• ETRI Journal
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• 제38권4호
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• pp.645-653
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• 2016

This paper demonstrates the performance of a metal-substrate power module with multiple fabricated chips for a high current electrical application, and evaluates the proposed module using a 1.5-kW sinusoidal brushless direct current (BLDC) motor. Specifically, the power module has a hybrid structure employing a single-layer heat-sink extensible metal board (Al board). A fabricated motor driver IC and trench gate DMOSFET (TDMOSFET) are implemented on the Al board, and the proper heat-sink size was designed under the operating conditions. The fabricated motor driver IC mainly operates as a speed controller under various load conditions, and as a multi-phase gate driver using an N-ch silicon MOSFET high-side drive scheme. A fabricated power TDMOSFET is also included in the fabricated power module for three-phase inverter operation. Using this proposed module, a BLDC motor is operated and evaluated under various pulse load tests, and our module is compared with a commercial MOSFET module in terms of the system efficiency and input current.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제7권2호
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• pp.161-167
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• 2015

The performance of high power LEDs highly depends on the junction temperature. Operating at high junction temperature causes elevation of the overall thermal resistance which causes degradation of light intensity and lifetime. Thus, appropriate thermal management is critical for LED packaging. The main goal of this research is to improve thermal resistance by optimizing and comparing nano-pore silicon-based thermal substrate to insulated metal substrate and direct bonded copper thermal substrate. The thermal resistance of the packages are evaluated using computation fluid dynamic approach for 1 W single chip LED module.

• Journal of Power Electronics
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• 제9권3호
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• pp.464-471
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• 2009

This paper introduces a new Motion-$SPM^{TM}$ (Smart Power Modules) module in Single In-line Package (SIP), which is a fully optimized intelligent integrated IGBT inverter module for up to 1kW low power motor drive applications. This module offers a sophisticated, integrated solution and tremendous design flexibility. It also takes advantage of pliability for the arrangement of heat-sink due to two types of lead forms. It comes to be realized by employing non-punch-through (NPT) IGBT with a fast recovery diode and highly integrated building block, which features built-in HVICs and a gate driver that offers more simplicity and compactness leading to reduced costs and high reliability of the entire system. This module also provides technical advantages such as the optimized cost effective thermal performances through IMS (Insulated Metal Substrate), the high latch immunity. This paper provides an overall description of the Motion-$SPM^{TM}$ in SIP as well as actual application issues such as electrical characteristics, thermal performance, circuit configurations and power ratings.

• ETRI Journal
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• 제35권4호
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• pp.617-624
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• 2013

Low power consuming and highly responsive semiconductor-type microelectromechanical systems (MEMS) gas sensors are fabricated for real-time environmental monitoring applications. This subsystem is developed using a gas sensor module, a Bluetooth module, and a personal digital assistant (PDA) phone. The gas sensor module consists of a $NO_2$ or CO gas sensor and signal processing chips. The MEMS gas sensor is composed of a microheater, a sensing electrode, and sensing material. Metal oxide nanopowder is drop-coated onto a substrate using a microheater and integrated into the gas sensor module. The change in resistance of the metal oxide nanopowder from exposure to oxidizing or deoxidizing gases is utilized as the principle mechanism of this gas sensor operation. The variation detected in the gas sensor module is transferred to the PDA phone by way of the Bluetooth module.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권4호
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• pp.149-154
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• 2018

가로등 및 방폭등용 고출력 LED 조명 시스템의 광원으로서, 다수의 LED 칩이 실장된 50와트급 LED 어레이 모듈을 chip-on-board형 고방열 세라믹-메탈 하이브리드 기판을 사용하여 제작하였다. 고방열 세라믹-메탈 하이브리드 기판은 고열전도 알루미늄 금속 열확산 기판에 저온소결용 글라스-세라믹 절연 페이스트와 은 전극 페이스트를 후막 스크린 공정에 의해 도포한 다음, 건조 후 $515^{\circ}C$에서 동시소성하여 LED 칩을 실장할 세라믹 절연층과 은전극 회로층을 형성하여 제조하였다. 이 하이브리드 기판의 방열특성 평가를 위한 비교 샘플로서 기존의 에폭시 기반 FR-4 복합수지로 만든 써멀비아형 PCB 기판에도 동일한 디자인의 LED 어레이 모듈을 제작한 다음, 다중채널 온도측정장치와 열저항 측정기로 방열특성을 비교 분석하였다. 그 결과, $4{\times}9$ type LED 어레이 모듈에서 세라믹-메탈 하이브리드 기판의 열저항은 써멀비아형 FR-4 기판에 비하여 약 1/3로 나타났으며, 이것은 곧 방열성능이 적어도 3배 이상 높은 것으로 볼 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권3호
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• pp.15-22
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• 2019

In these days, importance of the power electronic devices and modules keeps increasing due to electric vehicles and energy saving requirements. However, current silicon-based power devices showed several limitations. Therefore, wide band gap (WBG) semiconductors such as SiC, GaN, and $Ga_2O_3$ have been developed to replace the silicon power devices. WBG devices show superior performances in terms of device operation in harsh environments such as higher temperatures, voltages and switching speed than silicon-based technology. In power devices, the reliability of the devices and module package is the critically important to guarantee the normal operation and lifetime of the devices. In this paper, we reviewed the recent trends of the power devices based on WBG semiconductors as well as expected future technology. We also presented an overview of the recent package module and fabrication technologies such as direct bonded copper and active metal brazing technology. In addition, the recent heat management technologies of the power modules, which should be improved due to the increased power density in high temperature environments, are described.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권4호
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• pp.35-41
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• 2016

고출력 LED 조명용 패키지를 제조함에 있어서 발열은 LED의 광출력과 수명에 매우 중요한 영향을 주는 인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 가로등용 고출력 LED 패키지를 개발함에 있어서 효과적인 방열을 하기 위하여 방열효과가 상대적으로 우수한 구조인 chip-on-a-heat sink 구조를 가지는 세라믹-메탈 기반의 패키지를 제조하였다. 열확산 기능을 하는 heat sink 기판소재는 알루미늄 합금을, LED 어레이 회로를 형성하는 절연막으로는 저온동시소성용 glass-ceramics을 사용하였다. 특히 열처리 시 가장 이슈가 되는 세라믹-금속 하이브리드 패키지 기판의 휨을 억제하기 위한 수단으로서, glass-ceramic 절연막을 부분 코팅함으로써 휨현상을 용이하게 줄일 수 있게 되었다. 또한, LED 패키지의 방열특성의 향상 즉 열저항도 기존의 MCPCB 패키지나 전면 코팅형 절연막 패키지에 비해 훨씬 낮아지는 효과를 얻었을 뿐 아니라, 세라믹 코팅소재의 절감효과도 볼 수 있게 되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제6권4호
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• pp.23-33
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• 1999

유한요소법을 이용한 IGBT 3상 풀브릿지 모듈의 열.응력 해석을 수행하였다. 패키지 재료에 의한 영향을 살피고자 AIN과 $A1_2O_3$절연기판을 사용한 경우를 비교하였으며, 적층구조의 규격을 변화시켜 열해석 및 열응력 해석결과를 비교하였다. 열해석 경계조건 설정에 따른 차이를 비교하기 위하여 등가열전달계수 경계조건(FHTCC)과 일정온도 경계조건(CTC)으로 나누어 해석하였다. 절연기판 면적의 증가는 열저항 감소에 거의 기여하지 못하였으나 열응력 감소에는 상당한 효과를 보였는데, 기판면적이 3배 넓어지면 열저항 감소분은 $A1_2O_3$ 절연기판 모듈에서 8.9%정도, AIN 절연기판 모듈에선 1.5% 정도 감소하는데 그쳤으나 열응력은 최고 60%의 감소를 보였다. 또한 솔더의 두께가 증가할수록 열저항은 증가하였으나, 열응력은 감소 또는 일정하게 유지함을 확인하였다. 각 모듈에서 최대응력값은 모두 절연기판과 접촉된 상, 하부 Cu pad에서 발생하였으며 모듈 패키지 가장자리 부분보다는 중앙부의 응력값이 높았다.