KR100747973B1

KR100747973B1 - 피디피용 통합형 아이피엠

Info

Publication number: KR100747973B1
Application number: KR1020060056292A
Authority: KR
Inventors: 최정환
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2007-08-08

Abstract

둘 이상의 IPM(Intelligent Power Module)이 원보드(One Board)로 집적된 PDP용 통합형 IPM이 제공된다. 이와 같은 통합형 IPM은 전류밀도가 높은 DCB(Direct Copper Bond) 기판에 둘 이상의 IPM 회로를 탑재하고, 탑재된 각 아이피엠의 동작을 제어하기 위한 별도의 컨트롤러 회로를 구비한다. 여기서 컨트롤러 회로는 DCB 기판의 상층판 일부에 적층되는 FR4 재질의 PCB에 탑재되는데, 이러한 PCB는 DCB 기판에 접착제(adhesive)를 사용한 열융착 방법으로 부착된다. 본 발명에 의하면 종래의 IPM이 여러 개의 모듈로 분리되어 있을 때보다 제품의 생산단가를 낮출 수 있고, PDP의 설계를 단순화할 수 있으므로 제품의 크기를 슬림화할 수 있다.

PDP, IPM, DCB, IMS, FR4

Description

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

도 1은 본 발명에 의한 통합형 아이피엠의 구성 개념도.

도 2는 본 발명에 사용되는 DCB 기판의 적층 구조도.

도 3은 본 발명에 의한 통합형 아이피엠 기판의 측면 절단도.

도 4는 본 발명에 의한 통합형 아이피엠 기판의 평면도.

본 발명은 PDP에 필요한 전력을 안정적으로 공급하도록 제어하고 과전류나 과열 등으로부터 보호하기 위한 IPM(Intelligent Power Module)에 관한 것이다.

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.

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.

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.

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.

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.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 제품의 부품 생산 단가를 낮추고 설계 면적을 컴팩트화하며, 회로의 노이즈를 감쇄시키는 것을 그 목적으로 한다.

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.

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.

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.

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.

도 1은 본 발명에 의한 통합형 아이피엠의 아이디어를 개념적으로 도시한 것이다.

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.

도 2는 본 발명에 사용되는 DCB 기판의 적층 구조를 단면화하여 도시한 것이다.

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.

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.

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.

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.

즉, 본 발명의 통합형 IPM에 사용되는 DCB 기판의 일부에는 FR4 재질의 PCB(Printed Circuit Board)(104)가 하나 더 적층될 수 있다.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims

DCB(Direct Copper Bond) 기판;

상기 DCB 기판에 구비되는 둘 이상의 아이피엠(IPM; Intelligent Power Module) 회로; 및

상기 각 아이피엠의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러 회로;

를 포함하여 이루어지는 피디피용 통합형 아이피엠.
제1항에 있어서,

상기 DCB 기판의 일부에는 FR4 재질의 PCB가 더 적층되어 있고,

상기 PCB에는 상기 컨트롤러 회로가 인쇄되어 있는 피디피용 통합형 아이피엠.
제2항에 있어서,

상기 FR4 재질의 PCB로 다수 층 구조의 PCB가 사용되는 피디피용 통합형 아이피엠.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 FR4 재질의 PCB가 상기 DCB 기판에 접착제(adhesive)를 사용한 열융착 방법으로 부착되어 있는 피디피용 통합형 아이피엠.
제1항에 있어서,

상기 DCB 기판의 상층판에는 IPM 회로가 탑재되고, 상층판과 하층판은 기구적으로 도통되어 있으며, 하층판은 접지 전위로 이용되는 피디피용 통합형 아이피엠.
제1항에 있어서,

상기 DCB 기판의 상층판 및 하층판은 구리 재질이고, 중층판은 세라믹 재질로 이루어지는 피디피용 통합형 아이피엠.