JP2015522952A - 重畳モジュールパッケージ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】各モジュールに、パワーモジュール、制御モジュール、発光モジュール、格納モジュールなどの様々な組合せを適用することで、製品ラインアップの多様性を確保することができる重畳モジュールパッケージ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の重畳モジュールパッケージは、印刷回路基板１００と、印刷回路基板１００上に電気的に連結された第１モジュール３００と、印刷回路基板１００と第１モジュール３００との間に重畳して備えられ、印刷回路基板１００及び第１モジュール３００に電気的に連結された第２モジュール２００と、を含むものである。【選択図】図１

Description

本発明は、重畳モジュールパッケージ及びその製造方法に関する。
電力用電子産業の発展に伴い、軽い重量、小さいサイズ、低コスト、及び高い性能を有する電力用システムに対する要求が増大している。
このような傾向に応じて、従来、特許文献１に記載されたように、様々な電力用半導体チップを一つのパッケージに集積させるだけでなく、電力用半導体チップを制御するための制御回路部品も一つのパッケージに含ませるインテリジェント（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ）半導体電力用モジュールが関心を集めている。
しかし、このような従来のモジュールは、パワー部及び制御部が一つのモジュールに備えられるため、パワー部の部品または制御素子が不良を起こすと、モジュール全体が不良処理される。
そのため、部品または素子一つの故障によってモジュール全体を廃棄しなければならず、コスト損失が発生する。
韓国公開特許第２００１−００７００１４号公報
上記の問題点を解消するための本発明の目的は、不良が発生した部品または素子を含むモジュールを容易に取り替えることができる重畳モジュールパッケージを提供することにある。
上記の問題点を解消するための本発明の他の目的は、不良が発生した部品または素子を含むモジュールを容易に取り替えることができる重畳モジュールパッケージの製造方法を提供することにある。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージは、印刷回路基板と、前記印刷回路基板上に電気的に連結された第１モジュールと、前記印刷回路基板と第１モジュールとの間に重畳して備えられ、前記印刷回路基板及び第１モジュールに電気的に連結された第２モジュールと、を含む。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージにおいて、前記印刷回路基板は多数の接続孔及びパッドを有し、前記第２モジュールは前記接続孔に対応する第１貫通孔を備え、前記第１モジュールは、前記第１貫通孔を経て前記接続孔に挿入装着される多数のリードフレームを備える。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージは、前記印刷回路基板の下部面に実装され、前記印刷回路基板の接続孔に対応する第２貫通孔を有する第３モジュールをさらに含む。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージにおいて、前記第１モジュールは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含むパワーモジュールとして備えられる。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージにおいて、前記第１モジュールは、多数の発光素子を含む発光モジュールとして備えられる。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージにおいて、前記第２モジュールは、前記第１モジュールを制御するＩＣまたは制御素子を含む制御モジュールとして備えられる。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージにおいて、前記第１モジュールは、上部面に伝導性ペーストによりヒートシンクが装着され得る放熱部をさらに含む。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージにおいて、前記第３モジュールは、半導体メモリ素子を含む格納モジュールとして備えられる。
また、本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法は、多数の接続孔及びパッドを有する印刷回路基板を準備する段階と、前記印刷回路基板の接続孔に第１貫通孔が対応して噛み合うように第２モジュールを実装する段階と、リードフレームを前記第２モジュールの第１貫通孔を経て前記接続孔に挿入することで、前記第２モジュールに重畳する第１モジュールを装着する段階と、を含む。
本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法は、前記印刷回路基板の接続孔に対応する第２貫通孔を有する第３モジュールを、前記印刷回路基板の下部面に実装する段階をさらに含む。
本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法において、前記印刷回路基板の接続孔は、貫通孔またはＢＶＨ（ｂｌｉｎｄ ｖｉａ ｈｏｌｅ）の形態で形成される。
本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法において、前記印刷回路基板を準備する段階は、前記多数の接続孔またはパッドに連結される内層回路を形成する段階を含む。
本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法において、前記第１モジュールはパワーモジュールまたは発光モジュールであり、第２モジュールは前記第１モジュールを制御するための制御モジュールとして重畳して備えられる。
本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法において、前記第３モジュールは半導体メモリ素子を含む格納モジュールとして備えられる。
本発明による重畳モジュールパッケージは、各モジュールに、パワーモジュール、制御モジュール、発光モジュール、格納モジュールなどの様々な組合せを適用することで、製品ラインアップの多様性を確保することができる。
本発明による重畳モジュールパッケージの製造方法は、各モジュールを代替モジュールに容易に取り替えることができるために、モジュールを分離して代替モジュールをさらに装着することができる。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージの分解斜視図である。 本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージの斜視図である。 本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージの分解斜視図である。
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージの分解斜視図であり、図２は、本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージの斜視図である。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージは、印刷回路基板１００と、印刷回路基板１００上に電気的に連結された第１モジュール３００と、印刷回路基板１００と第１モジュール３００との間に重畳して備えられて電気的に連結された第２モジュール２００と、を含む。
印刷回路基板１００は、多数の接続孔１１０及びパッド１２０が形成された印刷回路基板である。接続孔１１０には第１モジュール３００のリードフレーム３１０が挿入装着され、パッド１２０は、印刷回路基板１００に実装された第２モジュール２００と電気的に連結するために備えられる。
このような印刷回路基板１００の内部には、多数の接続孔１１０またはパッド１２０と連結される内層回路が備えられており、この内層回路により、多数の接続孔１１０またはパッド１２０が互いに電気的に連結されることができる。ここで、印刷回路基板１００にはパッド１２０の他にバンプやワイヤなどの他の電気連結手段が備えられて、第２モジュール２００と電気的に連結することもできる。
第１モジュール３００は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのパワー素子を含むパワーモジュール（Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）であり、片側面または両側面に、印刷回路基板１００の接続孔１１０にそれぞれ挿入される多数のリードフレーム３１０を備え、上部面には、伝導性ペーストによりヒートシンクが装着され得る放熱部３２０を備える。
勿論、第１モジュール３００は、パワー素子を含むパワーモジュールの他にも、様々なモジュール、例えば、ＬＥＤなどの多数の発光素子を含む発光モジュールを選択的に備えることもできる。
第２モジュール２００は、第１モジュール３００を制御するＩＣまたは制御素子を含む制御モジュールであり、第１モジュール３００に電気的に連結される。第２モジュール２００は、印刷回路基板１００に実装されており、一側面に多数の第１貫通孔２１０を備える。多数の貫通孔２１０は、印刷回路基板１００の接続孔１１０に対応して形成され、第１モジュール３００のリードフレーム３１０がそれぞれ貫通するように備える。
このように構成された重畳モジュールパッケージは、図２に図示されたように、第１モジュール３００と印刷回路基板１００との間に第２モジュール２００を重畳された状態で備える。第２モジュール２００は、貫通孔２１０を貫通して連結されたリードフレーム３１０により第１モジュール３００を制御することができる。
また、本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージは、第１モジュール３００と第２モジュール２００とを別に製作して、各モジュールの不良を検出した後、正常状態の第１モジュール３００と第２モジュール２００とをリードフレーム３１０を介して互いに電気的に連結することで重畳してパッケージングする。これにより、製造コストを大きく低減することができる。
特に、第２モジュール２００が制御モジュールとして重畳装着される場合、制御機能以外の機能を追加するために重畳モジュールパッケージ全体を修正する必要がなく、第２モジュール２００のみを分離して修正した後さらに装着すればよい。勿論、第２モジュール２００だけでなく、第１モジュール３００も同様に、他の機能を追加するために、分離して修正した後さらに装着することができる。
これにより、本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージは、第１モジュール３００及び第２モジュール２００に、パワーモジュール、制御モジュール、発光モジュールなどの様々な組合せを適用して、製品ラインアップの多様性を確保することができる。
また、本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージは、第１モジュール３００と印刷回路基板１００との間の空き空間に制御モジュールなどの第２モジュール２００を重畳して配置するため、サイズが縮小されたパッケージを具現することができる。
この際、第１モジュール３００が発熱が激しいパワーモジュールである場合、第２モジュール２００は第１モジュール３００から所定間隔離れて重畳されるため、熱による第２モジュール２００の誤動作を低減し、第１モジュール３００を安定して制御することができる。
以下、本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法について、図１及び図２を参照して説明する。
本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法は、まず、多数の接続孔１１０及びパッド１２０を有する印刷回路基板１００を準備する。
図１に図示されたように、印刷回路基板１００は、第１モジュール３００のリードフレーム３１０が挿入装着される接続孔１１０、及び第２モジュール２００と電気的に連結するためのパッド１２０を有する。
この際、接続孔１１０は、印刷回路基板１００を貫通した貫通孔またはＢＶＨ（ｂｌｉｎｄ ｖｉａ ｈｏｌｅ）の形態で備えることができる。
印刷回路基板１００を準備した後、印刷回路基板１００の接続孔１１０に第２モジュール２００の第１貫通孔２１０が噛み合うように第２モジュール２００を実装する。
具体的に、第２モジュール２００の第１貫通孔２１０は、印刷回路基板１００の接続孔１１０と同一の直径を有する円形の開口形態で形成され、接続孔１１０に噛み合う。
また、第２モジュール２００の実装過程は、ＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）方式で印刷回路基板１００の表面に実装され、第２モジュール２００のパッドまたは端子を印刷回路基板１００のパッド１２０に電気的に連結する過程を含む。
第２モジュール２００を実装した後、第２モジュール２００の上部に第１モジュール３００を重畳して装着する。
具体的に、第１モジュール３００のリードフレーム３１０が第２モジュール２００の第１貫通孔２１０を経て印刷回路基板１００の接続孔１１０に挿入されることで、第１モジュール３００が第２モジュール２００に重畳装着される。
上記のような本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法において、第２モジュール２００を実装する過程と第１モジュール３００を装着する過程とを同時に行うこともできる。即ち、第１モジュール３００のリードフレーム３１０が第２モジュール２００の第１貫通孔２１０を経て接続孔１１０に挿入された状態で、第２モジュール２００を実装することができる。
これにより、本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法は、第１モジュール３００または第２モジュール２００を、追加機能を有する代替モジュールに容易に取り替えるために、第１モジュール３００または第２モジュール２００を分離して代替モジュールをさらに装着することができる効果がある。
したがって、本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージの製造方法は、第１モジュール３００及び第２モジュール２００に、パワーモジュール、制御モジュール、発光モジュールなどの様々な組合せを適用することで、製品ラインアップの多様性を提供することができる。
以下、図３を参照して、本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージについて説明する。
図３は、本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージの分解斜視図である。
本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージは、印刷回路基板４００の下部面に第３モジュール５００がさらに備えられることを除き、図１を参照して上述した本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージと同様である。したがって、本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージについての説明において、本発明の一実施例による重畳モジュールパッケージと同様の部分についての説明は省略する。
本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージは、印刷回路基板４００と、印刷回路基板４００の上部面に電気的に連結された第１モジュール７００と、印刷回路基板４００と第１モジュール７００との間に重畳して備えられて電気的に連結された第２モジュール６００と、印刷回路基板４００の下部面に電気的にさらに連結された第３モジュール５００と、を含む。
第３モジュール５００は、ＤＲＡＭ半導体メモリなどの半導体メモリ素子を含む格納モジュールであり、制御モジュールである第２モジュール６００に対応して印刷回路基板４００の下部面に実装される。第３モジュール５００の片側面または両側面には、印刷回路基板４００の接続孔４１０に対応する第２貫通孔５１０を備える。
選択的に、第３モジュール５００は、印刷回路基板４００への別の電気的連結のために、パッド、バンプ、ワイヤなどの他の電気連結手段を一側に備えて、印刷回路基板４００と電気的に連結することもできる。
印刷回路基板４００の接続孔４１０を貫通した第１モジュール７００のリードフレーム７１０は、第３モジュール５００の第２貫通孔５１０をそれぞれ貫通する。
これにより、本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージは、第１モジュール７００〜第３モジュール５００を、パワーモジュール、制御モジュール、発光モジュール、格納モジュールなどの様々な機能のモジュールを組み合わせて重畳して具現することができる。
したがって、本発明の他の実施例による重畳モジュールパッケージは、多数のモジュールを重畳して適用することができるため、製品ラインアップの組合せを多様に提供することができる。
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、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
本発明は、重畳モジュールパッケージ及びその製造方法に適用可能である。
１００、４００ 印刷回路基板
１１０、４１０ 接続孔
１２０、４２０ パッド
２００、６００ 第２モジュール
２１０、６１０ 第１貫通孔
３００、７００ 第１モジュール
３１０、７１０ リードフレーム
３２０、７２０ 放熱部
５００ 第３モジュール
５１０ 第２貫通孔

Claims (14)

  1. 印刷回路基板と、
    前記印刷回路基板上に電気的に連結された第１モジュールと、
    前記印刷回路基板と第１モジュールとの間に重畳して備えられ、前記印刷回路基板及び第１モジュールに電気的に連結された第２モジュールと、を含む重畳モジュールパッケージ。
  2. 前記印刷回路基板は多数の接続孔及びパッドを有し、
    前記第２モジュールは前記接続孔に対応する第１貫通孔を備え、
    前記第１モジュールは、前記第１貫通孔を経て前記接続孔に挿入装着される多数のリードフレームを備える、請求項１に記載の重畳モジュールパッケージ。
  3. 前記印刷回路基板の下部面に実装され、前記印刷回路基板の接続孔に対応する第２貫通孔を有する第３モジュールをさらに含む、請求項２に記載の重畳モジュールパッケージ。
  4. 前記第１モジュールは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含むパワーモジュールとして備えられる、請求項１に記載の重畳モジュールパッケージ。
  5. 前記第１モジュールは、多数の発光素子を含む発光モジュールとして備えられる、請求項１に記載の重畳モジュールパッケージ。
  6. 前記第２モジュールは、前記第１モジュールを制御するＩＣまたは制御素子を含む制御モジュールとして備えられる、請求項１に記載の重畳モジュールパッケージ。
  7. 前記第１モジュールは、上部面に伝導性ペーストによりヒートシンクが装着され得る放熱部をさらに含む、請求項１に記載の重畳モジュールパッケージ。
  8. 前記第３モジュールは、半導体メモリ素子を含む格納モジュールとして備えられる、請求項３に記載の重畳モジュールパッケージ。
  9. 多数の接続孔及びパッドを有する印刷回路基板を準備する段階と、
    前記印刷回路基板の接続孔に第１貫通孔が対応して噛み合うように第２モジュールを実装する段階と、
    リードフレームを前記第２モジュールの第１貫通孔を経て前記接続孔に挿入することで、前記第２モジュールに重畳する第１モジュールを装着する段階と、を含む重畳モジュールパッケージの製造方法。
  10. 前記印刷回路基板の接続孔に対応する第２貫通孔を有する第３モジュールを、前記印刷回路基板の下部面に実装する段階をさらに含む、請求項９に記載の重畳モジュールパッケージの製造方法。
  11. 前記印刷回路基板の接続孔は、貫通孔またはＢＶＨ（ｂｌｉｎｄ ｖｉａ ｈｏｌｅ）の形態で形成される、請求項９に記載の重畳モジュールパッケージの製造方法。
  12. 前記印刷回路基板を準備する段階は、
    前記多数の接続孔またはパッドに連結される内層回路を形成する段階を含む、請求項９に記載の重畳モジュールパッケージの製造方法。
  13. 前記第１モジュールはパワーモジュールまたは発光モジュールであり、前記第２モジュールは前記第１モジュールを制御するための制御モジュールとして重畳して備えられる、請求項９に記載の重畳モジュールパッケージの製造方法。
  14. 前記第３モジュールは半導体メモリ素子を含む格納モジュールとして備えられる、請求項１０に記載の重畳モジュールパッケージの製造方法。
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