KR100747973B1 - Integrated type intelligent power module for pdp - Google Patents

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Abstract

An integrated type IPM for a PDP(Plasma Display Panel) is provided to minimize a design area by integrating two or more separate IPMs as one IPM(Intelligent Power Module). An integrated type IPM for a PDP includes a DCB(Direct Copper Bond) substrate, IPM circuits(11~13), and a controller circuit(14). The DCB substrate includes two or more IPM circuits. The controller circuit controls the respective IPM circuits. An FR4 PCB(Printed Circuit Board) is formed on a part of the DCB substrate in a multi-layered structure. The controller circuit is formed on the FR4 PCB.

Description

피디피용 통합형 아이피엠 {Integrated type Intelligent Power Module for PDP}Integrated type Intelligent Power Module for PDP}

도 1은 본 발명에 의한 통합형 아이피엠의 구성 개념도.1 is a conceptual diagram of the integrated IPPM according to the present invention.

도 2는 본 발명에 사용되는 DCB 기판의 적층 구조도.2 is a laminated structure diagram of a DCB substrate used in the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 통합형 아이피엠 기판의 측면 절단도.Figure 3 is a side cutaway view of the integrated IPPM substrate according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 통합형 아이피엠 기판의 평면도.Figure 4 is a plan view of the integrated IPPM substrate according to the present invention.

본 발명은 PDP에 필요한 전력을 안정적으로 공급하도록 제어하고 과전류나 과열 등으로부터 보호하기 위한 IPM(Intelligent Power Module)에 관한 것이다. The present invention relates to an IPM (Intelligent Power Module) for controlling the stable supply of the power required for the PDP and to protect from overcurrent or overheating.

전력용 산업기기 및 가정용 기기 등에 대한 저소음화, 소형화, 경량화의 요구가 나날이 심화됨에 따라 이를 위한 전력용 반도체 소자 자체의 손실을 최소화하고, 해당 기기의 제어를 용이하게 안정적으로 하기 위해 각종 구동회로나 보호회로 등의 주변회로를 하나의 패키지 내에 실장하는 기술이 일반화되고 있다.As the demand for low noise, miniaturization, and lightening of power industrial equipment and household equipment is intensified day by day, various driving circuits and protections are minimized to minimize the loss of the power semiconductor device itself and to easily control the corresponding equipment. BACKGROUND ART A technique for mounting peripheral circuits such as circuits in one package has become common.

이러한 패키지 기술의 일환으로 IPM(Intelligent Power Module)을 들 수 있는데, 여기서 IPM(Intelligent Power Module)이라 함은 특정 전자기기를 구성하는 각종 전력소자(Power Device)가 최적으로 구동하도록 제어하는 기능 및 과전류 보호(Over-current Protection), 단락전류 보호(Short-current Protection), 과열 보호(Over-Temperature Protection), 제어전압부족 보호(Under-Voltage Protection) 등과 같은 각종 보호기능을 하나의 모듈로 구현한 부품을 가리킨다.An example of such a package technology is an IPM (Intelligent Power Module), where an IPM (Intelligent Power Module) is a function that controls the various power devices constituting a particular electronic device to operate optimally and overcurrent Components that implement various protection functions such as over-current protection, short-current protection, over-temperature protection, under-voltage protection, etc. in one module Point to.

한편, 생활 수준의 향상에 따라 디스플레이의 대형화가 요구되고 있고 이러한 기대에 부응하기 위한 기술로 PDP(Plasma Display Panel)가 각광받고 있다. 여기서, PDP 역시 수많은 전력 소자들로 이루어진 전자기기이므로 이들을 효과적으로 제어 및 보호하기 위해 다양한 IPM이 사용되고 있음은 물론이다.On the other hand, with the improvement of living standards, the display of large size is required and PDP (Plasma Display Panel) is in the spotlight as a technology to meet these expectations. Here, since PDP is also an electronic device composed of a number of power devices, various IPMs are used to effectively control and protect them.

종래의 PDP는 IMS(Insulated Metal Substrate; 절연 금속 기판)를 사용하여 IPM을 구현하였는바, IMS는 구리(Cu) 소재의 상층판과, 높은 열 전도성을 가지도록 오버 몰드된(over-molded) 플라스틱 소재의 중층판과, 알루미늄(Al) 소재의 하층판으로 이루진 기판으로서, 기판 표면에 탑재되는 수동 및 능동의 개별 구성 요소(discrete components)들의 조립을 용이하게 해주고 높은 안정성을 제공하는 장점이 있으나, 소재의 특성상 전류밀도가 낮으므로 소정 갯수 이상의 전력 소자를 집적하는 데에는 한계가 있다.Conventional PDP implements IPM using Insulated Metal Substrate (IMS), which is an upper plate made of copper (Cu) material and plastic over-molded to have high thermal conductivity. A substrate consisting of a middle layer plate of a material and a lower layer plate of aluminum (Al), which has an advantage of facilitating assembly of passive and active discrete components mounted on the substrate surface and providing high stability. However, since the current density is low due to the characteristics of the material, there is a limit in integrating a predetermined number or more of power devices.

따라서, 종래의 PDP에는 전력 소자의 종류별로 다수 개의 IPM(SUS IPM, ER IPM 등)이 구비되어 있으므로 그 갯수만큼 부품 소요 비용이 증가하는 문제점이 있으며, 상기 다수의 IPM을 기판상의 다른 소자들까지 고려해가면서 병렬적으로 배치 해야 하므로 회로 설계가 복잡해지고 전체 기판의 크기가 커지게 되는 문제점이 있다.Therefore, in the conventional PDP, since a plurality of IPMs (SUS IPM, ER IPM, etc.) are provided for each type of power device, component cost is increased by the number thereof, and the plurality of IPMs are transferred to other devices on the substrate. In consideration of the parallel arrangement, there is a problem in that the circuit design becomes complicated and the size of the entire board becomes large.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 제품의 부품 생산 단가를 낮추고 설계 면적을 컴팩트화하며, 회로의 노이즈를 감쇄시키는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and aims to lower the production cost of parts of the product, to compact the design area, and to reduce the noise of the circuit.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 통합형 IPM은, DCB(Direct Copper Bond) 기판과, 상기 DCB 기판에 구비되는 둘 이상의 아이피엠(IPM; Intelligent Power Module) 회로 및 상기 각 아이피엠의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러 회로를 포함하여 이루어진다.Integrated IPM of the present invention for achieving the above object, a direct copper bond (DCB) substrate, two or more IPM (Intelligent Power Module) circuits provided in the DCB substrate and control the operation of each IPPM It comprises a controller circuit for doing so.

여기서, 상기 DCB 기판의 일부에는 FR4 재질의 PCB가 더 적층될 수 있는데, 상기 컨트롤러 회로는 상기 PCB에 인쇄되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 FR4 재질의 PCB로는 다수 층 구조의 PCB가 사용되는 것이 바람직하며 상기 DCB 기판에 접착제(adhesive)를 사용한 열융착 방법으로 부착될 수 있다.Here, a part of the DCB substrate may be further stacked PCB of FR4 material, the controller circuit is preferably printed on the PCB. In addition, as the PCB of the FR4 material, a PCB having a multi-layer structure is preferably used and may be attached to the DCB substrate by a thermal fusion method using an adhesive.

한편, 상기 DCB 기판의 상층판 및 하층판은 구리 재질이고, 중층판은 세라믹 재질로 이루어지는데, 이때 상기 DCB 기판의 상층판에는 IPM 회로가 탑재되고, 상층판과 하층판은 기구적으로 도통되어 있으며, 하층판은 접지 전위로 이용되는 것 이 바람직하다.On the other hand, the upper plate and the lower plate of the DCB substrate is made of copper, the middle plate is made of a ceramic material, wherein the upper plate of the DCB substrate is equipped with an IPM circuit, the upper plate and the lower plate is electrically conductive The lower plate is preferably used as the ground potential.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하되, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, the same components in addition to the reference numerals for the components of each drawing as much as possible even if shown on different drawings Note that the same sign is used.

도 1은 본 발명에 의한 통합형 아이피엠의 아이디어를 개념적으로 도시한 것이다.1 conceptually illustrates the idea of an integrated IPPM according to the present invention.

본 발명은 종래의 PDP(Plasma Display Panel)에 있어서 IMS(Insulated Metal Substrate)를 사용하여 IPM(Intelligent Power Module)을 제작하는 경우, 전력 소자의 종류별로 다수의 IPM(11~13)으로 구현할 수밖에 없었던 점을 개선하기 위해, IMS 대신 DCB(Direct Copper Bond) 기판을 사용하여 상기 다수의 IPM(11~13)을 원보드(One Board)(100)로 통합하는 기술에 관한 것이다. 따라서, 이하에서는 DCB 보드가 다수의 IPM을 집적할 수 있는 이유를 알아보고, 통합형 IPM(100)을 효과적으로 구성하기 위해 추가되는 부수적 구성을 살펴보기로 한다.In the present invention, when fabricating an IPM (Intelligent Power Module) using an Insulated Metal Substrate (IMS) in a conventional plasma display panel (PDP), it is inevitable to implement a plurality of IPMs 11 to 13 for each type of power device. In order to improve the point, the present invention relates to a technique for integrating the plurality of IPMs 11 to 13 into one board 100 using a direct copper bond (DCB) substrate instead of an IMS. Therefore, hereinafter, the reason why the DCB board can integrate a plurality of IPM, and the secondary configuration added to effectively configure the integrated IPM 100 will be described.

도 2는 본 발명에 사용되는 DCB 기판의 적층 구조를 단면화하여 도시한 것이다.2 is a cross-sectional view showing a laminated structure of a DCB substrate used in the present invention.

DCB(Direct Copper Bond) 기판은 구리(Cu)와 세라믹 소재가 직접적으로 부착되어 있으며, 일반적으로 산화알루미늄(Al2O3 )이나 질소알루미늄(AlN) 기반의 세라 믹 소재의 양면에 구리판이 부착되는 방식으로 형성되어 있다. 즉, 상층판(101)으로는 전력 다이(power die), 드라이버 칩 등과 같이 기판 표면에 탑재되는 수동 및 능동의 개별 구성 요소(discrete components)들의 조립을 용이하게 하기 위하여 구리(Cu) 소재가 사용되고, 중층판(102)으로는 높은 열 전도성을 가지는 세라믹을 사용하며, 하층판(103)으로는 다시 상층판과 동일하게 구리(Cu)를 사용한다.Direct copper bond (DCB) substrate is directly attached to copper (Cu) and ceramic materials, and copper plates are generally attached to both sides of ceramic materials based on aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or nitrogen aluminum (AlN). Is formed in a manner. That is, as the upper plate 101, a Cu material is used to facilitate the assembly of passive and active discrete components mounted on the surface of the substrate, such as a power die and a driver chip. As the middle layer plate 102, a ceramic having high thermal conductivity is used, and as the lower layer plate 103, copper (Cu) is used in the same manner as the upper layer plate.

종래의 IPM에 사용되던 IMS의 상층판 두께는 2 Oz(70μm)인데 비해 DCB의 상층판(101) 두께는 8 Oz(280μm)로서, 동일한 구리 소재(Cu)가 사용됨에도 불구하고 상대적으로 두꺼운 것이 사실이다. 그러나 IMS에서는 구리(Cu) 재질인 상층판만을 회로적인 부분에 이용할 수 있을 뿐이고, 알루미늄(Al) 재질의 하층판은 해당 기판에 적절한 차폐를 제공하고 EMI(Electro Magnetic Interference; 전자파 간섭)에 의한 노이즈를 감소시키기 위해 접지 전위로 이용되는 것에 그치는 반면, DCB에서는 상층판(101) 및 하층판(103) 모두가 구리(Cu) 재질이므로 양자 모두를 회로적인 부분에 이용할 수 있을 뿐 아니라 상층판(101)과 하층판(103)을 기구적으로 도통시켜 하층판(103)을 상기 IMS에서의 하층판과 마찬가지로 접지 전위로 이용할 수 있으므로 노이즈 감소 기능 또한 기대할 수 있다는 데에 특징이 있다.The upper plate thickness of IMS used in the conventional IPM is 2 Oz (70 μm), whereas the upper plate 101 thickness of DCB is 8 Oz (280 μm), which is relatively thick despite the same copper material (Cu). It is true. However, in IMS, only the upper layer board made of copper (Cu) can be used for the circuit part, and the lower layer board made of aluminum (Al) provides appropriate shielding to the substrate and noise by EMI (Electro Magnetic Interference) In the DCB, since both the upper plate 101 and the lower plate 103 are made of copper (Cu), both of them can be used for the circuit part as well as the upper plate 101 in DCB. ) And the lower layer plate 103 are electrically connected to each other, so that the lower layer plate 103 can be used as the ground potential as in the lower layer plate in the IMS.

본 발명의 통합형 IPM(100)은 위와 같은 특징의 DCB(Direct Copper Bond) 기판(100)과, DCB 기판(100)에 구비되는 둘 이상의 IPM(Intelligent Power Module) 회로(11~13)와, 각 IPM(11~13)의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러 회로(14)를 포함하여 이루어지는 구조이다.Integrated IPM (100) of the present invention is a direct copper bond (DCB) substrate (100) of the above characteristics, two or more Intelligent Power Module (IPM) circuits (11 to 13) provided in the DCB substrate 100, and each It is a structure including the controller circuit 14 for controlling the operation of the IPMs 11 to 13.

다만, 먼저 살펴본 바와 같이 다른 기판에 비해 DCB 기판의 구리판은 그 두 께가 상대적으로 두꺼우므로 컨트롤러 회로(14)와 같은 미세회로의 에칭에 어려운 점이 있을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 DCB 기판의 일부에 미세회로 탑재를 위한 별도의 기판을 부착하는 방식을 도입하여 이를 해결하였으며, 이는 도 3에서 확인할 수 있다. 여기서 도 3은 본 발명에 의한 통합형 아이피엠 기판의 측면을 절단한 모습을 도시하고 있다.However, as described above, since the copper plate of the DCB substrate is relatively thick as compared to other substrates, there may be a difficulty in etching a microcircuit such as the controller circuit 14. Therefore, the present invention has been solved by introducing a method of attaching a separate substrate for mounting a microcircuit to a part of the DCB substrate, which can be confirmed in FIG. 3 is a cross-sectional view of the integrated IPPM substrate according to the present invention.

즉, 본 발명의 통합형 IPM에 사용되는 DCB 기판의 일부에는 FR4 재질의 PCB(Printed Circuit Board)(104)가 하나 더 적층될 수 있다. That is, a part of the DCB substrate used in the integrated IPM of the present invention may be further stacked PCB (Printed Circuit Board) (PCB) 104 of FR4 material.

FR4 재질은 에폭시 레진이 함침된 유리섬유가 여러 겹으로 적층된 구조의 절연재로서, 이것의 특성이 대부분의 전기적, 물리적 필요를 모두 충족시키기 때문에 대부분의 PCB에 일반적으로 상용되고 있으며, DCB의 상층판으로 해결할 수 없는 컨트롤러 회로(14)와 같은 미세회로는 이와 같은 FR4 재질의 PCB(104)에 인쇄되는 것이 바람직하다.FR4 material is an insulating material in which several layers of glass fiber impregnated with epoxy resin are laminated. It is commonly used in most PCBs because its characteristics satisfy most electrical and physical needs. Microcircuits, such as the controller circuit 14, which cannot be solved, are preferably printed on the PCB 104 of the FR4 material.

여기서, 상기 FR4 재질의 PCB(104)는 2층 이상 구조의 PCB를 채택하여 집적률을 높일 수 있으며, 이러한 PCB(104)는 DCB 기판에 접착제(adhesive)(105)를 이용한 열융착 방법으로 부착시키는 것이 바람직하다.Here, the FR4 PCB 104 may increase the integration rate by adopting a PCB having a structure of two or more layers, and the PCB 104 is attached to the DCB substrate by a heat fusion method using an adhesive 105. It is preferable to make it.

이제껏 설명한 바와 같은 본 발명의 통합형 IPM(100)를 위에서 바라본 평면 구조는 도 4에서 확인해 볼 수 있으며, 여기서 컨트롤러(14)는 각 IPM(11~13)과 회로적으로 연결되어 있음을 알 수 있다.The planar structure seen from above of the integrated IPM 100 of the present invention as described above can be seen in FIG. 4, where it can be seen that the controller 14 is circuitly connected to each of the IPMs 11 to 13. .

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이 다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific embodiments have been described. However, various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

위와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 종래에 둘 이상으로 분리되어 존재했던 IPM들을 하나의 기판에 집적할 수 있으므로 제품의 설계 면적을 최소화할 수 있고 부품의 단순화로 생산 단가를 낮출 수 있으며, 상기 집적할 기판으로 DCB를 이용하되 상층판과 하층판을 기구적으로 도통시키고 하층판을 접지로 이용함으로써 회로의 노이즈를 감쇄시킬 수 있다.According to the present invention having the configuration as described above, it is possible to integrate the IPM, which was previously separated into two or more on one substrate, so that the design area of the product can be minimized and the production cost can be lowered by simplifying the parts. DCB is used as the substrate to be integrated, but the upper layer and the lower layer are electrically conductive, and the lower layer is used as the ground to reduce the noise of the circuit.

Claims (6)

DCB(Direct Copper Bond) 기판;Direct Copper Bond (DCB) substrates; 상기 DCB 기판에 구비되는 둘 이상의 아이피엠(IPM; Intelligent Power Module) 회로; 및Two or more IPM (Intelligent Power Module) circuits provided in the DCB substrate; And 상기 각 아이피엠의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러 회로;A controller circuit for controlling the operation of each IPM; 를 포함하여 이루어지는 피디피용 통합형 아이피엠.Integrated IPMP for PD made, including. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 DCB 기판의 일부에는 FR4 재질의 PCB가 더 적층되어 있고,A part of the DCB substrate is further laminated with a PCB of FR4 material, 상기 PCB에는 상기 컨트롤러 회로가 인쇄되어 있는 피디피용 통합형 아이피엠.Integrated PCB for PDPD in which the controller circuit is printed on the PCB. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 FR4 재질의 PCB로 다수 층 구조의 PCB가 사용되는 피디피용 통합형 아이피엠.The integrated IPPM for PDPD in which the PCB of the FR4 material is used as a multi-layered PCB. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 FR4 재질의 PCB가 상기 DCB 기판에 접착제(adhesive)를 사용한 열융착 방법으로 부착되어 있는 피디피용 통합형 아이피엠.The FR4 PCB is integrated integrated IPMP for the PDP attached to the DCB substrate by an adhesive method (adhesive) using a thermal fusion method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 DCB 기판의 상층판에는 IPM 회로가 탑재되고, 상층판과 하층판은 기구적으로 도통되어 있으며, 하층판은 접지 전위로 이용되는 피디피용 통합형 아이피엠.The upper plate of the DCB substrate is equipped with an IPM circuit, the upper plate and the lower plate is mechanically conductive, the lower plate is integrated integrated IP for PDPD used as a ground potential. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 DCB 기판의 상층판 및 하층판은 구리 재질이고, 중층판은 세라믹 재질로 이루어지는 피디피용 통합형 아이피엠.The upper plate and the lower plate of the DCB substrate is a copper material, the middle plate is an integrated IPPM for PDPD made of a ceramic material.
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