WO2018026229A1 - 전자 부품 패키지 - Google Patents

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WO2018026229A1
WO2018026229A1 PCT/KR2017/008427 KR2017008427W WO2018026229A1 WO 2018026229 A1 WO2018026229 A1 WO 2018026229A1 KR 2017008427 W KR2017008427 W KR 2017008427W WO 2018026229 A1 WO2018026229 A1 WO 2018026229A1
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inlet
region
electronic component
end portion
guide
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PCT/KR2017/008427
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백지현
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엘지이노텍 주식회사
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    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20872—Liquid coolant without phase change

Definitions

  • Embodiments relate to an electronic component package.
  • Hybrid vehicles using motors include a motor control unit and a DC / DC converter for controlling the motor.
  • a DC / DC converter is a device for transforming a DC voltage.
  • the DC / DC converter converts a DC into an AC and converts the DC to AC to rectify the DC voltage.
  • DC / DC converters generate heat during operation.
  • a cooling system is generally used to remove heat from the DC / DC converter.
  • the flow of the cooling water is not constant, there is a problem that the cooling efficiency is lowered.
  • the embodiment provides an electronic component package with improved cooling performance.
  • the housing including a flow path disposed on one surface; And an inlet port and an outlet port disposed in the housing, wherein the flow path includes a first area connected to the inlet port, and a second area connected to the discharge port, wherein the first area includes a guide.
  • the guide includes an area that becomes wider away from the inlet.
  • the first region may include a first taper connected to the inlet.
  • the first taper part may be bent away from the second area as it moves away from the inlet.
  • the first side wall of the first taper portion may intersect the central axis of the inlet.
  • the guide may extend toward the second region.
  • the guide may include a first end facing the inlet, and a second end disposed on an opposite side of the first end.
  • the guide may include a bent portion connecting the first end portion and the second end portion.
  • the width of the bent portion may be greater than the width of the first end portion and the second end portion.
  • the second end portion may cross the central axis of the inlet.
  • It may include a plurality of electronic components disposed on the other surface of the housing.
  • the electronic component may include at least one of a switch, a transformer, and a diode.
  • the first cover may cover the other surface, and the second cover may cover the one surface.
  • the heat dissipation fin may include a plurality of heat dissipation fins protruding from the surface, and the heat dissipation fins may be disposed in a region overlapping with the region in which the electronic component is mounted.
  • An electronic component package includes a housing including a flow path disposed on one surface; And an inlet port and an outlet port disposed in the housing, wherein the flow path includes a first area connected to the inlet port, and a second area connected to the discharge port, wherein the first area is connected to the inlet port.
  • the first taper portion may be bent to move away from the second area as the first taper portion moves away from the inlet.
  • the cooling efficiency may be improved by controlling the flow of the cooling water.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an electronic component package according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a plan view of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a bottom view of FIG. 1,
  • FIG. 5 is a first modification of FIG. 4,
  • FIG. 6 is a second modified example of FIG. 4;
  • 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 another.
  • the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • one element when one element is described as being formed “on or under” of another element, it is on (up) or down (on). or under) includes two elements in which the two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are formed indirectly between the two elements.
  • it when expressed as “on” or “under”, it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one element.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an electronic component package according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a plan view of FIG. 1.
  • the electronic component package includes a housing 100 having a plurality of electronic components 11, 12, and 13 disposed on the other surface 111 and a flow path formed on one surface 112, and the other surface of the housing 100.
  • the housing 100 may have a flow path through which coolant flows in one surface 112 to discharge heat generated from the plurality of electronic components 11, 12, and 13.
  • the other surface 111 of the housing 100 may have a space portion in which the plurality of parts 11, 12, 13 are disposed.
  • the first cover 210 may be coupled to the other surface 111 of the housing 100 to cover the plurality of electronic components 11, 12, and 13.
  • the second cover 220 may be coupled to one surface 112 to seal the flow path.
  • the second cover 220 may have a shape corresponding to the shape of the flow path. Therefore, the area of the second cover 220 may be smaller than the area of the first cover 210.
  • the coupling method exemplifies the screw coupling, but is not necessarily limited thereto.
  • the electronic component package may be a concept including all packages in which various electronic components are mounted.
  • the electronic component package may be a package in which various electronic components such as a DC / DC converter and an AC / DC converter are concentrated.
  • the electronic component package is a DC / DC converter
  • the electronic component may include a switching unit 12 composed of a plurality of MOSFETs, a transformer 13, a rectifier diode, and the like.
  • Such electronic components may generate more heat than other components.
  • the upper side may be the high temperature region R1 based on the drawing.
  • the reliability of the converter is very important because the battery voltage level must be converted and used as a power source for a component operating at various voltage levels.
  • the housing 100 can have four sides 101, 102, 103, 104.
  • the first side surface 101 and the second side surface 102 may be disposed to face each other, and the third side surface 103 and the fourth side surface 104 may be disposed to face each other.
  • the first side surface 101 may be longer than the third side surface 103.
  • the coolant inlet 150 and the outlet 140 may be disposed on the first side 101.
  • the first connector 161 may be disposed between the inlet 150 and the outlet 140, and the second connector 162 may be disposed near the corner where the first side 101 and the fourth side 104 meet. Can be.
  • a protrusion 163 is disposed at the corner where each side surface 101, 102, 103, 104 meets, so that the electronic component package can be fixed to a vehicle or the like.
  • An air duct 164 may be disposed on the third side 103 to allow air to circulate into the housing.
  • FIG. 3 is a bottom view of FIG. 1, and FIG. 4 is a view for explaining the flow of cooling water introduced into the cooling panel.
  • 5 is a first modification of FIG. 4, and
  • FIG. 6 is a second modification of FIG. 4.
  • a flow path 120 may be formed on one surface 112 of the housing 100.
  • the flow path 120 may include a first region 121 through which coolant flows and a second region 122 through which coolant is discharged.
  • the first region 121 may be connected to the inlet 150 to introduce coolant, and the second region 122 may be connected to the outlet 140 to discharge the coolant.
  • the inlet 150 and the outlet 140 may be disposed side by side on one side of the housing 100. Therefore, the flow path 120 may have a U shape.
  • the present invention is not limited thereto, and the inlet 150 and the outlet 140 may be disposed on the other side of the housing 100, respectively.
  • the flow path 120 may be provided in a region R2 that matches the high temperature region of FIG. 2.
  • a plurality of heat dissipation fins 141 may be disposed in an area where a component having a high operating temperature is disposed.
  • the position and the number of the heat radiation fins 141 are not particularly limited.
  • the number of the heat dissipation fins 141 may be increased in a region in which a MOSFET or a transformer that generates heat is relatively high.
  • Some of the heat dissipation fins 141 may not only serve to lower the temperature of the part but also function as a groove for fastening the part.
  • the first region 121 includes a first taper portion 121a connected to the inlet 150.
  • the first taper portion 121a may be wider as it moves away from the inlet 150.
  • the first taper 121a may control the flow rate and / or flow rate of the introduced cooling water. Cooling water introduced through the first taper part 121a may cool the first region 121 and the second region 122. Cooling water passing through the first region 121 and the second region 122 may be discharged to the outside through the discharge port 140.
  • the first taper portion 121a may be bent away from the second region 122 as it moves away from the inlet.
  • the first side wall 124a may intersect the central axis L3 of the inlet 150 among both side walls forming the first taper portion 121a.
  • the first side wall 124 may be an inner wall that forms a closed loop of the flow path 120
  • the second side wall 123 may be an outer wall that forms a closed loop of the flow path 120. Therefore, the length of the second side wall 123 is longer than the first side wall 124.
  • the flow velocity of the flow path can be controlled without excessively increasing the width of the flow path. Can be.
  • the high pressure cooling water introduced through the inlet 150 may be changed in direction by the first side wall 124a of the first taper part 121a.
  • the initial path of the coolant introduced through the inlet 150 may be substantially parallel to the central axis (L3). However, as the first side wall 124a of the first taper portion 121a is bent, the path of the cooling water is also bent.
  • the guide 130 may be disposed in the first region 121.
  • the guide 130 has a first end portion 131 and a second end portion 133 disposed on opposite sides, and a bent portion 132 connecting the first end portion 131 and the second end portion 133 to each other. It may include.
  • the first end portion 131 may be disposed to face the inlet 150. Therefore, the coolant introduced through the inlet 150 may be branched by the first end 131 of the guide 130. That is, the guide 130 may divide the first taper portion 121a into two and separate the movement path of the cooling water into two. Therefore, the flow rate is lowered and the flow rate is constant, so that the vortex phenomenon can be reduced.
  • the width of the first taper portion 121a is wider as it moves away from the inlet 150, thereby controlling the flow rate and the flow rate.
  • the width of the first end portion 131 may also be widened in proportion to the width of the first taper portion 121a. According to such a structure, the width
  • variety of the 1st taper part 121a can be divided into 2 parts uniformly. Therefore, by controlling the flow rate and the flow rate constantly, it is possible to suppress the vortex phenomenon and improve the cooling performance.
  • the bent portion 132 may be bent toward the second region 122 at the first end portion 131.
  • the bent portion 132 may be rounded to correspond to the round area 123a of the second side wall.
  • the bent portion 132 may control the coolant guided by the inner wall to flow into the second region 122 from the introduced coolant. This configuration has the advantage of widening the movement path of the coolant and controlling the flow rate and flow rate without changing the distance between the inlet 150 and the outlet 140.
  • the second end portion 133 may cross the central axis L3 of the inlet 150. That is, the second end portion 133 may protrude toward the second region 122 based on the central axis L3 of the inlet 150. If the second end portion 133 does not intersect the central axis L3 of the inlet 150, a part of the coolant that has hit the first side wall 124a of the first taper portion 121a is hit by the side wall. Vortex may occur.
  • the bent portion 132 may have a larger width than the first end portion 131 and the second end portion 133. Therefore, the guide 130 may increase in width in the extending direction and then decrease again. When the width of the bent portion 132 is increased, it can withstand the strong hydraulic pressure of the cooling water, it is possible to reduce the amount of cooling water remaining in the bent portion 132.
  • the introduced cooling water may be bifurcated by the first end 131 of the guide 130.
  • the first water stem S11 branched outward moves to the second region 122 along the curvature 123a formed on the second side wall 123. Therefore, generation of vortex can be suppressed.
  • the second water stem S12 branched inwards is guided to the inner side surface of the guide 130 by the first side wall 124a, and the direction is diverted toward the second area 122 by the guide 130. Can be. Therefore, the flow velocity becomes uniform and the generation of vortices can be suppressed.
  • the rectangle 400 is divided into a first virtual line L1 and a second bisecting the first side 401 and the third side 403. It may include four divided regions defined by the second virtual line L2 bisecting the side surface 402 and the fourth side surface 404.
  • the four divided regions include a first divided region 301 formed by the first side surface 401 and a second side surface 402, and a second divided region 302 formed by the first side surface 401 and the fourth side surface 404. ), The third divided region 303 formed by the fourth side surface 404 and the third side surface 403, and the fourth divided region 304 formed by the third side surface 403 and the second side surface 402. It may include.
  • the first region 121 of the flow path 120 may be defined as an area disposed on the first divided area 301 and the third divided area 303, and the second area 122 of the flow path 120 may be defined. ) May be defined as an area in which the second divided area 302 and the fourth divided area 304 are disposed. Also, the first virtual line L1 may be an intermediate point between the inlet and the outlet.
  • the first taper portion 121a of the first area 121 of the flow path 120 may be defined as an area located in the first divided area 301.
  • the second taper portion 122a positioned in the second divided area 302 may be defined as an area where the coolant is discharged.
  • the second taper portion 122a may be formed to be narrower in width as it is closer to the discharge port.
  • Regions 121b and 122b corresponding to the third divided region 303 and the fourth divided region 304 may be defined as main cooling regions.
  • the main cooling regions 121b and 122b may be regions overlapping with regions where most electronic components are disposed. As described above, since the vortex is suppressed in the cooling water passing through the first taper part 121a, cooling efficiency in the main cooling regions 121b and 122b may be improved.
  • the first divided region 301 may be divided into a 1-1 divided region and a 1-2 divided region by the central axis L3 of the inlet 150.
  • the fourth divided region 304 may also be divided into a 4-1 divided region and a 4-2 divided region by the central axis L3 of the inlet.
  • the first-first division region may include the first side surface 401 and the second side surface 402, and the first-second division region may include only the first side surface 401.
  • the 4-1th division region may include the second side surface 402 and the third side surface 403, and the 4-2th division region may include only the third side surface 403.
  • the first end portion 131 of the guide 130 may be disposed in the 1-1 division region.
  • the bent portion 132 may be disposed in the 4-1 division region, and the second end portion 133 may be disposed in the 4-2 division region.
  • the point 124b at which the first side wall 124a is closest to the third side surface 403 may be disposed in the 4-2 divided region.
  • the present invention is not limited thereto, and the shape of the flow path 120 may be variously modified.
  • the guide 130 may be omitted as shown in FIG. 5, or the round shape may be omitted on the outer surface of the flow path 120 as shown in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a result of simulating the cooling performance of the first modified example
  • FIG. 8 is a result of simulating the cooling performance without the guide
  • FIG. 9 is a result of simulating the cooling performance with the guide having no thickness change
  • 10 is a result of simulating cooling performance in a state where a guide having a varying thickness is mounted.
  • the number of stays in the guide 130 is reduced.
  • the width of the guide 130 since the width of the guide 130 is the same, a large amount of coolant stays in the concave region of the bent portion 132 (S5).
  • the concave region of the bent portion 132 when the width of the guide 130 increases in the extension direction, the concave region of the bent portion 132 may be reduced, and thus the area S7 of the number of stays may be reduced.

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Abstract

실시 예는, 일면에 배치된 유로를 포함하는 하우징; 및 상기 하우징에 배치되는 유입구 및 토출구를 포함하고, 상기 유로는, 상기 유입구와 연결되는 제1영역, 및 상기 토출구와 연결되는 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역은 가이드를 포함하고, 상기 가이드는 상기 유입구에서 멀어질수록 폭이 넓어지는 영역을 포함하는 전자부품 패키지를 개시한다.

Description

전자 부품 패키지
실시 예는 전자 부품 패키지에 관한 것이다.
모터를 사용하는 하이브리드 자동차(예: 전기차)는 모터를 제어하는 모터 제어유닛과 DC/DC 컨버터를 포함한다.
DC/DC 컨버터는 직류 전압을 변압하는 장치로, 직류를 교류로 변환하여 변압한 후 다시 정류하여 직류를 얻을 수 있다.
DC/DC 컨버터는 작동하는 과정에서 열이 발생한다. 따라서, DC/DC 컨버터로부터 열을 제거하기 위하여 냉각시스템이 일반적으로 사용된다. 그러나, 고압의 냉각수가 순환하는 과정에서 와류 또는 기포가 발생하거나, 냉각수의 흐름이 일정하지 못하여 냉각 효율이 떨어지는 문제가 있다.
실시 예는 냉각 성능이 개선된 전자 부품 패키지를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전자부품 패키지는, 일면에 배치된 유로를 포함하는 하우징; 및 상기 하우징에 배치되는 유입구 및 토출구를 포함하고, 상기 유로는, 상기 유입구와 연결되는 제1영역, 및 상기 토출구와 연결되는 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역은 가이드를 포함하고, 상기 가이드는 상기 유입구에서 멀어질수록 폭이 넓어지는 영역을 포함한다.
상기 제1영역은 상기 유입구와 연결되는 제1테이퍼부를 포함할 수 있다.
상기 제1테이퍼부는 상기 유입구에서 멀어질수록 상기 제2영역과 멀어지도록 휘어질 수 있다.
상기 제1테이퍼부의 제1측벽은 상기 유입구의 중심축과 교차할 수 있다.
상기 가이드는 상기 제2영역을 향해 연장될 수 있다.
상기 가이드는 상기 유입구와 마주보는 제1끝단부, 및 상기 제1끝단부의 반대측에 배치된 제2끝단부를 포함할 수 있다.
상기 가이드는 상기 제1끝단부와 제2끝단부를 연결하는 절곡부를 포함할 수 있다.
상기 절곡부의 폭은 상기 제1끝단부 및 제2끝단부의 폭보다 클 수 있다.
상기 제2끝단부는 상기 유입구의 중심축과 교차할 수 있다.
상기 하우징의 타면에 배치되는 복수 개의 전자 부품을 포함할 수 있다.
상기 전자 부품은 스위치, 변압기, 다이오드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 타면을 덮는 제1커버, 및 상기 일면을 덮는 제2커버를 포함할 수 있다.
상기 일면에 돌출 형성된 복수 개의 방열핀을 포함하고, 상기 방열핀은 상기 전자 부품이 실장된 영역과 중첩되는 영역에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자부품 패키지는, 일면에 배치된 유로를 포함하는 하우징; 및 상기 하우징에 배치되는 유입구 및 토출구를 포함하고, 상기 유로는, 상기 유입구와 연결되는 제1영역, 및 상기 토출구와 연결되는 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역은 상기 유입구와 연결되는 제1테이퍼부를 포함하고, 상기 제1테이퍼부는 상기 유입구에서 멀어질수록 상기 제2영역과 멀어지도록 휘어질 수 있다.
실시 예에 따르면, 냉각수의 흐름을 제어하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 냉각수의 와류 및 기포가 발생하는 문제를 개선할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 다른 전자 부품 패키지의 분해 사시도이고,
도 2는 도 1의 평면도이고,
도 3은 도 1의 저면도이고,
도 4는 냉각패널에 유입된 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 4의 제1변형예이고,
도 6은 도 4의 제2변형예이고,
도 7은 제1변형예의 냉각 성능을 시뮬레이션한 결과이고,
도 8은 가이드가 없는 상태의 냉각 성능을 시뮬레이션한 결과이고,
도 9는 두께 변화가 없는 가이드를 장착한 상태의 냉각 성능을 시뮬레이션한 결과이고,
도 10은 두께가 변화하는 가이드를 장착한 상태에서 냉각 성능을 시뮬레이션한 결과이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 다른 전자 부품 패키지의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이다.
도 1을 참고하면, 전자 부품 패키지는 타면(111)에 복수 개의 전자 부품(11, 12, 13)이 배치되고 일면(112)에는 유로가 형성된 하우징(100)과, 하우징(100)의 타면(111)을 커버하는 제1커버(210), 및 하우징(100)의 일면(112)을 커버하는 제2커버(220)를 포함한다.
하우징(100)은 복수 개의 전자 부품(11, 12, 13)에서 발생한 열을 방출하기 위하여 일면(112)에는 냉각수가 유입되는 유로가 형성될 수 있다. 하우징(100)의 타면(111)에는 복수의 부품(11, 12, 13)이 배치되는 공간부가 형성될 수 있다.
제1커버(210)는 하우징(100)의 타면(111)에 결합하여 복수 개의 전자 부품(11, 12, 13)을 덮을 수 있다. 제2커버(220)는 일면(112)에 결합하여 유로를 밀폐할 수 있다. 제2커버(220)는 유로의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제2커버(220)의 면적은 제1커버(210)의 면적보다 작을 수 있다. 결합 방법은 나사 결합을 예시하였으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
전자 부품 패키지는 다양한 전자 부품이 실장되는 패키지를 모두 포함하는 개념일 수 있다. 예를 들면, 전자 부품 패키지는 DC/DC 컨버터, AC/DC 컨버터 등 다양한 전자 부품이 집약된 패키지일 수 있다.
전자 부품 패키지가 DC/DC 컨버터인 경우, 전자 부품은 복수 개의 MOSFET으로 구성된 스위칭부(12), 트랜스포머(13), 및 정류 다이오드 등을 포함할 수 있다. 이러한 전자 부품은 다른 부품에 비해 상대적으로 열이 많이 발생할 수 있다. 도 2를 참고하면, 도면을 기준으로 상대적으로 상부측이 고온 영역(R1)일 수 있다.
이러한 전자 부품은 동작 가능한 온도 범위가 있으므로 부품에서 발생한 열을 신속히 방출하는 것이 중요하다. 즉, 패키지의 온도 제어가 제품의 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있다.
특히, 전기차의 경우 배터리 전압 레벨을 변환하여 다양한 전압 레벨에서 동작하는 부품의 전원으로 사용하여야 하므로 컨버터의 신뢰성이 매우 중요하다.
하우징(100)은 4개의 측면(101, 102, 103, 104)을 가질 수 있다. 제1측면(101)과 제2측면(102)은 서로 마주보게 배치되고, 제3측면(103)과 제4측면(104)은 서로 마주보게 배치될 수 있다. 이때, 제1측면(101)은 제3측면(103)보다 길 수 있다.
제1측면(101)에는 냉각수 유입구(150) 및 토출구(140)가 배치될 수 있다. 제1커넥터(161)는 유입구(150)와 토출구(140) 사이에 배치될 수 있고, 제2커넥터(162)는 제1측면(101)과 제4측면(104)이 만나는 모서리 근처에 배치될 수 있다. 또한, 각 측면(101, 102, 103, 104)이 만나는 모서리에는 돌출부(163)가 배치되어 있어 전자 부품 패키지를 차량 등에 고정할 수 있다. 제3측면(103)에는 하우징 내부로 공기가 순환할 수 있는 에어 덕트(164)가 배치될 수 있다.
도 3은 도 1의 저면도이고, 도 4는 냉각패널에 유입된 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 도 4의 제1변형예이고, 도 6은 도 4의 제2변형예이다.
도 3을 참고하면, 하우징(100)의 일면(112)에는 유로(120)가 형성될 수 있다. 유로(120)는 냉각수가 유입되는 제1영역(121)과, 냉각수가 배출되는 제2영역(122)을 포함할 수 있다.
제1영역(121)은 유입구(150)와 연결되어 냉각수가 유입되고, 제2영역(122)은 토출구(140)와 연결되어 냉각수가 배출될 수 있다. 유입구(150)와 토출구(140)는 하우징(100)의 일측면에 나란히 배치될 수 있다. 따라서, 유로(120)는 U자 형상을 가질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 유입구(150)와 토출구(140)는 하우징(100)의 다른 측면에 각각 배치될 수도 있다.
유로(120)는 도 2의 고온 영역과 매칭되는 영역(R2)에 마련될 수 있다.
동작 온도가 높은 부품이 배치된 영역에는 복수 개의 방열핀(141)이 배치될 수 있다. 방열핀(141)의 위치 및 개수는 특별히 한정하지 않는다. 예시적으로 상대적으로 발열이 심한 MOSFET이나 변압기가 위치한 영역에는 방열핀(141)의 개수가 증가할 수 있다. 방열핀(141) 중 일부는 부품의 온도를 낮추는 역할을 할 뿐 아니라 부품을 체결하기 위한 홈으로서도 기능할 수도 있다.
제1영역(121)은 유입구(150)와 연결된 제1테이퍼부(121a)를 포함한다. 제1테이퍼부(121a)는 유입구(150)에서 멀어질수록 폭이 넓어질 수 있다. 제1테이퍼부(121a)는 유입된 냉각수의 유속 및 또는 유량을 제어할 수 있다. 제1테이퍼부(121a)를 통해 유입된 냉각수는 제1영역(121)과 제2영역(122)을 냉각시킬 수 있다. 제1영역(121)과 제2영역(122)을 통과한 냉각수는 토출구(140)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1테이퍼부(121a)는 유입구에서 멀어질수록 제2영역(122)과 멀어지도록 휘어질 수 있다. 이때, 제1테이퍼부(121a)를 형성하는 양측벽 중에서 제1측벽(124a)은 유입구(150)의 중심축(L3)과 교차할 수 있다. 여기서 제1측벽(124)은 유로(120)의 폐루프를 형성하는 내측벽일 수 있고, 제2측벽(123)은 유로(120)의 폐루프를 형성하는 외측벽일 수 있다. 따라서, 제2측벽(123)의 길이는 제1측벽(124)보다 길다. 실시 예에 따르면 제1측벽(124)과 제2측벽(123)이 유입구(150)에서 멀어질수록 제2영역(122)과 멀어지도록 휘어지므로 유로의 폭이 과도하게 커지지 않으면서 유속을 제어할 수 있다.
유입구(150)를 통해 유입된 고압의 냉각수는 제1테이퍼부(121a)의 제1측벽(124a)에 의해 방향이 변화할 수 있다. 유입구(150)를 통해 유입된 냉각수의 최초 경로는 중심축(L3)과 실질적으로 평행할 수 있다. 그러나, 제1테이퍼부(121a)의 제1측벽(124a)이 휘어진 만큼 냉각수의 경로도 휘어지게 된다.
가이드(130)는 제1영역(121)에 배치될 수 있다. 가이드(130)는 서로 반대측에 배치되는 제1끝단부(131)와 제2끝단부(133), 및 제1끝단부(131)와 제2끝단부(133)를 연결하는 절곡부(132)를 포함할 수 있다.
제1끝단부(131)는 유입구(150)와 마주보게 배치될 수 있다. 따라서, 유입구(150)를 통해 유입된 냉각수는 가이드(130)의 제1끝단부(131)에 의해 분기될 수 있다. 즉, 가이드(130)는 제1테이퍼부(121a)를 이등분하여 냉각수의 이동 경로를 두 개로 분리할 수 있다. 따라서, 유속이 낮아지고 유량이 일정해져 와류 현상이 감소할 수 있다.
제1테이퍼부(121a)의 폭은 유입구(150)에서 멀어질수록 넓어지게 형성되어 유량 및 유속을 제어할 수 있다. 제1끝단부(131)의 폭도 제1테이퍼부(121a)의 폭에 비례하게 넓어질 수 있다. 이러한 구성에 의하면 제1테이퍼부(121a)의 폭을 균일하게 이등분할 수 있다. 따라서, 유량 및 유속을 일정하게 제어하여 와류 현상을 억제하고 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
절곡부(132)는 제1끝단부(131)에서 제2영역(122)을 향해 휘어질 수 있다. 절곡부(132)는 제2측벽의 라운드 영역(123a)에 대응하여 라운드가 형성될 수 있다. 절곡부(132)는 유입된 냉각수 중에서 내측벽에 의해 가이드된 냉각수를 제2영역(122)으로 흐르도록 제어할 수 있다. 이러한 구성은 유입구(150)와 토출구(140)의 간격을 변경하지 않으면서도 냉각수의 이동 경로를 넓히고 유속 및 유량을 제어할 수 있는 장점이 있다.
제2끝단부(133)는 유입구(150)의 중심축(L3)과 교차할 수 있다. 즉, 제2끝단부(133)는 유입구(150)의 중심축(L3)을 기준으로 제2영역(122)을 향해 돌출될 수 있다. 만약, 제2끝단부(133)가 유입구(150)의 중심축(L3)과 교차하지 않는 경우 제1테이퍼부(121a)의 제1측벽(124a)에 부딪힌 냉각수의 일부는 측벽에 부딪히게 되어 와류가 발생할 수 있다.
절곡부(132)는 제1끝단부(131) 및 제2끝단부(133)에 비해 폭이 클 수 있다. 따라서, 가이드(130)는 연장 방향으로 폭이 커지다가 다시 작아질 수 있다. 절곡부(132)의 폭이 커지는 경우 냉각수의 강한 유압을 견딜 수 있으며, 절곡부(132)의 체류하는 냉각수의 양을 줄일 수 있다.
실시 예에 따르면, 유입된 냉각수는 가이드(130)의 제1끝단부(131)에 의해 두 갈래로 분기될 수 있다. 이 중에서 외측으로 분기된 제1물줄기(S11)는 제2측벽(123)에 형성된 곡률(123a)을 따라 제2영역(122)으로 이동하게 된다. 따라서, 와류의 발생이 억제될 수 있다.
또한, 내측으로 분기된 제2물줄기(S12)는 제1측벽(124a)에 의해 가이드(130)의 내측면으로 유도되고, 가이드(130)에 의해 제2영역(122)을 향해 방향이 전환될 수 있다. 따라서, 유속이 균일해져 와류의 발생을 억제할 수 있다.
유로(120)를 포위하는 최소 크기의 사각형(400)을 가정하는 경우, 사각형(400)은 제1측면(401)과 제3측면(403)을 이등분하는 제1가상선(L1)과 제2측면(402)과 제4측면(404)을 이등분한 제2가상선(L2)에 의해 정의되는 4개의 분할 영역을 포함할 수 있다.
4개의 분할 영역은 제1측면(401)과 제2측면(402)이 이루는 제1분할영역(301)과, 제1측면(401)과 제4측면(404)이 이루는 제2분할영역(302)과, 제4측면(404)과 제3측면(403)이 이루는 제3분할영역(303)과, 제3측면(403)과 제2측면(402)이 이루는 제4분할영역(304)을 포함할 수 있다.
이때, 유로(120)의 제1영역(121)은 제1분할영역(301)과 제3분할영역(303) 상에 배치되는 영역으로 정의할 수 있고, 유로(120)의 제2영역(122)은 제2분할영역(302)과 제4분할영역(304)이 배치되는 영역으로 정의할 수 있다. 또한, 제1가상선(L1)은 유입구와 배출구 사이의 중간 지점일 수 있다.
유로(120)의 제1영역(121)의 제1테이퍼부(121a)는 제1분할영역(301)에 위치하는 영역으로 정의할 수 있다. 제2분할영역(302)에 위치한 제2테이퍼부(122a)는 냉각수가 토출되는 영역으로 정의할 수 있다. 제2테이퍼부(122a)는 토출구와 가까워질수록 폭이 좁아지게 형성될 수 있다.
제3분할영역(303)과 제4분할영역(304)에 대응되는 영역(121b, 122b)은 메인 냉각 영역으로 정의할 수 있다. 메인 냉각영역(121b, 122b)은 대부분의 전자 부품이 배치된 영역과 중첩되는 영역일 수 있다. 전술한 바와 같이 제1테이퍼부(121a)를 통과한 냉각수는 와류 발생이 억제되므로 메인 냉각 영역(121b, 122b)에서의 냉각 효율이 향상될 수 있다.
제1분할영역(301)은 유입구(150)의 중심축(L3)에 의해 제1-1분할영역과 제1-2분할영역으로 구분될 수 있다. 또한, 제4분할영역(304) 역시 유입구의 중심축(L3)에 의해 제4-1분할영역 및 제4-2분할영역으로 구분될 수 있다. 제1-1분할영역은 제1측면(401)과 제2측면(402)을 포함할 수 있으며, 제1-2분할영역은 제1측면(401)만을 포함할 수 있다. 또한, 제4-1분할영역은 제2측면(402)과 제3측면(403)을 포함할 수 있으며, 제4-2분할영역은 제3측면(403)만을 포함할 수 있다.
이때, 가이드(130)의 제1끝단부(131)는 제1-1분할영역에 배치될 수 있다. 절곡부(132)는 제4-1분할영역에 배치될 수 있고, 제2끝단부(133)는 제4-2분할영역에 배치될 수 있다. 또한, 제1측벽(124a)이 제3측면(403)과 가장 가까워지는 지점(124b)은 제4-2분할영역에 배치될 수 있다.
그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 유로(120)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 예시적으로 도 5와 같이 가이드(130)가 생략되거나 도 6과 같이 유로(120)의 외측면에 라운드 형상이 생략될 수도 있다.
도 7은 제1변형예의 냉각 성능을 시뮬레이션한 결과이고, 도 8은 가이드가 없는 상태의 냉각 성능을 시뮬레이션한 결과이고, 도 9는 두께 변화가 없는 가이드를 장착한 상태의 냉각 성능을 시뮬레이션한 결과이고, 도 10은 두께가 변화하는 가이드를 장착한 상태에서 냉각 성능을 시뮬레이션한 결과이다.
도 7을 참고하면, 제1테이퍼부가 휘어지지 않고 가이드도 없는 경우 유입된 냉각수는 강한 압력에 의해 유로(120)의 외측벽에 부딪히게 된다(S2). 따라서, 와류가 발생하게 되어 냉각 성능이 낮아지게 된다.
도 8을 참고하면, 제1테이퍼부를 휘어지게 배치하고, 유로의 외측을 라운드지게 형성하면 도 7에 비해 냉각수의 압력이 완화됨을 알 수 있다. 이는 냉각수의 이동 경로가 변경되면서 압력이 완화되었고, 라운드진 외측에 따라 가이드되었기 때문으로 생각할 수 있다.
그러나, 도 8에서 연두색 영역(S4)은 직접적인 와류는 발생하지 않았으나 상대적으로 유속이 낮아지고 다양한 인자에 의해 기포가 발생할 확률이 높다. 이러한 기포가 많아지면 냉각 성능이 저하될 수 있다.
도 9를 참고하면, 도 8에 비해 연두색 영역의 면적(S6)이 줄어들었음을 확인할 수 있다. 따라서, 와류 및 기포의 형성을 억제하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
도 10을 참고하면, 가이드(130) 내에 체류수가 줄어들었음을 확인할 수 있다. 도 9의 경우 가이드(130)의 폭이 동일하여 절곡부(132)의 오목 영역에 다량의 냉각수가 체류(S5)하고 있다. 그러나, 도 10과 같이 가이드(130)의 폭이 연장 방향으로 커지는 경우 절곡부(132)의 오목 영역이 작아져 체류수의 면적(S7)이 작아졌음을 확인할 수 있다.

Claims (14)

  1. 일면에 배치된 유로를 포함하는 하우징; 및
    상기 하우징에 배치되는 유입구 및 토출구를 포함하고,
    상기 유로는,
    상기 유입구와 연결되는 제1영역, 및 상기 토출구와 연결되는 제2영역을 포함하고,
    상기 제1영역은 가이드를 포함하고,
    상기 가이드는 상기 유입구에서 멀어질수록 폭이 넓어지는 영역을 포함하는 전자 부품 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역은 상기 유입구와 연결되는 제1테이퍼부를 포함하는 전자 부품 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1테이퍼부는 상기 유입구에서 멀어질수록 상기 제2영역과 멀어지도록 휘어진 전자 부품 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1테이퍼부의 내측벽은 상기 유입구의 중심축과 교차하는 전자 부품 패키지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 제2영역을 향해 연장되는 전자 부품 패키지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 유입구와 마주보는 제1끝단부, 및 상기 제1끝단부의 반대측에 배치된 제2끝단부를 포함하는 전자 부품 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 제1끝단부와 제2끝단부를 연결하는 절곡부를 포함하는 전자 부품 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절곡부의 폭은 상기 제1끝단부 및 제2끝단부의 폭보다 큰 전자 부품 패키지.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2끝단부는 상기 유입구의 중심축과 교차하는 전자 부품 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 타면에 배치되는 복수 개의 전자 부품을 포함하는 전자 부품 패키지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전자 부품은 스위치, 변압기, 다이오드 중 적어도 하나를 포함하는 전자 부품 패키지.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 타면을 덮는 제1커버, 및 상기 일면을 덮는 제2커버를 포함하는 전자 부품 패키지.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 일면에 돌출 형성된 복수 개의 방열핀을 포함하고,
    상기 방열핀은 상기 전자 부품이 실장된 영역과 중첩되는 영역에 배치되는 전자 부품 패키지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 제1테이퍼부를 폭 방향으로 이등분하는 전자 부품 패키지.
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