KR20200065351A - Insulation and cooling structure for semiconductor device packaging - Google Patents

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KR20200065351A
KR20200065351A KR1020180151729A KR20180151729A KR20200065351A KR 20200065351 A KR20200065351 A KR 20200065351A KR 1020180151729 A KR1020180151729 A KR 1020180151729A KR 20180151729 A KR20180151729 A KR 20180151729A KR 20200065351 A KR20200065351 A KR 20200065351A
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안원용
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주식회사 브이씨텍
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Abstract

The present invention relates to a semiconductor device packaging insulation and cooling structure for insulating and cooling a semiconductor device packaging, comprising: a heat sink for heat dispersion arranged on a lower portion of a semiconductor device, and having a stepped portion with a narrow flat area compared to an upper plate on a lower portion of the upper plate in which the semiconductor device is installed, wherein the upper plate and the stepped portion are made of the same metal material; a heat sink for heat dissipation arranged on a lower portion of the heat sink for heat dispersion, and having a flat plate portion of an upper portion with a large flat area compared to the maximum flat area of the heat sink for heat dispersion and a plurality of ventilation holes formed on a lower portion of the flat plate portion; and a thermal conductive silicone sheet interposed between a lower surface of the stepped portion of the heat sink for heat dispersion and an upper surface of the flat plate portion of the heat sink for heat dissipation to insulate between the heat sink for heat dispersion and the heat sink for heat dissipation. According to the present invention, the present invention has a double heat dissipation structure of primarily dispersing heat generated in a semiconductor device through the heat sink for heat dispersion and secondarily dissipating the heat through the heat sink for heat dissipation, and the thermal conductive silicone sheet is interposed between the heat sink for heat dispersion and the heat sink for heat dissipation so as to improve heat transfer characteristics while securing high insulation properties. In addition, a molding is firmly coupled to a package by using a molding outer wall frame arranged on an edge and a corner connector, thereby preventing damage by an external environment such as vibration and the like.

Description

반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조{INSULATION AND COOLING STRUCTURE FOR SEMICONDUCTOR DEVICE PACKAGING}INSULATION AND COOLING STRUCTURE FOR SEMICONDUCTOR DEVICE PACKAGING

본 발명은 반도체 소자 패키징의 절연 및 냉각 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 소자의 고내압 기준 만족을 위한 절연 구조를 강화시키면서 높은 냉각 성능을 유지할 수 있는 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an insulation and cooling structure of a semiconductor device packaging, and more particularly, to a semiconductor device packaging insulation and cooling structure capable of maintaining high cooling performance while strengthening an insulation structure for satisfying a high withstand voltage standard of the semiconductor device. .

일반적으로, 전기, 전자 분야에서 사용되는 전원장치는 빠른 속도로 스위칭되는 전력 반도체 스위칭 소자를 구비하고 있다. 전력 반도체 스위칭 소자는 광범위한 산업 분야에서 사용되고 있으며, 대부분의 전력 반도체 스위칭 소자는 고전압에서 견뎌야 하는 고내압 특성이 요구되고 있다. 또한, 전력 반도체 스위칭 소자가 고속으로 스위칭되는 환경에서는 소자의 발열에 의한 부품의 소손이나 전원장치의 동작 불량이 발생될 수 있으므로, 통상 방열장치와 함께 패키징 되고 있다. In general, power supplies used in the electric and electronic fields have power semiconductor switching elements that are switched at high speeds. Power semiconductor switching devices are used in a wide range of industrial fields, and most power semiconductor switching devices require high voltage resistance characteristics that must withstand high voltages. In addition, in an environment in which the power semiconductor switching element is switched at a high speed, the component may be damaged due to heat generation of the element or an operation failure of the power supply device, and thus is usually packaged with a heat dissipation device.

반도체 소자 패키지를 제조할 때 특히 주의해야 할 점은 패키지 구성품 간에 절연을 유지해야 하는 것이다. 이때 절연 구조에 의해 방열 기능이 저하될 수 있으므로, 높은 방열 특성을 유지하면서 절연 구조를 강화하는 방안이 필요하다.Particular attention should be paid to the manufacture of semiconductor device packages to maintain insulation between package components. At this time, since the heat dissipation function may be deteriorated by the insulating structure, a method of strengthening the insulating structure while maintaining high heat dissipation characteristics is required.

특히, 차량에 사용되는 반도체 소자 패키지는 고속으로 주행하는 환경에서도 오랜 시간 고장 없이 동작될 필요가 있으며, 강한 진동에도 절연이 파괴되지 않는 특성이 요구되므로, 다른 산업분야에 비해 좀 더 엄격한 고내압 절연 구조를 가질 필요가 있다.In particular, the semiconductor device package used in a vehicle needs to be operated without a breakdown for a long time even in a high-speed driving environment, and since high-vibration vibration is required to ensure that the insulation is not destroyed, stricter high-voltage insulation compared to other industrial fields You need to have a structure.

대한민국 특허공개 제10-1998-037815호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1998-037815

본 발명은 차량에 탑재되는 반도체 소자 패키징을 위한 절연 및 냉각 구조를 제공하기 위한 것으로서, 실리콘 시트의 1차 절연 구조와 몰딩액에 의한 2차 절연 구조를 가지면서, 이중 히트싱크를 이용하여 냉각 성능을 유지할 수 있는 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to provide an insulating and cooling structure for packaging a semiconductor device mounted on a vehicle, having a primary insulating structure of a silicon sheet and a secondary insulating structure by a molding liquid, and cooling performance using a double heat sink An object of the present invention is to provide a semiconductor device packaging insulation and cooling structure.

본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조는, 반도체 소자의 하부에 배치되며, 상기 반도체 소자가 설치되는 상부 플레이트의 하부에 상기 상부 플레이트에 비해 좁은 평면적을 갖는 단턱부가 구비되며, 상기 상부 플레이트 및 상기 단턱부는 동일한 금속재로 형성되는 열 분산용 히트싱크; 상기 열 분산용 히트싱크의 하부에 배치되며, 상기 열 분산용 히트싱크의 최대 평면적에 비해 넓은 평면적을 갖는 상부의 평판부와, 상기 평판부의 하부에 형성되는 복수의 통풍공을 구비하는 열 방출용 히트싱크; 및 상기 열 분산용 히트싱크의 상기 단턱부 하면과 상기 열 방출용 히트싱크의 상기 평판부 상면 사이에 개재되어 상기 열 분산용 히트싱크와 상기 열 방출용 히트싱크 사이를 절연하는 열전도성의 실리콘 시트를 포함한다.The semiconductor device packaging insulation and cooling structure according to an embodiment of the present invention is disposed under the semiconductor device, and a stepped portion having a narrower planar area than the upper plate is provided below the upper plate on which the semiconductor device is installed. A heat sink for heat dissipation, wherein the upper plate and the stepped portion are formed of the same metal material; Heat for heat dissipation disposed on the lower portion of the heat sink for heat dissipation and having a flat portion on the upper portion having a wider planar area than the maximum plane area of the heat dissipation heat sink and a plurality of vent holes formed on the lower portion of the flat portion. Sink; And a thermally conductive silicone sheet interposed between the bottom surface of the stepped portion of the heat sink for heat dissipation and the top surface of the flat portion of the heat sink for heat dissipation to insulate between the heat sink for heat dissipation and the heat sink for heat dissipation. Includes.

본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조는, 상기 열 방출용 히트싱크의 상면에서 상기 열 분산용 히트싱크의 외곽라인을 따라 배치되되 상기 열 분산용 히트싱크에서 이격 배치되며, 상기 열 분산용 히트싱크의 외부에 함침되는 몰딩액을 가두는 몰딩 외벽 프레임을 더 포함한다.The semiconductor device packaging insulation and cooling structure according to another embodiment of the present invention is disposed along the outer line of the heat sink for heat dissipation on the top surface of the heat sink for heat dissipation, but is spaced apart from the heat sink for heat dissipation, Further comprising a molding outer wall frame to confine the molding liquid impregnated to the outside of the heat sink for heat dissipation.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조는, 상기 열 분산용 히트싱크의 상부 플레이트는 둘레를 따라 측방 외측으로 돌출되는 복수의 돌출부와, 상기 돌출부 사이에 내측으로 오목한 오목부를 구비한다.The semiconductor device packaging insulation and cooling structure according to another embodiment of the present invention, the upper plate of the heat sink for heat dissipation is a plurality of protrusions protruding outward sideways along the circumference, and a concave inwardly recessed between the protrusions To be equipped.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조는, 상기 실리콘 시트는 1 W/m.K의 열전도율을 가진다.In a semiconductor device packaging insulation and cooling structure according to another embodiment of the present invention, the silicon sheet has a thermal conductivity of 1 W/m.K.

본 발명의 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조에 따르면, 반도체 소자에서 발생된 열을 열 분산용 히트싱크를 통해 1차로 분산시키고 열 방출용 히트싱크를 통해 2차로 방출하는 이중 방열 구조를 가지며, 열 분산용 히트싱크와 열 방출용 히트싱크 사이에 열전도성의 실리콘 시트를 개재하여 높은 절연성을 보장하면서 열전달 특성을 높이며, 테두리에 배치되는 몰딩 외벽 프레임과 코너 연결구를 이용하여 몰딩이 패키지에 대하여 견고하게 결합되면서 진동 등의 외부 환경에 의해 쉽게 파괴되지 않도록 하는 효과가 있다.According to the semiconductor device packaging insulation and cooling structure of the present invention, the heat generated in the semiconductor device has a dual heat dissipation structure that primarily disperses heat through a heat sink for heat dissipation and secondary heat dissipates through a heat sink for heat dissipation. The heat-transfer silicone sheet is interposed between the heat sink for heat dissipation and the heat sink for heat dissipation to increase heat transfer characteristics while ensuring high insulation, and the molding is firmly coupled to the package by using the outer frame of the mold and the corner connector arranged on the rim. It has an effect of not being easily destroyed by an external environment such as vibration.

도 1은 본 발명에 따른 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지를 예시한 분해 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지의 분해 상태를 예시한 정면도,
도 3은 본 발명에서 테두리에 배치되는 몰딩 외벽 프레임과 몰딩 외벽 프레임을 조립하기 위한 코너 연결구를 예시한 분해 사시도,
도 4는 본 발명에서 몰딩 외벽 프레임의 단면 상태를 예시한 도면,
도 5는 본 발명에서 코너 연결구의 전면 및 배면 상태를 예시한 사시도, 및
도 6은 본 발명에 따른 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지가 조립된 상태를 예시한 사시도이다.1 is an exploded perspective view illustrating a semiconductor device package having a high withstand voltage insulation structure according to the present invention,
Figure 2 is a front view illustrating an exploded state of a semiconductor device package having a high breakdown voltage insulating structure according to the present invention,
Figure 3 is an exploded perspective view illustrating a corner connector for assembling the molding outer wall frame and the molding outer wall frame disposed on the rim in the present invention,
Figure 4 is a view illustrating a cross-sectional state of the molding outer wall frame in the present invention,
Figure 5 is a perspective view illustrating the front and back state of the corner connector in the present invention, and
6 is a perspective view illustrating a state in which a semiconductor device package having a high withstand voltage insulation structure according to the present invention is assembled.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.The same reference numerals are used for parts having similar configurations and operations throughout the specification. And the drawings attached to the present invention are for convenience of description, the shape and relative scale may be exaggerated or omitted.

실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the detailed description of the embodiments, overlapping descriptions or descriptions of technologies apparent in the art have been omitted. In addition, in the following description, when a part “includes” another component, it means that the component may be further included in addition to the described component, unless otherwise stated.

또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. In addition, terms such as "~ unit", "~ group", "~ module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. Can be. In addition, when it is said that a part is electrically connected to another part, this includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which another component is interposed therebetween.

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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as a second component.

본 발명은 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지에 관한 것으로서, 5,400V의 내압 기준을 만족하면서 높은 방열 특성과 절연 특성을 갖는 반도체 소자 패키지를 제공한다. 본 발명에 따른 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지는 진동이 자주 발생하는 차량용에 적합하며, 그 중에서도 전기 차량이나 하이브리드 차량 등에 탑재되는 전원장치의 전력 반도체 스위치 소자에 특히 적합하다. 물론, 본 발명의 반도체 소자 패키지는 다른 산업분야에서 사용될 수 있으며, 스위치 소자가 아닌 다른 부품에도 적용될 수 있다. 반도체 소자는 통상 알려진 구조를 가질 수 있으며, 이하에서는 반도체 소자의 절연 및 방열을 위한 구조에 대하여 중점적으로 설명한다.The present invention relates to a semiconductor device package having a high breakdown voltage insulation structure, and provides a semiconductor device package having high heat dissipation and insulation characteristics while satisfying a breakdown voltage standard of 5,400V. The semiconductor device package having a high withstand voltage insulation structure according to the present invention is suitable for a vehicle in which vibration occurs frequently, and among them, it is particularly suitable for a power semiconductor switch element of a power supply device mounted in an electric vehicle or a hybrid vehicle. Of course, the semiconductor device package of the present invention can be used in other industries, and can be applied to other components than switch devices. The semiconductor device may have a commonly known structure, and a structure for insulating and dissipating the semiconductor device will be mainly described below.

도 1은 본 발명에 따른 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지를 예시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지의 분해 상태를 예시한 정면도이다.1 is an exploded perspective view illustrating a semiconductor device package having a high breakdown voltage insulating structure according to the present invention, and FIG. 2 is a front view illustrating an exploded state of a semiconductor device package having a high breakdown voltage insulating structure according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지는 상측으로부터 반도체 소자(100), 열 분산용 히트싱크(200), 실리콘 시트(300), 열 방출용 히트싱크(500)가 순차로 적층되는 구조를 가지며, 열 방출용 히트싱크(500)의 상면에는 몰딩액을 패키지 내부로 가두기 위한 몰딩 외벽 프레임(400)과, 몰딩 외벽 프레임(400)들을 결합하여 위치 고정시키기 위한 코너 연결구(440)와, 열 분산용 히트싱크(200)를 균등한 높이로 지지하기 위한 서포터(480)가 조립된다.Referring to FIG. 1, a semiconductor device package having a high breakdown voltage insulating structure of the present invention includes a semiconductor device 100, a heat sink 200 for heat dissipation, a silicon sheet 300, and a heat sink 500 for heat dissipation from the upper side. Has a structure that is sequentially stacked, and the upper surface of the heat sink 500 for heat dissipation is a corner for fixing the position by combining the molding outer wall frame 400 and the molding outer wall frames 400 for confining the molding liquid into the package. The connector 440 and the supporter 480 for supporting the heat sink 200 for heat dissipation at an equal height are assembled.

열 분산용 히트싱크(200)는 상면에 반도체 소자(100)를 체결하여 고정하기 위한 복수의 체결공을 구비한다. 열 분산용 히트싱크(200)는 반도체 소자(100)에서 발생된 열을 1차로 분산하기 위한 히트싱크로서, 상부 플레이트는 둘레를 따라 측방 외측으로 돌출되는 복수의 돌출부(210)와, 돌출부(210)와 돌출부(210) 사이에 내측으로 오목한 오목부(220)를 구비한다. 돌출부(210)와 오목부(220)가 열 분산용 히트싱크(200)의 둘레를 따라 큰 요철을 형성하면서, 패키지 내로 함침되는 몰딩액이 상부 플레이트의 아래 공간으로 잘 유입되도록 유도할 수 있다.The heat sink 200 for heat dissipation has a plurality of fastening holes for fastening and fixing the semiconductor device 100 on the upper surface. The heat sink 200 for heat dissipation is a heat sink for primarily dissipating heat generated in the semiconductor device 100, and the upper plate includes a plurality of protrusions 210 and protrusions 210 protruding outward sideways along the circumference. ) And a concave portion 220 concave inward between the protrusion 210. While the protrusions 210 and the recesses 220 form large irregularities along the circumference of the heat sink 200 for heat dissipation, it is possible to induce the molding liquid impregnated into the package into the space below the upper plate.

열 분산용 히트싱크(200)의 하측으로는 하향 돌출되어 그 하면에 실리콘 시트(300)가 부착되는 단턱부(230)가 형성된다.The lower side of the heat sink 200 for heat dissipation protrudes downward to form a stepped portion 230 to which the silicone sheet 300 is attached.

실리콘 시트(300)는 열전도성의 실리콘 재료로 형성되며, 열 분산용 히트싱크(200)와 열 방출용 히트싱크(500) 사이를 절연하면서, 열 분산용 히트싱크(200)에서 열 방출용 히트싱크(500)로 열을 전달하여 절연 구조를 가지면서 방열 특성을 유지하기 위해 사용된다. 바람직하게는 실리콘 시트(300)는 1 W/m.K의 열전도율을 가지며, 실리콘 시트(300)의 두께를 조정하여 열전도율을 조정할 수 있다.The silicone sheet 300 is formed of a thermally conductive silicone material, and insulates between the heat sink 200 for heat dissipation and the heat sink 500 for heat dissipation, and heat sinks for heat dissipation in the heat sink 200 for heat dissipation. It is used to maintain heat dissipation characteristics while transferring heat to (500) and having an insulating structure. Preferably, the silicon sheet 300 has a thermal conductivity of 1 W/m.K, and the thermal conductivity can be adjusted by adjusting the thickness of the silicon sheet 300.

도 2를 참조하면, 열 방출용 히트싱크(500)의 상면에는 복수의 서포터(480)가 소정 간격으로 고정 설치된다. 서포터(480)의 내측면은 실리콘 시트(300)를 규제하여 실리콘 시트(300)가 정위치에 조립될 수 있도록 한다. 서포터(480)의 상면은 열 분산용 히트싱크(200)의 상부 플레이트 하면에 접촉되며, 열 분산용 히트싱크(200)가 균등한 높이로 지지되도록 한다.Referring to FIG. 2, a plurality of supporters 480 are fixedly installed on a top surface of the heat sink 500 for heat dissipation. The inner surface of the supporter 480 regulates the silicon sheet 300 so that the silicon sheet 300 can be assembled in place. The upper surface of the supporter 480 is in contact with the lower surface of the top plate of the heat sink 200 for heat dissipation, so that the heat sink 200 for heat dissipation is supported at an even height.

열 방출용 히트싱크(500)는 상부에 평판부(510)가 형성되며, 평판부(510)의 하부에 복수의 통풍공(520)이 형성되는 구조를 갖는다. 평판부(510) 상에는 도 1에서 예시한 바와 같이 복수의 체결공이 형성되며, 여기에 서포터(480) 및 코너 연결구(440)가 체결된다.The heat sink 500 for heat dissipation has a structure in which a flat plate portion 510 is formed at an upper portion, and a plurality of vent holes 520 are formed at a lower portion of the flat plate portion 510. A plurality of fastening holes are formed on the flat plate portion 510 as illustrated in FIG. 1, where the supporter 480 and the corner connector 440 are fastened.

몰딩 외벽 프레임(400)은 평판부(510) 상면에 열 분산용 히트싱크(200)의 외곽라인을 따라 조립되며, 평판부(510) 상면의 코너부에서 코너 연결구(440)에 의해 체결 고정된다. 몰딩 외벽 프레임(400) 및 코어 연결구(440)의 구성 및 결합관계에 대하여는 도 3 내지 5를 참조하여 후술한다.The molding outer wall frame 400 is assembled along the outer line of the heat sink 200 for heat dissipation on the top surface of the flat plate portion 510, and is fastened and fixed by a corner connector 440 at a corner portion of the top surface of the flat plate portion 510. . The configuration and coupling relationship between the molding outer wall frame 400 and the core connector 440 will be described later with reference to FIGS. 3 to 5.

도 3은 본 발명에서 테두리에 배치되는 몰딩 외벽 프레임과 몰딩 외벽 프레임을 조립하기 위한 코너 연결구를 예시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에서 몰딩 외벽 프레임의 단면 상태를 예시한 도면이고, 도 5는 본 발명에서 코너 연결구의 전면 및 배면 상태를 예시한 사시도이다.Figure 3 is an exploded perspective view illustrating a corner connector for assembling the molding outer wall frame and the molding outer wall frame disposed on the rim in the present invention, Figure 4 is a view illustrating a cross-sectional state of the molding outer wall frame in the present invention, Figure 5 Is a perspective view illustrating the front and back states of the corner connector in the present invention.

몰딩 외벽 프레임(400)은 경량의 금속재(예컨대, 알루미늄 등과 같은)를 압출하여 바 형태로 제조한 것으로서, 열 분산용 히트싱크(200)의 최외곽 라인에서 이격되어 테두리를 구성하도록 배치된다. 길이 부재로 구성되는 몰딩 외벽 프레임(400)들은 도 3에서와 같이 코너 연결구(440)에 의해 평판부(510) 상의 코너에서 결합된다.The molding outer wall frame 400 is manufactured by extruding a lightweight metal material (for example, aluminum, etc.) into a bar shape, and is arranged to form a border spaced from the outermost line of the heat sink 200 for heat dissipation. The molding outer wall frames 400 composed of a length member are joined at a corner on the flat plate portion 510 by a corner connector 440 as shown in FIG. 3.

도 4를 참조하면, 몰딩 외벽 프레임(400)은 길이 부재의 단면 형상을 기준으로 평판부(510) 상면에 밀착 고정되는 바닥판부(404)와, 바닥판부(404)에 대하여 수직으로 입설되는 수직판부(402)로 구성된다. 그리고 도 4에서와 같이 수직판부(402)에서 열 분산용 히트싱크(200)를 향해 내측으로 돌출되는 복수의 몰딩 결합핀(408)을 구비한다. 따라서, 추후 몰딩 외벽 프레임(400)과 열 분산용 히트싱크(200) 사이에 몰딩액을 주입한 후 경화시키는 과정에서 경화된 몰딩재가 몰딩 외벽 프레임(400)에 견고하게 결합되도록 하며, 몰딩재에 의한 2차 절연 구조가 쉽게 파괴되지 않도록 한다.Referring to FIG. 4, the molding outer wall frame 400 is vertically inserted vertically with respect to the bottom plate portion 404 and the bottom plate portion 404 fixedly fixed to the upper surface of the flat plate portion 510 based on the cross-sectional shape of the length member. It consists of a plate portion 402. In addition, as shown in FIG. 4, a plurality of molding coupling pins 408 projecting inward toward the heat sink 200 for heat dissipation from the vertical plate portion 402 are provided. Therefore, in the process of injecting a molding liquid between the molding outer wall frame 400 and the heat sink 200 for heat dissipation later, the cured molding material is firmly coupled to the molding outer wall frame 400, and the molding material is The secondary insulating structure is not easily destroyed.

도 4를 참조하면, 몰딩 외벽 프레임(400)은 수직판부(402)의 외측면에 복수의 벌어짐 방지용 홈(406)을 구비한다. 벌어짐 방지용 홈(406)은 패키지에 대하여 진동이 가해져 프레임의 외측 방향으로 응력이 발생할 때, 발생된 응력을 흡수하여 프레임이 외부로 벌어지는 것을 방지하도록 기능한다.Referring to FIG. 4, the molding outer wall frame 400 includes a plurality of gap preventing grooves 406 on the outer surface of the vertical plate portion 402. The gap preventing groove 406 functions to prevent the frame from expanding to the outside by absorbing the generated stress when vibration is applied to the package and stress is generated in the outer direction of the frame.

도 5를 참조하면, 코너 연결구(440)는 열 방출용 히트싱크(500)의 평판부(510) 상면에 지지되는 바닥면 지지부(460)와, 바닥면 지지부(460)에서 수직으로 입설되는 기둥부(450)로 구성된다.Referring to FIG. 5, the corner connector 440 includes a bottom support 460 supported on the top surface of the flat portion 510 of the heat sink 500 for heat dissipation, and a column vertically inserted from the bottom support 460. It consists of a part 450.

기둥부(450)에는 몰딩 외벽 프레임(400)의 단부를 향하여 배치되는 2개의 프레임 삽입 슬롯(454)이 90도 각도로 형성된다. 그리고 2개의 프레임 삽입 슬롯(454) 사이에는 몰딩 외벽 프레임(400)에 대하여 45도의 경사면을 갖도록 절삭된 모따기부(452)가 형성된다.In the pillar portion 450, two frame insertion slots 454 disposed toward the ends of the molding outer wall frame 400 are formed at an angle of 90 degrees. Then, between the two frame insertion slots 454, a chamfer 452 cut to have an inclined surface of 45 degrees with respect to the molding outer wall frame 400 is formed.

프레임 삽입 슬롯(454)은 도 3에서 예시한 바와 같이 몰딩 외벽 프레임(400)의 단부를 수용하는 장공 형태의 홈으로 구성된다. 도 3의 확대도에서 같이 몰딩 외벽 프레임(400)의 양 단부를 코너 연결구(440)의 프레임 삽입 슬롯(454)에 삽입하여 고정시킨 상태에서 몰딩액을 주입할 경우, 몰딩액이 외부로 새어 나가거나 흘러 내리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 모따기부(452)가 2개의 몰딩 외벽 프레임(400) 사이에서 45도의 경사면을 형성하므로, 몰딩액이 경사면을 따라 흐르면서 몰딩 외벽 프레임(400)과 코너 연결구(440)의 틈새로 몰딩액이 유입되는 것을 방지할 수 있다.The frame insertion slot 454 is composed of a long hole-shaped groove for receiving the end of the molding outer wall frame 400, as illustrated in FIG. As shown in the enlarged view of FIG. 3, when the molding liquid is injected while the both ends of the molding outer wall frame 400 are inserted into the frame insertion slot 454 of the corner connector 440 and fixed, the molding liquid leaks out. You can prevent it from falling or falling. In addition, since the chamfering portion 452 forms a 45-degree inclined surface between the two molding outer wall frames 400, the molding liquid flows along the inclined surface, so that the molding liquid flows into the gap between the molding outer wall frame 400 and the corner connector 440. It can be prevented from entering.

코너 연결구(440)의 바닥면 지지부(460) 하부에는 평판부(510)에 형성되는 체결공에 삽입되는 적어도 2개 이상의 고정핀(464)이 돌출 형성된다. 고정핀(464)는 코너 연결구(440) 1차로 가고정시킨다. 그리고 바닥면 지지부(460)를 관통하여 형성되는 체결공(462)에 볼트를 관통시켜 열 방출용 히트싱크(500)의 평판부(510)에 대하여 체결함으로써, 코어 연결구(440)가 정위치에 견고하게 고정될 수 있도록 한다.At least two or more fixing pins 464 inserted into fasteners formed in the flat plate portion 510 are protruded below the bottom surface support portion 460 of the corner connector 440. The fixing pin 464 is temporarily fixed to the corner connector 440. And the core connector 440 is in position by fastening the flat plate portion 510 of the heat sink 500 for heat dissipation by passing a bolt through the fastening hole 462 formed through the bottom support portion 460. Make sure that it is securely fixed.

코너 연결구(440)의 기둥부(450)에서 프레임 삽입 슬롯(454) 후면에는 체결공(462)을 수직 방향으로 노출시키기 위해 내측으로 오목한 곡면부(456)가 형성된다. 따라서 작업자가 곡면부(456)를 통해 드라이버 등의 공구를 삽입하여 코너 연결구(440)를 평판부(510)에 대하여 쉽게 체결할 수 있게 된다. 그리고 기둥부(450)와 바닥면 지지부(460) 사이에는 도시한 바와 같이 보강리브(458)가 형성되어 기동부(450)와 바닥면 지지부(460) 사이의 연결 구조를 보강한다.In the pillar portion 450 of the corner connector 440, a rear surface of the frame insertion slot 454 is formed with an inwardly concave curved portion 456 to expose the fastening hole 462 in the vertical direction. Therefore, the operator can easily fasten the corner connector 440 to the flat plate portion 510 by inserting a tool such as a screwdriver through the curved portion 456. In addition, a reinforcing rib 458 is formed between the pillar portion 450 and the bottom surface support portion 460 to reinforce the connection structure between the movable portion 450 and the bottom surface support portion 460 as shown.

도 6은 본 발명에 따른 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지가 조립된 상태를 예시한 사이도이다.6 is a schematic view illustrating a state in which a semiconductor device package having a high withstand voltage insulation structure according to the present invention is assembled.

도 6을 참조하면, 열 분산용 히트싱크(200)와 몰딩 외벽 프레임(400) 사이에 형성되는 공간에 몰딩액을 주입하고 경화시켜 반도체 소자 패키지를 완성할 수 있다. 이때 몰딩액이 열 분산용 히트싱크(200)의 상부 플레이트와 단턱부(230) 사이의 공간으로 유입되어 충전되며, 몰딩액이 경화된 이후 열 분산용 히트싱크(200)의 돌출부(210)와 오목부(220)에 의해 열 분산용 히트싱크(200)에 대해 견고하게 결합될 수 있다.Referring to FIG. 6, a semiconductor device package may be completed by injecting and curing a molding liquid in a space formed between the heat sink 200 for heat dissipation and the molding outer wall frame 400. At this time, the molding liquid is introduced into the space between the upper plate and the stepped portion 230 of the heat sink 200 for heat dissipation and is filled, and after the molding liquid is cured, the protruding portion 210 of the heat sink 200 for heat dissipation and It can be firmly coupled to the heat sink 200 for heat dissipation by the concave portion 220.

또한, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 몰딩 외벽 프레임(400)에서 열 분산용 히트싱크(200)를 향해 돌출되는 복수의 몰딩 결합핀(408)에 의해 몰딩액이 경화되는 과정에서 몰딩 외벽 프레임(400)에 대하여도 견고하게 결합될 수 있다. 따라서, 반도체 소자 패키지가 쉽게 절연 파괴되지 않는 이점을 가진다.In addition, as described with reference to FIG. 4, the molding outer wall frame (in the process of curing the molding liquid by a plurality of molding coupling pins 408 protruding toward the heat sink 200 for heat dissipation from the molding outer wall frame 400) 400). Therefore, the semiconductor device package has an advantage that the insulation is not easily broken.

위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.The invention disclosed above can be modified in various ways without detracting from the basic idea. That is, all of the above embodiments should be interpreted by way of example, and not of limitation. Therefore, the protection scope of the present invention should be determined according to the appended claims rather than the above-described embodiments, and when the components defined in the appended claims are replaced with equivalents, it should be regarded as belonging to the protection scope of the present invention.

100 : 반도체 소자 200 : 열 분산용 히트싱크
210 : 돌출부 220 : 오목부
230 : 단턱부 300 : 실리콘 시트
400 : 몰딩 외벽 프레임 402 : 수직판부
404 : 바닥판부 406 : 벌어짐 방지용 홈
408 : 몰딩 결합핀 440 : 코너 연결구
450 : 기둥부 452 : 모따기부
454 : 프레임 삽입 슬롯 456 : 곡면부
458 : 보강리브 460 : 바닥면 지지부
462 : 체결공 464 : 고정핀
480 : 서포터 500 : 열 방출용 히트싱크
510 : 평판부 520 : 통풍공100: semiconductor device 200: heat sink for heat dissipation
210: protrusion 220: concave
230: stepped portion 300: silicone sheet
400: molding outer wall frame 402: vertical plate portion
404: bottom plate portion 406: gap prevention groove
408: Molding coupling pin 440: Corner connector
450: pillar 452: chamfer
454: frame insertion slot 456: curved portion
458: Reinforcement rib 460: Floor support
462: fastener 464: fixing pin
480: supporter 500: heat sink for heat dissipation
510: flat plate portion 520: ventilation hole

Claims (4)

반도체 소자 패키징의 절연 및 냉각을 위한 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조에 있어서,
반도체 소자의 하부에 배치되며, 상기 반도체 소자가 설치되는 상부 플레이트의 하부에 상기 상부 플레이트에 비해 좁은 평면적을 갖는 단턱부가 구비되며, 상기 상부 플레이트 및 상기 단턱부는 동일한 금속재로 형성되는 열 분산용 히트싱크;
상기 열 분산용 히트싱크의 하부에 배치되며, 상기 열 분산용 히트싱크의 최대 평면적에 비해 넓은 평면적을 갖는 상부의 평판부와, 상기 평판부의 하부에 형성되는 복수의 통풍공을 구비하는 열 방출용 히트싱크; 및
상기 열 분산용 히트싱크의 상기 단턱부 하면과 상기 열 방출용 히트싱크의 상기 평판부 상면 사이에 개재되어 상기 열 분산용 히트싱크와 상기 열 방출용 히트싱크 사이를 절연하는 열전도성의 실리콘 시트
를 포함하는 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조.
In the semiconductor device packaging insulation and cooling structure for the insulation and cooling of the semiconductor device packaging,
A heat sink for heat dissipation, which is disposed under the semiconductor element and has a stepped portion having a narrower planar area than the top plate, and the top plate and the stepped portion are formed of the same metal material. ;
Heat for heat dissipation disposed on the lower portion of the heat sink for heat dissipation and having a flat portion on the upper portion having a wider planar area than the maximum flat area of the heat dissipation heat sink and a plurality of vent holes formed on the lower portion of the flat portion Sink; And
A thermally conductive silicone sheet interposed between the bottom surface of the stepped portion of the heat sink for heat dissipation and the top surface of the flat portion of the heat sink for heat dissipation to insulate the heat sink for heat dissipation and the heat sink for heat dissipation.
A semiconductor device packaging insulating and cooling structure comprising a.
제1항에 있어서,
상기 열 방출용 히트싱크의 상면에서 상기 열 분산용 히트싱크의 외곽라인을 따라 배치되되 상기 열 분산용 히트싱크에서 이격 배치되며, 상기 열 분산용 히트싱크의 외부에 함침되는 몰딩액을 가두는 몰딩 외벽 프레임을 더 포함하는 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조.
According to claim 1,
Molding to be disposed along the outer line of the heat sink for heat dissipation on the top surface of the heat sink for heat dissipation, but spaced apart from the heat sink for heat dissipation and to confine the molding liquid impregnated outside the heat sink for heat dissipation. A semiconductor device packaging insulation and cooling structure further comprising an outer wall frame.
제2항에 있어서,
상기 열 분산용 히트싱크의 상부 플레이트는 둘레를 따라 측방 외측으로 돌출되는 복수의 돌출부와, 상기 돌출부 사이에 내측으로 오목한 오목부를 구비하는 반도체 소자 패키징 절연 및 냉각 구조.
According to claim 2,
The upper plate of the heat sink for heat dissipation has a plurality of protrusions protruding outward sideways along the periphery, and a semiconductor device packaging insulation and cooling structure having concave recesses inward between the protrusions.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리콘 시트는 1 W/m.K의 열전도율을 가지는 고내압 절연 구조를 갖는 반도체 소자 패키지.The method according to any one of claims 1 to 3,
The silicon sheet is a semiconductor device package having a high withstand voltage insulation structure having a thermal conductivity of 1 W / mK.
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