KR101745201B1 - Power module of double-faced cooling and method for producing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 양면냉각형 파워모듈은, 제1하부기판, 제1반도체칩, 제1리드프레임, 상부기판이 순차적으로 적층된 제1유닛, 제2하부기판, 제1리드프레임, 제2반도체칩, 상부기판이 순차적으로 적층된 제2유닛, 상기 제1반도체칩에 연결된 제1와이어, 상기 제2반도체칩에 연결된 제2와이어 및 상기 제1와이어 및 상기 제2와이어와 연결되어 작동 신호를 송수신하는 전송부를 포함한다.A two-sided cooling type power module according to the present invention comprises a first lower substrate, a first semiconductor chip, a first lead frame, a first unit in which an upper substrate is sequentially stacked, a second lower substrate, a first lead frame, A first wire connected to the first semiconductor chip, a second wire connected to the second semiconductor chip, and a second wire connected to the first wire and the second wire, And a transmitting unit for transmitting and receiving data.
Description
본 발명은 양면냉각형 파워모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조를 단순화하고 조립성을 향상시킨 양면냉각형 파워모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a double-sided cooling type power module and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a double-sided cooling type power module and a manufacturing method thereof.
파워모듈은 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동을 위해 사용되고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(M) 구동을 위해 통상적으로 6개의 스위치(S1~S6)를 구성시켜 모터를 작동시킨다. 이때 스위치(S1~S6)는 IGBT와 다이오드로 구성된 반도체칩으로써, 이 반도체칩에 작동 신호를 전송하여 전류의 흐름을 통제하게 된다.Power modules are used for driving motors in hybrid cars and electric vehicles. As shown in Fig. 1, six motors (S1 to S6) are normally configured to operate the motor for driving the motor M. At this time, the switches S1 to S6 are semiconductor chips composed of an IGBT and a diode, and transmit an operation signal to the semiconductor chip to control current flow.
반도체칩의 상, 하방에 각각 기판을 설치하고 그 기판의 외측면에 각각 냉각기를 설치한 양면냉각형 파워모듈은, 일반적인 단면냉각형 파워모듈에 비해 냉각 성능이 우수하고, 파워모듈의 크기를 보다 콤팩트하게 제조할 수 있기 때문에, 점차 그 사용이 증가하는 추세에 있다.A double-sided cooling type power module in which a substrate is provided on the upper and lower sides of a semiconductor chip and a cooling device is provided on the outer side of the substrate, respectively, has excellent cooling performance as compared with a general single-sided cooling type power module, It can be manufactured in a compact manner, and its use is gradually increasing.
종래의 양면냉각형 파워모듈은 하부기판, 반도체칩, 스페이서, 상부기판을 순차적으로 적층하여 제조되는데, 각 구성들의 사이에는 솔더재를 삽입하여 솔더링 공정을 통해 각 구성들을 결합시키게 된다.The conventional double-sided cooling type power module is manufactured by sequentially laminating a lower substrate, a semiconductor chip, a spacer, and an upper substrate. Solder materials are inserted between the respective components, and the components are combined through a soldering process.
반도체칩은 일부가 솔더재 외부로 노출되어 있는데, 이 노출된 면에는 반도체칩의 제어 신호를 송수신하는 와이어가 결합되어 있다. 이 와이어의 설치 공간을 확보하기 위해 스페이스를 설치할 필요가 있는 것이다.A part of the semiconductor chip is exposed to the outside of the solder material. A wire for transmitting / receiving a control signal of the semiconductor chip is coupled to the exposed surface. It is necessary to provide a space in order to secure the installation space of the wire.
스위치 두 개로 구성된 파워모듈을 설계할 때, 두 파워모듈의 배치를 상하 반전으로 배치할 경우 보다 컴팩트하고 단순한 회로 배치가 가능하다. 이러한 회로 배치가 도 3에 도시되어 있다.When designing a power module consisting of two switches, it is possible to arrange the power modules more compactly and simpler than when arranging the layout of the power modules upside down. This circuit arrangement is shown in Fig.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1하부기판(10)과 상부기판(30) 사이에 배치된 제1유닛은 스페이서(41)가 위쪽, 반도체칩(61)이 아래쪽에 배치되어 있지만, 제2하부기판(20)과 상부기판(30) 사이에 배치된 제2유닛은 스페이서(42)가 아래쪽, 반도체칩(62)이 위쪽에 배치되어 상하 반전된 배치를 보이고 있다.3, the first unit disposed between the first
이러한 배치를 이용하면 파워모듈의 부피를 감소시키고 양산성을 향상시킬 수 있지만, 반도체칩(61, 62)에 와이어를 설치할 공간이 한정되어 조립이 어려운 문제가 있었다.This arrangement can reduce the volume of the power module and improve the mass productivity, but the space for installing the wires in the
또한, 각각의 유닛을 조립할 때마다 스페이서를 배치해야 하므로, 공수가 증가하여 생산 시간이 증가하는 문제 또한 있었다.Further, since the spacers have to be disposed every time the units are assembled, there has been a problem that the air flow rate increases and the production time increases.
이에, 보다 생산성과 조립성이 향상된 양면냉각형 파워모듈의 구조와 그 제조 방법이 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a need for a structure and a manufacturing method of a double-sided cooling type power module with improved productivity and assemblability.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 단순화된 구조를 가지고 조립이 간편한 양면냉각형 파워모듈 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a double-sided cooling type power module having a simplified structure and being easy to assemble, and a manufacturing method thereof.
위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양면냉각형 파워모듈은, 제1하부기판, 제1반도체칩, 제1리드프레임, 상부기판이 순차적으로 적층된 제1유닛; 제2하부기판, 제1리드프레임, 제2반도체칩, 상부기판이 순차적으로 적층된 제2유닛; 상기 제1반도체칩에 연결된 제1와이어; 상기 제2반도체칩에 연결된 제2와이어; 및 상기 제1와이어 및 상기 제2와이어와 연결되어 작동 신호를 송수신하는 전송부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a double-sided cooling type power module comprising: a first unit in which a first lower substrate, a first semiconductor chip, a first lead frame, and an upper substrate are sequentially stacked; A second unit in which a second lower substrate, a first lead frame, a second semiconductor chip, and an upper substrate are sequentially stacked; A first wire connected to the first semiconductor chip; A second wire connected to the second semiconductor chip; And a transmission unit connected to the first wire and the second wire to transmit and receive an operation signal.
상기 제1리드프레임은, 상기 상부기판과 상기 제1하부기판 사이에 설치되어 상기 제1반도체칩과 접하는 제11리드프레임과, 상기 상부기판과 상기 제2하부기판 사이에 설치되어 상기 제2반도체칩과 접하는 제12리드프레임과, 상기 제1하부기판에 연결되되 상기 제1반도체칩과 접하지 않는 제13리드프레임과, 상기 제1와이어와 연결된 제1전송핀을 포함하고, 상기 제11리드프레임, 상기 제12리드프레임, 상기 제13리드프레임, 상기 제1전송핀은 서로 접하지 않도록 설치되는 것을 특징으로 한다.The first lead frame may include an eleventh lead frame disposed between the upper substrate and the first lower substrate and in contact with the first semiconductor chip and a second lead frame provided between the upper substrate and the second lower substrate, And a first transmission pin connected to the first wire and connected to the first lower substrate, a thirteenth lead frame not contacting the first semiconductor chip, and a first transmission pin connected to the first wire, wherein the eleventh lead The frame, the twelfth lead frame, the thirteenth lead frame, and the first transfer pin are disposed so as not to contact with each other.
상기 제1리드프레임은, 일체형으로 제조되고, 상기 상부기판과 상기 제1하부기판 및 상기 제2하부기판 사이에 적층된 이후에 트리밍되어 상기 제11리드프레임, 상기 제12리드프레임, 상기 제13리드프레임, 상기 제1전송핀으로 분할되는 것을 특징으로 한다.Wherein the first lead frame is manufactured in one piece and is trimmed after being laminated between the upper substrate and the first lower substrate and the second lower substrate to form the eleventh lead frame, A lead frame, and the first transmission pin.
상기 전송부는, 상기 제1반도체칩의 작동 신호를 송수신하는 상기 제1전송핀과, 상기 제2와이어에 연결되어 상기 제2반도체칩의 작동 신호를 송수신하는 제2전송핀으로 구성된 것을 특징으로 한다.The transfer unit may include the first transfer pin for transmitting and receiving an operation signal of the first semiconductor chip and the second transfer pin connected to the second wire to transmit and receive an operation signal of the second semiconductor chip .
상기 제1준비단계는, 상기 제1하부기판과 상기 제1반도체칩의 사이, 상기 제1반도체칩과 상기 제1리드프레임의 사이, 상기 제1리드프레임과 상기 제2하부기판의 사이에 각각 솔더를 배치시키고 가열하여 결합시키고, 상기 제2준비단계는, 상기 상부기판과 상기 제2반도체칩의 사이에 각각 솔더를 배치시키고 가열하여 결합시키며, 상기 몰딩하는 단계는, 상기 제1리드프레임과 상기 상부기판의 사이, 상기 제1리드프레임과 상기 제2반도체칩의 사이에 각각 솔더를 배치시키고 가열하여 결합시키는 것을 특징으로 한다.Wherein the first preparation step is a step between the first lower semiconductor substrate and the first semiconductor chip, between the first semiconductor chip and the first lead frame, between the first lead frame and the second lower substrate Wherein the solder is placed and heated to be bonded, and in the second preparation step, solder is disposed between the upper substrate and the second semiconductor chip, and the solder is heated and bonded, And the solder is disposed between the upper substrate and the first lead frame and between the upper semiconductor chip and the second semiconductor chip.
한편, 양면냉각형 파워모듈 제조방법은, 제1하부기판 및 제2하부기판을 같은 평면상에 배치하고, 상기 제1하부기판의 위에 제1반도체칩, 제1리드프레임을 순차적으로 적층하고 결합시키되, 상기 제1리드프레임과 상기 제2하부기판이 접하도록 결합된 하부 모듈을 제조하는 제1준비단계; 상부기판, 제2반도체칩, 제2리드프레임을 결합시켜 상부 모듈을 제조하는 제2준비단계; 제1와이어로 상기 제1반도체칩과 상기 제1리드프레임을 연결시키고, 제2와이어로 상기 제2반도체칩과 상기 제2리드프레임을 연결시키는 단계; 상기 하부 모듈과 상기 상부 모듈을 결합시키고, 상기 하부 모듈 및 상기 상부 모듈을 몰딩하는 단계; 및 상기 제1리드프레임 및 상기 제2리드프레임을 트리밍하는 완료단계;를 포함한다.A method of manufacturing a double-sided cooling type power module includes the steps of disposing a first lower substrate and a second lower substrate on the same plane, sequentially stacking a first semiconductor chip and a first lead frame on the first lower substrate, A first preparation step of manufacturing a lower module coupled to the first lead frame and the second lower substrate so as to be in contact with each other; A second preparation step of manufacturing an upper module by joining the upper substrate, the second semiconductor chip, and the second lead frame; Connecting the first semiconductor chip and the first lead frame with a first wire and connecting the second semiconductor chip and the second lead frame with a second wire; Coupling the lower module and the upper module, and molding the lower module and the upper module; And a finishing step of trimming the first lead frame and the second lead frame.
상기 완료단계는, 상기 제1리드프레임을 제11리드프레임, 제12리드프레임, 제13리드프레임, 제1전송핀으로 분할하고, 상기 제2리드프레임을 제2전송핀으로 분할하되, 상기 제11리드프레임은 상기 제1반도체칩과 상기 상부기판 사이에 배치되고, 상기 제12리드프레임은 상기 제2반도체칩과 상기 제2하부기판 사이에 배치되며, 상기 제13리드프레임은 상기 제1하부기판에 연결되고, 상기 제1전송핀은 상기 제1와이어와 연결되고, 상기 제2전송핀은 상기 제2와이어와 연결되는 것을 특징으로 한다.Wherein the finishing step includes dividing the first lead frame into an eleventh lead frame, a twelfth lead frame, a thirteenth lead frame, and a first transmission pin, and dividing the second lead frame into second transmission pins, 11 lead frame is disposed between the first semiconductor chip and the upper substrate, the twelfth lead frame is disposed between the second semiconductor chip and the second lower substrate, and the 13th lead frame is disposed between the first lower semiconductor chip The first transmission pin is connected to the first wire, and the second transmission pin is connected to the second wire.
상기 제1준비단계, 상기 제2준비단계, 상기 몰딩하는 단계는, 각각의 구성들 사이에 솔더를 배치시키고 가열하여 결합시키는 것을 특징으로 한다.The first preparation step, the second preparation step, and the molding step are characterized in that solder is disposed between the respective components and heated and bonded.
본 발명에 의한 양면냉각형 파워모듈 및 그 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.The double-sided cooling type power module and the manufacturing method thereof according to the present invention have the following effects.
첫째, 조립 공수를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.First, productivity can be improved by reducing the number of assembling operations.
둘째, 구조가 단순하여 부피를 감소시킬 수 있다.Second, the structure is simple, and the volume can be reduced.
셋째, 신호 전송부와 스위칭 소자의 연결과 조립을 동시에 수행할 수 있다.Third, the connection and assembly of the signal transmission unit and the switching device can be performed at the same time.
도 1은 6개의 스위치로 구성되어 모터에 전력을 인가하는 파워모듈을 간략히 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면냉각형 파워모듈의 완제품을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면냉각형 파워모듈의 정단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면냉각형 파워모듈의 제1유닛의 측단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면냉각형 파워모듈의 제2유닛의 측단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면냉각형 파워모듈 조립 과정의 하부모듈의 모습을 나타낸 평면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면냉각형 파워모듈 조립 과정의 상부모듈의 모습을 나타낸 평면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면냉각형 파워모듈 조립 과정의 하부모듈과 상부모듈을 결합시킨 모습을 나타낸 평면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면냉각형 파워모듈 조립 과정의 하부모듈과 상부모듈을 결합시킨 후 트리밍한 모습을 나타낸 평면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a simplified schematic diagram of a power module comprising six switches for applying power to a motor,
FIG. 2 is a view illustrating an end product of a double-sided cooling type power module according to an embodiment of the present invention;
3 is a front sectional view of a double-sided cooling type power module according to an embodiment of the present invention,
4 is a side cross-sectional view of a first unit of a two-sided cooled power module according to an embodiment of the present invention,
5 is a side cross-sectional view of a second unit of a two-sided cooled power module according to one embodiment of the present invention,
6 is a plan view showing a lower module in a process of assembling a double-sided cooling type power module according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a plan view showing an upper module in a process of assembling a double-sided cooling type power module according to an embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a plan view showing a combination of a lower module and an upper module in a process of assembling a double-sided cooling type power module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a plan view showing a state where a lower module and an upper module of a double-sided cooling type power module assembly according to an embodiment of the present invention are combined and then trimmed.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 양면냉각형 파워모듈 및 그 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a double-sided cooling type power module and a manufacturing method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이하에서 설명하는 제1유닛, 제2유닛 등의 유닛은 하나의 스위치 소자를 뜻한다. 즉, 두 기판 사이에 반도체칩이 결합된 구성을 유닛이라고 칭한다. 또한 상부모듈 및 하부모듈은, 파워모듈의 조립시 각각 먼저 조립된 반제품으로써, 상부모듈과 하부모듈이 결합되면 두 개의 유닛으로 구성된 파워모듈이 제조되는 것이다.A unit such as a first unit, a second unit, etc. described below means one switching element. That is, a configuration in which a semiconductor chip is coupled between two substrates is referred to as a unit. The upper module and the lower module are semi-finished products assembled respectively at the time of assembling the power module, and when the upper module and the lower module are combined, a power module composed of two units is manufactured.
도 2는 본 발명에 따른 양면냉각형 파워모듈의 완제품 모습이 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 A단면이, 도 4에는 도 2의 B단면이, 도 5에는 도 2의 C단면이 각각 도시되어 있다.FIG. 2 shows a finished product of a double-sided cooling type power module according to the present invention. FIG. 3 shows a section A of FIG. 2, FIG. 4 shows a section B of FIG. 2, Respectively.
도 2 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양면냉각형 파워모듈은, 제1하부기판(10), 제1반도체칩(61), 제1리드프레임(40), 상부기판(30)이 순차적으로 적층된 제1유닛(도 4), 제2하부기판(20), 제1리드프레임(40), 제2반도체칩(62), 상부기판(30)이 순차적으로 적층된 제2유닛(도 5) 제1반도체칩(61)에 연결된 제1와이어(71) 제2반도체칩(62)에 연결된 제2와이어(72) 및 제1와이어(71) 및 제2와이어(72)와 연결되어 작동 신호를 송수신하는 전송부를 포함한다.2 to 5, a double-sided cooling type power module according to the present invention includes a first
도 1을 참고로 해서 설명하면, 도 2 내지 5에 도시된 파워모듈은 스위치 1(S1) 및 2(S2) 또는 스위치 3(S3) 및 4(S4) 또는 스위치 5(S5) 및 6(S6)을 의미한다.2 to 5, the power module shown in Figs. 2 to 5 includes switches 1 (S1) and 2 (S2) or switches 3 (S3) and 4 (S4) or switches 5 (S5) and 6 ).
제1리드프레임(40)은 내부에 회로가 설치되어 있는 일종의 기판으로써, 제11리드프레임(41), 제12리드프레임(42), 제13리드프레임(44), 제1전송핀(43)을 포함하고 있다. 제1리드프레임(40)은 최초에는 일체형으로 제작되지만, 파워모듈의 조립이 완료된 이후에는 트리밍되어 각각의 구성, 즉 제11리드프레임(41), 제12리드프레임(42), 제13리드프레임(44), 제1전송핀(43)으로 분할되게 된다. 이를 위해 제11리드프레임(41), 제12리드프레임(42), 제13리드프레임(44), 제1전송핀(43)은 회로적으로 분리되도록 제작되어, 트리밍시 회로가 절단되지 않도록 하는 것이 바람직하다.The
이러한 제1리드프레임(40)을 종래의 스페이서 대신 설치함으로써, 각각의 유닛에 별도로 스페이서를 배치할 필요가 없고, 제1리드프레임(40)만을 설치함으로써 공정을 보다 간략화시킬 수 있는 것이다.By disposing the
전송부는 제1전송핀(43)과 제2전송핀(51)으로 구성되는데, 제1전송핀(43)은 상술한바와 같이 제1리드프레임(40)이 트리밍되면서 형성되는 것이고, 제2전송핀은 제2리드프레임(50)이 트리밍되면서 형성된다.The transfer unit is composed of a
이때, 제1하부기판(10)과 제2하부기판(20)은 같은 평면상에 설치되고, 제1하부기판(10)상에 설치되는 제11리드프레임(41)은, 제2하부기판(20)상에 설치되는 제12리드프레임(42)보다 상부기판(30)에 더 가깝게 설치되는 것이 바람직하다. 이는 즉, 제1리드프레임(40)을 제조할 때, 제11리드프레임(41)으로 트리밍되는 부위를 제12리드프레임(42)으로 트리밍되는 부위보다 더 높게 형성되도록 제조함으로써 이루어지는 것이다.At this time, the first
한편, 양면냉각형 파워모듈 제조방법은, 제1하부기판(10) 및 제2하부기판(20)을 같은 평면상에 배치하고, 제1하부기판(10)의 위에 제1반도체칩(61), 제1리드프레임(40)을 순차적으로 적층하고 결합시키되, 제1리드프레임(40)과 제2하부기판(20)이 접하도록 결합된 하부 모듈을 제조하는 제1준비단계, 상부기판(30), 제2반도체칩(62), 제2리드프레임(50)을 결합시켜 상부 모듈을 제조하는 제2준비단계, 제1와이어(71)로 제1반도체칩(61)과 제1리드프레임(40)을 연결시키고, 제2와이어(72)로 제2반도체칩(62)과 제2리드프레임(50)을 연결시키는 단계, 하부 모듈과 상부 모듈을 결합시키고, 하부 모듈 및 상부 모듈을 몰딩하는 단계 및 제1리드프레임(40) 및 제2리드프레임(50)을 트리밍하는 완료단계를 포함하여 구성된다.In the method of manufacturing a double-sided cooling type power module, a first
도 6에 하부모듈이, 도 7에 상부모듈의 평면도가 각각 도시되어 있다.Fig. 6 is a bottom view of the upper module, and Fig. 7 is a top view of the upper module.
도시된 바와 같이, 하부모듈은 제1하부기판(10)상에 제1반도체칩(61)을 설치하고, 제1반도체칩(61) 및 제2하부기판(20)상에 제1리드프레임(40)을 설치하여 구성된다.The lower module includes a
또한 상부모듈은 제2반도체칩(62)상에 상부기판(30)을 설치하고, 제2반도체칩(62)과 제2리드프레임(50)을 연결시켜 구성된다.The upper module includes an
이후 하부모듈 위에 상부모듈을 배치하고, 이를 솔더링하여 결합시킨 후, 제1리드프레임(40) 및 제2리드프레임(50)을 트리밍하여 완성시키게 된다. 하부모듈과 상부모듈의 결합 모습이 도 8에, 제1리드프레임(40) 및 제2리드프레임(50)을 트리밍하는 모습이 도 9에 각각 도시되어 있다.Then, the upper module is disposed on the lower module, and the upper module is soldered to the lower module. Then, the first and second lead frames 40 and 50 are trimmed and completed. Fig. 8 shows how the lower module and the upper module are joined together. Fig. 9 shows a state in which the
트리밍 이전 또는 이후에, 상부모듈과 하부모듈을 감싸는 봉지재(80)를 설치하는 과정이 필요하며, 이러한 공정이 모두 완료된 이후에는 도2에 도시된 본 발명의 완성 모습이 나타나게 된다.Before or after the trimming, a process of installing the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .
10: 제1하부기판 11: 제1하부기판 금속층
12: 제1하부기판 세라믹층 20: 제2하부기판
21: 제2하부기판 금속층 22: 제2하부기판 세라믹층
30: 상부기판 31: 상부기판 금속층
32: 상부기판 세라믹층 40: 제1리드프레임
41: 제11리드프레임 42: 제12리드프레임
43: 제1전송핀 44: 제13리드프레임
50: 제2리드프레임 51: 제2전송핀
61: 제1반도체칩 62: 제2반도체칩
71: 제1와이어 72: 제2와이어
80: 봉지재 90: 솔더
S1~S6: 제1스위치~제6스위치 P: 전원
M: 모터10: first lower substrate 11: first lower substrate metal layer
12: first lower substrate ceramic layer 20: second lower substrate
21: second lower substrate metal layer 22: second lower substrate ceramic layer
30: upper substrate 31: upper substrate metal layer
32: upper substrate ceramic layer 40: first lead frame
41: eleventh lead frame 42: twelfth lead frame
43: first transmission pin 44: thirteenth lead frame
50: second lead frame 51: second transfer pin
61: first semiconductor chip 62: second semiconductor chip
71: first wire 72: second wire
80: sealing material 90: solder
S1 to S6: first to sixth switches P: power source
M: Motor
Claims (8)
제2하부기판, 제1리드프레임, 제2반도체칩, 상부기판이 순차적으로 적층된 제2유닛;
상기 제1반도체칩에 연결된 제1와이어;
상기 제2반도체칩에 연결된 제2와이어; 및
상기 제1와이어 및 상기 제2와이어와 연결되어 작동 신호를 송수신하는 전송부;를 포함하는, 양면냉각형 파워모듈.
A first unit in which a first lower substrate, a first semiconductor chip, a first lead frame, and an upper substrate are sequentially stacked;
A second unit in which a second lower substrate, a first lead frame, a second semiconductor chip, and an upper substrate are sequentially stacked;
A first wire connected to the first semiconductor chip;
A second wire connected to the second semiconductor chip; And
And a transmission unit connected to the first wire and the second wire to transmit and receive an operation signal.
상기 제1리드프레임은, 상기 상부기판과 상기 제1하부기판 사이에 설치되어 상기 제1반도체칩과 접하는 제11리드프레임과, 상기 상부기판과 상기 제2하부기판 사이에 설치되어 상기 제2반도체칩과 접하는 제12리드프레임과, 상기 제1하부기판에 연결되되 상기 제1반도체칩과 접하지 않는 제13리드프레임과, 상기 제1와이어와 연결된 제1전송핀을 포함하고,
상기 제11리드프레임, 상기 제12리드프레임, 상기 제13리드프레임, 상기 제1전송핀은 서로 접하지 않도록 설치되는 것을 특징으로 하는, 양면냉각형 파워모듈.
The method according to claim 1,
The first lead frame may include an eleventh lead frame disposed between the upper substrate and the first lower substrate and in contact with the first semiconductor chip and a second lead frame provided between the upper substrate and the second lower substrate, And a first transmission pin connected to the first lower substrate and connected to the first semiconductor chip, wherein the first transmission pin is connected to the first semiconductor chip,
Wherein the eleventh lead frame, the twelfth lead frame, the thirteenth lead frame, and the first transfer pin are provided so as not to be in contact with each other.
상기 제1리드프레임은, 일체형으로 제조되고, 상기 상부기판과 상기 제1하부기판 및 상기 제2하부기판 사이에 적층된 이후에 트리밍되어 상기 제11리드프레임, 상기 제12리드프레임, 상기 제13리드프레임, 상기 제1전송핀으로 분할되는 것을 특징으로 하는, 양면냉각형 파워모듈.
The method of claim 2,
Wherein the first lead frame is manufactured in one piece and is trimmed after being laminated between the upper substrate and the first lower substrate and the second lower substrate to form the eleventh lead frame, The lead frame, and the first transmission pin.
상기 전송부는, 상기 제1반도체칩의 작동 신호를 송수신하는 상기 제1전송핀과, 상기 제2와이어에 연결되어 상기 제2반도체칩의 작동 신호를 송수신하는 제2전송핀으로 구성된 것을 특징으로 하는, 양면냉각형 파워모듈.
The method of claim 2,
Wherein the transfer unit comprises the first transfer pin for transmitting and receiving an operation signal of the first semiconductor chip and the second transfer pin connected to the second wire for transmitting and receiving an operation signal of the second semiconductor chip , Double sided cooling power module.
상기 제1하부기판과 상기 제2하부기판은 같은 평면상에 설치되고,
상기 제11리드프레임은, 상기 제12리드프레임보다 상기 상부기판에 더 가깝게 설치되는 것을 특징으로 하는, 양면냉각형 파워모듈.
The method of claim 2,
The first lower substrate and the second lower substrate are provided on the same plane,
Wherein the eleventh lead frame is installed closer to the upper substrate than the twelfth lead frame.
상부기판, 제2반도체칩, 제2리드프레임을 결합시켜 상부 모듈을 제조하는 제2준비단계;
제1와이어로 상기 제1반도체칩과 상기 제1리드프레임을 연결시키고, 제2와이어로 상기 제2반도체칩과 상기 제2리드프레임을 연결시키는 단계;
상기 하부 모듈과 상기 상부 모듈을 결합시키고, 상기 하부 모듈 및 상기 상부 모듈을 몰딩하는 단계; 및
상기 제1리드프레임 및 상기 제2리드프레임을 트리밍하는 완료단계;를 포함하는, 양면냉각형 파워모듈 제조방법.
The first semiconductor chip and the first lead frame are sequentially stacked and bonded on the first lower substrate and the first semiconductor chip and the first lead frame are sequentially stacked on the first lower substrate, A first preparation step of manufacturing a lower module coupled to the lower substrate so as to be in contact with the lower module;
A second preparation step of manufacturing an upper module by joining the upper substrate, the second semiconductor chip, and the second lead frame;
Connecting the first semiconductor chip and the first lead frame with a first wire and connecting the second semiconductor chip and the second lead frame with a second wire;
Coupling the lower module and the upper module, and molding the lower module and the upper module; And
And a finishing step of trimming the first lead frame and the second lead frame.
상기 완료단계는, 상기 제1리드프레임을 제11리드프레임, 제12리드프레임, 제13리드프레임, 제1전송핀으로 분할하고, 상기 제2리드프레임을 제2전송핀으로 분할하되,
상기 제11리드프레임은 상기 제1반도체칩과 상기 상부기판 사이에 배치되고, 상기 제12리드프레임은 상기 제2반도체칩과 상기 제2하부기판 사이에 배치되며, 상기 제13리드프레임은 상기 제1하부기판에 연결되고, 상기 제1전송핀은 상기 제1와이어와 연결되고,
상기 제2전송핀은 상기 제2와이어와 연결되는 것을 특징으로 하는, 양면냉각형 파워모듈 제조방법.
The method of claim 6,
Wherein the finishing step includes dividing the first lead frame into an eleventh lead frame, a twelfth lead frame, a thirteenth lead frame, and a first transmission pin, and dividing the second lead frame into second transmission pins,
Wherein the eleventh lead frame is disposed between the first semiconductor chip and the upper substrate, the twelfth lead frame is disposed between the second semiconductor chip and the second lower substrate, 1 < / RTI > lower substrate, the first transmission pin is connected to the first wire,
Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > wherein the second transmission pin is connected to the second wire.
상기 제1준비단계는, 상기 제1하부기판과 상기 제1반도체칩의 사이, 상기 제1반도체칩과 상기 제1리드프레임의 사이, 상기 제1리드프레임과 상기 제2하부기판의 사이에 각각 솔더를 배치시키고 가열하여 결합시키고,
상기 제2준비단계는, 상기 상부기판과 상기 제2반도체칩의 사이에 각각 솔더를 배치시키고 가열하여 결합시키며,
상기 몰딩하는 단계는, 상기 제1리드프레임과 상기 상부기판의 사이, 상기 제1리드프레임과 상기 제2반도체칩의 사이에 각각 솔더를 배치시키고 가열하여 결합시키는 것을 특징으로 하는, 양면냉각형 파워모듈 제조방법.
The method of claim 6,
Wherein the first preparation step is a step between the first lower semiconductor substrate and the first semiconductor chip, between the first semiconductor chip and the first lead frame, between the first lead frame and the second lower substrate Solder is placed and heated to bond,
The second preparation step may be performed by arranging solder between the upper substrate and the second semiconductor chip,
Wherein the molding step comprises placing solder between the first lead frame and the upper substrate and between the first lead frame and the second semiconductor chip and heating and bonding the solder. Method of manufacturing a module.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107393901A (en) * | 2017-08-30 | 2017-11-24 | 扬州国扬电子有限公司 | A kind of two-side radiation power model of laminated base plate |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001308263A (en) | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Denso Corp | Semiconductor switching module and semiconductor device using it |
| WO2012120594A1 (en) | 2011-03-04 | 2012-09-13 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Semiconductor module and semiconductor module manufacturing method |
| WO2013065182A1 (en) | 2011-11-04 | 2013-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | Power module, power converter, and electric vehicle |
-
2015
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001308263A (en) | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Denso Corp | Semiconductor switching module and semiconductor device using it |
| WO2012120594A1 (en) | 2011-03-04 | 2012-09-13 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Semiconductor module and semiconductor module manufacturing method |
| WO2013065182A1 (en) | 2011-11-04 | 2013-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | Power module, power converter, and electric vehicle |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107393901A (en) * | 2017-08-30 | 2017-11-24 | 扬州国扬电子有限公司 | A kind of two-side radiation power model of laminated base plate |
| CN107393901B (en) * | 2017-08-30 | 2023-10-13 | 扬州国扬电子有限公司 | Double-sided heat dissipation power module of laminated substrate |
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