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KR20140121204A - Power module and method for fabricating the same - Google Patents

Power module and method for fabricating the same Download PDF

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KR20140121204A
KR20140121204A KR1020130037683A KR20130037683A KR20140121204A KR 20140121204 A KR20140121204 A KR 20140121204A KR 1020130037683 A KR1020130037683 A KR 1020130037683A KR 20130037683 A KR20130037683 A KR 20130037683A KR 20140121204 A KR20140121204 A KR 20140121204A
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KR
South Korea
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lead frame
sealing material
insulating block
disposed
semiconductor chip
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Inventor
전오섭
이덕용
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페어차일드코리아반도체 주식회사
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Abstract

The present invention provides a power module capable of remarkably improve a heat dissipation of a power module by reducing the thickness of a sealing material, more specifically, the sealing material on the lower portion of a lead frame, and a method to manufacture the power module. The power module comprises: a lead frame; at least one semiconductor chip arranged on the upper surface of the lead frame; a sealing material to seal the lead frame and at least one semiconductor chip; and at least one insulating block disposed on the lower surface of the lead frame, and supports the lower surface of the lead frame.

Description

파워 모듈 및 그 제조 방법{Power module and method for fabricating the same}POWER MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

본 발명의 기술적 사상은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 파워 소자의 발열 특성을 개선할 수 있는 파워 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a power module capable of improving heat generation characteristics of a power device and a manufacturing method thereof.

일반적으로 파워 모듈은 하나 혹은 다수의 반도체 칩을 리드 프레임 내의 칩 실장 영역인 다이 어태치 패들(die attach paddle) 상에 탑재한 후, 밀봉재 예컨대 EMC(Epoxy Molding Compound)로, 밀봉하여 내부를 보호하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 EMC는 절연성을 제공하는 절연 재료로 사용되는 동시에 열 배출을 위한 열 전달 경로로 이용될 수 있다. 최근 전자 기기의 고속도화, 대용량화, 고집적화에 따라 자동차, 산업기기, 가전 제품 등에 적용되는 제어용 전력 변환 시스템의 저비용, 소형 및 경량화를 구현하고, 저소음 및 고신뢰성의 특성을 얻기 위해서 파워 모듈에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 방출해야 한다는 요구가 증가하고 있다.Generally, a power module mounts one or a plurality of semiconductor chips on a die attach paddle, which is a chip mounting area in a lead frame, and then encapsulates the semiconductor module with a sealing material such as an EMC (Epoxy Molding Compound) Structure. These EMCs can be used as insulation materials to provide insulation and as heat transfer paths for heat dissipation. Recently, in order to realize the low cost, small size and light weight of the control power conversion system applied to automobiles, industrial devices, household appliances and the like in accordance with the high speed, large capacity, and high integration of electronic devices and to obtain characteristics of low noise and high reliability, There is a growing demand for more effective heat release.

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 밀봉재의 두께, 특히 리드 프레임 하부 부분의 밀봉재의 두께를 감소시킴으로써, 파워 모듈의 열 방출 특성을 현저하게 향상시킬 수 있는 파워 모듈 및 그 파워 모듈의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION A technical object of the present invention is to provide a power module capable of remarkably improving heat dissipation characteristics of a power module by reducing the thickness of the sealing material and particularly the thickness of the sealing material in the lower portion of the lead frame, In order to solve the problem.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은 리드 프레임; 상기 리드 프레임의 상면 상에 배치된 적어도 하나의 반도체 칩; 상기 리드 프레임 및 상기 적어도 하나의 반도체 칩을 밀봉하는 밀봉재; 및 상기 리드 프레임의 하면 상에 배치되어 상기 리드 프레임의 하면을 지지하는 적어도 하나의 절연 블록;을 포함하는 파워 모듈을 제공한다.In order to solve the above problems, the technical idea of the present invention is a lead frame, At least one semiconductor chip disposed on an upper surface of the lead frame; A sealing material sealing the lead frame and the at least one semiconductor chip; And at least one insulating block disposed on a lower surface of the lead frame and supporting a lower surface of the lead frame.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 절연 블록의 두께는 상기 리드 프레임 하부의 상기 밀봉재의 두께의 기준이 될 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 절연 블록의 하면은 상기 밀봉재의 하면으로부터 노출될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the at least one insulating block may be a reference of a thickness of the sealing material under the lead frame. The lower surface of the at least one insulating block may be exposed from the lower surface of the sealing material.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 절연 블록은 상기 리드 프레임 하면에서 상기 반도체 칩이 배치된 부분에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 상기 반도체 칩은 파워 소자 칩 및 컨트롤 소자 칩을 포함하며, 상기 리드 프레임은 상기 파워 소자 칩이 배치된 제1 리드 프레임 및 상기 컨트롤 소자 칩이 배치된 제2 리드 프레임을 포함할 수 있다. 한편, 상기 제1 리드 프레임은 하측으로 구부러진 굴곡부를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the at least one insulating block may be disposed at a position corresponding to a portion where the semiconductor chip is disposed on the bottom surface of the lead frame. The semiconductor chip may include a power device chip and a control device chip, and the lead frame may include a first lead frame having the power device chip disposed therein and a second lead frame having the control device chip disposed thereon. Meanwhile, the first lead frame may include a downward bent portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 절연 블록은 몰딩 온도에 내성이 있는 절연 물질을 포함하며, 에폭시(epoxy) 접착제 또는 필름 접착제를 통해 상기 리드 프레임의 하면 상에 접착될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the at least one insulating block includes insulating material resistant to the molding temperature and may be adhered to the lower surface of the lead frame through an epoxy adhesive or a film adhesive.

본 발명의 기술적 사상은 또한 상기 과제를 해결하기 위하여, 리드 프레임의 상면 상에 적어도 하나의 반도체 칩을 고정하는 단계; 상기 리드 프레임의 하면 상에 적어도 하나의 절연 블록을 고정하는 단계; 상기 리드 프레임 및 상기 적어도 하나의 반도체 칩을 전기적으로 연결하는 단계; 이동형(moving type) 몰드(mold)로 형성된 몰드 캐비티(mold cavity) 내에 상기 리드 프레임을 배치하고 밀봉재를 주입하는 단계; 및 상기 이동형 몰드를 이동하여 상기 밀봉재를 압축시키는 단계;를 포함하는 파워 모듈 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is also provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: fixing at least one semiconductor chip on a top surface of a lead frame; Fixing at least one insulating block on the lower surface of the lead frame; Electrically connecting the lead frame and the at least one semiconductor chip; Disposing the lead frame in a mold cavity formed of a moving type mold and injecting a sealing material; And moving the movable mold to compress the sealing material.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이동형 몰드는 상기 리드 프레임의 하면에 배치된 제1 몰드 및 상기 리드 프레임의 상면에 배치된 제2 몰드를 구비하고, 상기 밀봉재를 압축시키는 단계에서, 상기 제1 몰드가 상기 적어도 하나의 절연 블록에 터치할 때까지 상기 제1 몰드가 이동하여 상기 밀봉재를 압축시킬 수 있다. In one embodiment of the present invention, the movable mold includes a first mold disposed on a lower surface of the lead frame and a second mold disposed on an upper surface of the lead frame, and in the step of compressing the seal, The first mold may move and compress the sealing material until one mold touches the at least one insulating block.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 밀봉재를 압축시키는 단계에서, 상기 적어도 하나의 절연 블록이 상기 밀봉재의 하면으로부터 노출되도록 상기 제1 몰드를 이동하여 상기 밀봉재를 압축시킬 수 있다. In an embodiment of the present invention, in compressing the sealing material, the sealing material may be compressed by moving the first mold so that the at least one insulating block is exposed from the lower surface of the sealing material.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 절연 블록을 접착하는 단계에서, 상기 적어도 하나의 절연 블록을 에폭시 접착제 또는 필름 접착제를 이용하여 접착하고 열처리할(curing) 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the step of bonding the at least one insulating block, the at least one insulating block may be bonded and cured using an epoxy adhesive or a film adhesive.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 밀봉재를 주입하는 단계에서, 지지 핀(support pin)이 상기 리드 프레임의 상면을 지지할 수 있다. 또한, 상기 밀봉재를 압축시키는 단계 이후에, 상기 지지 핀을 제거할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the step of injecting the sealing material, a support pin may support the upper surface of the lead frame. Further, after the step of compressing the sealing material, the support pin can be removed.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 반도체 칩은 파워 소자 칩 및 컨트롤 소자 칩을 포함하고, 상기 리드 프레임은 상기 파워 소자 칩이 고정되는 제1 리드 프레임 및 상기 컨트롤 소자 칩이 고정되는 제2 리드 프레임을 포함하며, 상기 적어도 하나의 반도체 칩을 고정하는 단계에서, 상기 파워 소자 칩을 상기 제1 리드 프레임 상면 상에 고정할 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 절연 블록을 접착하는 단계에서, 상기 적어도 하나의 절연 블록을 상기 제1 리드 프레임의 하면 상에 접착할 있다.In one embodiment of the present invention, the at least one semiconductor chip includes a power device chip and a control device chip, and the lead frame includes a first lead frame to which the power device chip is fixed, And a second lead frame, wherein, in the step of fixing the at least one semiconductor chip, the power element chip can be fixed on the upper surface of the first lead frame. Further, in the step of bonding the at least one insulating block, the at least one insulating block is adhered on the lower surface of the first lead frame.

더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, 제1 리드 프레임을 포함하는 리드 프레임; 상기 제1 리드 프레임의 상면 상에 배치된 적어도 하나의 파워 소자 칩; 상기 제1 리드 프레임 및 상기 적어도 하나의 파워 소자 칩을 밀봉하는 밀봉재; 및 상기 제1 리드 프레임의 하면 상에 배치되어 상기 ㅈ제1 리드 프레임의 하면을 지지하며, 상기 제1 리드 프레임의 하부에 형성된 상기 밀봉재의 하면으로부터 노출된 적어도 하나의 절연 블록;을 포함하는 파워 모듈을 제공한다.Further, the technical idea of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, is a lead frame including a first lead frame; At least one power device chip disposed on an upper surface of the first lead frame; A sealing material for sealing the first lead frame and the at least one power device chip; And at least one insulation block disposed on the lower surface of the first lead frame and supporting the lower surface of the first lead frame and exposed from a lower surface of the sealing material formed on a lower portion of the first lead frame, .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리드 프레임은 제2 리드 프레임을 더 포함하고, 상기 제2 리드 프레임 상면 상에 컨트롤 소자 칩이 배치되며, 상기 리드 프레임, 상기 파워 소자 칩 및 상기 컨트롤 소자 칩은 와이어 본딩을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the lead frame further includes a second lead frame, a control element chip is disposed on the upper surface of the second lead frame, and the lead frame, the power element chip, May be electrically connected to each other through wire bonding.

본 발명의 기술적 사상에 따른 파워 모듈 및 그 제조 방법은 파워 소자 칩들이 실장되는 리드 프레임 부분, 즉 다이 어태치 패들 영역의 하부 면에 절연 블록이 배치되고, 이러한 절연 블록에 기초하여 다이 어태치 패들 영역 하부의 밀봉재의 두께가 최소화됨으로써, 파워 소자 칩들로부터 발생한 열이 밀봉재의 하면을 통해 빠르고 효율적으로 방출할 수 있다. The power module and its manufacturing method according to the technical idea of the present invention are characterized in that an insulation block is disposed on the lower surface of the lead frame portion where the power element chips are mounted, that is, the die attach paddle region, By minimizing the thickness of the sealing material under the region, heat generated from the power device chips can be released quickly and efficiently through the bottom surface of the sealing material.

그에 따라, 본 발명의 기술적 사상에 따른 파워 모듈 및 그 제조 방법은 상기 우수한 열 방출 특성을 기반으로 하여 신뢰성 및 수명이 현저히 향상된 파워 모듈을 구현할 수 있도록 한다.Accordingly, the power module according to the technical idea of the present invention and the manufacturing method thereof can realize a power module with remarkably improved reliability and life span based on the excellent heat radiation characteristics.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈에 대한 단면도이다.
도 3은 도 1 또는 도 2의 파워 모듈에 적용될 수 있는 절연 블록의 수평 단면을 보여주는 평면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈에 대한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 파워 모듈의 동작 시의 발열 상태를 보여주는 시뮬레이션 사진들이다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 파워 모듈을 제조하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
도 7은 도 1의 파워 모듈의 후면 부분을 보여주는 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a power module according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a power module according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a plan view showing a horizontal cross-section of an insulation block that can be applied to the power module of Fig. 1 or Fig.
4 is a cross-sectional view of a power module according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are simulation photographs showing the heat generation state of the power module during operation.
6A to 6G are cross-sectional views illustrating a process of fabricating the power module of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing a rear portion of the power module of FIG.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소와 바로 연결될 수도 있지만, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 유사하게, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 구조나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
In the following description, when an element is described as being connected to another element, it may be directly connected to another element, but a third element may be interposed therebetween. Similarly, when an element is described as being on top of another element, it may be directly on top of the other element, and a third element may be interposed therebetween. In addition, the structure and size of each constituent element in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of description, and a part which is not related to the explanation is omitted. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout. It is to be understood that the terminology used is for the purpose of describing the present invention only and is not used to limit the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈에 대한 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a power module according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 파워 모듈(100)은 리드 프레임(110), 반도체 칩(120), 절연 블록(130), 와이어(140) 및 밀봉재(150)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the power module 100 of the present embodiment may include a lead frame 110, a semiconductor chip 120, an insulation block 130, a wire 140, and a sealant 150.

리드 프레임(110)은 전체 파워 모듈(100)의 구조를 지지하는 기능과 함께 리드 프레임(110)으로 실장되는 반도체 칩들(120)을 외부의 메인 보드 등에 전기적으로 연결시키는 매개체 기능을 할 수 있다. 이러한 리드 프레임(110)은 일반적으로 구리(Cu) 등과 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 물론, 리드 프레임(110)의 재질이 구리에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 리드 프레임(110) 중 반도체 칩이 실장되는 부분, 즉 다이 어태치 패들(Die Attach Paddle) 영역(DAP)에는 알루미늄(Al)층 또는 니켈(Ni)층이 더 형성될 수 있다.The lead frame 110 may function as a medium for supporting the structure of the entire power module 100 and for electrically connecting the semiconductor chips 120 mounted on the lead frame 110 to an external main board or the like. The lead frame 110 may be generally formed of a conductive material such as copper (Cu) or the like. Of course, the material of the lead frame 110 is not limited to copper. For example, an aluminum (Al) layer or a nickel (Ni) layer may be further formed on a portion of the lead frame 110 where the semiconductor chip is mounted, that is, a die attach paddle region DAP.

리드 프레임(110)은 도시된 바와 같이 두 개의 부분으로 구분될 수 있다. 즉, 리드 프레임(110)은 왼쪽의 제1 리드 프레임(112)과 오른쪽의 제2 리드 프레임(114)을 포함할 수 있다. 제1 리드 프레임(112)은 소정의 벤딩 부분(BP)이 형성되어, 반도체 칩들(120)이 실장되는 제1 리드 프레임(112)의 다이 어태치 패들 영역(DAP)은 밀봉재(150) 외곽으로 노출된 제1 리드 프레임(112) 부분에 대하여 소정 벤딩 깊이(bending depth)를 추가할 수 있다. 제2 리드 프레임(114)은 도시된 바와 같이 벤딩 부분 없이 수평 구조로 형성될 수 있다. 물론, 제2 리드 프레임(114)에 벤딩 부분이 형성될 수도 있다.The lead frame 110 may be divided into two parts as shown. That is, the lead frame 110 may include a first lead frame 112 on the left side and a second lead frame 114 on the right side. A predetermined bending portion BP is formed in the first lead frame 112 so that the die attach padding region DAP of the first lead frame 112 on which the semiconductor chips 120 are mounted is formed outside the sealant 150 A predetermined bending depth may be added to the exposed first lead frame 112 portion. The second lead frame 114 may be formed in a horizontal structure without bending portions as shown in the figure. Of course, a bending portion may be formed in the second lead frame 114. [

일반적으로 제1 리드 프레임(112)의 다이 어태치 패들 영역(DAP) 상에 파워 소자 칩이 실장되고, 이러한 파워 소자 칩으로부터 많이 열이 발생할 수 있다. 따라서, 제1 리드 프레임(112)에 벤딩 부분(BP)을 형성하여 다이 어태치 패들 영역(DAP)을 밀봉재(150)의 하면(152)과 더욱 가깝게 배치함으로써, 파워 소자 칩으로부터 발생한 열을 좀더 효율적이고 용이하게 방출할 수 있도록 한다.Generally, a power device chip is mounted on the die attach paddle area DAP of the first lead frame 112, and a lot of heat can be generated from the power device chip. Therefore, by forming the bending portion BP in the first lead frame 112 and disposing the die attach paddle region DAP closer to the lower surface 152 of the sealing material 150, So that it can be efficiently and easily discharged.

참고로, 본 실시예의 파워 모듈(100)에서 리드 프레임(110)은 다른 지지 기판에 접착되지 않고 독립적으로 사용되는데, 이러한 구조를 풀-팩(full-pack) 모듈이라고 한다. 반면에 리드 프레임(110)이 다른 지지 기판에 접착되어 사용되는 구조가 있는데, 그러한 구조는 지지 기판의 종류에 따라 세라믹 기반 모듈(ceramic based module), 또는 DBC 기반 모듈(DBC based module) 등으로 불린다.For reference, in the power module 100 of the present embodiment, the lead frame 110 is independently used without being adhered to another supporting substrate, and this structure is referred to as a full-pack module. On the other hand, there is a structure in which the lead frame 110 is bonded to another supporting substrate. Such a structure is called a ceramic based module or a DBC based module depending on the type of the supporting substrate .

반도체 칩(120)은 파워 소자 칩(122)과 컨트롤 소자 칩(124)을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 파워 소자 칩(122)은 제1 리드 프레임(112) 상에 실장될 수 있고, 컨트롤 소자 칩(124)은 제2 리드 프레임(114)에 실장될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 칩(120)은 다른 종류의 반도체 칩, 예컨대 메모리 칩을 포함할 수도 있다.The semiconductor chip 120 may include a power device chip 122 and a control device chip 124. The power element chip 122 can be mounted on the first lead frame 112 and the control element chip 124 can be mounted on the second lead frame 114 as described above. Optionally, the semiconductor chip 120 may include other types of semiconductor chips, such as memory chips.

반도체 칩(120)은 리드 프레임(110) 상에 접착층(125)을 통해 접착될 수 있다. 접착층(125)은 솔더링(soldering) 접착층, 소결(sintering) 접착층, 디퓨전(diffusion) 솔더링 접착층, 에폭시 접착층 등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 소결 접착층은 은(Ag)을 주원료로 할 수 있다. 물론, 접착층이 상기 예시들에 한정되는 것은 아니다.The semiconductor chip 120 may be adhered to the lead frame 110 through the adhesive layer 125. The adhesive layer 125 may be a soldering adhesive layer, a sintering adhesive layer, a diffusion soldering adhesive layer, an epoxy adhesive layer, or the like. Here, silver (Ag) may be used as the main raw material for the sintered adhesive layer. Of course, the adhesive layer is not limited to the above examples.

절연 블록(130)은 제1 리드 프레임(112)의 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하면에 배치될 수 있다. 이러한 절연 블록(130)은 절연 물질로 형성되고 또한 열 전도성이 좋은 물질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 파워 소자 칩(122)에서 발생한 열은 제1 리드 프레임(112), 밀봉재(150) 및 절연 블록(130)을 거쳐 밀봉재(150) 하면(152)으로 신속하고 용이하게 방출될 수 있다.The insulation block 130 may be disposed on the lower surface of the die attach paddle area DAP of the first lead frame 112. [ The insulating block 130 may be formed of an insulating material and may be formed of a material having a high thermal conductivity. The heat generated in the power element chip 122 can be quickly and easily discharged to the bottom surface 152 of the sealing material 150 through the first lead frame 112, the sealing material 150 and the insulating block 130 .

절연 블록(130)은 몰딩 온도에 내성이 있는 절연 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 파워 모듈(100)의 몰딩 공정은 175℃ 이상의 고온으로 진행될 수 있고, 절연 블록(130)은 이러한 고온의 몰딩 공정에서 충분히 견딜 수 있는 절연 물질로 형성될 수 있다. 이러한 절연 블록(130)은 반도체 칩을 리드 프레임(110) 상면 상에 접착시키는 공정과 동일 또는 유사한 공정을 통해 리드 프레임(110) 하면 상에 접착될 수 있다. 예컨대, 절연 블록(130)은 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하면에 다수 개 배치될 수 있고, 에폭시 접착제 또는 필름 접착제 등의 접착제(135)를 통해 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하면에 접착될 수 있다.The insulating block 130 may be formed of an insulating material resistant to the molding temperature. For example, the molding process of the power module 100 may proceed to a high temperature of 175 ° C or higher, and the insulating block 130 may be formed of an insulating material sufficiently resistant to such a high-temperature molding process. The insulating block 130 may be adhered to the lower surface of the lead frame 110 through a process that is the same as or similar to the process of bonding the semiconductor chip on the upper surface of the lead frame 110. [ For example, a plurality of insulation blocks 130 may be disposed on the lower surface of the die attach paddle area DAP and adhered to the lower surface of the die attach paddle area DAP through an adhesive 135 such as an epoxy adhesive or a film adhesive .

절연 블록(130)은 원기둥이나 다각 기둥 등 다양한 구조를 가질 수 있는데, 절연 블록(130)의 구조에 대해서는 도 3의 설명 부분에서 좀더 상세히 기술한다.The insulating block 130 may have various structures such as a cylinder or a polygonal column. The structure of the insulating block 130 will be described in more detail in the description of FIG.

한편, 본 실시예의 파워 모듈(100)은 TCM(Transfer Compression Mold) 기술을 이용하여 몰딩 공정이 진행될 수 있고, 그러한 TCM 기술을 적용한 몰딩 공정에서 절연 블록(130)은 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하부의 밀봉재(150)의 두께, 즉 밀봉재의 제1 하부 두께(Dda1)를 정하는 기준이 될 수 있다. 구체적으로, 밀봉재의 제1 하부 두께(Dda1)는 절연 블록(130)의 두께(Dib)에 접착제(135)의 두께를 합한 두께와 동일할 수 있다. 그에 따라, 절연 블록(130)의 하부면은 밀봉재(150)의 하면(152)과 동일 평면을 이룰 수 있고, 밀봉재(150)의 하면(152)으로부터 노출될 수 있다.Meanwhile, in the power module 100 of the present embodiment, the molding process can be performed using a TCM (Transfer Compression Mold) technique. In the molding process using the TCM technology, the insulation block 130 is mounted on the die attach paddle area DAP, The thickness of the lower sealing material 150, that is, the first lower thickness Dda1 of the sealing material. Specifically, the first lower thickness Dda1 of the sealing material may be equal to the thickness Dib of the insulating block 130 plus the thickness of the adhesive 135. The lower surface of the insulating block 130 may be flush with the lower surface 152 of the sealing material 150 and may be exposed from the lower surface 152 of the sealing material 150. [

절연 블록(130)을 기준으로 밀봉재의 제1 하부 두께(Dda1)가 정해지므로, 밀봉재의 제1 하부 두께(Dda1)는 절연 블록(130)의 두께를 조절함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 그에 대해서는 도 6a 내지 도 6g의 설명 부분에서 좀더 상세히 기술한다. 예컨대, 절연 블록(130)의 두께(Dib)는 100 내지 400㎛ 정도일 수 있고, 그에 따라, 밀봉재의 제1 하부 두께(Dda1)도 100 내지 400㎛ 정도일 수 있다. 참고로, 접착제(135)는 수십 ㎛ 정도의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에, 절연 블록(130)의 두께가 거의 밀봉재의 제1 하부 두께(Dda1)에 대응한다고 봐도 무방하다.The first lower thickness Dda1 of the sealing material can be appropriately adjusted by adjusting the thickness of the insulating block 130 since the first lower thickness Dda1 of the sealing material is determined based on the insulating block 130. [ Which will be described in more detail in the description of Figures 6A-6G. For example, the thickness Dib of the insulating block 130 may be about 100 to 400 mu m, and the first lower thickness Dda1 of the sealing material may be about 100 to 400 mu m. For reference, since the adhesive 135 has a very thin thickness of about several tens of micrometers, the thickness of the insulating block 130 almost corresponds to the first lower thickness Dda1 of the sealing material.

와이어(140)는 반도체 칩(120)과 반도체 칩(120) 그리고 반도체 칩(120)과 리드 프레임(110)을 전기적으로 연결할 수 있다. 와이어(140)는 Al, 또는 Cu로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 와이어(140)는 은(Ag)이나 금(Au) 등과 같은 전기 전도도가 좋은 금속으로 형성될 수 있다.The wire 140 may electrically connect the semiconductor chip 120 and the semiconductor chip 120 and the lead frame 110 to the semiconductor chip 120. The wire 140 may be composed of Al or Cu, but is not limited thereto. For example, the wire 140 may be formed of a metal having good electrical conductivity such as silver (Ag) or gold (Au).

밀봉재(150)는 반도체 칩(120)을 밀봉하여 외부의 물리적 및/또는 화학적 손상으로부터 반도체 칩(120)을 보호한다. 구체적으로, 밀봉재(150)는 리드 프레임(110)의 소정 부분, 반도체 칩(120), 그리고 와이어(140)를 밀봉할 수 있다. 이러한 밀봉재(150)는 레진과 같은 폴리머로 형성될 수 있다. 예컨대, 밀봉재(150)는 EMC(Epoxy Molding Compound)로 형성될 수 있다.The sealing material 150 seals the semiconductor chip 120 to protect the semiconductor chip 120 from external physical and / or chemical damage. Specifically, the sealing material 150 can seal a predetermined portion of the lead frame 110, the semiconductor chip 120, and the wire 140. [ Such a sealing material 150 may be formed of a polymer such as a resin. For example, the sealing material 150 may be formed of an epoxy molding compound (EMC).

도시된 바와 같이, 밀봉재(150)는 노출된 리드 프레임(110)의 노출된 부분을 기준으로 상부가 더 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 밀봉재(150)의 상부 두께(Du)는 밀봉재(150)의 하부 두께(Dd1)보다 더 클 수 있다. 이와 같이, 밀봉재(150)의 하부 두께(Dd1)가 밀봉재(150)의 상부 두께(Du)보다 더 얇게 되는 구조는 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하면에 절연 블록(130)을 배치하고, TCM 기술을 이용하여 몰딩 공정을 진행함으로써 구현될 수 있다. 즉, 절연 블록(130)을 배치하여 TCM 기술을 적용함으로써, 밀봉재(150)의 제1 하부 두께(Dda1)를 최소화할 수 있고, 그에 따라 밀봉재(150)의 하부 두께(Dd1)가 감소하여 밀봉재의 상부 두께(Du)보다 얇게 될 수 있다.As shown, the sealing material 150 may be formed thicker on the basis of the exposed portion of the exposed lead frame 110. That is, the upper thickness Du of the sealing material 150 may be larger than the lower thickness Dd1 of the sealing material 150. [ The structure in which the lower thickness Dd1 of the sealing material 150 is thinner than the upper thickness Du of the sealing material 150 is that the insulating block 130 is disposed on the lower surface of the die attach padding area DAP, And then the molding process is performed using the technique. That is, by applying the TCM technique by disposing the insulating block 130, the first lower thickness Dda1 of the sealing material 150 can be minimized, and the lower thickness Dd1 of the sealing material 150 is thereby reduced, The thickness D2 of the upper surface of the first substrate W1 may be smaller than the thickness of the upper surface Du of

참고로, 풀-팩 모듈 구조에서 열 방출 특성은 주로 밀봉재(150)의 제1 하부 두께(Dda1)에 의해 결정될 수 있다. 즉, 밀봉재(150), 예컨대 EMC의 열 전도도는 2.0 내지 2.2 W/m.K 정도이고, DBC(direct bonded copper) 기판 또는 세라믹 기판의 열 전도도는 20W/m.K 정도이다. 따라서, DBC 또는 세라믹 기반 모듈과 비슷한 정도로 열 방출 특성을 향상시키기 위해서, 밀봉재(150)의 제1 하부 두께(Dda1)를 얇게 하는 것이 바람직하다. 그러나 일반적인 풀-팩 모듈 구조의 경우 몰딩 공정 상의 제약으로 인해 밀봉재(150)의 제1 하부 두께(Dda1)를 400㎛ 이하로 할 수 없고, 그에 따라, 풀-팩 모듈의 열 방출 특성을 향상시키는데 한계가 있다. 한편, EMC의 열 전도도를 향상시키기 위하여 도전성 미세 필러(fine filler)를 포함시킨 미세 필러 EMC을 채용하는 것을 고려해 볼 수 있으나, 그러한 미세 필러 EMC의 경우 비용이 매우 비싸다는 단점이 있다.For reference, the heat release characteristic in the full-pack module structure can be determined mainly by the first lower thickness Dda1 of the sealing material 150. [ That is, the thermal conductivity of the sealing material 150, for example, EMC, is about 2.0 to 2.2 W / mK, and the thermal conductivity of DBC (direct bonded copper) substrate or ceramic substrate is about 20 W / mK. Therefore, it is desirable to thin the first lower thickness Dda1 of the sealing material 150 to improve the heat dissipation characteristics to a degree similar to DBC or ceramic-based modules. However, in the case of a general full-pack module structure, the first lower thickness Dda1 of the sealing material 150 can not be made to be 400 mu m or less due to the restriction in the molding process, thereby improving the heat release characteristics of the full- There is a limit. On the other hand, in order to improve the thermal conductivity of the EMC, it may be considered to employ a fine filler EMC including a conductive fine filler. However, such a fine filler EMC is disadvantageous in that it is very expensive.

본 실시예의 파워 모듈(100)은 파워 소자 칩들이 실장되는 리드 프레임(110) 부분, 즉 다이 어태치 패들 영역의 하부 면에 절연 블록(130)이 배치되고, 그러한 절연 블록(130)에 기초하여 다이 어태치 패들 영역 하부의 밀봉재의 두께가 최소화됨으로써, 파워 소자 칩들로부터 발생한 열이 밀봉재의 하면을 통해 빠르고 효율적으로 방출할 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 파워 모듈(100)은 상기 우수한 열 방출 특성을 기반으로 하여 신뢰성 및 수명이 현저히 향상된 파워 모듈을 구현할 수 있도록 한다.
The power module 100 of the present embodiment has the insulation block 130 disposed on the lower surface of the lead frame 110 portion where the power element chips are mounted, that is, the die attach paddle region, By minimizing the thickness of the sealing material under the die attach paddle region, heat generated from the power device chips can be released quickly and efficiently through the bottom surface of the sealing material. Accordingly, the power module 100 of the present embodiment can realize a power module with significantly improved reliability and life span based on the excellent heat radiation characteristics.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈에 대한 단면도로서, 설명의 편의를 위해 도 1에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a power module according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, the contents already described in FIG. 1 will be briefly described or omitted.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 파워 모듈(100a)은 절연 블록(130a)의 구조에서 도 1의 파워 모듈(100)과 다를 수 있다. 즉, 도 1의 파워 모듈(100)에서는 다이 어태치 패들 영역(DAP) 상에 실장되는 2개의 파워 소자 칩에 대응하여 2개의 절연 블록(130)이 배치되었지만, 본 실시에의 파워 모듈(100a)에서는 2개의 파워 소자 칩에 대응하여 1개의 절연 블록(130a)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2, the power module 100a of the present embodiment may be different from the power module 100 of FIG. 1 in the structure of the insulation block 130a. That is, in the power module 100 of FIG. 1, two insulating blocks 130 are disposed corresponding to two power device chips mounted on the die attach paddle area DAP. However, the power module 100a , One insulating block 130a may be disposed corresponding to two power device chips.

본 실시예의 절연 블록(130a)의 사이즈, 즉 절연 블록(130a)의 수평 단면적은 기능적인 측면을 고려할 때, 도 1의 파워 모듈(100)의 절연 블록(130)보다 클 수 있다. 한편, 본 실시예의 절연 블록(130a)의 두께는 도 1의 파워 모듈(100)의 절연 블록(130)과 마찬가지로 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하부에 형성되어야 할 밀봉재의 두께에 따라 적절히 결정될 수 있다. 또한, 절연 블록(130a)의 구조는 원기둥이나 다각 기둥 등과 같이 다양한 구조를 가질 수 있다.The size of the insulating block 130a of the present embodiment, that is, the horizontal cross-sectional area of the insulating block 130a may be larger than that of the insulating block 130 of the power module 100 of FIG. The thickness of the insulation block 130a of the present embodiment may be appropriately determined according to the thickness of the sealing material to be formed under the die attach padding area DAP as in the insulation block 130 of the power module 100 of FIG. have. In addition, the structure of the insulating block 130a may have various structures such as a cylinder or a polygonal column.

참고로, 도 1 및 도 2는 파워 모듈(100, 100a)에 대한 수직 단면도로서, 절단된 부분의 반도체 칩(120) 및 절연 블록(130, 130a)만을 도시하고 있다. 그러나 도 5b나 도 7을 통해 알 수 있듯이, 리드 프레임(110) 상에 다수 개의 반도체 칩이 실장되고, 또한 절연 블록(130, 130a)이 다수 개 배치될 수 있다. 따라서, 도 1 및 도 2의 파워 모듈(100, 100a)에서, 2개의 절연 블록(130)과 1개의 절연 블록(130a)은 절단된 부분에 배치된 절연 블록의 개수만을 의미하는 것이지 파워 모듈 전체에 배치되는 절연 블록의 개수를 의미하는 것은 아니다. 한편, 절연 블록의 기능을 고려할 때, 파워 모듈 전체에 걸쳐 하나의 절연 블록이 형성되는 구조가 배제되는 것은 아니다.
1 and 2 are vertical cross-sectional views of the power modules 100 and 100a, showing only the semiconductor chip 120 and the insulating blocks 130 and 130a of the cut portion. However, as shown in FIGS. 5B and 7, a plurality of semiconductor chips may be mounted on the lead frame 110, and a plurality of insulating blocks 130 and 130a may be disposed. Therefore, in the power modules 100 and 100a of FIGS. 1 and 2, the two insulating blocks 130 and one insulating block 130a only mean the number of insulating blocks disposed in the cut portion, But does not mean the number of insulating blocks disposed in the insulating block. On the other hand, considering the function of the insulating block, the structure in which one insulating block is formed over the entire power module is not excluded.

도 3은 도 1 또는 도 2의 파워 모듈에 적용될 수 있는 절연 블록의 수평 단면을 보여주는 평면도들로서, 이해의 편의를 위해 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.FIG. 3 is a plan view showing a horizontal section of an insulation block that can be applied to the power module of FIG. 1 or FIG. 2. FIG. 1 and FIG.

도 3을 참조하면, 도 1 또는 도 2의 파워 모듈(100, 100a)에 배치되는 절연 블록(130, 130a)은 기둥 형상을 가질 수 있고, 기둥 형상의 수평 단면은 다양한 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 절연 블록(130, 130a)의 수평 단면은 (a)의 원형, (b)의 타원형, (c)의 사각형 및 (d)의 팔각형 형태를 가질 수 있다. 물론, 절연 블록(130, 130a)의 수평 단면이 상기 예시들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 절연 블록(130, 130a)의 수평 단면은 삼각형, 오각형 등 다양한 다각형 형태를 가질 수 있다.Referring to FIG. 3, the insulating blocks 130 and 130a disposed in the power modules 100 and 100a of FIG. 1 or 2 may have a column shape, and the columnar horizontal cross-section may have various shapes. For example, as shown, the horizontal cross section of the insulating block 130, 130a may have a circular shape of (a), an oval of (b), a square of (c), and an octagon of (d). Of course, the horizontal cross section of the insulating block 130, 130a is not limited to the above examples. For example, the horizontal cross section of the insulating blocks 130 and 130a may have various polygonal shapes such as a triangle, a pentagon, and the like.

절연 블록(130, 130a)의 수평 단면이 원형, 타원형, 또는 다각형 형태를 가짐에 따라, 절연 블록(130, 130a)의 전체 구조는 원기둥, 타원 기둥, 또는 다각 기둥 등의 다양한 기둥 구조를 가질 수 있다. 한편, 도 1 또는 도 2의 파워 모듈(100, 100a)에서 볼 수 있듯이, 절연 블록(130, 130a)의 하면은 밀봉재(150)의 하면과 동일 평면을 이룰 수 있다. 그에 따라, 기둥 구조의 절연 블록(130, 130a)의 하면은 평면 형태를 가질 수 있다.
As the horizontal cross section of the insulating blocks 130 and 130a has a circular, elliptic, or polygonal shape, the overall structure of the insulating blocks 130 and 130a may have various columnar structures such as a cylinder, an elliptical column, have. The lower surfaces of the insulating blocks 130 and 130a may be flush with the lower surface of the sealing material 150, as shown in the power modules 100 and 100a of FIG. 1 or FIG. Accordingly, the bottom surfaces of the insulating blocks 130 and 130a having a columnar structure can have a planar shape.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 모듈에 대한 단면도로서, 설명의 편의를 위해 도 1에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.FIG. 4 is a cross-sectional view of a power module according to an embodiment of the present invention. For convenience of explanation, the contents already described in FIG. 1 are briefly described or omitted.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 파워 모듈(100b)은 밀봉재(150a)의 구조에서 도 1의 파워 모듈(100)과 다를 수 있다. 즉, 본 실시예의 파워 모듈(100b)에서, 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하부의 밀봉재(150a)의 제1 하부 두께(Dda2)는 절연 블록(130)의 두께(Dib)에 접착제(135)의 두께를 합한 두께보다 더 클 수 있다. 그에 따라, 절연 블록(130)의 하면이 밀봉재(150a)의 하면(152)으로부터 노출되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 4, the power module 100b of the present embodiment may be different from the power module 100 of FIG. 1 in the structure of the sealing material 150a. That is, in the power module 100b of the present embodiment, the first lower thickness Dda2 of the sealing material 150a under the die attach paddle area DAP is greater than the thickness of the adhesive 135 in the thickness Dib of the insulating block 130. [ May be greater than the sum of the thicknesses of the layers. The lower surface of the insulating block 130 may not be exposed from the lower surface 152 of the sealing material 150a.

지금까지 몇몇 실시예를 통해서, 절연 블록이 적용된 파워 모듈들에 대하여 설명하였다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 즉, 절연 블록이 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하면에 배치되고, 상기 절연 블록에 기초하여 다이 어태치 패들 영역(DAP)의 하부의 밀봉재의 두께를 최소화한 다양한 형태의 파워 모듈 구조는 모두 본 발명의 기술적 사상에 속한다고 할 것이다.
Up to now, through some embodiments, power modules to which an insulation block has been applied have been described. However, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments. That is, the various types of power module structures in which the insulation block is disposed on the lower surface of the die attach paddle area DAP and the thickness of the sealing material below the die attach paddle area DAP is minimized based on the insulation block, And it belongs to the technical idea of the invention.

도 5a 및 도 5b는 파워 모듈의 동작 시의 발열 상태를 보여주는 시뮬레이션 사진들로서, 5a는 파워 모듈 전체에 대하여 열에 대한 등곡선 형태로 발열 상태를 보여주고 있으며, 5b는 파워 모듈을 각 구성 요소들로 구분하여 해당 부분들의 발열 상태를 보여주고 있다.5A and 5B are simulation photographs showing a heat generation state at the time of operation of the power module. In FIG. 5A and 5B, a heating state is shown in the form of an equilateral line with respect to the whole power module. And shows the heating status of the corresponding parts.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도 5a의 파워 모듈에서 중앙에 짙은 색깔 부분이 가장 높은 발열 상태를 보여주는 영역으로, 그 영역은 파워 소자 칩들이 실장되는 영역이다. 이는 도 5b의 파워 모듈을 통해 더욱 명확히 알 수 있다. 즉, 도 5b의 파워 모듈에서 중앙에 가장 짙은 색깔 부분들 각각은 파워 소자 칩에 해당하고, 그러한 각각의 파워 소자 칩에서 가장 열이 높게 발생함을 알 수 있다. 예컨대, 파워 모듈의 동작 중에 파워 소자 칩에서 발생하는 열은 100℃ 이상일 수 있다.5A and 5B, in the power module of FIG. 5A, a dark color portion at the center shows the highest heat generation state, and the region is an area where the power device chips are mounted. This can be seen more clearly through the power module of FIG. 5B. That is, in the power module of FIG. 5B, each of the deepest color portions in the center corresponds to a power device chip, and it can be seen that the highest heat occurs in each of the power device chips. For example, the heat generated by the power device chip during operation of the power module may be at least 100 ° C.

파워 소자 칩들에서 발생한 열은 결국 파워 소자 칩들과 주변 소자들의 성능을 열화시키거나 동작 불능 상태를 야기하여, 전체 파워 모듈의 수명 및 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 우수한 성능의 파워 모듈을 구현하기 위해서는 파워 소자 칩들에서 발생한 열을 효율적으로 빠르게 방출시키는 것이 매우 중요하며, 본 실시예에의 파워 모듈에서는 파워 소자 칩들이 실장되는 부분, 즉 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하부의 밀봉재의 두께를 최소화함으로써, 열 방출 능력을 극대화할 수 있다.Heat generated in the power device chips may eventually degrade the performance of the power device chips and peripheral devices, or may cause the device to become inoperable, thereby degrading the lifetime and reliability of the entire power module. Therefore, in order to realize a power module with excellent performance, it is very important to efficiently and quickly release the heat generated from the power element chips. In the power module according to the present embodiment, the portion where the power element chips are mounted, It is possible to maximize the heat dissipation capability by minimizing the thickness of the sealing material under the lower electrode (DAP).

하기 표 1은 EMC 후면(B/S) 두께에 따른 IGBT 파워 소자 칩의 열저항(Rthjc)을 보여준다. 여기서, EMC 후면(B/S) 두께는 mm 단위로 표시되고, LU는 U-phase low side에 대응하는 IGBT를, LV는 V-phase low side에 대응하는 IGBT를, LW는 W-phase low side에 대응하는 IGBT를, HU는 U-phase high side에 대응하는 IGBT를, HV는 V-phase high side에 대응하는 IGBT를, 그리고 HW는 W-phase high side에 대응하는 IGBT를 의미할 수 있다. 한편, Rthjc는 thermal resistance, junction to case의 약자로 단위는 ℃/W 이다.
Table 1 below shows the thermal resistance (Rthjc) of the IGBT power device chip according to the EMC backside (B / S) thickness. LV is the IGBT corresponding to the V-phase low side, LW is the W-phase low side (LV) HU denotes an IGBT corresponding to a U-phase high side, HV denotes an IGBT corresponding to a V-phase high side, and HW denotes an IGBT corresponding to a W-phase high side. On the other hand, Rthjc is abbreviation of thermal resistance, junction to case, and its unit is ℃ / W.

EMC B/S THK, mmEMC B / S THK, mm Rthjc_IGBT_LURthjc_IGBT_LU Rthjc_IGBT_LVRthjc_IGBT_LV Rthjc_IGBT_LWRthjc_IGBT_LW Rthjc_IGBT_HURthjc_IGBT_HU Rthjc_IGBT_HVRthjc_IGBT_HV Rthjc_IGBT_HWRthjc_IGBT_HW 0.250.25 3.613.61 3.853.85 3.783.78 2.942.94 2.412.41 2.792.79 0.350.35 4.344.34 4.634.63 4.544.54 3.413.41 2.812.81 3.243.24 0.450.45 4.954.95 5.265.26 5.155.15 3.803.80 3.163.16 3.633.63 0.550.55 5.485.48 5.815.81 5.685.68 4.154.15 3.483.48 3.963.96 0.650.65 5.955.95 6.306.30 6.146.14 4.464.46 3.763.76 4.284.28

표 1을 통해 확인할 수 있듯이, EMC의 후면의 두께가 얇아질수록 열 저항이 감소함을 알 수 있다. 따라서, EMC의 후면, 예컨대, 도 1의 파워 모듈(100)에서 밀봉재(150)의 제1 하부 두께(Dda1)를 얇게 하여 열 저항을 낮춤으로써, 전체 파워 모듈의 열 방출 성능을 향상시킬 수 있다. 참고로, 일반적으로 양산되고 있는 파워 모듈의 EMC 후면의 두께는 0.65mm 이상일 수 있다.As can be seen from Table 1, it can be seen that as the thickness of the back surface of the EMC becomes thinner, the thermal resistance decreases. Therefore, the heat dissipation performance of the entire power module can be improved by reducing the thermal resistance by thinning the first lower thickness Dda1 of the sealing material 150 in the rear surface of the EMC, for example, the power module 100 of FIG. . For reference, the thickness of the back EMC of a power module, which is generally in production, may be 0.65 mm or more.

도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 파워 모듈을 제조하는 과정을 보여주는 단면도들로서, 설명의 편의를 위해 도 1을 함께 참조하여 설명한다.6A to 6G are cross-sectional views illustrating a process of fabricating the power module of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention, and will be described with reference to FIG. 1 for convenience of description.

도 6a를 참조하면, 리드 프레임(110) 상에 반도체 칩(120)을 실장한다. 구체적으로, 제1 리드 프레임(112)에 파워 소자 칩(122)을 실장하고, 제2 리드 프레임(114)에 컨트롤 소자 칩(124)을 실장한다. 여기서, 반도체 칩들의 실장은 솔더링 접착층, 소결 접착층, 디퓨전 솔더링 접착층, 에폭시 접착층 중 어느 하나의 접착층(125)을 통해 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 6A, the semiconductor chip 120 is mounted on the lead frame 110. Specifically, the power element chip 122 is mounted on the first lead frame 112, and the control element chip 124 is mounted on the second lead frame 114. Here, the mounting of the semiconductor chips may be performed through an adhesive layer 125 of any one of a soldering adhesive layer, a sintering adhesive layer, a diffusion soldering adhesive layer, and an epoxy adhesive layer.

한편, 도면에서, 파워 소자 칩(122)이 실장되는 제1 리드 프레임(112) 부분만을 다이 어태치 패들 영역(DAP)이라고 표시하고 있는데, 제2 리드 프레임(114) 상의 컨트롤 소자 칩(124)이 실장되는 부분도 다이 어태치 패들 영역(DAP)에 해당할 수 있음은 물론이다.In the drawing, only the portion of the first lead frame 112 on which the power element chip 122 is mounted is referred to as a die attach paddle region DAP. However, in the control element chip 124 on the second lead frame 114, It is a matter of course that the portion to which the light emitting diode is mounted corresponds to the die attach paddle region DAP.

한편, 제1 리드 프레임(112)에는 벤딩 부분(BP)이 형성되어 다이 어태치 패들 영역(DAP)이 제1 리드 프레임(112)의 다른 부분이나 제2 리드 프레임(114)보다 낮은 부분에 위치할 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 다이 어태치 패들 영역(DAP)을 되도록 밀봉재 하면으로 가깝게 배치하여 열 방출을 용이하게 하기 위함이다.The bending portion BP is formed in the first lead frame 112 so that the die attach padding region DAP is positioned at a lower portion of the first lead frame 112 or lower than the second lead frame 114 can do. This is because the die attach paddle area DAP is disposed as close as possible to the bottom surface of the sealing material as described above to facilitate heat release.

도 6b를 참조하면, 절연 블록(130)이 배치될 부분에 접착제(135)를 부착한다. 즉, 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하면 상에 접착제(135)를 부착한다. 접착제(135)는 에폭시 접착제 또는 필름 접착제일 수 있다. 이러한 접착제(135)는 절연 블록(130)의 수평 단면적에 맞추어 적당한 사이즈로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 1의 파워 모듈(100)에서와 같이 절단된 부분에 대응하여 절연 블록(130)이 2개 배치되는 경우에 2개의 접착제(135)가 부착될 수 있고, 도 2의 파워 모듈(100a)에서와 같이 절단된 부분에 대응하여 절연 블록(130a)이 1개 배치되는 경우에 1개의 접착제(135)가 부착될 수 있다.Referring to FIG. 6B, an adhesive 135 is attached to a portion where the insulating block 130 is to be disposed. That is, the adhesive 135 is attached on the lower surface of the die attach paddle area DAP. The adhesive 135 may be an epoxy adhesive or a film adhesive. The adhesive 135 may be formed in an appropriate size in accordance with the horizontal cross-sectional area of the insulating block 130. For example, in the case where two insulating blocks 130 are disposed corresponding to the cut portions as in the power module 100 of FIG. 1, two adhesives 135 may be attached, and the power modules 100a , One adhesive 135 may be attached when one insulating block 130a is disposed corresponding to the cut portion as shown in FIG.

도 6c를 참조하면, 접착제(135) 상에 절연 블록(130)을 배치하여 접착시킨다. 절연 블록(130) 접착 시에, 절연 블록(130) 접착의 견고성을 높이기 위하여 열처리(curing)가 동반될 수 있다. 이러한 절연 블록(130)의 형성은 반도체 칩(120)을 리드 프레임(110)에 실장시키는 것과 동일 또는 유사한 공정으로 진행될 수 있다.Referring to FIG. 6C, an insulating block 130 is disposed on the adhesive 135 and adhered thereto. During the bonding of the insulating block 130, curing may be accompanied to enhance the firmness of the bonding of the insulating block 130. The formation of the insulating block 130 may be performed in the same or similar process as that of mounting the semiconductor chip 120 on the lead frame 110. [

절연 블록(130)은 원 기둥, 타원형 기둥, 또는 다각형 기둥 등 다양한 기둥 형태를 가짐을 도 3의 설명 부분에서 전술한 바와 같다.The insulating block 130 has various columnar shapes such as a circular column, an elliptical column, or a polygonal column, as described above in the description of FIG.

한편, 절연 블록(130)의 두께(Dib)는 이후 몰딩 공정 중에 TCM 기술을 통해 형성하고자 하는 밀봉재(150)의 두께를 고려하여 결정될 수 있다. 예컨대, 절연 블록(130)은 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하부에 배치되는 밀봉재(150)의 제1 하부 두께(Dda1)를 고려하여 적절한 두께를 가질 수 있다.The thickness Dib of the insulating block 130 may be determined in consideration of the thickness of the sealing material 150 to be formed through the TCM technique during the molding process. For example, the insulation block 130 may have an appropriate thickness in consideration of the first lower thickness Dda1 of the sealing material 150 disposed under the die attach paddle area DAP.

참고로, 절연 블록(130)의 두께(Dib) 및 그에 따른 밀봉재(150)의 제1 하부 두께(Dda1)가 얇을수록 파워 모듈(100)의 열 방출 성능이 우수할 수 있다. 그러나 밀봉재(150)가 반도체 칩(120)을 외부의 물리적 및/또는 화학적 손상으로부터 보호하고 전체 파워 모듈의 외형을 유지 및 지지하는 기능을 한다는 점을 고려하여, 밀봉재(150)의 제1 하부 두께(Dda1)는 소정 두께 이상으로 형성할 수 있다.For reference, the thinner the thickness Dib of the insulating block 130 and the first lower thickness Dda1 of the sealing material 150, the better the heat dissipation performance of the power module 100 can be. However, considering that the sealing material 150 protects the semiconductor chip 120 from external physical and / or chemical damage and maintains and supports the overall shape of the power module, the first lower thickness of the sealing material 150 (Dda1) may be formed to have a predetermined thickness or more.

도 6d를 참조하면, 반도체 칩들(120) 사이와, 반도체 칩(120)과 리드 프레임(110) 사이에 와이어 본딩 공정을 수행한다. 이러한 와이어 본딩 공정을 통해, 반도체 칩(120)과 반도체 칩(120), 그리고 반도체 칩(120)과 리드 프레임(110)이 와이어(140)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 와이어(140)는 Al, 또는 Cu로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 은(Ag)이나 금(Au) 등과 같은 전기 전도도가 좋은 금속으로 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 6D, a wire bonding process is performed between the semiconductor chips 120 and between the semiconductor chip 120 and the lead frame 110. Through the wire bonding process, the semiconductor chip 120 and the semiconductor chip 120, and the semiconductor chip 120 and the lead frame 110 can be electrically connected through the wire 140. The wire 140 may be composed of Al or Cu. However, the present invention is not limited to this, and may be formed of a metal having good electric conductivity such as silver (Ag) or gold (Au).

도 6e를 참조하면, 와이어 본딩 공정 후, 반도체 칩(120)이 실장된 리드 프레임(110)을 이동형(moving type) 몰드(mold, 210) 내에 배치하고 몰딩 공정을 수행한다. 이동형 몰드(210)는 상부 몰드(212) 및 하부 몰드(214)를 포함할 수 있고, 상부 몰드(212) 및 하부 몰드(214) 중 적어도 하나는 상하로 이동될 수 있다. 한편, 상부 몰드(212) 및 하부 몰드(214) 사이의 비어있는 공간을 몰드 캐비티(mold cavity)라 한다. 몰딩 공정에서 반도체 칩(120)이 실장된 리드 프레임(110)은 이동형 몰드(210)의 몰드 캐비티 내에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 6E, after the wire bonding process, the lead frame 110 having the semiconductor chip 120 mounted therein is placed in a moving type mold 210 and a molding process is performed. The movable mold 210 may include an upper mold 212 and a lower mold 214 and at least one of the upper mold 212 and the lower mold 214 may be moved up and down. On the other hand, an empty space between the upper mold 212 and the lower mold 214 is called a mold cavity. In the molding process, the lead frame 110 on which the semiconductor chip 120 is mounted can be disposed in the mold cavity of the movable mold 210.

한편, 몰딩 공정에 대한 이해의 편의를 위해, 리드 프레임(110)을 포함한 전체 파워 모듈 구조를 뒤집어서 도시하였다. 즉, 도 6e에는 이동형 몰드(210)의 몰드 캐비티 내에 도 1의 파워 모듈(100)이 상하 반전된 형태에 대응하는 구조가 도시되고 있다.On the other hand, for the sake of understanding of the molding process, the entire power module structure including the lead frame 110 is shown on the reverse side. That is, FIG. 6E shows a structure in which the power module 100 of FIG. 1 is vertically inverted in the mold cavity of the movable mold 210.

몰딩 공정은 이동형 몰드(210)의 어느 한쪽, 예컨대, 왼쪽 게이트(gate) 부분으로부터 유동성의 밀봉재(150b), 예컨대 유동성 EMC를 주입하여 오른쪽 벤트(vent) 부분으로 흐르게 하여 몰드 캐비티 내를 채움으로써, 몰드 캐비티 내에 배치된 리드 프레임(110)을 밀봉재(150b)로 둘러싸는 공정을 의미한다. 몰딩 공정에서 EMC가 균일하고 보이드(void) 없이 리드 프레임(110)을 둘러싸도록 하기 위해서, 균형 잡힌 EMC 흐름이 이루어져야 한다. 이러한 균형 잡힌 EMC 흐름을 위해 리드 프레임(110)은 몰드 캐비티 내의 상하 중간 위치에 배치될 수 있다.The molding process is performed by injecting a fluid sealing material 150b, for example, a flowable EMC from one of the movable mold 210, for example, the gate of the movable mold 210, into the right vent portion to fill the mold cavity, And the step of enclosing the lead frame 110 disposed in the mold cavity with the sealing material 150b. In order to ensure that the EMC is uniform in the molding process and surrounds the lead frame 110 without voids, a balanced EMC flow must be made. For this balanced EMC flow, the lead frame 110 may be disposed at the upper and lower middle positions in the mold cavity.

도시된 바와 같이 리드 프레임(110), 특히 외곽 부분의 리드 프레임(110) 부분은 상부 몰드(212) 및 하부 몰드(214)로부터 동일한 거리로 배치되고, 그에 따라, 밀봉재(150b) 흐름 공정이 완료된 후에 밀봉재(150b)의 상부 두께(Du) 및 최초 하부 두께(Dd0)는 거의 동일하게 될 수 있다. 한편, 밀봉재(150b) 흐름 공정이 완료된 후에, 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하부 부분의 밀봉재(150b)는 최초 제1 하부 두께(Dda0)를 가질 수 있다.As shown, the lead frame 110, particularly the lead frame 110 portion of the outer portion, is disposed at the same distance from the upper mold 212 and the lower mold 214, and thus the flow of the sealing material 150b is completed The upper thickness Du and the initial lower thickness Dd0 of the sealing material 150b may be substantially the same. On the other hand, after the sealing process of the sealing material 150b is completed, the sealing material 150b in the lower portion of the die attach padding region DAP may have the initial first lower thickness Dda0.

참고로, 리드 프레임(110)이 몰드 캐비티 내의 상하 중간 위치에 배치되지 않고, 어느 한쪽으로 치우쳐 배치되는 경우 넓은 공간 쪽으로 밀봉재의 흐름이 빠른 반면, 좁은 공간 쪽으로의 밀봉재의 흐름은 늦어져 좁은 공간 쪽에 밀봉재가 일부 채워지지 않거나 다수의 보이드가 발생되어 몰딩 불량이 야기될 수 있다. 따라서, 리드 프레임(110)은 몰드 캐비티 내에 상하 균형이 맞도록 중간 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 밀봉재(150b)의 최초 제1 하부 두께(Dda0)를 너무 얇게 하는 경우, 와이어(140)의 스위핑(sweeping)이나 쌔깅(sagging) 문제가 발생하여 와이어의 단락이나 오픈 발생할 수 있다. 그에 따라, 밀봉재(150b)의 최초 제1 하부 두께(Dda0)를 400㎛ 미만으로 하여 몰딩 공정을 진행하는 것은 매우 힘들다. 여기서, 스위핑은 와이어가 밀봉재의 흐름에 따라 한쪽 방향으로 휘어지는 현상을 의미하고, 쌔깅은 와이어가 밀봉재의 흐름에 따른 휘어짐에 기인하여 하부로 쳐지는 현상을 의미한다.For reference, when the lead frame 110 is not disposed at the upper and lower middle positions in the mold cavity, the sealing material flows to the wide space toward the narrow space, and the flow of the sealing material toward the narrow space is delayed, The sealing material may not be partially filled or a large number of voids may be generated, which may cause molding defects. Therefore, it is preferable that the lead frame 110 is disposed at an intermediate position so as to be vertically balanced in the mold cavity. In addition, if the initial first lower thickness Dda0 of the sealing material 150b is too thin, sweeping or sagging of the wire 140 may occur, resulting in shorting or opening of the wire. Accordingly, it is very difficult to carry out the molding process by setting the initial first lower thickness Dda0 of the sealing material 150b to less than 400 mu m. Here, sweeping refers to a phenomenon in which the wire is bent in one direction in accordance with the flow of the sealing material, and gagging refers to a phenomenon in which the wire is stuck to the bottom due to bending due to the flow of the sealing material.

몰딩 공정에서 리드 프레임(110)의 비틀림이나 휘어짐 등을 방지하기 위하여 하부 몰드(214)에서 돌출된 지지 핀(250)이 리드 프레임(110)을 지지한다. 몰딩 공정에서 밀봉재(150b)가 한 방향으로 흐르면서 리드 프레임(110)에 힘을 가하기 때문에 그러한 힘에 의해 리드 프레임(110)이 비틀리거나 휘어질 수 있다. 또한, 몰딩 공정은 밀봉재(150b)의 유동성을 유지하기 위하여 비교적 높은 온도, 예컨대, 175℃ 이상으로 진행되고, 이러한 고온의 몰딩 공정에서 리드 프레임(110)의 불균일한 열 팽창에 의해서 비틀림이나 휘어짐이 발생할 수 있다. 따라서, 그러한 리드 프레임(110)의 비틀림이나 휘어짐을 방지하기 위하여 지지 핀(250)이 배치되어 리드 프레임(110)을 지지할 수 있다.A support pin 250 protruding from the lower mold 214 supports the lead frame 110 to prevent twisting, warping, and the like of the lead frame 110 in the molding process. Since the sealing material 150b flows in one direction in the molding process, the lead frame 110 may be twisted or warped due to the force applied to the lead frame 110. [ In order to maintain the fluidity of the sealing material 150b, the molding process proceeds at a relatively high temperature, for example, 175 DEG C or higher. In such a high-temperature molding process, uneven thermal expansion of the lead frame 110 causes twisting and warping Lt; / RTI > Therefore, a support pin 250 may be disposed to support the lead frame 110 to prevent such lead frame 110 from being twisted or warped.

한편, 상부 몰드(212)로부터 돌출되어 리드 프레임(110)을 지지하도록 하는 지지 핀이 더 배치되도록 하는 것을 고려할 수 있으나, 차후의 TCM 공정을 진행하기 위하여 상부 몰드(212)와 밀봉재(150b) 사이에 릴리즈 필름(release film, 미도시)이 배치되기 때문에 상부 몰드(212)로부터 돌출된 지지 핀은 배치되지 않을 수 있다. 또한, 차후 TCM 기술 적용 시에 절연 블록(130)이 어느 정도 리드 프레임을 지지하는 기능을 수행할 수 있다.
It is also possible to consider that the support pins projecting from the upper mold 212 and supporting the lead frame 110 are further disposed. However, in order to proceed with the subsequent TCM process, the upper mold 212 and the sealing member 150b Since the release film (not shown) is disposed on the upper mold 212, the support pins projecting from the upper mold 212 may not be disposed. In addition, the insulation block 130 can perform a function of supporting the lead frame to some extent in the future application of the TCM technology.

도 6f를 참조하면, 이동형 몰드(210)의 기능을 이용하여 몰딩 공정에 TCM 기술을 적용한다. TCM 기술은 상부 몰드(212) 또는 하부 몰드(214) 중 어느 하나를 상하로 이동하여 밀봉재(150)를 압축함으로써, 밀봉재(150)의 두께를 줄이는 기술을 의미할 수 있다. 본 실시예에서는 상부 몰드(212)를 굵은 화살표 방향으로 이동시켜 밀봉재(150)의 최초 제1 하부 두께(Dda0)를 제1 하부 두께(Dda1)로 감소시킬 수 있다. 한편, TCM 기술은 유동성 밀봉재가 굳어지는 시간 내, 예컨대, 밀봉재인 유동성 EMC 물질의 겔화 시간(gelation time) 내에 이루어져야 함은 물론이다.Referring to FIG. 6F, the TCM technique is applied to the molding process using the function of the movable mold 210. The TCM technique may mean a technique of reducing the thickness of the sealing material 150 by moving either the upper mold 212 or the lower mold 214 up and down to compress the sealing material 150. The first lower thickness Dda0 of the sealing material 150 can be reduced to the first lower thickness Dda1 by moving the upper mold 212 in the direction of the thick arrow. On the other hand, the TCM technique is of course required to be performed within a time when the fluidic sealing material hardens, for example, within the gelation time of the fluidic EMC material as the sealing material.

앞서 상부 몰드(212) 및 하부 몰드(214) 중 어느 하나를 상하로 이동시킨다는 의미는 본 도면에서와 같이 상하 반전된 구조의 파워 모듈(100)이 이동형 몰드에 배치되는 경우에, 상부로 배치된 상부 몰드(212)가 하부로 이동하여 밀봉재(150)가 압축되는 것을 의미하고, 만약, 파워 모듈(100)이 반전된 형태가 아니고 도 1과 같은 구조로 이동형 몰드에 배치되는 경우에 하부에 배치된 하부 몰드(214)가 상부로 이동하여 밀봉재(150)가 압축되는 것을 의미할 수 있다. 결국, 제1 리드 프레임(110)의 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하면에 대향하는 상부 또는 하부 쪽의 몰드가 이동하여 밀봉재를 압축하여 밀봉재(150)의 최초 제1 하부 두께(Dda0)를 제1 하부 두께(Dda1)로 감소시키게 된다. 이하, 이해의 편의를 위해 상부 몰드(212)만이 이동하는 것으로 기술한다.The movement of any one of the upper mold 212 and the lower mold 214 in the up and down direction means that in the case where the power module 100 having the vertically inverted structure is disposed in the movable mold as in this drawing, It means that the upper mold 212 moves downward and the sealing material 150 is compressed. If the power module 100 is not inverted but is arranged in the movable mold with the structure shown in FIG. 1, The lower mold 214 is moved upward and the sealing material 150 is compressed. As a result, the upper or lower mold opposed to the lower surface of the die attach paddle area DAP of the first lead frame 110 moves and compresses the sealing material so that the initial first lower thickness Dda0 of the sealing material 150 becomes smaller 1 < / RTI > lower thickness (Dda1). Hereinafter, for convenience of understanding, it is described that only the upper mold 212 moves.

TCM 기술에서 상부 몰드(212)의 이동 거리는 다이 어태치 패들 영역(DAP) 하면에 배치된 절연 블록(130)의 두께에 의해 결정될 수 있다. 즉, 상부 몰드(212)가 하부로 이동하다가 절연 블록(130)의 하면에 닿게 되면 상부 몰드(212)의 이동이 종료될 수 있다. 상부 몰드(212)가 절연 블록(130)의 하면에 닿을 때까지 이동하므로, 밀봉재(150)의 하면은 절연 블록(130)의 하면과 동일 평면을 이룰 수 있고, 또한, 밀봉재(150)의 하면으로부터 절연 블록(130)의 하면이 노출될 수 있다.The travel distance of the upper mold 212 in the TCM technique may be determined by the thickness of the insulating block 130 disposed on the lower surface of the die attach paddle area DAP. That is, when the upper mold 212 moves downward and touches the lower surface of the insulating block 130, the movement of the upper mold 212 may be terminated. The lower surface of the sealing member 150 may be flush with the lower surface of the insulating block 130 and the lower surface of the sealing member 150 may be flush with the lower surface of the insulating block 130. [ The lower surface of the insulating block 130 may be exposed.

한편, 도 4의 파워 모듈(100b)에서와 같이 절연 블록(130)의 하면이 밀봉재(150)의 하면으로부터 노출되지 않는 구조의 경우는 상부 몰드(212)가 절연 블록(130)의 하면에 닿기 전에 상부 몰드(212)의 이동이 종료될 수도 있다.4, when the lower surface of the insulating block 130 is not exposed from the lower surface of the sealing material 150, the upper mold 212 contacts the lower surface of the insulating block 130, The movement of the upper mold 212 may be terminated before.

도 6g를 참조하면, TCM 기술 적용 후, 지지 핀(250)을 파워 모듈로부터 제거하고, 또한 파워 모듈(100)을 이동형 몰드(210)로부터 분리하여, 도 1과 같은 파워 모듈(100)을 완성한다. 한편, 파워 모듈(100)을 이동형 몰드(210)로부터 분리하는 과정에서, 상부 몰드(212)와 밀봉재(150) 사이에 릴리즈 필름(미도시)이 존재하여 분리가 좀더 용이하게 진행될 수 있다.Referring to FIG. 6G, after applying the TCM technology, the support pin 250 is removed from the power module and the power module 100 is separated from the movable mold 210 to complete the power module 100 as shown in FIG. do. Meanwhile, in the process of separating the power module 100 from the movable mold 210, a release film (not shown) may exist between the upper mold 212 and the sealing material 150 to facilitate the separation.

도 7은 도 1의 파워 모듈의 후면 부분을 보여주는 사시도이다.7 is a perspective view showing a rear portion of the power module of FIG.

도 7을 참조하면, 파워 모듈(100)의 후면 부분, 즉 파워 모듈(100)의 밀봉재(150)의 후면 부분이 도시되고 있는데, 전술한 바와 같이 절연 블록(130)의 하면이 밀봉재(150) 후면으로부터 노출되어 있음을 확인할 수 있다.7, the rear surface of the power module 100, that is, the rear surface of the sealing material 150 of the power module 100 is shown. As described above, the bottom surface of the insulating block 130 is covered with the sealing material 150, It can be confirmed that the rear surface is exposed.

한편, 도 7에서 6개의 절연 블록(130)이 배치되고 있지만 이는 예시적인 것이고 다른 개수, 예컨대 7개 이상 또는 5개 이하의 개수로 절연 블록(130)이 배치될 수 있음은 물론이다. 또한, 어느 한쪽에 치우치지 않고 파워 모듈(100)의 밀봉재(150)의 후면 전체에 걸쳐서 배치될 수 있다. 다만, 다이 어태치 패들 영역(DAP)부분의 밀봉재(150)의 두께를 최소화하기 위해 절연 블록(130)이 배치되므로, 절연 블록(130)은 다이 어태치 패들 영역(DAP)이 존재하는 부분에 배치될 수 있다.In FIG. 7, six insulating blocks 130 are disposed, but it is to be understood that the insulating blocks 130 may be arranged in a different number, for example, seven or more or five or less. Further, it can be disposed over the entire rear surface of the sealing material 150 of the power module 100 without being deviated to any one side. However, since the insulation block 130 is disposed to minimize the thickness of the sealing material 150 in the die attach paddle area DAP, the insulation block 130 is formed in a portion where the die attach paddle area DAP exists .

참고로, 도 7에서 리드 프레임(110)이 밀봉재(150) 외곽에서 상방(후면을 기준으로 상면 방향)으로 휘어져 있는데, 앞서 도 1, 도 2 및 도 4 등에서의 파워 모듈(100, 100a, 100b)은 리드 프레임(110)이 휘어지기 전까지만 도시된 것이다. In FIG. 7, the lead frame 110 is bent upwardly (in the direction of the upper surface with respect to the rear surface) at the outer side of the sealing material 150, and the power modules 100, 100a, 100b Is shown only until the lead frame 110 is bent.

지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100, 100a, 100b: 파워 모듈, 110: 리드 프레임, 112: 제1 리드 프레임, 114: 제2 리드 프레임, 120: 반도체 칩, 122: 파워 소자 칩, 124: 컨트롤 소자 칩, 125: 접착층, 130, 130a: 절연 블록, 135: 접착제, 140: 와이어, 150, 150a, 150b: 밀봉재, 210: 이동형 몰드, 212: 상부 몰드, 214: 하부 몰드, 250: 지지 핀The semiconductor chip includes a power element chip, a control device chip, and an adhesive layer. The semiconductor chip includes a semiconductor chip, a semiconductor chip, and a semiconductor chip. The present invention relates to a mold for inserting a mold into a mold and a mold for molding the mold,

Claims (21)

리드 프레임;
상기 리드 프레임의 상면 상에 배치된 적어도 하나의 반도체 칩;
상기 리드 프레임 및 상기 적어도 하나의 반도체 칩을 밀봉하는 밀봉재; 및
상기 리드 프레임의 하면 상에 배치되어 상기 리드 프레임의 하면을 지지하는 적어도 하나의 절연 블록;을 포함하는 파워 모듈.Lead frame;
At least one semiconductor chip disposed on an upper surface of the lead frame;
A sealing material sealing the lead frame and the at least one semiconductor chip; And
And at least one insulating block disposed on a lower surface of the lead frame to support a lower surface of the lead frame. 제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 절연 블록의 두께는 상기 리드 프레임 하부의 상기 밀봉재의 두께의 기준이 되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the at least one insulating block is a reference of a thickness of the sealing material under the lead frame. 제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 절연 블록의 하면은 상기 밀봉재의 하면으로부터 노출된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.The method according to claim 1,
And the lower surface of the at least one insulating block is exposed from the lower surface of the sealing material. 제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 절연 블록은 상기 리드 프레임 하면에서 상기 반도체 칩이 배치된 부분에 대응하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the at least one insulating block is disposed at a position corresponding to a portion where the semiconductor chip is disposed on the bottom surface of the lead frame. 제4 항에 있어서,
상기 반도체 칩은 파워 소자 칩 및 컨트롤 소자 칩을 포함하며,
상기 리드 프레임은 상기 파워 소자 칩이 배치된 제1 리드 프레임 및 상기 컨트롤 소자 칩이 배치된 제2 리드 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.5. The method of claim 4,
Wherein the semiconductor chip includes a power device chip and a control device chip,
Wherein the lead frame includes a first lead frame in which the power device chip is disposed and a second lead frame in which the control device chip is disposed. 제5 항에 있어서,
상기 제1 리드 프레임은 하측으로 구부러진 굴곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈. 6. The method of claim 5,
Wherein the first lead frame includes a downwardly curved bent portion. 제1 항에 있어서,
상기 리드 프레임 및 적어도 하나의 반도체 칩은 와이어 본딩을 통해 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the lead frame and at least one semiconductor chip are electrically connected through wire bonding. 제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 절연 블록은 몰딩 온도에 내성이 있는 절연 물질을 포함하며,
에폭시(epoxy) 접착제 또는 필름 접착제를 통해 상기 리드 프레임의 하면 상에 접착되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the at least one insulating block comprises an insulating material resistant to the molding temperature,
And is adhered to the lower surface of the lead frame through an epoxy adhesive or a film adhesive. 제1 항에 있어서,
상기 리드 프레임의 하부의 상기 밀봉재의 두께는 400㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 파워 모듈.The method according to claim 1,
And the thickness of the sealing material under the lead frame is 400 占 퐉 or less. 리드 프레임의 상면 상에 적어도 하나의 반도체 칩을 고정하는 단계;
상기 리드 프레임의 하면 상에 적어도 하나의 절연 블록을 고정하는 단계;
상기 리드 프레임 및 상기 적어도 하나의 반도체 칩을 전기적으로 연결하는 단계;
이동형(moving type) 몰드(mold)로 형성된 몰드 캐비티(mold cavity) 내에 상기 리드 프레임을 배치하고 밀봉재를 주입하는 단계; 및
상기 이동형 몰드를 이동하여 상기 밀봉재를 압축시키는 단계;를 포함하는 파워 모듈 제조방법.Fixing at least one semiconductor chip on an upper surface of the lead frame;
Fixing at least one insulating block on the lower surface of the lead frame;
Electrically connecting the lead frame and the at least one semiconductor chip;
Disposing the lead frame in a mold cavity formed of a moving type mold and injecting a sealing material; And
And moving the movable mold to compress the sealing material. 제10 항에 있어서,
상기 이동형 몰드는 상기 리드 프레임의 하면 방향에 배치된 제1 몰드 및 상기 리드 프레임의 상면에 배치된 제2 몰드를 구비하고,
상기 밀봉재를 압축시키는 단계에서, 상기 제1 몰드가 상기 적어도 하나의 절연 블록에 터치할 때까지 상기 제1 몰드가 이동하여 상기 밀봉재를 압축시키는 것을 특징으로 하는 파워 모듈 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the movable mold includes a first mold disposed in a lower direction of the lead frame and a second mold disposed on an upper surface of the lead frame,
Wherein the step of compressing the sealing material moves the first mold until the first mold touches the at least one insulating block to compress the sealing material. 제10 항에 있어서,
상기 밀봉재를 압축시키는 단계에서, 상기 적어도 하나의 절연 블록이 상기 밀봉재의 하면으로부터 노출되도록 상기 제1 몰드를 이동하여 상기 밀봉재를 압축시키는 것을 특징으로 하는 파워 모듈 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of compressing the sealing material compresses the sealing material by moving the first mold so that the at least one insulating block is exposed from the lower surface of the sealing material. 제10 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 절연 블록을 접착하는 단계에서, 상기 적어도 하나의 절연 블록을 에폭시 접착제 또는 필름 접착제를 이용하여 접착하고 열처리하는(curing) 것을 특징으로 하는 파워 모듈 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of bonding the at least one insulating block comprises bonding the at least one insulating block using an epoxy adhesive or a film adhesive and curing the at least one insulating block. 제10 항에 있어서,
상기 전기적으로 연결하는 단계에서, 와이어 본딩을 통해서 상기 리드 프레임 및 상기 적어도 하나의 반도체 칩을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the lead frame and the at least one semiconductor chip are electrically connected through wire bonding in the electrically connecting step. 제10 항에 있어서,
상기 밀봉재를 주입하는 단계에서, 지지 핀(support pin)이 상기 리드 프레임의 상면을 지지하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈 제조방법.11. The method of claim 10,
Characterized in that in the step of injecting the sealing material, a support pin supports an upper surface of the lead frame. 제15 항에 있어서,
상기 밀봉재를 압축시키는 단계 이후에, 상기 지지 핀을 제거하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈 제조방법.16. The method of claim 15,
And after the step of compressing the sealing material, the supporting pin is removed. 제10 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 반도체 칩은 파워 소자 칩 및 컨트롤 소자 칩을 포함하고,
상기 리드 프레임은 상기 파워 소자 칩이 고정되는 제1 리드 프레임 및 상기 컨트롤 소자 칩이 고정되는 제2 리드 프레임을 포함하며,
상기 적어도 하나의 반도체 칩을 고정하는 단계에서, 상기 파워 소자 칩을 상기 제1 리드 프레임의 상면 상에 고정하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the at least one semiconductor chip includes a power device chip and a control device chip,
Wherein the lead frame includes a first lead frame to which the power element chip is fixed and a second lead frame to which the control element chip is fixed,
Wherein the step of fixing the at least one semiconductor chip fixes the power device chip on the upper surface of the first lead frame. 제17 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 절연 블록을 접착하는 단계에서, 상기 적어도 하나의 절연 블록을 상기 제1 리드 프레임의 하면 상에 접착하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈 제조방법.18. The method of claim 17,
And bonding the at least one insulating block to the lower surface of the first lead frame in the step of bonding the at least one insulating block. 제1 리드 프레임을 포함하는 리드 프레임;
상기 제1 리드 프레임의 상면 상에 배치된 적어도 하나의 파워 소자 칩;
상기 제1 리드 프레임 및 상기 적어도 하나의 파워 소자 칩을 밀봉하는 밀봉재; 및
상기 제1 리드 프레임의 하면 상에 배치되어 상기 제1 리드 프레임의 하면을 지지하며, 상기 제1 리드 프레임의 하부에 형성된 상기 밀봉재의 하면으로부터 노출된 적어도 하나의 절연 블록;을 포함하는 파워 모듈.A lead frame including a first lead frame;
At least one power device chip disposed on an upper surface of the first lead frame;
A sealing material for sealing the first lead frame and the at least one power device chip; And
And at least one insulating block disposed on a lower surface of the first lead frame to support a lower surface of the first lead frame and exposed from a lower surface of the sealing material formed under the first lead frame. 제19 항에 있어서,
상기 리드 프레임은 제2 리드 프레임을 더 포함하고,
상기 제2 리드 프레임 상면 상에 컨트롤 소자 칩이 배치되며,
상기 리드 프레임, 상기 파워 소자 칩 및 상기 컨트롤 소자 칩은 와이어 본딩을 통해 전기적으로 서로 연결된 것을 특징으로 하는 파워 모듈.20. The method of claim 19,
Wherein the lead frame further comprises a second lead frame,
A control element chip is disposed on the upper surface of the second lead frame,
Wherein the lead frame, the power device chip, and the control device chip are electrically connected to each other through wire bonding. 제19 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 절연 블록의 두께는 상기 제1 리드 프레임 하부의 상기 밀봉재의 두께의 기준이 되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈.20. The method of claim 19,
Wherein a thickness of the at least one insulating block is a reference of a thickness of the sealing material under the first lead frame.
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