KR100317388B1 - One system module structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원 시스템 모듈 구조에 관한 것으로, 종래에는 세라믹 피씨비가 모듈 본체와 직접적으로 제작되어 겉면이 드러남으로써, 추후에 모듈 응용시 방열을 목적으로 히트싱크(HEATSINK)와 결합할 때 세라믹 피씨비의 견고성에 문제가 있고, 세라믹 피씨비의 면에 바로 히트싱크를 장착함으로써 모듈의 신뢰성에 문제가 발생한다. 따라서 본 발명은 모듈 본체의 하측면에 고정되어 있는 세라믹 피씨비의 바로 밑면에 알루미늄 베이스 플레이트를 제작하여 스크류로 모듈 본체에 체결함으로써, 히트싱크와의 체결을 보다 쉽게 할 수 있고, 세라믹 피씨비가 더 견고하게 모듈을 구성할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an original system module structure, and in the related art, the ceramic PC is manufactured directly with the module main body, and the outer surface thereof is exposed, so that the robustness of the ceramic PC when combined with a heat sink for heat dissipation for the purpose of module application in the future. There is a problem, and a problem occurs in the reliability of the module by directly attaching the heat sink to the surface of the ceramic PC. Therefore, according to the present invention, by making an aluminum base plate directly under the ceramic PCB fixed to the lower side of the module main body and fastening it to the module main body with a screw, it is possible to more easily tighten the heat sink, and the ceramic PC is more robust. The module can be configured.
Description
본 발명은 원 시스템 모듈(One System Module)에 관한 것으로, 특히 원 시스템 모듈 내부에 장착되는 세라믹 피씨비의 밑면에 알루미늄 베이스 플레이트를 추가로 구성하고, 이 알루미늄 베이스 플레이트를 모듈 본체와 스크류로 연결 제작함으로써, 세라믹 피씨비의 견고성을 향상 및 방열구조 개선을 위한 원 시스템 모듈 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a one system module, and in particular, an aluminum base plate is additionally formed on the bottom of a ceramic PC mounted inside the one system module, and the aluminum base plate is connected to the module body by screws and manufactured. The present invention relates to an original system module structure for improving the robustness of ceramic ceramics and improving the heat dissipation structure.
도 1은 원 시스템 모듈의 구조도로서, 이에 도시된 바와 같이, 모듈 본체(10)의 하측면에 홈을 내어 세라믹 피씨비(11)를 고정하고, 상기 세라믹 피씨비(11)의 윗면에 에폭시 피씨비(12)를 배치하고, 상기 세라믹 피씨비(11)와 에폭시 피씨비(12) 사이에 신호 전달을 위한 소켓(13)을 배치하고, 상기 세라믹 피씨비(11) 상부에 외부로 부터의 파워신호 및 각종신호를 공급받는 핀들(14)을 장착함과 아울러 파워소자들(BD&Tr,HVIC,IGBT&FWD)을 와이어 본딩(wire bonding)으로 장착하고, 상기 에폭시 피씨비(12) 상부에 마이크로 컴퓨터소자(MICOM) 및 그의 주변회로 소자들을 와이어 본딩으로 장착하고, 상기 모듈 본체(10)의 내부 피씨비(11)(12)에 제작되는 와이어 본딩 및 각 소자들을 보호하기 위해 젤 상태로 도포한 후 모듈 전체를 덮는 커버(15)를 장착하여 구성한다.FIG. 1 is a structural diagram of an original system module. As shown therein, a groove is formed in the lower side of the module main body 10 to fix the ceramic PC 11, and an epoxy PC 12 is formed on the upper surface of the ceramic PC 11. ), And a socket 13 for signal transmission between the ceramic PC 11 and the epoxy PC 12, and supplies power signals and various signals from the outside to the ceramic PC 11 above. In addition to mounting the receiving pins (14) and power elements (BD & Tr, HVIC, IGBT & FWD) by wire bonding (wire bonding), the microcomputer device (MICOM) and its peripheral circuit devices on the epoxy PC 12 To the wires, the wires manufactured on the internal PCBs 11 and 12 of the module main body 10 and coated in a gel state to protect the devices, and then the cover 15 covering the entire module. To configure.
이와같이 구성된 종래기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the prior art configured as described above is as follows.
도 1은 모듈을 뒤집어 놓고 앞에서 본 도면으로써, 핀 부분이 피씨비(PCB)에장착되는 구조이다.1 is a view of the module turned upside down and the pin portion is mounted on the PCB.
먼저, 모듈 본체(10)의 측면 하측에 홈을 내고, 그 홈에 세라믹 피씨비(11)를 삽입하여 고정시켜 둔다. 여기서 모듈 본체(10)는 딱딱한 몰딩(molding) 재질로 이루어진 케이스이다.First, a groove is made in the lower side of the module main body 10, and the ceramic PC 11 is inserted and fixed in the groove. The module body 10 is a case made of a rigid molding (molding) material.
상기 세라믹 피씨비(11)는 열전달이 좋은 특성을 가지고 있으므로 주로 파워 소자들, 예를 들면, 브리지 다이오드나 파워 트랜지스터, 전력소자, 프리휠링 다이오드(BD&Tr, IGBT, FWD), 이들 소자들을 구동하기 위한 고전압 아이씨(HVIC) 등이 장착된다.Since the ceramic PC 11 has good heat transfer characteristics, power devices such as bridge diodes, power transistors, power devices, and freewheeling diodes (BD & Tr, IGBT, FWD), and high voltages for driving these devices IC (HVIC) is installed.
원 시스템 모듈(One System Module)은 일반적으로 집적화를 위해서 피씨비를 2층으로 구성하게 되는데, 아랫쪽에는 앞에서 설명한 바와 같이 열전달이 좋은 세라믹 피씨비(11)를 구성하고, 윗쪽에는 저렴한 에폭시 피씨비(12)로 구성하게 된다.One system module generally consists of two layers of PCB for integration. The lower part constitutes a good heat transfer ceramic PC11 as described above, and the upper side is made of cheap epoxy PCB12. Will be constructed.
상기 에폭시 피씨비(12)에는 열을 크게 내지 않는 비발열체 부품인 마이크로 컴퓨터 소자(MICOM)와 기타 주변회로부품들과 기타 부품들이 장착된다.The epoxy PC 12 is equipped with a microcomputer device (MICOM), other peripheral circuit components, and other components, which are non-heating components that do not generate much heat.
또한, 1층 피씨비인 세라믹 피씨비(11)와 2층 피씨비인 에폭시 피씨비(12)의 전기적인 연결을 위하여 소켓(13)을 사용하여 연결하는 구조로 되어 있다.In addition, the electrical connection between the ceramic PC 11, which is a one-layer PC, and the epoxy PC 12, which is a two-layer PC, has a structure of connecting using a socket 13.
이와같은 구조로 이루어진 경우 신호의 흐름을 살펴보면, 전원 공급시 마이크로 컴퓨터(MICOM)에서 어떤 지령을 내리면, 그 지령은 소켓(13)을 통하여 세라믹 피씨비(11)에 장착되어 있는 고전압 아이씨(HVIC)로 전달되고, 이에따라 고전압 아이씨(HVIC)가 전력소자(IGBT)를 구동하여 모터(미도시)를 구동하게 된다.In this structure, when the signal flows, if a command is given from the microcomputer (MICOM) during power supply, the command is sent to the high voltage IC (HVIC) mounted on the ceramic PC 11 through the socket 13. The high voltage HVIC drives the power element IGBT to drive a motor (not shown).
상기 세라믹 피씨비(11)와 에폭시 피씨비(12)에 장착되는 소자들은컴팩트(Compact)한 디자인을 위해 부품을 베어 타입(bare type)의 부품을 사용한다.The devices mounted on the ceramic PC 11 and the epoxy PC 12 use bare type parts for compact design.
그리고 베어 타입의 부품을 연결을 위하여 와이어 본딩(wire bonding)이라는 방법을 사용하는데, 세라믹 피씨비(12)에 장착되는 소자들(BD&Tr,HVIC,IGBT,FWD)에는 알루미늄 와이어 본딩(Aluminum wire bonding)을 사용하고, 에폭시 피씨비(12)에 장착되는 마이크로 컴퓨터(MICOM)은 골드 와이어 본딩(Gold wire bonding)을 사용한다.In addition, a method of wire bonding is used to connect a bare component, and aluminum wire bonding is applied to devices (BD & Tr, HVIC, IGBT, and FWD) mounted on the ceramic PC 12. Microcomputer (MICOM) mounted on the epoxy PC12 uses gold wire bonding.
또한 핀들(14)은 모듈의 몰딩 재질내에 삽입되어 상기 세라믹 피씨비(11)에 장착되는데, 이 핀들(14)은 외부로 부터 파워신호를 모듈 본체(10)의 내부로 공급하는 파워 핀과 각종 신호를 공급하기 위한 시그널 핀으로써, 핀 뒤에 계속적으로 배열되게 되므로 본 도면에는 보이지 않게 된다.In addition, the pins 14 are inserted into the molding material of the module and mounted on the ceramic PC 11, which is a power pin for supplying a power signal from the outside to the inside of the module main body 10 and various signals. As a signal pin for supplying, it is continuously arranged behind the pin so that it is not shown in this drawing.
그리고 상기 핀(14)을 세라믹 피씨비(11))에 장착할 경우 납으로 연결한다.And when the pin 14 is mounted on the ceramic PC 11, it is connected by lead.
상기 모듈 본체(10)의 내부 피씨비(11)(12)에 부품들을 장착하기 위한 와이어 본딩과, 이 와이어 본딩으로 장착되는 부품들을 보호하기 위하여 B부분을 젤(Gel) 상태로 도포하고, 그 윗부분을 커버(15)로 씌워 모듈 본체(10)의 내부를 보호하도록 한다.Wire bonding for mounting the components on the internal PCB (11) 12 of the module body 10, and in order to protect the components mounted by the wire bonding, the B portion is applied in a gel state, and the upper portion thereof Cover the cover 15 to protect the interior of the module body (10).
도 2는 모듈 본체(10)내에 들어가는 파워 보드(Power Board)로서, 세라믹 피씨비(11)에 장착되게 된다.FIG. 2 is a power board that fits into the module main body 10 and is mounted on the ceramic PC 11.
주요 구성으로는 IGBT 6개와 프리휠 다이오드인 FWD 6개가 베어 형태(bare type)로 장착이 되고, 상기 IGBT를 구동하기 위한 게이트 드라이브(HVIC) 3개가 장착된다.In the main configuration, six IGBTs and six freewheel diodes FWDs are mounted in a bare type, and three gate drives (HVICs) for driving the IGBTs are mounted.
또한 상기 IGBT에 흐르는 과전류(Over Current)나 과승온도(Over Temperature)를 방지하기 위한 기능이 내장되어 있다.In addition, a function is built in to prevent over current or over temperature flowing in the IGBT.
그리고, 상기 파워 보드에는 소자를 구동시키기 위한 구동 소오스인 정류소자(Rectifier)와 자동전압조정소자(SMPS)가 같이 내장되어 있다.The power board includes a rectifier and a automatic voltage regulator (SMPS), which are driving sources for driving the device.
상기에서 정류소자(Rectifier)는 AC220V를 DC310V로 정류하는 소자로써, 브리지 다이오드를 통하여 AC를 DC로 정류하게 되며 부피가 큰 전해콘덴서는 모듈 외부에 따로 배치하게 된다. 그리고 상기 자동전압조정소자(SMPS)는 상기 정류소자에서 정류되어 나온 DC를 가지고 각 부품의 전원을 공급해주는 역할을 한다.The rectifier is a rectifier for converting AC220V to DC310V. The rectifier rectifies AC to DC through a bridge diode, and a bulky electrolytic capacitor is disposed separately outside the module. The automatic voltage regulator (SMPS) serves to supply power to each component with the DC rectified by the rectifier.
도 3은 모듈 본체(10)내에 들어가는 시그널 보드(Signal Board)로서, 에폭시 피씨비(12)에 장착되게 된다.3 is a signal board that fits into the module main body 10, and is mounted on the epoxy PC12.
주요 구성으로는 세라믹 피씨비(11)에 장착되어 있는 IGBT를 구동시키는데 필요한 마이크로 컴퓨터 소자(MICOM)와, 부트스트랩 회로(Bootstrap Circuit), 부하 구동부와 마이크로 컴퓨터 주변회로가 내장되어 있다.The main configuration includes a microcomputer element (MICOM), a bootstrap circuit, a load driver and a microcomputer peripheral circuit required for driving the IGBT mounted on the ceramic PC11.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 세라믹 피씨비가 모듈 본체와 직접적으로 제작됨으로써, 추후에 모듈을 응용할 때 방열을 목적으로 히트싱크(heatsink)를 조립할 때 세라믹 피씨비의 특성으로 인하여 과도한 토오크로 체결할시 세라믹 피씨비의 견고성에 문제가 있으며, 또한 세라믹 피씨비의 면에 바로 히트싱크를 장착함으로써 모듈의 신뢰성에 문제가 있다.However, since the ceramic PC is manufactured directly with the module body in the prior art as described above, when the heat sink is assembled for the purpose of heat dissipation when the module is applied later, the ceramic PC is fastened due to excessive torque. There is a problem in the robustness of the ceramic PC, and there is also a problem in the reliability of the module by directly attaching the heat sink to the surface of the ceramic PC.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 모듈 본체의 밑면에 베이스 플레이트를 장착하여 모듈 겉면에 세라믹 피씨비가 바로 나오지 않도록 하여, 세라믹 피씨비의 강도성분을 보강하도록 한 원 시스템 모듈 구조를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to install a base plate on the bottom surface of the module body so that the ceramic PCB does not come out directly on the module surface, the original system module to reinforce the strength component of the ceramic PCB In providing a structure.
본 발명의 다른 목적은 히트싱크와 결합을 쉽고 견고하게 할 수 있도록 한 원 시스템 모듈 구조를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a one-system module structure that allows easy and robust coupling with the heat sink.
도 1은 종래 원 시스템 모듈(One System Module)의 구조도.1 is a structural diagram of a conventional one system module.
도 2는 도 1에서, 세라믹 피씨비(Ceramic PCB)에 장착되는 파워 소자들의 회로 구성도.FIG. 2 is a circuit diagram of power devices mounted on a ceramic PCB in FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1에서, 에폭시 피씨비(Epoxy PCB)에 장착되는 시그널 소자들의 회로 구성도.FIG. 3 is a circuit diagram of signal devices mounted on an epoxy PCB in FIG. 1.
도 4는 본 발명 원 시스템 모듈의 구조도.Figure 4 is a structural diagram of the original system module of the present invention.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for the main parts of the drawing *****
40 : 모듈 본체 41 : 세라믹 피씨비40: module body 41: ceramic PCB
42 : 에폭시 피씨비 43 : 소켓42: epoxy PC 43: socket
44 : 핀들 45 : 커버44: pins 45: cover
46 : 베이스 플레이트 47 : 스크류(screw)46: base plate 47: screw
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모듈 본체의 내부에 세라믹 피씨비와 에폭시 피씨비를 배치하고, 그 각각의 피씨비 상부에 장착된 파워소자와 시그널 소자들을 내장한 원 시스템 모듈에 있어서, 상기 모듈 본체의 밑면에 알루미늄 베이스 플레이트를 제작하여 모듈 본체와 알루미늄 베이스 플레이트를 스크류로 연결하여 결합하도록 한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an original system module in which a ceramic PC and an epoxy PC are disposed in a module body, and power devices and signal elements mounted on the respective PCs are built in the bottom of the module body. It is characterized in that to produce an aluminum base plate to connect the module body and the aluminum base plate by screwing.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
도 4는 본 발명 원 시스템 모듈의 구조도로서, 이에 도시한 바와 같이, 모듈 본체(40)의 하측면에 홈을 내어 세라믹 피씨비(41)를 고정하고, 모듈 본체에 고정된 세라믹 피씨비(41)의 밑면에 알루미늄 베이스 플레이트(46)를 배치하고, 상기에 배치된 알루미늄 베이스 플레이트(46)를 스크류(47)로 모듈 본체(40)에 체결하고, 상기 세라믹 피씨비(41)의 윗면에 에폭시 피씨비(42)를 배치하고, 상기 세라믹 피씨비(41)와 에폭시 피씨비(42) 사이에 신호 전달을 위한 소켓(43)을 배치하고, 상기 세라믹 피씨비(41) 상부에 외부로 부터의 파워신호 및 각종신호들을 공급받는 핀들(44)을 장착함과 아울러 파워소자들(BD&Tr,HVIC,IGBT&FWD)을 와이어 본딩(wire bonding)으로 장착하고, 상기 에폭시 피씨비(42) 상부에 마이크로 컴퓨터소자(MICOM) 및 그의 주변회로 소자들을 와이어 본딩으로 장착하고, 상기 모듈 본체(40)의 내부 피씨비(41)(42)에 제작되는 와이어 본딩 및 각 소자들을 보호하기 위해 젤 상태로 도포한 후 모듈 전체를 덮는 커버(45)를 장착하여 구성한다.4 is a structural diagram of the original system module of the present invention. As shown in the drawing, a groove is formed in the lower side of the module main body 40 to fix the ceramic PC 41, and the ceramic PC 41 is fixed to the module main body. An aluminum base plate 46 is disposed on the bottom surface, and the aluminum base plate 46 disposed above is fastened to the module main body 40 with a screw 47, and an epoxy PC 42 is disposed on the upper surface of the ceramic PC 41. ) And a socket 43 for signal transmission between the ceramic PC 41 and the epoxy PC 42, and supplies power signals and various signals from the outside to the ceramic PC 41. In addition to mounting the receiving pins 44, power elements (BD & Tr, HVIC, IGBT & FWD) are mounted by wire bonding, and the microcomputer device (MICOM) and its peripheral circuit devices are mounted on the epoxy PC 42. To wire bonding Sweet, constructed by mounting the PCB inside the 41 and 42 wire-bonding, and a cover 45 covering the whole was applied to the gel module to protect the respective elements will be produced in the module body 40.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.
모듈 본체(40)는 딱딱한 몰딩 재질로 이루어진다. 이와 같은 모듈 본체(40)의 측면 아래쪽에 홈을 내고 세라믹 피씨비(41)를 삽입하여 고정시켜 둔다. 상기 세라믹 피씨비(41)는 열전달이 좋아서 파워 소자의 부품들(BD&Tr, IGBT, FWD, HVIC)이 배치된다.Module body 40 is made of a rigid molding material. A groove is formed in the lower side of the module main body 40 as described above, and the ceramic PC 41 is inserted and fixed. The ceramic PC 41 has good heat transfer so that components of the power device (BD & Tr, IGBT, FWD, HVIC) are disposed.
그리고 모듈 본체(40)의 윗쪽에는 에폭시 피씨비(42)가 배열되고, 그 에폭시 피씨비(42)에는 열을 크게 내지 않는 비발열체 부품들(MICOM, 기타 주변회로들)이 장착된다.An epoxy PC 42 is arranged above the module main body 40, and non-heating elements (MICOM, other peripheral circuits) that do not generate much heat are mounted on the epoxy PC 42.
또한, 1층의 세라믹 피씨비(41)와 2층의 에폭시 피씨비(42)의 전기적인 연결을 위하여 소켓(43)을 사용한다.In addition, the socket 43 is used for electrical connection between the ceramic PC 41 of one layer and the epoxy PC 42 of two layers.
따라서 마이크로 컴퓨터(MICOM)에서 나온 신호는 소켓(43)을 통하여 세라믹 피씨비(41)에 장착되어 있는 고전압 아이씨(HVIC)를 통하여 신호가 전력소자(IGBT)를 구동하여 모터(미도시)를 구동하게 된다.Therefore, the signal from the microcomputer MICOM is driven by the high voltage IC HVIC mounted on the ceramic PC 41 through the socket 43 to drive the power element IGBT to drive a motor (not shown). do.
상기 세라믹 피씨비(41)와 에폭시 피씨비(42)에 장착되는 소자들은컴팩트(Compact)한 디자인을 위해 부품을 베어 타입(bare type)의 부품을 사용하며, 베어 타입의 부품을 연결을 위하여 와이어 본딩(wire bonding)이라는 방법을 사용하는데, 세라믹 피씨비(42)에 장착되는 소자들(BD&Tr,HVIC,IGBT,FWD)에는 알루미늄 와이어 본딩(Aluminum wire bonding)을 사용하고, 에폭시 피씨비(42)에 장착되는 마이크로 컴퓨터(MICOM)은 골드 와이어 본딩(Gold wire bonding)을 사용한다.The devices mounted on the ceramic PC 41 and the epoxy PC 42 use bare type parts for compact design, and wire bonding (bare type) for connecting bare type parts. A wire bonding method is used. The elements (BD & Tr, HVIC, IGBT, FWD) mounted on the ceramic PC 42 use aluminum wire bonding, and the micro devices mounted on the epoxy PC 42 are used. The computer (MICOM) uses gold wire bonding.
그리고, 추후에 모듈을 응용할 때 방열을 목적을 모듈 아래에 히트싱크(HEATSINK)를 연결할 때 모듈 본체(40)의 겉면에 드러나는 세라믹 피씨비(41)의 견고성에 문제가 있는데, 이것을 방지하기 위하여 알루미늄 베이스 플레이트(46)를 제작하여 모듈 본체(40)의 밑면에 배치한다.In addition, there is a problem in the robustness of the ceramic PC 41 exposed on the outer surface of the module body 40 when the heat sink (HEATSINK) is connected to the bottom of the module for the purpose of heat dissipation when the module is applied in the future. The plate 46 is manufactured and placed on the bottom surface of the module body 40.
그런다음 스크류(47)로 알루미늄 베이스 플레이트(46)를 모듈 본체(40)에 체결한다.Then, the aluminum base plate 46 is fastened to the module body 40 with a screw 47.
이렇게 함으로써 모듈 본체(40)의 겉면에 세라믹 피씨비(40)가 바로 나오지 않도록 하여, 세라믹 피씨비(40)의 단점인 강도성분을 보강한다.By doing so, the ceramic PC 40 does not immediately appear on the outer surface of the module main body 40, thereby reinforcing the strength component, which is a disadvantage of the ceramic PC 40.
그리고, 세라믹 피씨비(41)와 알루미늄 베이스 플레이트(46) 사이에는 열전달 특성이 좋은 실리콘으로 도포하여 서로 결합되게 한다.Then, the ceramic PC 41 and the aluminum base plate 46 are coated with silicon having good heat transfer characteristics to be bonded to each other.
그러면 추후에 모듈을 응용할 때 알루미늄 베이스 플레이트(46)와 히트싱크와의 결합을 쉽고 견고하게 할 수 있다.Then, when the module is applied later, the coupling between the aluminum base plate 46 and the heat sink can be made easy and robust.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 모듈 본체의 밑면에 고정되는 세라믹 피씨비의 바로 밑면에 알루미늄 베이스 플레이트를 제작하여 스크류로 모듈본체에 연결함으로써, 세라믹 피씨비가 더 견고하게 모듈을 구성할 수 있고, 또한 모듈을 응용할 때 히트싱크와의 체결을 보다 쉽게 할 수 있도록 한 효과가 있다.As described in detail above, the present invention manufactures an aluminum base plate directly on the bottom of the ceramic PCB fixed to the bottom of the module body, and connects the module body with a screw, so that the ceramic PCB can be configured to the module more firmly, The application of the module has the effect of making it easier to fasten with the heatsink.
Claims (2)
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| KR20010073783A (en) | 2001-08-03 |
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