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KR102248521B1 - Power module and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR102248521B1
KR102248521B1 KR1020150095113A KR20150095113A KR102248521B1 KR 102248521 B1 KR102248521 B1 KR 102248521B1 KR 1020150095113 A KR1020150095113 A KR 1020150095113A KR 20150095113 A KR20150095113 A KR 20150095113A KR 102248521 B1 KR102248521 B1 KR 102248521B1
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KR
South Korea
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substrate
frame
heat dissipation
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dissipation substrate
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KR1020150095113A
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윤선우
이영기
김광수
손진숙
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삼성전기주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 제조가 용이한 전력 모듈에 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 전력 모듈은, 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈은, 방열 기판, 내부에 상기 방열 기판이 배치되는 공간이 형성된 프레임, 일단이 상기 방열 기판에 접합되고 타단은 상기 프레임의 외부로 노출되는 다수의 단자 핀, 및 상기 단자 핀 상에 실장되는 적어도 하나의 전자 소자를 포함할 수 있다. The present invention relates to a power module that is easy to manufacture and a method of manufacturing the same. In the power module of the present invention, the power module according to an embodiment of the present invention includes a heat dissipation substrate, a frame in which a space in which the heat dissipation substrate is disposed is formed, one end is bonded to the heat dissipation substrate and the other end is exposed to the outside of the frame. It may include a plurality of terminal pins and at least one electronic device mounted on the terminal pin.

Description

전력 모듈 및 그 제조 방법{POWER MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Power module and its manufacturing method {POWER MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 제조가 용이한 전력 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a power module that is easy to manufacture and a method for manufacturing the same.

가전용/산업용 제품의 전력 모듈 시장은 모듈의 고용량화/소형화를 요구하는 추세이며, 이러한 추세는 필연적으로 소자의 고집적화를 야기한다. The power module market for home appliances/industrial products is a trend that demands high capacity/miniature modules, and this trend inevitably leads to high integration of devices.

소자의 고집적화로 인해 모듈 내부에는 상당한 열이 발생되며, 이 열을 효과적으로 방출시키는 것이 모듈의 전기적 특성 및 신뢰성 확보 측면에서 상당히 중요하다. Due to the high integration of the device, considerable heat is generated inside the module, and effectively dissipating this heat is very important in terms of securing the electrical characteristics and reliability of the module.

전력 모듈에서 발열은 구조물의 열변형에 의해 부품들의 수명에 큰 영향을 미치고 있기 때문에 냉각성능을 높이는 구조에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. Since heat generation in a power module has a great influence on the life of parts due to thermal deformation of the structure, many studies are being conducted on a structure that improves cooling performance.

그러나 효율을 높이기 위한 복잡한 구조는 양산 시의 단가를 높이는 결과로 나타나므로 실질적으로는 단순하면서도 제작이 쉬운 고효율　구조가 필요하다.
However, a complex structure for increasing efficiency appears as a result of increasing the unit cost during mass production, and thus a high-efficiency structure that is practically simple and easy to manufacture is required.

한국공개특허공보 제2009-0094981호Korean Patent Application Publication No. 2009-0094981

본 발명은 방열 특성이 뛰어난 전력 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a power module having excellent heat dissipation characteristics and a method of manufacturing the same.

본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈은, 방열 기판, 내부에 상기 방열 기판이 배치되는 공간이 형성된 프레임, 일단이 상기 방열 기판에 접합되고 타단은 상기 프레임의 외부로 노출되는 다수의 단자 핀, 및 상기 단자 핀 상에 실장되는 적어도 하나의 전자 소자를 포함할 수 있다.
A power module according to an embodiment of the present invention includes a heat dissipation substrate, a frame in which a space in which the heat dissipation substrate is disposed is formed, a plurality of terminal pins having one end bonded to the heat dissipation substrate and the other end exposed to the outside of the frame, and It may include at least one electronic device mounted on the terminal pin.

본 발명에 따른 구성되는 전력 모듈은, 단자 핀이 하우징에 일체로 형성되지 않고, 기판에 먼저 접합된 후 하우징에 결합된다. In the power module constructed according to the present invention, the terminal pin is not integrally formed in the housing, but is first bonded to the substrate and then bonded to the housing.

따라서 단자 핀과 기판을 전기적으로 연결하기 위해, 본딩 와이어를 이용할 필요가 없으며, 이에 따라 와이어 본딩 공정도 생략할 수 있다. Therefore, in order to electrically connect the terminal pin and the substrate, it is not necessary to use a bonding wire, and accordingly, a wire bonding process may be omitted.

또한 단자 핀을 이용하여 제1 기판의 패드부를 형성하므로, 패드부의 두께를 최대화할 수 있으며, 이에 열방출 효과를 높일 수 있다.
In addition, since the pad portion of the first substrate is formed by using the terminal pin, the thickness of the pad portion can be maximized, thereby increasing the heat dissipation effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 도시한 저면도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 단자 핀이 결합된 하우징을 개략적으로 도시한 부분 확대 사시도.
도 4는 도 1의 A-A에 따른 부분 단면도.1 is a bottom view schematically showing a power module according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1;
3 is a partially enlarged perspective view schematically showing a housing to which terminal pins are coupled.
Figure 4 is a partial cross-sectional view taken along AA in Figure 1;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 도시한 저면도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 단자 핀이 결합된 하우징을 개략적으로 도시한 부분 확대 사시도이다. 또한 도 4는 도 1의 A-A에 따른 부분 단면도이다. 1 is a bottom view schematically showing a power module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1, and FIG. 3 is a partially enlarged perspective view schematically showing a housing to which terminal pins are coupled. Also, FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)은, 전자 소자(11), 제1, 제2 기판(10, 20), 및 하우징(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 1 to 4, the power module 100 according to the present embodiment may include an electronic device 11, first and second substrates 10 and 20, and a housing 30. have.

전자 소자(11)는 전력 소자(12)와 제어 소자(13)를 포함할 수 있다. The electronic device 11 may include a power device 12 and a control device 13.

전력 소자(12)는 서보 드라이버, 인버터, 전력 레귤레이터 및 컨버터 등과 같은 전력 제어를 위한 전력 변환 또는 전력 제어를 위한 전력 회로 소자일 수 있다. The power device 12 may be a power circuit device for power conversion or power control for power control, such as a servo driver, an inverter, a power regulator, and a converter.

예를 들어, 전력 소자(12)는 전력 모스펫(power MOSFET), 바이폴라 졍션 트랜지스터(bipolar junction transistor, BJT), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated-gate bipolar transistor; IGBT), 다이오드(diode) 이거나 이들의 조합을 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 있어서 전력 소자(12)는 상술한 소자들을 모두 포함하거나 또는 그 일부를 포함할 수 있다.For example, the power device 12 is a power MOSFET, a bipolar junction transistor (BJT), an insulated-gate bipolar transistor (IGBT), a diode, or a combination thereof. It may include. That is, in the present embodiment, the power device 12 may include all or some of the above-described devices.

특히, 본 실시예에 따른 전력 소자(12)는 모스펫(MOSFET)과 고속 회복 다이오드(FRD)를 한 쌍으로 하여, 여러 쌍으로 구성될 수 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In particular, the power device 12 according to the present exemplary embodiment may be configured in several pairs by using a MOSFET and a fast recovery diode FRD as a pair. However, this is only an example, and the present invention is not necessarily limited thereto.

이러한 전력 소자들(12)은 발열이 큰 소자들로, 후술되는 제1 기판(10)에 실장된다.
These power devices 12 are devices that generate high heat and are mounted on the first substrate 10 to be described later.

제어 소자(13)는 본딩 와이어(60) 등을 통해 전력 소자들(12)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 전력 소자(12)의 동작을 제어할 수 있다. The control element 13 may be electrically connected to the power elements 12 through a bonding wire 60 or the like, thereby controlling the operation of the power element 12.

제어 소자(13)는 예를 들어, 마이크로 프로세서(microprocessor)일 수 있으나, 이에 더하여 저항, 인버터, 또는 콘덴서와 같은 수동 소자, 또는 트랜지스터와 같은 능동 소자들이 더 부가될 수 있다.The control element 13 may be, for example, a microprocessor, but in addition, passive elements such as a resistor, an inverter, or a capacitor, or active elements such as a transistor may be further added.

한편, 제어 소자(13)는 하나의 전력 소자(12)에 대하여 하나 또는 다수개가 배치될 수 있다. 즉, 제어 소자(13)의 종류 및 개수는 전력 소자(12)의 종류와 개수에 따라서 적절하게 선택될 수 있다.Meanwhile, one or a plurality of control elements 13 may be disposed for one power element 12. That is, the type and number of the control elements 13 may be appropriately selected according to the type and number of the power elements 12.

이러한 제어 소자들(13)은 후술되는 제2 기판(20)에 실장된다.
These control elements 13 are mounted on the second substrate 20 to be described later.

본 실시예에 따른 전자 소자들(11) 중 전력 소자들(12)은 본딩 와이어(60)를 통해 제1 기판(10) 또는 제2 기판(20)과 전기적으로 연결된다. 따라서 전력 소자들(12)은 접착 부재(도 4의 50)를 매개로 제1 기판(10) 상에 부착될 수 있다. Among the electronic devices 11 according to the present embodiment, the power devices 12 are electrically connected to the first substrate 10 or the second substrate 20 through a bonding wire 60. Accordingly, the power devices 12 may be attached to the first substrate 10 via an adhesive member (50 in FIG. 4).

여기서 접착 부재(50)는 도전성이거나 비도전성일 수 있다. 예를 들어, 접착 부재는 도전성 솔더나 도전성 페이스트 또는 테이프 일 수 있다. 또한, 접착 부재로 솔더(solder), 금속 에폭시, 금속 페이스트, 수지계 에폭시(resin-based epoxy), 또는 내열성이 우수한 접착 테이프 등이 이용될 수 있다.Here, the adhesive member 50 may be conductive or non-conductive. For example, the adhesive member may be a conductive solder, a conductive paste, or a tape. In addition, solder, metal epoxy, metal paste, resin-based epoxy, or an adhesive tape having excellent heat resistance may be used as the adhesive member.

그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 본딩(Flip chip bonding) 방식으로 전력 소자(12)와 제1 기판(10)을 전기적으로 연결하는 등 등 필요에 따라 다양한 방식이 이용될 수 있다.
However, the configuration of the present invention is not limited thereto, and various methods may be used as necessary, such as electrically connecting the power device 12 and the first substrate 10 by a flip chip bonding method. have.

또한 본 실시예에 따른 전자 소자들(11) 중 제어 소자들(13)은 플립칩 본딩 방식을 통해 제2 기판(20)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어 제어 소자들(13)은 솔더와 같은 도전성 접착제를 매개로 제2 기판(20) 상에 실장될 수 있다. In addition, the control elements 13 of the electronic elements 11 according to the present embodiment are electrically connected to the second substrate 20 through a flip chip bonding method. For example, the control elements 13 may be mounted on the second substrate 20 through a conductive adhesive such as solder.

그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 전력 소자들(12)과 같이 본딩 와이어(60)를 이용하여 제어 소자(13)와 제2 기판(20)을 전기적으로 연결하는 등 등 필요에 따라 다양한 방식이 이용될 수 있다.
However, the configuration of the present invention is not limited thereto, as necessary, such as electrically connecting the control element 13 and the second substrate 20 using the bonding wire 60 like the power elements 12. Various methods can be used.

제1 기판(10)은 전력 소자들(12)이 실장되는 기판으로, 열방출 효과가 높은 방열 기판이 이용된다. 예를 들어 제1 기판(10)은 절연된 금속 기판이 이용될 수 있다. 이 경우 전력 소자들(12)로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.The first substrate 10 is a substrate on which the power elements 12 are mounted, and a heat dissipating substrate having a high heat dissipation effect is used. For example, an insulated metal substrate may be used as the first substrate 10. In this case, it is possible to effectively dissipate heat generated from the power devices 12.

도 4를 참조하면, 제1 기판(10)은 알루미늄 판(10a) 상에 절연층(10b)이 형성된다. 그리고 절연층(10b) 상에는 구리와 같은 도전성 재질의 패드부(46)가 적층될 수 있다. Referring to FIG. 4, in the first substrate 10, an insulating layer 10b is formed on an aluminum plate 10a. In addition, a pad portion 46 made of a conductive material such as copper may be stacked on the insulating layer 10b.

제1 기판(10)의 패드부(46)는 접합 패드의 형태로 형성될 수 있으며, 후술되는 단자 핀(45)의 일부로 형성된다.The pad portion 46 of the first substrate 10 may be formed in the form of a bonding pad, and is formed as a part of a terminal pin 45 to be described later.

패드부(46) 상에는, 전술한 바와 같이, 접착 부재(50)를 매개로 하여 발열이 큰 전력 소자들(12)이 실장된다. 따라서 전력 소자들(12)은 패드부(46)를 통해 제1 기판(10)에 면접촉하도록 부착되며, 이에 제1 기판(10)으로의 열전달 효율을 높일 수 있다. On the pad part 46, as described above, the power elements 12 having high heat generation through the adhesive member 50 are mounted. Accordingly, the power elements 12 are attached to the first substrate 10 through the pad portion 46 so as to make surface contact, thereby increasing the efficiency of heat transfer to the first substrate 10.

또한, 본 실시예에 따른 제1 기판(10)은, 알루미늄 판(10a)이 1000㎛의 두께로 형성되고, 패드부(46)의 두께는 300㎛ 또는 그 이상(예컨대, 300㎛ ~ 500㎛)으로 형성될 수 있다. In addition, in the first substrate 10 according to the present embodiment, the aluminum plate 10a is formed to a thickness of 1000 μm, and the thickness of the pad part 46 is 300 μm or more (eg, 300 μm to 500 μm). ) Can be formed.

이처럼 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)은 단자 핀(45)을 이용하여 패드부(46)를 형성하므로, 배선 패턴으로 패드부를 형성하는 경우보다 두꺼운 두께로 패드부(46)를 형성할 수 있다. 따라서, 패드부(46)의 내부에서 열이 분산되는 양이 증가되므로, 결과적으로 열전달면적을 증가시켜 전력 모듈(100) 전체의 열저항을 감소시킬 수 있다.
As described above, since the power module 100 according to the present embodiment forms the pad part 46 using the terminal pin 45, the pad part 46 can be formed with a thicker thickness than the case of forming the pad part with a wiring pattern. have. Accordingly, since the amount of heat dissipated inside the pad part 46 is increased, as a result, the heat transfer area may be increased to reduce the thermal resistance of the power module 100 as a whole.

제1 기판(10)에서 전력 소자들(12)이 실장되지 않는 면(이하 비실장면)은 전력 모듈(100)의 외부면으로 이용될 수 있다. 예를 들어 제1 기판(10)이 후술되는 하우징(30)에 결합되면, 제1 기판(10)의 비실장면은 전력 모듈(100)의 일면(예컨대 상부면)을 형성할 수 있다.A surface of the first substrate 10 on which the power elements 12 are not mounted (hereinafter, a non-mounting surface) may be used as an outer surface of the power module 100. For example, when the first substrate 10 is coupled to the housing 30 to be described later, the unmounted surface of the first substrate 10 may form one surface (eg, the upper surface) of the power module 100.

또한 전력 소자들(12)은 제1 기판(10)의 실장면 전체에 분포되어 실장되지 않고, 제1 기판(10)의 실장면을 양분할 때, 양분된 두 영역 중 어느 하나의 영역에만 실장된다. 따라서 나머지 영역은 어떠한 전자 소자(11)도 실장되지 않는 빈 면으로 형성될 수 있다.
In addition, the power devices 12 are distributed over the entire mounting surface of the first substrate 10 and are not mounted, but when the mounting surface of the first substrate 10 is bisected, only one of the two divided regions is mounted. do. Accordingly, the remaining area may be formed as a blank surface on which no electronic device 11 is mounted.

제2 기판(20)은 제어 소자들(13)이 실장되는 제어 기판일 수 있다. 따라서 제어 기판으로는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 세라믹 기판, 프리-몰딩(pre-molded) 기판, 또는 DBC(direct bonded copper) 기판이거나, 절연된 금속 기판(insulated metal substrate, IMS) 등 다양한 기판이 이용될 수 있다.The second substrate 20 may be a control substrate on which the control elements 13 are mounted. Therefore, a printed circuit board (PCB) may be used as the control board. However, the present invention is not limited thereto, and various substrates such as a ceramic substrate, a pre-molded substrate, or a direct bonded copper (DBC) substrate, or an insulated metal substrate (IMS) may be used as necessary. .

제2 기판(20)에는 후술되는 제어 소자들(13)이 실장되기 위한 실장용 전극(미도시)이나, 이들을 전기적으로 연결하기 위한 배선 패턴 등이 형성될 수 있다. A mounting electrode (not shown) for mounting the control elements 13 to be described later, or a wiring pattern for electrically connecting them may be formed on the second substrate 20.

배선 패턴은 통상적인 층 형성방법, 예를 들어 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 물리기상 증착법(physical vapordeposition, PVD)을 이용할 수 있고, 또는 전해 도금이나 무전해 도금에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 배선 패턴(13)은 금속과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
The wiring pattern may use a conventional layer formation method, for example, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), or may be formed by electrolytic plating or electroless plating. . In addition, the wiring pattern 13 may include a conductive material such as a metal. For example, it may include aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, or a combination thereof.

하우징(30)은 전력 모듈(100)의 전체적인 외관을 형성하며, 내부에 배치되는 전자 소자들(11)과 제1, 제2 기판(10, 20)을 외부 환경으로부터 보호한다. The housing 30 forms the overall exterior of the power module 100 and protects the electronic elements 11 and the first and second substrates 10 and 20 disposed therein from an external environment.

본 실시예에 따른 하우징(30)은 본체부(32)와 단자 고정부(40)를 포함한다.The housing 30 according to the present embodiment includes a body portion 32 and a terminal fixing portion 40.

본체부(32)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 제1, 제2 기판(10, 20)의 일부 또는 전체를 수용한다. 따라서 본체부(32)의 내부에는 제1, 제2 기판(10, 20)의 크기에 대응하는 수용 공간이 형성될 수 있다. As shown in FIG. 2, the main body 32 accommodates some or all of the first and second substrates 10 and 20 therein. Accordingly, an accommodation space corresponding to the size of the first and second substrates 10 and 20 may be formed inside the main body 32.

본체부(32)는 육면체 형상의 프레임(frame) 형태로 형성된다. 보다 구체적으로, 본체부(32)는 하우징의 전체적인 외형을 형성하며 양면이 개방된 사각의 프레임(32a)과, 프레임(32a)의 내부를 가로지르며 배치되는 긴 막대 형태의 지지부(32b)를 포함할 수 있다. The main body 32 is formed in the shape of a hexahedral frame. More specifically, the main body 32 forms the overall outer shape of the housing and includes a rectangular frame 32a with open both sides and a long rod-shaped support 32b disposed across the interior of the frame 32a. can do.

프레임(32a)의 개방된 양면 중 일면에는 전술한 제1 기판(10)이 결합된다. 이때 제1 기판(10)은 프레임(32a)의 개방된 일면을 완전히 닫는 형태로 결합될 수 있다. The first substrate 10 described above is coupled to one of the open surfaces of the frame 32a. In this case, the first substrate 10 may be combined in a form that completely closes one open surface of the frame 32a.

또한 제1 기판(10)은 비실장면이 외부로 향하도록 프레임(32a)에 결합된다. 따라서 제1 기판(10)이 프레임(32a)에 결합되는 경우, 제1 기판(10)에 실장된 전력 소자들(12)은 프레임(32a)의 내부 공간에 수용되는 형태로 배치된다. In addition, the first substrate 10 is coupled to the frame 32a so that the non-mounting surface faces outward. Accordingly, when the first substrate 10 is coupled to the frame 32a, the power elements 12 mounted on the first substrate 10 are disposed in a form accommodated in the inner space of the frame 32a.

여기서, 전력 소자들(12)은 지지부(32b)에 의해 양분되는 프레임(32a)의 내부 영역 중 어느 한 영역(S1, 이하 제1 영역)에 수용된다. 그리고 나머지 영역(S2, 이하 제2 영역)에는 제2 기판(20)이 배치된다. Here, the power elements 12 are accommodated in one of the inner regions of the frame 32a divided by the support part 32b (S1, hereinafter, the first region). In addition, the second substrate 20 is disposed in the remaining region S2 (hereinafter, referred to as the second region).

제2 기판(20)은 본체부(32) 내부에 수용되되, 지지부(32b)에 의해 제1 기판(10)과 일정 거리 이격되어 배치된다. 이때, 제2 기판(20)은 제2 영역(S2) 측에 안착되어 제1 기판(10)과 평행을 이루도록 배치될 수 있다.
The second substrate 20 is accommodated in the body portion 32 and is disposed to be spaced apart from the first substrate 10 by a predetermined distance by the support portion 32b. In this case, the second substrate 20 may be mounted on the side of the second region S2 and disposed to be parallel to the first substrate 10.

또한 프레임(32a)에는 적어도 하나의 체결 구멍(38)이 형성될 수 있다. 체결 구멍(38)은 방열 핀(heat sink) 등을 전력 모듈(100)에 체결하는 경우, 볼트와 같은 체결 부재가 삽입되어 결합되는 구멍이다. 따라서 방열 핀을 결합할 필요가 없는 경우, 체결 구멍(38)은 생략될 수 있다.
In addition, at least one fastening hole 38 may be formed in the frame 32a. The fastening hole 38 is a hole through which a fastening member such as a bolt is inserted and coupled when fastening a heat sink or the like to the power module 100. Therefore, when there is no need to engage the heat dissipation fin, the fastening hole 38 may be omitted.

프레임(32a)의 내부에는 적어도 하나의 결합부(35)가 형성될 수 있다. At least one coupling portion 35 may be formed inside the frame 32a.

결합부(35)는 후술되는 단자 핀(45)이 배치되고, 단자 고정부(40)가 결합되는 부분이다. 따라서 결합부(35)는 단자 고정부(40)가 삽입될 수 있는 공간을 구비한다. The coupling portion 35 is a portion in which the terminal pins 45 to be described later are disposed, and the terminal fixing portion 40 is coupled. Accordingly, the coupling part 35 has a space in which the terminal fixing part 40 can be inserted.

본 실시예에서는 프레임(32a)의 마주보는 양 측에 내면에 각각 결합부(35)가 형성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 위치에 더 많은 수의 결합부(35)를 형성할 수도 있다.
In this embodiment, coupling portions 35 are formed on the inner surfaces of the frame 32a on opposite sides, respectively. However, the present invention is not limited thereto, and a larger number of coupling portions 35 may be formed at various positions as necessary.

단자 고정부(40)는 결합부(35)에 결합되어 결합부(35)에 배치된 단자 핀들(45)을 가압하며 고정시킨다. 따라서, 단자 고정부(40)와 프레임(32a) 사이에는 틈이 형성되며, 이러한 틈을 통해 단자 핀들(45)이 배치된다. The terminal fixing portion 40 is coupled to the coupling portion 35 to press and fix the terminal pins 45 disposed on the coupling portion 35. Accordingly, a gap is formed between the terminal fixing part 40 and the frame 32a, and the terminal pins 45 are disposed through the gap.

단자 고정부(40)는 수지와 같은 절연성 재질이라면 다양한 재질이 이용될 수 있다.
The terminal fixing part 40 may be made of various materials as long as it is an insulating material such as resin.

단자 핀(45)은 결합부(35)의 길이 방향을 따라 다수 개가 일정 거리 이격되며 배치된다. A plurality of terminal pins 45 are disposed at a predetermined distance along the length direction of the coupling portion 35.

단자 핀(45)의 양단은 외부 기판(미도시)과 연결되기 위한 외부 단자와, 하우징(30)의 내부에 배치되어 제1, 제2 기판(10, 20)과 전기적으로 연결되는 내부 단자로 구분될 수 있다. Both ends of the terminal pin 45 are external terminals for connection with an external substrate (not shown), and internal terminals disposed inside the housing 30 to be electrically connected to the first and second substrates 10 and 20. Can be distinguished.

따라서 외부 단자는 하우징(30)의 외부로 노출되는 부분을 의미하며, 내부 단자는 하우징(30)의 내부에 위치하는 부분으로 구분될 수 있다.
Accordingly, the external terminal refers to a portion exposed to the outside of the housing 30, and the internal terminal can be divided into a portion located inside the housing 30.

또한 본 실시예에 따른 단자 핀(45)은 제1 단자 핀(45a)과 제2 단자 핀(45b)을 포함할 수 있다.In addition, the terminal pin 45 according to the present embodiment may include a first terminal pin 45a and a second terminal pin 45b.

제1 단자 핀(45a)은 전력 소자들(12)이 실장된 제1 기판(20)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 단자 핀(45b)은 제어 소자들(13)이 실장된 제2 기판(10)에 전기적으로 연결될 수 있다. The first terminal pin 45a may be electrically connected to the first substrate 20 on which the power elements 12 are mounted, and the second terminal pin 45b is a second substrate on which the control elements 13 are mounted. Can be electrically connected to (10).

제1 단자 핀들(45a)과 제2 단자 핀들(45b)은 전체적인 개수나 크기가 서로 다를 수 있다.
The first terminal pins 45a and the second terminal pins 45b may have different numbers or sizes.

단자 핀(45)은 다수의 절곡부를 구비한다. 절곡부는 단자 핀(45)이 절곡되는 부분을 의미하며, 절곡부에 의해 단자 핀(45)의 양단은 서로 다른 위치에서 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수 있다. The terminal pin 45 has a plurality of bent portions. The bent portion refers to a portion in which the terminal pin 45 is bent, and both ends of the terminal pin 45 may be disposed to face different directions at different positions by the bent portion.

도 3에 도시된 제1 단자 핀(45)을 예로 들면, 제1 단자 핀(45a)의 양 단은 제1 절곡부(P1)에 의해 서로 수직을 이루도록 배치된다. Taking the first terminal pin 45 shown in FIG. 3 as an example, both ends of the first terminal pin 45a are disposed to be perpendicular to each other by the first bent portion P1.

또한 제2 절곡부(P2)에 의해 제1 단자 핀(45) 중 제1 기판(10)과 평행하게 배치되는 부분은 단차를 갖도록 형성된다. 보다 구체적으로, 제1 단자 핀(45)은 제1 기판(10)에 접합되는 패드부(46)와, 패드부(46)의 끝단에서 단차지도록 절곡되어 외측으로 돌출되는 수평부(47), 그리고 수평부(47)의 끝단에서 절곡되어 형성되는 수직부(48)를 포함할 수 있다.In addition, a portion of the first terminal pin 45 disposed parallel to the first substrate 10 by the second bent portion P2 is formed to have a step difference. More specifically, the first terminal pin 45 includes a pad portion 46 bonded to the first substrate 10 and a horizontal portion 47 that is bent so as to be stepped at the end of the pad portion 46 and protrudes outward, And it may include a vertical portion 48 formed by bending at the end of the horizontal portion 47.

여기서, 수평부(47)는 제1 기판(10)과 평행을 이루도록 배치되지만, 제1 기판(10)과 일정 거리 이격된다. 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 기판(10)과 수평부(47) 사이에는 하우징(30)이 삽입된다.
Here, the horizontal portion 47 is disposed to be parallel to the first substrate 10, but is spaced apart from the first substrate 10 by a predetermined distance. In addition, as shown in FIG. 4, the housing 30 is inserted between the first substrate 10 and the horizontal portion 47.

또한 본 실시예에 따른 단자 핀(45)은 양단의 크기가 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 패드부(46)를 형성하는 부분은 납작하고 넓은 폭을 갖는 형상으로 형성될 수 있으며, 본체부(32)의 외부로 노출되는 수직부(48)는 패드부(46)에 비해 상대적으로 얇고 좁은 폭으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
In addition, the terminal pins 45 according to the present embodiment may have different sizes at both ends. For example, the portion forming the pad portion 46 may be formed in a shape having a flat and wide width, and the vertical portion 48 exposed to the outside of the body portion 32 is compared to the pad portion 46 It can be formed in a relatively thin and narrow width. However, it is not limited thereto.

이상과 같이 구성되는 전력 모듈(100)은, 단자 핀(45)이 하우징(30)에 일체로 형성되지 않고, 기판(10, 20)에 먼저 접합된 후 하우징(30)에 결합된다. In the power module 100 configured as described above, the terminal pin 45 is not integrally formed on the housing 30, but is first bonded to the substrates 10 and 20 and then coupled to the housing 30.

따라서 단자 핀(45)과 기판(10, 20)을 전기적으로 연결하기 위해, 본딩 와이어를 이용할 필요가 없으며, 이에 따라 와이어 본딩 공정도 생략할 수 있다. Therefore, in order to electrically connect the terminal pins 45 and the substrates 10 and 20, there is no need to use a bonding wire, and accordingly, a wire bonding process may be omitted.

또한 단자 핀(45)을 이용하여 제1 기판(10)의 패드부(46)를 형성하므로, 패드부(46)의 두께를 최대화할 수 있으며, 이에 열방출 효과를 높일 수 있다.
In addition, since the pad portion 46 of the first substrate 10 is formed using the terminal pin 45, the thickness of the pad portion 46 can be maximized, thereby increasing a heat dissipation effect.

이어서 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 전력 모듈의 제조 방법을 간략히 설명한다.Next, a method of manufacturing the power module according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS. 2 and 3.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이 제1 단자 핀들(45a)을 제1 기판(10)에 접합한다. 그리고, 제1 기판(10)에 접합된 제1 단자 핀(45a)의 패드부(46) 상에 적어도 하나의 전력 소자(12)를 실장한다. First, as shown in FIG. 2, the first terminal pins 45a are bonded to the first substrate 10. In addition, at least one power element 12 is mounted on the pad portion 46 of the first terminal pin 45a bonded to the first substrate 10.

한편, 제2 기판(20)에도 제2 단자 핀(45b)과 제어 소자들(13)이 실장된다. 제2 기판(20)의 경우, 제2 단자 핀(45b) 상에 제어 소자(13)가 실장되지 않으므로, 제2 단자 핀(45b)과 제어 소자들(13)은 임의의 순서로 실장될 수 있다.
Meanwhile, the second terminal pin 45b and the control elements 13 are also mounted on the second substrate 20. In the case of the second substrate 20, since the control element 13 is not mounted on the second terminal pin 45b, the second terminal pin 45b and the control elements 13 may be mounted in any order. have.

이어서 단자 핀(45a, 45b)이 접합된 제1, 제2 기판(10, 20)을 본체부(32)에 결합한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 단자 핀(45)의 수평부(47)와 제1 기판(10) 사이에는 본체부(32)의 일부가 삽입 배치된다.Subsequently, the first and second substrates 10 and 20 to which the terminal pins 45a and 45b are bonded are coupled to the body portion 32. In this case, as shown in FIG. 4, a part of the main body 32 is inserted between the horizontal portion 47 of the terminal pin 45 and the first substrate 10.

이어서, 단자 고정부(40)를 본체부(32)의 결합부(35)에 결합하여 단자 핀들(45)을 고정한다.
Subsequently, the terminal fixing portion 40 is coupled to the coupling portion 35 of the body portion 32 to fix the terminal pins 45.

이상에서 설명한 본 실시예들에 따른 전력 모듈은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 응용이 가능하다. 예를 들어, 전술한 실시예들에서는 전력 모듈의 하우징이 전체적으로 직육면체 형상으로 형성되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 원통형이나 다각 기둥 형태로 형성하는 등 필요에 따라 다양한 형상으로 형성할 수 있다. The power module according to the embodiments described above is not limited to the above-described embodiments, and various applications are possible. For example, in the above-described embodiments, a case in which the housing of the power module is entirely formed in a rectangular parallelepiped shape has been exemplified, but the present invention is not limited thereto. That is, it can be formed in various shapes as needed, such as forming in a cylindrical shape or a polygonal column shape.

또한, 전술된 실시예들에서는 전력 모듈의 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 적어도 하나의 전력 소자들이 패키징되는 전자 부품이라면 다양하게 적용될 수 있다.
In addition, in the above-described embodiments, the power module has been described as an example, but the present invention is not limited thereto and can be applied in various ways as long as at least one power device is packaged.

100: 전력 모듈
10: 제1 기판
11: 전자 소자
20: 제2 기판
30: 하우징
32: 본체부
35: 결합부
40: 단자 고정부
45: 단자 핀100: power module
10: first substrate
11: electronic device
20: second substrate
30: housing
32: main body
35: coupling portion
40: terminal fixing part
45: terminal pin

Claims (9)

방열 기판;
양면이 개방된 사각 형상으로 형성되며 내부에 상기 방열 기판이 배치되는 공간이 형성된 프레임;
상기 프레임의 내부를 가로지르며 배치되어 상기 프레임의 내부 영역을 양분하는 막대 형태의 지지부;
일단이 상기 방열 기판에 면접합되고, 타단은 상기 프레임의 외부로 노출되는 다수의 단자 핀;
상기 공간에 배치되며, 적어도 하나의 제어 소자가 실장되는 제어 기판;
상기 방열 기판 상에 배치되는 적어도 하나의 전력 소자;
를 포함하고,
상기 방열 기판과 상기 제어 기판은 일정 거리 이격 배치되며,
상기 전력 소자는, 상기 단자 핀을 통해 상기 방열 기판에 면접촉하도록 부착되고 본딩 와이어를 통해 상기 제어 기판과 전기적으로 연결되며,
상기 전력 소자는 상기 지지부에 의해 양분되는 상기 프레임의 두 내부 영역 중 어느 한 영역에 수용되고, 나머지 한 영역에는 상기 제어 기판이 배치되는 전력 모듈.
Heat dissipation substrate;
A frame formed in a square shape with both sides open and having a space in which the heat dissipating substrate is disposed;
A rod-shaped support portion disposed across the inside of the frame and dividing the inner region of the frame;
A plurality of terminal pins having one end surface-bonded to the heat dissipation substrate and the other end exposed to the outside of the frame;
A control substrate disposed in the space and on which at least one control element is mounted;
At least one power element disposed on the heat dissipation substrate;
Including,
The heat dissipation substrate and the control substrate are disposed a predetermined distance apart,
The power element is attached to surface contact with the heat dissipating substrate through the terminal pin and electrically connected to the control substrate through a bonding wire,
The power device is accommodated in one of two inner regions of the frame divided by the support, and the control board is disposed in the other region.
 제1항에 있어서, 상기 단자 핀은,
상기 방열 기판에 면접합되는 패드부;
상기 패드부에서 연장되며, 상기 기판과 평행을 이루며 상기 기판에서 이격되는 수평부; 및
상기 수평부에서 수직하게 연장되는 수직부를 포함하는 전력 모듈.
The method of claim 1, wherein the terminal pin,
A pad part surface-bonded to the heat dissipation substrate;
A horizontal portion extending from the pad portion, parallel to the substrate, and spaced apart from the substrate; And
Power module comprising a vertical portion extending vertically from the horizontal portion.
 제2항에 있어서,
상기 전력 소자는 상기 패드부 상에 접합되는 전력 모듈.
The method of claim 2,
The power device is a power module bonded to the pad portion.
 제2항에 있어서, 상기 수평부와 상기 방열 기판 사이에는,
상기 프레임이 개재되는 전력 모듈.
The method of claim 2, wherein between the horizontal portion and the heat dissipation substrate,
Power module in which the frame is interposed.
 제2항에 있어서, 상기 패드부는,
구리 재질로 형성되며, 300㎛ ~ 500㎛의 두께로 형성되는 전력 모듈.
The method of claim 2, wherein the pad portion,
A power module made of copper and formed to a thickness of 300㎛ to 500㎛.
 제1항에 있어서, 상기 프레임은,
상기 방열 기판이 배치되는 공간이 관통 구멍의 형태로 형성되며, 상기 방열 기판은 상기 관통 구멍 일단의 개구를 막으며 상기 프레임에 결합되는 전력 모듈.
The method of claim 1, wherein the frame,
A space in which the heat dissipation substrate is disposed is formed in a form of a through hole, and the heat dissipation substrate is coupled to the frame by blocking an opening of one end of the through hole.
 삭제delete 제어 소자가 실장된 제어 기판과, 일면에 다수의 단자 핀이 접합된 방열 기판을 준비하는 단계;
상기 제어 기판과 상기 방열 기판을 프레임에 결합하는 단계; 및
단자 고정부를 상기 프레임에 결합하여 상기 단자 핀을 고정하는 단계;
를 포함하며,
상기 방열 기판을 준비하는 단계는, 상기 방열 기판에 접합된 상기 단자 핀에 면접촉하도록 적어도 하나의 전력 소자를 상가 단자 핀에 부착하는 단계를 포함하고,
상기 방열 기판과 상기 제어 기판은 일정 거리 이격 배치되며,
상기 전력 소자는, 본딩 와이어를 통해 상기 제어 기판과 전기적으로 연결되고,
상기 프레임은 양면이 개방된 사각 형상으로 형성되며 내부에 상기 방열 기판이 배치되는 공간이 구비하고,
상기 프레임의 내부를 가로지르며 배치되는 지지부에 의해 상기 프레임의 내부 영역은 양분되며,
상기 전력 소자는 상기 지지부에 의해 양분되는 상기 프레임의 두 내부 영역 중 어느 한 영역에 수용되고, 나머지 한 영역에는 상기 제어 기판이 배치되는 전력 모듈 제조 방법.
Preparing a control board on which a control element is mounted and a heat dissipation board to which a plurality of terminal pins are bonded to one surface;
Coupling the control substrate and the heat dissipation substrate to a frame; And
Fixing the terminal pin by coupling a terminal fixing part to the frame;
Including,
Preparing the heat dissipation substrate includes attaching at least one power element to the commercial terminal pin so as to make surface contact with the terminal pin bonded to the heat dissipation substrate,
The heat dissipation substrate and the control substrate are disposed a predetermined distance apart,
The power device is electrically connected to the control board through a bonding wire,
The frame is formed in a square shape with both sides open and has a space in which the heat dissipation substrate is disposed,
The inner region of the frame is bisected by a support disposed across the inside of the frame,
The power device is accommodated in one of two inner regions of the frame divided by the support, and the control board is disposed in the other region.
 삭제delete
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