KR101947482B1 - Ceramic substrate and ceramic substrate manufacturing method - Google Patents

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Abstract

세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 세라믹 기재에 접합되는 금속층의 외주에 경사 돌출부를 형성하되, 금속층의 외주 중 단변, 꼭지점, 모서리 등과 같이 스트레스(stress)가 집중되는 외주에 세라믹 기재와 설정 각도 범위 이내의 경사를 갖는 다단 경사 돌출부를 형성하고, 나머지 외주에 테이퍼 경사 돌출부를 형성하여 세라믹 기재와 금속층 간의 접합 강도를 유지하면서 접합 스트레스를 최소화한다.The ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method are characterized by forming an inclined protrusion on the outer periphery of the metal layer bonded to the ceramic substrate, wherein a stress is concentrated on the outer periphery of the outer periphery of the metal layer such as a short side, a vertex, And a tapered slant projection is formed on the remaining outer periphery to minimize bonding stress while maintaining the bonding strength between the ceramic base and the metal layer.

Description

세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법{CERAMIC SUBSTRATE AND CERAMIC SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a ceramic substrate and a ceramic substrate manufacturing method.

본 발명은 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 급격한 온도 변화에도 세라믹 기재와 금속막 간의 결합 상태를 견고하게 유지하는 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic substrate and a ceramic substrate manufacturing method, and more particularly, to a ceramic substrate and a ceramic substrate manufacturing method that firmly maintain a bonding state between a ceramic substrate and a metal film even under a rapid temperature change.

세라믹 기판은 세라믹 기재에 동박과 같은 금속박을 일체로 부착하여 구성된다. 세라믹 기판은 AMB(Active Metal Brazing), DBC(Direct Bond Copper) 등의 제조 공정을 통해 생성되며, 제조 공정상의 차이에 따라 세라믹 AMB 기판, 세라믹 DBC 기판 등으로 구분될 수도 있다.The ceramic substrate is constituted by integrally adhering a metal foil such as a copper foil to the ceramic base. Ceramic substrates are produced through manufacturing processes such as AMB (Active Metal Brazing) and DBC (Direct Bond Copper), and may be classified into a ceramic AMB substrate and a ceramic DBC substrate depending on the manufacturing process.

세라믹 AMB 기판은 세라믹 기재의 표면에 금속화(또는, 금속 배선화)를 수행하지 않고, 세라믹 기재의 표면에 직접 금속을 브레이징(Brazing)하는 AMB(Active Metal Brazing) 방식으로 제조된다.The ceramic AMB substrate is manufactured by an AMB (Active Metal Brazing) method in which a metal is directly brazed to a surface of a ceramic substrate without performing metallization (or metallization) on the surface of the ceramic substrate.

세라믹 AMB 기판은 높은 방열 특성 및 신뢰성을 갖기 때문에 자동차, 풍력 터빈, 고전압 DC 전송 등과 같은 애플리케이션에 적용된다.Ceramic AMB substrates are used in applications such as automobiles, wind turbines, and high-voltage DC transmission due to their high heat dissipation characteristics and reliability.

도 1을 참조하면, 종래의 세라믹 AMB 기판(이하, 기본형 세라믹 AMB 기판)은 세라믹 기재(10)의 표면에 구리 등의 금속을 브레이징하여 금속층(20)을 형성하고, 금속층(20) 표면에 마스크(30; 예를 들면, Dry Film)를 배치한 후 에칭액으로 금속층(20)의 둘레를 일정 부분 식각(Etching)하여 제조된다.Referring to FIG. 1, a conventional ceramic AMB substrate (hereinafter, a basic ceramic AMB substrate) is formed by brazing a metal such as copper on the surface of a ceramic substrate 10 to form a metal layer 20, (For example, a dry film) 30, and then etching the periphery of the metal layer 20 with an etching solution at a predetermined portion.

이때, 기본형 세라믹 AMB 기판은 금속층(20)의 모서리가 하면으로 갈수록 내측 방향으로 경사진 형태로 형성되기 때문에, 급속한 온도 변화가 발생하는 경우 금속층(20) 내에 균열이 발생하거나, 금속층(20)이 세라믹 기재(10)로부터 분리되는 문제점이 있다.At this time, since the basic ceramic AMB substrate is formed in a shape inclined inward toward the bottom as the edge of the metal layer 20 is formed, cracks may occur in the metal layer 20 when a rapid temperature change occurs, There is a problem in that it is separated from the ceramic base 10.

일례로, 세라믹 AMB 기판의 특성을 검사하기 위한 열 충격 시험(시험 조건: 세라믹 기판의 재질은 알루미나, ZTA(HPS), AlN이고, 1 Cycle은 대략 30분 정도, 사이클당 -50℃에서 150℃까지 온도 가변)하는 열 충격 시험을 수행하면, 대략 100 Cycle 정도에서 내부 균열 및 층분리가 발생한다.For example, a thermal shock test (test conditions: ceramic substrate material: alumina, ZTA (HPS), AlN) is used for inspecting the characteristics of a ceramic AMB substrate. One cycle is about 30 minutes, , The internal cracking and layer separation occurs at about 100 cycles.

세라믹 AMB 기판을 주로 전력 관련 기판으로 사용되기 때문에 장기 수명이 요구되고 있어, 내부 균열 및 층분리의 발생을 늦추기 위해 고강도를 갖는 Si3N4, SiC를 세라믹 기판에 적용하는 것이 검토되고 있다.Ceramic AMB substrates are mainly used as electric power-related substrates, so they are required to have a long service life. Therefore, it is considered to apply Si3N4 and SiC having high strength to ceramic substrates in order to delay the occurrence of internal cracks and layer separation.

하지만, Si3N4, SiC는 고강도를 갖지만 고가이기 때문에 제품 단가가 증가하여 제품 경쟁력이 저하되는 문제점이 있다.However, since Si3N4 and SiC have high strength but are expensive, there is a problem that the product cost increases and the product competitiveness deteriorates.

이에, 기존의 세라믹 재질을 사용하면서 금속층(20)의 모서리를 따라 복수의 딤플(22; Dimple, 또는 홀)을 형성한 딤플형 세라믹 AMB 기판이 개발되었다.Thus, a dimple-shaped ceramic AMB substrate having a plurality of dimples 22 (dimples or holes) formed along the edges of the metal layer 20 while using a conventional ceramic material has been developed.

도 2를 참조하면, 딤플형 세라믹 AMB 기판은 세라믹 기재(10)의 표면에 구리 등의 금속을 브레이징하여 금속층(20)을 형성하고, 금속층(20) 표면에 다수의 딤플(22)이 형성된 마스크(30)를 배치한 후 에칭액으로 금속층(20)의 둘레를 일정 부분과 홀 부분을 식각(Etching)하여 제조된다.2, the dimple-type ceramic AMB substrate is formed by brazing a metal such as copper on the surface of a ceramic substrate 10 to form a metal layer 20 and a mask having a plurality of dimples 22 formed on the surface of the metal layer 20 (30), and then etching a portion of the periphery of the metal layer (20) and the hole portion with an etching solution.

그에 따라, 딤플형 세라믹 AMB 기판은 금속층(20)의 둘레를 따라 복수의 딤플(22)이 형성되어, 급속한 온도 변화에서도 금속층(20)의 균열 및 층분리 발생을 방지할 수 있다.Accordingly, the dimple-shaped ceramic AMB substrate has a plurality of dimples 22 formed along the periphery of the metal layer 20, so that cracking and delamination of the metal layer 20 can be prevented even under a rapid temperature change.

하지만, 딤플형 세라믹 AMB 기판은 다수의 딤플(22)이 형성됨에 따라 금속층(20)의 면적이 감소하게 되어 전기전도도, 열저항 등의 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 세라믹 AMB 기판의 전기적 특성은 금속층(20)의 면적에 비례하는데, 딤플형 세라믹 AMB 기판은 금속층(20)에 다수의 딤플(22)이 형성됨에 따라 금속층(20)의 면적이 감소하여 전기적 특성이 감소하게 된다.However, the dimple-type ceramic AMB substrate has a problem that the area of the metal layer 20 is reduced due to the formation of a plurality of dimples 22, and electrical characteristics such as electrical conductivity and heat resistance are deteriorated. That is, the electrical characteristics of the ceramic AMB substrate are proportional to the area of the metal layer 20. The dimple-type ceramic AMB substrate has a reduced number of dimples 22 formed on the metal layer 20, The characteristics are reduced.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 딤플형 세라믹 AMB 기판은 전기적 특성의 저하를 방지하기 위해 금속층(20)의 일부에만 딤플(22)을 형성하는 경우, 딤플(22)이 형성되지 않은 영역에서 급속한 온도 변화에서 금속층(20) 내에 균열이 발생하거나, 금속층(20)이 세라믹 기재(10)로부터 분리되는 문제점이 있다.3, the dimple-type ceramic AMB substrate has a dimple 22 formed on only a part of the metal layer 20 in order to prevent deterioration of electrical characteristics. In the dimple-shaped ceramic AMB substrate, There is a problem that cracks are generated in the metal layer 20 at a rapid temperature change or that the metal layer 20 is separated from the ceramic base 10.

또한, 딤플형 세라믹 AMB 기판은 딤플(22)의 면적 점유율이 높아지게 되어 저항이 높아지고, 강도 및 세라믹 기재(10)와 금속층(20)의 접합 강도가 저하되어, 애플리케이션에서 요구되는 전기적 특성을 만족시킬 수 없는 문제점이 있다.In addition, the dimple-type ceramic AMB substrate has an increased area occupation ratio of the dimples 22, which increases the resistance and decreases the strength and the bonding strength between the ceramic base 10 and the metal layer 20 to satisfy the electrical characteristics required in the application There is no problem.

또한, 딤플형 세라믹 AMB 기판은 딤플(22)의 면적 점유율이 높아지기 때문에, 미세패턴에 적용할 수 없는 문제점이 있다.Further, the dimple-type ceramic AMB substrate has a problem in that it can not be applied to a fine pattern because the area occupancy of the dimples 22 is high.

한국특허공개 제10-2010-0068593호(명칭: 세라믹 소재 기판에 동박을 적층시키는 방법)Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0068593 (name: a method of laminating a copper foil on a ceramic substrate)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 세라믹 기재에 접합되는 금속층의 외주에 경사 돌출부를 형성하여 세라믹 기재와 금속층 간의 접합 강도가 증가하도록 한 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art described above and provides a ceramic substrate and a ceramic substrate manufacturing method in which an inclined protrusion is formed on the outer periphery of a metal layer bonded to a ceramic substrate to increase the bonding strength between the ceramic substrate and the metal layer .

본 발명은 세라믹 기재에 접합되는 금속층의 외주 중 단변, 꼭지점, 모서리 등과 같이 스트레스(stress)가 집중되는 외주에 세라믹 기재와 설정 각도 범위 이내의 경사를 갖는 경사 돌출부를 형성하여 세라믹 기재와 금속층 간의 접합 강도가 증가하도록 한 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.The present invention is characterized in that a slant projection having a slope within a set angle range with a ceramic base is formed on the outer periphery of a periphery of a metal layer bonded to a ceramic substrate such as a short side, a vertex, Another object of the present invention is to provide a ceramic substrate and a ceramic substrate manufacturing method in which strength is increased.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판은 세라믹 기재 및 세라믹 기재의 적어도 일면에 접합되는 금속층을 포함하고, 금속층은 외주에 경사 돌출부가 형성된다.In order to achieve the above object, a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention includes a ceramic substrate and a metal layer bonded to at least one surface of the ceramic substrate, and the metal layer has an inclined protrusion formed on the outer periphery.

이때, 경사 돌출부는 금속층의 외주 중 스트레스가 집중되는 일부 영역에 형성되는 다단 경사 돌출부를 포함하며, 다단 경사 돌출부는 복수의 오목부가 형성되고, 금속층의 단변, 모서리 및 꼭지점 중에 적어도 하나에 형성될 수 있다. 이때, 다단 경사 돌출부는 세라믹 기재와 27도 이상 33도 이하의 경사도를 갖고, 경사도는 다단 경사 돌출부가 세라믹 기재와 접하는 점과 오목부들 사이 형성되는 돌출부의 꼭지점을 연결한 선, 및 세라믹 기재의 표면 간의 각도일 수 있다.At this time, the slant projection includes a multi-stage slant projection formed in a part of the outer periphery of the metal layer where stress is concentrated. The multi-stage slant projection may have a plurality of recesses formed therein and may be formed on at least one of the short side, have. At this time, the multi-step slant projection has a slope of not less than 27 degrees and not more than 33 degrees with the ceramic base, the slope is a line connecting the point where the multi-stage slant projection touches the ceramic base and the vertex of the projection formed between the recesses, May be an angle between them.

한편, 경사 돌출부는 금속층의 다른 외주에 형성되는 테이퍼 경사 돌출부를 더 포함할 수 있다. 이때, 테이퍼 경사 돌출부는 세라믹 기재와 27도 이상 33도 이하의 경사도를 갖고, 경사도는 테이퍼 경사 돌출부가 금속층 및 세라믹 기재와 접하는 두 점을 연결한 선, 및 세라믹 기재의 표면 간의 각도일 수 있다.On the other hand, the slant projection may further include a taper slanting protrusion formed on the outer periphery of the metal layer. At this time, the tapered inclined projection has an inclination of not less than 27 degrees and not more than 33 degrees with the ceramic base, and the inclination may be an angle between the line connecting the two points of the tapered inclined projection contacting the metal layer and the ceramic base, and the surface of the ceramic base.

경사 돌출부는 곡선 형태의 경사를 갖고, 금속층의 외주와 연결되고 세라믹 기판에 직교하는 가상선보다 세라믹 기재의 외주 방향으로 돌출되고, 세라믹 기재 방향으로 갈수록 돌출 길이가 증가하고, 세라믹 기재 방향으로 오목한 형상으로 형성될 수 있다.The inclined projection has a curved inclination and protrudes in the outer circumferential direction of the ceramic base member connected to the outer periphery of the metal layer and orthogonal to the ceramic base plate and extends in the direction toward the ceramic base member and has a concave shape in the ceramic base direction .

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판 제조 방법은 세라믹 기재를 준비하는 단계, 세라믹 기재의 적어도 일면에 금속층을 형성하는 단계, 금속층의 일면에 마스크를 형성하는 단계 및 마스크에 의해 노출된 금속층을 식각하여 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a ceramic substrate, the method comprising: preparing a ceramic substrate; forming a metal layer on at least one surface of the ceramic substrate; forming a mask on one surface of the metal layer; And etching the exposed metal layer to form an oblique protrusion.

이때, 경사 돌출부를 형성하는 단계는 금속층의 외주 중 스트레스가 집중되는 일부 영역에 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함하며, 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계는 금속층의 단변, 모서리 및 꼭지점 중에 적어도 하나에 복수의 오목부가 형성된 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함하고, 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계는 세라믹 기재와 27도 이상 33도 이하의 경사도를 갖는 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함하고, 경사도는 다단 경사 돌출부가 세라믹 기재와 접하는 점과 오목부들 사이 형성되는 돌출부의 꼭지점을 연결한 선, 및 세라믹 기재의 표면 간의 각도일 수 있다.At this time, the step of forming the slant projection includes forming a multi-stage slant projection in a part of the periphery of the metal layer where the stress is concentrated, and the step of forming the multi-stage slant projection may include forming at least one of the short side, Wherein the step of forming the multi-step slant projection includes forming the multi-step slant projection having the ceramic substrate and the multi-step slant projection having an inclination of 27 degrees or more and 33 degrees or less, The line connecting the points where the multi-step inclined projection contacts with the ceramic base material and the vertexes of the projections formed between the recesses, and the angle between the surfaces of the ceramic base.

한편, 경사 돌출부를 형성하는 단계는 금속층의 나머지 외주에 테이퍼 경사 돌출부를 형성하는 단계를 더 포함하고, 테이퍼 경사 돌출부를 형성하는 단계는 금속층의 외주에 곡선 형태의 경사를 갖는 테이퍼 경사 돌출부를 형성하는 단계, 세라믹 기재와 27도 이상 33도 이하의 경사도를 갖는 테이퍼 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함하고, 경사도는 테이퍼 경사 돌출부가 금속층 및 세라믹 기재와 접하는 두 점을 연결한 선, 및 세라믹 기재의 표면 간의 각도일 수 있다.On the other hand, the step of forming the slant projection further includes the step of forming a taper slant projection on the outer periphery of the metal layer, wherein the step of forming the taper slant projection forms a taper slant projection having a curved slope on the outer periphery of the metal layer And forming a taper sloped projection having an inclination of not less than 27 degrees and not more than 33 degrees with the ceramic substrate, wherein the slope is defined by a line connecting the two points of the tapered sloped projection in contact with the metal layer and the ceramic substrate, May be an angle between them.

경사 돌출부를 형성하는 단계는 금속층의 외주와 연결되고 세라믹 기판에 직교하는 가상선보다 세라믹 기재의 외주 방향으로 돌출된 경사 돌출부를 형성하는 단계, 세라믹 기재 방향으로 갈수록 돌출 길이가 증가하는 경사 돌출부를 형성하는 단계, 경사 돌출부를 형성하는 단계는 세라믹 기재 방향으로 오목한 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the slant projection may include forming a slant projection connected to the outer periphery of the metal layer and projecting in the outer circumferential direction of the ceramic base relative to the virtual line orthogonal to the ceramic base plate and forming a slant projection with a protrusion length increasing toward the ceramic base direction The step of forming the slant projection may include the step of forming a slant projection concave in the direction of the ceramic substrate.

본 발명에 의하면, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 종래의 딤플형 세라믹 AMB 기판에 비해 금속층의 면적이 증가하여 전기전도도, 열저항 등의 전기적 특성이 향상되면서, 종래의 딤플형 세라믹 AMB 기판과 동등한 수준의 내균열성 및 내분리성을 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method are improved in electrical characteristics such as electrical conductivity and thermal resistance by increasing the area of the metal layer compared to the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, Level crack resistance and separability can be realized.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 종래의 딤플형 세라믹 AMB 기판에 비해 상대적으로 넓은 면적으로 형성되기 때문에 동등한 전기적 특성을 형성하는 경우 상대적으로 높은 내균열성 및 내분리성을 구현할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method are formed in a relatively large area as compared with the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, when the same electrical characteristics are formed, a relatively high resistance to cracking and durability can be realized have.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 종래의 딤플형 세라믹 AMB 기판에 비해 상대적으로 넓은 면적으로 형성되기 때문에 강도, 접합 강도를 강하게 유지할 수 있고, 미세패턴에도 적용할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method are formed in a relatively large area as compared with the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, strength and bonding strength can be strongly maintained and the present invention can be applied to a fine pattern.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 종래의 세라믹 AMB 기판에 비해 사용 수명을 연장하면서 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method have the effect of securing the reliability while prolonging service life as compared with the conventional ceramic AMB substrate.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 경사 돌출부의 형성시 마스크(즉, 드라이 필름)의 에칭형태를 조절함으로써, 2~3차례의 추가 에칭 작업을 수행하지 않기 때문에 후공정 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method do not perform the additional etching operation two or three times by adjusting the etching pattern of the mask (i.e., dry film) in forming the slant projection, It is effective.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 금속층에 경사 돌출부를 형성함으로써, 금속층 외주(Edge)에 에너지를 분산시켜 AMB IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 기판의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method have the effect of improving the long-term reliability of the AMB IGBT (insulated gate bipolar mode transistor) substrate by dispersing the energy in the outer periphery of the metal layer by forming the slant projection on the metal layer.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 금속층의 외주 중 단변, 꼭지점, 모서리 등과 같이 스트레스(stress)가 집중되는 외주에 세라믹 기재와 설정 각도 범위 이내의 경사를 갖는 다단 경사 돌출부를 형성하고, 금속층의 나머지 외주에 테이퍼 경사 돌출부를 형성함으로써, 접합 강도를 유지하면서 접합 스트레스를 최소화하는 두께를 형성하여 금속층이 세라믹 기재로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.In the ceramic substrate and ceramic substrate manufacturing method, a multi-tapered inclined projection having an inclination within a set angle range with the ceramic base is formed on the outer periphery where stress is concentrated such as a short side, a vertex, By forming the tapered inclined projection on the remaining outer periphery, it is possible to prevent the metal layer from being separated from the ceramic base by forming a thickness that minimizes the bonding stress while maintaining the bonding strength.

도 1 내지 도 3은 종래의 세라믹 기판을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판을 설명하기 위한 도면.
도 5 내지 도 8은 도 4의 금속층을 설명하기 위한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판 제조 방법을 설명하기 위한 도면.1 to 3 are views for explaining a conventional ceramic substrate.
4 is a view for explaining a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 5 to 8 are views for explaining the metal layer of FIG. 4;
9 and 10 are views for explaining a method of manufacturing a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. . In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판(100)은 세라믹 기재(120) 및 금속층(140)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, a ceramic substrate 100 according to an embodiment of the present invention includes a ceramic substrate 120 and a metal layer 140.

세라믹 기재(120)는 ZTA(Zirconia Toughened Alumina), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(알루미나, Al2O3), 질화규소(SiN, Si3N4) 중 하나의 세라믹 재질로 형성된다. 세라믹 기재(120)는 ZTA, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 질화규소 중 하나 이상을 포함하는 합성 세라믹 재질로 형성될 수도 있다.The ceramic substrate 120 is formed of a ceramic material such as Zirconia Toughened Alumina (ZTA), aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (alumina, Al2O3), silicon nitride (SiN, Si3N4). The ceramic substrate 120 may be formed of a synthetic ceramic material including at least one of ZTA, aluminum nitride, aluminum oxide, and silicon nitride.

예를 들어, 세라믹 기재(120)는 ZTA가 대략 9% 또는 15% 정도의 조성비를 갖고, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 질화규소 중 적어도 하나가 나머지 조성비(대략 91%, 85% 정도)를 갖도록 형성될 수 있다.For example, the ceramic substrate 120 may be formed such that ZTA has a composition ratio of about 9% or 15%, and at least one of aluminum nitride, aluminum oxide, and silicon nitride has a remaining composition ratio (about 91%, about 85% .

세라믹 기재(120)는 이외에도 전력 모듈 등에 사용 가능한 세라믹 소재로 변형 실시 가능하다.The ceramic base material 120 can be transformed into a ceramic material that can be used for a power module or the like.

세라믹 기재(120)는 조성비에 따라 대략 0.32 mm 내지 0.635 mm 정도의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 세라믹 기재(120)는 금속층(140)과의 접합력을 강화시키기 위해 표면에 화학약품 또는 물리적 연마를 통해 미세 돌기부가 형성될 수도 있다. The ceramic substrate 120 may be formed to have a thickness of about 0.32 mm to 0.635 mm depending on the composition ratio. At this time, the ceramic substrate 120 may be formed with fine protrusions through chemical or physical polishing on the surface thereof in order to strengthen the bonding strength with the metal layer 140.

금속층(140)은 금속 박막으로 구성된다. 이때, 금속층(140)은 구리(Cu) 분말로 형성된 동박으로 형성될 수 있다. 금속층(140)은 구리(Cu) 분말, 은(Ag) 분말, 알루미늄(Al) 분말, 니켈(Ni) 분말, 주석(Sn) 분말, 인(In) 분말 중 어느 하나를 포함하는 금속 박막 또는 혼합 금속 박막으로 형성될 수 있다. 금속층(140)은 TiCu, NiTi, TiCu, NiNb, CuMo, TiAg 등과 같은 혼합 금속 박막으로 형성될 수도 있다.The metal layer 140 is composed of a metal thin film. At this time, the metal layer 140 may be formed of a copper foil formed of copper (Cu) powder. The metal layer 140 may be formed of a metal thin film or a metal thin film containing any one of copper (Cu) powder, silver (Ag) powder, aluminum (Al) powder, nickel (Ni) powder, tin And may be formed of a metal thin film. The metal layer 140 may be formed of a mixed metal thin film such as TiCu, NiTi, TiCu, NiNb, CuMo, and TiAg.

금속층(140)은 세라믹 기재(120)의 적어도 일면에 접합된다. 즉, 금속층(140)은 브레이징 공정을 통해 세라믹 기재(120)의 일면에 직접 접합된다. 이때, 금속층(140)은 세라믹 기재(120)와의 사이에 개재되는 접합층을 통해 세라믹 기재(120)에 접합될 수도 있다.The metal layer 140 is bonded to at least one surface of the ceramic substrate 120. That is, the metal layer 140 is directly bonded to one surface of the ceramic base 120 through a brazing process. At this time, the metal layer 140 may be bonded to the ceramic base material 120 through a bonding layer interposed between the metal layer 140 and the ceramic base material 120.

금속층(140)은 세라믹 기재(120)보다 좁은 면적으로 갖도록 형성되며, 금속층(140)의 외주가 세라믹 기재(120)의 외주와 소정 간격 이격되어 세라믹 기재(120)의 일면 내측에 접합된다.The metal layer 140 is formed to have a narrower area than the ceramic substrate 120 and the outer periphery of the metal layer 140 is spaced apart from the outer periphery of the ceramic substrate 120 by a predetermined distance and bonded to the inside of one surface of the ceramic substrate 120.

금속층(140)은 하부로 갈수록 세라믹 기재(120)의 외주 방향으로 경사를 갖는 경사 돌출부가 외주에 형성된다. 이때, 금속층(140)은 테이퍼(Taper) 경사 돌출부 및 다단 경사 돌출부 중에 적어도 하나가 외주에 형성될 수 있다.The metal layer 140 is formed on the outer periphery of an inclined projection having an inclination in the outer peripheral direction of the ceramic base 120 toward the bottom. At this time, at least one of the taper slant projections and the multi-stage slant projections may be formed on the outer periphery of the metal layer 140.

도 5에 도시된 바와 같이, 금속층(140)에 형성되는 곡선 형태의 경사를 갖는 테이퍼 경사 돌출부(142)가 형성될 수 있다.As shown in FIG. 5, a tapered inclined protrusion 142 having a curved inclination formed in the metal layer 140 may be formed.

테이퍼 경사 돌출부(142)는 금속층(140)의 외주 상부와 연결되고 세라믹 기판(100)에 직교하는 가상선(A)보다 세라믹 기재(120)의 외주 방향으로 돌출되도록 형성된다. 테이퍼 경사 돌출부(142)는 곡선 형태의 경사를 갖는 형상으로, 세라믹 기재(120) 방향으로 오목한 형상으로 형성될 수 있다.The tapered inclined projection 142 is formed so as to protrude in the outer circumferential direction of the ceramic base material 120 from the imaginary line A connected to the outer peripheral upper portion of the metal layer 140 and perpendicular to the ceramic substrate 100. The tapered inclined projection 142 may have a curved inclined shape and may have a concave shape in the direction of the ceramic base 120.

도 6에 도시된 바와 같이, 금속층(140)은 복수의 오목부(146)가 형성된 다단 경사 돌출부(144)가 형성될 수도 있다. 즉, 금속층(140)은 2개의 오목부(146)가 형성된 다단 경사 돌출부(144)가 형성될 수 있다. As shown in FIG. 6, the metal layer 140 may be formed with a multi-stage inclined projection 144 having a plurality of recesses 146 formed thereon. That is, the metal layer 140 may be formed with a multi-step inclined projection 144 having two concave portions 146 formed therein.

물론, 금속층(140)은 3개의 오목부(146)가 형성된 다단 경사 돌출부(144)가 형성될 수도 있다. 이때, 다단 경사 돌출부(144)는 오목부(146)와 오목부(146)가 접하는 부분에 뾰족한 형상의 돌출부가 형성될 수 있다.Of course, the metal layer 140 may be formed with a multi-tapered inclined projection 144 having three recesses 146 formed therein. At this time, the multi-step inclined projection 144 may have a sharp protrusion at a portion where the concave portion 146 and the concave portion 146 are in contact with each other.

금속층(140)은 외주의 두께가 증가할수록 세라믹 기재(120)와의 접합 스트레스가 증가한다. 접합 스트레스가 증가하면 급속한 온도 변화에서 금속층(140)이 세라믹 기재(120)로부터 분리될 수 있다.As the thickness of the outer periphery of the metal layer 140 increases, the bonding stress with the ceramic base 120 increases. If the bonding stress is increased, the metal layer 140 can be separated from the ceramic base 120 at a rapid temperature change.

금속층(140)이 세라믹 기재(120)로부터 분리되는 것을 방지하기 위해서 접합 강도를 유지하면서 접합 스트레스를 최소화해야 하기 때문에, 금속층(140)의 외주에 세라믹 기재(120)와 설정 각도 범위 이내의 경사도를 갖는 경사 돌출부(테이퍼 경사 돌출부(142), 다단 경사 돌출부(144))를 형성하여 두께를 최소화한다. 여기서, 경사도는 경사 돌출부가 금속층(140) 및 세라믹 기재(120)와 접하는 두 점을 연결한 선과 세라믹 기재(120)의 표면 간의 각도인 것을 일례로 한다.It is necessary to minimize the stress of bonding while maintaining the bonding strength in order to prevent the metal layer 140 from separating from the ceramic base 120. The inclination of the ceramic base 120 and the inclination within the set angle range (Tapered inclined projection 142, multi-tapered projection 144) to minimize thickness. Here, the slope is an example in which the inclined projection is an angle between a line connecting the metal layer 140 and two points in contact with the ceramic base 120 and the surface of the ceramic base 120.

이때, 도 7을 참조하면, 경사 돌출부(142, 144)는 접합 스트레스를 최소화하기 위해 세라믹 기재(120)와 대략 33°이하의 경사도(θ)를 갖도록 형성된다. 여기서, 경사도가 너무 낮게 형성되면 접합 강도가 저하되어 경사 돌출부(142, 144)가 세라믹 기재(120)로부터 분리될 수 있으므로, 경사 돌출부(142, 144)는 접합 스트레스를 최소화하기 위해 세라믹 기재(120)와 대략 27°이상 33°이하의 경사도(θ)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 7, the slant projections 142 and 144 are formed to have a slope (?) Of about 33 degrees or less with respect to the ceramic base 120 in order to minimize bonding stress. Here, if the inclination degree is too low, the joining strength is lowered so that the inclined projections 142 and 144 can be separated from the ceramic substrate 120, so that the inclined projections 142 and 144 can be easily separated from the ceramic substrate 120 ) And an inclination degree (?) Of approximately 27 ° to 33 °.

한편, 도 8을 참조하면, 금속층(140)은 접합 스트레스가 집중되는 외주의 일부 영역(148)에 다단 경사 돌출부(144)가 형성되고, 다른 일부에 테이퍼 경사 돌출부(142)가 형성될 수 있다.8, in the metal layer 140, the multi-tapered inclined projection 144 may be formed in a part of the outer periphery 148 where the bonding stress is concentrated, and the tapered inclined projection 142 may be formed in the other part .

즉, 금속층(140)은 단변, 꼭지점, 모서리 등과 같이 일부 영역(148)에 접합 스트레스가 집중되므로, 금속층(140)의 외주 중 단변, 꼭지점, 모서리 등에 해당하는 일부에는 상대적으로 두께를 얇게 형성할 수 있는 다단 경사 돌출부(144)가 형성되고, 나머지 외주의 일부에는 테이퍼 경사 돌출부(142)가 형성된다.That is, since the stress of bonding is concentrated on the partial region 148 of the metal layer 140 such as a short side, a vertex, and an edge, the metal layer 140 is formed relatively thin in a portion corresponding to the short sides, And a tapered slant projection 142 is formed in a part of the remaining outer periphery.

이때, 테이퍼 경사 돌출부(142) 및 다단 경사 돌출부(144)는 세라믹 기재(120)와 설정 각도 범위(예를 들면, 대략 27°이상 33°이하) 이내의 경사도를 갖도록 형성될 수 있다.At this time, the tapered inclined projection 142 and the multi-tapered inclined projection 144 may be formed to have an inclination within a set angle range (for example, about 27 degrees to 33 degrees) with respect to the ceramic base 120.

여기서, 경사도는 테이퍼 경사 돌출부(142)가 금속층(140) 및 세라믹 기재(120)와 접하는 두 점을 연결한 선과 세라믹 기재(120)의 표면 간의 각도이거나, 다단 경사 돌출부(144)가 세라믹 기재(120)와 접하는 점과 오목부(166)들 사이 형성되는 돌출부의 꼭지점을 연결한 선 및 세라믹 기재(120)의 표면 간의 각도일 수 있다.Here, the inclination is an angle between the line connecting the two points of the tapered inclined projection 142 contacting the metal layer 140 and the ceramic base material 120 and the surface of the ceramic base material 120 or the inclination projection 144 of the multi- 120 and the line connecting the vertexes of the protrusions formed between the recesses 166 and the surface of the ceramic base 120. [

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판 제조 방법은 세라믹 기재(120) 준비 단계(S110), 금속층(140)을 형성하는 단계(S130), 마스크(160) 형성 단계(S150), 경사 돌출부 형성 단계(S170) 및 마스크(160) 제거 단계(S190)를 포함한다.9 and 10, a method of manufacturing a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention includes preparing a ceramic substrate 120 (S110), forming a metal layer 140 (S130), forming a mask 160 (S150), a slant projection forming step (S170), and a mask removing step (S190).

세라믹 기재(120) 준비 단계(S110)는 ZTA, 질화알루미늄, 산화알루미늄(알루미나), 질화규소 중 하나의 세라믹 재질로 형성되는 세라믹 기재(120)를 준비한다. 이때, 세라믹 기재(120) 준비 단계(S110)는 ZTA, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 질화규소 중 하나 이상을 포함하는 합성 세라믹 재질로 형성될 수도 있다.In preparing the ceramic substrate 120, a ceramic substrate 120 made of one of ZTA, aluminum nitride, aluminum oxide (alumina), and silicon nitride is prepared. At this time, the step of preparing the ceramic substrate 120 (S110) may be formed of a synthetic ceramic material including at least one of ZTA, aluminum nitride, aluminum oxide, and silicon nitride.

예를 들어, 세라믹 기재(120) 준비 단계(S110)는 ZTA가 대략 9% 또는 15% 정도의 조성비를 갖고, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 질화규소 중 적어도 하나가 나머지 조성비(대략 91%, 85% 정도)를 갖는 세라믹 기재(120)를 준비한다.For example, in the step of preparing the ceramic substrate 120 (S110), ZTA has a composition ratio of about 9% or 15%, and at least one of aluminum nitride, aluminum oxide and silicon nitride has a composition ratio of about 91% ) Is prepared.

세라믹 기재(120) 준비 단계(S110)는 조성비에 따라 대략 0.32 mm 내지 0.635 mm 정도의 두께를 갖는 세라믹 기재(120)를 준비한다.In preparing the ceramic substrate 120 (S110), a ceramic substrate 120 having a thickness of about 0.32 mm to 0.635 mm is prepared according to the composition ratio.

이때, 세라믹 기재(120) 준비 단계(S110)는 금속층(140)과의 접합력을 강화시키기 위해 세라믹 기재(120)의 표면에 미세 돌기부를 형성할 수도 있다. 즉, 세라믹 기재(120) 준비 단계(S110)는 약품을 이용한 화학적 처리 또는 연마, 샌드 블라스트 등을 이용한 물리적 처리로 세라믹 기재(120)의 표면을 거칠게 하여 미세 돌기부를 형성한다. 이외에도 세라믹 기재(120)의 표면을 거칠게 하는 어떠한 예로도 변형실시될 수 있다.At this time, in the step of preparing the ceramic substrate 120 (S110), fine protrusions may be formed on the surface of the ceramic substrate 120 to enhance the bonding strength with the metal layer 140. That is, in the step of preparing the ceramic substrate 120 (S110), the surface of the ceramic substrate 120 is roughened by chemical treatment using chemicals, polishing, sandblasting, or the like to form microprojections. Any other example of roughening the surface of the ceramic substrate 120 may be modified.

금속층(140) 형성 단계(S130)는 세라믹 기재(120)의 적어도 일면에 금속층(140)을 형성한다. 이때, 금속층(140) 형성 단계(S130)는 금속 박막을 세라믹 기재(120)의 적어도 일면에 접합하여 금속층(140)을 형성한다. 금속층(140) 형성 단계(S130)는 세라믹 기재(120)의 적어도 일면을 모두 덮도록 금속층(140)을 형성한다.In the step of forming the metal layer 140 (S130), a metal layer 140 is formed on at least one surface of the ceramic substrate 120. At this time, in the step of forming the metal layer 140 (S130), the metal thin film is bonded to at least one surface of the ceramic substrate 120 to form the metal layer 140. The metallic layer 140 is formed to cover at least one surface of the ceramic substrate 120. In this case,

금속층(140) 형성 단계(S130)는 브레이징 공정을 통해 세라믹 기재(120)의 일면에 금속 박막을 접합하여 금속층(140)을 형성하거나, 세라믹 기재(120)와 급속 박막 사이에 접합층을 개재하여 금속층(140)을 형성할 수 있다.The metal layer 140 may be formed by forming a metal layer 140 by bonding a metal thin film to one surface of the ceramic substrate 120 through a brazing process or by using a bonding layer between the ceramic substrate 120 and the rapid thin film The metal layer 140 can be formed.

금속층(140) 형성 단계(S130)는 구리(Cu) 분말, 은(Ag) 분말, 알루미늄(Al) 분말, 니켈(Ni) 분말, 주석(Sn) 분말, 인(In) 분말 중 어느 하나를 포함하는 금속 박막 또는 혼합 금속 박막을 세라믹 기재(120)의 일면에 접합하여 금속층(140)을 형성할 수 있다.The metal layer 140 may include at least one of copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), nickel (Ni), tin A metal thin film or a mixed metal thin film may be bonded to one surface of the ceramic substrate 120 to form the metal layer 140.

금속층(140) 형성 단계(S130)는 TiCu, NiTi, TiCu, NiNb, CuMo, TiAg 등과 같은 혼합 금속 박막을 세라믹 기재(120)의 일면에 접합하여 금속층(140)을 형성할 수도 있다.The metal layer 140 may be formed by bonding a mixed metal thin film such as TiCu, NiTi, TiCu, NiNb, CuMo, and TiAg to one surface of the ceramic substrate 120 in the step of forming the metal layer 140.

마스크(160) 형성 단계(S150)는 금속층(140)의 일면에 마스크(160)를 형성한다. 즉, 마스크(160) 형성 단계(S150)는 테이퍼 경사 돌출부(142)의 형성을 위해 금속층(140)의 면적보다 좁은 면적을 갖는 마스크(160; 예를 들면, 드라이 필름)를 금속층(140)의 일면에 배치한다. 마스크(160) 형성 단계(S150)는 금속층(140)의 외주와 마스크(160)의 외주가 상호 이격되도록 배치하여 마스크(160)가 금속층(140)의 일면 내측에 배치되도록 한다. The mask 160 formation step S150 forms a mask 160 on one side of the metal layer 140. [ That is, in the step of forming the mask 160 (S150), a mask 160 (for example, a dry film) having an area narrower than the area of the metal layer 140 for forming the tapered inclined projection 142 is formed on the metal layer 140 And placed on one side. The mask 160 is formed so that the outer periphery of the metal layer 140 and the outer periphery of the mask 160 are spaced apart from each other so that the mask 160 is disposed inside one surface of the metal layer 140.

한편, 마스크(160) 형성 단계(S150)는 금속층(140)의 일면에 복수의 마스크(160)를 형성할 수도 있다. 즉, 마스크(160) 형성 단계(S150)는 다단 경사 돌출부(144)의 형성을 위해 둘 이상의 마스크(160)를 금속층(140)의 일면에 형성할 수도 있다.Meanwhile, in the step of forming the mask 160 (S150), a plurality of masks 160 may be formed on one surface of the metal layer 140. That is, in the step of forming the mask 160 (S150), two or more masks 160 may be formed on one side of the metal layer 140 to form the multi-stepped slant projection 144. [

마스크(160) 형성 단계(S150)는 배치된 마스크(160)를 노광하여 경화시켜 금속층(140)의 일면에 마스크(160)를 형성한다. 이때, 마스크(160) 형성 단계(S150)는 금속층(140)의 외주 중 단변, 꼭지점, 모서리 등의 일부에는 상대적으로 두께를 얇게 형성할 수 있는 다단 경사 돌출부(144)를 형성하기 위한 마스크(160)를 형성하고, 나머지 외주의 일부에는 테이퍼 경사 돌출부(142)를 형성하기 위한 마스크(160)를 형성할 수 있다.The mask 160 forming step S150 exposes and cures the disposed mask 160 to form a mask 160 on one side of the metal layer 140. [ At this time, the mask 160 forming step S150 may include forming a mask 160 for forming a multi-tapered inclined protrusion 144 that can be formed relatively thin in a part of a short side, a vertex, an edge or the like of the outer periphery of the metal layer 140 And a mask 160 for forming the tapered slant projection 142 may be formed on a part of the outer periphery.

경사 돌출부 형성 단계(S170)는 금속층(140)을 에칭하여 외주에 경사 돌출부를 형성한다. 이때, 경사 돌출부 형성 단계(S170)는 마스크(160)에 의해 노출된 금속층(140)의 일부(즉, 금속층(140)의 외주부)를 에칭액(예를 들면, 염화제이철(FeCl3))으로 식각하여, 금속층(140)의 하부로 갈수록 세라믹 기재(120)의 외주 방향으로 경사를 갖는 경사 돌출부를 형성한다.In the slant projection forming step S170, the metal layer 140 is etched to form slant projections on the outer periphery. At this time, in the slant projection forming step S170, a part of the metal layer 140 exposed by the mask 160 (that is, the outer peripheral portion of the metal layer 140) is etched with an etching solution (for example, ferric chloride (FeCl3) And an inclined projection having an inclination in the outer peripheral direction of the ceramic base 120 toward the bottom of the metal layer 140 is formed.

경사 돌출부 형성 단계(S170)는 금속층(140)의 외부에 테이퍼 경사 돌출부(142) 및 다단 경사 돌출부(144) 중에 적어도 하나를 형성한다. 즉, 경사 돌출부 형성 단계(S170)는 금속층(140)의 외주 상부와 연결되고 세라믹 기판(100)에 직교하는 가상선을 기준으로 세라믹 기재(120)의 외주 방향으로 돌출되고, 곡선 형태의 경사를 갖는 테이퍼 경사 돌출부(142) 또는 복수의 오목부(146)가 형성된 다단 경사 돌출부(142)를 형성한다.The slant projection forming step S170 forms at least one of the taper slant projection 142 and the multi-stage slant projection 144 on the outside of the metal layer 140. [ That is, the sloping protrusion forming step S170 is performed in such a manner that it is protruded in the outer circumferential direction of the ceramic base member 120 on the basis of a virtual line orthogonal to the ceramic substrate 100, connected to the outer periphery of the metal layer 140, The tapered inclined projection 142 having the tapered inclined projection 142 or the concave portion 146 is formed.

이때, 경사 돌출부 형성 단계(S170)는 접합 스트레스가 집중되는 외주 일부에 다단 경사 돌출부(144)를 형성하고, 나머지 외주에 테이퍼 경사 돌출부(142)를 형성할 수 있다. 즉, 금속층(140)은 단변, 꼭지점, 모서리 등과 같이 일부 영역(148)에 접합 스트레스가 집중되므로, 경사 돌출부 형성 단계(S170)는 금속층(140)의 외주 중 단변, 꼭지점, 모서리 등에 해당하는 일부에는 상대적으로 두께를 얇게 형성할 수 있는 다단 경사 돌출부(144)를 형성한다. 경사 돌출부 형성 단계(S170)는 상대적으로 적은 접합 스트레스를 받는 나머지 외주의 일부(예를 들면, 장변)에는 테이퍼 경사 돌출부(142)가 형성된다.At this time, in the slant projection forming step S170, the multi-stage slant projection 144 may be formed on a part of the outer periphery where the bonding stress is concentrated, and the taper slant projection 142 may be formed on the remaining outer periphery. That is, since the bonding stress is concentrated on the partial region 148 of the metal layer 140 such as a short side, a vertex, an edge, etc., the slant projection forming step S170 may include a step A multi-tapered inclined projection 144 can be formed which is relatively thin. In the inclined protrusion forming step S170, the tapered inclined protrusion 142 is formed at a part of the outer periphery (for example, the long side) which receives a relatively small bonding stress.

경사 돌출부 형성 단계(S170)는 기본형 세라믹 AMB 기판과 동일한 농도, 시간, 속도(정도)로 에칭하는 경우 금속층(140)의 외주부가 내측으로 라운드진 형태로 형성된다.In the sloping protrusion forming step S170, when the etching is performed at the same concentration, time, and speed as the basic ceramic AMB substrate, the outer periphery of the metal layer 140 is rounded inward.

따라서, 경사 돌출부 형성 단계(S170)는 기본형 세라믹 AMB 기판의 제조시 사용되는 에칭액보다 낮은 농도의 에칭액으로 금속층(140)의 외주부를 식각하거나, 에칭 시간을 짧게 하거나, 에칭 속도(정도)를 느리게 하는 것이 바람직하다.Therefore, the slant projection forming step S170 may be performed by etching the outer peripheral portion of the metal layer 140 with an etching solution having a concentration lower than that of the etching solution used in manufacturing the basic ceramic AMB substrate, shortening the etching time, .

이에, 종래의 기본형 세라믹 AMB 기판의 제조시 에칭 가공도를 100%로 가정할 경우, 경사 돌출부 형성 단계(S170)는 대략 85% 정도의 에칭 가공도로 경사 돌출부를 형성한다.Accordingly, when the etching degree of the conventional basic ceramic AMB substrate is assumed to be 100%, the inclined protrusion forming step S170 forms an inclined protrusion with an etching process of about 85%.

물론, 경사 돌출부 형성 단계(S170)는 기본형 세라믹 AMB 기판의 제조시 에칭 속도보다 느린 에칭 속도로 금속층(140)의 외주부를 식각하거나, 기본형 세라믹 AMB 기판의 제조시 에칭 시간보다 짧은 에칭 시간으로 금속층(140)의 외주부를 식각할 수도 있다.Of course, the inclined protrusion forming step S170 may be performed by etching the outer circumferential portion of the metal layer 140 at an etching rate that is slower than the etching rate at the time of manufacturing the basic ceramic AMB substrate, or etching the metal layer 140 at an etching time shorter than the etching time 140 may be etched.

경사 돌출부 형성 단계(S170)에서는 세라믹 기재(120)와 설정 각도 범위 이내의 경사도를 갖는 경사 돌출부를 형성한다. 여기서, 경사도는 테이퍼 경사 돌출부(142)가 금속층(140) 및 세라믹 기재(120)와 접하는 두 점을 연결한 선과 세라믹 기재(120)의 표면 간의 각도이거나, 다단 경사 돌출부(144)가 세라믹 기재(120)와 접하는 점과 오목부(166)들 사이 형성되는 돌출부의 꼭지점을 연결한 선 및 세라믹 기재(120)의 표면 간의 각도일 수 있다.In the inclined protrusion forming step S170, the inclined projection having inclination within the set angle range with the ceramic base 120 is formed. Here, the inclination is an angle between the line connecting the two points of the tapered inclined projection 142 contacting the metal layer 140 and the ceramic base material 120 and the surface of the ceramic base material 120 or the inclination projection 144 of the multi- 120 and the line connecting the vertexes of the protrusions formed between the recesses 166 and the surface of the ceramic base 120. [

금속층(140)은 외주의 두께가 증가할수록 세라믹 기재(120)와의 접합 스트레스가 증가한다. 접합 스트레스가 증가하면 급속한 온도 변화에서 금속층(140)이 세라믹 기재(120)로부터 분리될 수 있다.As the thickness of the outer periphery of the metal layer 140 increases, the bonding stress with the ceramic base 120 increases. If the bonding stress is increased, the metal layer 140 can be separated from the ceramic base 120 at a rapid temperature change.

금속층(140)가 세라믹 기재(120)로부터 분리되는 것을 방지하기 위해서 접합 강도를 유지하면서 접합 스트레스를 최소화해야 하기 때문에, 금속층(140)의 외주에 세라믹 기재(120)와 설정 각도 범위 이내의 경사도를 갖는 경사 돌출부(142, 144)를 형성하여 두께를 최소화한다.The ceramic substrate 120 and the inclination angle within the set angular range are set to be equal to the outer circumference of the metal layer 140 because the bonding stress must be minimized while the bonding strength is maintained in order to prevent the metal layer 140 from being separated from the ceramic substrate 120 The slant projections 142 and 144 are formed to minimize the thickness.

이때, 경사 돌출부(142, 144)는 접합 스트레스를 최소화하기 위해 세라믹 기재(120)와 대략 33°이하의 경사도(θ)를 갖도록 형성된다. 여기서, 경사도가 너무 낮게 형성되면 접합 강도가 저하되어 경사 돌출부(142, 144)가 세라믹 기재(120)로부터 분리될 수 있으므로, 경사 돌출부(142, 144)는 접합 스트레스를 최소화하기 위해 세라믹 기재(120)와 대략 27°이상 33°이하의 경사도(θ)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the slant projections 142 and 144 are formed to have a slope (?) Of about 33 degrees or less with respect to the ceramic base 120 in order to minimize bonding stress. Here, if the inclination degree is too low, the joining strength is lowered so that the inclined projections 142 and 144 can be separated from the ceramic substrate 120, so that the inclined projections 142 and 144 can be easily separated from the ceramic substrate 120 ) And an inclination degree (?) Of approximately 27 ° to 33 °.

마스크(160) 제거 단계(S190)는 금속층(140)에 경사 돌출부를 형성한 후 에칭액을 통해 금속층(140)의 일면에 배치된 마스크(160)를 식각한다. 이를 통해, 마스크(160) 식각 단계(S190)에서 마스크(160)가 제거되어 최종 상태의 세라믹 기판(100)이 제작된다.In the step of removing the mask 160, a slant protrusion is formed on the metal layer 140, and then the mask 160 disposed on one surface of the metal layer 140 is etched through the etchant. In this way, the mask 160 is removed in the step of etching the mask 160 (S190) to produce the final ceramic substrate 100.

상술한 바와 같이, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 종래의 딤플형 세라믹 AMB 기판에 비해 금속층의 면적이 증가하여 전기전도도, 열저항 등의 전기적 특성이 향상되면서, 종래의 딤플형 세라믹 AMB 기판과 동등한 수준의 내균열성 및 내분리성을 구현할 수 있는 효과가 있다.As described above, the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method are improved in electric characteristics such as electrical conductivity and thermal resistance by increasing the area of the metal layer compared to the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, Level crack resistance and separability can be realized.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 종래의 딤플형 세라믹 AMB 기판에 비해 상대적으로 넓은 면적으로 형성되기 때문에 동등한 전기적 특성을 형성하는 경우 상대적으로 높은 내균열성 및 내분리성을 구현할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method are formed in a relatively large area as compared with the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, when the same electrical characteristics are formed, a relatively high resistance to cracking and durability can be realized have.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 종래의 딤플형 세라믹 AMB 기판에 비해 상대적으로 넓은 면적으로 형성되기 때문에 강도, 접합 강도를 강하게 유지할 수 있고, 미세패턴에도 적용할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method are formed in a relatively large area as compared with the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, strength and bonding strength can be strongly maintained and the present invention can be applied to a fine pattern.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 종래의 세라믹 AMB 기판에 비해 사용 수명을 연장하면서 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method have the effect of securing the reliability while prolonging service life as compared with the conventional ceramic AMB substrate.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 경사 돌출부의 형성시 마스크(즉, 드라이 필름)의 에칭형태를 조절함으로써, 2~3차례의 추가 에칭 작업을 수행하지 않기 때문에 후공정 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method do not perform the additional etching operation two or three times by adjusting the etching pattern of the mask (i.e., dry film) in forming the slant projection, It is effective.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 금속층에 경사 돌출부를 형성함으로써, 금속층 외주(Edge)에 에너지를 분산시켜 AMB IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 기판의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the ceramic substrate and the ceramic substrate manufacturing method have the effect of improving the long-term reliability of the AMB IGBT (insulated gate bipolar mode transistor) substrate by dispersing the energy in the outer periphery of the metal layer by forming the slant projection on the metal layer.

또한, 세라믹 기판 및 세라믹 기판 제조 방법은 금속층의 외주 중 단변, 꼭지점, 모서리 등과 같이 스트레스(stress)가 집중되는 외주에 세라믹 기재와 설정 각도 범위 이내의 경사를 갖는 다단 경사 돌출부를 형성하고, 금속층의 나머지 외주에 테이퍼 경사 돌출부를 형성함으로써, 접합 강도를 유지하면서 접합 스트레스를 최소화하는 두께를 형성하여 금속층이 세라믹 기재로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.In the ceramic substrate and ceramic substrate manufacturing method, a multi-tapered inclined projection having an inclination within a set angle range with the ceramic base is formed on the outer periphery where stress is concentrated such as a short side, a vertex, By forming the tapered inclined projection on the remaining outer periphery, it is possible to prevent the metal layer from being separated from the ceramic base by forming a thickness that minimizes the bonding stress while maintaining the bonding strength.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It will be understood that the invention may be practiced.

100: 세라믹 기판 120: 세라믹 기재
140: 금속층 142: 테이퍼 경사 돌출부
144: 다단 경사 돌출부 146: 오목부100: ceramic substrate 120: ceramic substrate
140: metal layer 142: tapered inclined projection
144: multi-step inclined projection part 146: concave part

Claims (20)

세라믹 기재의 적어도 일면에 접합되는 금속층을 포함하고,
상기 금속층은 외주에 경사 돌출부가 형성되며,
상기 경사 돌출부는 상기 금속층의 외주 중 스트레스가 집중되는 일부 영역에 형성되는 다단 경사 돌출부 및
상기금속층의 다른 외주에 형성되는 테이퍼 경사 돌출부를 포함하고,
상기 다단 경사 돌출부는 복수의 오목부가 형성되고, 오목부와 오목부가 접하는 부분에 뾰족한 형상의 돌출부가 형성되며,
상기 금속층의 단변, 모서리 및 꼭지점 중에 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 기판.And a metal layer joined to at least one surface of the ceramic base,
Wherein the metal layer is formed with an inclined protrusion on an outer periphery thereof,
Wherein the slant projection includes a multi-stage slant projection formed on a part of the periphery of the metal layer where stress is concentrated,
And a tapered inclined projection formed on the other outer periphery of the metal layer,
Wherein the multi-step inclined projection has a plurality of concave portions, a protruding portion having a pointed shape is formed at a portion where the concave portion and the concave portion are in contact with each other,
Wherein the metal layer is formed on at least one of a short side, a corner, and a vertex of the metal layer. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다단 경사 돌출부는 상기 세라믹 기재와 27도 이상 33도 이하의 경사도를 갖고,
상기 경사도는 상기 다단 경사 돌출부가 상기 세라믹 기재와 접하는 점과 오목부들 사이 형성되는 돌출부의 꼭지점을 연결한 선, 및 상기 세라믹 기재의 표면 간의 각도인 세라믹 기판.The method according to claim 1,
Wherein the multi-step inclined projection has an inclination of 27 degrees or more and 33 degrees or less with the ceramic base,
Wherein the inclination is an angle between a line connecting the point where the multi-step inclined projection and the ceramic base are in contact with the vertex of the projection formed between the recesses, and the surface of the ceramic base. 삭제delete 제3항에 있어서,
상기 테이퍼 경사 돌출부는 상기 세라믹 기재와 27도 이상 33도 이하의 경사도를 갖고, 상기 경사도는 상기 테이퍼 경사 돌출부가 상기 금속층 및 상기 세라믹 기재와 접하는 두 점을 연결한 선, 및 상기 세라믹 기재의 표면 간의 각도인 세라믹 기판.The method of claim 3,
Wherein the tapered inclined projection has an inclination of not less than 27 degrees and not more than 33 degrees with the ceramic base material and the inclination is such that the tapered inclined projection has a line connecting two points in contact with the metal layer and the ceramic base, Ceramic substrate. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 경사 돌출부는 상기 금속층의 외주와 연결되고 상기 세라믹 기판에 직교하는 가상선보다 상기 세라믹 기재의 외주 방향으로 돌출된 세라믹 기판.The method according to claim 1,
Wherein the slant projecting portion is protruded in an outer circumferential direction of the ceramic base member from a virtual line connected to an outer periphery of the metal layer and orthogonal to the ceramic base member. 제1항에 있어서,
상기 경사 돌출부는 상기 세라믹 기재 방향으로 갈수록 돌출 길이가 증가하는 세라믹 기판.The method according to claim 1,
Wherein the inclined protrusion has a protruding length increasing toward the ceramic substrate direction. 삭제delete 세라믹 기재를 준비하는 단계;
상기 세라믹 기재의 적어도 일면에 금속층을 형성하는 단계;
상기 금속층의 일면에 마스크를 형성하는 단계; 및
상기 마스크에 의해 노출된 상기 금속층을 식각하여 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 경사 돌출부를 형성하는 단계는, 상기 금속층의 외주 중 스트레스가 집중되는 일부 영역에 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계 및 상기 금속층의 나머지 외주에 테이퍼 경사 돌출부를 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계는 상기 금속층의 단변, 모서리 및 꼭지점 중에 적어도 하나에 복수의 오목부가 형성되고, 오목부와 오목부가 접하는 부분에 뾰족한 형상의 돌출부가 형성된 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조 방법.Preparing a ceramic substrate;
Forming a metal layer on at least one surface of the ceramic substrate;
Forming a mask on one surface of the metal layer; And
And etching the metal layer exposed by the mask to form an oblique protrusion,
The step of forming the inclined protrusions may further include the steps of forming a multi-step inclined protrusion in a part of the outer periphery of the metal layer where stress is concentrated, and forming a tapered inclined protrusion on the outer periphery of the metal layer,
The step of forming the multi-step inclined projection may include forming a plurality of concave portions in at least one of a short side, a corner, and a vertex of the metal layer, and forming a multi-step inclined projection having a concave portion and a sharp- ≪ / RTI > 삭제delete 제10항에 있어서,
상기 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계는
상기 세라믹 기재와 27도 이상 33도 이하의 경사도를 갖는 다단 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 경사도는 상기 다단 경사 돌출부가 상기 세라믹 기재와 접하는 점과 오목부들 사이 형성되는 돌출부의 꼭지점을 연결한 선, 및 상기 세라믹 기재의 표면 간의 각도인 세라믹 기판 제조 방법.11. The method of claim 10,
The step of forming the multi-step slant projection
And forming a multi-step inclined projection having an inclination of 27 degrees or more and 33 degrees or less with the ceramic base,
Wherein the inclination is an angle between a line connecting a point where the multi-step inclined projection and the ceramic base are in contact with a vertex of a projection formed between the recesses, and an angle between surfaces of the ceramic base. 삭제delete 삭제delete 제12항에 있어서,
상기 테이퍼 경사 돌출부를 형성하는 단계는,
상기 세라믹 기재와 27도 이상 33도 이하의 경사도를 갖는 테이퍼 경사 돌출부를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 경사도는 상기 테이퍼 경사 돌출부가 상기 금속층 및 상기 세라믹 기재와 접하는 두 점을 연결한 선, 및 상기 세라믹 기재의 표면 간의 각도인 세라믹 기판 제조 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the step of forming the taper-
Forming a taper sloped projection having an inclination of 27 degrees or more and 33 degrees or less with the ceramic base material,
Wherein the inclination is an angle between a line connecting the tapered inclined projection to the metal layer and two points in contact with the ceramic base, and an angle between the surface of the ceramic base and the line connecting the two points. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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