KR102304909B1

KR102304909B1 - 전력 모듈 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102304909B1
Application number: KR1020150018656A
Authority: KR
Inventors: 곽영훈; 김광수; 홍창섭; 박지현
Original assignee: 주식회사 솔루엠
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2035-02-06
Also published as: KR20160051513A

Abstract

본 발명은 제조가 용이한 전력 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 전력 모듈은, 다수의 전자 소자가 실장되는 모듈 기판, 내부에 상기 모듈 기판이 배치되는 공간이 형성되고 다수의 단자 홈이 형성된 단자 결합부를 구비하는 프레임, 및 일단이 상기 모듈 기판에 접합되고, 타단은 상기 단자 홈을 통해 상기 프레임의 외부로 노출되는 다수의 외부 접속 단자를 포함할 수 있다.

Description

전력 모듈 및 그 제조 방법{POWER MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 제조가 용이한 전력 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전력 모듈에서 발열은 구조물의 열변형에 의해 부품들의 수명에 큰 영향을 미치고 있기 때문에 냉각성능을 높이는 구조에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.

그러나 효율을 높이기 위한 복잡한 구조는 양산 시의 단가를 높이는 결과로 나타나므로 실질적으로는 단순하면서도 제작이 쉬운 고효율　구조가 필요하다.

종래의 전력 모듈은 하우징에 단자 핀들이 일체로 제조된다. 즉, 금형 내에 단자 핀들을 배치한 후, 사출 성형을 통해 하우징을 제조한다.

그런데 종래의 경우, 단자 핀들을 금형 내에 정확한 위치에 배치하는 데에 많은 시간이 소요되고 있으며, 단자 핀의 배치가 완료되어 사출 성형이 진행되는 과정에서도 사출 압력에 의한 단자 핀들이 흔들리거나 밀려나는 문제가 발생되고 있다. 그리고 이러한 문제는 불량률을 높이는 요인으로 작용하고 있다.

한국공개특허공보 제2006-0068854호

본 발명은 제조가 용이한 전력 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전력 모듈은, 다수의 전자 소자가 실장되는 모듈 기판, 내부에 상기 모듈 기판이 배치되는 공간이 형성되고 다수의 단자 홈이 형성된 단자 결합부를 구비하는 프레임, 및 일단이 상기 모듈 기판에 접합되고, 타단은 상기 단자 홈을 통해 상기 프레임의 외부로 노출되는 다수의 외부 접속 단자를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 전력 모듈 제조 방법은, 일면에 다수의 외부 접속 단자가 접합된 모듈 기판을 준비하는 단계, 상기 모듈 기판을 프레임의 수용 공간에 배치하는 단계, 및 상기 프레임의 외부로 노출된 상기 외부 접속 단자를 절곡하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전력 모듈은 모듈 기판에 외부 접속 단자인 단자 핀들이 실장된다. 따라서 프레임와 모듈 기판, 그리고 커버를 결합함으로써 전력 모듈을 완성할 수 있다.

이로 인해, 하우징에 단자 핀들 직접 체결하기 위해 소요되던 시간을 생략할 수 있으며, 사출 과정에서 단자 핀이 움직임에 따라 불량이 발생하는 것도 방지할 수 있다.

또한, 단자 핀들과 전자 소자들이 접합 패드를 통해 전기적으로 연결되므로 본딩 와이어를 이용하는 방식에 비해 인덕턴스를 줄일 수 있으며, 전력 소자에서 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방출시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 나타내는 저면 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전력 모듈에서 커버를 생략하고 도시한 저면 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 전력 모듈의 프레임을 개략적으로 도시한 사시도.
도 4는 도 3은 도 1에 도시된 전력 모듈의 분해 사시도.
도 5는 도 1에 도시된 전력 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 도시한 저면 사시도.
도 7는 도 6에 도시된 전력 모듈의 분해 사시도.
도 8 및 도 9는 도 6에 도시된 전력 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.

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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 나타내는 저면 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전력 모듈에서 커버를 생략하고 도시한 저면 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 전력 모듈의 프레임을 개략적으로 도시한 사시도이다.

또한 도 4는 도 3은 도 1에 도시된 전력 모듈의 분해 사시도로, 설명의 편의를 위해 외부 접속 단자가 절곡되기 전의 상태를 도시하였다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)은, 전자 소자(11), 모듈 기판(10, 20), 외부 접속 단자(60), 및 하우징(30)을 포함하여 구성될 수 있다.

전자 소자(11)는 전력 소자(12)와 제어 소자(13)를 포함할 수 있다.

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.

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.

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.

이러한 전력 소자들(12)은 발열이 큰 소자들로, 모듈 기판(10, 20)에 실장된다.

제어 소자(13)는 본딩 와이어(미도시) 등을 통해 전력 소자들(12)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 전력 소자(12)의 동작을 제어할 수 있다.

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.

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.

이러한 제어 소자들(13)은 후술되는 제2 기판(20)에 실장된다.

본 실시예에 따른 전자 소자들(11)은 접착 부재(도시되지 않음)를 매개로 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 상에 부착될 수 있다.

여기서 접착 부재는 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.

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.

제1 기판(10)은 전력 소자들(12)이 실장되는 기판으로, 열방출 효과가 높은 방열 기판일 수 있다. 예를 들어 제1 기판(10)은 절연된 금속 기판이 이용될 수 있다. 이 경우 전력 소자들(12)로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.

구체적으로, 제1 기판(10)으로는 알루미늄 판 상에 절연층을 형성하고, 절연층 상에 구리와 같은 도전성 재질로 패턴을 형성한 기판이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB), 세라믹 기판, 프리-몰딩(pre-molded) 기판, 또는 DBC(direct bonded copper) 기판 등 다양한 기판이 이용될 수 있다.

제1 기판(10)의 일면에는 다수의 접합 패드(12a, 12b)가 형성된다. 접합 패드(12a, 12b)는 구리와 같은 도전성 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

접합 패드(12a, 12b)에는, 전술한 바와 같이, 접착 부재를 매개로 하여 발열이 큰 전력 소자들(12)이 실장된다. 전력 소자들(12)은 제1 기판(10)에 면접촉하도록 부착되며, 이에 제1 기판(10)으로의 열전달 효율을 높일 수 있다.

또한 접합 패드(12a, 12b)에는 솔더와 같은 도전성 접착 부재를 매개로 하여 외부 접속 단자들(60)이 접합된다. 외부 접속 단자들(60)은 일단이 제1 기판(10)에 면접촉하도록 접합되며, 이에 전력 소자들(12)로부터 발생된 열은 효과적으로 외부 접속 단자들(60)로 전달되어 외부로 방출될 수 있다.

제1 기판(10)에서 전력 소자들(12)이 실장되지 않는 면(예컨대 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 비활성면은 전력 모듈(100)의 일면을 형성할 수 있다.

제2 기판(20)은 제어 소자들(13)이 실장되는 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.

제어 기판(10)에는 후술되는 제어 소자들(13)이 실장되기 위한 실장용 전극(미도시)이나, 이들을 전기적으로 연결하기 위한 배선 패턴 등이 형성될 수 있다.

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.

전술한 바와 같이, 제어 소자들(13)은 제2 기판(20)에 실장된다. 또한 제2 기판(20)과 제1 기판(10)은 본딩 와이어 등을 통해 상호간에 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나 전기적인 연결 방식이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.

제2 기판(20)은 제1 기판(10) 상에 실장된다. 따라서 제2 기판(20)은 제1 기판(10)보다 작은 면적으로 형성될 수 있으며, 제1 기판(10)과 절연을 확보하기 위해 일정 거리 이격 배치될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 제어 소자들(13)이 제2 기판(20)에 실장되고, 제2 기판(20)이 제1 기판(10)에 실장되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 기판(20)을 생략하고 제2 기판(20)에 실장된 제어 소자들(13)을 제1 기판(10)에 직접 실장하도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

외부 접속 단자(60)는 리드 핀의 형태로 형성될 수 있다. 각각의 외부 접속 단자들(60)은 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 기판(미도시)과 연결되기 위한 외부 리드(60a)와, 모듈 기판(10, 20)에 체결되는 내부 리드(60b)로 구분될 수 있다. 즉, 외부 리드(60a)는 하우징(30)의 외부로 노출되는 부분을 의미하며, 내부 리드(60b)는 하우징(30)의 내부에 위치하는 부분을 의미할 수 있다.

또한 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 외부 접속 단자(60)는 제1 기판(10)에 형성된 접합 패드(12a, 12b)에 직접 접합되어 전자 소자들(11)과 전기적으로 연결된다. 즉, 본딩 와이어(bonding wire)를 사용하지 않고 전자 소자들(11)과 외부 접속 단자(60)를 전기적으로 연결할 수 있으며, 이에 본딩 와이어를 사용하는 경우에 비해 인덕턴스와 저항을 줄일 수 있고, 제조 비용도 줄일 수 있다.

또한 전력 소자(11)에서 발생하는 열이 직접적으로 외부 접속 단자(60)에 전달되어 외부 접속 단자(60)를 통해 외부로 방출되므로, 높은 방열 효과를 제공할 수 있다. 더하여, 모듈 기판(10, 20)에 접합되는 외부 접속 단자(60)의 두께나 크기를 확장하거나, 외부 접속 단자(60)가 접합되는 접합 패드(12a, 12b)의 두께를 증가시켜 방열 효과를 극대화할 수 있다.

이러한 외부 접속 단자(60)는 프레임(32)의 측면을 따라 다수 개가 일정 거리 이격되며 배치된다.

외부 접속 단자(60)는 적어도 하나의 절곡점(도 1의 62)을 포함할 수 있다. 절곡점(62)을 중심으로, 외부 접속 단자(60)는 양단이 수직을 이루는 형태로 절곡된다. 또한 절곡점(62)을 중심으로 외부 접속 단자(60)의 일측은 제1 단자 홈(35)에 삽입되고, 타측은 제2 단자 홈(36)에 삽입된다.

또한 본 실시예에 따른 외부 접속 단자(60)는 모듈 기판(10, 20)의 양 측에 각각 다수 개가 체결될 수 있다. 이때, 모듈 기판(10, 20)의 양 측에 체결되는 외부 접속 단자들(60)은 크기가 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 전력 소자(11) 측에 체결되는 외부 접속 단자들(60)는은 넓은 폭으로 형성되고, 제어 소자(12) 측에 체결되는 외부 접속 단자들(60)은 전력 소자(11) 측의 외부 접속 단자들(60)에 비해 상대적으로 좁은 폭으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

하우징(30)은 전력 모듈(100)의 전체적인 외관을 형성하며, 전자 소자들(11)과 모듈 기판(10, 20)을 외부 환경으로부터 보호한다.

본 실시예에 따른 하우징(30)은 프레임(32)과, 커버(50)를 포함할 수 있다.

프레임(32)은 모듈 기판(10, 20)을 내부에 수용한다. 따라서 프레임(32)의 내부에는 전자 소자들(11)이 실장된 모듈 기판(10, 20)의 면적과 대응하는 크기로 관통 구멍 형태의 수용 공간(33)이 형성될 수 있다.

프레임(32)은 전력 모듈(100)의 측면을 형성한다. 따라서 프레임(32)은 육면체인 전력 모듈(100)의 외형을 형성하는 사각의 링 형상으로 형성될 수 있다.

한편 본 실시예의 경우, 프레임(32)이 내부가 빈 육면체 형상의 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.

또한 프레임(32)의 외부 측면에는 적어도 하나의 단자 결합부(38)가 형성된다.

단자 결합부(38)는 외부 접속 단자(60)가 결합되는 부분이다. 이를 위해 단자 결합부(38)는 외부 접속 단자(60)가 삽입될 수 있는 단자 홈(34)을 다수 개 포함한다.

단자 홈(34)은 외부 접속 단자(60)의 형상이나 크기에 대응하는 형태의 홈으로 형성될 수 있다.

외부 접속 단자(60)는 어느 한 면이 단자 홈(34)의 바닥면과 면접촉하도록 단자 홈(34) 내에 삽입될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 본 실시예에서는 프레임(32)의 마주보는 양 측에 각각 단자 결합부(38)가 형성된다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 위치에 더 많은 개수의 단자 결합부(38)를 형성하거나, 프레임(32)의 전체에 연속적으로 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

본 실시예에 따른 단자 홈(34)은 제1 단자 홈(36)과 제2 단자 홈(35)을 포함할 수 있다.

제1 단자 홈(36)은 프레임(32)의 내부 수용 공간(33)과 제2 단자 홈(35)을 연결하는 홈으로 형성된다. 따라서 제1 단자 홈(36)은 프레임(32)의 측면이 아닌, 프레임(32)에서 수용 공간(33)이 개방되는 일면에 형성된다.

여기서, 상기한 프레임(32)의 일면은 또는 수용 공간인 관통 구멍의 일단이 형성된 면으로, 모듈 기판(10, 20)이 결합되는 면을 의미할 수 있다. 또한 일면의 반대면인 타면은 관통 구멍의 타단이 형성된 면으로, 후술되는 커버(50)가 결합되는 면을 의미할 수 있다.

제2 단자 홈(35)은 프레임(32)의 측면에 형성되며, 프레임(32)의 측면을 두께방향으로 가로지르는 형태의 홈으로 형성된다. 제2 단자 홈(35)은 프레임(32)의 일면과 타면을 서로 연결하는 형태로 형성되며, 프레임(32)의 일면에서 제1 단자 홈(36)과 서로 연결된다.

이에 제1 단자 홈(36)와 제2 단자 홈(35)은 서로 수직을 이루는 형태로 연결된다. 따라서 단자 홈(34)에 결합되는 외부 접속 단자들(60)도 수직하게 절곡되어 제1 단자 홈(36)과 제2 단자 홈(35)에 삽입된다.

커버(50)는 프레임(32)의 타면에 결합되어 프레임(32)의 내부 수용 공간(33)으로 외력이나 불순물이 유입되는 것을 차단한다. 따라서 커버(50)는 프레임(32)의 수용 공간(33) 크기에 대응하는 크기로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서 도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 전력 모듈의 제조 방법을 설명한다.

도 5는 도 1에 도시된 전력 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 4에 도시된 바와 같이 외부 접속 단자들(60)이 접합된 모듈 기판(10, 20)을 준비한다.

모듈 기판(10, 20)에는 전자 소자들(11)이 실장되어 있으며, 외부 접속 단자들(60)은 모듈 기판(10, 20)의 양측에서 모듈 기판(10, 20)의 면방향과 평행하도록 돌출 배치된다. 즉, 이 단계에서 외부 접속 단자들(60)은 절곡되지 않은 상태를 유지한다.

이어서, 프레임(32)에 모듈 기판(10, 20)을 결합한다. 모듈 기판(10, 20)은 프레임(32)의 일면에 결합되며 프레임(32)의 내부에 형성된 수용 공간(33) 일면의 개구(예컨대 관통 구멍의 일단)를 닫는다. 이때 모듈 기판(10, 20)의 외부 접속 단자들(60)은 프레임(32)의 제1 단자 홈(도 3의 36)에 각각 삽입된다.

이어서, 도 5에 도시된 바와 같이 커버(50)를 프레임(32)의 타면에 결합하여 프레임(32) 타면의 개구(예컨대 관통 구멍의 타단)를 닫는다. 이에 모듈 기판(10, 20)에 실장된 전자 소자들(11)은 외부와 차단되어 외부로부터 보호될 수 있다.

여기서, 커버(50)를 프레임(32)에 결합하기 전에, 필요에 따라 절연 물질(미도시)로 프레임(32)의 수용 공간(33) 내부를 충진하는 과정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 프레임(32)의 수용 공간(33) 내에 실리콘 겔 등의 절연 물질을 주입하여 수용 공간(33)을 절연 물질로 채울 수 있다.

이어서, 프레임(32)의 외부로 돌출된 외부 접속 단자들(60)을 절곡한다. 절곡된 외부 접속 단자들(60)은 제2 단자 홈(35) 내에 각각 삽입되며, 이에 도 1에 도시된 본 실시예에 따른 전력 모듈(100)을 완성하게 된다.

이상과 같이 구성되는 전력 모듈은, 모듈 기판에 외부 접속 단자들이 직접 접합된다. 따라서 프레임과 모듈 기판, 그리고 커버를 결합한 후, 외부 접속 단자를 절곡함으로써 전력 모듈을 완성할 수 있다.

이로 인해, 하우징에 단자 핀들 직접 체결하기 위해 소요되던 시간을 생략할 수 있으며, 사출 과정에서 외부 접속 단자들이 움직임에 따라 불량이 발생하는 것도 방지할 수 있다.

또한, 외부 접속 단자들과 전자 소자들이 본딩 와이어를 통해 전기적으로 연결되지 않고, 모듈 기판의 접합 패드에 의해 전기적으로 연결된다.

이에 따라 외부 접속 단자들과 전자 소자들 사이에서 발생하는 인덕턴스를 줄일 수 있다. 또한 전력 소자에서 발생하는 열이 외부 접속 단자들을 통해 효과적으로 방출될 수 있으므로, 방열 효과를 높일 수 있다.

한편, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 7는 도 6에 도시된 전력 모듈의 분해 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 모듈(200)은, 모듈 기판(10, 20)과 커버(50)가 모두 프레임(32)의 타면의 개구를 통해 프레임(32)에 결합된다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 프레임(32)은 다수의 단자 홈(34)을 포함하는 단자 결합부(38)를 포함한다.

단자 결합부(38)는 프레임(32)의 다른 부분에 비해 얇은 두께로 형성되며, 이에 프레임(32) 타면에서 단차지며 낮아지는 형태로 형성될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 커버(50)는 프레임(32)에 결합될 때 단자 홈(34)까지 덮도록 형성되며, 내부면에 다수의 가압 돌기(55)가 형성된다. 가압 돌기(55)는 커버(50)가 프레임(32)에 결합될 때, 단자 홈(34)에 삽입되어 단자 홈(34)에 배치된 외부 접속 단자들(60)을 가압한다.

따라서 가압 돌기(55)는 커버(50)가 프레임(32)에 결합될 때 단자 홈(34)을 마주보는 위치에 각각 형성된다. 또한 단자 홈(34)에 배치된 외부 접속 단자(60)를 가압하며 견고하게 삽입될 수 있도록 단자 홈(34)의 폭이나 깊이에 대응하는 폭과 길이로 돌출될 수 있다.

도 8 및 도 9는 도 6에 도시된 전력 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이를 함께 참조하여 본 실시예에 따른 전력 모듈(200)의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 8에 도시된 바와 같이 외부 접속 단자들(60)이 접합된 모듈 기판(10, 20)을 준비한다. 본 단계는 전술한 실시예와 동일하게 수행될 수 있다.

이어서, 프레임(32)에 모듈 기판(10, 20)을 결합한다. 모듈 기판(10, 20)은 프레임(32)의 타면에 형성된 개구(예컨대 관통 구멍의 타단)를 통해 프레임(32)의 내부에 형성된 수용 공간(33) 내에 배치된다. 이때, 모듈 기판(10, 20)의 제1 기판(10)은 프레임(32) 일면의 개구(예컨대 관통 구멍의 일단)으로 노출되며 프레임의 일면의 개구를 막는 형태로 프레임(32)에 결합된다.

또한 이 과정에서 모듈 기판(10, 20)에 접합된 외부 접속 단자들(60)은 프레임(32)의 단자 홈(34)에 각각 삽입된다.

이어서, 프레임(32)의 수용 공간(33) 내에 실리콘 겔 등의 절연 물질을 주입하여 수용 공간(33)을 절연 물질로 채운 후, 커버(50)를 프레임(32)의 타면에 결합하여 프레임(32) 타면에 형성된 개구를 막는다.

이에 도 9에 도시된 형상이 완성되며, 모듈 기판(10, 20)에 실장된 전자 소자들(11)은 외부와 차단되어 외부로부터 보호될 수 있다.

여기서, 절연 물질로 프레임(32)의 수용 공간(33) 내부를 충진하는 과정은 필요에 따라 생략될 수 있다.

이어서, 프레임(32)의 외부로 돌출된 외부 접속 단자들(60)을 절곡한다. 이에 도 6에 도시된 본 실시예에 따른 전력 모듈(200)을 완성하게 된다.

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.

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.

10, 20: 모듈 기판
30: 하우징
32: 프레임
34: 단자 홈
38: 단자 결합부
50: 커버
60: 외부 접속 단자
100, 200: 전력 모듈

Claims

다수의 전자 소자가 실장되는 모듈 기판;
내부에 상기 모듈 기판이 배치되는 공간이 형성되고, 다수의 단자 홈이 형성된 단자 결합부를 구비하는 프레임; 및
일단이 상기 모듈 기판에 접합되고, 타단은 상기 단자 홈을 통해 상기 프레임의 외부로 노출되는 다수의 외부 접속 단자;
를 포함하되,
상기 모듈 기판은 제1 기판과 상기 제1 기판의 일면 상에 실장되는 제2 기판을 포함하고,
상기 제1 기판의 상기 일면 상에 전력 소자가 배치되고,
상기 제2 기판 상에 제어 소자들이 배치되고,
상기 제1 기판은 일면에 접합 패드가 형성된 금속 재질의 방열 기판이고,
상기 외부 접속 단자의 일단이 상기 접합 패드에 면접촉하도록 접합되고,
상기 제1 기판의 상기 일면과 대향하는 타면은 외부면으로 이용되는 전력 모듈.
삭제
제1항에 있어서, 상기 외부 접속 단자는,
상기 프레임의 외부에서 절곡되는 적어도 하나의 절곡점을 포함하는 전력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 프레임은,
상기 모듈 기판이 배치되는 공간이 관통 구멍의 형태로 형성되며, 상기 모듈기판은 상기 관통 구멍 일단의 개구를 막으며 상기 프레임에 결합되는 전력 모듈.
제4항에 있어서,
상기 관통 구멍 타단의 개구를 막으며 상기 프레임에 결합되는 커버를 더 포함하는 전력 모듈.
제5항에 있어서, 상기 커버는,
일면에 상기 다수의 단자 홈에 각각 삽입되는 다수의 가압 돌기가 형성되는 전력 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 기판은 금속 재질의 방열 기판으로 형성되고, 상기 제2 기판은 인쇄회로기판으로 형성되는 전력 모듈.
제1항에 있어서, 상기 단자 홈은,
상기 프레임의 일면에 형성되는 제1 단자 홈과, 상기 제1 단자 홈을 연장하며 상기 프레임의 측면에 형성되는 제2 단자 홈을 포함하는 전력 모듈.
삭제
일면에 다수의 외부 접속 단자가 접합된 모듈 기판을 준비하는 단계;
상기 모듈 기판을 프레임의 수용 공간에 배치하는 단계; 및
상기 프레임의 외부로 노출된 상기 외부 접속 단자를 절곡하는 단계;
를 포함하되,
상기 모듈 기판을 준비하는 단계는,
일면에 접합 패드가 형성되고, 상기 접합 패드에 적어도 하나의 전력 소자가 실장된 금속 재질의 방열 기판을 준비하는 단계; 및
상기 접합 패드에 외부 접속 단자의 일단을 면접촉하도록 접합하는 단계;
를 포함하는 전력 모듈 제조 방법.
삭제
제11항에 있어서, 상기 모듈 기판을 프레임에 결합하는 단계는,
상기 프레임에 형성된 단자 홈에 상기 외부 접속 단자를 삽입하며 상기 모듈 기판을 상기 프레임 내부의 수용 공간에 배치하는 단계를 포함하는 전력 모듈 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 프레임의 수용 공간에 배치하는 단계 이후,
상기 프레임의 수용 공간을 밀폐하는 커버를 상기 프레임에 결합하는 단계를 더 포함하는 전력 모듈 제조 방법.
제14항에 있어서,
상기 프레임의 수용 공간은 관통 구멍의 형태로 형성되며,
상기 모듈 기판과 상기 커버는 상기 관통 구멍의 양단을 막는 형태로 상기 프레임에 결합되는 전력 모듈 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 모듈 기판을 프레임에 결합하는 단계는,
상기 관통 구멍의 타단에 형성된 개구를 통해 상기 모듈 기판을 삽입한 후 상기 관통 구멍의 타단에 배치하는 단계를 포함하는 전력 모듈 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 외부 접속 단자를 절곡하는 단계는,
상기 프레임의 측면에 형성된 단자 홈에 상기 외부 접속 단자를 배치하는 단계를 포함하는 전력 모듈 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 커버를 상기 프레임에 결합하는 단계는,
상기 커버의 일면에 형성된 상기 다수의 가압 돌기를 상기 단자 홈에 각각 삽입하는 단계를 포함하는 전력 모듈 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 커버를 상기 프레임에 결합하는 단계 이전에,
상기 프레임의 수용 공간에 절연 물질을 충진하는 단계를 더 포함하는 전력 모듈 제조 방법.