KR101488591B1 - 반도체 유닛 - Google Patents

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유리 오토베
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

반도체 유닛은, 유체 유동 공간을 갖는 쿨러, 쿨러에 금속을 통해 본딩된 절연 기판, 절연 기판에 솔더링된 반도체 디바이스, 절연 기판과 유체 유동 공간 사이에 개재되고, 절연 기판이 장착되는 제 1 면을 갖는 중간 부재, 및 중간 부재보다 더 낮은 선 팽창 계수를 갖는 몰드 수지를 포함한다. 절연 기판, 반도체 디바이스 및 쿨러는 몰드 수지로 몰딩된다. 중간 부재는, 제 1 면에 대해 상측으로 또는 하측으로 연장되는 제 2 면을 갖는다. 제 1 면은 몰드 수지에 의해 커버된다. 제 2 면은 수지 커버에 의해 커버된다.

Description

반도체 유닛{SEMICONDUCTOR UNIT}
본 발명은 반도체 유닛에 관한 것이다.
예를 들어, 일본 미심사 특허 출원 공개 제2007-329163호에 개시된 바와 같이, 다이 패드의 한쪽에 장착된 전력 반도체 디바이스, 다이 패드의 다른쪽에 장착된 절연 플레이트, 및 다이 패드로부터 대향하는 절연 플레이트측에 장착된 공동 열교환 부재 (hollow heat exchange member) 가 몰드 수지에 의해 모듈 내에 몰딩되는 반도체 유닛이 주지되어 있다. 이러한 몰딩된 전력 반도체 디바이스는 높은 신뢰성을 갖는다.
또한, 공동 열교환 부재가 절연 플레이트에 납땜되거나 솔더링되는 반도체 유닛이 주지되어 있다.
그러나, 이러한 구조의 반도체 유닛에서는, 몰드 수지와 공동 열교환 부재 사이의 선 팽창 (linear expansion) 계수의 차이로 인해 몰드 수지가 공동 열교환 부재로부터 이탈될 수도 있다.
본 발명은 이러한 몰드 수지의 이탈을 방지한 반도체 유닛을 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 반도체 유닛은, 유체 유동 공간을 갖는 쿨러, 쿨러에 금속을 통해 본딩된 절연 기판, 절연 기판에 솔더링된 반도체 디바이스, 절연 기판과 유체 유동 공간 사이에 개재되고 절연 기판이 장착되는 제 1 면을 갖는 중간 부재, 및 중간 부재보다 더 낮은 선 팽창 (liner expansion) 계수를 갖는 몰드 수지를 포함한다. 절연 기판, 반도체 디바이스 및 쿨러는 몰드 수지로 몰딩된다. 중간 부재는, 제 1 면에 대해 상측으로 또는 하측으로 연장되는 제 2 면을 갖는다. 제 1 면은 몰드 수지에 의해 커버된다. 제 2 면은 수지 커버에 의해 커버된다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 반도체 유닛은, 유체 유동 공간을 갖는 쿨러, 쿨러에 금속을 통해 본딩된 절연 기판, 절연 기판에 솔더링된 반도체 디바이스, 및 쿨러보다 더 낮은 선 팽창 계수를 갖는 몰드 수지를 포함한다. 절연 기판, 반도체 디바이스 및 쿨러는 몰드 수지로 몰딩된다. 쿨러는, 절연 기판이 장착되는 제 1 면을 갖는 제 1 플레이트; 및 베이스, 그 베이스의 주변부로부터 상측으로 연장되고 제 1 플레이트에 본딩된 수직부, 및 제 1 면을 지나서 수직부로부터 상측으로 연장되는 연장부를 갖는 제 2 플레이트를 포함한다. 몰드 수지는 연장부 전체 및 제 1 면을 커버한다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들은, 본 발명의 원리들을 일 예로서 예시하는, 첨부 도면들과 함께 다루어지는 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 반도체 유닛의 개략 단면도이다.
도 2a 는 본 발명에 따른 반도체 유닛의 제 2 실시형태의 개략 평면도이다.
도 2b 는 도 2a 의 IIB-IIB 선을 따라 취득된 단면도이다.
도 3 내지 도 10 은 본 발명에 따른 반도체 유닛의 대안적인 실시형태들의 개략 단면도들이다.
다음에는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 유닛의 실시형태들을 설명할 것이다. 도면들에 있어서, 반도체 유닛의 일부 컴포넌트들은 단순화를 위해 과장된 치수로 도시되어 있다는 것에 주목한다.
도 1 을 참조하면, 일반적으로 1 로 나타내는 제 1 실시형태의 반도체 유닛은, 회로 보드 (10) 에 장착된 2개의 반도체 디바이스들 (20), 및 회로 보드 (10) 에 열적으로 커플링된 히트 싱크 (30) 를 포함한다. 회로 보드 (10), 반도체 디바이스들 (20) 및 히트 싱크 (30) 가 몰드 수지 (70) 로 몰딩된다. 반도체 유닛 (1) 은 차량의 주행 모터를 구동하기 위해 배터리의 DC 전력을 AC 전력으로 변환시키는, 차량에 이용하기 위한 인버터에 적용가능하다.
회로 보드 (10) 는 절연 기판 (11), 절연 기판 (11) 의 상측면에 본딩된 금속 플레이트 (12), 및 절연 기판 (11) 의 하측면에 본딩된 금속 플레이트 (13) 로 구성된다. 절연 기판 (11) 은 얇은 직사각형 플레이트이고, 예를 들어, 알루미늄 질화물, 알루미나 또는 실리콘 질화물로 이루어진 세라믹 기판으로 제공된다.
금속 플레이트 (12) 는 배선층 또는 전극으로서 기능하고, 또한 반도체 디바이스들 (20) 에 의해 발생된 열을 방출시키도록 기능한다. 금속 플레이트 (12) 는, 예를 들어, 알루미늄계 금속 또는 구리로 이루어진다. "알루미늄계 금속" 이라는 용어는 순수 알루미늄 및 알루미늄 합금들을 포함한다.
반도체 디바이스들 (20) 각각은 금속 플레이트 (12) 에 솔더층 (21) 을 통해 장착된다. 즉, 반도체 디바이스 (20) 는 회로 보드 (10) 의 금속 플레이트 (12) 에 솔더링된다. 반도체 디바이스 (20) 는 금속 플레이트 (12) 를 통해 절연 기판 (11) 에 열적으로 커플링된다. 반도체 디바이스 (20) 는, 예를 들어, IGBT (insulated gate bipolar transistor), MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) 또는 다이오드로 제공될 수도 있다.
절연 기판 (11) 의 하측면에 본딩된 금속 플레이드 (13) 는 절연 기판 (11) 을 히트 싱크 (30) 에 연결시키고 또한 반도체 디바이스들 (20) 에 의해 발생된 열을 방출시키도록 기능한다. 금속 플레이트 (13) 는, 예를 들어, 알루미늄계 금속 또는 구리로 이루어진다.
직사각형 플레이트의 형태의 응력 경감 부재 (14) 가 회로 보드 (10) 의 금속 플레이트 (13) 와 히트 싱크 (30) 사이에 제공된다. 응력 경감 부재 (14) 는 알루미늄계 금속과 같은 높은 열전도성을 갖는 재료로 이루어진다. 응력 경감 부재 (14) 는 그의 상측면에서 금속 플레이트 (13) 에 납땜되고 그의 하측면에서는 히트 싱크 (30) 에 납땜된다. 즉, 납땜 금속으로 이루어진 금속 본딩층들 (미도시) 이 응력 경감 부재 (14) 와 금속 플레이트 (13) 사이와 응력 경감 부재 (14) 와 히트 싱크 (30) 사이에 형성된다. 히트 싱크 (30), 응력 경감 부재 (14) 및 회로 보드 (10) 가 금속을 통해 서로 본딩된다. 회로 보드 (10) 및 히트 싱크 (30) 가 응력 경감 부재 (14) 를 통해 열적으로 커플링되어, 반도체 디바이스 (20) 에 의해 발생된 열이 회로 보드 (10) 및 응력 경감 부재 (14) 를 통해 히트 싱크 (30) 로 전달된다.
응력 경감 부재 (14) 는, 그 응력 경감 부재를 통해 형성되고 그 응력 경감 부재의 두께 방향으로 연장된 복수의 홀들 (14X) 을 갖는다. 즉, 응력 경감 부재 (14) 의 홀들 (14X) 은, 응력 경감 부재 (14) 가 금속 플레이트 (13) 및 히트 싱크 (30) 와 접촉하고 있지 않은 영역을 형성한다. 이러한 영역 또는 홀 (14X) 은 응력 경감 부재 (14) 의 변형을 일으켜서 그에 따라 응력 경감 부재 (14) 에서 발생하는 열 응력을 감소시킨다.
히트 싱크 (30) (쿨러) 는 알루미늄계 금속과 같은 높은 열도전성을 가진 재료로 이루어진다. 히트 싱크 (30) 는 상측 플레이트 (40) (제 1 플레이트), 하측 플레이트 (50) (제 2 플레이트) 및 유체 유동 공간 (60) 을 갖는다.
상측 플레이트 (40) 및 하측 플레이트 (50) 가 그들의 외측 주변부에서 서로 납땜되어, 그 사이에, 유체 유동 공간 (60) 으로서 기능하는 공간을 형성한다. 이에 의해 히트 싱크 (30) 내측에 형성된 유체 유동 공간 (60) 은, 하측 플레이트 (50) 와 상측 플레이트 (40) 사이에서 연장되는 복수의 핀들 (fins) 또는 구획벽들 (61) 을 갖는다. 그 구획벽들 (61) 각각은 그의 상측 및 하측 단부들에서 상측 및 하측 플레이트들 (40, 50) 에 각각 납땜된다. 구획벽들 (61) 은 규칙적인 간격으로 이격되어 있고 서로 평행하게 연장된다. 유체 유동 공간 (60) 에서, 각각의 구획벽 (61) 이 그의 인접한 구획벽 (61) 또는 하측 플레이트 (50) 의 그의 인접한 부분과 협력하여, 그 사이에, 물과 같은 냉각수가 흐르는 채널 (62) 을 형성한다. 복수의 채널들 (62) 을 가진 유체 유동 공간 (60) 은, 냉각되어야 하는 반도체 디바이스들 (20) 바로 아래의 위치에 배치된다.
도면에 도시되어 있지 않지만, 히트 싱크 (30) 는 공급 파이프에 연결되어 그 공급 파이프를 통해 냉각수가 채널들 (62) 에 공급되고 또한 배출 파이프에 연결되어 그 배출 파이프를 통해 채널들 (62) 을 통과한 냉각수가 배출된다.
다음에는 하측 플레이트 (50) 와 상측 플레이트 (40) 의 구조를 상세히 설명할 것이다. 상측 플레이트 (40) 가, 그의 상측면 (40A) 에서, 금속 플레이트 (13) 및 절연 기판 (11) 이 장착된 응력 경감 부재 (14) 에 납땜된다.
하측 플레이트 (50) 가 베이스 (51), 수직벽 (52) 및 수평 본딩부 (53) 를 갖는다. 베이스 (51) 는 직사각형 평면 형상으로 되어 있고 수평으로 연장되어 유체 유동 공간 (60) 에 대한 바닥을 형성한다. 수직부 (52) 는 베이스 (51) 의 주변부로부터 수직으로 상측으로 연장되어 유체 유동 공간 (60) 에 대한 측벽을 형성한다. 본딩부 (53) 는 수직부 (52) 의 상측 단부로부터 수평으로 외측으로 연장된다. 본딩부 (53) 는 베이스 (51) 또는 유체 유동 공간 (60) 으로부터 이격하여 연장된다. 본딩부 (53) 는, 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 에 대해 수직으로 하측으로 연장되거나, 또는 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 의 방향과는 상이한 방향으로 연장되는 측면 (53A) 을 갖는다.
상측 플레이트 (40) (중간 부재) 는 직사각형 평면 형상으로 되어 있고 베이스 (41) 및 본딩부 (42) 를 포함한다. 베이스 (41) 는 수평으로 연장되어 유체 유동 공간 (60) 에 대한 상부를 형성한다. 베이스 (41) 는 그의 상측면에서 응력 경감 부재 (14) 에 납땜된다.
본딩부 (42) 는 베이스 (41) 로부터 수평으로 외측으로 연장된다. 본딩부 (42) 는 베이스 (41) 또는 유체 유동 공간 (60) 으로부터 이격되어 연장된다. 본딩부 (42) 는 그의 하측면에서 하측 플레이트 (50) 의 본딩부 (53) 의 상측면에 납땜된다. 이에 의해 서로 본딩된 상측과 하측 플레이트들 (40, 50) 간에 형성된 내부 공간은 상측 플레이트 (40) 의 베이스 (41) 에 의해 정의되고, 하측 플레이트 (50) 의 베이스 (51) 및 수직부 (52) 가 유체 유동 공간 (60) 에 대응한다.
본딩부 (42) 는, 하측 플레이트 (50) 의 본딩부 (53) 를 지나서 외측으로 연장되는 연장부 (43) 를 갖는다. 연장부 (43) 는, 하측 플레이트 (50) 의 본딩부 (53) 와 접촉하고 있지 않은 하측면 (43A) 을 갖는다. 본딩부 (42) 또는 연장부 (43) 는, 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 으로부터 수직으로 하측으로 연장되는 측면 (42A) 을 갖는다.
히트 싱크 (30) 에 있어서, 상측 및 하측 플레이트들 (40, 50) 의 본딩부들 (42, 53) 은, 구획벽들 (61) 을 갖는 유체 유동 공간 (60) 으로부터 이격하여 외측으로 연장되도록 형성된다. 즉, 히트 싱크 (30) 는, 유체 유동 공간 (60) 의 프로파일보다 약간 더 큰 외측 프로파일을 갖는다.
본 실시형태의 반도체 유닛 (1) 에서, 히트 싱크 (30) 의 부분 및 그 부분에 장착된 컴포넌트들은 몰드 수지 (70) 로 몰딩되어, 몰드 수지 (70) 가 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) (제 1 면), 상측 플레이트 (40) 의 본딩부 (42) 의 측면 (42A) (제 2 면), 상측 플레이트 (40) 의 연장부 (43) 의 하측면 (43A), 하측 플레이트 (50) 의 본딩부 (53) 의 측면 (53A), 응력 경감 부재 (14), 회로 보드 (10) 및 반도체 디바이스들 (20) 을 커버하도록 한다. 본딩부 (53) 의 하측면, 수직부 (52) 의 외측면 및 하측면 (50) 의 베이스 (51) 의 하측면이 몰드 수지 (70) 밖으로 노출된다. 따라서, 히트 싱크 (30) 의 하측면이 몰드 수지 (70) 밖으로 노출된다. 몰드 수지 (70) 는 히트 싱크 (30) 보다 더 낮은 선 팽창 (linear expansion) 계수를 갖는 절연 수지로 제공된다. 이러한 몰드 수지 (70) 에 의한 몰딩은, 응력 경감 부재 (14) 및 회로 보드 (10) 가 히트 싱크 (30) 에 납땜되고 또한 반도체 디바이스들 (20) 이 회로 보드 (10) 에 솔더링된 후에, 반도체 디바이스 (20) 가 금속 플레이트 (12) 에 솔더링되고 또한 금속 플레이트 (13) 가 히트 싱크 (30) 및 응력 경감 부재 (14) 에 납땜되는 온도보다 더 낮은 온도 하에서 수행된다. 본 실시형태에서, 몰드 수지 (70) 는, 상측 플레이트 (40) 의 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 을 커버하는 수지 커버로서 기능한다.
다음에는 본 실시형태의 반도체 유닛 (1) 의 동작을 설명할 것이다. 반도체 유닛 (1) 이 에너자이징되는 동안에 반도체 디바이스들 (20) 에 의해 발생된 열은, 금속 플레이트 (12), 절연 기판 (11), 금속 플레이트 (13) 및 응력 경감 부재 (14) 를 통해 마지막으로는 히트 싱크 (30) 에 전달된다. 금속을 통해 서로 본딩된 히트 싱크 (30), 응력 경감 부재 (14) 및 금속 플레이트 (13) 는, 금속 플레이트 (13) 또는 회로 보드 (10) 와 히트 싱크 (30) 사이에서 양호한 열 전달을 제공하여, 반도체 디바이스들 (20) 에 의해 발생된 열이 히트 싱크 (30) 에 효과적으로 전달되도록 한다.
히트 싱크 (30) 에 전달된 열은, 소스 (미도시) 로부터 공급 파이프 (미도시) 를 통해 히트 싱크 (30) 에서의 채널들 (62) 에게 공급되어 그 채널들 (62) 을 통해 동일한 방향으로 흐르는 냉각수로 방출된다. 따라서, 응력 경감 부재 (14) 를 통해 히트 싱크 (30) 로 전달된 반도체 디바이스들 (20) 의 열은, 채널들 (62) 에 흐르는 냉각수로 방출된다. 채널들 (62) 을 통과한 냉각수는 배출 파이프를 통해 히트 싱크 (30) 밖으로 배출된다.
반도체 디바이스들 (20) 에 의해 발생된 열을 받으면, 히트 싱크 (30) 및 그의 인접한 몰드 수지 (70) 가 가열되어 열적으로 팽창된다. 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 선 팽창 계수의 차이는 반도체 유닛 (1) 에 열 응력을 야기시킨다. 몰드 수지 (70) 가 상측 및 하측 플레이트들 (40, 50) 의 본딩부들 (42, 53) 의 측면들 (42A, 53A) 을 커버하는 본 실시형태의 반도체 유닛 (1) 에서, 히트 싱크 (30) 가 상측 플레이트 (40) 와 몰드 수지 (70) 사이의 본딩면의 연장 방향으로 수평으로 히트 싱크 (30) 를 팽창시키려는 경향이 있는 힘을 받는 경우, 상측 및 하측 플레이트들 (40, 50) 의 본딩부들 (42, 53) 의 측면들 (42A, 53A) 이 몰드 수지 (70) 를 가압하는 한편, 본딩부들 (42, 53) 이 몰드 수지 (70) 로부터 반력 (reaction force) 을 받는다. 이러한 반력은 히트 싱크 (30) 의 팽창을 제한하도록 기능한다. 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 선 팽창 계수의 차이가 큰 경우, 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 팽창량의 차이는 작아서, 몰드 수지 (70) 가 히트 싱크 (30) 로부터 이탈되는 것을 방지한다.
제 1 실시형태의 반도체 유닛 (1) 은 다음의 이점들을 제공한다.
(1) 회로 보드 (10), 반도체 디바이스 (20) 및 응력 경감 부재 (14) 가 몰드 수지 (70) 에 의해 히트 싱크 (30) 와 일체적으로 몰딩된다. 이러한 컴포넌트들을 히트 싱크 (30) 에 고정하기 위해 브래킷과 같은 부가적인 부재를 제공할 필요가 없어서, 반도체 유닛의 사이즈를 저감시킨다.
(2) 몰드 수지 (70) 는 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 으로부터 하측으로 연장되는 본딩부들 (42, 53) 의 측면들 (42A, 53A) 을 커버하여, 히트 싱크 (30) 의 수평 팽창을 제한한다. 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 선 팽창 계수의 차이가 큰 경우, 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 팽창량의 차이는 작아서, 몰드 수지 (70) 가 히트 싱크 (30) 로부터 이탈되는 것을 방지하여 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 연결의 신뢰성을 증가시킨다.
(3) 본딩부 (42) 는 하측 플레이트 (50) 의 본딩부 (53) 를 지나서 연장되는 연장부 (43) 를 가지며, 몰드 수지 (70) 는 연장부 (43) 의 저측면 (43A) 을 커버한다. 히트 싱크 (30) 및 몰드 수지 (70) 가 열적으로 팽창되는 경우, 연장부 (43) 의 하측면 (43A) 및 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 을 커버하는 몰드 수지 (70) 가 상측 플레이트 (40) 의 팽창을 그의 두께 방향으로 제한하도록 기능하여, 몰드 수지 (70) 가 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 으로부터 이탈되는 것을 방지한다. 즉, 연장부 (43) 를 갖는 본딩부 (42) 의 제공은, 몰드 수지 (70) 밖으로 노출된 하측 플레이트 (50) 의 수직부 (52) 와 함께 몰드 수지 (70) 에 의해 상측 플레이트 (40) 전체의 밀봉을 허용한다. 이것은 밀봉을 위해 이용되어야 하는 몰드 수지 (70) 의 양을 감소시키는 것과 또한 상측 플레이트 (40) 의 열 변형을 방지하는 것을 도와서, 상측 플레이트 (40) 와 몰드 수지 (70) 사이의 연결의 신뢰성을 증가시킨다.
(4) 히트 싱크 (30) 의 상측 및 하측 플레이트들 (40, 50) 의 본딩부들 (42, 53) 은 유체 유동 공간 (60) 의 외측으로 연장되고, 본딩부 (42) 는 그의 하측면에서 본딩부 (53) 의 상측면에 납땜되어 유체 유동 공간 (60) 이 상측 플레이트 (40) 와 하측 플레이트 (50) 사이에 형성되도록 한다. 이것은 본딩 면적을 증가시켜서, 상측 플레이트 (40) 와 하측 플레이트 (50) 를 납땜하는 것이 쉬워지도록 한다.
(5) 회로 보드 (10), 응력 경감 부재 (14) 및 히트 싱크 (30) 가 금속을 통해 서로 본딩된다. 이러한 구조는, 회로 보드 (10) 가 실리콘 그리스를 통해 히트 싱크 (30) 에 본딩되는 경우에 비해, 회로 보드 (10) 와 히트 싱크 (30) 사이에 양호한 열 전달을 제공하여, 반도체 디바이스들 (20) 에 의해 발생된 열이 효과적으로 히트 싱크 (30) 에 전달되도록 한다.
(6) 회로 보드 (10), 반도체 디바이스들 (20) 및 히트 싱크 (30) 의 부분을 수지로 몰딩하는 것은, 이러한 컴포넌트들의 연결의 신뢰성을 증가시키고 반도체 유닛 (1) 의 열화를 방지하여, 반도체 유닛 (1) 의 성능이 긴 기간 동안 유지되도록 한다.
(7) 히트 싱크 (30) 의 하측면이 몰드 수지 (70) 밖으로 노출된다. 이것은 히트 싱크 (30) 의 하측면에 본딩된 가열 엘리먼트가 냉각되도록 한다.
(8) 복수의 홀들 (14X) 을 갖는 응력 경감 부재 (14) 가 히트 싱크 (30) 와 회로 보드 (10) 사이에 개재된다. 이 홀들 (14X) 은 회로 보드 (10) 의 절연 기판 (11) 과 히트 싱크 (30) 사이의 선 팽창 계수의 차이로 야기되는 열 응력을 분산시켜 저감시키도록 기능한다. 이것은 절연 기판 (11) 과 금속 플레이트 (12) 사이와 또한 절연 기판 (11) 과 금속 플레이트 (13) 사이의 연결들에서 크랙들이 발생하는 것을 방지하여, 몰드 수지 (70) 가 이탈되는 것을 방지한다.
(9) 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 을 커버하는 몰드 수지 (70) 는 수지 커버로서 겸용된다. 따라서, 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 을 커버하기 위한 부가적인 부재를 제공할 필요가 없어서, 반도체 유닛의 컴포넌트들의 개수를 저감시킨다.
도 2a 및 도 2b 는 본 발명에 따른 반도체 유닛의 제 2 실시형태를 도시한 것이다. 도면들에서, 제 1 및 제 2 실시형태들에서는 공통된 엘리먼트들 또는 컴포넌트들에 대해 동일한 참조번호가 사용되고, 제 2 실시형태의 이러한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들의 설명을 생략하거나 단순화할 것이다.
도 2a 및 도 2b 에 도시된 바와 같이, 일반적으로 80 으로 나타내는 반도체 유닛은, 제 1 금속 플레이트 (81) 및 제 2 금속 플레이트 (82) 가 절연 기판 (11) 의 상측면에 본딩되고 금속 플레이트 (13) 가 절연 기판 (11) 의 하측면에 본딩되는 회로 보드 (10) 를 갖는다.
반도체 디바이스들 (83, 84) 는 솔더층들 (21) 을 통해 제 1 및 제 2 금속 플레이트들 (81, 82) 에 각각 장착된다. 제 1 및 제 2 금속 플레이트들 (81, 82) 각각은 배선층으로서 기능한다. 제 1 금속 플레이트 (81) 의 상측면을 반도체 디바이스 (84) 의 상측면에 전기적으로 연결하기 위해 버스 바 (85) 가 제공된다. 전극 (86) 이 반도체 디바이스 (83) 의 상측면에 연결되고, 전극 (87) 이 제 2 금속 플레이트 (82) 의 상측면에 연결된다. 전극들 (86, 87) 이 전원 (미도시) 에 연결된다.
수지 케이스 (90) (수지 커버) 가 상측 플레이트 (40) 의 연장부 (43) 에 나사고정된다. 이 케이스 (90) 는 케이스 (90) 의 박스 형상체 (91) 를 형성하는 측벽들 (92), 및 이 측벽들 (92) 각각의 하측 단부로부터 박스 형상체 (91) 의 내측으로 수평으로 연장되는 체결부 (93) 를 갖는다. 각 쌍의 대향하는 측벽들 (92) 간의 거리는, 상측 플레이트 (40) 의 대응하는 쌍을 이루는 대향 측면들 (42A) 간의 거리와 실질적으로 동일하다.
케이스 (90) 의 체결부 (93) 의 상측면이 상측 플레이트 (40) 의 연장부 (43) 의 하측면 (43A) 과 접촉하도록 설정되면, 나사 (94) 가 연장부 (43) 를 통해 체결부 (93) 에서의 스레드 홀 내에 나사고정되어 케이스 (90) 를 고정한다. 이에 의해 상측 플레이트 (40) 에 고정된 케이스 (90) 에서는, 체결부 (93) 의 내주면들 (inner peripheral surfaces) 이 본딩부 (53) 의 측면들 (53A) 과 접촉하게 된다. 각 쌍의 대향 측벽들 (92) 간의 거리는, 상측 플레이트 (40) 의 대응하는 쌍을 이루는 대향 측면들 (42A) 간의 거리와 실질적으로 동일하고, 측벽들 (92) 의 내측면들이 측면들 (42A) 과 접촉하게 된다. 케이스 (90) 의 측벽들 (92) 은 상측 플레이트 (40) 의 측면들 (42A) (제 2 면) 을 커버한다.
케이스 (90) 는 한 쌍의 대향 측벽들 (92) 각각의 상측부를 통해 형성된 직사각형 홀 (92A) 을 갖는다. 전극들 (86, 87) 은 각각의 홀들 (92A) 을 통해 삽입되어 전극들 (86, 87) 이 측벽들 (92) 에 의해 지지되도록 한다. 케이스 (90) 밖으로 노출된 전극들 (86, 87) 각각의 부분은, 전원에 연결되어야 하는 단자들로서 기능한다. 또한, 케이스 (90) 의 측벽들 (92) 은 이러한 단자들에 대한 지지체로서 기능한다.
체결부 (93) 에 인접한 케이스 (90) 의 개구는, 그의 연장부 (43) 에서 케이스 (90) 에 나사고정되는 상측 플레이트 (40) 에 의해 폐쇄된다. 상측 플레이트 (40) 는 케이스 (90) 의 바닥으로서 기능한다. 케이스 (90) 는 몰드 수지 (70) 로 충진되어, 몰드 수지 (70) 가 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 을 커버하도록 한다. 제 2 실시형태의 반도체 유닛 (80) 에서는, 몰드 수지 (70) 와 케이스 (90) 가 연장부 (43) 전체를 커버하도록 협력한다. 구체적으로는, 몰드 수지 (70) 는 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 또는 연장부 (43) 의 상측면을 커버하고, 케이스 (90) 는 연장부 (43) 의 측면 또는 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 및 연장부 (43) 의 하측면 (43A) 을 커버한다. 케이스 (90) 의 체결부 (93) 는 본딩부 (53) 의 측면 (53A) 을 커버한다.
반도체 유닛 (80) 에 단자 응력이 발생하여 히트 싱크 (30) 가 이 히트 싱크 (30) 를 상측 플레이트 (40) 와 몰드 수지 (70) 사이의 본딩면의 연장 방향으로 수평으로 팽창시키려는 경향이 있는 힘을 받는 경우, 상측 및 하측 플레이트들 (40, 50) 의 본딩부들 (42, 53) 의 측면들 (42A, 53A) 이 케이스 (90) 를 가압하는 한편, 본딩부들 (42, 53) 이 그 케이스 (90) 로부터 반력을 받는다. 이러한 반력은 히트 싱크 (30) 의 팽창을 제한하도록 기능한다. 또한, 케이스 (90) 는 몰드 수지 (70) 가 상측 플레이트 (40) 와 몰드 수지 (70) 사이의 본딩면의 연장 방향으로 수평으로 팽창하는 것을 제한하도록 기능한다. 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 선 팽창 계수의 차이가 큰 경우, 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 팽창량의 차이가 작아서, 몰드 수지 (70) 가 히트 싱크 (30) 로부터 이탈되는 것을 방지한다.
제 2 실시형태는 제 1 실시형태의 이점들 (1), 및 (4) 내지 (8) 뿐만 아니라, 다음의 이점들을 제공한다.
(10) 케이스 (90) 는 몰드 수지 (70) 및 본딩부들 (42, 53) 의 측면들 (42A, 53A) 을 커버하여, 히트 싱크 (30) 및 몰드 수지 (70) 의 수평 팽창을 제한한다. 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이에 선 팽창 계수의 차이가 큰 경우, 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 팽창량의 차이는 작아서, 몰드 수지 (70) 가 히트 싱크 (30) 로부터 이탈되는 것을 방지하여 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 연결의 신뢰성을 증가시킨다.
(11) 케이스 (90) 는, 몰드 수지 (70) 가 흘러들어가는 몰드뿐만 아니라, 수지 커버로서도 이용되어, 저감된 수의 컴포넌트들을 발생시킨다.
(12) 케이스 (90) 는, 상측 플레이트 (40) 의 연장부 (43) 에 나사고정된 체결부 (93) 에 고정된다. 연장부 (43) 는 케이스 (90) 를 히트 싱크 (30) 의 상측 플레이트 (40) 에 고정하기 위한 플랜지로서 이용될 수 있다.
(13) 케이스 (90) 의 체결부 (93) 는 상측 플레이트 (40) 의 연장부 (43) 의 하측면 (43A) 을 커버한다. 몰드 수지 (70) 및 케이스 (90) 는 상측 플레이트 (40) 의 팽창을 그의 두께 방향으로 제한하도록 기능하여, 몰드 수지 (70) 가 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 으로부터 이탈되는 것을 방지한다.
(14) 케이스 (90) 는 단자에 대한 지지체로서 이용된다. 몰드 수지 (70) 가 케이스 (90) 에 흘러들어가는 경우, 전극들 (86, 87) 이 케이스 (90) 에 의해 지지된다. 몰드 수지 (70) 가 케이스 (90) 에 흘러들어가는 경우, 전극들 (86, 87) 을 지지하기 위한 부가적인 부재를 제공할 필요가 없다.
상기 실시형태들은 아래에 예시된 바와 같이 다양한 방법으로 변형될 수도 있다.
몰드 수지 (70) 는 제 1 실시형태의 케이스에서와 같이 하측 플레이트 (50) 의 본딩부 (53) 의 측면 (53A) 을 반드시 커버할 필요는 없다. 몰드 수지 (70) 가 상측 플레이트 (40) 의 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 을 커버하지만, 연장부 (43) 의 하측면 (43A) 이 몰드 수지 (70) 밖으로 노출되도록 변형될 수도 있다. 이것은 몰드 수지 (70) 의 양을 저감시켜 반도체 유닛 (1) 의 제조 비용을 저감시킬 수도 있다. 이러한 구조는 제 1 실시형태의 이점들 (1), (2), (4) 내지 (6), 및 (8) 과 유사한 이점들을 제공한다.
제 1 실시형태는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 몰드 수지 (70) 가 본딩부 (53) 의 하측면 및 또한 수직부 (52) 의 외측면의 일부를 커버하도록 변형될 수도 있다. 이러한 구성은 히트 싱크 (30) 의 수평 팽창을 제한하도록 기능하는 몰드 수지 (70) 의 힘을 증가시켜서, 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 연결의 신뢰성을 증가시킨다. 히트 싱크 (30) 가 타이트하게 밀봉되어, 열 방사를 개선시킨다.
제 1 실시형태는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 몰드 수지 (70) 가 본딩부 (53) 의 하측면 및 또한 수직부 (52) 의 외측면 전체를 커버하도록 변형될 수도 있다. 이러한 구성은, 도 3 의 케이스에 비해 히트 싱크 (30) 의 수평 팽창을 제한하도록 기능하는 몰드 수지 (70) 의 힘을 증가시켜서, 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 연결의 신뢰성을 더욱 증가시킨다. 히트 싱크 (30) 가 타이트하게 밀봉되어, 열 방사를 개선시킨다.
제 1 실시형태는, 몰드 수지 (70) 가 본딩부 (53) 의 하측면, 수직부 (52) 의 외측면 전체, 및 또한 베이스 (51) 의 하측면 전체를 커버하여, 히트 싱크 (30) 전체를 커버하도록 변형될 수도 있다.
제 1 실시형태는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 상측 플레이트 (40) 의 본딩부 (42) 가 43 과 같은 연장부를 갖지 않는 것으로 변형될 수도 있다. 이러한 구조는 제 1 실시형태의 이점들 (1), (2), (4) 내지 (6), 및 (8) 과 유사한 이점들을 제공한다. 이러한 변형은 몰드 수지 (70) 가 본딩부 (53) 의 하측면을 커버하거나, 본딩부 (53) 의 하측면 및 수직부 (52) 의 외측면 전체를 커버하거나, 또는 히트 싱크 (30) 전체를 커버하도록 더욱 변형될 수도 있다. 이와 유사한 방식으로, 제 2 실시형태는 상측 플레이트 (40) 의 본딩부 (42) 가 43 과 같은 연장부를 갖지 않도록 변형될 수도 있다. 이 경우, 케이스 (90) 의 체결부 (93) 는 하측 플레이트 (50) 의 본딩부 (53) 의 하측면을 커버하도록 배치되어 본딩부 (53) 에 나사고정될 수도 있다.
제 1 실시형태에서는, 히트 싱크 (30) 가, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상측 및 하측 플레이트들 (40, 50) 을 포함하는 히트 싱크 (30A) (쿨러) 로 대체될 수도 있다. 구체적으로는, 상측 플레이트 (40) 의 베이스 (41A) 는 직사각형 평면 형상으로 되어 있고, 수평으로 연장되어 유체 유동 공간 (60) 에 대한 상부를 형성한다. 베이스 (41A) 가 그의 측면에서 하측 플레이트 (50) 에 본딩된다. 하측 플레이트 (50) 의 베이스 (51) 는 직사각형 평면 형상으로 되어 있고, 수평으로 연장되어 유체 유동 공간 (60) 의 바닥을 형성한다. 하측 플레이트 (50) 의 수직부 (52) 가 베이스 (51) 의 주변부로부터 수직으로 상측으로 연장되어 유체 유동 공간 (60) 에 대한 측벽을 형성한다. 수직부 (52) 가 그의 내측면에서 상측 플레이트 (40) 에 본딩된다. 상측 플레이트 (40) 의 베이스 (41A) 의 측면이 하측 플레이트 (50) 의 수직부 (52) 의 내측면에 납땜된다. 상측 플레이트 (40) 의 베이스 (41), 하측 플레이트 (50) 의 베이스 (51) 및 수직부 (52) 에 의해 형성된 내부 공간은 유체 유동 공간 (60) 에 대응한다. 하측 플레이트 (50) 는, 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 을 지나서 수직부 (52) 로부터 상측으로 연장되는 연장부 (54) 를 갖는다. 연장부 (54) 는, 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 으로부터 수직으로 상측으로 연장되는 측면 (54A) 을 갖는다.
이러한 구조를 갖는 반도체 유닛 (1) 에 있어서, 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A), 연장부 (54) 의 측면 (54A) 및 하측 플레이트 (50) 에서의 수직부 (52) 의 외측면의 부분, 응력 경감 부재 (14), 회로 보드 (10) 및 반도체 디바이스들 (20) 이 몰드 수지 (70) 에 의해 커버된다.
또한, 이러한 구조는 몰드 수지 (70) 가 히트 싱크 (30A) 로부터 이탈되는 것을 방지한다. 구체적으로는, 히트 싱크 (30A) 는 이 히트 싱크 (30A) 를 상측 플레이트 (40) 와 몰드 수지 (70) 사이의 본딩면의 연장 방향으로 수평으로 팽창시키려는 경향이 있는 힘을 받는 경우, 수직부 (52) 의 측면과 연장부 (54) 의 측면 (54A) 이 몰드 수지 (70) 를 가압하는 한편, 하측 플레이트 (50) 의 연장부 (54) 및 수직부 (52) 가 몰드 수지 (70) 로부터 반력을 받는다. 이러한 반력은 하측 플레이트 (50) 의 팽창, 및 그로 인한 하측 플레이트 (50) 에 본딩된 상측 플레이트 (40) 의 수평 팽창을 제한하도록 기능한다. 히트 싱크 (30A) 와 몰드 수지 (70) 사이의 선 팽창 계수의 차이가 큰 경우, 히트 싱크 (30A) 와 몰드 수지 (70) 사이의 팽창량의 차이는 작아서, 몰드 수지 (70) 가 히트 싱크 (30A) 로부터 이탈되는 것을 방지한다.
히트 싱크 (30A) 는, 유체 유동 공간 (60) 의 외측으로 연장되는 도 1 의 42, 53 과 같은 본딩부가 없어서, 더 작은 프로파일의 히트 싱크 (30A) 를 발생시킨다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 상측 플레이트 (40) 가 그의 상측면 (40A) 상에 돌출부 (44) 를 가지며, 그 돌출부 (44) 전체가 몰드 수지 (70) 로 몰드되는 것으로 변형될 수도 있다. 돌출부 (44) 가 상측 플레이트 (40) 와 일체적으로 형성되고, 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 으로부터 상측으로 연장되는 측면 (44A) (제 2 면) 을 갖는다. 돌출부 (44) 는, 예를 들어, 나사 또는 보스 (boss) 로 제공될 수도 있다. 돌출부 (44) 는, 알루미늄계 금속과 같은 히트 싱크 (30) 의 것과 가까운 선 팽창 계수를 갖는 재료로 이루어진다.
또한, 이러한 구조는 몰드 수지 (70) 가 히트 싱크 (30) 로부터 이탈되는 것을 방지한다. 구체적으로는, 히트 싱크 (30) 는 이 히트 싱크 (30) 를 수평으로 팽창시키려는 경향이 있는 힘을 받는 경우, 돌출부 (44) 의 측면 (44A) 이 몰드 수지 (70) 를 가압하는 한편, 돌출부 (44) 가 몰드 수지 (70) 로부터 반력을 받는다. 이러한 반력은 돌출부 (44) 의 팽창, 및 그로 인한 돌출부 (44) 가 형성된 상측 플레이트 (40) 의 수평 팽창을 제한하도록 기능한다. 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 선 팽창 계수의 차이가 큰 경우, 히트 싱크 (30) 와 몰드 수지 (70) 사이의 팽창량의 차이는 작아서, 몰드 수지 (70) 가 히트 싱크 (30) 로부터 이탈되는 것을 방지한다.
또한, 히트 싱크 (30) 의 측면은 몰드 수지 (70) 밖으로 노출되어, 몰드 수지 (70) 의 양 및 그로 인한 반도체 유닛 (1) 의 제조 비용을 저감시킬 수도 있다.
도 1, 도 3, 도 4 및 도 5 에 도시된 실시형태들에 있어서, 몰드 수지 (70) 는 유체 유동 공간 (60) 의 외측으로 연장되는 본딩부들 (42, 53) 양쪽의 측면들 (42A, 53A) 을 커버한다. 대안적으로, 몰드 수지 (70) 가, 도 8 에 도시된 바와 같이, 회로 보드 (10) 의 금속 플레이트 (13) 와 히트 싱크 (30) 사이에 개재되고 히트 싱크 (30) 또는 유체 유동 공간 (60) 의 외측으로 연장되는 응력 경감 부재 (15) 전체를 커버하는 것으로 변형될 수도 있다. 구체적으로, 응력 경감 부재 (15) (중간 부재) 는 금속 플레이트 (13) 와 상측 플레이트 (40) 양쪽에 납땜된 베이스 (15A), 상측 플레이트 (40) 에만 납땜된 본딩부 (15B), 및 히트 싱크 (30) 또는 유체 유동 공간 (60) 의 외측으로 연장된 연장부 (15C) 를 포함한다. 연장부 (15C) 는, 응력 경감 부재 (15) 의 상측면 (제 1 면) 으로부터 하측으로 연장되는 측면 (15D) (제 2 면) 을 갖는다. 몰드 수지 (70) 는 연장부 (15C) 의 하측면 및 측면 (15D) 및 응력 경감 부재 (15) 의 상측면을 커버한다. 연장부 (15C) 의 하측면 및 측면 (15D) 을 커버하는 몰드 수지 (70) 가 응력 경감 부재 (15) 의 팽창을 제한하도록 기능한다. 응력 경감 부재 (15) 와 몰드 수지 (70) 사이의 선 팽창 계수의 차이가 큰 경우, 응력 경감 부재 (15) 와 몰드 수지 (70) 사이의 팽창량의 차이가 작아서, 몰드 수지 (70) 가 응력 경감 부재 (15) 로부터 이탈되는 것을 방지한다. 또한, 도 8 의 구조는, 반도체 디바이스 (20) 바로 아래의 위치에만 응력 경감 부재가 배치되는 경우에 비해, 응력 경감 부재 (15) 와 히트 싱크 (30) 사이의 본딩 면적을 증가시킨다. 응력 경감 부재 (15) 는 연장부 (15C) 가 케이스 (90) 의 체결부 (93) 에 나사고정되도록 제 2 실시형태에서 이용될 수도 있다.
도 8 에 도시된 반도체 유닛 (1) 은 금속 플레이트 (13) 를 반드시 필요로 하지 않는다. 이 경우, 응력 경감 부재 (15) 의 베이스 (15A) 는 절연 기판 (11) 과 상측 플레이트 (40) 에 납땜된다. 이와 유사하게, 제 2 실시형태의 반도체 유닛 (80) 은 금속 플레이트 (13) 를 반드시 필요로 하지 않는다.
대안적으로, 몰드 수지 (70) 는, 도 9 에 도시된 바와 같이, 도 8 의 금속 플레이트 (13) 및 응력 경감 부재 (15) 를 대체하고 히트 싱크 (30) 또는 유체 유동 공간 (60) 의 외측으로 연장되는 금속 플레이트 (16) 전체를 커버한다. 구체적으로, 금속 플레이트 (16) (중간 부재) 는 절연 기판 (11) 과 상측 플레이트 (40) 양쪽에 본딩된 베이스 (16A), 상측 플레이트 (40) 에 본딩된 본딩부 (16B), 및 히트 싱크 (30) 또는 유체 유동 공간 (60) 의 외측으로 연장된 연장부 (16C) 를 포함한다. 연장부 (16C) 는, 금속 플레이트 (16) 의 상측면 (제 1 면) 으로부터 하측으로 연장되는 측면 (16D) (제 2 면) 을 갖는다. 몰드 수지 (70) 는 연장부 (16C) 의 하측면 및 측면 (16D) 및 금속 플레이트 (16) 의 상측면을 커버한다. 연장부 (16C) 의 하측면 및 측면 (16D) 을 커버하는 몰드 수지 (70) 는 금속 플레이트 (16) 의 팽창을 제한하도록 기능한다. 금속 플레이트 (16) 와 몰드 수지 (70) 사이의 선 팽창 계수의 차이가 큰 경우, 금속 플레이트 (16) 와 몰드 수지 (70) 사이의 팽창량의 차이가 작아서, 몰드 수지 (70) 가 금속 플레이트 (16) 로부터 이탈되는 것을 방지한다. 또한, 도 9 의 구조는, 반도체 디바이스 (20) 바로 아래의 위치에만 금속이 배치되는 경우에 비해, 금속 플레이트 (16) 와 히트 싱크 (30) 사이의 본딩 면적을 증가시킨다.
도 1, 도 3, 도 4 및 도 5 에 도시된 실시형태에서, 몰드 수지 (70) 에 의해 커버된 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 은 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 과 반드시 수직으로 연장될 필요가 없다.
제 2 실시형태에서, 케이스 (90) 는 체결부 (93) 를 반드시 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 케이스 (90) 의 측벽들 (92) 의 내측면이 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 에 접착제로 본딩되도록 케이스 (90) 가 상측 플레이트 (40) 에 고정될 수도 있다. 대안적으로, 나사 (94) 는 본딩부 (42) 의 측면 (42A) 에서의 스레드 홀 내에 측벽 (92) 을 통해 나사고정되어 케이스 (90) 를 고정할 수도 있다. 케이스 (90) 는 임의의 다른 적합한 방법으로 고정될 수도 있다.
제 2 실시형태에서, 나사 (94) 는 연장부 (43) 에서의 스레드 홀 내에 체결부 (93) 를 통해 나사고정된다.
물 뿐만 아니라 알코올과 같은 다른 액체 또는 공기와 같은 가스가, 히트 싱크 (30) 의 유체 유동 공간 (60) 을 통해 흐르는 냉각수로서 이용될 수도 있다.
히트 싱크 (30) 의 구획벽 (61) 은 임의의 적합한 형상으로 될 수도 있다. 예를 들어, 코루게이티드 핀들 (corrugated fins) 이 상측과 하측 플레이트들 (40, 50) 사이에 제공될 수도 있다.
히트 싱크 (30) 는 구획벽들 (61) 을 반드시 필요로 하지 않는다.
응력 경감 부재 (14) 의 홀들 (14X) 의 단면은, 이 홀들 (14X) 이 응력 경감 부재 (14) 에서 발생하는 열 응력을 저감하도록 기능한다면, 원형, 타원형 또는 정사각형과 같은 임의의 적합한 형상으로 될 수도 있다.
히트 싱크 (30) 에 장착된 컴포넌트들의 개수는 변경될 수도 있다. 예를 들어, 12 와 같은 2개 이상의 금속 플레이트들이 절연 기판 (11) 에 장착될 수도 있고, 하나 또는 3개 이상의 반도체 디바이스들 (20) 이 금속 플레이트 (12) 각각에 장착될 수도 있다.
반도체 유닛들 (1, 80) 은 응력 경감 부재 (14) 를 반드시 필요로 하지 않는다.
반도체 유닛들 (1, 80) 은 금속 플레이트 (13) 를 반드시 필요로 하지 않는다.
반도체 유닛들 (1, 80) 은 차량내 용도로 한정되지 않는다.
제 2 실시형태는, 도 10 에 도시된 바와 같이, 케이스 (90) 가 연장부 (43) 의 상측면 또는 상측 플레이트 (40) 의 상측면 (40A) 에 고정되고, 또한 케이스 (90) 의 측벽들 (92) 각각의 내측면들이 상측 플레이트 (40) 의 본딩부 (42) 의 측면들 (42A) 내측에 위치되도록 변형될 수도 있다. 도 10 의 구조는 케이스 (90) 의 용량을 저감시켜서, 케이스 (90) 에 흘러들어가는 몰드 수지 (70) 의 양 및 그로 인한 반도체 유닛 (80) 의 제조 비용을 저감시킬 수도 있다.

Claims (23)

  1. 유체 유동 공간을 갖는 쿨러;
    상기 쿨러에 금속을 통해 본딩된 절연 기판;
    상기 절연 기판에 솔더링된 반도체 디바이스;
    상기 절연 기판과 상기 유체 유동 공간 사이에 개재되고, 상기 절연 기판이 장착되는 제 1 면을 갖는 중간 부재; 및
    상기 중간 부재보다 더 낮은 선 팽창 (linear expansion) 계수를 갖는 몰드 수지를 포함하고,
    상기 절연 기판, 상기 반도체 디바이스 및 상기 쿨러는 상기 몰드 수지로 몰딩되고, 상기 유체 유동 공간의 외측에 있는 쿨러의 하측면이 상기 몰드 수지로부터 노출되며,
    상기 중간 부재는, 상기 제 1 면에 대해 상측으로 또는 하측으로 연장되는 제 2 면을 갖고,
    상기 제 1 면은 상기 몰드 수지에 의해 커버되며,
    상기 제 2 면은 수지 커버에 의해 커버되는, 반도체 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 커버는 상기 몰드 수지에 대응하는, 반도체 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 커버는, 상기 중간 부재에 고정되고 상기 몰드 수지로 충진되는 수지 케이스인, 반도체 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 쿨러는,
    제 1 베이스, 및 상기 제 1 베이스로부터 외측으로 연장되는 제 1 본딩부를 갖는 제 1 플레이트; 및
    제 2 베이스, 및 상기 제 2 베이스로부터 외측으로 연장되고 상기 제 1 본딩부에 본딩되어 상기 유체 유동 공간이 상기 제 1 베이스와 상기 제 2 베이스 사이에 형성되도록 하는 제 2 본딩부를 갖는 제 2 플레이트를 포함하고,
    상기 중간 부재는 상기 제 1 플레이트에 대응하며,
    상기 제 2 면은 상기 제 1 플레이트의 상기 제 1 본딩부의 측면에 대응하는, 반도체 유닛.
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  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 베이스 또는 상기 제 2 본딩부의 하면은 상기 몰드 수지의 하면과 동일한 층에 있는, 반도체 유닛.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 본딩부는 연장부를 형성하기 위하여 제 2 본딩부를 지나서 연장되고, 상기 연장부 전체는 상기 몰드 수지 및 상기 수지 커버에 의해 커버되는, 반도체 유닛.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 쿨러는 상기 유체 유동 공간에 핀들을 포함하고,
    상기 제 1 본딩부 및 상기 제 2 본딩부 전체는 상기 몰드 수지 및 상기 수지 커버에 의해 커버되는, 반도체 유닛.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 쿨러는 서로 본딩된 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 포함하고,
    상기 제 1 플레이트는 상기 중간 부재에 대응하고,
    상기 제 2 면을 갖는 돌출부는 상기 제 1 플레이트의 제 1 면에 형성되고,
    상기 돌출부 전체는 상기 몰드 수지에 의해 커버되는, 반도체 유닛.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 디바이스로부터 대향하는 상기 절연 기판측에 본딩된 금속 플레이트를 더 포함하고,
    상기 중간 부재는, 상기 쿨러와 상기 금속 플레이트 사이에 개재된 응력 경감 부재이고,
    상기 응력 경감 부재는, 상기 쿨러 및 상기 금속 플레이트에 납땜된 베이스, 및 상기 쿨러의 외측으로 연장되고 제 2 면을 갖는 연장부를 포함하며,
    상기 연장부 전체는 상기 몰드 수지 및 상기 수지 커버에 의해 커버되는, 반도체 유닛.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 부재는, 상기 쿨러와 상기 절연 기판 사이에 개재된 응력 경감 부재이고,
    상기 응력 경감 부재는, 상기 쿨러 및 상기 절연 기판에 납땜된 베이스, 및 상기 쿨러의 외측으로 연장되고 제 2 면을 갖는 연장부를 포함하며,
    상기 연장부 전체는 상기 몰드 수지 및 상기 수지 커버에 의해 커버되는, 반도체 유닛.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 부재는, 상기 쿨러와 상기 절연 기판 사이에 개재된 금속 플레이트이고,
    상기 금속 플레이트는, 상기 쿨러 및 상기 절연 기판에 납땜된 베이스, 및 상기 쿨러의 외측으로 연장되고 제 2 면을 갖는 연장부를 포함하며,
    상기 연장부 전체는 상기 몰드 수지 및 상기 수지 커버에 의해 커버되는, 반도체 유닛.
  20. 제 3 항에 있어서,
    상기 쿨러는, 제 1 베이스, 및 상기 제 1 베이스로부터 외측으로 연장되는 제 1 본딩부를 갖는 제 1 플레이트; 및
    제 2 베이스, 및 상기 제 2 베이스로부터 외측으로 연장되고 상기 제 1 본딩부에 본딩되어 상기 유체 유동 공간이 상기 제 1 베이스와 상기 제 2 베이스 사이에 형성되도록 하는 제 2 본딩부를 갖는 제 2 플레이트를 포함하고,
    상기 중간 부재는 상기 제 1 플레이트에 대응하고,
    상기 제 2 면은 상기 제 1 플레이트의 상기 제 1 본딩부의 측면에 대응하고,
    상기 제 1 본딩부는 상기 제 2 본딩부를 지나서 연장되어 연장부를 형성하고,
    상기 연장부 전체는 상기 몰드 수지 및 상기 수지 케이스에 의해 커버되는, 반도체 유닛.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 수지 케이스는, 상기 제 1 플레이트의 상기 연장부에 나사고정된 체결부를 갖는, 반도체 유닛.
  22. 유체 유동 공간을 갖는 쿨러;
    상기 쿨러에 금속을 통해 본딩된 절연 기판;
    상기 절연 기판에 솔더링된 반도체 디바이스; 및
    상기 쿨러보다 더 낮은 선 팽창 계수를 갖는 몰드 수지를 포함하고,
    상기 절연 기판, 상기 반도체 디바이스 및 상기 쿨러는 상기 몰드 수지로 몰딩되고,
    상기 쿨러는,
    상기 절연 기판이 장착되는 제 1 면을 갖는 제 1 플레이트; 및
    베이스, 상기 베이스의 주변부로부터 상측으로 연장되고 상기 제 1 플레이트에 본딩된 수직부, 및 상기 제 1 면을 지나서 상기 수직부로부터 상측으로 연장된 연장부를 갖는 제 2 플레이트를 포함하며,
    상기 유체 유동 공간의 외측에 있는 상기 제 2 플레이트는 상기 몰드 수지로부터 노출되며,
    상기 몰드 수지는 상기 연장부 전체 및 상기 제 1 면을 커버하는, 반도체 유닛.
  23. 유체 유동 공간을 갖는 쿨러;
    상기 쿨러에 금속을 통해 본딩된 절연 기판;
    상기 절연 기판에 솔더링된 반도체 디바이스;
    상기 절연 기판과 상기 유체 유동 공간 사이에 개재되고, 상기 절연 기판이 장착되는 제 1 면을 갖는 중간 부재; 및
    상기 중간 부재보다 더 낮은 선 팽창 계수를 갖는 몰드 수지를 포함하고,
    상기 절연 기판, 상기 반도체 디바이스 및 상기 쿨러는 상기 몰드 수지로 몰딩되고,
    상기 중간 부재는 상기 제 1 면에 대해 상측으로 또는 하측으로 연장되는 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면은 상기 몰드 수지에 의해 커버되고, 상기 제 2 면은 수지 커버에 의해 커버되고, 상기 반도체 디바이스로부터 대향하는 상기 절연 기판측에 금속 플레이트가 본딩되고,
    상기 중간 부재는 상기 쿨러와 상기 금속 플레이트 사이에 개재된 응력 경감 부재이고, 상기 응력 경감 부재는 상기 쿨러 및 상기 금속 플레이트에 납땜된 베이스, 및 상기 쿨러의 외측으로 연장되고 제 2 면을 갖는 연장부를 포함하며, 상기 연장부 전체는 상기 몰드 수지 및 상기 수지 커버에 의해 커버되는, 반도체 유닛.
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