KR20200071596A - Method of controlling height of double-sided cooling power module - Google Patents

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김태화
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Abstract

The present invention relates to a method of controlling a height of a double-sided cooling power module and, more specifically, to a pillar for height adjustment used when a lower substrate and an upper substrate are combined. The present invention is characterized in that the upper substrate is fixed on the lower substrate and a spacer fixed to a chip and the pillar for height adjustment is positioned between the lower substrate and the upper substrate. According to the present invention, by adjusting a height of the double-sided cooling power module with the pillar for height adjustment positioned inside the module, amount of a bonding agent may be determined without considering a thickness of an insulating layer.

Description

양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법{METHOD OF CONTROLLING HEIGHT OF DOUBLE-SIDED COOLING POWER MODULE}METHOD OF CONTROLLING HEIGHT OF DOUBLE-SIDED COOLING POWER MODULE

본 발명은 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부 기판 및 상부 기판의 결합 시 이용되는 높이 조절용 기둥에 관한 것이다. The present invention relates to a height control method of a double-sided cooling power module, and more particularly, to a height adjustment pillar used when combining the lower substrate and the upper substrate.

자동차 파워트레인용 냉각 파워모듈은 냉각 성능을 극대화하기 위해 양면 냉각 구조를 갖는다. 도 1(a) 내지 1(d)는 종래 양면 냉각 파워모듈의 제조방법을 나타낸다.The cooling power module for automobile powertrain has a double-sided cooling structure to maximize cooling performance. 1(a) to 1(d) show a conventional method for manufacturing a double-sided cooling power module.

양면 냉각 파워모듈의 제조방법은 제 1 접합 공정으로 시작된다. 제 1 접합 공정은 하부 기판(10)에 칩(20), 비아-스페이서(40) 및 파워리드(50)를 고정시키고 칩(20) 상에 스페이서(30)를 적층하여 고정시키는 공정으로 각 부품의 고정에 접합제(예: 솔더)를 이용한다(도 1(a) 참조).The manufacturing method of the double-sided cooling power module starts with a first bonding process. The first bonding process is a process in which the chip 20, the via-spacer 40 and the power lead 50 are fixed to the lower substrate 10, and the spacer 30 is stacked on the chip 20 for fixing. A bonding agent (for example, solder) is used for fixing (see Fig. 1(a)).

제 1 접합 공정 후, 칩(20)과 시그널 리드(70)를 알루미늄 재질의 와이어(60)로 본딩하여 전기적으로 연결시킨다(도 1(b) 참조).After the first bonding process, the chip 20 and the signal lead 70 are electrically connected by bonding with a wire 60 made of aluminum (see FIG. 1(b)).

와이어 본딩 후, 제 2 접합 공정을 실시한다. 하부 기판(10) 및 상부 기판(80)은 내측 금속층(11,81), 절연층(12,82) 및 외측 금속층(13,83)으로 구성되는데, 제 2 접합 공정은 상부 기판의 내측 금속층(81)을 스페이서(30) 및 비아-스페이서(40)에 고정시키는 공정을 말한다. 제 2 접합 공정 중 온도를 상승하여 접합제를 용융시키고 온도를 하강하여 접합제를 응고시킨다(도 1(c) 참조).After the wire bonding, a second bonding process is performed. The lower substrate 10 and the upper substrate 80 are composed of an inner metal layer 11,81, an insulating layer 12,82, and an outer metal layer 13,83. The second bonding process is performed on the inner metal layer ( 81) refers to a process of fixing the spacer 30 and the via-spacer 40. During the second bonding process, the temperature is raised to melt the bonding agent and the temperature is lowered to solidify the bonding agent (see FIG. 1(c)).

제 2 접합 공정 후, 각 부품을 보호하기 위하여 봉지재 주입 공정 및 봉지재 경화 공정을 실시한다(도 1(d) 참조).After the second bonding process, an encapsulation material injection process and an encapsulation material curing process are performed to protect each part (see FIG. 1(d)).

파워모듈의 높이 제어는 파워모듈의 제조에 있어 매우 중요하다. 왜냐하면, 전력 변환 장치의 구성에 있어 파워모듈의 높이 차가 발생할 경우 냉각기와 파워모듈의 결합이 균일하지 않기 때문에 전력 변환 장치의 방열성능의 저하를 초래하며, 봉지재 주입 시 금형에 의해 절연층이 깨질 수 있으며, 봉지재 주입 후 높이가 낮은 부분으로 봉지재가 채워 들어가(몰드 플러쉬) 파워모듈의 냉각 성능이 저하될 수 있기 때문이다.Controlling the height of the power module is very important in the manufacture of the power module. Because, when the height difference of the power module occurs in the configuration of the power conversion device, the combination of the cooler and the power module is not uniform, leading to a decrease in the heat dissipation performance of the power conversion device, and the insulating layer is broken by the mold when the encapsulant is injected. This is because the cooling performance of the power module may deteriorate because the encapsulant is filled with a portion of a lower height after the injection of the encapsulant (mold flush).

양면 냉각 파워모듈의 높이는 제 2 접합 공정 중 상부 지그와 결합된 높이 조절용 기둥을 이용하여 제어해왔다. 도 2는 종래 높이 조절용 기둥을 이용한 제 2 접합 공정의 모식도이다. 도 2(a)는 접합제의 용융 전 상태를, 도 2(b)는 접합제의 용융 후 상태를 나타낸다.The height of the double-sided cooling power module has been controlled by using a height-adjusting pillar combined with an upper jig during the second joining process. 2 is a schematic view of a second bonding process using a conventional height adjustment pillar. Fig. 2(a) shows the state before melting of the bonding agent, and Fig. 2(b) shows the state after melting of the bonding agent.

도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하면, 제 2 접합 공정에 사용되는 상부 지그(100) 및 하부 지그(200)는 각각 클램프(101, 201)를 구비하며 클램프(101, 201)는 기판(80, 10)을 단단히 고정한다. 접합제가 용융되면 칩, 스페이서, 기판, 지그 등이 하중에 의해 하부 지그(200) 방향으로 이동하게 되는데 상부 지그(100)의 하강은 높이 조절용 기둥(102)에 의해 제한되며 이에 따라 파워모듈의 높이는 높이 조절용 기둥(102)에 의해 결정된다.2(a) and 2(b), the upper jig 100 and the lower jig 200 used in the second joining process include clamps 101 and 201, respectively, and clamps 101 and 201 Secures the substrates 80 and 10 firmly. When the bonding agent melts, chips, spacers, substrates, jigs, etc. are moved in the direction of the lower jig 200 by a load. The lowering of the upper jig 100 is limited by the height adjustment pillar 102, and accordingly, the height of the power module It is determined by the height adjustment pillar 102.

한편, 양면 냉각 파워모듈의 부품 중 금속류 또는 칩 등은 제조 편차가 크지 않으나 세라믹(예:Al2O3, AlN, Si3N4)으로 구성된 절연층은 공정 특성상 제조편차가 크게 발생하기 때문에 이를 보완하기 위하여 접합제의 양을 절연층의 최소 높이에 맞추어 투입할 필요가 있다.On the other hand, among the parts of the double-sided cooling power module, metals or chips do not have a large manufacturing variation, but the insulating layer composed of ceramics (eg, Al 2 O 3 , AlN, Si 3 N 4 ) has a large manufacturing deviation due to process characteristics. In order to compensate, it is necessary to input the amount of the bonding agent according to the minimum height of the insulating layer.

하지만, 접합제 용융 시 접합제가 흘러 넘쳐 칩의 상부면과 하부면이 연결되어 칩 및 스페이서 간 쇼트가 발생할 수 있으며, 칩의 와이어 패드로 흘러 넘쳐 패드 간 쇼트를 유발하여 칩의 동작 이상 혹은 동작 불능 상태를 만들 수 있으며, 칩의 표면장력에 의하여 칩 또는 부품의 위치를 변경시키거나 수직 높이를 기울일 수 있으며, 접합층의 높이가 얇아져 접합제의 내구성을 저하시킬 수 있다. However, when the bonding agent melts, the bonding agent overflows and the upper and lower surfaces of the chip are connected to each other, which may cause a short between the chip and the spacer. The state can be made , and the position of the chip or the component can be changed or the vertical height can be inclined by the surface tension of the chip, and the height of the bonding layer can be made thin to degrade the durability of the bonding agent.

본 발명은 양면 냉각 파워모듈의 제조에 필요한 접합제의 양을 절연층의 두께 고려 없이 결정할 수 있는 방법을 고안하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to devise a method that can determine the amount of bonding agent required for the production of a double-sided cooling power module without considering the thickness of the insulating layer.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법으로서, 하부 기판 및 칩에 고정된 스페이서 상에 상부 기판을 고정하되 하부 기판 및 상부 기판 사이에 높이 조절용 기둥이 위치하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a method for controlling the height of a double-sided cooling power module, wherein the upper substrate is fixed on the lower substrate and the spacer fixed to the chip, but a height adjustment pillar is positioned between the lower substrate and the upper substrate. do.

바람직하게, 높이 조절용 기둥은 칩 및 스페이서와 이격되어 위치할 수 있다. Preferably, the height adjustment pillar may be located spaced apart from the chip and the spacer.

바람직하게, 높이 조절용 기둥은 비아-스페이서와 이격되어 위치할 수 있다. Preferably, the height-adjustable pillar can be positioned spaced apart from the via-spacer.

바람직하게, 하부 기판 및 상부 기판 중 적어도 하나의 기판에 음각부가 형성될 수 있다.Preferably, the intaglio portion may be formed on at least one of the lower substrate and the upper substrate.

바람직하게, 음각부는 기판의 내측 금속층에 형성될 수 있다.Preferably, the intaglio portion may be formed on the inner metal layer of the substrate.

바람직하게, 높이 조절용 기둥은 음각부에 삽입될 수 있다. Preferably, the height adjustment pillar may be inserted into the intaglio portion.

바람직하게, 높이 조절용 기둥의 녹는점은 200℃ 이상일 수 있다. Preferably, the melting point of the height adjustment pillar may be 200°C or higher.

본 발명에 따르면, 양면 냉각 파워모듈의 높이를 모듈 내부에 위치한 높이 조절용 기둥으로 조절하여 절연층의 두께를 고려하지 않고 접합제의 양을 결정할 수 있다.According to the present invention, the amount of the bonding agent can be determined without considering the thickness of the insulating layer by adjusting the height of the double-sided cooling power module with a height-adjustable pillar located inside the module.

도 1(a) 내지 1(d)는 종래 양면 냉각 파워모듈의 제조방법을 나타낸다.
도 2는 종래 높이 조절용 기둥을 이용한 제 2 접합 공정의 모식도이다. 도 2(a)는 접합제의 용융 전 상태를, 도 2(b)는 접합제의 용융 후 상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명인 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 상부 기판, 하부 기판 및 높이 조절용 기둥의 상세도이다. 도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 기판, 하부 기판 및 높이 조절용 기둥의 상세도이며 도 4(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 기판, 하부 기판 및 높이 조절용 기둥의 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 높이 조절 기둥을 이용한 제 2 접합 공정을 나타낸다. 도 5(a)는 접합제의 용융 전 상태를, 도 5(b)는 접합제의 용융 후 상태를 나타낸다.1(a) to 1(d) show a conventional method for manufacturing a double-sided cooling power module.
2 is a schematic view of a second bonding process using a conventional height adjustment pillar. Fig. 2(a) shows the state before melting of the bonding agent, and Fig. 2(b) shows the state after melting of the bonding agent.
Figure 3 shows the height control method of the present invention the two-sided cooling power module.
4 is a detailed view of the upper substrate, the lower substrate and the height adjustment pillar according to the present invention. Figure 4 (a) is a detailed view of the upper substrate, the lower substrate and the height adjustment pillar according to an embodiment of the present invention and Figure 4 (b) is the upper substrate, the lower substrate and the height adjustment pillar according to another embodiment of the present invention It is a detailed view of.
5 shows a second bonding process using a height adjustment pillar according to the present invention. Fig. 5(a) shows the state before melting of the bonding agent, and Fig. 5(b) shows the state after melting of the bonding agent.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments, and the objects and effects of the present invention can be naturally understood or more apparent by the following description, and the objects and effects of the present invention are described only by the following description. It is not limited. In addition, in the description of the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 3은 본 발명인 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 기술적 특징은 하부 기판(400) 및 칩(20)에 고정된 스페이서 (30)상에 상부 기판(500)을 고정하되, 하부 기판(400) 및 상부 기판(500) 사이에 높이 조절용 기둥(300)이 위치하는 것에 있다.Figure 3 shows the height control method of the present invention the two-sided cooling power module. Referring to FIG. 3, the technical feature of the present invention is to fix the upper substrate 500 on the lower substrate 400 and the spacer 30 fixed to the chip 20, but the lower substrate 400 and the upper substrate 500 ) Between the height adjustment pillar 300 is located.

종래 높이 조절용 기둥은 상부 지그와 결합되고 파워모듈 외부에서 파워모듈의 높이를 제어한 반면, 본 발명에 따른 높이 조절용 기둥(300)은 상부 지그와 결합되지 않은 별개의 구성이며 파워모듈 내부에서 파워모듈의 높이를 제어하는 점에서 대비된다. 또한, 본 발명에 따른 높이 조절용 기둥(300)은 하부 기판(400) 및 상부 기판(500)과 접합제로 고정되지 않는 점에 특징이 있다.The conventional height adjustment pillar is combined with the upper jig and the height of the power module is controlled outside the power module, while the height adjustment pillar 300 according to the present invention is a separate configuration that is not combined with the upper jig and the power module inside the power module Contrast in terms of controlling the height of. In addition, the column 300 for height adjustment according to the present invention is characterized in that it is not fixed with a bonding agent with the lower substrate 400 and the upper substrate 500.

한편, 높이 조절용 기둥(300)은 하부 기판(400) 및 상부 기판(500) 사이에 위치하되, 하부 기판(400)과 칩(20), 스페이서(30) 및 비아-스페이서(40) 간의 고정에 영향을 주지 않는 곳에 위치하는 것이 바람직하다. 한편, 칩(20)은 기판(400,500) 사이에 위치하여 전기적 스위칭 역할을 하는 점, 스페이서(30)는 칩(20)과 상부 기판(500)을 전기적으로 연결하는 점, 비아-스페이서(40)는 파워모듈 내부에서 기판(400,500)을 전기적으로 연결하는 점을 고려하여 높이 조절용 기둥(300)은 칩(20) 및 스페이서(30)와 이격되어 위치하는 것이 바람직하며, 비아-스페이서(40)와 이격되어 위치하는 것이 바람직하다.On the other hand, the height adjustment pillar 300 is positioned between the lower substrate 400 and the upper substrate 500, but is fixed between the lower substrate 400 and the chip 20, the spacer 30 and the via-spacer 40. It is desirable to be located where it does not affect. On the other hand, the chip 20 is located between the substrates 400 and 500 to serve as an electrical switch, and the spacer 30 is to electrically connect the chip 20 and the upper substrate 500, via-spacer 40 In consideration of the point of electrically connecting the substrates 400 and 500 inside the power module, the height adjustment pillar 300 is preferably spaced apart from the chip 20 and the spacer 30, and the via-spacer 40 and It is preferred to be spaced apart.

이하, 도 3의 상세한 구성을 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 상부 기판, 하부 기판 및 높이 조절용 기둥의 상세도이다. 도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 기판, 하부 기판 및 높이 조절용 기둥의 상세도이며 도 4(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 기판, 하부 기판 및 높이 조절용 기둥의 상세도이다.Hereinafter, the detailed configuration of FIG. 3 will be described with reference to FIG. 4. 4 is a detailed view of the upper substrate, the lower substrate and the height adjustment pillar according to the present invention. 4(a) is a detailed view of an upper substrate, a lower substrate, and a height adjustment pillar according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4(b) is an upper substrate, a lower substrate and a height adjustment pillar according to another embodiment of the present invention It is a detailed view of.

도 3 및 도 4를 참조하면, 하부 기판(400) 및 상부 기판(500) 중 적어도 하나의 기판에 음각부가 형성될 수 있다. 여기서 적어도 하나의 기판이란 하부 기판 및 상부 기판 모두에 음각부가 형성되는 경우 및 하부 기판 및 상부 기판 중 선택된 하나의 기판에 음각부가 형성되는 경우 모두를 말한다. 도 4(b)의 경우 하부 기판(400)에 음각부를 형성한 것이다. 그리고 기판의 음각부에 높이 조절용 기둥(300)이 삽입될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, an intaglio portion may be formed on at least one of the lower substrate 400 and the upper substrate 500. Here, the at least one substrate refers to both the case where the intaglio portion is formed on both the lower substrate and the upper substrate and the case where the intaglio portion is formed on one of the lower substrate and the upper substrate. In the case of FIG. 4(b), an intaglio portion is formed on the lower substrate 400. And the height adjustment pillar 300 may be inserted into the intaglio portion of the substrate.

이는 본 발명의 바람직한 실시예로서 높이 조절용 기둥(300)이 음각부에 삽입되어 하부 기판(400) 및 상부 기판(500) 사이에 위치할 수 있다는 것으로 음각부가 형성되지 않은 기판에 높이 조절용 기둥(300)이 삽입될 수 없다는 의미로 받아들여져서는 아니 된다.This is a preferred embodiment of the present invention that the height adjustment pillar 300 is inserted into the intaglio portion and can be positioned between the lower substrate 400 and the upper substrate 500. ) Should not be taken as meaning that it cannot be inserted.

하부 기판(400) 및 상부 기판(500)은 내측 금속층(401,501), 절연층(402,502) 및 외측 금속층(403,503)으로 구성된다. 여기서 내측 금속층(401,501)은 칩(20) 및 스페이서(30) 등 파워모듈 내부 부품을 향하여 위치하되 이들 부품과 인접한 금속층을 말하며, 외측 금속층(403,503)은 보다 구체적으로 하부 기판의 외측 금속층(403)은 파워모듈의 최하단부에 위치하는 금속층을 말하며, 상부 기판의 외측 금속층(503)은 파워모듈의 최상단부에 위치하는 금속층을 말하며 칩(20) 및 스페이서(30) 등의 위치를 기준으로 내측 금속층(401,501) 보다 더 먼 거리에 위치한 금속층을 말한다.The lower substrate 400 and the upper substrate 500 are composed of inner metal layers 401 and 501, insulating layers 402 and 502, and outer metal layers 403 and 503. Here, the inner metal layers 401 and 501 are positioned toward the power module inner parts such as the chip 20 and the spacer 30, but refer to the metal layers adjacent to these parts, and the outer metal layers 403 and 503 are more specifically the outer metal layer 403 of the lower substrate. Refers to the metal layer located at the bottom of the power module, and the outer metal layer 503 of the upper substrate refers to the metal layer located at the top end of the power module, and the inner metal layer (based on the position of the chip 20 and the spacer 30, etc.) 401,501).

음각부는 내측 금속층(401,501)에 형성될 수 있다. 그리고 내측 금속층(401,501)의 음각부에 높이 조절용 기둥(300)이 삽입될 수 있다. 내측 금속층(401,501)과 외측 금속층(403,503) 사이에 위치하는, 절연층(402,502)에는 높이 조절용 기둥(300)이 삽입될 수 있는 음각부를 형성하지 않는다.The intaglio portion may be formed on the inner metal layers 401 and 501. And the height adjustment pillar 300 may be inserted into the intaglio portion of the inner metal layers 401 and 501. An intaglio portion into which the height adjustment pillar 300 can be inserted is not formed in the insulating layers 402 and 502, which are located between the inner metal layers 401 and 501 and the outer metal layers 403 and 503.

그리고 하부 기판의 내측 금속층(401) 및 상부 기판의 내측 금속층(501) 중 적어도 하나의 내측 금속층에 음각부가 형성될 수 있다. 이는, 전술한 바와 같이, 하부 기판의 내측 금속층(401) 및 상부 기판의 내측 금속층(501) 모두에 음각부가 형성될 수 있으며, 하부 기판의 내측 금속층(401) 및 상부 기판의 내측 금속층(501) 중에서 선택된 하나의 내측 금속층에 음각부가 형성될 수 있다는 것이다.In addition, an intaglio portion may be formed on at least one inner metal layer of the inner metal layer 401 of the lower substrate and the inner metal layer 501 of the upper substrate. As described above, the intaglio portion may be formed on both the inner metal layer 401 of the lower substrate and the inner metal layer 501 of the upper substrate, and the inner metal layer 401 of the lower substrate and the inner metal layer 501 of the upper substrate. That is, the intaglio portion may be formed on one inner metal layer selected from among them.

비록 도 4(b)는 하부 기판의 내측 금속층(401)에 음각부가 형성되고, 상부 기판의 내측 금속층(501')에 음각부를 형성하지 않았음을 도시하였지만, 본 발명의 실시 태양이 이에 한정되는 것은 아니다.Although FIG. 4(b) shows that the intaglio portion is formed in the inner metal layer 401 of the lower substrate, and the intaglio portion is not formed in the inner metal layer 501' of the upper substrate, the embodiment of the present invention is limited thereto. It is not.

도 5는 본 발명에 따른 높이 조절 기둥을 이용한 제 2 접합 공정을 나타낸다. 도 5(a)는 접합제의 용융 전 상태를, 도 5(b)는 접합제의 용융 후 상태를 나타낸다.5 shows a second bonding process using a height adjustment pillar according to the present invention. Fig. 5(a) shows the state before melting of the bonding agent, and Fig. 5(b) shows the state after melting of the bonding agent.

도 5를 참조하면, 제 2차 접합 공정 시 온도 상승에 따라 접합제가 용융되면서 칩, 스페이서, 비아-스페이서, 상부 기판, 상부 지그 등이 그 하중에 의해 하부 지그 방향으로 이동한다. 이때 상부 지그 및 상부 지그의 클램프와 결합한 상부 기판은 하강 시 높이 조절 기둥에 의해 하강이 제한되며 상부 기판의 절연층과 하부기판의 절연층 사이의 높이가 일정하게 유지된다. 본 발명에 따르면, 양면 냉각 파워모듈의 높이를 모듈 내부에 위치한 높이 조절용 기둥으로 조절하여 절연층의 두께를 고려하지 않고 접합제의 양을 결정할 수 있다.Referring to FIG. 5, the chip, spacer, via-spacer, upper substrate, upper jig, etc. move in the direction of the lower jig as the bonding agent melts as the temperature rises during the second bonding process. At this time, the upper substrate combined with the upper jig and the clamp of the upper jig is limited in descending by the height adjustment pillar when descending, and the height between the insulating layer of the upper substrate and the insulating layer of the lower substrate is kept constant. According to the present invention, the amount of the bonding agent can be determined without considering the thickness of the insulating layer by adjusting the height of the double-sided cooling power module with a height-adjustable pillar located inside the module.

높이 조절용 기둥으로 유지하려는 파워모듈의 높이에 제조 편차가 큰 절연층은 제외되고 제조 편차가 작은 구성품, 예를 들어, 칩, 스페이서, 상부 기판의 내측 금속층 및 하부 기판의 내측 금속층만 포함되기 때문에 절연층의 높이에 관계없이 즉 절연층의 높이가 얇은 경우이든, 절연층의 높이가 두꺼운 경우이든 파워모듈의 높이를 일정하게 유지할 수 있게 된다.Insulating because the height of the power module to be maintained as a height adjustment pillar excludes the insulating layer having a large manufacturing variation and includes only components having a small manufacturing variation, for example, chips, spacers, the inner metal layer of the upper substrate and the inner metal layer of the lower substrate. Regardless of the height of the layer, that is, when the height of the insulating layer is thin or when the height of the insulating layer is thick, the height of the power module can be kept constant.

한편, 본 발명에 따른 높이 조절용 기둥의 녹는점은 접합제의 용융 온도를 고려하여 200℃ 이상인 것이 바람직하며, 그 재질은 금속 또는 비금속일 수 있으나 접합제의 용융 온도는 물론, 상부 지그 및 상부 기판의 하중을 고려하여 조합될 수 있으며, 그 구체적인 조성에 제한을 두지 않는다. On the other hand, the melting point of the height-adjusting pillar according to the present invention is preferably 200°C or higher in consideration of the melting temperature of the bonding agent, and the material may be metal or non-metal, but the melting temperature of the bonding agent, as well as the upper jig and upper substrate It can be combined in consideration of the load of, and does not limit the specific composition.

본 발명에 따르면, 하부 기판과 상부 기판의 절연층 사이의 높이를 모듈 내부에서 높이 조절용 기둥으로 조절하기 때문에 접합제의 양 결정 시 제조 편차가 큰 절연층의 높이를 고려하지 않을 수 있다.According to the present invention, since the height between the lower substrate and the insulating layer of the upper substrate is controlled by a height adjustment pillar inside the module, the height of the insulating layer having a large manufacturing variation may not be considered when determining the amount of the bonding agent.

또한, 양면 냉각 파워모듈의 접합층 두께가 일정하게 형성되어 접합 레이어의 내구 품질을 일정하게 유지할 수 있음은 물론, 접합제의 흘러 넘침이 없어 칩간 쇼트 및 칩 또는 구성품들의 위치 변화를 최소화할 수 있다.In addition, since the thickness of the bonding layer of the double-sided cooling power module is formed constant, the durability quality of the bonding layer can be kept constant, and there is no overflow of the bonding agent, thereby minimizing chip-to-chip short circuit and positional changes of chips or components. .

나아가, 양면 냉각 파워모듈의 상부-하부 기판의 기울임 없이 평행하게 형성되어 봉지재 성형 공정 시 금형의 압력에 의한 절연층의 깨짐 및 접합제 레이어의 찢어짐을 최소화할 수 있으며, 전력 변환 장치의 냉각기와 결합 시 각 칩들이 일정한 방열 효과를 유지할 수 있다. Furthermore, since the upper and lower substrates of the double-sided cooling power module are formed in parallel without tilting, it is possible to minimize cracking of the insulating layer and tearing of the bonding agent layer due to the pressure of the mold during the process of forming the encapsulant. When combined, each chip can maintain a constant heat dissipation effect.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through exemplary embodiments above, those skilled in the art to which the present invention pertains understand that various modifications are possible within the limits of the embodiments described above without departing from the scope of the present invention. will be. Therefore, the scope of rights of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by any modified or modified form derived from the claims and equivalent concepts as well as the claims described below.

10: 하부 기판 11: 하부 기판의 내측 금속층
12: 하부 기판의 절연층 13: 하부 기판의 외측 금속층
20: 칩 30: 스페이서
40: 비아-스페이서 50: 파워리드
60: 와이어 70: 시그널 리드
80: 상부 기판 81: 상부 기판의 내측 금속층
82: 상부 기판의 절연층 83: 상부 기판의 외측 금속층
90: 봉지재 100: 상부 지그
101: 상부 지그의 클램프 102: 높이 조절용 기둥
200: 하부 지그 201: 하부 지그의 클램프
300: 본 발명의 높이 조절용 기둥
400: 본 발명의 하부 기판
401: 본 발명의 하부 기판의 내측 금속층
402: 본 발명의 하부 기판의 절연층
403: 본 발명의 하부 기판의 외측 금속층
500: 본 발명의 상부 기판
501: 본 발명의 상부 기판의 내측 금속층
502: 본 발명의 상부 기판의 절연층
503: 본 발명의 하부 기판의 외측 금속층
501': 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 기판의 내측 금속층10: lower substrate 11: inner metal layer of the lower substrate
12: insulating layer of the lower substrate 13: outer metal layer of the lower substrate
20: chip 30: spacer
40: Via-spacer 50: Power lead
60: wire 70: signal lead
80: upper substrate 81: inner metal layer of the upper substrate
82: insulating layer of the upper substrate 83: outer metal layer of the upper substrate
90: sealing material 100: upper jig
101: upper jig clamp 102: height adjustment column
200: lower jig 201: lower jig clamp
300: height adjustment pillar of the present invention
400: lower substrate of the present invention
401: inner metal layer of the lower substrate of the present invention
402: insulating layer of the lower substrate of the present invention
403: outer metal layer of the lower substrate of the present invention
500: upper substrate of the present invention
501: inner metal layer of the upper substrate of the present invention
502: insulating layer of the upper substrate of the present invention
503: outer metal layer of the lower substrate of the present invention
501': inner metal layer of the upper substrate according to another embodiment of the present invention

Claims (7)

하부 기판 및 칩에 고정된 스페이서 상에 상부 기판을 고정하되,
상기 하부 기판 및 상부 기판 사이에 높이 조절용 기둥이 위치하는 것을 특징으로 하는 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법.
Fix the upper substrate on the lower substrate and the spacer fixed to the chip,
Height control method of the double-sided cooling power module, characterized in that the height adjustment pillar is located between the lower substrate and the upper substrate.
제 1항에 있어서,
상기 높이 조절용 기둥은 상기 칩 및 스페이서와 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법.
According to claim 1,
The height adjustment pillar height control method of the double-sided cooling power module, characterized in that spaced apart from the chip and the spacer.
제 1항에 있어서,
상기 높이 조절용 기둥은 비아-스페이서와 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법.
According to claim 1,
The height-adjusting pillar is a height-controlling method for a double-sided cooling power module, characterized in that it is located spaced apart from a via-spacer.
제 2항에 있어서,
상기 하부 기판 및 상부 기판 중 적어도 하나의 기판에 음각부가 형성된 것을 특징으로 하는 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법.
According to claim 2,
The height control method of the double-sided cooling power module, characterized in that the intaglio portion is formed on at least one of the lower substrate and the upper substrate.
제 4항에 있어서,
상기 음각부는 기판의 내측 금속층에 형성된 것을 특징으로 하는 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법.
The method of claim 4,
The intaglio portion height control method of the double-sided cooling power module, characterized in that formed on the inner metal layer of the substrate.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,
상기 높이 조절용 기둥은 상기 음각부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법.
The method of claim 4 or 5,
The height adjustment pillar height control method of the double-sided cooling power module, characterized in that inserted into the intaglio.
제 1항에 있어서,
상기 높이 조절용 기둥은 녹는점이 200℃ 이상인 것을 특징으로 하는 양면 냉각 파워모듈의 높이 제어방법.According to claim 1,
The height-adjusting pillar has a melting point of 200°C or higher, wherein the height control method of the double-sided cooling power module is characterized in that.
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