 부재가 배치될 수 있다.
제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)은 제 2 기판(240b) 측으로 연장되어 연장부(241c-1)를 형성할 수 있다. 이 경우, 연장부(241c-1)의 하부는 제 2 기판(240b)의 제 3, 4 반도체 소자(233, 234)의 상부 접합층(233-1, 234-1)의 상부에 부착될 수 있다.
제 3 기판(240c)의 높이와 제 2 기판(240b)의 높이가 동일할 수 있으므로, 제 3 기판(240c)의 연장부(241c-1)가 제 3, 4 반도체 소자(233, 234)의 상부에 부착되기 위해, 연장부(241c-1)는 제 3, 4 반도체 소자(233, 234)의 높이만큼 상측으로 연장되고, 제 4 반도체 소자(234)와 연결되도록 우측으로 연장되며, 제 3 반도체 소자(233)와도 연결되도록 후측으로 연장될 수 있다.
한편 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 달리 제 3 기판(240c)의 연장부(241c-1)는 제 3 반도체 소자(233)와 우선적으로 연결되는 것도 가능한 바, 이 경우, 연장부(241c-1)는 제 3, 4 반도체 소자(233, 234)의 높이만큼 상측으로 연장되고, 제 3 반도체 소자(233)와 연결되도록 우측으로 연장되며, 제 4 반도체 소자(234)와도 연결되도록 전측으로 연장될 수도 있다.
제 3 기판(240c)의 상부 전도층(241c)은 교류 단자(213)와 예를 들어 직접 접촉을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
제 3 기판(240c)의 절연층(242c)은 하부 전도층(243c)을 상부 전도층(241c) 및 외부로부터 절연시킬 수 있으며, 열을 외부로 방출할 수 있다.
이러한 제 3 기판(240c)의 절연층(242c)은 전기 전도율이 낮고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(242c)은 질화 알루미늄(AlN) 등의 세라믹 재료로 구성될 수 있다.
제 3 기판(240c)의 하부 전도층(243c)은 전기적으로 접지될 수 있으며, 열을 외부로 방출할 수 있다.
이러한 제 3 기판(240c)의 하부 전도층(243c)은 전기 전도율이 높고, 열 전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하부 전도층(243c)은 구리(Cu) 또는 알루미늄 (Al) 등의 금속으로 구성될 수 있다.
한편, 별개로 마련된 상부 전도층(241a, 241b, 241c)과 달리 제 1 기판(240a)과 제 2 기판(240b)과 제 3 기판(240c)의 절연층은 하나의 층으로 마련될 수 있고, 제 1 기판(240a)과 제 2 기판(240b)과 제 3 기판(240c)의 하부 전도층 또한 하나의 층으로 마련될 수 있다. 그러나, 이러한 예시에 한정되는 것은 아니고, 제 1 기판(240a)과 제 2 기판(240b)과 제 3 기판(240c)의 절연층(242a, 242b, 242c)이 각각 별개로 마련되고, 하부 전도층(243a, 243b, 243c) 또한 각각 별개로 마련되는 것도 가능하다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
100: 차량 200: 전력 모듈
210: 단자부 220: 프레임부
230: 소자부 240: 기판

Claims (20)

  1. 전력을 변환하기 위한 제 1 반도체 모듈이 배치되고 제 1 직류 단자가 연결되는 제 1 기판;
    상기 전력을 변환하기 위한 제 2 반도체 모듈이 배치되고 교류 단자가 연결되는 제 2 기판; 및
    제 2 직류 단자가 연결되는 제 3 기판을 포함하되,
    상기 제 1 기판 내지 제 3 기판은 각각 상부 전도층, 절연층, 및 하부 전도층을 포함하고,
    상기 제 2 기판의 상부 전도층은 상기 제 1 기판의 제 1 반도체 모듈과 연결되고,
    상기 제 3 기판의 상부 전도층은 상기 제 2 기판의 제 2 반도체 모듈과 연결되는 전력 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 상부 전도층은 상기 제 1 기판 측으로 연장되어 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 하부는 상기 제 1 기판의 제 1 반도체 모듈의 상부에 부착되는 전력 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 반도체 모듈은 상부 접합층과 하부 접합층을 포함하고,
    상기 제 2 기판의 연장부의 하부는 상기 제 1 반도체 모듈의 상부 접합층의 상부와 접합하는 전력 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판은 동일한 평면 상에 나란히 배치되고,
    상기 제 2 기판의 연장부는 상기 제 1 반도체 모듈의 높이만큼 상측으로 연장되고, 상기 제 1 반도체 모듈 측으로 연장되어, 상기 제 1 반도체 모듈과 연결되는 전력 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 기판의 상부 전도층은 상기 제 2 기판 측으로 연장되어 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 하부는 상기 제 2 기판의 제 2 반도체 모듈의 상부에 부착되는 전력 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 반도체 모듈은 상부 접합층과 하부 접합층을 포함하고,
    상기 제 3 기판의 연장부의 하부는 상기 제 2 반도체 모듈의 상부 접합층의 상부와 접합하는 전력 모듈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 기판과 제 3 기판은 동일한 평면 상에 나란히 배치되고,
    상기 제 3 기판의 연장부는 상기 제 2 반도체 모듈의 높이만큼 상측으로 연장되고, 상기 제 2 반도체 모듈 측으로 연장되어, 상기 제 2 반도체 모듈과 연결되는 전력 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 반도체 모듈은 제 1 트랜지스터 및 제 1 다이오드를 포함하고,
    상기 제 2 반도체 모듈은 제 2 트랜지스터 및 제 2 다이오드를 포함하는 전력 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 기판의 상부 전도층은 금속으로 구성되는 전력 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 세라믹 재료로 구성되는 전력 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 상부 전도층, 상기 제 2 기판의 상부 전도층, 및 상기 제 3 기판의 상부 전도층은 상호 간 갭을 두고 이격되는 전력 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 갭에는 절연 부재가 배치되는 전력 모듈.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 절연층, 상기 제 2 기판의 절연층, 및 상기 제 3 기판의 절연층은 하나의 층을 형성하는 전력 모듈.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 하부 전도층, 상기 제 2 기판의 하부 전도층, 및 상기 제 3 기판의 하부 전도층은 하나의 층을 형성하는 전력 모듈.
  15. 충전 가능한 배터리;
    상기 배터리의 전력을 이용하여 회전하는 모터;
    상기 배터리에서 상기 모터로 공급되는 전력을 변환하는 전력 모듈을 포함하고,
    상기 전력 모듈은, 전력을 변환하기 위한 제 1 반도체 모듈이 배치되고 제 1 직류 단자가 연결되는 제 1 기판, 상기 전력을 변환하기 위한 제 2 반도체 모듈이 배치되고 교류 단자가 연결되는 제 2 기판, 제 2 직류 단자가 연결되는 제 3 기판을 포함하되, 상기 제 1 기판 내지 제 3 기판은 각각 상부 전도층, 절연층, 및 하부 전도층을 포함하고, 상기 제 2 기판의 상부 전도층은 상기 제 1 기판의 제 1 반도체 모듈과 연결되고, 상기 제 3 기판의 상부 전도층은 상기 제 2 기판의 제 2 반도체 모듈과 연결되는 차량.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 상부 전도층은 상기 제 1 기판 측으로 연장되어 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 하부는 상기 제 1 기판의 제 1 반도체 모듈의 상부에 부착되는 차량.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 기판의 상부 전도층은 상기 제 2 기판 측으로 연장되어 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 하부는 상기 제 2 기판의 제 2 반도체 모듈의 상부에 부착되는 차량.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 반도체 모듈은 제 1 트랜지스터 및 제 1 다이오드를 포함하고,
    상기 제 2 반도체 모듈은 제 2 트랜지스터 및 제 2 다이오드를 포함하는 차량.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 상부 전도층, 상기 제 2 기판의 상부 전도층, 및 상기 제 3 기판의 상부 전도층은 상호 간 갭을 두고 이격되는 차량.
  20. 제 17 항에 있어서,
    차륜의 회전에 의해 전력을 발생시키는 제너레이터를 더 포함하고,
    상기 전력 모듈은, 상기 발생된 전력을 상기 배터리를 충전하기 위한 전력으로 변환하는 것을 포함하는 차량.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1808954A2 (en) * 1991-09-20 2007-07-18 Hitachi, Ltd. IGBT-module
KR20090103600A (ko) * 2008-03-28 2009-10-01 페어차일드코리아반도체 주식회사 전력 소자용 기판 및 이를 포함하는 전력 소자 패키지
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