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KR101589371B1 - 전력용 반도체 모듈의 조립 도구 - Google Patents

전력용 반도체 모듈의 조립 도구 Download PDF

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KR101589371B1
KR101589371B1 KR1020140051410A KR20140051410A KR101589371B1 KR 101589371 B1 KR101589371 B1 KR 101589371B1 KR 1020140051410 A KR1020140051410 A KR 1020140051410A KR 20140051410 A KR20140051410 A KR 20140051410A KR 101589371 B1 KR101589371 B1 KR 101589371B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구는, 상하로 관통 형성되는 소자 안착부를 포함하는 하부 지그와; 상기 하부 지그의 상부에 올려지는 상부 지그를 포함하며, 상기 상부 지그는, 상기 소자 안착부 보다 더 큰 횡방향의 폭을 갖는 바디와; 상기 바디에서 하방을 향해 돌출되는 가압부를 포함한다.

Description

전력용 반도체 모듈의 조립 도구{ASSEMBLING TOOL FOR POWER SEMICONDUCTOR MODULE}
본 발명은 전력용 반도체 모듈의 조립 도구에 관한 것으로서, 전력용 반도체 소자를 기울어짐 없이 접합시킬 수 있는 조립 도구에 대한 것이다.
전력용 반도체 모듈은 기판과, 이 기판에 실장되는 전력용 반도체 소자를 포함한다.
이때, 전력용 반도체 소자는, 솔더링에 의해, 기판상에 구비된 회로에 접합되는 것이 일반적이다.
도 1 내지 도 3은 종래 전력용 반도체 모듈의 조립 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 종래 지그(20)를 이용하여 전력용 반도체 모듈을 조립하는 과정을 설명하는 평면도이고, 도 2는 도 1의 일부를 절단한 모습을 도시한 측단면도이다. 또한, 도 3은 조립이 완성된 모습을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 지그(20)에는, 전력용 반도체 소자(30)가 위치하는 부분이 절개되어 형성된 절개부(21)가 구비된다. 이 절개부(21)는, 상하로 관통되도록 형성된다. 그리고, 이 절개부(21)는, 전력용 반도체 소자(30)와 지그(20) 사이에 일정한 유격이 구비될 수 있도록, 전력용 반도체 소자(30) 보다 다소 크게 형성된다.
이와 같은 지그(20)를 이용해, 종래 전력용 반도체 모듈을 조립하는 공정을 간단히 살펴 보면, 먼저 지그(20)에 구비되는 절개부에 프리폼 솔더(40)를 공급한 다음, 그 위에 전력용 반도체 소자(30)를 위치시키고, 그 상태로 솔더링 장비를 사용해 전력용 반도체 소자를 기판상의 회로에 접합 시킨다.
그런데, 프리폼 솔더 자체는 접착 성분을 포함하지 않는다. 따라서, 프리폼 솔더(40) 상에 전력용 반도체 소자(30)를 올려 놓고, 다음 공정을 수행하는 과정에서, 전력용 반도체 소자(30)가 기울어지는 문제가 발생할 수 있다.
전력용 반도체 소자(30)와 지그(20) 사이에는 도3에 도시된 바와 같이 유격이 존재하므로, 소자가 기울어진 채 접할될 수 있는 것이다.
이렇게 전력용 반도체 소자(30)가 기울어져 접합되는 경우, 전력용 반도체 모듈의 성능 및 내구성에 악영향을 미칠 수 있다는 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 솔더 두께를 균일하게 하고, 기울어짐을 방지하여, 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구는, 상하로 관통 형성되는 소자 안착부를 포함하는 하부 지그와; 상기 하부 지그의 상부에 올려지는 상부 지그를 포함하며, 상기 상부 지그는, 상기 소자 안착부 보다 더 큰 횡방향의 폭을 갖는 바디와; 상기 바디에서 하방을 향해 돌출되는 가압부를 포함한다.
상기 소자 안착부는 모서리 근방에서 횡방향 외측을 향해 더 크게 연장되는 확장부를 포함할 수 있다.
상기 소자 안착부의 상단에는 경사지게 형성되는 경사면이 구비될 수 있다.
상기 하부 지그의 상면에는 하방을 향해 오목하게 형성되는 홈이 구비되며, 상기 상부 지그는 상기 홈이 삽입 가능하도록 상기 바디의 하부로 돌출되는 돌기를 더 포함할 수 있다.
하나의 바디에는 복수의 가압부가 결합될 수 있다.
하나의 하부 지그에는 복수의 상부 지그가 결합 가능할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판상의 회로 패턴에 접합되는 전력용 반도체 소자가 기울어짐 없이 접합 가능하게 된다.
또한, 솔더 두께가 균일하게 되어, 열저항을 감소시킬 수 있게 되며, 제품 신뢰성이 향상된다.
도 1 은 종래 지그를 이용하여 전력용 반도체 모듈을 조립하는 과정을 나타내는 평면도이다.
도 2 는 도 1의 일부를 절단한 모습을 도시한 측단면도이다.
도 3은 종래 조립이 완성된 전력용 반도체 모듈을 도시한 도면이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 하부에서 비스듬히 바라본 모습을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 측단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 개략적으로 도시한 측면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 하부에서 비스듬히 바라본 모습을 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 상부에서 바라본 모습을 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 하부에서 비스듬히 바라본 모습을 도시한 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구는 하부 지그(100)와, 상기 하부 지그(100)의 상부를 덮을 수 있는 상부 지그(200)를 포함한다.
하부 지구(100)는 대략 평판 형상을 가지며, 소자 안착부(110)를 포함한다. 상기 소자 안착부(110)는 상하로 관통 형성되며, 복수개가 구비된다.
상기 소자 안착부(110)는 대략 그 내부에 배치 가능한 소자의 형상에 대응되는 평면 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 대략 사각형의 평면 형상을 가질 수 있다.
소자 안착부(110)는 확장부(111)를 포함할 수 있다. 확장부(111)는 소자 안착부(110)를 상부 또는 하부에서 볼 때, 모서리에 구비될 수 있다. 상기 확장부(111)는 소자 안착부(110)의 평면 형상에서 모서리 부분을 외측으로 더 크게 확장하여 형성한 부분이다. 예컨대, 소자 안착부(110)가 직사각형의 평면 형상을 가질 경우, 상기 확장부(111)는 4개의 모서리에 형성될 수 있다. 상기 소자 안착부(110)는 대략 원의 일부 모양으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 소자 안착부(110)를 상부 또는 하부에서 볼 때, 모서리와 모서리 사이를 연결하는 변에 해당하는 부분에는 경사면(112)이 형성될 수 있다. 소자 안착부(110)를 상부 또는 하부에서 볼 때, 각 모서리 부분에 확장부(111)가 형성된 경우라면, 상기 경사면(112)은 어느 하나의 확장부(111)와 인접한 다른 하나의 확장부(111)를 연결하는 선 상에 형성될 수 있다.
상기 경사면(112)은, 상기 소자 안착부(110)를 측면에서 볼 때, 상단 일부가 경사져 형성된다. 따라서, 상기 소자 안착부(110)의 측면은 상측 일부가 경사지게 형성될 수 있다.
상기 경사면(112)은 소자 안착부(110) 내부에 전력용 반도체 소자가 안착될 때, 전력용 반도체 소자의 이동을 가이드하는 역할을 한다.
소자 안착부(110)의 상단에 경사면(112)이 구비되면, 소자 안착부(110)는 경사면(112)이 구비된 부분에서의 폭이, 경사면(112)이 구비되지 않은 하측 영역에서의 폭 보다 더 크므로, 조립시 소자를 놓는 위치에 다소간의 오차가 발생하더라도, 소자가 경사면(112)을 통해 미끄러져, 정확한 위치에 안착될 수 있게 된다. 따라서, 조립 오차를 줄일 수 있게 된다.
상부 지그(200)는 전력용 반도체 모듈의 조립 과정에서, 상기 하부 지그(100)의 상부를 커버할 수 있다. 보다 상세하게는, 하부 지그(100)에 형성된 소자 안착부(110)의 상부에서 소자 안착부(110)내에 위치하는 전력용 반도체 소자를 하부로 가압할 수 있다.
상기 상부 지그는 대략 판상의 바디(210)와, 상기 바디(210)의 하부로 돌출되는 가압부(220)를 포함한다.
하나의 바디(210)에는 복수개의 가압부(220)가 구비될 수 있다.
가압부(220)는 하부 지그(100)의 소자 안착부(110) 내부에 소정 깊이만큼 삽입될 수 있는 것이 바람직하므로, 가압부의 폭은 소자 안착부(110)의 폭 보다 작게 형성될 수 있다.
이하, 도7을 참조하여, 상기와 같은 구성을 갖는 전력용 반도체 모듈 조립 도구를 이용하여, 전력용 반도체 모듈을 조립하는 과정을 설명한다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 이용하여 전력용 반도체 모듈을 조립하는 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도7을 참조하면, 전력용 반도체 모듈은, 기판(10)과 상기 기판의 상부에 실장되는 전력용 반도체 소자(300)를 포함한다.
이러한 전력용 반도체 모듈을 조립하기 위해서는, 먼저, 기판(10)의 상부에 하부 지그(100)를 위치시킨다.
그리고, 하부 지그(100)에 구비된 소자 안착부(110)에 프리폼 솔더(400)를 공급하고, 그 위에 전력용 반도체 소자(300)를 위치시킨다.
그런 다음, 상부 지그(200)를 하부 지그(100)의 상부에 위치시킨다.
상부 지그(200)가 하부 지그(100)의 상부에 위치되면, 복수의 가압부(220)는 복수의 소자 안착부(110)에 대응되는 지점에 위치하게 된다. 따라서, 가압부(220)가 소자 안착부(110)에 안착된 전력용 반도체 소자(300)의 상부에 위치하게 된다.
하부 지그(100)의 상부에 올려진 상부 지그(200)는, 가압부(220)를 통해 상기 전력용 반도체 소자(300)를 하방으로 가압할 수 있다. 이때, 가압부(220)는 상기 전력용 반도체 소자(300)가 기울어 지지 않도록, 그 상면에 균일한 힘을 가해야 한다. 따라서, 이때, 전력용 반도체 소자(300)의 중심과 가압부(220)의 중심은 일치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 전력용 반도체 소자(300)를 솔더링에 의해 기판(10) 상부에 접합시킨다.
이렇게 상부 지그(200)를 사용하면, 전력용 반도체 소자(300)가 기울어짐 없이 정확한 형태로, 기판(10)에 접합될 수 있게 된다.
도8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 개략적으로 도시한 측면도이다.
상부 지그(200)는 도8에 도시된 바와 같이, 바디(210)의 하부로 돌출되는 돌기(230)를 더 포함할 수 있다. 상기 돌기(230)는 상기 가압부(220)가 구비되지 않은 부분에 구비될 수 있다. 즉, 어느 하나의 가압부(220)와 인접한 가압부(220)의 사이에 구비될 수 있다.
그리고, 하부 지그(100)에는 상기 돌기(230)에 대응되는 위치에, 상기 돌기(230)가 삽입 가능한 홈(120)이 형성될 수 있다.
상기 돌기(230)와 상기 홈(120)은, 하부 지그(100)에 대한 상부 지그(200)의 올바른 위치를 정하는데 도움이 된다.
전력용 반도체 모듈의 조립 공정에서, 상기 상부 지그(200)가 상기 하부 지그(100)의 상부에 놓여질 때, 상기 돌기(230)가 상기 홈(120)에 삽입되도록 상기 상부 지그(200)의 위치를 정하게 되면, 상기 상부 지그(200)가 정확한 위치에서 전력용 반도체 소자(300)를 가압할 수 있게 된다. 또한, 상기 상부 지그(200)와 상기 하부 지그(100)의 횡방향 상대 이동이 제한되므로, 전력용 반도체 모듈의 보다 안정적인 조립이 가능하게 된다.
도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도9를 참조하면, 상부 지그(200a)는 복수개가 구비될 수도 있다. 도8에서는, 하나의 하부 지그(100)에 대응되는 하나의 상부 지그(200)가 복수개의 가압부(220) 및 돌기(230)를 갖는 예가 도시되어 있으나, 이와는 달리, 도9에 도시된 바와 같이, 하나의 하부 지그(100)의 상부에 복수의 상부 지그(200a)가 배치될 수도 있다.
상기 상부 지그(200a)는, 각 소자 안착부(110) 마다 하나씩 구비될 수도 있으며, 2개 이상의 소자 안착부(110)를 커버 하는 상부 지그가 복수개 구비될 수도 있고, 하나의 소자 안착부(110)를 커버 가능한 상부 지그와 복수의 소자 안착부(110)를 커버 가능한 상부 지그가 함께 구비될 수도 있다.
이 경우, 상부 지그(200a)는 적어도 하나의 소자 안착부(110)를 커버 가능한 면적의 바디(210a)와, 상기 바디의 하부로 돌출되며 소자 안착부(110) 보다 작은 평면 형상을 갖는 가압부(220a)를 포함할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 하부 지그 110 : 소자 안착부
111 : 확장부 112 : 경사면
120 : 홈 200 : 상부 지그
210 : 바디 220 : 가압부
230 : 돌기

Claims (6)

  1. 상하로 관통 형성되는 소자 안착부를 포함하는 하부 지그와;
    상기 하부 지그의 상부에 올려지는 상부 지그를 포함하며,
    상기 상부 지그는,
    상기 소자 안착부 보다 더 큰 횡방향의 폭을 갖는 바디와,
    상기 바디에서 하방을 향해 돌출되는 가압부를 포함하고,
    상기 소자 안착부의 상단에는 경사지게 형성되는 경사면이 구비되는 전력용 반도체 모듈의 조립 도구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소자 안착부는 모서리 근방에서 횡방향 외측을 향해 더 크게 연장되는 확장부를 포함하는 전력용 반도체 모듈의 조립 도구.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 지그의 상면에는 하방을 향해 오목하게 형성되는 홈이 구비되며,
    상기 상부 지그는 상기 홈이 삽입 가능하도록 상기 바디의 하부로 돌출되는 돌기를 더 포함하는 전력용 반도체 모듈의 조립 도구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    하나의 바디에는 복수의 가압부가 결합되는 전력용 반도체 모듈의 조립 도구.
  6. 제 1 항에 있어서,
    하나의 하부 지그에는 복수의 상부 지그가 결합 가능한 전력용 반도체 모듈의 조립 도구.
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