KR102425694B1

KR102425694B1 - 파워 모듈 패키지

Info

Publication number: KR102425694B1
Application number: KR1020150092904A
Authority: KR
Inventors: 우동순; 김광수
Original assignee: 주식회사 솔루엠
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2022-07-27
Also published as: KR20160111824A

Abstract

제1,2 개구부가 형성되도록 분할바가 구비되는 프레임과 상기 프레임의 가장자리로부터 연장 형성되는 외벽을 구비하는 하우징과, 상기 프레임의 일면에 설치되는 파워부 및 상기 프레임의 타면에 제1 개구부 상에 배치되도록 조립되는 제어부를 포함하며, 상기 하우징은 사출 성형에 의해 성형되며, 상기 프레임의 일면에는 성형 시 뒤틀림을 방지하기 위한 만입홈이 형성되는 파워 모듈 패키지가 개시된다.

Description

파워 모듈 패키지{Power module package}

본 발명은 파워 모듈 패키지에 관한 것이다.

현대에 있어서 에너지 사용량의 증가와 더불어 소형/집적에 따라 파워 모듈이 다양해지고 있는 추세에 있다.

한편, 소형/집적화를 구현하기 위한 파워 모듈 패키지는 제어부에 구비되는 회로기판에 구동 IC 소자와 수동 소자들이 실장되고, 파워부에 구비되는 방열기판에 FRD 칩과 스위칭소자인 MOSFET이 실장된다.

그리고, 상기한 제어부와 파워부는 사출 성형에 의해 제조되는 하우징에 설치된다.

그런데, 하우징의 사출 성형 시 수축에 의해 하우징에 뒤틀림이 발생되어 제어부와 파워부의 조립 불량이 발생되는 문제가 있다.

즉, 하우징의 뒤틀림(워피지)에 의해 불량이 발생되는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 제2000-133768호

불량 발생을 저감시킬 수 있는 파워 모듈 패키지가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지는 제1,2 개구부가 형성되도록 분할바가 구비되는 프레임과 상기 프레임의 가장자리로부터 연장 형성되는 외벽을 구비하는 하우징과, 상기 프레임의 일면에 설치되는 파워부 및 상기 프레임의 타면에 제1 개구부 상에 배치되도록 조립되는 제어부를 포함하며, 상기 하우징은 사출 성형에 의해 성형되며, 상기 프레임의 일면에는 성형 시 뒤틀림을 방지하기 위한 만입홈이 형성된다.

불량 발생을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지를 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지의 하우징을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지의 하우징을 나타내는 저면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지의 하우징을 나타내는 저면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지를 나타내는 분해 사시도이다.

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. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지를 나타내는 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지의 하우징을 나타내는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지의 하우징을 나타내는 저면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지의 하우징을 나타내는 저면 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지를 나타내는 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈 패키지(100)는 일예로서, 하우징(120), 파워부(140) 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.

하우징(120)은 내부공간을 가진다. 한편, 하우징(120)은 프레임(122)과 외벽(124)을 구비할 수 있다.

프레임(122)에는 제1,2 개구부(122a,122b)가 형성된다. 이를 위해 프레임(122)의 중앙에는 제1,2 개구부(122a,122b)를 구획하는 분할바(122c)가 형성된다.

또한, 프레임(122)에는 제어부(160)의 설치를 위한 설치홈(122d)이 형성된다. 즉, 후술할 제어부(160)의 제어부 기판(162)은 프레임(122)의 설치홈(122d)에 일측이 삽입되어 설치된다.

그리고, 프레임(122)에는 제1 개구부(122a)의 양측에 배치되어 제어부 기판(162)의 양단부를 지지하는 지지돌기(122e)가 형성된다. 지지돌기(122e)는 프레임(122)으로부터 돌출 형성되며, 일예로서 양단부에 각각 2개씩 배치된다.

즉, 제어부 기판(162)의 일측은 설치홈(122d)에 삽입되어 지지되고 타측은 분할바(122c)에 지지된다. 나아가, 제어부 기판(162)의 양단부는 지지돌기(122e)에 지지된다.

한편, 프레임(122)의 저면에는 지지돌기(122e)에 대응되도록 배치되는 만입홈(122f)이 형성된다. 만입홈(122f)은 지지돌기(122e)의 두께에 대응되는 깊이를 가지도록 형성되어 사출 성형 시 발생되는 뒤틀림을 방지한다.

즉, 지지돌기(122e)가 형성됨으로써 두께가 두꺼워진 부분에 의해 사출 성형 후 수축 시 발생되는 뒤틀림을 방지하기 위하여 프레임(122)의 저면에 만입홈(122f)이 형성되며 만입홈(122f)의 깊이는 일예로서, 지지돌기(122e)의 두께에 대응되는 깊이를 가진다.

외벽(124)은 프레임(122)의 가장자리로부터 상부 측으로 연장 형성되어 하우징(120)이 내부 공간을 가지도록 한다. 또한, 외벽(124)에는 리드 프레임(126)이 형성된다. 리드 프레임(126)의 일단은 메인기판(미도시)에 파워 모듈 패키지(100)가 설치될 때, 메인기판에 고정 설치되는 동시에 메인기판과 전기적으로 연결되도록 하는 구성으로서 외벽(124)으로부터 상부로 돌출되도록 배치된다.

나아가, 리드 프레임(126)의 타단은 하우징(120)의 프레임(122)의 바닥면으로부터 노출되도록 형성되어 파워부(140) 및 제어부(160)와 리드 와이어(102)에 의해 연결된다.

즉, 리드 프레임(126)은 파워부(140)에 연결되는 제1 리드 프레임(126a)과, 제어부(160)에 연결되는 제2 리드 프레임(126b)을 구비할 수 있다.

한편, 제1,2 리드 프레임(126a,126b)은 서로 다른 크기를 가질 수 있으며, 설치되는 개수도 상이하다. 다만, 이에 한정되지 않으며 제1,2 리드 프레임(126a,126b)은 동일한 크기와 동일한 개수로 이루어질 수 있다.

한편, 제1,2 리드 프레임(126a,126b)는 외벽(124)의 뒤틀림을 방지하는 역할도 동시에 수행한다. 즉, 제1,2 리드 프레임(126a,126b)이 외벽(124)에 매립됨으로써 수축 시 발생되는 외벽(124)의 뒤틀림(워피지)을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 외벽(124)에는 하우징(120)에 방열핀(미도시)의 고정 설치를 위한 나사체결부(124a)가 형성될 수 있다.

그리고, 외벽(124)에는 제1 리드 프레임(126a)이 매립 형성되는 부분의 외부면에 제1 살빼기홈(124b)가 형성되며, 제2 리드 프레임(126b)이 매립 형성되는 부분의 외부면에 제2 살빼기홈(124c)이 형성된다.

제1 살빼기홈(124b)은 제2 살빼기홈(124c)보다 크게 형성되며 개수도 제2 살빼기홈(124c)의 개수보다 많게 형성된다. 즉, 제2 리드 프레임(126b)이 제1 리드 프레임(126a)보다 보다 촘촘히 배치되어 제2 리드 프레임(126b)에 의한 뒤틀림 방지 효과가 제1 리드 프레임(126a)에 의한 뒤틀림 방지효과 보다 크다. 이에 따라, 제1 살빼기홈(124b)의 크기와 개수가 제2 살빼기홈(124c)와 다르게 형성되는 것이다.

분할바(122c)에는 성형 시 뒤틀림을 방지하기 위한 뒤틀림 방지홈(122h)이 형성된다. 즉, 분할바(122c)의 저면에는 분할바(122c)에 의해 프레임(122)의 양측에 발생되는 뒤틀림을 방지하기 위한 뒤틀림 방지홈(122h)이 형성된다.

이에 대하여 보다 자세하게 살펴보면, 분할바(122c)에 뒤틀림 방지홈(122h)이 형성되지 않은 경우 사출 성형 시 수축에 의해 분할바(122c)에 연결된 프레임(122)의 양단부 측에 뒤틀림이 발생된다. 이와 같이 프레임(122)에 뒤틀림이 발생되는 경우 파워부(140)와 제어부(160)의 조립 불량이 발생되는 원인이 된다.

이를 방지하기 위하여 분할바(122c)의 저면에 뒤틀림 방지홈(122h)을 형성하여 분할바(122c)에 의한 프레임(122) 양측의 뒤틀림 발생을 방지하는 것이다.

이와 같이, 하우징(120)에 만입홈(122f)과 제1,2 살빼기홈(124b,124c) 및 뒤틀림 방지홈(122g)가 형성되므로, 사출 성형에 의해 제조시 하우징(120)의 수축에 의해 발생되는 뒤틀림을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 상기에서는 외벽(124)이 프레임(122)으로부터 연장 형성되는 방향을 상부측이라고 하고 외벽(124)의 끝단으로부터 프레임(122)을 향하는 방향을 하부측이라고 한다.

한편, 분할바(122c)는 제1 개구부(122a)의 폭(W1)이 제2 개구부(122b)의 폭(W2)보다 작게 형성되도록 배치된다. 다시 말해, 제어부 기판(162)이 설치되는 부분의 면적이 분할바(122c)에 의해 구획된 다른 부분의 면적보다 크게 형성된다.

이와 같이, 분할바(122c)에 의해 제1 개구부(122a)의 폭(W1)이 제2 개구부(122b)의 폭(W2)보다 작게 형성되어 후술할 파워부 기판(142)의 크기를 감소시킬 수 있다.

이에 따라, 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 파워부(140)의 크기가 줄어들어 소형화를 구현할 수 있는 것이다.

파워부(140)는 파워부 기판(142)과 복수개의 파워소자(144)를 구비할 수 있다. 파워부 기판(142)은 하우징(120)의 저면에 조립되며, 일예로서 하우징(120)의 저면에 형성되는 장착홈(122g)에 파워부 기판(142)이 설치될 수 있다.

한편, 파워부 기판(142)은 금속 재질로 이루어지며 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 파워부 기판(142)의 상면에는 절연층(미도시)이 적층되며, 절연층 상에 패턴층(142a)이 적층될 수 있다.

그리고, 패턴층(142a)에는 복수개의 파워 소자(144)가 설치될 수 있다. 파워 소자(144)는 모스펫(MOSFET, Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)과 다이오드(FRD) 등으로 구성될 수 있다.

또한, 파워부 기판(142)은 제2 개구부(122b)를 통해 하우징(120)에 의해 형성되는 내부공간 측[즉, 하우징(120)의 상면 측]으로 노출될 수 있다. 이에 따라, 파워부 기판(142)에 설치되는 파워 소자(144)가 상부 측으로 노출될 수 있는 것이다.

한편, 파워부 기판(142)은 제1,2 개구부(122a,122b)를 폐쇄할 수 있는 크기를 가질 수 있다. 다시 말해, 파워부 기판(142)의 일측은 제2 개구부(122b)를 통해 상부측으로 노출되며 타측은 제1 개구부(122a)를 통해 상부 측으로 노출될 수 있다. 그리고, 파워부 기판(142)의 타측은 제어부(160)가 하우징(120)에 설치되는 경우 제어부(160)의 하부에 배치된다.

제어부(160)는 제어부 기판(162)과 구동 IC 소자(164) 및 수동 소자(166)를 구비한다.

제어부 기판(162)는 상기한 바와 같이 파워부 기판(142)의 타측 상부에 배치되도록 하우징(120)에 조립된다.

한편, 제어부 기판(162)은 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있으며, 금속 패턴층(미도시)이 형성된다. 한편, 제어부 기판(162)은 프레임(122)의 설치홈(122d)에 일측이 삽입되고 양단부가 지지돌기(122e)에 지지된다.

또한, 파워부 기판(142)과 제어부 기판(162)은 리드 와이어(102)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 나아가, 파워부 기판(142)과 제어부 기판(162)은 리드 프레임(126)에 전기적으로 연결되며, 일예로서 리드 와이어(102)를 매개로 하여 리드 프레임(126)에 연결될 수 있다.

다만, 이에 한정되지 않으며, 별도의 접속부재를 통해 파워부 기판(142)과 제어부 기판(162)이 전기적으로 연결될 수도 있다.

한편, 하우징(110)의 내부공간에는 충진재에 의한 몰딩층(미도시)이 형성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 제어부 기판(162)의 양단부를 지지하기 위한 지지돌기(122e)에 의해 발생되는 뒤틀림을 만입홈(122f)을 통해 방지할 수 있다. 나아가, 제1,2 살빼기 홈(114b,114c)을 통해 하우징(110)의 외벽(114)의 뒤틀림을 방지할 수 있다.

더하여, 분할바(122c)의 저면에 뒤틀림 방지홈(122h)을 형성하여 분할바(122c)에 의한 프레임(122) 양측의 뒤틀림 발생을 방지할 수 있다.

즉, 사출 성형 시 발생되는 수축에 의한 하우징(110)의 뒤틀림을 방지하여 불량 발생을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 분할바(122c)에 의해 제1 개구부(122a)의 폭(W1)이 제2 개구부(122b)의 폭(W2)보다 작게 형성되어 후술할 파워부 기판(142)의 크기를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 파워부(140)의 크기가 줄어들어 소형화를 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100 : 파워 모듈 패키지
120 : 하우징
140 : 파워부
160 : 제어부

Claims

제1,2 개구부가 형성되도록 분할바가 구비되는 프레임과, 상기 프레임의 가장자리로부터 연장 형성되는 외벽을 구비하는 하우징;
상기 프레임의 일면에 설치되는 파워부; 및
상기 프레임의 타면에 제1 개구부 상에 배치되도록 조립되는 제어부;
를 포함하며,
상기 하우징은 사출 성형에 의해 성형되며,
상기 프레임의 타면의 제1 개구부의 양측에 프레임으로부터 돌출되어 제어부의 양단부를 지지하는 지지돌기가 형성되며,
상기 프레임의 일면에는 지지돌기의 형성으로 인해 성형 후 발생되는 뒤틀림을 방지하기 위해 지지돌기에 대응되도록 배치되는 만입홈이 형성되는 파워 모듈 패키지.
삭제
제1항에 있어서,
상기 만입홈의 깊이는 상기 지지돌기의 돌출 높이에 대응되는 파워 모듈 패키지.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 외벽 중 어느 하나에 일부가 매립 설치되는 제1 신호핀과, 상기 제1 신호핀과 마주 보도록 상기 하우징의 외벽에 일부가 매립 설치되는 제2 신호핀을 더 포함하는 파워 모듈 패키지.
제4항에 있어서,
상기 제1 신호핀이 매설되는 외벽에는 제1 살빼기홈이 형성되며, 상기 제2 신호핀이 매설되는 외벽에는 제2 살빼기홈이 형성되는 파워 모듈 패키지.
제5항에 있어서,
상기 제1 신호핀은 상기 제2 신호핀보다 큰 크기를 가지며,
상기 제1 살빼기홈은 상기 제2 살빼기홈보다 크게 형성되며 개수도 많은 파워 모듈 패키지.
제5항에 있어서,
상기 제1 살빼기홈은 복수개가 상호 이격 배치되며, 상기 제2 살빼기홈도 복수개가 상호 이격 배치되는 파워 모듈 패키지.
제1항에 있어서,
상기 제어부가 배치되는 상기 제1 개구부보다 상기 제2 개구부의 크기가 크게 형성되는 파워 모듈 패키지.
제8항에 있어서,
상기 분할바에는 성형 시 뒤틀림을 방지하기 위한 뒤틀림 방지홈이 형성되는 파워 모듈 패키지.
제1항에 있어서,
상기 프레임의 일면에는 상기 제어부의 설치를 위한 장착홈이 형성되는 파워 모듈 패키지.
제1항에 있어서,
상기 프레임의 일면과 타면에는 나사홀이 관통 형성되는 나사 체결부가 돌출 형성되는 파워 모듈 패키지.
제1항에 있어서,
상기 프레임의 타면에는 상기 제어부의 설치를 위한 설치홈이 형성되며, 상기 지지돌기는 상기 설치홈의 양측에 돌출 형성되는 파워 모듈 패키지.
제12항에 있어서,
상기 지지돌기는 양측에 각각 복수개가 상호 이격 배치되는 파워 모듈 패키지.
제1항에 있어서,
상기 파워부는 금속 재질로 이루어지는 베이스를 가지는 파워부 기판을 구비하는 파워 모듈 패키지.
제14항에 있어서,
상기 파워부 기판은 상기 하우징에 형성되는 제1,2 개구부를 폐쇄할 수 있는 크기를 가지는 파워 모듈 패키지.
사출 성형에 의해 성형되는 하우징;
상기 하우징의 일면에 조립되는 파워부;
상기 하우징에 형성되는 내부 공간에 배치되도록 상기 하우징의 타면 측에 조립되는 제어부;
상기 파워부에 연결되며, 일부가 상기 하우징에 매립되는 제1 신호핀; 및
상기 제어부에 연결되며, 일부가 상기 하우징에 매립되는 제2 신호핀;
을 포함하며,
상기 하우징의 타면에는 상기 제어부의 양단부를 지지하는 지지돌기가 돌출 형성되며,
상기 하우징의 일면에는 상기 지지돌기에 대응되도록 배치되며, 지지돌기의 형성으로 인해 성형 후 발생되는 뒤틀림을 방지하기 위해 상기 지지돌기의 높이와 동일한 깊이를 가지는 만입홈이 형성되고,
상기 제1 신호핀이 매립되는 상기 하우징의 일 외벽에는 제1 살빼기홈이 형성되며,
상기 제2 신호핀이 매립되는 상기 하우징의 다른 외벽에는 제2 살빼기홈이 형성되는 파워 모듈 패키지.