特許 7459039 双方向シグナルピンモジュール、これを含むパワーモジュールおよびこの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-22

(45)【発行日】2024-04-01

(54)【発明の名称】双方向シグナルピンモジュール、これを含むパワーモジュールおよびこの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20240325BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20240325BHJP

   H01L 23/48 20060101ALI20240325BHJP

【ＦＩ】

H01L25/04 C

H01L23/48 G

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021207517

(22)【出願日】2021-12-21

(65)【公開番号】P2023029175

(43)【公開日】2023-03-03

【審査請求日】2021-12-21

(31)【優先権主張番号】10-2021-0110482

(32)【優先日】2021-08-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】507098483

【氏名又は名称】ヒュンダイ・モービス・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】パク セ ミン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン ジ ヒェ

【審査官】豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２８９７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１０３９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１０６５８１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ２３／４８

Ｈ０１Ｌ２５／００－２５／０７

Ｈ０１Ｌ２５／１０－２５／１１

Ｈ０１Ｌ２５／１６－２５／１８

Ｈ０１Ｒ１２／００－１２／９１

Ｈ０１Ｒ２４／００－２４／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二つの対象を電気的に連結させるシグナルピン；および
折り曲げられた部位を有するベンディングボディの形態で前記シグナルピンを水平および垂直のうちいずれか一方向に固定させるソケット；を含み、
前記シグナルピンは、前記ソケットにプレスフィット（ｐｒｅｓｓ－ｆｉｔ）接続で結合され、
前記ソケットは前記シグナルピンが水平に結合されるホールが形成された一対の脚部；および
一対の前記脚部の上部を連結しシグナルピンが垂直に結合されるホールを形成する連結部；を含む、
ことを特徴とする、双方向シグナルピンモジュール。

【請求項2】

信号の伝達を受けるパワーボード；
前記パワーボードに信号を送る一つ以上の制御ボード；および
前記パワーボードと前記制御ボードを電気的に連結させる一つ以上の双方向シグナルピンモジュール；を含み、
前記双方向シグナルピンモジュールは、
電気的信号をやり取りするシグナルピン；および
折り曲げられた部位を有するベンディングボディの形態で前記シグナルピンを水平および垂直のうちいずれか一方向に固定させるソケット；を含み、
前記ソケットは前記シグナルピンが水平に結合されるホールが形成された一対の脚部と、一対の前記脚部の上部を連結しシグナルピンが垂直に結合されるホールを形成する連結部を含む、
ことを特徴とする、パワーモジュール。

【請求項3】

少なくとも一つ以上の電流についての制御特性を有する前記制御ボードと、少なくとも一つ以上の温度についての制御特性を有する前記制御ボードが備えられることを特徴とする、請求項２に記載のパワーモジュール。

【請求項4】

前記双方向シグナルピンモジュールは、
前記パワーボードと前記制御ボードを水平および垂直のうちいずれか一方向に連結させることを特徴とする、請求項２に記載のパワーモジュール。

【請求項5】

前記双方向シグナルピンモジュールは、
一つ以上の前記制御ボードを個別設計で前記パワーボードと連結させることを特徴とする、請求項２に記載のパワーモジュール。

【請求項6】

（ａ）信号の伝達を受けるパワーボードを準備する段階；
（ｂ）前記パワーボードに信号を送る一つ以上の制御ボードを準備する段階；
（ｃ）前記パワーボードと前記制御ボードを電気的に連結させる一つ以上の双方向シグナルピンモジュールを準備する段階；および
（ｄ）前記一つ以上の双方向シグナルピンモジュールを通じて前記パワーボードと前記制御ボードを電気的に連結させる段階；を含み、
前記双方向シグナルピンモジュールは、
電気的信号をやり取りするシグナルピン；および
折り曲げられた部位を有するベンディングボディ形態で前記シグナルピンを水平および垂直のうちいずれか一方向に固定させるソケット；を含み、
前記ソケットは前記シグナルピンが水平に結合されるホールが形成された一対の脚部と、一対の前記脚部の上部を連結しシグナルピンが垂直に結合されるホールを形成する連結部を含む、
ことを特徴とする、パワーモジュール製造方法。

【請求項7】

前記（ｂ）段階は、
前記制御ボードをそれぞれ電流および温度制御特性を有するように準備することを特徴とする、請求項６に記載のパワーモジュール製造方法。

【請求項8】

前記（ｃ）段階は、
前記双方向シグナルピンモジュールを電気的信号をやりとりするシグナルピンをソケットに固定させて準備することを特徴とする、請求項６に記載のパワーモジュール製造方法。

【請求項9】

前記シグナルピンは、
前記ソケットにプレスフィット（ｐｒｅｓｓ－ｆｉｔ）工程を通じて水平および垂直のうちいずれか一方向に固定されたことを特徴とする、請求項８に記載のパワーモジュール製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は双方向シグナルピンモジュールおよびこれを含むパワーモジュールに関する。

【0002】

特に、垂直／水平双方向シグナルピンソケットにシグナルピンを双方向に挿入してパワーボードと制御ボードを連結する技術で、パワーモジュール構成部品の効率的な配置を可能にするためである。

【背景技術】

【0003】

ハイブリッド自動車、電気自動車などの電動化車両の市場が大きくなるにつれて電力供給および制御を担当する電力変換装置の需要が増大しており、特に、核心部品であるパワーモジュールの革新的な開発が注目を浴びている。

【0004】

電動化車両はモータが主駆動源であり、バッテリーから電力の供給を受けて車両が駆動することになる。

【0005】

電力変換装置はバッテリーとモータ間の円滑な電力供給およびこの電力を制御する役割をし、特に、電力変換装置の核心部品であるパワーモジュールの性能が電力効率に大きな影響を与えることによって、パワーモジュールの構造単純化、高密度化、軽量化および高性能化をはじめとする多様な分野の革新的な開発が進行している。

【0006】

本技術は、パワーモジュールの双方向シグナルピンモジュールの適用を通じて製品の高密度化および高性能化の開発のための技術である。

【0007】

パワーモジュールはパワーボード（Ｐｏｗｅｒ Ｂｏａｒｄ）と制御ボード（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｂｏａｒｄ）およびこれら間を電気的に連結するシグナルピン（Ｓｉｇｎａｌ Ｐｉｎ）を含んで構成される。

【0008】

シグナルピンは制御ボードの信号をパワーボードのスイッチング素子に伝達する役割を遂行する。

【0009】

図１は従来の垂直単方向シグナルピンを示した斜視図であり、図２は従来のパワーモジュール構造を示した斜視図である。

【0010】

図１および２を参照すると、従来のパワーモジュールはパワーボードに垂直または水平方向の単方向シグナルピンを通じて制御ボードを連結して使われている。

【0011】

しかし、単方向シグナルピンを通じてパワーボードと制御ボードを連結する場合、パワーモジュール内の構成品の配置に制限が発生するため、て設計自由度および空間活用の非効率性が表れる。

【0012】

したがって、パワーモジュール内の設計自由度、空間活用の最大化、構造単純化および小型化するための構造の開発が必要であるのが実情である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００１３３４１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は前述された問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、水平または垂直の双方向シグナルピンソケットの適用を通じてのパワーモジュールの小型化を提供できる双方向シグナルピンモジュールを提供することである。

【0015】

また、シグナルピンの個別設計を通じてのオーダーメード型信号連結が可能なパワーモジュールを提供することである。

【0016】

また、設計自由度の確保を通じての構成部品の配置の最小化および工程を簡素化できるパワーモジュールおよびパワーモジュール製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明に係る双方向シグナルピンモジュールは、二つの対象を電気的に連結させるシグナルピン；および折り曲げられた部位を有するベンディングボディの形態で前記シグナルピンを水平および垂直のうちいずれか一方向に固定させるソケット；を含み、前記シグナルピンは、前記ソケットにプレスフィット（ｐｒｅｓｓ－ｆｉｔ）接続で結合され、前記ソケットは前記シグナルピンが水平に結合されるホールが形成された一対の脚部；および一対の前記脚部の上部を連結しシグナルピンが垂直に結合されるホールを形成する連結部；を含む、ことを特徴とする。

【0020】

本発明に係るパワーモジュールは、信号の伝達を受けるパワーボード；前記パワーボードに信号を送る一つ以上の制御ボード；および前記パワーボードと前記制御ボードを電気的に連結させる一つ以上の双方向シグナルピンモジュール；を含み、前記双方向シグナルピンモジュールは、電気的信号をやり取りするシグナルピン；および折り曲げられた部位を有するベンディングボディの形態で前記シグナルピンを水平および垂直のうちいずれか一方向に固定させるソケット；を含み、前記ソケットは前記シグナルピンが水平に結合されるホールが形成された一対の脚部と、一対の前記脚部の上部を連結しシグナルピンが垂直に結合されるホールを形成する連結部を含む、ことを特徴とする。

【0021】

また、前記パワーモジュールは、少なくとも一つ以上の電流についての制御特性を有する前記制御ボードと、少なくとも一つ以上の温度についての制御特性を有する前記制御ボードが備えられることを特徴とする。

【0024】

また、前記双方向シグナルピンモジュールは、前記パワーボードと前記制御ボードを水平および垂直のうちいずれか一方向に連結させることを特徴とする。

【0025】

また、前記双方向シグナルピンモジュールは、一つ以上の前記制御ボードを個別設計で前記パワーボードと連結させることを特徴とする。

【0026】

本発明に係るパワーモジュール製造方法は、（ａ）信号の伝達を受けるパワーボードを準備する段階；（ｂ）前記パワーボードに信号を送る一つ以上の制御ボードを準備する段階；（ｃ）前記パワーボードと前記制御ボードを電気的に連結させる一つ以上の双方向シグナルピンモジュールを準備する段階；および（ｄ）前記一つ以上の双方向シグナルピンモジュールを通じて前記パワーボードと前記制御ボードを電気的に連結させる段階；を含み、前記双方向シグナルピンモジュールは、電気的信号をやり取りするシグナルピン；および折り曲げられた部位を有するベンディングボディ形態で前記シグナルピンを水平および垂直のうちいずれか一方向に固定させるソケット；を含み、前記ソケットは前記シグナルピンが水平に結合されるホールが形成された一対の脚部と、一対の前記脚部の上部を連結しシグナルピンが垂直に結合されるホールを形成する連結部を含む、ことを特徴とする。

【0027】

また、前記（ｂ）段階は、前記制御ボードをそれぞれ電流および温度制御特性を有するように準備することを特徴とする。

【0028】

また、前記（ｃ）段階は、前記双方向シグナルピンモジュールを電気的信号をやりとりするシグナルピンをソケットに固定させて準備することを特徴とする。

【0029】

また、前記シグナルピンは、前記ソケットにプレスフィット（ｐｒｅｓｓ－ｆｉｔ）工程を通じて水平および垂直のうちいずれか一方向に固定されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0030】

本発明によると、水平または垂直の双方向シグナルピンソケットの適用を通じてのパワーモジュールの小型化がなされる効果がある。

【0031】

また、シグナルピンの個別設計を通じてパワーモジュールのオーダーメード型信号連結が可能な効果がある。

【0032】

また、パワーモジュールの設計自由度の確保を通じての構成部品の配置の最小化および工程を簡素化する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】従来の垂直単方向シグナルピンを示した斜視図である。

【図2】従来のパワーモジュール構造を示した斜視図である。

【図3】本発明に係る双方向シグナルピンモジュール１０の斜視図である。

【図4】本発明に係るパワーモジュール１００の斜視図である。

【図5】本発明に係るパワーモジュール製造方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0034】

本発明を添付された図面を参照して詳細に説明すると次の通りである。ここで、繰り返される説明、本発明の要旨を不要に曖昧にさせ得る公知の機能および構成に対する詳細な説明は省略する。本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明を完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面で要素の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張され得る。

【0035】

明細書全体で、或る部分が何らかの構成要素を「含む」とする時、これは特に反対の記載がない限り他の構成要素を除くものではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0036】

以下、本発明の理解を助けるために好ましい実施例を提示する。しかし、下記の実施例は本発明をより容易に理解するために提供されるものに過ぎず、実施例によって本発明の内容が限定されるものではない。

【0037】

以下、本発明に係る双方向シグナルピンモジュールを添付された図面を参照して詳細に説明する。

【0038】

図３は、本発明に係る双方向シグナルピンモジュール１０の斜視図である。図３を参照すると、本発明に係る双方向シグナルピンモジュール１０はシグナルピン１１およびソケット１２を含むことを特徴とする。

【0039】

本発明に係るシグナルピン１１は互いに異なる二つの対象を電気的に連結させることができる。

【0040】

シグナルピン１１は二つの対象を電気的に連結して電気的信号を伝達する媒介体であり、いずれか一つの対象が他の一つを制御できるように制御信号を伝達することができる。例えばパワーモジュールにおいて、シグナルピン１１は制御ボードの制御信号をパワーボードに伝達することができる。

【0041】

シグナルピン１１は電気が通じる導電性金属シートを成形、加工、射出などの工程を遂行して製造され得る。

【0042】

本発明に係るソケット１２はシグナルピン１１を水平および垂直のうちいずれか一方向に固定させることができる。

【0043】

ソケット１２は折り曲げられた部位を有するベンディングボディの形態で形成され得、好ましくは折り曲げられた部位が「⊂」の形状を有するように形成され得る。

【0044】

ソケット１２は９０°に折れている「⊂」の形状のためにいずれか一面が垂直であれば他の一面は水平方向を向き得る。

【0045】

また、ソケット１２は折れている「⊂」の形状の面ごとにシグナルピン１１が嵌合されるホール１３が形成されている。

【0046】

したがって、ソケット１２は垂直または水平方向にシグナルピン１１と結合され得る。

【0047】

図３を参照すると、ソケット１２の折り曲げられた部位ごとにホール１３が形成されたことを確認することができる。

【0048】

また、図３（ａ）を参照すると、シグナルピン１１がソケット１２に垂直方向に結合されることを確認することができ、図３（ｂ）を参照すると、シグナルピン１１がソケット１２に水平方向に結合されることを確認することができる。

【0049】

この時、シグナルピン１１はソケット１２にプレスフィット（ｐｒｅｓｓ－ｆｉｔ）接続で結合され得る。

【0050】

プレスフィット接続は、圧入機を利用してシグナルピン１１をソケット１２のホール１３に嵌合されるように圧力を利用して押し込まれてシグナルピン１１とホール１３の接合面を密着させる冷却溶接を招き得る。

【0051】

ここで、シグナルピン１１は中央部がフレキシブルな材質からなって、プレスフィット工程時に弾性によって力を吸収し、変形されてホール１３の変形を最小化することができる。

【0052】

また、プレスフィット接続を通じてシグナルピン１１が最小限の圧力でホール１３に密着して強い機械的連結特性を示すことができる。

【0053】

以下、本発明に係るパワーモジュールを添付された図面を参照して詳細に説明する。

【0054】

図４は、本発明に係るパワーモジュール１００の斜視図である。

【0055】

図４を参照すると、本発明に係るパワーモジュール１００は双方向シグナルピンモジュール１０、パワーボード２０および制御ボード３０を含むことを特徴とする。

【0056】

本発明に係るパワーモジュール１００は前述された双方向シグナルピンモジュール１０が適用されたものであり、双方向シグナルピンモジュール１０は後述されるパワーボード２０および制御ボード３０を電気的に連結させることができる。

【0057】

本発明に係るパワーボード２０はスイッチング素材で電気的信号の伝達を受けることができる。

【0058】

パワーボード２０は電気的信号の伝達を受けるバスバーパターンを形成した基板からなり、双方向シグナルピンモジュール１０がバスバーパターンの間に穿孔された多数のホールに差し込まれてハンダ付けされ得る。

【0059】

これに伴い、パワーボード２０は後述される制御ボード３０の信号を双方向シグナルピンモジュール１０によって伝達を受けることになる。

【0060】

本発明に係る制御ボード３０はパワーボード２０に信号を送ることができる。

【0061】

制御ボード３０は電流および温度のうちいずれか一つの制御特性を有することができるようにそれぞれ一つ以上備えられ得る。

【0062】

そして、制御ボード３０は双方向シクノルピンモジュール１０により水平または垂直方向にパワーボード２０と連結され得る。

【0063】

例えば、制御ボード３０は電流制御ボードおよび温度制御ボードの二つを備えることができ、電流制御ボードは水平方向の双方向シグナルピンモジュール１０と連結させることができ、温度制御ボードは垂直方向の双方向シグナルピンモジュール１０と連結させることができる。

【0064】

したがって、本発明に係るパワーモジュール１００は、水平または垂直方向に連結させることができる双方向シグナルピンモジュール１０によってそれぞれのシグナルピン１１の個別設計が可能であるため、オーダーメード型信号連結が可能となり得る。

【0065】

これに伴い、パワーボード２０一個当たり多数の制御ボード３０の連結が可能であり得る。また、双方向シグナルピンモジュール１０はパワーモジュール１００の内部構成の効率的な配置設計が可能であるため、パワーモジュール１００自体の小型化を可能にすることができる。

【0066】

以下、本発明に係るパワーモジュール製造方法を添付された図面を参照して詳細に説明する。

【0067】

図５は、本発明に係るパワーモジュール製造方法のフローチャートである。図５を参照すると、本発明に係るパワーモジュール製造方法は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）段階を含むことができる。

【0068】

本発明に係る（ａ）段階は、パワーボード２０を準備することができる。

【0069】

パワーボード２０はスイッチング素材で電気的信号の伝達を受けることができるバスバーパターンが形成され得る。

【0070】

本発明に係る（ｂ）段階は、一つ以上の制御ボード３０を準備することができる。

【0071】

制御ボード３０は電流および温度のうちいずれか一つの制御特性を有することができるようにそれぞれ一つ以上備えられ得る。

【0072】

本発明に係る（ｃ）段階は、制御ボード３０の制御信号をパワーボード２０に伝達するために一つ以上の双方向シグナルピンモジュール１０を準備することができる。

【0073】

双方向シグナルピンモジュール１０は、電気的信号をやりとりするシグナルピン１１がソケット１２にプレスフィット（ｐｒｅｓｓ－ｆｉｔ）工程を通じて固定され得る。

【0074】

ソケット１２は折り曲げられた部位を有する「⊂」の形状であり得、折れている面ごとにホール１３が形成されて水平および垂直のうちいずれか一方向にシグナルピン１１と結合されて準備され得る。

【0075】

本発明に係る（ｄ）段階は、双方向シグナルピンモジュール１０を通じてパワーボード２０および制御ボード３０を電気的に連結させることができる。

【0076】

双方向シグナルピンモジュール１０は水平および垂直方向のうちいずれか一方向に連結させるとともに、それぞれのシグナルピン１１の個別設計が可能であるため、パワーボード２０と一つ以上の制御ボード３０に対してオーダーメード型信号連結が可能であり得る。

【0077】

換言すると、パワーボード２０一個当たり多数の制御ボード３０の連結が可能である。したがって、次のように制御ボード３０を電流制御ボードおよび温度制御ボードの二つを具備して、電流制御ボードは水平方向の双方向シグナルピンモジュール１０と連結させることができ、温度制御ボードは垂直方向の双方向シグナルピンモジュール１０と連結させることができる。

【0078】

また、プレスフィット工程が適用された双方向シグナルピンモジュール１０をパワーボード２０と制御ボード３０を連結させることによって、既存の連結方式であるソルダリング工程段階を経ずにパワーボード２０と制御ボード３０を連結させることができる。

【0079】

したがって、パワーモジュール１００製造工程の工程数が節減される効果がある。

【0080】

以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当業界の通常の知識を有する者であれば、以下の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域を逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることが理解できるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】