KR20240052447A - 파워 모듈 - Google Patents

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KR20240052447A
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유명일
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Abstract

본 발명에서는 소형으로 단일화된 절연기판을 하나의 케이스에 조립하는 방식을 통해, 조립 공정이 단순화되고 파워모듈의 사양에 따라 절연기판을 선택적으로 적용하여 전체 사이즈가 축소되며, 절연기판의 사이즈가 소형화됨에 따라 발열에 의한 수명 저하가 방지되어 신뢰성이 향상된다.
즉, 소형 단일화된 절연기판을 케이스에 병렬 조립함으로써, 절연기판의 조립 공정이 용이하며, 절연기판의 크기가 축소됨에 따라 파워모듈의 성능 및 신뢰성이 향상된 파워 모듈이 소개된다.

Description

파워 모듈 {POWER MODULE}
본 발명은 소형으로 단일화된 절연기판을 하나의 케이스에 조립하는 방식을 통해, 조립 공정이 단순화되고 파워모듈의 사양에 따라 절연기판을 선택적으로 적용하여 전체 사이즈가 축소되며, 절연기판의 사이즈가 소형화됨에 따라 발열에 의한 수명 저하가 방지되어 신뢰성이 향상되는 파워 모듈에 관한 것이다.
하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 핵심 부품 중 하나인 전력 변환 장치(예를 들어, 인버터)는 친환경 차량의 주요 부품으로 많은 기술 개발이 이루어지고 있으며, 전력 변환 장치의 핵심 부품이자 가장 많은 원가를 차지하는 파워 모듈의 개발은 친환경 차량 분야의 핵심 기술이다.
양면냉각 파워 모듈의 경우 회로구성을 위하여 상부 기판과 하부 기판의 전기적인 연결이 필요하게 된다. 이때 비아 스페이서를 사용하여 상부 기판과 하부 기판의 전기적인 연결을 하는 역할을 담당한다. 여기서 상부 기판과 하부 기판은 절연 기판이 된다.
이처럼, 종래의 양면냉각 파워 모듈은 전기적인 절연 및 기구적 보호를 위하여 절연 기판이 적용되는데, 절연 기판의 사이즈에 따라 전체 크기가 결정된다.
다만, 종래의 파워모듈은 절연기판의 사이즈가 일정화됨에 따라 칩의 동작시 발생하는 고온에 의한 내구 문제가 발생되고, 여러 사양을 커버하지 못하며, 전체 크기가 불필요하게 커지는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2017-0071142 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 소형으로 단일화된 절연기판을 하나의 케이스에 조립하는 방식을 통해, 조립 공정이 단순화되고 파워모듈의 사양에 따라 절연기판을 선택적으로 적용하여 전체 사이즈가 축소되며, 절연기판의 사이즈가 소형화됨에 따라 발열에 의한 수명 저하가 방지되어 신뢰성이 향상되는 파워 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파워 모듈은 칩이 접합된 절연기판; 및 절연기판이 삽입되는 장착부가 형성되고, 장착부는 절연기판의 개수에 맞춰 복수 형성되며, 장착부에 삽입된 절연기판과 전기적으로 연결되는 버스바가 구비된 케이스;를 포함한다.
케이스에는 복수의 장착부가 직선상으로 나열되게 배치되고, 버스바는 복수의 장착부가 나열된 방향으로 연장되게 형성된 것을 특징으로 한다.
복수의 절연기판 및 버스바는 각각의 연결부를 매개로 전기적으로 연결되어 전기 회로를 구성하는 것을 특징으로 한다.
버스바는 케이스의 일측과 타측에 각각 형성되어 각 장착부에 삽입된 절연기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
어느 하나의 절연기판은 연결부를 매개로 일측의 버스바와 전기적으로 연결되고, 버스바에 전기적으로 연결된 절연기판은 다른 하나의 절연기판과 연결부를 매개로 연결되며, 다른 하나의 절연기판은 타측의 버스바와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
케이스는 복수로 구성되어 적층되도록 결합되고, 적층방향으로 각 케이스의 절연기판이 접촉되지 않도록 이격되게 결합된 것을 특징으로 한다.
케이스에는 외곽을 따라 복수의 돌출단부가 형성되고, 복수의 케이스를 결합시 각 케이스의 돌출단부가 매칭되는 것을 특징으로 한다.
각 케이스가 결합된 상태에서, 각 케이스의 버스바는 적측방향으로 교차되도록 배치된 것을 특징으로 한다.
케이스에는 복수의 시그널 핀이 구비되고, 복수의 시그널 핀은 버스바와 이격되도록 배치된 것을 특징으로 한다.
버스바는 케이스에서 일측과 타측에 배치되고, 시그널 핀은 버스바의 배치방향으로부터 수직한 방향으로 이격되게 배치된 것을 특징으로 한다.
케이스는 장착부에 절연기판이 삽입된 상태에서 몰딩되어 내부 절연되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 파워 모듈은 칩이 접합된 복수의 제1 절연기판이 삽입되는 복수의 제1 장착부가 형성되고, 제1 장착부에 삽입된 제1 절연기판과 전기적으로 연결되는 제1 버스바가 구비된 하부 케이스; 및 칩이 접합된 복수의 제2 절연기판이 삽입되는 복수의 제2 장착부가 형성되고, 제2 장착부에 삽입된 제2 절연기판과 전기적으로 연결되는 제2 버스바가 구비된 상부 케이스;를 포함하며, 하부 케이스와 상부 케이스는 상하로 결합된 것을 특징으로 한다.
하부 케이스에서 복수의 제1 절연기판 및 제1 버스바와 상부케이스에서 복수의 제1 절연기판 및 제2 버스바는 연결부를 매개로 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
제1 버스바는 하부 케이스의 일측과 타측에 각각 구비되고, 제2 버스바는 상부 케이스의 일측과 타측에 각각 구비되며, 제1 버스바와 제2 버스바는 상하방향으로 교차되게 배치된 것을 특징으로 한다.
하부 케이스와 상부 케이스에는 복수의 시그널 핀이 구비되고, 복수의 시그널 핀은 제1 버스바 및 제2 버스바로부터 수직한 방향으로 배치된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 파워 모듈은 소형으로 단일화된 절연기판을 하나의 케이ㄹ스에 조립하는 방식을 통해, 조립 공정이 단순화되고 파워모듈의 사양에 따라 절연기판을 선택적으로 적용하여 전체 사이즈가 축소되며, 절연기판의 사이즈가 소형화됨에 따라 발열에 의한 수명 저하가 방지되어 신뢰성이 향상된다.
즉, 소형 단일화된 절연기판을 케이스에 병렬 조립함으로써, 절연기판의 조립 공정이 용이하며, 절연기판의 크기가 축소됨에 따라 파워모듈의 성능 및 신뢰성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 파워 모듈의 어느 한쪽 면을 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 파워 모듈의 절연기판을 나타낸 도면.
도 4는 도 1에 도시된 파워 모듈의 케이스를 나타낸 도면.
도 5는 도 1에 도시된 파워 모듈의 케이스에서 시그널 핀의 일실시예를 나타낸 도면.
도 6은 도 1에 도시된 파워 모듈의 케이스에서 시그널 핀의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 모듈을 나타낸 도면.
도 8은 도 7에 도시된 파워 모듈의 제1 절연기판 및 하부 케이스를 나타낸 도면.
도 9는 도 7에 도시된 파워 모듈의 제2 절연기판 및 상부 케이스를 나타낸 도면.
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.
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.
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.
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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "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.
제어기(Controller)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 파워 모듈에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 파워 모듈의 어느 한쪽 면을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 파워 모듈의 절연기판을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 파워 모듈의 케이스를 나타낸 도면이다.
한편, 도 5는 도 1에 도시된 파워 모듈의 케이스에서 시그널 핀의 일실시예를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 1에 도시된 파워 모듈의 케이스에서 시그널 핀의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 모듈을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 파워 모듈의 제1 절연기판 및 하부 케이스를 나타낸 도면이며, 도 9는 도 7에 도시된 파워 모듈의 제2 절연기판 및 상부 케이스를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 파워 모듈은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 칩(110)이 접합된 절연기판(100); 및 절연기판(100)이 삽입되는 장착부(210)가 형성되고, 장착부(210)는 절연기판(100)의 개수에 맞춰 복수 형성되며, 장착부(210)에 삽입된 절연기판(100)과 전기적으로 연결되는 버스바(220)가 구비된 케이스(200);를 포함한다.
이러한 케이스(200)는 장착부(210)에 절연기판(100)이 삽입된 상태에서 몰딩되어 내부가 절연될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 절연기판(100)은 소형화되어 인버터를 구성하는 칩(110)의 일부가 접합된다. 이렇게, 절연기판(100)의 사이즈가 축소됨에 따라 칩(110)에서 발생되는 고온에 의한 절연기판(100)의 휨 변형이 방지되고, 전체 내구성 및 신뢰성이 향상된다.
이에 따라, 도 3에서 볼 수 있듯이, 소형화된 절연기판(100)에 칩(110)이 장착되되 칩(110)의 경우 절연기판(100)의 휨 변형이 방지되는 범위 내에서 장착될 수 있다.
즉, 파워 모듈은 고사양과 원가절감을 위하여 시스템을 집적화하고, 파워 모듈을 고성능화 함에 따라 전력량을 커버하기 위해 칩(110)의 개수가 증가되어야 한다. 하지만, 종래에는 칩(110)의 개수가 증대됨에 따라 칩(110)을 커버하기 위한 절연기판(100)의 크기도 증대되어야 하기 때문에 칩(110)이 집적화될수록 칩(110)의 동작시 발생하는 고온에 의해 절연기판(100)의 휨 변형이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 칩(110)이 접합된 절연기판(100)을 소형화하고, 소형화된 단일 절연기판(100)들을 케이스(200)에 장착하도록 구성된다.
이에 따라, 도 4에서 볼 수 있듯이, 케이스(200)에는 절연기판(100)이 삽입되는 장착부(210)가 형성되며, 장착부(210)에 삽입된 절연기판(100)과 전기적으로 연결되는 버스바(220)가 구비된다.
여기서, 절연기판(100)과 케이스(200)는 상호 접합된 상태에서 몰딩되어 내부가 절연되고 일체화될 수 있다.
본 발명에서 절연기판(100)에는 두 개의 칩(110)을 포함하고 있으나, 칩(110)의 개수는 인버터에서 요구하는 사양에 따라 설치 개수가 변경될 수 있다.
본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 케이스(200)에는 복수의 장착부(210)가 직선상으로 나열되게 배치되고, 버스바(220)는 복수의 장착부(210)가 나열된 방향으로 연장되게 형성될 수 있다.
절연기판(100)의 경우 인버터의 요구 사양에 따라 복수 구성될 수 있으며, 케이스(200)의 장착부(210)는 복수의 절연기판(100)이 장착될 수 있도록 절연기판(100)의 개수에 맞춰 동일 개수로 형성될 수 있다.
여기서, 케이스(200)는 장착부(210)의 개수를 더 증가시켜 장착부(210)의 개수를 여유롭게 형성하고, 절연기판(100)의 개수를 조절하여 각 장착부(210)에 선택적으로 장착할 수 있으나, 케이스(200)의 크기가 최대한 축소될 수 있도록 절연기판(100)의 개수에 맞춰 형성함이 바람직하다.
또한, 케이스(200)에서 장착부(210)는 직선상으로 나열되게 배치되고, 버스바(220)의 경우 복수의 장착부(210)가 나열된 방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 이로 인해, 절연기판(100)을 케이스(200)의 장착부(210)에 정렬하여 삽입하기가 용이함에 따라 공정이 단순화되고, 각 장착부(210)에 삽입된 복수의 절연기판(100)이 전기적으로 연결되도록 버스바(220)를 구성하기가 용이하다.
물론, 케이스(200)의 형상을 다양화하여 절연기판(100)의 장착 위치를 다양하게 구성할 수 있으나, 케이스(200)를 포함한 버스바(220)의 제조 공정이 복잡해지고, 각 장착부(210)에 절연기판(100)을 정확히 조립하는데 어려움이 발생될 수 있다.
따라서, 케이스(200)의 장착부(210)는 직선상으로 나열되도록 형성하고, 버스바(220)도 직선상으로 연장되도록 형성한다.
한편, 도 2에서 볼 수 있듯이, 복수의 절연기판(100) 및 버스바(220)는 각각의 연결부(120)를 매개로 전기적으로 연결되어 전기 회로를 구성할 수 있다.
여기서 연결부(120)는 클립, 스페이서 등으로 구성될 수 있으며, 연결부(120)의 위치에 따라 각각의 절연기판(100)과 버스바(220)가 전기적으로 연결되어 전기 회로를 구성할 수 있다. 즉, 각각의 절연기판(100)과 버스바(220)는 케이스(200)에서 이격되도록 장착되며, 연결부(120)가 서로 다른 절연기판(100) 또는 절연기판(100)과 버스바(220)가 전기적으로 연결되도록 함으로써 케이스(200) 내에서 절연기판(100) 및 버스바(220)를 따라 전류 흐름이 형성될 수 있다.
이러한 연결부(120)는 본딩 또는 체결을 통해 케이스(200)에서 위치가 고정될 수 있으며, 절연기판(100) 및 케이스(200)의 몰딩시 함께 절연된다.
한편, 버스바(220)는 케이스(200)의 일측과 타측에 각각 형성되어 각 장착부(210)에 삽입된 절연기판(100)과 전기적으로 연결될 수 있다.
버스바(220)의 경우 P형, N형, 출력 등의 버스바(220)가 구성될 수 있으며, 각각의 버스바(220)는 합선이 방지되도록 서로 이격되게 배치되어야 한다. 여기서, 각각의 버스바(220)를 케이스(200)의 어느 한쪽에 배치할 경우 합선에 의한 전기적 소손이 발생될 수 있기 때문에, 각각의 버스바(220)를 케이스(200)의 일측과 타측으로 분배되도록 배치한다.
이에 따른 본 발명의 일실시예로서, 어느 하나의 절연기판(100)은 연결부(120)를 매개로 일측의 버스바(220)와 전기적으로 연결되고, 버스바(220)에 전기적으로 연결된 절연기판(100)은 다른 하나의 절연기판(100)과 연결부(120)를 매개로 연결되며, 다른 하나의 절연기판(100)은 타측의 버스바(220)와 전기적으로 연결될 수 있다.
케이스(200)에는 복수의 절연기판(100)이 마련되며, 각각의 절연기판(100)은 연결부(120)를 통해 전기적으로 연결됨에 따라 하나의 회로를 구성한다. 이에 따라, 연결부(120)를 매개로 케이스(200)에 마련된 모든 절연기판(100)을 전기적으로 연결시 하나의 인버터를 구성할 수 있으며, 복수의 절연기판(100) 중 일부 절연기판(100)을 선택적으로 연결하여 복수의 인버터를 구성할 수도 있다.
일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(200)에 6개의 절연기판(100)이 마련되는 경우 상호 인접한 어느 하나의 절연기판(100)과 다른 하나의 절연기판(100)을 연결부(120)를 통해 전기적으로 연결함으로써 하나의 회로를 구성하고, 나머지 절연기판(100)에 대해서도 2개의 절연기판(100)을 연결부(120)를 매개로 연결하여, 총 3개의 회로를 구성할 수 있다. 즉, 하나의 케이스(200)에서 복수개의 인버터를 구성할 수 있으며, 각각의 칩(110)을 펄스폭 변조 제어를 통해 스위칭하여 구동기를 구동하도록 구성할 수 있다.
이는, 본 발명에 따른 일실시예로서, 케이스(200)에 마련되는 절연기판(100) 및 장착부(210)는 인버터 사양에 따라 그 개수가 다르게 설정될 수 있으며, 버스바(220)도 복수로 구성하여 각각의 회로를 다양화할 수 있다.
한편, 케이스(200)는 복수로 구성되어 적층되도록 결합되고, 적층방향으로 각 케이스(200)의 절연기판(100)이 접촉되지 않도록 이격되게 결합될 수 있다.
이렇게, 케이스(200)를 복수 구성할 경우 각 케이스(200)에 마련되는 절연기판(100)의 회로를 다양화할 수 있다. 아울러, 각 케이스(200)에 마련되는 절연기판(100)이 버스바(220) 또는 별도의 스페이서를 매개로 연결되도록 하여 각 절연기판(100)에 구비된 칩(110)에 전류 흐름을 형성할 수 있고, 전류 흐름의 형성을 통해 복수의 인버터를 구성할 수 있다.
또한, 각각의 케이스(200)는 복수로 구성될 경우 적층되도록 함으로써, 케이스(200)가 복수 마련되더라도 전체적인 크기 증대를 최소화할 수 있다.
한편, 케이스(200)에는 외곽을 따라 복수의 돌출단부(230)가 형성되고, 복수의 케이스(200)를 결합시 각 케이스(200)의 돌출단부(230)가 매칭될 수 있다.
도 1 내지 2에서 볼 수 있듯이, 케이스(200)에는 돌출단부(230)가 형성되며, 돌출단부(230)의 경우 장착부(210)에 간섭되지 않는 위치에서 외곽을 따라 복수개 마련된다. 이러한 돌출단부(230)는 케이스(200)의 꼭지점에 형성되도록 하여, 절연기판(100), 연결부(120), 버스바(220)를 포함한 다른 부품들에 간섭이 회피되도록 한다.
또한, 돌출단부(230)는 각각의 케이스(200)에 모두 마련됨으로써, 케이스(200) 간의 결합시 각 케이스(200)의 돌출단부(230)가 상호 매칭되어, 각 케이스(200)에 구비된 절연기판(100)이 직접적으로 접촉되지 않도록 이격시켜 전기적 소손이 회피되도록 할 수 있다.
한편, 각 케이스(200)가 결합된 상태에서, 각 케이스(200)의 버스바(220)는 적측방향으로 교차되도록 배치될 수 있다.
즉, 본 발명은 케이스(200)에 버스바(220)가 각기 마련되는데, 각각의 버스바(220)는 의도하지 않은 버스바(220) 간의 연결이 방지되어야 한다. 이에 따라, 도 1에서 볼 수 있듯이, 각 케이스(200)의 버스바(220)는 적층 방향으로 중첩되지 않도록 교차되게 배치함으로써, 각각의 버스바(220)가 이격되도록 한다.
한편, 케이스(200)에는 복수의 시그널 핀(130)이 구비되고, 복수의 시그널 핀(130)은 버스바(220)와 이격되도록 배치될 수 있다.
여기서, 버스바(220)는 케이스(200)에서 일측과 타측에 배치되고, 시그널 핀(130)은 버스바(220)의 배치방향으로부터 수직한 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
본 발명에서 버스바(220)는 각 칩(110)에 전력을 인가하도록 구성되고, 시그널 핀(130)은 각 칩(110)에 제어 신호를 제공하도록 구성된다.
이렇게, 시그널 핀(130)은 절연기판(100)에 구비된 각각의 칩(110)에 명령 신호를 입력하기 위한 것이며, 각각의 시그널 핀(130)은 서로 이격되도록 배치되어 신호 전달시 발생되는 오류가 방지되도록 한다.
특히, 시그널 핀(130) 뿐만 아니라 버스바(220)도 상호 이격되도록 배치하여 신호 전달 오류 및 전기적 소손이 방지되도록 해야 한다.
이에 따라, 본 발명에서는 버스바(220)의 경우 접촉이 회피되도록 케이스(200)의 일측과 타측에 각각 배치하고, 시그널 핀(130)의 경우 케이스(200)에서 버스바(220)의 수직한 방향으로 이격되게 배치한다. 여기서 수직방향은 버스바(220)에 대해 측방향 또는 상하방향을 모두 포함하며, 도 5에 도시된 바와 같이 시그널 핀(130)이 버스바(220)로부터 도면의 상하방향 측 수직으로 연장되도록 배치되거나, 도 6에 도시된 바와 같이 시그널 핀(130)이 버스바(220)로부터 도면의 좌우방향 측 수직으로 연장되도록 배치됨으로써, 버스바(220)와 시그널 핀(130)의 접촉이 회피되도록 구성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 파워 모듈은 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 칩(110)이 접합된 복수의 제1 절연기판(100a)이 삽입되는 복수의 제1 장착부(210a)가 형성되고, 제1 장착부(210a)에 삽입된 제1 절연기판(100a)과 전기적으로 연결되는 제1 버스바(220a)가 구비된 하부 케이스(200a); 및 칩(110)이 접합된 복수의 제2 절연기판(100b)이 삽입되는 복수의 제2 장착부(210b)가 형성되고, 제2 장착부(210b)에 삽입된 제2 절연기판(100b)과 전기적으로 연결되는 제2 버스바(220b)가 구비된 상부 케이스(200b);를 포함할 수 있다.
이러한 하부 케이스(200a)와 상부 케이스(200b)는 상하로 결합될 수 있다.
여기서, 하부 케이스(200a)에서 복수의 제1 절연기판(100a) 및 제1 버스바(220a)와 상부케이스(200)에서 복수의 제1 절연기판(100a) 및 제2 버스바(220b)는 연결부(120)를 매개로 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 제1 절연기판(100a)과 제1 버스바(220a), 제2 절연기판(100b)과 제2 버스바(220b)는 각각의 케이스(200)에서 이격되도록 장착된다. 여기서, 하부 케이스(200a)와 상부 케이스(200b)에는 각각 연결부(120)가 마련됨으로써 하부 케이스(200a)에서 각각의 제1 절연기판(100a) 또는 제1 절연기판(100a)과 제1 버스바(220a)가 전기적으로 연결되도록 하고, 상부케이스(200)에서 각각의 제2 절연기판(100b) 또는 제2 절연기판(100b)과 제2 버스바(220b)가 전기적으로 연결되도록 할 수 있다. 이를 통해, 하부 케이스(200a)와 상부 케이스(200b)에서는 각각의 절연기판(100)이 연결부(120)를 매개로 전기적으로 연결되어 전류 흐름에 따른 회로를 구성할 수 있다.
한편, 제1 버스바(220a)는 하부 케이스(200a)의 일측과 타측에 각각 구비되고, 제2 버스바(220b)는 상부 케이스(200b)의 일측과 타측에 각각 구비되며, 제1 버스바(220a)와 제2 버스바(220b)는 상하방향으로 교차되게 배치될 수 있다.
또한, 하부 케이스(200a)와 상부 케이스(200b)에는 복수의 시그널 핀(130)이 구비되고, 복수의 시그널 핀(130)은 제1 버스바(220a) 및 제2 버스바(220b)로부터 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
이로 인해, 제1 버스바(220a), 제2 버스바(220b), 시그널 핀(130)은 이격 배치되어 접촉이 회피된다.
이렇게, 본 발명의 일실시예에 따른 파워 모듈은 하부 케이스(200a)와 상부 케이스(200b)가 구성되고, 하부 케이스(200a)와 상부 케이스(200b)를 결합함에 따라 제1 절연기판(100a)과 제2 절연기판(100b)을 통한 회로를 다양화할 수 있다.
즉, 하부 케이스(200a)에 마련되는 제1 절연기판(100a)에 구비된 칩(110)에 제1 버스바(220a) 및 연결부(120)를 매개로 전류 흐름이 형성되어 하나의 회로를 구성하고, 상부 케이스(200b)에 마련되는 제2 절연기판(100b)에 구비된 칩(110)에 제2 버스바(220b) 및 연결부(120)를 매개로 전류 흐름이 형성되어 다른 하나의 회로를 구성할 수 있으며, 각각의 회로를 연결하여 통합할 수도 있다.
또한, 하부 케이스(200a)와 상부 케이스(200b)가 상하로 적층됨으로써, 하부 케이스(200a)와 상부 케이스(200b)의 적층시 전체적인 크기 증대를 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 파워 모듈은 소형으로 단일화된 절연기판(100)을 하나의 케이스(200)에 조립하는 방식을 통해, 조립 공정이 단순화되고 파워모듈의 사양에 따라 절연기판(100)을 선택적으로 적용하여 전체 사이즈가 축소되며, 절연기판(100)의 사이즈가 소형화됨에 따라 발열에 의한 수명 저하가 방지되어 신뢰성이 향상된다.
즉, 소형 단일화된 절연기판(100)을 케이스(200)에 병렬 조립함으로써, 절연기판(100)의 조립 공정이 용이하며, 절연기판(100)의 크기가 축소됨에 따라 파워모듈의 성능 및 신뢰성이 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:절연기판
100a:제1 절연기판
100b:제2 절연기판
110:칩
120:연결부
130:시그널 핀
200:케이스
200a:하부 케이스
200b:상부 케이스
210:장착부
210a:제1 장착부
210b:제2 장착부
220:버스바
220a:제1 버스바
220b:제2 버스바
230:돌출단부

Claims (15)

  1. 칩이 접합된 절연기판; 및
    절연기판이 삽입되는 장착부가 형성되고, 장착부는 절연기판의 개수에 맞춰 복수 형성되며, 장착부에 삽입된 절연기판과 전기적으로 연결되는 버스바가 구비된 케이스;를 포함하는 파워 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    케이스에는 복수의 장착부가 직선상으로 나열되게 배치되고,
    버스바는 복수의 장착부가 나열된 방향으로 연장되게 형성된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    복수의 절연기판 및 버스바는 각각의 연결부를 매개로 전기적으로 연결되어 전기 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    버스바는 케이스의 일측과 타측에 각각 형성되어 각 장착부에 삽입된 절연기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    어느 하나의 절연기판은 연결부를 매개로 일측의 버스바와 전기적으로 연결되고, 버스바에 전기적으로 연결된 절연기판은 다른 하나의 절연기판과 연결부를 매개로 연결되며, 다른 하나의 절연기판은 타측의 버스바와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    케이스는 복수로 구성되어 적층되도록 결합되고, 적층방향으로 각 케이스의 절연기판이 접촉되지 않도록 이격되게 결합된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    케이스에는 외곽을 따라 복수의 돌출단부가 형성되고, 복수의 케이스를 결합시 각 케이스의 돌출단부가 매칭되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  8. 청구항 6에 있어서,
    각 케이스가 결합된 상태에서, 각 케이스의 버스바는 적측방향으로 교차되도록 배치된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    케이스에는 복수의 시그널 핀이 구비되고, 복수의 시그널 핀은 버스바와 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    버스바는 케이스에서 일측과 타측에 배치되고, 시그널 핀은 버스바의 배치방향으로부터 수직한 방향으로 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  11. 청구항 1에 있어서,
    케이스는 장착부에 절연기판이 삽입된 상태에서 몰딩되어 내부 절연되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  12. 칩이 접합된 복수의 제1 절연기판이 삽입되는 복수의 제1 장착부가 형성되고, 제1 장착부에 삽입된 제1 절연기판과 전기적으로 연결되는 제1 버스바가 구비된 하부 케이스; 및
    칩이 접합된 복수의 제2 절연기판이 삽입되는 복수의 제2 장착부가 형성되고, 제2 장착부에 삽입된 제2 절연기판과 전기적으로 연결되는 제2 버스바가 구비된 상부 케이스;를 포함하며,
    하부 케이스와 상부 케이스는 상하로 결합된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    하부 케이스에서 복수의 제1 절연기판 및 제1 버스바와 상부케이스에서 복수의 제1 절연기판 및 제2 버스바는 연결부를 매개로 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  14. 청구항 12에 있어서,
    제1 버스바는 하부 케이스의 일측과 타측에 각각 구비되고, 제2 버스바는 상부 케이스의 일측과 타측에 각각 구비되며, 제1 버스바와 제2 버스바는 상하방향으로 교차되게 배치된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
  15. 청구항 12에 있어서,
    하부 케이스와 상부 케이스에는 복수의 시그널 핀이 구비되고, 복수의 시그널 핀은 제1 버스바 및 제2 버스바로부터 수직한 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.
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