JP2012124445A - パワーパッケージモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】パワーパッケージから発生する高熱を効果的に放熱させるために、パワーパッケージと放熱モジュールとが結合してなるパワーパッケージモジュールを提供する。
【解決手段】本発明のパワーパッケージモジュールは、多数の半導体チップが実装されるパワーパッケージ１００と、パワーパッケージ１００と接触し、パワーパッケージ１００から放出される熱を放熱するための第１放熱部材２１０を含む放熱モジュール２００と、一側部は第１放熱部材２１０を貫いて連結され、他側部はパワーパッケージ１００に挿入されて連結される第２放熱部材３００とを含んでなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、パワーパッケージモジュールに関する。

多数の半導体チップが回路基板に実装されたパワーパッケージにおいて、前記半導体チップから発生する高熱を放熱させるために、一般に熱を分散させるためのヒートスプレッドと熱を放熱させるためのヒートシンクを使用する。

図１は、従来の技術に係るパワーパッケージの斜視図である。

図１に示すように、一般に、前記パワーパッケージ１０から発生する高熱を速く分散させるために、熱伝導度の高い金属からなるヒートスプレッド（図示せず）などの放熱部材を前記半導体チップの下部に結合させる。

その後、前記ヒートスプレッドによって分散した熱を速く放熱させるために、ヒートシンク２０を前記パワーパッケージ１０に結合させる。

この際、前記ヒートスプレッドと前記ヒートシンク２０とが接触する部位の熱抵抗を減らすために、熱グリース（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｇｒｅａｓｅ）を接触部位に塗布し、前記ヒートスプレッドと前記ヒートシンク２０とをネジ（図示せず）によって機械的に結合させることにより、最終的に前記パワーパッケージ１０と前記ヒートシンク２０とを結合させる。

ところが、このような方式は、時間経過に伴い、前記ヒートスプレッドと前記ヒートシンク２０との接触部位に塗布された熱グリースの性能が減少することにより、放熱性能が低下するという問題点がある。

また、作業者によって、熱グリースの塗布量が異なるため、前記パワーパッケージ１０ごとに同一の放熱性能を保つことができないという問題点がある。

また、前記ヒートシンク２０と前記パワーパッケージ１０とをネジによって機械的に結合させることにより、前記ヒートシンク２０の体積を増加させ、前記ヒートシンク２０または前記パワーパッケージ１０に不良が発生する場合、容易に分離および組み立てることが難しいという問題点がある。

特に、前記パワーパッケージ１０の回路基板（図示せず）と前記ヒットシンク２０とをネジによって結合させるため、製造工程中に基板が破損するおそれがある。

本発明は、パワーパッケージから発生する高熱を効果的に放熱させるために、パワーパッケージと放熱モジュールとが結合してなるパワーパッケージモジュールを提供することにより、製品の信頼性を向上させ、且つパワーパッケージモジュールの体積を減少させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、多数の半導体チップが実装されるパワーパッケージ；前記パワーパッケージと接触し、前記パワーパッケージから放出される熱を放熱するための第１放熱部材を含む放熱モジュール；および一側部は前記第１放熱部材を貫いて連結され、他側部は前記パワーパッケージに挿入されて連結される第２放熱部材；を含んでなる、パワーパッケージモジュールを提供する。

また、前記放熱モジュールは、前記第１放熱部材の下部に設けられ、前記パワーパッケージと接触する接触板部をさらに含むことを特徴とする。

また、前記接触板部は、前記パワーパッケージを収容するために前記パワーパッケージの上部と接触する上部接触板、前記パワーパッケージの下部と接触する下部接触板、および前記上部接触板と前記下部接触板とを連結し、前記パワーパッケージの前記接触板部からの脱着を防止する板連結部を含むことを特徴とする。

また、前記上部接触板は、前記パワーパッケージからの脱着を防止するために、前記上部接触板の終端に形成されて前記パワーパッケージを固定連結するストッパーを含むことを特徴とする。

また、前記下部接触板は、前記パワーパッケージと滑合するためのガイドレール及び前記パワーパッケージから放出される熱を分散させるためのヒートスプレッドを含むことを特徴とする。

また、前記パワーパッケージは、多数のＩＧＢＴチップおよび駆動チップが実装される回路基板、および前記回路基板の下部に結合し、前記パワーパッケージから放出される熱を分散させるためのヒートスプレッドを含み、前記ヒートスプレッドは、前記第２放熱部材が挿入されて連結されるために、前記第２放熱部材の直径に対応する挿入部が形成されることを特徴とする。

また、前記パワーパッケージは、前記ストッパーに嵌合されるように、前記ストッパーに対応する前記パワーパッケージの面に設けられた固定溝をさらに含むことを特徴とする。

また、前記パワーパッケージは、前記下部接触板の前記ガイドレールと滑合するように、前記ガイドレールに対応する前記パワーパッケージの面に設けられるガイド溝をさらに含むことを特徴とする。

また、前記第１放熱部材は、外部へ熱を放出するための多数の放熱板が積層されているヒートシンクであることを特徴とする。

また、前記第１放熱部材の前記放熱板は、前記第２放熱部材が貫いて連結されるように、前記第２放熱部材の直径に対応する貫通孔が設けられることを特徴とする。

また、前記第２放熱部材の一側部は、前記第１放熱部材に貫いて連結され、他側部は前記パワーパッケーに挿入連結されるために屈曲区間を有する「コ」字状のヒートパイプであることを特徴とする。

本発明によれば、高熱が発生するパワーパッケージと放熱モジュールとを最大限近接するように結合させてなるパワーパッケージモジュールを提供することにより、前記放熱モジュールの放熱性能を増大させることができる。

また、本発明によれば、パワーパッケージの上・下部の両方ともで放熱がなされることにより、パワーパッケージモジュール全体において均一な放熱性能を得ることができる。

また、本発明によれば、パワーパッケージと放熱モジュールとを容易に脱着・付着させることにより、製造工程を単純化するうえ、製品の生産量を向上させ、パワーパッケージまたは放熱モジュールの不良の際に、製造工程または製品生産の後にも容易に不良製品を取り替えることができる。

また、本発明によれば、パワーパッケージと放熱モジュールとを最大限近接するように結合させてなる一つのパワーパッケージモジュールを提供するため、パワーパッケージモジュールの体積を減少させることができる。

また、本発明によれば、パワーパッケージの上、下部の両方ともで放熱がなされるため、長時間の使用によるパワーパッケージモジュールの放熱性能の低下問題を解決することができる。

従来の技術に係るパワーパッケージの斜視図である。 本発明の一実施例に係るパワーパッケージモジュールの分解斜視図である。 本発明の一実施例に係るパワーパッケージの斜視図（１）である。 本発明の一実施例に係るパワーパッケージの斜視図（２）である。 本発明の一実施例に係るパワーパッケージモジュールの結合斜視図である。 本発明の他の実施例に係るパワーパッケージモジュールの結合斜視図である。

本発明の目的、特定の利点および新規の特徴は、添付図面に連関する以下の詳細な説明と好適な実施例からさらに明白になるであろう。本発明において、各図面の構成要素に参照番号を付するにおいて、同一の構成要素については、他の図面上に表示されても、出来る限り同一の番号を付することに留意すべきであろう。「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素の説明に使用できるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために使用されるもので、構成要素を限定するものではない。なお、本発明を説明するにおいて、関連した公知の技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を無駄に乱すおそれがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施例に係るパワーパッケージモジュールの分解斜視図である。

図２に示すように、パワーパッケージモジュールは、パワーパッケージ１００、第１放熱部材２１０を含む放熱モジュール２００、および第２放熱部材３００を含む。

図２に示すように、前記放熱モジュール２００は、前記パワーパッケージ１００と接触し、前記パワーパッケージ１００から放出される高熱を外部へ放熱するための第１放熱部材２１０を含む。

また、前記放熱モジュール２００は、前記第１放熱部材２１０の下部に設けられ、前記パワーパッケージ１００と接触する接触板部をさらに含んでもよい。

より詳しくは、前記接触板部は、前記パワーパッケージ１００を収容し、且つ前記パワーパッケージ１００の上部１５０に接触する上部接触板２２０、前記パワーパッケージ１００の下部１６０に接触する下部接触板２３０、および前記上部接触板２２０と前記下部接触板２３０とを連結し、前記パワーパッケージ１００の前記接触板部からの脱着を防止する板連結部２４０を含む。

前記接触板部を構成する前記上部接触板２２０、前記下部接触板２３０および前記板連結部２４０は、前記パワーパッケージ１００と結合できるように、クリップ状に容易に広げられるために、弾性力を有する金属材質で構成されることが好ましい。

特に、前記板連結部２４０は、製造工程の際に、前記上部接触板２２０と前記下部接触板２３０とが外力によって強制的に広げられるようにするため、折れる部位を曲面形状２４１に形成することが好ましい。

これにより、前記パワーパッケージ１００に対して、前記放熱モジュール２００を容易に付着・脱着させることにより、既存の製造工程方法である熱グリースを塗布しネジを用いて機械的に結合させる方式に比べて、製造工程が単純化できるから、製品の生産量を向上させることができる。

また、前記パワーパッケージ１００または前記放熱モジュール２００に不良および破損が発生する場合、製造工程または製品生産の後にも容易に不良および破損の生じた製品を交換することができるという効果がある。

また、本発明に係る前記上部接触板２２０は、前記パワーパッケージ１００と接触するように結合させた後、前記パワーパッケージ１００の脱着を防止するために、前記板連結部２４０の反対方向に位置する前記上部接触板２２０の終端に前記パワーパッケージ１００を固定するためのストッパー２２１が設けられてもよい。

前記下部接触板２３０は、前記パワーパッケージ１００との円滑な結合のために、前記パワーパッケージの側面に対向するようにガイドレール２３１が設けられてもよい。

また、前記下部接触板２３０は、前記パワーパッケージ１００から放出される高熱を分散させるために、前記パワーパッケージ１００の前記下部１６０と接触する面２３２、または反対側の面２３３にヒートスプレッド（図示せず）が設けられてもよい。

図３および図４は、本発明に係るパワーパッケージの斜視図である。

図示の如く、前記パワーパッケージ１００の内部には、回路基板１１０が設けられ、前記回路基板１１０には、高熱を放出する多数の半導体チップが実装されるが、好ましくは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１１１および駆動チップ（Ｄｒｉｖｅ ＩＣ）１１２が前記回路基板１１０に実装される。

また、本発明の一実施例によって、前記回路基板１１０に実装される多数の前記ＩＧＢＴ１１１および駆動チップ１１２から発生する電磁波を遮蔽するために、前記パワーパッケージ１００の前記上部１５０にＥＭＣ領域を形成させることができる。

また、前記回路基板１１０の下部には、前記パワーパッケージ１００から放出される高熱を外部へ分散させるために、ヒートスプレッド１２０が結合する。

前記ヒートスプレッド１２０には、分散した高熱を放熱させるための前記第２放熱部材３００が結合するように、前記第２放熱部材３００の直径に対応する挿入部１２１が設けられてもよい。

また、図３及び図４に示すように、前記ヒートスプレッド１２０の前記挿入部１２１の反対側は、前記放熱モジュール２００が外部から冷媒の供給を受けるか、或いは前記第２放熱部材３００が外部へさらに延長されるように開放されてもよい。これとは反対に、前記挿入部１２１の反対側は、密閉されてもよい。

前記パワーパッケージ１００は、前記接触板部と滑合できるように、前記下部接触板２３０の前記ガイドレール２３１に対応する面にガイド溝１３０が設けられてもよい。

また、前記パワーパッケージ１００は、前記上部接触板２２０の前記ストッパー２２１に対応する面に、前記ストッパー２２１が嵌合できるように固定溝１４０が設けられてもよい。

本発明の一実施例に係るパワーパッケージモジュールの前記第１放熱部材２１０は、図２に示すように、前記パワーパッケージ１００から放出する高熱を放熱するために、多数の放熱板２１１が積層されているヒートシンクから構成されることが好ましい。

また、前記第１放熱部材２１０の前記放熱板２１１は、前記第２放熱部材３００が貫いて連結されるように、前記第２放熱部材３００の直径に対応する貫通孔２１２が設けられてもよい。

図２および図３に示すように、前記第２放熱部材３００は、一側部３１０が、前記第１放熱部材２１０の貫通孔２１２を貫いて連結され、前記第２放熱部材３００の他側部３２０が、前記パワーパッケージ１００の前記ヒートスプレッド１２０に設けられた前記挿入部１２１に挿入されて連結されるように、屈曲区間３１１、３２１を有する「コ」字状のヒートパイプに形成されることが好ましい。

本発明の一実施例によって、前記第２放熱部材３００は、一対のヒートパイプから構成されるが、前記第１放熱部材２１０と前記パワーパッケージ１００に連結されるヒートパイプの数は、制限がない。

図２に示すように、前記第２放熱部材３００の前記一側部３１０は、前記第１放熱部材２１０を構成する多数の前記放熱板２１１に設けられた前記貫通孔２１２を貫いて前記第１放熱部材２１０と連結され、前記第２放熱部材３００の前記他側部３２０は、前記ヒートスプレッド１２０の前記挿入部１２１に挿入されて連結される。

したがって、前記パワーパッケージ１００から放出される高熱は、一次的には、前記ヒートスプレッド１２０で分散し、二次的には、前記ヒートスプレッド１２０に挿入された前記第２放熱部材３００を介して前記第１放熱部材２１０へ伝熱される。

その次に、前記第１放熱部材２１０を構成する多数の前記放熱板２１１から最終的に熱が放出される。

また、前記接触板部の前記下部接触板２３０に形成できるヒートスプレッドによっても、前記パワーパッケージ１００から放出される高熱が、前記パワーパッケージモジュールの下部に分散できる。

これにより、本発明の前記パワーパッケージモジュールは、図５に示すように、前記放熱モジュール２００、前記第２放熱部材３００、および前記下部接触板２３０に形成されるヒートスプレッド（図示せず）を用いることにより、前記パワーパッケージ１００から放出される高熱を前記パワーパッケージモジュールの上部および下部から外部へ速く分散および放熱するため、前記パワーパッケージモジュールの放熱性能を向上させることができるという効果がある。

また、前記パワーパッケージ１００と前記放熱モジュール２００とが最大限近接するように結合できるため、前記パワーパッケージモジュールの体積を減少させることができ、前記放熱モジュール２００の放熱性能を増大させることができるという効果がある。

図６は、本発明の他の実施例に係る前記パワーパッケージモジュールの結合斜視図である。

図６に示すように、前記放熱モジュール２００の前記上部接触板２２０は、前記パワーパッケージ１００の前記上部１５０を全てカバーするように延設できる（図３参照）。

したがって、前記パワーパッケージ１００に形成された前記ヒートスプレッド１２０から伝熱を受ける面積を増加させることにより、前記放熱モジュール２００の放熱性能をさらに増大させることができるという効果がある。

前記パワーパッケージ１００の前記上部１５０を全てカバーするように延設された前記上部接触板２２０を用いて、前記放熱モジュール２００と前記パワーパッケージ１００との結合力を増大させることにより、前記パワーパッケージモジュールの結合耐久性を向上させることができるという効果もある。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これらの実施例は、本発明を具体的に説明するためのものに過ぎない。本発明に係るパワーパッケージモジュールは、これらの実施例に限定されず、本発明の技術的思想内において、当該分野における通常の知識を有する者によって多様な変形及び改良が可能なのは明白である。本発明の単純な変形ないし変更は、いずれも本発明の範疇内に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は、特許請求範囲によって明らかになるであろう。

本発明は、製品の信頼性を向上させ、且つそれ自体の体積を減少させることができるパワーパッケージモジュールに適用可能である。

１０ パワーパッケージ（従来）
２０ ヒートシンク
１００ パワーパッケージ
１１０ 回路基板
１１１ ＩＧＢＴ
１１２ 駆動チップ
１２０ ヒートスプレッド
１２１ 挿入部
１３０ ガイド溝
１４０ 固定溝
１５０ 上部
１６０ 下部
２００ 放熱モジュール
２１０ 第１放熱部材
２１１ 放熱板
２１２ 貫通孔
２２０ 上部接触板
２２１ ストッパー
２３０ 下部接触板
２３１ ガイドレール
２３２ 接触する面
２３３ 反対側の面
２４０ 板連結部
２４１ 曲面形状
３００ 第２放熱部材
３１０ 一側部
３１１ 屈曲区間
３２０ 他側部
３２１ 屈曲区間

Claims (11)

1. 多数の半導体チップが実装されるパワーパッケージと、
   前記パワーパッケージと接触し、前記パワーパッケージから放出される熱を放熱するための第１放熱部材を含む放熱モジュールと、
   一側部は前記第１放熱部材を貫いて連結され、他側部は前記パワーパッケージに挿入されて連結される第２放熱部材とを含んでなることを特徴とするパワーパッケージモジュール。
2. 前記放熱モジュールは、前記第１放熱部材の下部に設けられ、前記パワーパッケージと接触する接触板部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のパワーパッケージモジュール。
3. 前記接触板部は、前記パワーパッケージを収容するために前記パワーパッケージの上部と接触する上部接触板、前記パワーパッケージの下部と接触する下部接触板、および前記上部接触板と前記下部接触板とを連結し、前記パワーパッケージの前記接触板部からの脱着を防止する板連結部を含んでなることを特徴とする請求項２に記載のパワーパッケージモジュール。
4. 前記上部接触板は、前記パワーパッケージからの脱着を防止するために、前記上部接触板の終端に形成されて前記パワーパッケージを固定連結するストッパーを含むことを特徴とする請求項３に記載のパワーパッケージモジュール。
5. 前記下部接触板は、前記パワーパッケージと滑合するためのガイドレール及び、
   前記パワーパッケージから放出される熱を分散させるためのヒートスプレッドを含むことを特徴とする請求項３に記載のパワーパッケージモジュール。
6. 前記パワーパッケージは、
   多数のＩＧＢＴチップおよび駆動チップが実装される回路基板と、
   前記回路基板の下部に結合し、前記パワーパッケージからの放出熱を分散させるためのヒートスプレッドとを含んでなり、
   前記ヒートスプレッドは、前記第２放熱部材が挿入されて連結されるように、前記第２放熱部材の直径に対応する挿入部が設けられることを特徴とする請求項１に記載のパワーパッケージモジュール。
7. 前記パワーパッケージは、
   前記ストッパーに嵌合されるように、前記ストッパーに対応する前記パワーパッケージの面に設けられた固定溝をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のパワーパッケージモジュール。
8. 前記パワーパッケージは、
   前記下部接触板の前記ガイドレールと滑合するように、前記ガイドレールに対応する前記パワーパッケージの面に設けられるガイド溝とをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のパワーパッケージモジュール。
9. 前記第１放熱部材は、
   外部へ熱を放出するための多数の放熱板が積層されているヒートシンクであることを特徴とする請求項１に記載のパワーパッケージモジュール。
10. 前記第１放熱部材の前記放熱板は、
    前記第２放熱部材が貫いて連結されるように、前記第２放熱部材の直径に対応する貫通孔が設けられることを特徴とする請求項９に記載のパワーパッケージモジュール。
11. 前記第２放熱部材は、一側部は前記第１放熱部材に貫いて連結され、他側部は前記パワーパッケージに挿入連結されるために屈曲区間を有する「コ」字状のヒートパイプであることを特徴とする請求項１に記載のパワーパッケージモジュール。

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