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KR20230168522A - 파워모듈 팩 - Google Patents

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KR20230168522A
KR20230168522A KR1020220069094A KR20220069094A KR20230168522A KR 20230168522 A KR20230168522 A KR 20230168522A KR 1020220069094 A KR1020220069094 A KR 1020220069094A KR 20220069094 A KR20220069094 A KR 20220069094A KR 20230168522 A KR20230168522 A KR 20230168522A
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KR
South Korea
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power module
cooling plate
line
jig
soldering
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020220069094A
Other languages
English (en)
Inventor
박세민
노승준
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
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Priority to US18/084,170 priority patent/US20230397384A1/en
Priority to EP22216341.2A priority patent/EP4290994A3/en
Priority to CN202211696780.9A priority patent/CN117199018A/zh
Publication of KR20230168522A publication Critical patent/KR20230168522A/ko
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

본 발명은 프리폼 솔더를 이용하여 파워모듈을 히트싱크에 솔더링하여 솔더 넘침과 파워모듈의 틀어짐 현상을 방지할 수 있으며 방열 성능을 향상시킬 수 있는 파워모듈 팩에 관한 것이다.

Description

파워모듈 팩{POWER MODULE PACK}
본 발명은 인버터에 적용되는 파워모듈 팩에 관한 것이다.
최근 자동차는 연소식 엔진을 사용하는 자동차에서 환경친화적이고, 연비를 고려한 또 다른 형태의 자동차, 즉, 하이브리드 자동차나 전기자동차에 대하여 활발한 연구 개발이 진행되고 있다.
하이브리드 자동차는 기존의 엔진과 전기에너지로 구동되는 모터를 연계하여 두 가지의 동력원으로 차량을 구동하고, 전기자동차는 전기에너지로 구동되는 모터만으로 구동하는 만큼, 배기가스에 의한 환경오염의 감소와 함께 연비향상의 효과로 인하여 미국과 일본을 중심으로 최근 각광을 받고 있는 현실대안적인 차세대 자동차로 자리매김하고 있다.
이러한 하이브리드 자동차나 전기자동차에는 전기모터를 구동하기 위한 구동원으로 고용량 배터리가 장착되어 필요시 모터로 전력을 공급하고 차량의 감속, 정지시 재생동력원으로부터 생성되는 전기에너지를 배터리로 충전하는 역할을 하고 있다.
이와 같은 차량용 전기모터는 크게 영구자석과 같은 다수의 자성체가 구비된 회전자와 이 회전자를 회전시키기 위해 전자기력을 생성하는 고정자로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 차량용 전기모터에는 하이브리드 자동차와 전기/연료 전지 자동차들은 내부적으로 생산된 전기 에너지를 충/방전하기 위해 배터리 또는 연료 전지에서 발생하는 고전압의 직류 전원을 U, V, W 상의 3상 교류 전원으로 변환시키는 인버터를 채용하고 있다.
그리고, 인버터는 전력반도체를 집적한 파워모듈을 구비한다.
이러한 파워모듈은 인버터의 시동 시, 빠른 시동을 위한 토크 전달, 높은 온도의 엔진룸 등에 의해 파워모듈 측의 발열량이 크기 때문에, 방열을 위해 인버터 하우징에 구비된 인버터히트싱크의 상부에 배치되어 파워모듈의 발열을 냉각시킨다.
한편, 종래에는 인버터히트싱크 상부의 편평한 표면에 파워모듈을 실장하였다.
이때, 파워모듈과 인버터히트싱크 간의 접착 방법으로 솔더링 방법이 주로 이용되는데, 솔더 멜팅시 파워모듈이 설계위치와 다르게 틀어짐 현상이 발생한다. 이로 인해 인버터히트싱크 상부에 파워모듈을 실장할 때, 파워모듈이 설계위치로부터 이탈을 하게 되어 제품의 제작불량이 증가되는 문제가 있다.
또한, 종래에는 파워모듈 제작시 솔더링 공정이 1차와 2차로 나뉘어 이루어져 각 솔더링 공정에 따른 불량률이 증가하고, 파워모듈의 실장품 종류가 많아 제조에 어려움이 있는 문제가 있다.
한국 등록특허공보 제10-2341506호(2021.12.16. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 프리폼 솔더를 이용하여 파워모듈을 히트싱크에 솔더링하여 솔더 넘침과 파워모듈의 틀어짐 현상을 방지할 수 있으며 방열 성능을 향상시킬 수 있는 파워모듈 팩을 제공하기 위한 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 파워모듈 팩은, 제1 쿨링 플레이트; 상기 제1 쿨링 플레이트와 적층 결합되는 제2 쿨링 플레이트; 및 상기 제1 쿨링 플레이트와 제2 쿨링 플레이트 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 파워모듈;을 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 파워모듈 각각은 하부면이 상기 제1 쿨링 플레이트의 상부면에 솔더링 접합될 수 있다.
상기 각 파워모듈의 하부면과 상기 제1 쿨링 플레이트의 상부면 사이에 프리폼 솔더가 배치되고, 상기 프리폼 솔더에 의해 상기 각 파워모듈이 상기 제1 쿨링 플레이트에 솔더링 접합될 수 있다.
상기 프리폼 솔더의 상부면은, 상기 각 파워모듈의 회로기판의 하부면과 동일한 형태와 너비를 가질 수 있다.
상기 제1 쿨링 플레이트의 상부면에는, 상기 각 파워모듈이 안착되는 위치에 대응하여, 내측으로 소정 요입된 음각 패턴이 형성될 수 있다.
상기 각 파워모듈의 상부면에는 내측으로 소정 만입된 음각 홈이 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 제2 쿨링 플레이트의 하부면에는 상기 각 파워모듈의 적어도 하나 이상의 음각 홈 각각에 대응되는 위치에 외측으로 소정 돌출된 양각 돌기가 각각 형성되며, 상기 각 파워모듈의 각 음각 홈에 상기 제2 쿨링 플레이트의 각 양각 돌기가 삽입되어 상기 파워모듈의 위치가 고정될 수 있다.
상기 제1 쿨링 플레이트의 하부면에는 외측으로 소정 돌출된 다수의 방열핀이 구비될 수 있다.
상기 제1 커버, 상기 제1 쿨링 플레이트, 상기 제2 쿨링 플레이트, 및 상기 제2 커버에 각각에는, 측면으로 소정 돌출된 볼트 결합부가 구비되고, 상기 제1 커버, 상기 제1 쿨링 플레이트, 상기 제2 쿨링 플레이트, 및 상기 제2 커버 각각의 볼트 결합부는 일렬로 적층 배열되어 하나의 볼트를 통해 한번에 결합될 수 있다.
상기 제1 쿨링 플레이트의 하부면에 적층 결합되어 그 사이에 냉각수가 유동되는 제1 냉각수 유동 채널을 형성하는 제1 커버; 및 상기 제2 쿨링 플레이트의 상부면에 적층 결합되어 그 사이에 냉각수가 유동되는 제2 냉각수 유동 채널을 형성하는 제2 커버;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 쿨링 플레이트는, 파워모듈 팩의 쿨링 플레이트로서, 상기 쿨링 플레이트의 일면에 적어도 하나 이상의 파워모듈이 각각 솔더링 접합되고, 상기 쿨링 플레이트의 일면에는, 상기 각 파워모듈이 안착되는 위치에 대응하여, 내측으로 소정 요입된 음각 패턴이 형성될 수 있다.
상기 음각 패턴은, 순서대로 연결되어 사각 형태의 테두리를 형성하는 제1 라인, 제2 라인, 제3 라인, 및 제4 라인과, 상기 제1 라인과 수직하게 형성되어 상기 제1 라인과 교차하는 제1 크로스 라인과, 상기 제3 라인과 수직하게 형성되어 상기 제3 라인과 교차하는 제3 크로스 라인을 포함하고, 상기 제1 라인, 제2 라인, 제3 라인, 및 제4 라인은, 상기 각 파워모듈의 회로기판의 가장자리를 따라 형성되고, 상기 제1 크로스 라인은 상기 각 파워모듈의 내부에 실장된 칩의 최외곽 일측으로부터 일측 방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 크로스 라인은 상기 각 파워모듈의 내부에 실장된 칩의 최외곽 타측으로부터 타측 방향으로 연장 현성될 수 있다.
상기 제1 크로스 라인은 복수개 형성되어 각각이 서로 등간격으로 배치되고, 상기 제3 크로스 라인은 복수개 형성되어 각각이 서로 등간격으로 배치되며, 상기 음각패턴의 각 라인들은 상기 제1 라인과 제3 라인 사이의 중앙을 기준으로 서로 거울 대칭될 수 있다.
상기 제1 라인과 제3 라인의 폭은, 상기 제2 라인, 제4 라인, 제1 크로스 라인, 및 제3 크로스 라인의 폭에 비해 크게 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 파워모듈 중 인접한 어느 두 파워모듈을 각각 제1 파워모듈과 제2 파워모듈이라 하면, 상기 제1 파워모듈이 안착되는 위치에 대응되는 음각 패턴과, 상기 제2 파워모듈이 안착되는 위치에 대응되는 음각 패턴은 서로 분리될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 솔더링 압력 지그는, 파워모듈 팩을 솔더링하기 위한 압력 지그로서, 상부에 적어도 하나 이상의 파워모듈이 안착되는 하부 지그; 및 상기 하부 지그와 체결되는 상부 지그;를 포함하고, 상기 상부 지그에는, 상기 적어도 하나의 파워모듈 각각의 위치에 대응하여, 상기 상부 지그를 관통하는 관통홀이 다수 형성되고, 상기 관통홀에 볼플런저를 관통시켜 상기 각 파워모듈의 상부를 가압하도록 구성될 수 있다.
상기 볼플런저를 이용하여 상기 각 파워모듈에 인가되는 압력을 조절 가능할 수 있다.
상기 상부 지그에는 상기 상부 지그를 관통하는 다수의 벤트홀이 형성되고, 상기 다수의 벤트홀은 상기 각 파워모듈의 외측에 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 프리폼 솔더를 이용하여 파워모듈을 히트싱크에 솔더링하여 솔더 넘침과 파워모듈의 틀어짐 현상을 방지할 수 있으며 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 인버터의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈의 투과 사시도이다.
도 4는 파워모듈의 상면도와 저면도이다.
도 5는 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈 팩의 분해 사시도이다.
도 6은 제1 쿨링 플레이트, 제2 쿨링 플레이트, 파워모듈을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 프리폼 솔더를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제1 쿨링 플레이트의 타면을 나타낸 도면이다.
도 9는 솔더링 접착부의 사진을 나타낸 도면이다.
도 10은 음각 패턴의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 11은 제2 쿨링 플레이트의 타면을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 예에 따른 솔더링 압력 지그를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 12의 압력 지그의 사진을 나타낸 도면이다.
도 14는 종래 파워모듈을 나타낸 도면이다.
도 15는 종래 파워모듈의 분해 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈의 투과 사시도이다.
도 17은 도 16의 분해 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈 솔더링 지그의 분해 사시도이다.
도 19는 상부 지그와 하부 지그를 각각 나타낸 도면이다.
도 20은 솔더링 지그를 통해 제조된 파워모듈을 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈 솔더링 방법의 흐름도이다.
도 22는 종래 몰딩부 제조 금형을 나타낸 도면이다.
도 23은 몰딩재의 주입 위치와 배출 위치에 따른 몰딩부의 박리 여부를 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 예에 따른 몰딩부 제조 금형을 나타낸 도면이다.
도 25는 주입부 장착 금형 세트와 배출부 장착 금형 세트를 나타낸다
도 26은 종래 파워모듈의 기판과 칩의 연결구조를 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈의 기판과 칩의 연결구조를 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명의 일 예에 따른 메탈 클립의 상면도이다.
도 29는 도 28의 AA 단면도이다.
도 30은 도 28의 BB 단면도이다.
도 31은 접합부 펀칭 공정을 나타낸 도면이다.
도 32는 솔더링 공정시 솔더의 유동을 나타낸 도면이다.
도 33은 메탈 클립에서 외곽부가 비대칭으로 형성된 경우 솔더링된 모습을 나타낸 도면이다.
도 34는 메탈 클립에서 외곽부가 대칭으로 형성된 경우 솔더링된 모습을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 인버터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도로서, 인버터(1)는 하우징(2) 내부에 파워모듈 팩(10)을 비롯한 각종 부품이 수용된 구조로 이루어진다.
본 발명은 인버터 성능을 개선할 수 있는 파워모듈 팩(10), 파워모듈 팩 내부에 수용되는 파워모듈(20), 및 파워모듈에 적용되는 메탈 클립(30)의 구조와 제작 방법 등에 관한 것이다.
우선, 본 발명의 파워모듈(20)에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈의 투과 사시도이고, 도 4는 파워모듈의 상면도와 저면도로서, 파워모듈(20)은 회로기판(201)을 포함하는 부품들이 몰딩부(209)에 의해 몰딩된 구조로 이루어진다. 이때, 도시된 바와 같이 회로기판(201)의 하부는 몰딩부(209) 외부로 노출되고, 회로기판(201)의 상부는 몰딩부(209)에 의해 폐색된다. 본 발명의 파워모듈은 파워모듈의 발열의 대부분이 하부의 회로기판으로 전달되며, 따라서 파워모듈의 하부를 집중적으로 방열해야 할 필요가 있다. 파워모듈의 방열 패스를 하부로 형성하는 것은 파워모듈 자체의 제작성과 성능 등을 향상시키기 위한 것으로, 보다 구체적인 내용은 후술한다.
이하에서는, 이러한 파워모듈의 특성을 참고하여 본 발명의 각 구성들에 대해 설명하기로 한다.
<파워모듈 팩>
도 5는 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈 팩의 분해 사시도로서, 도 2의 파워모듈 팩을 분해하여 나타낸 것이다. 파워모듈 팩(10)은 크게 히트싱크(110)와 히트싱크 커버(120)를 포함하며, 히트싱크(110)와 히트싱크 커버(120) 사이에 파워모듈(20)이 개재된 구조로 이루어진다.
히트싱크(110)는 제1 쿨링 플레이트(111)와 제1 커버(112)를 포함하며, 제1 쿨링 플레이트(111)는 일면에 제1 커버(112)가 적층 결합되어 그 사이에 냉각수가 유동되는 제1 냉각수 유동 채널(C1)을 형성한다.
히트싱크 커버(120)는 제2 쿨링 플레이트(121)와 제2 커버(122)를 포함하며, 제2 쿨링 플레이트(121)는 일면에 제2 커버(122)가 적층 결합되어 그 사이에 냉각수가 유동되는 제2 냉각수 유동 채널(C2)을 형성한다.
즉, 히트싱크(110)와 히트싱크 커버(120)는 내부에 냉각수가 유동되어 그 사이에 개재된 파워모듈(20)을 냉각하는 구조물에 해당한다. 냉각수의 유동경로는 다음과 같다. 제1 쿨링 플레이트(111)의 일측 단부에는 제1 쿨링 플레이트(111)를 관통하는 제1 관통홀(111-H)이 형성되고, 제2 쿨링 플레이트(121)의 일측 단부에는 제2 쿨링 플레이트(121)를 관통하는 제2 관통홀(121-H)이 형성되며, 제1 관통홀(111-H)과 제2 관통홀(121-H)을 통해 제1 냉각수 유동 채널(C1)과 제2 냉각수 유동 채널(C2)이 서로 연통된다. 그리고 제1 커버(112)의 타측 단부에는 제1 커버를 관통하는 제1 커버 관통홀(112-H)이 형성되고 제1 커버 관통홀(112-H) 부위에 인렛이 구비되어 인렛과 제1 커버 관통홀(112-H)을 통해 냉각수가 외부로부터 유입되고, 제2 커버(122)의 타측 단부에는 제2 커버(122)를 관통하는 제2 커버 관통홀(122-H)이 형성되고 제2 커버 관통홀(122-H)에 아웃렛이 구비되어 아웃렛과 제2 커버 관통홀(122-H)을 통해 냉각수가 외부로 배출된다.
여기서, 도시된 바와 같이 제1 쿨링 플레이트(111)의 일면(도 5를 기준으로 제1 쿨링 플레이트의 상부면)에는 외측으로 소정 돌출된 다수의 방열핀(111-P)이 구비된다. 다수의 방열핀으로 구성된 히트싱크 구조가 마련됨에 따라 파워모듈에서 전달된 열의 방열 성능이 향상될 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이 본 발명의 파워모듈은 방열 패스가 아래로 형성되며, 이에 따라 제1 쿨링 플레이트(111)와 달리 제2 쿨링 플레이트(121)의 일면(도 5를 기준으로 제2 쿨링 플레이트의 하부면)에는 방열핀 구조가 구비되지 않을 수 있다. 이와 같이 파워모듈의 방열 패스를 일 방향으로 형성하고, 해당 일 방향에만 방열핀 구조를 설치함으로써 제작 비용을 절감할 수 있다.
그리고, 도시된 바와 같이 제1 커버(112), 제1 쿨링 플레이트(111), 제2 쿨링 플레이트(121), 및 제2 커버(122)에 각각에는, 측면으로 소정 돌출된 볼트 결합부(112-C, 111-C, 121-C, 122-C)가 구비되며, 제1 커버, 제1 쿨링 플레이트, 제2 쿨링 플레이트, 및 제2 커버 각각의 볼트 결합부(112-C, 111-C, 121-C, 122-C)는 일렬로 적층 배열되어 하나의 볼트를 통해 한번에 결합된다. 각각의 볼트 결합부는 다수개로 이루어질 수 있으며, 이와 같이 하나의 볼트를 통해 제1 커버, 제1 쿨링 플레이트, 제2 쿨링 플레이트, 및 제2 커버를 한번에 체결하게 구성됨으로써, 파워모듈 팩의 제작 편이성이 향상될 수 있다.
도 6은 제1 쿨링 플레이트, 제2 쿨링 플레이트, 파워모듈을 분리하여 나타낸 사시도로서, 도시된 바와 같이 파워모듈 팩에는 파워모듈(20)이 적어도 하나 이상 구비되며, 각 파워모듈(20)은 제1 쿨링 플레이트(111)와 제2 쿨링 플레이트(121) 사이에 개재된다. 파워모듈(20)은 다수개가 구비되어 일렬로 나란히 배치될 수 있다. 즉, 다수개의 파워모듈이 단층 병렬 구조로 배치될 수 있다.
파워모듈(20)은 하부면이 제1 쿨링 플레이트(111)의 타면(도면상 제1 쿨링 플레이트의 상부면)에 솔더링 접합된다. 여기서, 파워모듈(20)의 방열 패스는 하부로 형성되기 때문에, 파워모듈(20)의 상부면은 제2 쿨링 플레이트의 타면(도면상 제2 쿨링 플레이트의 하부면)에 접합되지 않을 수 있다.
이때, 본 발명은 프리폼 솔더를 이용하여 파워모듈(20)과 제1 쿨링 플레이트(111) 간 솔더링 접합이 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 각 파워모듈(20)의 하부면과 제1 쿨링 플레이트(111)의 타면 사이에 프리폼 솔더(130)가 각각 배치되며, 프리폼 솔더(130)에 의해 파워모듈(20)이 제1 쿨링 플레이트(111)에 솔더링 접합된다.
프리폼 솔더는 금속 합금 접합 소재로서, 종래 폴리머계 접착제와 달리 일정 크기와 형태를 가지는 시트형 솔더이다. 종래 폴리머계 접착제의 열전도도는 3~5W로 높은 출력 밀도와 방열 성능을 필요로 하는 인버터 시스템에서 충분한 열성능을 확보하는 데 어려움이 있으나, 프리폼 솔더는 그보다 높은 40~50W의 열전도도를 가지므로, 프리폼 솔더를 적용함에 따라 우수한 열성능을 확보할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 프리폼 솔더를 설명하기 위한 도면으로, 프리폼 솔더(130)는 파워모듈(20)에 대응되는 형태를 가진다. 구체적으로, 프리폼 솔더(130)의 상부면은 파워모듈(20)의 회로기판(201)의 하부면과 동일한 형태와 너비를 가진다. 즉, 프리폼 솔더는 파워모듈의 회로기판의 하부면과 직접 면착되는 것으로, 프리폼 솔더가 파워모듈의 회로기판과 동일한 크기와 형태로 형성되어 솔더링 시 솔더 넘침을 방지하고 동시에 불필요한 솔더의 사용을 줄일 수 있다.
한편, 솔더링시 프리폼 솔더가 녹아 유동됨에 따라, 프리폼 솔더의 상부에 놓인 파워모듈이 프리폼 솔더의 유동을 따라 이동되어, 파워모듈의 위치나 자세가 틀어질 수 있으며, 또한 솔더링시 솔더 내부에 보이드가 발생하는 등의 문제가 생길 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같은 구성을 채택한다.
도 8은 제1 쿨링 플레이트의 타면을 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 제1 쿨링 플레이트(111)의 타면, 즉 파워모듈(20)의 하부면과 대향하는 상부면에는, 각 파워모듈(20)이 안착되는 위치에 대응하여, 내측으로 소정 요입된 음각 패턴(GP)이 형성된다. 이와 같이 음각 패턴이 형성됨으로써 솔더링시 솔더 내부에서 발생되는 보이드가 음각 패턴을 따라 외부로 배출되어 보이드에 의해 솔더링 접착부에 공백이 생기게 되는 것을 방지할 수 있으며, 그에 따라 방열 성능의 결함을 줄일 수 있다.
도 9는 솔더링 접착부의 사진을 나타낸 도면으로서, 좌측 사진은 음각 패턴을 미적용한 경우의 사진이고, 우측 사진은 음각 패턴을 적용한 경우의 사진이다. 도시된 바와 같이, 음각 패턴을 미적용한 경우 솔더링 접착부에 공백이 크게 발생하는 반면, 음각 패턴을 적용한 경우 솔더링 접착부에 공백이 현저히 감소되는 것을 확인할 수 있다.
도 10은 음각 패턴의 다양한 실시예를 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이 음각 패턴은 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 이때, 도 8의 음각 패턴은 도 10의 우측 아래의 음각 패턴을 도시한 것으로, 이는 다양한 음각 패턴 중 바람직한 일 예에 해당한다. 도 8, 10을 참고하여 본 음각 패턴에 대해 설명하면 다음과 같다.
음각 패턴(GP)은, 순서대로 연결되어 사각 형태의 테두리를 형성하는 제1 라인(L1), 제2 라인(L2), 제3 라인(L3), 및 제4 라인(L4)과, 제1 라인(L1)과 수직하게 형성되어 제1 라인(L1)과 교차하는 제1 크로스 라인(LC1)과, 제3 라인(L3)과 수직하게 형성되어 제3 라인(L3)과 교차하는 제3 크로스 라인(LC3)을 포함한다.
이때, 제1 라인(L1), 제2 라인(L2), 제3 라인(L3), 및 제4 라인(L4)은, 각 파워모듈(20)의 회로기판(201)의 가장자리를 따라 형성되고, 제1 크로스 라인(LC1)은 각 파워모듈(20)의 내부에 실장된 칩(203)의 최외곽 일측(도면상 좌측)으로부터 일측 방향으로 연장 형성되고, 제3 크로스 라인(LC3)은 각 파워모듈(20)의 내부에 실장된 칩(203)의 최외곽 타측(도면상 우측)으로부터 타측 방향으로 연장 현성된다.
그리고, 제2 라인(L2)은, 일단이 제1 라인(L1)을 초과하도록 일측 방향으로 연장 형성되고 타단이 제3 라인(L3)을 초과하도록 타측 방향으로 연장 형성되며, 제4 라인(L4)은, 일단이 제1 라인(L1)을 초과하도록 일측 방향으로 연장 형성되고 타단이 제3 라인(L3)을 초과하도록 타측 방향으로 연장 형성된다.
또한, 제1 크로스 라인(LC1)은 복수개 형성되어 각각이 서로 등간격으로 배치되고, 제3 크로스 라인(LC3)은 복수개 형성되어 각각이 서로 등간격으로 배치되며, 각 라인들(즉, 제1 내지 제4 라인, 제1 크로스 라인, 및 제3 크로스 라인)은 제1 라인(L1)과 제3 라인(L3) 사이의 중앙을 기준으로 서로 거울 대칭된다.
또한, 제1 라인(L1)과 제3 라인(L3)의 폭은, 제2 라인(L2), 제4 라인(L4), 제1 크로스 라인(LC1), 및 제3 크로스 라인(LC3)의 폭에 비해 크게 형성된다. 그리고 제1 라인(L1)과 제3 라인(L3) 각각의 폭은 서로 동일하게 형성되고, 제2 라인(L2), 제4 라인(L4), 제1 크로스 라인(LC1), 및 제3 크로스 라인(LC3) 각각의 폭은 서로 동일하게 형성될 수 있다.
각 파워모듈에 대응되는 음각 패턴이 위와 같은 형상을 가짐으로써 솔더링 접합부에 보이드로 인한 공백이 생기는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
나아가, 도시된 바와 같이, 인접한 두 파워모듈 각각에 대응되는 음각 패턴(GP)은 서로 분리되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 적어도 하나 이상의 파워모듈 중 인접한 어느 두 파워모듈을 각각 제1 파워모듈과 제2 파워모듈이라 하면, 제1 파워모듈이 안착되는 위치에 대응되는 음각 패턴(GP-1)과, 제2 파워모듈이 안착되는 위치에 대응되는 음각 패턴(GP-2)은 서로 분리된다. 이에 따라 인접한 두 파워모듈 간 악영향이 미치는 것이 방지될 수 있다.
도 3 내지 6을 다시 참조하면, 각 파워모듈(20)의 상부면에는 내측으로 소정 만입된 음각 홈(211)이 적어도 하나 이상 형성되고, 제2 쿨링 플레이트(121)의 타면에는 각 파워모듈(20)의 적어도 하나 이상의 음각 홈(211) 각각에 대응되는 위치에 외측으로 소정 돌출된 양각 돌기(121-B)가 각각 형성된다. 도 11은 제2 쿨링 플레이트의 타면을 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 제2 쿨링 플레이트(121)의 타면, 즉 파워모듈(20)의 상부면과 대향하는 하부면에는, 하부로 소정 돌출된 양각 돌기(121-B)가 형성된다.
그리고, 각 파워모듈의 각 음각 홈(211)에 제2 쿨링 플레이트의 각 양각 돌기(121-B)가 삽입되어 파워모듈(20)의 위치가 고정된다. 이는 솔더링시 솔더가 녹아 그 상부에 안착되는 파워모듈이 틀어지는 것을 방지하여 파워모듈이 정위치를 유지하도록 할 수 있다.
이하에서는 파워모듈 팩을 제작하기 위한 솔더링 압력 지그에 대해 살펴보기로 한다.
도 12는 본 발명의 일 예에 따른 솔더링 압력 지그를 나타낸 도면이고, 도 13은 도 12의 압력 지그의 사진을 나타낸 도면으로, 본 발명의 솔더링 압력 지그(40)는 상부 지그(410), 하부 지그(420)를 포함한다.
하부 지그(410)의 상부에 제1 쿨링 플레이트(111), 프리폼 솔더(130), 파워모듈(20)을 순서대로 적층하고, 볼트를 이용하여 상부 지그(410)를 하부 지그(420)에 볼팅 체결한 이후 솔더링이 이루어질 수 있다. 이때 상부 지그(410)에는 각 파워모듈(20)에 대응되는 위치 마다 상부 지그를 관통하는 관통홀(411)이 다수 형성되고, 해당 관통홀(411)에 볼플런저(430)를 관통시켜 각 파워모듈(20)의 상부를 가압하도록 구성될 수 있다. 이때, 볼플런저(430)는 상부 지그(410)를 관통하여 그 단부가 상술한 파워모듈의 상부면에 형성된 음각 홈(211)에 삽입되어 파워모듈(20)을 가압할 수 있다.
솔더링시 솔더에 가해지는 압력이 너무 약하면 솔더 내부에서 보이드가 많이 발생하게 되므로, 일정한 수준의 압력을 가하여 솔더링을 진행하는 것이 바람직하다. 동시에 파워모듈을 다수 지점에서 적절히 가압하여 밸런싱 함으로써 솔더링시 파워모듈이 일측으로 기울어지는 것을 방지될 수 있고, 그에 따라 솔더링 특성이 향상되고 솔더링의 두께를 고르게 유지할 수 있다.
즉, 본 발명은 상부 지그(410)에 관통홀(411)을 형성하고 볼플런저(430)를 통해 솔더에 가해지는 압력을 조절할 수 있게 구성됨으로써 상술한 이점을 제공할 수 있다. 여기서, 볼플런저(430)와 상부 지그의 관통홀(411)에는 각각 나사산이 형성되어 있으며, 렌치 등을 이용해 원하는 압력을 적절히 조절할 수 있게 구성될 수 있다.
나아가, 도 12, 13을 다시 참조하면, 상부 지그(410)에는 상부 지그를 관통하는 벤트홀(412)이 다수 형성된다. 이는 솔더링시 솔더 내부에서 발생된 보이드가 외부로 배출될 수 있는 통로로서 기능하여 솔더링 특성을 향상시키는데 도움이 된다. 이때 다수의 벤트홀(412)은 각 파워모듈(20)의 외측, 즉 각 파워모듈과 어긋나도록 형성될 수 있다.
<파워모듈>
도 14는 종래 파워모듈을 나타낸 도면이고, 도 15는 종래 파워모듈의 분해 사시도로서, 종래에는 하부기판과 실장품들, 그리고 상부기판과 실장품들이 각각 1차로 솔더링되고, 1차 솔더링된 하부기판과 상부기판이 서로 2차로 솔더링되어 제작되는 구조로서, 이는 제작비와 제작 사이클타임이 증가되는 문제가 있다. 또한, 각 솔더링 공정에서 제품의 불량이 발생하기 때문에, 이와 같이 2차 솔더링 공정시 불량률이 증가되는 문제가 있다.
본 발명의 파워모듈은 이러한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래 1차, 2차로 나뉘어진 솔더링 공정을 통합할 수 있는 통합 솔더링 공정과 그에 기초한 파워모듈 구조를 제공한다.
도 16은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈의 투과 사시도이고, 도 17은 도 16의 분해 사시도로서, 본 발명의 파워모듈은 회로기판(201), 칩(203)들, 및 메탈 클립(30)을 포함하며, 회로기판(201)과 칩(203)들 사이에 칩 솔더(202)가 배치되어 칩 솔더(202)에 의해 회로기판(201)과 칩(203)들이 서로 솔더링되며, 칩(203)들과 메탈 클립(30) 사이에 클립 솔더(204)가 배치되어 클립 솔더(204)에 의해 칩(203)들과 메탈 클립(30)이 서로 솔더링 된다.
회로기판(201)은 금속 회로가 형성되어 상부에 전기 부품이 부착되는 절연 기판으로, DBC(Directed Bonded Copper) 기판일 수 있다.
칩(203)들은 회로기판(201) 상부에 배치된다. 각 칩은 반도체로 제작된 집적회로로서 베어칩에 해당한다. 칩들은 회로기판(201) 상에 일렬로 배열된 구조로 배치될 수 있으며, 다수 열로 이루어질 수 있다.
메탈 클립(30)은 칩들 상부에 배치되어 칩(203)들과 연결되는 일종의 금속 플레이트에 해당한다. 메탈 클립(30)은 칩(203)들을 전기적으로 연결하며, 동시에 칩(203)들과 회로기판(201)을 전기적으로 연결한다. 즉, 메탈 클립(30)을 통해 칩(203)들과 회로기판(201) 사이의 전류패스가 형성된다.
이때, 메탈 클립(30)은 칩(203)들의 방열을 방열시킨다. 칩들의 발열은 전방향으로 발산하게 되는데, 이들 중 상부로 전달되는 열은 메탈 클립(30)을 통해 방열되게 된다.
종래에는 칩들 상부에 또 다른 회로기판을 구비하고 그 사이에 금속 스페이서를 두어 방열시키던 것을, 본 발명은 종래의 또 다른 회로기판을 삭제하고 메탈 클립을 적용하여 메탈 클립을 통해 방열 패스를 형성함으로써, 종래 대비 부품수와 조립 공수를 줄일 수 있다. 보다 구체적으로, 종래 파워모듈은 하부기판, 솔더, 칩, 리드 프레임의 4종의 실장품과, 상부기판, 솔더, 스페이서의 3종의 실장품으로 이루어지는 반면, 본 발명의 파워모듈은 기판, 솔더, 칩, 리드 프레임의 4종의 실장품으로 이루어져 매우 단순한 구조를 가져 종래 대비 부품수와 조립 공수를 크게 줄일 수 있으며, 그에 따라 제작 공정이 단순화되고 제작 수율이 개선될 수 있다.
메탈 클립(30)은 카파(Cu) 재질로 이루어질 수 있다. 카파는 전도도가 높기 때문에 방열이 우수한 특성을 가져 파워모듈의 방열 성능을 향상시킬 수 있으며, 가격이 저렴하여 파워모듈의 제작 단가를 낮출 수 있다.
도 16을 다시 참조하면, 메탈 클립(30)에는 메탈 클립(30)으로부터 연장 형성되어 회로기판(201)의 상부면과 접촉되는 연장부(30-C)가 구비될 수 있다. 이와 같이 연장부가 구비됨으로써 메탈 클립에 전달된 열이 회로기판으로 전달되어 방열 성능이 향상될 수 있다. 회로기판에 전달된 열은 히트싱크를 통해 방열될 수 있음은 앞서 살펴본 바와 같다.
또한, 메탈 클립(30)은 메탈 클립의 양측 단부 중 적어도 하나가 리드 프레임(221)과 결합될 수 있다. 리드 프레임(221)은 적어도 일부가 외부로 노출된 구조로 이루어지므로, 메탈 클립(30)에 전달된 발열이 리드 프레임(221)으로 전달되어 외부로 방열됨으로써 방열 성능이 향상될 수 있다.
도 16을 다시 참조하면, 본 발명의 파워모듈은 실장품들 즉 회로기판(201), 칩(203)들, 및 메탈 클립(30) 등을 몰딩하는 몰딩부(209)를 더 포함하며, 이때 회로기판(201)의 상부는 몰딩부(209)에 의해 폐색된다. 즉, 종래에는 칩에서 상부로 전달되는 발열을 상부 기판을 통해 방열하므로 상부 기판이 외부로 노출된 구조로 이루어지던 것에 반해, 본 발명은 칩에서 상부로 전달되는 발열이 메탈 클립에 의해 방열되거나 메탈 클립을 통해 하부 기판과 리드 프레임으로 전달되어 방열되므로 상부가 노출될 필요가 없으며, 이에 따라 몰딩부(209)의 상부가 폐색된 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같이 몰딩부가 실장품들의 상부를 모두 감싸게 구성됨으로써, 몰딩부에 의한 외부로부터의 실장품들의 보호 성능이 증대될 수 있으며, 파워모듈의 구조적 강건성이 향상될 수 있다.
도 16, 17을 다시 참조하면, 칩 솔더(202)와 클립 솔더(204)는 각각 프리폼 솔더로 구성된다. 이때, 칩 솔더(202)와 클립 솔더(204)는 동일한 융점을 가진다. 즉, 칩 솔더(202)와 클립 솔더(204)는 동일한 솔더로 구성된다. 그리고, 칩 솔더(202)와 클립 솔더(204)가 하나의 공정에서 동시에 융착되어, 회로기판(201)과 칩(203)들, 그리고 칩(203)들과 메탈 클립(30)이 동시에 솔더링된다.
이와 같이 본 발명의 파워모듈은 각 부품들을 솔더링하기 위해 동일한 솔더가 사용되고, 각 솔더들이 동시에 통합적으로 솔더링 되어 제작됨으로써, 종래 하부기판과 상부기판 각각을 실장품들과 1차로 솔더링하고, 1차 솔더링된 하부기판과 상부기판을 서로 2차로 솔더링하는 것에 비해 솔더링 공정의 수가 감소되어 제작 공정이 단순화될 수 있으며, 솔더링 공정의 수가 감소됨에 따라 각 솔더링 공정에서 발생하는 일정 불량률 역시 감소되어 제작 수율이 개선될 수 있다.
도 16, 17을 다시 참조하여 본 파워모듈의 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다. 칩들은 다수의 칩들이 일렬로 배열되는 제1열 칩들과, 또 다른 다수의 칩들이 일렬로 배열되는 제2열 칩들을 포함하고, 메탈 클립은, 제1열 칩들 상부에 배치되어 제1열 칩들을 전기적으로 연결하는 제1 메탈 클립과, 제2열 칩들 상부에 배치되어 제2열 칩들을 전기적으로 연결하는 제2 메탈 클립을 포함할 수 있다.
그리고 제1 메탈 클립에는 제1 메탈 클립의 일측으로부터 연장 형성되어 회로기판의 상부면과 접촉되는 연장부가 구비되고, 제2 메탈 클립의 양측 단부 중 적어도 하나는 리드 프레임과 직접 접촉될 수 있다. 이때, 제1 메탈 클립의 연장부는 제1 메탈 클립과 제2 메탈 클립의 이격된 사이에 형성될 수 있으며, 이와 같이 연장부가 양 메탈 클립 사이에 형성됨에 따라 양 메탈 클립의 방열에 직접 또는 간접적으로 도움이 될 수 있다.
<파워모듈 솔더링 지그 및 솔더링 방법>
도 18은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈 솔더링 지그의 분해 사시도이고, 도 19는 상부 지그와 하부 지그를 각각 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 솔더링 지그(50)는 하부 지그(510)와 상부 지그(520)를 포함한다. 그리고, 도 20은 솔더링 지그를 통해 제조된 파워모듈을 나타낸 도면으로서, 몰딩부(209)가 구비되기 이전의 파워모듈의 내부부품에 해당한다.
하부 지그(510)의 상부에는 회로기판(201), 칩 솔더(202), 칩(203)들, 및 클립 솔더(204)를 포함하는 구조체(502)가 안착된다. 구조체(502)는 회로기판(201)과 리드 프레임(221)을 고정하는 외부 프레임(530)을 더 포함할 수 있으며, 외부 프레임(530)에 각 부품들이 고정되어 하부 지그(510)에 안착될 수 있다. 하부 지그(510)에는 회로기판이 안착될 수 있도록 중앙에 안착홈(511)이 형성될 수 있다.
상부 지그(520)는 하부 지그(510)와 체결되며, 하부에 메탈 클립(30)이 고정된다. 이와 같이 메탈 클립(30)이 상부 지그(510)에 고정됨에 따라, 메탈 클립(30)의 수직방향 위치가 상부 지그에 의해 고정된다.
보다 구체적으로, 상부 지그(520)의 하부에는 하부로 소정 돌출된 고리(미도시)가 형성되고, 메탈 클립(30)에는 상부 지그의 고리가 걸릴 수 있는 고리홈(331)이 형성되며, 상부 지그(520)는 고리를 이용하여 메탈 클립(30)을 상부 지그(520)에 매달아 고정한다. 메탈 클립의 고리홈(331)은 메탈 클립(30)을 관통하는 관통홀(330) 중 일부에 해당할 수 있으며, 이러한 관통홀(330)은 추후 몰딩재가 유동하는 통로로 기능할 수도 있다. 이에 관한 보다 자세한 내용은 후술하기로 한다.
이러한 지그 구성에 있어서, 메탈 클립(30)이 고정된 상부 지그(520)가 구조체(502)가 안착된 하부 지그(510)에 체결되는 경우, 상부 지그(520)는 메탈 클립(30)을 칩(203)들과 중력방향으로 소정 이격된 위치에 정위치시킨다.
즉, 본 장치에 의하면 프리폼 솔더를 이용하여 메탈 클립을 칩들 상부에 솔더링할 시, 메탈 클립이 중력에 의해 칩들 상부에 안착되는 것이 아니라, 상부 지그에 매달려 수직방향 위치가 고정되게 된다. 따라서, 솔더가 융착된다 하더라도 메탈 클립의 수직방향 위치는 고정되어 있게 되므로 메탈 클립이 기울어지는 것을 방지할 수 있고, 솔더링 접합부의 두께를 일정하게 유지할 수 있게 되어 일정한 규격의 파워모듈을 제작할 수 있다.
한편, 솔더링 공정시 상부 지그와 하부 지그를 통해 열손실이 발생할 수 있으며, 상부 지그와 하부 지그 또한 열에 의해 팽창되어 열변형될 수 있다. 이를 개선하기 위해 본 발명은 다음과 같은 구성을 채택한다.
도 18, 19를 다시 참조하면, 상부 지그에는 상부 지그를 관통하는 살빼기 부(521)가 다수 형성되어 있으며, 이에 따라 상부 지그를 통해 발산되는 열이 최소화될 수 있고, 상부 지그의 제작 비용을 줄일 수 있으며, 상부 지그의 구조적 강건성이 향상될 수 있다.
또한, 파워모듈의 열변형을 방지하기 위해 상부 지그와 하부 지그를 각각 낮은 열팽창계수를 가지고 높은 기계적 강도를 가지는 소재로 선정할 수 있으며, 구체적으로 상부 지그와 하부 지그가 각각 열팽창계수가 17 ppm/℃ 이하이고 인장강도가 300 MPa 이상으로 이루어질 수 있다.
나아가, 하부에서 전도되는 열전달 효율을 증가시키기 위해 체적을 최적화할 수 있으며, 바람직한 예로서 하부 지그의 체적이 파워모듈의 체적의 15배 이상으로 제작될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈 솔더링 방법의 흐름도로서, 본 방법은 하부 지그 구성 단계, 상부 지그 구성 단계, 지그 체결 단계, 및 통합 솔더링 단계를 포함한다.
하부 지그 구성 단계에서는 하부 지그의 상부에 회로기판, 칩 솔더, 칩들, 및 클립 솔더를 순서대로 적층한다. 상부 지그 구성 단계에서는 상부 지그의 하부에 메탈 클립을 고정한다. 지그 체결 단계에서는 하부 지그와 상부 지그를 서로 체결한다. 그리고, 통합 솔더링 단계에서는 칩 솔더와 클립 솔더를 하나의 공정에서 동시에 솔더링한다. 여기서 하부 지그 구성 단계와 상부 지그 구성 단계의 순서는 바뀔 수 있다.
나아가, 하부 지그 구성 단계에서는, 회로기판 일측에 리드 프레임 솔더와 리드 프레임을 순서대로 더 적층하고, 회로기판 타측에 핀 솔더와 시그널 핀을 순서대로 더 적층할 수 있다. 이 경우 통합 솔더링 단계에서는, 하나의 공정에서 칩 솔더와 클립 솔더와 함께 리드 프레임 솔더와 핀 솔더를 동시에 솔더링할 수 있다.
이상에서 설명한 본 방법에 의하면, 파워모듈 내 모든 솔더들이 하나의 공정에서 동시에 솔더링됨에 따라, 파워모듈의 제작 공정이 단순화되고 제작 수율이 크게 개선될 수 있다.
<파워모듈의 몰딩부 제조 금형>
도 20을 다시 참조하면, 도 20의 제품은 솔더링 공정을 통해 파워모듈의 실장품들이 솔더링된 파워모듈의 내부부품으로서, 여기에 이를 보호하기 위한 몰딩부(209)를 형성하여 최종 제품의 파워모듈이 제작된다. 몰딩부(209)는 내부부품을 수용하여 보호하는 하우징이나 커버에 해당한다.
도 22는 종래 몰딩부 제조 금형을 나타낸 도면으로서, 상부 금형과 하부 금형을 나타낸다. 종래 금형의 경우 몰딩재 주입구와 몰딩재 배출구가 상부 금형에 음각으로 형성되어 있으며, 몰딩재의 주입 위치와 배출 위치의 변경이 불가능하다. 따라서, 파워모듈의 내부부품의 설계구조가 변경되는 경우 그에 알맞는 주입구와 배출구 위치를 재설계하여 금형을 새로 제작해야 하는 문제가 있다. 파워모듈의 내부부품의 설계구조가 변경된다는 것은, 파워모듈 사이즈의 변경, 내부 부품들의 위치 변경, 내부 부품들의 구조 변경 등을 의미할 수 있다.
도 23은 몰딩재의 주입 위치와 배출 위치에 따른 몰딩부의 박리 여부를 나타낸 도면이다. 도 23의 좌측 도면은 도면을 기준으로 몰딩재의 주입 위치가 우측 하단에 위치하고 배출 위치가 좌측 상단에 위치한다. 이 경우 점선으로 표시한 바와 같이 파워모듈의 내부부품 사이에서 몰딩재가 고르게 분산되지 않고 박리가 발생한다. 도 23의 우측 도면은 도면을 기준으로 몰딩재의 주입 위치가 우측 중앙에 위치하고 배출 위치가 좌측 상단에 위치한다. 이 경우 도시된 바와 같이 파워모듈의 내부부품 사이에서 몰딩재가 균일하게 분산되어 박리가 발생하지 않는다. 이와 같이, 파워모듈의 내부부품의 설계구조마다 그에 최적화된 몰딩재 주입위치와 배출위치가 존재하며, 이를 위해 각 파워모듈의 내부부품의 설계구조에 따라 몰딩부 주입위치와 배출위치를 적절히 설계해야 할 필요가 있다. 그러나 상술한 바와 같이 종래 몰딩부 제조 금형의 경우 몰딩재 주입구와 배출구가 고정된 형태로 제작됨에 따라 이의 변경이 불가능하다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 몰딩재 주입구의 위치와 배출구의 위치를 변경 가능한 몰딩부 제조 금형을 제공한다.
도 24는 본 발명의 일 예에 따른 몰딩부 제조 금형을 나타낸 도면으로서, 본 금형(60)은 상부 금형(610)과 하부 금형(620)을 포함하며, 주입부 장착 금형(630)과 배출부 장착 금형(640)을 더 포함한다.
상부 금형(610)과 하부 금형(620)은 서로 적층 체결되어 그 사이에 파워모듈의 내부부품이 투입되는 몰딩 공간(600)을 형성한다. 내부부품이 투입된 몰딩 공간(600)에 몰딩재가 주입되어 파워모듈의 몰딩부가 제조된다. 몰딩재는 EMC(Epoxy molding compound)일 수 있다.
주입부 장착 금형(630)은 상부 금형(610)의 내부 또는 하부 금형(620)의 내부에 형성된 제1 장착홈(미도시)에 장착되며, 몰딩 공간(600)에 몰딩재를 주입하는 주입구(631)를 적어도 하나 이상 포함한다. 즉, 상부 금형이나 하부 금형에는 주입부 장착 금형이 삽입되어 장착될 수 있는 장착홈이 형성되며, 해당 장착홈에 본 주입부 장착 금형(630)이 삽입되어 장착된다. 주입부 장착 금형(630)은 제1 장착홈에 탈착 가능하게 장착된다. 도 23은 상부 금형에 장착홈이 형성되어 주입부 장착 금형이 장착되어 있는 것을 도시한다.
배출부 장착 금형(640)은 상부 금형(610)의 내부 또는 하부 금형(620)의 내부에 형성된 제2 장착홈(미도시)에 장착되며, 몰딩 공간에 주입된 몰딩재를 배출하는 배출구를 적어도 하나 이상 포함한다. 즉, 상부 금형이나 하부 금형에는 배출부 장착 금형이 삽입되어 장착될 수 있는 장착홈이 형성되며, 해당 장착홈에 본 배출부 장착 금형이 삽입되어 장착된다. 배출부 장착 금형(640)은 제2 장착홈에 탈착 가능하게 장착된다. 도 24는 상부 금형에 장착홈이 형성되어 배입부 장착 금형이 장착되어 있는 것을 도시한다.
주입부 장착 금형(630)은 서로 다른 주입구 구조를 가지는 다양한 종류의 주입부 장착 금형(630)들로 이루어진 주입부 장착 금형 세트(630S) 중 하나이고, 배출부 장착 금형(640)은 서로 다른 배출구 구조를 가지는 다양한 종류의 배출부 장착 금형(640)들로 이루어진 배출부 장착 금형 세트(640S)중 하나이다. 도 25는 주입부 장착 금형 세트와 배출부 장착 금형 세트를 나타낸다. 도시된 바와 같이 주입부 장착 금형 세트(630S)의 주입부 장착 금형(630)들 각각은 서로 주입구(631)의 위치, 개수, 크기 중 적어도 하나가 상이하게 형성되고, 배출부 장착 금형 세트(640S)의 배출부 장착 금형(640)들 각각은 서로 배출구(641)의 위치, 개수, 크기 중 적어도 하나가 상이하게 형성된다. 이에 관한 보다 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
그리고, 주입부 장착 금형 세트(630S) 중 어느 하나의 주입부 장착 금형(630)이 제1 장착홈에 장착되고, 배출부 장착 금형 세트(640S) 중 어느 하나의 배출부 장착 금형(640) 제2 장착홈에 장착된다. 이에 따라 몰딩 공간(600)으로 몰딩재가 주입되는 주입 위치와 몰딩 공간으로부터 상기 몰딩재가 배출되는 배출 위치를 자유로이 변경할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 몰딩부 제조 금형은 종래 제조 금형에서 몰딩재 주입구와 배출구의 위치가 고정되어 변경이 불가능하던 것을, 주입부 금형과 배출부 금형을 별도로 제조하고 이들 각각을 상부 또는 하부 금형에 장착하여 몰딩재의 주입위치와 배출위치를 자유로이 변경할 수 있도록 제작된 것이다. 이에 따라 다양한 구조의 파워모듈의 내부부품의 설계 변경에 용이하게 대응할 수 있어 금형의 활용 효율성이 증가되고, 마찬가지로 몰딩부 제조 금형을 고려하지 않고 파워모듈의 내부부품의 설계 변경의 자유도를 확보할 수 있다.
여기서, 주입부 장착 금형(630)은 제1 장착홈에 삽입되어 볼팅결합되고, 배출부 장착 금형(640)은 상기 제2 장착홈에 삽입되어 볼팅결합될 수 있다. 이를 위해 주입부 장착 금형과 배출부 장착 금형에는 각각 볼팅홀(630-H, 640-H)이 형성될 수 있다. 볼팅결합을 통해 쉽고 견고하게 장착 금형을 볼팅홈에 고정할 수 있다.
이하에서는 본 몰딩부 제조 금형(60)의 구체적인 실시예에 대해 살펴보기로 한다.
도 24를 다시 참조하면, 주입부 장착 금형(630)은 금형 바디(630B)에 상기 주입구(631)가 음각으로 형성된 구조이고, 배출구 장착 금형(640)은 금형 바디(640B)에 배출구(641)가 음각으로 형성된 구조를 가진다.
몰딩 공간(600)은 사각 형태이고, 주입부 장착 금형(630)은 몰딩 공간(600)의 일 측면(도면상 우측면)을 따라 길게 연장된 형태이고, 배출구 장착 금형(640)은 몰딩 공간(600)의 타 측면(도면상 좌측면)을 따라 길게 연장된 형태이다. 그리고, 주입부 장착 금형(630)과 배출부 장착 금형(640)은 몰딩 공간(600)을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된다. 이와 같이 주입부 장착 금형과 배출부 장착 금형이 대향 배치되어 몰딩재의 주입 위치와 배출 위치가 대향되게 배치되게 되며, 이는 몰딩 공간 내에서의 몰딩재의 유동성 측면에서 바람직하다.
도 23을 다시 참조하면, 주입부 장착 금형(630)에는, 몰딩 공간(600)과 이격된 곳에 주입부 장착 금형(630)의 길이방향을 따라 음각으로 길게 형성되어, 외부에서 제공되는 몰딩재가 수합되는 수합홈(632)이 형성되며, 배출부 장착 금형(640)에는, 몰딩 공간과 이격된 곳에 배출부 장착 금형(640)의 길이방향을 따라 음각으로 길게 형성되어, 외부로 배출되는 몰딩재가 저장되는 저장홈(642)이 형성된다.
그리고, 주입부 장착 금형(630)에는, 몰딩 공간(600)과 근접한 곳에 주입부 장착 금형(630)의 길이방향을 따라 음각으로 길게 형성되어 몰딩 공간(600)의 일 측면과 대향하는 측면이 몰딩 공간(600)의 일 측면에 직접 연통되는 일측 외각홈(633)이 형성된다. 그리고, 배출부 장착 금형(640)에는, 몰딩 공간(600)과 근접한 곳에 배출부 장착 금형(640)의 길이방향을 따라 음각으로 길게 형성되어 몰딩 공간(600)의 타 측면과 대향하는 측면이 몰딩 공간(600)의 타 측면과 직접 연통되는 타측 외각홈(643)이 형성된다. 이러한 외각홈(633, 643)은 주입구(631) 또는 배출구(641)에 사출 압력이 집중되는 것을 방지하기 위한 것으로, 사출 압력의 집중에 의한 몰딩재 유출을 방지할 수 있다.
그리고, 주입구(631)는 외측이 수합홈(632)과 연통되고 내측이 일측 외각홈(633)과 연통되고, 배출구(641)는 내측이 타측 외각홈(643)과 연통되고 외측이 저장홈(642)과 연통된다. 이때, 주입구(631)는 외측에서 내측으로 갈수록, 즉 몰딩 공간(600)으로 가까워질수록 내경이 증가하고, 배출구(641)는 내측에서 외측으로 갈수록, 즉 몰딩 공간(600)으로부터 멀어질수록 내경이 감소하는 구조로 이루어진다. 예를 들어, 주입구와 배출구는 각각 삼각형 형태로 형성될 수 있다. 이는 주입구와 배출구에서 사출 압력을 분산시키는 것에 유리하다.
도 25를 다시 참조하면, 상술한 바와 같이 주입부 장착 금형 세트(630S)와 배출부 장착 금형 세트(640S)는 각각 다양한 종류의 주입부 장착 금형(630)들과 배출부 장착 금형들(640)로 구성되고, 이때 주입부 장착 금형(630)과 배출부 장착 금형(640)은 각각 주입구(631)와 배출구(641)의 위치, 개수, 크기 등이 서로 다르게 형성된다. 즉, 주입구와 배출구를 자유로이 변경하여 몰딩 공간 내에서의 몰딩재의 유동을 조절할 수 있으며, 이를 통해 각 파워모듈의 내부부품의 설계구조에 최적화된 몰딩이 수행될 수 있다.
보다 구체적으로, 주입부 장착 금형(630)은 한 개 또는 둘 이상의 주입구(631)를 포함하고, 한 개 또는 둘 이상의 주입구(631) 각각은, 주입부 장착 금형(630)의 길이방향 중앙과, 중앙에서 일측으로 편심된 위치와, 중앙에서 타측으로 편심된 위치 중 하나에 형성된다. 그리고, 배출부 장착 금형(640)은 한 개 또는 둘 이상의 배출구(641)를 포함하고, 한 개 또는 둘 이상의 배출구(641) 각각은, 배출부 장착 금형(640)의 길이방향 중앙과, 중앙에서 일측으로 편심된 위치와, 중앙에서 타측으로 편심된 위치 중 하나에 형성된다.
이와 동시에 또는 별개로, 주입부 장착 금형(630)은 둘 이상의 주입구(631)를 포함하고, 둘 이상의 주입구(631) 각각은 서로 내경이 동일하거나 상이하게 형성된다. 그리고, 배출부 장착 금형(640)은 둘 이상의 배출구(641)를 포함하고, 둘 이상의 배출구(641) 각각은 서로 내경이 동일하거나 상이하게 형성된다.
즉, 주입부 장착 금형과 배출부 장착 금형은 각각 주입구와 배출구의 위치, 크기, 개수 등을 달리하여 다양하게 설계될 수 있으며, 이러한 다양한 종류의 주입부 장착 금형들과 배출부 장착 금형들을 중 어느 하나를 적절히 조합 선택하여, 파워모듈의 내부부품의 설계구조에 맞게 몰딩부 제조 금형을 변형 설계할 수 있다. 이에 따라, 다양한 설계 구조를 가지는 파워모듈에 대해 대응이 가능하고, 동시에 파워모듈 설계시 몰딩부 제조 금형에 구애받지 않고 자유로이 설계 변경할 수 있다.
<메탈 클립>
상술한 바와 같이 본 발명의 파워모듈에는 메탈 클립이 적용된다. 이하 메탈 클립에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 26은 종래 파워모듈의 기판과 칩의 연결구조를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 종래에는 파워모듈 패키징 시 칩과 기판이 금속 와이어를 통해 연결되며, 일반적으로 알루미늄 와이어가 사용된다. 알루미늄 와이어를 통한 연결의 경우 구조가 간단하고 저렴하다는 장점이 있으나, 상대적으로 낮은 접합 신뢰성, 높은 열저항, 높은 기생 인덕턴스 등의 문제가 있고, 나아가 고전류를 위해서는 필요로하는 와이어의 개수가 늘어나게 되어 수십개의 와이어를 연결하는 것이 어렵고 공정 시간이 오래 소요되는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래 와이어 대신 메탈 클립을 적용하여 파워모듈의 열성능을 향상하고 구조적 안정성을 확보할 수 있는 파워모듈의 메탈 클립을 제공한다.
도 27은 본 발명의 일 예에 따른 파워모듈의 기판과 칩의 연결구조를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 칩(203)들의 상부에 메탈 클립(30)이 배치되어 칩(203)들과 연결되며, 메탈 클립(30)을 통해 칩(203)들과 회로기판(201)이 연결된다. 이와 같이 메탈 클립을 적용함으로써, 칩들과의 접합 면적이 넓어지게 되어 효율적인 열 분산이 이루어져 열저항이 감소되고, 메탈 클립과 회로기판 사이의 접합 신뢰성이 증가하게 되며, 전류밀도가 증가하게 되어 고전류가 흐를 수 있는 이점이 있다. 또한, 종래 와이어 본딩 기술 대비 메탈 클립 적용시 칩들과 기판을 한번에 연결할 수 있게 되어 제작 공정이 단순화되며, 메탈 클립이 파워모듈의 내부부품들을 지지하게 되어 열변형이 감소될 수 있다.
도 28은 본 발명의 일 예에 따른 메탈 클립의 상면도이고, 도 29는 도 28의 AA 단면도이고, 도 30은 도 28의 BB 단면도이다. 본 발명의 메탈 클립(30)은 파워모듈(20)의 칩(203)들을 전기적으로 연결하는 것으로, 접합부(310)와 외곽부(320)를 포함한다.
접합부(310)는 각각의 칩들에 대응하여 다수개 구비되며, 다수의 접합부(310) 각각의 하부면이 칩들 각각의 상부면에 접합된다.
외곽부(320)는 접합부(310)의 외곽 중 적어도 일부로부터 상부로 연장형성되어 접합부(310)와 단차를 가진다. 즉, 외곽부(320)는 접합부(310)의 외곽에 형성되는 격벽에 해당한다.
여기서, 접합부(310)의 상부면에는, 접합부(310)의 상부면과 외곽부(320)와의 경계를 따라 내측으로 소정 만입된 누름홈(311)이 형성된다. 즉, 접합부(310)의 하부면은 칩(203)과의 접합면에 해당하는데, 솔더링시 메탈 클립(30)의 높이 유지를 위해서는 접합부(310)의 하부면이 소정 이상의 평탄도를 가져야 한다. 본 발명은 각 접합부(310)의 상부면의 가장자리 부분이 얇게 형성되어 평탄도 관리에 용이한 구조를 가진다.
보다 구체적으로, 메탈 클립(30)의 접합부(310)와 외곽부(320)는 메탈 플레이트가 벤딩된 구조로 이루어진다. 이 경우 접합부(310)의 가장자리에서 외곽부(320)가 벤딩된 구조를 가져 접합부(310)의 하부면 중앙이 볼록하게 형성될 수 있다. 이는 솔더링 접합에 불리한 구조이므로, 이를 평탄화해야 할 필요가 있다.
접합부(310)의 하부면을 평평하게 하기 위해, 접합부(310)의 가장자리에 누름홈(311)이 형성된다. 접합부(310)의 누름홈(311)은 펀칭 공정을 통해 형성된다. 도 31은 접합부 펀칭 공정을 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 접합부(310)에는 접합부(310)의 누름홈(311)이 형성되는 영역을 상부에서 펀칭 가압하여 접합부(310)의 상부면에 누름홈(311)이 형성된다. 이 과정에서 눌러진 메탈 조직(예를 들어, 카파)은 접합면의 금형 쪽으로 밀리게 되어 접합면의 평탄도 확보가 가능해지게 된다. 즉, 접합부(310)의 하부면이 평평하게 형성되며, 이에 따라 솔더링시 메탈 클립(30)의 높이를 원하는 높이로 유지할 수 있다.
그리고, 앞서 살펴본 바와 같이 메탈 클립(30)은 메탈 플레이트가 벤딩된 구조를 가지며, 그에 따라 메탈 플레이트의 전 영역은 일정한 두께로 형성된다. 즉, 접합부(310)의 두께와 외곽부(320)의 두께는 서로 동일하게 형성된다. 나아가, 메탈 플레이트가 벤딩된 구조로 이루어짐으로써 외곽부(320)의 하부는 빈 공간으로 형성되며, 외곽부(320)는 접합부(310)로부터 소정 각도로 벤딩되어 상부로 연장형성된다. 이때 외곽부(320)의 하부면이 접합부(310)의 하부면과 이루는 각(θ)은 직각보다 작게 형성된다.
도 32는 솔더링 공정시 솔더의 유동을 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같 솔더링 공정시 솔더(204)는 솔더 자체의 부착력에 의해 외곽부(320)의 하부면을 따라 유동되게 된다. 이때, 본 발명은 외곽부(320)가 소정 각도로 벤딩됨으로써 솔더가 외곽부(320)의 하부면에 쉽게 타고 올라갈 수 있게 되어 솔더의 젖음성이 향상되고, 외곽부(320)의 하부가 빈 공간으로 형성되어 해당 공간에 솔더가 저장되어 메탈 클립(30) 상부로 솔더가 흘러 넘치는 것이 방지될 수 있다.
또한, 외곽부(320)가 소정 각도로 벤딩된 구조로 이루어짐으로써, 파워모듈의 열 변형 시 메탈 클립이 지지대 기능을 수행하게 되어 열 변형에 따른 응력을 버티는 것에 도움이 될 수 있다.
한편, 솔더링시 솔더가 유동되면서 솔더의 하부에 있는 칩도 솔더를 따라 함께 이동될 수 있다. 본 발명은 솔더링시 칩이 이동되는 것을 방지하기 위해 외곽부(320)를 대칭 형태로 형성한다. 이에 따라 솔더가 외곽부(320)를 따라 대칭적으로 유동되어 솔더의 중앙으로부터 양측 방향으로의 이동량이 같게 되어 솔더링시 칩이 이동되는 것이 방지될 수 있다.
구체적으로, 도 27, 28을 다시 참조하면, 접합부(310)는 상부에서 바라보았을 때 사각형상으로 형성되고, 외곽부(320)는 접합부(310)의 4 방향의 모서리 중 3 방향의 모서리에 형성되거나, 4 방향의 모서리 모두에 형성된다. 칩(203)의 패시베이션을 위해 4 방향의 모서리 중 어느 1 방향의 모서리에는 외곽부(320)가 형성되지 않을 수 있다. 이때 외곽부(320)는 접합부(310)를 상부에서 바라보았을 때 접합부(310)의 중앙을 기준으로 대칭되도록 형성된다. 즉, 접합부(310)의 외곽에 형성되는 각 방향의 외곽부(320)들은 모두 동일한 높이와 벤딩 각도를 가질 수 있으며, 칩들이 배열되는 방향과 수직한 방향으로의 칩의 중앙선을 기준으로 거울대칭되는 구조로 이루어질 수 있다.
도 33은 메탈 클립에서 외곽부가 비대칭으로 형성된 경우 솔더링된 모습을 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 메탈 클립 상부로 솔더 넘침이 발생하고, 동시에 하부의 칩이 이동되어 회전된 것을 확인할 수 있다. 도 34는 메탈 클립에서 외곽부가 대칭으로 형성된 경우 솔더링된 모습을 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 메탈 클립 상부로 솔더 넘침이 없고, 동시에 하부의 칩이 이동되지 않은 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 27, 28을 다시 참조하면, 메탈 클립(30)에는 메탈 클립(30)을 관통하는 관통홀(330)이 적어도 하나 이상 형성된다. 이때 적어도 하나 이상의 관통홀(330)은 다수의 접합부(310) 중 인접한 두 접합부(310) 사이를 연결하는 연결부에 형성된다. 연결부는 외곽부(320)의 일부에 해당할 수 있다. 연결부에 형성된 관통홀(330)은 상술한 몰딩부 제조시 몰딩재의 유동성 확보를 위한 타공으로서, 관통홀은 몰딩재의 입자 크기 대비 1000% 이상 크기로 형성될 수 있다. 그리고, 이를 만족하기 위해 적어도 하나 이상의 관통홀(330) 중 적어도 어느 하나는 타원 형태로 형성될 수 있다. 이때, 타원 형태의 관통홀(330)은 상술한 고리홈(331)에 해당할 수 있고, 이를 통해 파워모듈 솔더링시 솔더링 지그(50)의 상부 지그(520)에 고정될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 인버터에 적용되는 파워모듈 팩, 파워모듈 팩 내부에 수용되는 파워모듈, 및 파워모듈에 적용되는 클립의 구조와 제작 방법 등을 제공하며, 이들을 통해 인버터의 성능이 개선되고 제작 편이성이 확보되며 제작 수율이 증대될 수 있다.
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. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
1: 인버터
10: 파워모듈 팩
20: 파워모듈
201: 회로 기판
203: 칩
30: 클립 솔더
40: 솔더링 압력 지그
50: 파워모듈 솔더링 지그
60: 몰딩부 제조 금형

Claims (16)

  1. 제1 쿨링 플레이트;
    상기 제1 쿨링 플레이트와 적층 결합되는 제2 쿨링 플레이트; 및
    상기 제1 쿨링 플레이트와 제2 쿨링 플레이트 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 파워모듈;을 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 파워모듈 각각은 하부면이 상기 제1 쿨링 플레이트의 상부면에 솔더링 접합되는,
    파워모듈 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 파워모듈의 하부면과 상기 제1 쿨링 플레이트의 상부면 사이에 프리폼 솔더가 배치되고,
    상기 프리폼 솔더에 의해 상기 각 파워모듈이 상기 제1 쿨링 플레이트에 솔더링 접합되는,
    파워모듈 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프리폼 솔더의 상부면은, 상기 각 파워모듈의 회로기판의 하부면과 동일한 형태와 너비를 가지는,
    파워모듈 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 쿨링 플레이트의 상부면에는, 상기 각 파워모듈이 안착되는 위치에 대응하여, 내측으로 소정 요입된 음각 패턴이 형성되어 있는,
    파워모듈 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 파워모듈의 상부면에는 내측으로 소정 만입된 음각 홈이 적어도 하나 이상 형성되고,
    상기 제2 쿨링 플레이트의 하부면에는 상기 각 파워모듈의 적어도 하나 이상의 음각 홈 각각에 대응되는 위치에 외측으로 소정 돌출된 양각 돌기가 각각 형성되며,
    상기 각 파워모듈의 각 음각 홈에 상기 제2 쿨링 플레이트의 각 양각 돌기가 삽입되어 상기 파워모듈의 위치가 고정되는,
    파워모듈 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 쿨링 플레이트의 하부면에는 외측으로 소정 돌출된 다수의 방열핀이 구비되는,
    파워모듈 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버, 상기 제1 쿨링 플레이트, 상기 제2 쿨링 플레이트, 및 상기 제2 커버에 각각에는, 측면으로 소정 돌출된 볼트 결합부가 구비되고,
    상기 제1 커버, 상기 제1 쿨링 플레이트, 상기 제2 쿨링 플레이트, 및 상기 제2 커버 각각의 볼트 결합부는 일렬로 적층 배열되어 하나의 볼트를 통해 한번에 결합되는,
    파워모듈 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 쿨링 플레이트의 하부면에 적층 결합되어 그 사이에 냉각수가 유동되는 제1 냉각수 유동 채널을 형성하는 제1 커버; 및
    상기 제2 쿨링 플레이트의 상부면에 적층 결합되어 그 사이에 냉각수가 유동되는 제2 냉각수 유동 채널을 형성하는 제2 커버;를 더 포함하는,
    파워모듈 팩.
  9. 파워모듈 팩의 쿨링 플레이트로서,
    상기 쿨링 플레이트의 일면에 적어도 하나 이상의 파워모듈이 각각 솔더링 접합되고,
    상기 쿨링 플레이트의 일면에는, 상기 각 파워모듈이 안착되는 위치에 대응하여, 내측으로 소정 요입된 음각 패턴이 형성되어 있는,
    쿨링 플레이트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 음각 패턴은,
    순서대로 연결되어 사각 형태의 테두리를 형성하는 제1 라인, 제2 라인, 제3 라인, 및 제4 라인과,
    상기 제1 라인과 수직하게 형성되어 상기 제1 라인과 교차하는 제1 크로스 라인과,
    상기 제3 라인과 수직하게 형성되어 상기 제3 라인과 교차하는 제3 크로스 라인을 포함하고,
    상기 제1 라인, 제2 라인, 제3 라인, 및 제4 라인은, 상기 각 파워모듈의 회로기판의 가장자리를 따라 형성되고,
    상기 제1 크로스 라인은 상기 각 파워모듈의 내부에 실장된 칩의 최외곽 일측으로부터 일측 방향으로 연장 형성되고,
    상기 제3 크로스 라인은 상기 각 파워모듈의 내부에 실장된 칩의 최외곽 타측으로부터 타측 방향으로 연장 현성되는,
    쿨링 플레이트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 크로스 라인은 복수개 형성되어 각각이 서로 등간격으로 배치되고,
    상기 제3 크로스 라인은 복수개 형성되어 각각이 서로 등간격으로 배치되며,
    상기 음각패턴의 각 라인들은 상기 제1 라인과 제3 라인 사이의 중앙을 기준으로 서로 거울 대칭되는,
    쿨링 플레이트.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 라인과 제3 라인의 폭은,
    상기 제2 라인, 제4 라인, 제1 크로스 라인, 및 제3 크로스 라인의 폭에 비해 크게 형성되는,
    쿨링 플레이트.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파워모듈 중 인접한 어느 두 파워모듈을 각각 제1 파워모듈과 제2 파워모듈이라 하면,
    상기 제1 파워모듈이 안착되는 위치에 대응되는 음각 패턴과, 상기 제2 파워모듈이 안착되는 위치에 대응되는 음각 패턴은 서로 분리되는,
    쿨링 플레이트.
  14. 파워모듈 팩을 솔더링하기 위한 압력 지그로서,
    상부에 적어도 하나 이상의 파워모듈이 안착되는 하부 지그; 및
    상기 하부 지그와 체결되는 상부 지그;를 포함하고,
    상기 상부 지그에는, 상기 적어도 하나의 파워모듈 각각의 위치에 대응하여, 상기 상부 지그를 관통하는 관통홀이 다수 형성되고,
    상기 관통홀에 볼플런저를 관통시켜 상기 각 파워모듈의 상부를 가압하도록 구성되는,
    솔더링 압력 지그.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 볼플런저를 이용하여 상기 각 파워모듈에 인가되는 압력을 조절 가능한,
    솔더링 압력 지그.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 상부 지그에는 상기 상부 지그를 관통하는 다수의 벤트홀이 형성되고,
    상기 다수의 벤트홀은 상기 각 파워모듈의 외측에 형성되는,
    솔더링 압력 지그.
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