KR101896569B1

KR101896569B1 - 반도체 모듈의 방열 장치

Info

Publication number: KR101896569B1
Application number: KR1020160162989A
Authority: KR
Inventors: 권오정; 전상호
Original assignee: 권오정
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-09-07
Anticipated expiration: 2036-12-01
Also published as: US20180158748A1; KR20180062843A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치는, 반도체 모듈에 면접하도록 형성되는 히트싱크, 상기 반도체 모듈이 면접하는 상기 히트싱크의 일면과 반대 방향의 상기 히트싱크의 타면 가장자리로부터 수직 방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 벽면부재와, 양단이 개방되는 사각통 형상으로 형성되되 개방된 일단의 어느 두 변이 상기 벽면부재 각각에 연결되고, 상기 사각통 형상을 형성하는 측면 중에서 어느 하나의 측면이 경사지도록 형성되는 사각통부재를 구비하는 덕트부 및, 상기 사각통부재의 타단에 구비되는 흡기팬을 포함하고, 상기 반도체 모듈의 방열을 위해 상기 흡기팬이 동작하는 경우, 상기 흡기팬에 의해 발생되는 바람이 상기 사각통부재를 통과하여 상기 반도체 모듈에 제공되도록, 상기 사각통부재의 경사진 측면에 통기공이 형성될 수 있다.

Description

반도체 모듈의 방열 장치{Heat dissipation apparatus of semiconductor module}

본 발명은 반도체 모듈의 방열 장치에 관한 것으로, 특히 덕트 구조물을 이용한 반도체 모듈의 방열 장치에 관한 것이다.

대부분의 전력장치(예를 들면, 전력변환장치 등)의 경우 반도체 모듈과 방열장치(냉각장치)를 포함하여 구성되며, 반도체 모듈의 전력용 반도체 소자의 경우, 구동 시 대량의 열이 발생한다. 이러한 고열은 전자 제품의 수명과 작동에 영향을 주기 때문에 방열장치가 반도체 소자의 열을 방출하도록 구성되어 있다.

종래의 방열장치는, 반도체 모듈의 반도체 소자 또는 제어소자 등이 실장되는 회로기판 일면과 반대 방향의 회로기판 타면에 배치되는 구조이며, 반도체 소자의 열을 분산시킬 수 있도록 전도성 재질로 구성된다.

또한 종래의 방열장치의 종류로는 히트파이프, 수냉식 또는 방열핀 구조 등이 있다.

종래의 방열장치는, 반도체 모듈화에 따라 동일한 공간에 배치된 반도체 소자의 수가 늘어나 반도체 모듈의 내부에서 대량의 열이 발생하게 되는데, 이러한 대량의 열이 발생하는 반도체 모듈의 방열을 위해 열 분산 영역이 증가하도록 더욱 더 크게 제작될 필요가 있었다.

그러나, 단순히 방열장치의 크기를 증가시키는 것은 효율적인 방열에 부합되지 않고, 전력 장치 전체 크기를 증가시킬 뿐이며, 회로 기판 일면 상에 배출되는 열을 방출하는 방안이 없어, 회로 기판 일면 상의 열로 인해 반도체 소자의 성능이 하락하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 덕트 구조물 적용을 통해 회로기판 상의 방열이 효과적으로 이루어지도록 하여 열로 인한 반도체 모듈의 성능이 하락하는 것을 방지하는 반도체 모듈의 방열 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치는 반도체 모듈에 면접하도록 형성되는 히트싱크; 상기 반도체 모듈이 면접하는 상기 히트싱크의 일면과 반대 방향의 상기 히트싱크의 타면 가장자리로부터 수직 방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 벽면부재와, 양단이 개방되는 사각통 형상으로 형성되되 개방된 일단의 어느 두 변이 상기 벽면부재 각각에 연결되고, 상기 사각통 형상을 형성하는 측면 중에서 어느 하나의 측면이 경사지도록 형성되는 사각통부재를 구비하는 덕트부; 및 상기 사각통부재의 타단에 구비되는 흡기팬;을 포함하고, 상기 반도체 모듈의 방열을 위해 상기 흡기팬이 동작하는 경우, 상기 흡기팬에 의해 발생되는 바람이 상기 사각통부재를 통과하여 상기 반도체 모듈에 제공되도록, 상기 사각통부재의 경사진 측면에 통기공이 형성될 수 있다.

상기 통기공은 복수개 형성될 수 있다.

상기 복수의 통기공은, 상기 히트싱크의 일면으로부터 수평방향으로 연장되는 가상면과 동일한 선상에 형성되되, 상기 사각통부재의 경사진 측면의 길이 방향을 따라 일 열로 배열될 수 있다.

상기 복수의 통기공 각각은, 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다.

상기 복수의 통기공 각각은, 최대 직경이 상기 반도체 모듈의 두께와 동일할 수 있다.

상기 덕트부는, 상기 통기공을 통과하는 상기 바람의 이동 경로를 가이드하는 것으로, 상기 통기공을 감싸도록 상기 사각통부재의 경사진 측면에 형성되는 보조 덕트를 더 구비할 수 있다.

상기 보조 덕트는, 상기 사각통부재의 경사진 측면에 서로 소정 간격 이격되도록 구비되는 한 쌍의 삼각부재와, 상기 한 쌍의 삼각부재를 연결하되, 상기 히트싱크의 일면과 면접하는 상기 반도체 모듈의 하단과 반대 방향의 상기 반도체 모듈의 상단으로부터 수평 방향으로 연장되는 가상면과 동일한 면상에 형성되는 가이드면을 포함할 수 있다.

상기 가이드면에는, 상기 통기공을 통과하는 바람의 세기 조절을 위해 보조 통기공이 형성되고, 상기 보조 통기공은 덮개에 의해 개폐될 수 있다.

상기 덕트부는, 상기 사각통부재의 경사진 측면에 슬라이딩 가능하게 연결되어, 상기 통기공을 개폐 가능한 개폐부재를 더 구비할 수 있다.

상기 개폐부재는, 상기 통기공을 소정 단위로 개폐 가능하도록, 복수개가 구비될 수 있다.

상기 히트싱크 일면은, 적어도 일부를 차지하는 제1 영역과 나머지 부분을 차지하는 제2 영역으로 구획되고, 상기 반도체 모듈은 상기 제1 영역에 구비되고, 상기 제2 영역에는 방열판이 구비될 수 있다.

상기 반도체 모듈과 상기 방열판을 둘러싸도록 상기 히트싱크 일면의 가장자리에 결합되는 케이스를 더 포함할 수 있다.

상기 케이스는, 배기구가 형성될 수 있다.

상기 배기구에는, 상기 흡기팬에 의해 형성되는 바람이 상기 통기공을 통과하여 상기 히트싱크 일면의 상부 영역을 지나서 상기 배기구를 통해 배기되도록 하는 배기팬이 구비될 수 있다.

상기 히트싱크는, 일면이 상기 반도체 모듈과 면접하도록 형성되는 베이스와, 상기 베이스의 일면과 반대 방향의 상기 베이스의 타면으로부터 수직 방향으로 연장 형성되는 복수의 방열핀을 구비할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치에 의하면, 흡기팬에 의해 생성된 바람이 사각통부재의 통기공을 통과하여 반도체 모듈의 반도체 소자 부근에 집중적으로 제공될 수 있으며, 이를 통해 반도체 소자의 방열이 효과적으로 이루어져, 열로 인해 반도체 모듈의 성능이 하락하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 반도체 모듈이 부착되는 히트싱크 일면의 남아있는 소정 영역에 방열판을 구비함으로써, 반도체 모듈의 열이 더욱 효과적으로 분산될 수 있다.

이와 더불어, 케이스 및 배기팬 구조를 통해 부스바의 열을 효과적으로 방출할 수 있으므로, 부스바의 열로 인한 반도체 모듈의 성능 하락을 방지할 수 있다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치의 부분 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치의 측면도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 케이스가 구비된 반도체 모듈의 방열 장치의 사시도이다.
도5는 도4의 케이스가 제거된 반도체 모듈의 방열 장치의 사시도이다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 부스바가 구비된 반도체 모듈의 방열 장치의 부분 사시도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시 예에 한정되는 것이 아니다. 그리고 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도1 내지 도4를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치(100)는, 반도체 모듈(200)의 반도체 소자에서 발생하는 열로 인해 반도체 모듈(200)의 성능이 하락하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 히트싱크(110), 덕트부(120), 흡기팬(130), 방열판(140), 케이스(150) 및 배기팬(160)을 포함할 수 있다. 여기서, 반도체 모듈(200)은, 적용되는 시스템에 맞게 전력을 변환 또는 제어하는 전력 변환 반도체 소자를 포함하여 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 여러 반도체 소자를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 다른 반도체 모듈의 방열 장치(100)는, 히트싱크(110)가 반도체 모듈(200)에 면접하도록 형성되고, 히트싱크(110)에 덕트부(120)가 적절히 구비되고, 덕트부(120)가 한 쌍의 벽면부재(121)와, 사각통부재(123)를 포함하여 구성되고, 흡기팬(130)이 사각통부재(123)에 구비되고, 사각통부재(123)를 형성하는 면 중에 어느 한 면이 경사지도록 형성되고, 사각통부재(123)의 경사진 측면에 통기공(Vt)이 형성됨으로써, 반도체 모듈(200)의 방열을 위해 흡기팬(130)이 동작하는 경우, 흡기팬(130)에 의해 발생되는 바람이 사각통부재(123)의 통기공(Vt)을 통과하여, 히트싱크(110) 일면의 상부에 이동되어 반도체 모듈(200)의 방열이 가능하다.

이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치(100)는, 흡기팬(130)에 의해 생성된 바람이 사각통부재(123)의 통기공(Vt)을 통과하여 반도체 모듈(200)의 반도체 소자 부근에 집중적으로 제공될 수 있으며, 이를 통해 반도체 소자의 방열이 효과적으로 이루어져, 열로 인해 반도체 모듈(200)의 성능이 하락하는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치(100)의 구성에 대해 상세 설명한다.

도1을 참고하면, 히트싱크(110)는, 반도체 모듈(200)에 면접하도록 형성되어, 반도체 모듈(200)의 열을 전달받아 분산시켜 반도체 모듈(200)의 온도 상승을 방지하는 것으로서, 베이스(111)와 복수의 방열핀(113)을 포함하여 구성될 수 있다.

베이스(111)는 사각 판 형상일 수 있다. 베이스(111)는 열 전달이 뛰어난 전도성 재질로 구성될 수 있다. 베이스(111)의 일면에는 반도체 모듈(200)이 면접하도록 부착될 수 있다. 예컨대, 반도체 모듈(200)은 회로 기판, 회로 기판에 형성되는 회로 배선, 회로 배선에 연결되도록 회로 기판에 실장되는 반도체 소자 등을 포함하여 구성되며, 반도체 소자가 실장되는 회로 기판 일면과 반대 방향의 타면에는 절연판 및 절연판에 접하도록 금속판이 구비될 수 있다.

즉 베이스(111)의 일면에는 반도체 모듈(200)의 금속판이 면접하도록 부착될 수 있다. 이를 통해 반도체 모듈(200)에서 발생하는 열이 베이스(111)로 전달되고, 그리고 나서 복수의 방열핀(113)으로 분산될 수 있다.

복수의 방열핀(113)은 베이스(111)의 일면과 반대 방향의 베이스(111)의 타면으로부터 수직 방향으로 연장 형성될 수 있다. 여기서, 히트싱크(110)는 방열핀 압출형태로 한정되지 않고, 히트파이프 및 수냉식 히트싱크 등으로 대체 가능하다.

한편, 베이스(111)의 일면은, 적어도 일부를 차지하는 제1 영역(111a)과 나머지 부분을 차지하는 제2 영역(111b)으로 구획될 수 있다. 제1 영역(111a)에는 상기한 바 있는 반도체 모듈(200)이 복수개(예컨대, 세 개) 부착될 수 있다. 여기서, 반도체 모듈(200)은 필요에 따라 더 많게 또는 적게 적용될 수 있다.

또한 베이스(111)가 반도체 모듈(200)이 부착되는 제1 영역(111a) 이외의 제2 영역(111b)을 가지도록 구성되는 이유는, 반도체 모듈(200)에서 발생하는 열이 더욱 넓은 면적에 분산되도록 하여 방열 효과를 증대시키기 위함이다. 이때 베이스(111)의 제2 영역(111b)에는 방열판(140)이 구비될 수 있다.

방열판(140)은 열전도성이 뛰어난 금속 재질로 구성될 수 있다. 방열판(140)은 압출, 다이캐스팅(die casting) 등의 제조 방법에 의해 사각 판 형상으로 제작될 수 있다. 방열판(140)은 브레이징(brazing) 등의 접합 방법에 의해 베이스(111) 일면의 제2 영역(111b)에 부착될 수 있다. 방열판(140)은 복수개(예컨대, 세 개)가 부착될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 더 많게 또는 더 적게 부착될 수 있다. 이때 제2 영역(111b)에 부착되는 방열판(140)의 일면에는 방열 그리스가 도포될 수 있으며, 방열 그리스는 방열판(140)과 베이스(111) 사이의 열전도율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

도1 내지 도3, 및 도5를 참고하면, 덕트부(120)는, 반도체 모듈(200)에서 발생된 열이 히트싱크(110) 및 방열판(140)에 분산된 이후 머물지 않도록, 열을 외부로 방출하는 바람의 이동 경로를 안내하는 역할을 수행하는 것으로서, 한 쌍의 벽면부재(121), 사각통부재(123), 보조 덕트(125) 및 개폐부재(127)를 포함할 수 있다.

한 쌍의 벽면부재(121) 각각은 반도체 모듈(200)이 면접하는 베이스(111)의 일면과 반대 방향의 베이스(111)의 타면 가장자리로부터 수직 방향으로 연장 형성될 수 있다. 한 쌍의 벽면부재(121)는 바람이 히트싱크(110)의 방열핀(113) 사이를 지나도록 안내할 수 있다. 여기서, 한 쌍의 벽면부재(121)는 베이스(111)와 달리 절연 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

사각통부재(123)는 양단이 개방되는 사각통 형상으로 형성될 수 있다. 사각통부재(123)는 사각통 형상을 형성하는 네 개의 측면 중에서 어느 하나의 측면(123a)이 경사지도록 형성될 수 있다. 여기서, 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)의 경사 각도는 사용자 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다.

사각통부재(123)는 개방된 일단의 어느 두 변이 벽면부재(121) 각각에 연결될 수 있다. 사각통부재(123)는 한 쌍의 벽면부재(121)와 일체로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이후, 흡기팬(130)에 의해 생성되는 바람이 사각통부재(123)를 통과하여 히트싱크(110)의 방열핀(113) 사이를 지남으로써, 히트싱크(110)의 열을 외부로 배출할 수 있다.

도2 및 도3에서, 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에는 통기공(Vt)이 복수개 형성될 수 있다. 복수의 통기공(Vt)은, 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에 형성되되, 베이스(111)의 일면으로부터 수평방향으로 연장되는 제1 가상면(Vl1)과 동일한 선상에 형성될 수 있다. 복수의 통기공(Vt)은 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)의 길이 방향을 따라 일 열로 배열될 수 있다. 복수의 통기공(Vt) 각각은, 원형 또는 타원형으로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않고, 사각형, 삼각형과 육각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 통기공(Vt) 각각은, 최대 직경이 반도체 모듈(200)의 두께와 거의 동일하도록 형성될 수 있다.

이를 통해 흡기팬(130)에 의해 생성된 바람이 사각통부재(123)를 통과하여 히트싱크(110)의 방열핀(113) 사이를 이동할 뿐만 아니라, 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에 형성되는 통기공(Vt)을 통과하고, 히트싱크(110)의 베이스(111) 상부 영역을 지남으로써, 반도체 모듈(200), 베이스(111) 및 방열판(140)의 열을 외부로 방출할 수 있다.

도1 내지 도3에서, 보조 덕트(125)는 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에 형성되는 통기공(Vt)을 통과하는 바람의 이동 경로를 가이드하는 것으로, 통기공(Vt)을 감싸도록 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에 형성될 수 있다. 보조 덕트(125)는, 한 쌍의 삼각부재(125a)와 가이드면(125b)을 포함할 수 있다.

한 쌍의 삼각부재(125a)는, 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에 서로 소정 간격 이격되도록 구비될 수 있다. 한 쌍의 삼각부재(125a)는 복수의 통기공(Vt)을 사이에 두고 서로 소정 간격 이격될 수 있다. 한 쌍의 삼각부재(125a)는 별도의 면 형상의 체결부재에 의해 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에 부착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

가이드면(125b)은 한 쌍의 삼각부재(125a)를 연결하도록 형성될 수 있다. 가이드면(125b)은, 히트싱크(110)의 베이스(111) 일면과 면접하는 반도체 모듈(200)의 하단과 반대 방향의 반도체 모듈(200)의 상단으로부터 수평 방향으로 연장되는 제2 가상면(Vl2)과 동일한 면상에 형성될 수 있다.

이를 통해 베이스(111) 또는 반도체 모듈(200)을 마주보는 보조 덕트(125)의 일단이 개방되며, 흡기팬(130)에 의해 생성되는 바람이 통기공(Vt)을 통과한 이후 보조 덕트(125)의 개방된 일단을 통해 베이스(111) 및 반도체 모듈(200)로 이동할 수 있다. 즉, 바람은 보조 덕트(125)에 의해 외부로 누출되지 않고, 베이스(111) 및 반도체 모듈(200)을 향해 나아가게 된다.

한편, 보조 덕트(125)의 가이드면(125b)에는, 베이스(111) 상부 영역에 제공되는 바람의 세기 조절을 위한 보조 통기공(미도시) 및 덮개(CV)가 구비될 수 있다.

보조 통기공은 복수개가 형성될 수 있다. 보조 통기공은 필요에 따라 다양한 개수가 형성될 수 있다. 이는 바람의 세기를 다양하게 조절하기 위함이다. 즉, 흡기팬(130)에 의해 생성되는 바람은 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에 형성되는 통기공(Vt)을 통과한 이후 소정의 양이 보조 통기공을 통해 외부로 분산되므로, 베이스(111) 상부 영역에 대한 바람의 세기가 줄어들게 된다.

덮개(CV)는, 베이스(111) 상부 영역에 대해 줄어든 바람 세기를 늘리기 위해 구비되는 것으로서, 보조 통기공과 동일 개수로 구비될 수 있다. 즉 덮개(CV)는 보조 통기공 각각에 구비될 수 있다. 덮개(CV)는 보조 덕트(125)의 가이드면(125b)에 나사 결합 방식으로 체결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 덮개(CV)는 보조 덕트(125b)의 가이드면(125b)에 결합되면, 보조 통기공을 폐쇄할 수 있으며, 이를 통해 바람이 보조 통기공을 통해 외부로 나아가는 것을 방지하여, 베이스(111) 상부 영역에 대한 바람의 세기를 늘릴 수 있다.

한편 도5를 참고하면, 베이스(111)의 상부 영역에 대한 바람의 세기 조절하기 위한 개폐부재(123a)가 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에 구비될 수 있다.

개폐부재(123a)는 사각통부재(123)의 경사진 측면(123a)에 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다. 개폐부재(123a)는 복수개가 구비될 수 있다. 예컨대, 개폐부재(123a)는 반도체 모듈(200)와 동일한 개수가 구비될 수 있다. 이는 개폐부재(123a)가 통기공(Vt)을 소정 단위로 개폐 가능하도록 한다. 개폐부재(123a)는 평상시 통기공(Vt)을 개방하는 위치에 있다가, 바람 세기 조절시 바람의 세기를 줄이기 위한 베이스(111) 상부의 소정 영역과 마주보는 복수의 통기공(Vt)을 폐쇄하는 위치로 어느 하나 또는 그 이상이 슬라이딩 이동할 수 있다.

이를 통해 베이스(111)의 상부 소정 영역의 바람의 세기가 줄어들고, 베이스(111)의 상부 특정 영역의 바람의 세기가 늘어나게 된다. 여기서, 소정 영역은 열 발생이 상대적으로 적은 반도체 모듈(200)이 위치하는 영역일 수 있고, 특정 영역은 열 발생이 상대적으로 많은 반도체 모듈(200)이 위치하는 영역일 수 있다.

개폐부재(123a)는 자동 또는 수동으로 슬라이딩 이동이 가능하다. 여기서, 사각통부재(123) 내부에는 개폐부재(123a)를 슬라이딩 이동시킬 수 있는 모터모듈(미도시)이 구비될 수 있다.

도2를 참고하면, 흡기팬(130)은 히트싱크(110), 방열판(140) 및, 반도체 모듈(200)의 열을 외부로 방출하는 바람을 생성하는 것으로서, 한 쌍의 벽면부재(121)에 연결되는 사각통부재(123)의 일단 반대 방향의 사각통부재(123)의 타단에 구비될 수 있다.

흡기팬(130)은 팬(fan)의 회전을 통해 바람 생성이 가능하다. 흡기팬(130)은 사각통부재(123)의 타단 넓이에 맞춰 그 크기가 형성될 수 있다. 흡기팬(130)은 사각통부재(123)의 길이 방향을 따라 복수개가 일 열로 배치될 수 있다. 흡기팬(130)에 의해 생성된 바람은 상기한 바와 같이 사각통부재(123)를 통과하여 히트싱크(110)의 방열핀(113) 사이를 지나면서 열을 방출시키거나, 사각통부재(123)의 경사진 측면(123)에 형성된 통기공(Vt)을 통과하여 히트싱크(110)의 베이스(111) 상부 영역을 지나면서 반도체 모듈(200)과 방열판(140)의 열을 방출시킬 수 있다.

한편 도4를 참고하면, 케이스(150)는 히트싱크(110)의 베이스(111) 상부 영역을 지나는 바람이 사방으로 펴져나가지 않고 한 쪽 방향으로 나아가도록 하기 위해, 히트싱크(110)의 베이스(111) 상부 영역을 감싸도록 형성될 수 있다.

케이스(150)는 일면과 하단이 개방된 사각 박스 형상의 상부와 상부로부터 수직 방향으로 연장 형성되는 각종 프레임 부재로 이루어진 하부를 포함하여 구성될 수 있다. 케이스(150)의 상부 일면은, 히트싱크(110)의 베이스(111) 일면의 가장자리에 결합될 수 있다. 이를 통해 케이스(150)는 반도체 모듈(200)과 방열판(140)을 둘러싸게 된다.

케이스(150) 상부의 상단에는 배기구가 형성될 수 있다. 케이스(150) 상부의 상단 배기구에는 배기팬(160)이 구비될 수 있다. 도5를 참고하면, 흡기팬(130)에 의해 형성되는 바람이 통기공(Vt)을 통과하여 히트싱크(110)의 베이스(111) 일면의 상부 영역을 지나 배기팬(160)에 의해 배기되는 것을 확인할 수 있다. 즉 케이스(150)와 배기팬(160)은 바람의 이동 경로를 안내함으로써, 히트싱크(110)의 베이스(111) 일면 상부 영역의 열 방출이 효과적으로 이루어지도록 한다.

도 5 및 도6을 참고하면, 부스바(170)는 복수의 반도체 모듈(200)에 전류를 공급하기 위해 베이스(111) 일면 상부 영역에 구비된다. 여기서, 부스바(170)에서 발생되는 열이 반도체 모듈(200)의 성능에 나쁜 영향을 줄 수 있는데, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 모듈의 방열 장치(100)는, 흡기팬(130)에 의해 생성되는 바람이 상기한 바 있는 덕트부(120), 케이스(150) 및 배기팬(160) 구조에 의해 부스바(170)의 열도 함께 배기팬(160)으로 방출 가능하므로, 부스바(170)의 열로 인한 반도체 모듈(200)의 성능 하락을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 반도체 모듈의 방열 장치
110: 히트싱크
111: 베이스
111a: 제1 영역
111b: 제2 영역
113: 복수의 방열핀
120: 덕트부
121: 한 쌍의 벽면부재
123: 사각통부재
123a: 경사진 측면
Vt: 통기공
125: 보조 덕트
CV: 덮개
127: 개폐부재
130: 흡기팬
140: 방열판
150: 케이스
160: 배기팬
170: 부스바
200: 반도체 모듈

Claims

반도체 모듈에 면접하도록 형성되는 히트싱크;
상기 반도체 모듈이 면접하는 상기 히트싱크의 일면과 반대 방향의 상기 히트싱크의 타면 가장자리로부터 수직 방향으로 연장 형성되는 한 쌍의 벽면부재와, 양단이 개방되는 사각통 형상으로 형성되되 개방된 일단의 어느 두 변이 상기 벽면부재 각각에 연결되고, 상기 사각통 형상을 형성하는 측면 중에서 어느 하나의 측면이 경사지도록 형성되는 사각통부재를 구비하는 덕트부; 및
상기 사각통부재의 타단에 구비되는 흡기팬;
을 포함하고,
상기 반도체 모듈의 방열을 위해 상기 흡기팬이 동작하는 경우, 상기 흡기팬에 의해 발생되는 바람이 상기 사각통부재를 통과하여 상기 반도체 모듈에 제공되도록, 상기 사각통부재의 경사진 측면에 통기공이 형성되며,
상기 덕트부는, 상기 통기공을 통과하는 상기 바람의 이동 경로를 가이드하는 것으로, 상기 통기공을 감싸도록 상기 사각통부재의 경사진 측면에 형성되는 보조 덕트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제1항에 있어서,
상기 통기공은 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 통기공은,
상기 히트싱크의 일면으로부터 수평방향으로 연장되는 가상면과 동일한 선상에 형성되되, 상기 사각통부재의 경사진 측면의 길이 방향을 따라 일 열로 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 통기공 각각은, 원형 또는 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 통기공 각각은, 최대 직경이 상기 반도체 모듈의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 보조 덕트는,
상기 사각통부재의 경사진 측면에 서로 소정 간격 이격되도록 구비되는 한 쌍의 삼각부재와,
상기 한 쌍의 삼각부재를 연결하되, 상기 히트싱크의 일면과 면접하는 상기 반도체 모듈의 하단과 반대 방향의 상기 반도체 모듈의 상단으로부터 수평 방향으로 연장되는 가상면과 동일한 면상에 형성되는 가이드면
을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제7항에 있어서,
상기 가이드면에는, 상기 통기공을 통과하는 바람의 세기 조절을 위해 보조 통기공이 형성되고,
상기 보조 통기공은 덮개에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제1항에 있어서,
상기 덕트부는,
상기 사각통부재의 경사진 측면에 슬라이딩 가능하게 연결되어, 상기 통기공을 개폐 가능한 개폐부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제9항에 있어서,
상기 개폐부재는, 상기 통기공을 소정 단위로 개폐 가능하도록, 복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제1항에 있어서,
상기 히트싱크 일면은, 적어도 일부를 차지하는 제1 영역과 나머지 부분을 차지하는 제2 영역으로 구획되고,
상기 반도체 모듈은 상기 제1 영역에 구비되고,
상기 제2 영역에는 방열판이 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제11항에 있어서,
상기 반도체 모듈과 상기 방열판을 둘러싸도록 상기 히트싱크 일면의 가장자리에 결합되는 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제12항에 있어서,
상기 케이스는, 배기구가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제13항에 있어서,
상기 배기구에는,
상기 흡기팬에 의해 형성되는 바람이 상기 통기공을 통과하여 상기 히트싱크 일면의 상부 영역을 지나서 상기 배기구를 통해 배기되도록 하는 배기팬이 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.
제1항에 있어서,
상기 히트싱크는,
일면이 상기 반도체 모듈과 면접하도록 형성되는 베이스와, 상기 베이스의 일면과 반대 방향의 상기 베이스의 타면으로부터 수직 방향으로 연장 형성되는 복수의 방열핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈의 방열 장치.