KR101952844B1 - 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

전력 모듈 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 모듈 패키지에 관한 것으로서, 베이스 기판, 베이스 기판 상에 실장된 반도체 소자, 반도체 소자를 포함하여 베이스 기판 상부에 형성된 이방 전도성을 갖는 몰딩 및 몰딩 상부에 형성된 전도성 고분자 수지층을 포함하고, 몰딩은 베이스 기판의 두께 방향인 상하부 방향으로 통전되는 것을 특징으로 한다.

Description

전력 모듈 패키지 및 그 제조방법{Power Module Package and Method for Manufacturing the same}
본 발명은 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현대 사회에서 사용되는 기기의 제품은 점차 다양한 주파수 대역을 사용하고, 경량화 및 소형화 특성이 요구되는 실정이다.
이에 따라, 휴대용 기기에 적용되는 패키지 모듈의 특성도 모듈 동작 시 발생할 수 있는 EMC(Electro Magnetic Compatibility)에 대한 대책과 더불어 소형화 요구가 증대되고 있다.
특히, 전자파 문제는 전자기기의 오동작을 발생시킬 뿐만 아니라, 방출되는 전자파가 인체에 부정적인 영향을 끼친다는 문제점도 있다.
한편, 종래의 패키지 모듈은 금속 재질의 케이스 형태를 기판에 접합하는 방식을 적용하고 있다.
보다 상세히 설명하면, 금속 재질의 케이스를 적용하는 방법은 케이스를 사용하여 패키지의 보호 및 전자파 차폐를 하였으나, 케이스 형태로 인해 패키지 모듈의 접합 면적의 필요성에 따라 소형화 한계 및 낙하 등의 외부 충격 시, 케이스와 패키지 모듈의 분리 현상 등의 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 이방 전도성을 갖는 몰딩을 적용하여 전자파 차폐 및 모듈 소형화를 제공하기 위한 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 의한 전력 모듈 패키지는, 베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 실장된 반도체 소자;
상기 반도체 소자를 포함하여 상기 베이스 기판 상부에 형성된 이방 전도성을 갖는 몰딩; 및
상기 몰딩 상부에 형성된 전도성 고분자 수지층;
을 포함하고, 상기 몰딩은 상기 베이스 기판의 두께 방향인 상하부 방향으로 통전될 수 있다.
여기에서, 이방 전도성을 갖는 몰딩은, 이방 전도성 입자를 포함하는 절연 접착제로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 이방 전도성 입자는, 구형의 절연성 고분자 입자와 상기 절연성 고분자 입자의 외면에 형성된 전도성 금속층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연성 고분자 입자는 폴리스티렌(Polystyrene), 벤조구아나민(Benzoguanamine), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 또는 아크릴릭 코폴리머(Acrylic copolymer)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전도성 금속층은 니켈(Ni) 및 상기 니켈 상에 형성된 금(Au)으로 이루어질 수 있다.
또한, 몰딩은 이방 전도성 에폭시로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전도성 고분자 수지층은 전도성 에폭시로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 베이스 기판은,
상기 베이스 기판의 외측에 그라운드와 연결되게 형성된 전도층;
을 더 포함하고, 상기 몰딩은 상기 베이스 기판 상의 반도체 소자가 실장되는 영역과 상기 전도층 상에 형성되되, 상기 전도층과 통전될 수 있다.
다른 본 발명의 실시 예에 의한 전력 모듈 패키지의 제조방법은, 베이스 기판을 준비하는 단계;
상기 베이스 기판 상에 반도체 소자를 실장하는 단계;
상기 반도체 소자를 포함하여 상기 베이스 기판 상부에 이방 전도성을 갖는 몰딩을 형성하는 단계; 및
상기 몰딩 상부에 전도성 고분자 수지층을 형성하는 단계;
를 포함하고, 상기 몰딩은 상기 베이스 기판의 두께 방향인 상하부 방향으로 통전될 수 있다.
여기에서, 상기 이방 전도성을 갖는 몰딩은, 이방 전도성 입자를 포함하는 절연 접착제로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 이방 전도성 입자는, 구형의 절연성 고분자 입자와 상기 절연성 고분자 입자의 외면에 형성된 전도성 금속층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연성 고분자 입자는 폴리스티렌(Polystyrene), 벤조구아나민(Benzoguanamine), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 또는 아크릴릭 코폴리머(Acrylic copolymer)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전도성 금속층은 니켈(Ni) 및 상기 니켈 상에 형성된 금(Au)으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 베이스 기판을 준비하는 단계에서,
상기 베이스 기판 상의 외측에 그라운드와 연결된 전도층을 형성하는 단계;
를 더 포함하고, 상기 몰딩은 상기 베이스 기판 상의 반도체 소자가 실장되는 영역과 상기 전도층 상에 형성되되, 상기 전도층과 통전될 수 있다.
또한, 상기 전도성 고분자 수지층을 형성하는 단계에서,
상기 전도성 고분자 수지층은 디스펜싱(Dispensing) 또는 인쇄를 통해 형성할 수 있다.
또한, 몰딩은 이방 전도성 에폭시로 이루어질 수 있다.
또한, 전도성 고분자 수지층은 전도성 에폭시로 이루어질 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법은, 이방 전도성 몰딩 및 몰딩 상부의 전도성 고분자 수지층을 통해 전자파 차폐 효과를 기대할 수 있으며, 이로 인해 전자파 차폐를 위한 공정 절차가 축소된다.
또한, 본 발명은 전력 모듈 패키지 측면에 전자파 차폐를 위한 전도성 도전막을 별도로 형성하는 종래의 구조에 비해, 패키지 모듈 간 간격 제한이 없기 때문에, 워크 패널 상에 다수의 패키지 모듈을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래에 비해 도전성 도전막의 두께 확보가 가능하기 때문에, 동일한 종횡비(Aspect ratio)를 가지게 되어 전자파 차폐 효과가 증가한다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 전력 모듈 패키지의 구성을 나타내는 도면,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 몰딩의 구성을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 전도층의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 의한 전력 모듈 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
전력 모듈 패키지
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 전력 모듈 패키지의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 몰딩의 구성을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 전도층의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 전력 모듈 패키지(100)는 베이스 기판(110), 베이스 기판(110) 상에 실장된 반도체 소자(130), 반도체 소자(130)를 포함하여 베이스 기판(110) 상부에 형성된 이방 전도성을 갖는 몰딩(140) 및 몰딩(140) 상부에 형성된 전도성 고분자 수지층(150)을 포함할 수 있다.
여기에서, 몰딩(140)은 베이스 기판(110)의 두께 방향인 상하부 방향(도 1의 Z 방향)으로 통전될 수 있다.
상기 이방 전도성을 갖는 몰딩(140)은 이방성 전도 가능한 재질로 이루어진 몰딩으로 절연 접착제 내에 도전성 입자가 분산되어 있는 구조이며, 전기 접속 시 전극 방향으로만 통전이 되도록 하고, 전극과 전극 사이에는 절연 기능을 갖는 이방성의 전기전도도 특성을 갖는 몰딩으로 정의하기로 한다.
도 2에서 도시하는 바와 같이, 이방 전도성을 갖는 몰딩(140)은 이방 전도성 입자(143)를 포함하는 절연 접착제로 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 이방 전도성 입자(143)는 도 3 및 도 4에서 도시하는 바와 같이, 구형의 절연성 고분자 입자(143a)와 절연성 고분자 입자(143a)의 외면에 형성된 전도성 금속층(143b)을 포함할 수 있다.
또한, 몰딩(140)은 이방 전도성 에폭시로 이루어질 수 있다.
또한, 절연성 고분자 입자(143a)은 폴리머로 이루어질 수 있다.
또한, 절연성 고분자 입자(143a)는 폴리스티렌(Polystyrene), 벤조구아나민(Benzoguanamine), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 또는 아크릴릭 코폴리머(Acrylic copolymer)로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 전도성 금속층(143b)은 니켈(Ni) 및 니켈 상에 형성된 금(Au)으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 전도성 고분자 수지층(150)은 전도성 에폭시로 이루어질 수 있다.
또한, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 베이스 기판(110)은 베이스 기판의 외측에 그라운드(미도시)와 연결되게 형성된 전도층(120)을 더 포함할 수 있다.
도 5에서 도시하는 바와 같이, 전도층(120)은 유닛 단위의 베이스 기판(110a, 110b, ...)으로 분할하기 이전의 워크 패널 상태에서, 반도체 소자(130)가 실장될 영역을 제외한 베이스 기판(110a, 110b, ...)의 외측에 형성될 수 있다.
또한, 전도층(120)은 반도체 소자(130)를 실장하기 이전에는 도 5와 같이 노출된 상태일 수 있다.
이때, 몰딩(140)은 베이스 기판(110) 상의 반도체 소자(130)가 실장되는 영역과 전도층(120) 상에 형성되되, 전도층(120)과 통전된다.
본 발명의 실시 예에 의한 전력 모듈 패키지는 베이스 기판 측면에 전자파 차폐를 위한 전도성 도전막을 형성하지 않기 때문에, 워크 패널 상에서 패키지 모듈 간에 간격 제한이 줄어, 기판 측면에 전도성 도전막을 형성하는 종래에 비해 동일 면적당 생산할 수 있는 패키지 모듈의 수가 증가한다는 효과를 기대할 수 있다.
전력 모듈 패키지의 제조방법
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 의한 전력 모듈 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
또한, 도 6 및 도 7은 설명의 편의를 위해 유닛 단위의 패키지로 절단하기 이전의 상태를 예로 들어 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
도 6에서 도시하는 바와 같이, 먼저, 베이스 기판(110)을 준비하고, 베이스 기판(110) 상에 반도체 소자(130)를 실장한다.
다음, 반도체 소자(130)를 포함하여 베이스 기판(110) 상부에 이방 전도성을 갖는 몰딩(140)을 형성한다.
여기에서, 몰딩(140)은 베이스 기판(110)의 두께 방향인 상하부 방향(도 1의 Z 방향)으로 통전될 수 있다.
또한, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 이방 전도성을 갖는 몰딩(140)은 이방 전도성 입자(143)를 포함하는 절연 접착제로 이루어질 수 있다.
도 3에서 도시하는 바와 같이, 이방 전도성 입자(143)는 구형의 절연성 고분자 입자(143a)와 절연성 고분자 입자(143a)의 외면에 형성된 전도성 금속층(143b)을 포함할 수 있다.
상기 몰딩(140)은 이방 전도성 에폭시로 이루어질 수 있다.
또한, 절연성 고분자 입자(143a)는 폴리스티렌(Polystyrene), 벤조구아나민(Benzoguanamine), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 또는 아크릴릭 코폴리머(Acrylic copolymer)로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 전도성 금속층(143b)은 니켈(Ni) 및 니켈 상에 형성된 금(Au)으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
한편, 베이스 기판(110)을 준비하는 단계에서, 베이스 기판(110)의 외측에 그라운드(미도시)와 연결된 전도층(120)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 몰딩(140)은 베이스 기판(110) 상의 반도체 소자(130)가 실장되는 영역과 전도층(120) 상에 형성되되, 전도층(120)과 통전된다.
다음, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 몰딩(140) 상부에 전도성 고분자 수지층(150)을 형성한다.
상기 전도성 고분자 수지층(150)은 전도성 에폭시로 이루어질 수 있다.
여기에서, 전도성 고분자 수지층(150)은 디스펜싱(Dispensing) 또는 인쇄를 통해 형성할 수 있다.
또한, 전도성 고분자 수지층(150)은 베이스 기판(110)의 길이 방향(도 1의 X 방향)으로 통전된다.
본 발명의 실시 예에 의한 전력 모듈 패키지(100)는 Z 방향(도 1)으로 통전이 가능한 몰딩(140)과 몰딩(140) 상부에 X 방향(도 1)으로 통전이 가능한 전도성 고분자 수지층(150)을 형성하여, 그라운드(미도시)와 연결이 되도록 형성한 구조이기 때문에, 별도의 전자파 차폐를 위한 쉴드캔 또는 전면에 전도성 도전막을 형성하지 않아도 전자파 차폐 효과를 기대할 수 있는 것이다.
이로 인해, 공정 절차를 간소화할 수 있으며, 공정 비용도 절감할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
이때, 몰딩(140)은 그라운드와 연결된 전도층(120)과 접촉된 구조이기 때문에, 몰딩(140)이 적용된 전력 모듈 패키지(100) 전체에 전자파 차폐막 역할을 수행할 수 있는 것이다.
한편, 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 전력 모듈 패키지(100)가 유닛(Unit) 단위가 아닌 다수의 모듈을 함께 구현한 상태인 경우, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 쏘잉(Sawing) 공정을 통해 유닛 단위의 전력 모듈 패키지(100)로 분리한다.
여기에서, 베이스 기판(110)의 외측에 형성될 전도층(120)이 각각의 유닛 단위의 전력 모듈 패키지(100)에 포함되도록 고려하여 쏘잉 공정을 수행하여야 한다.
본 발명의 실시예에 의한 전력 모듈 패키지는 워크 패널 상태에서 여러 번의 분리 공정을 거쳐야 하는 기존의 방법에 비해 1회의 분리 공정을 통해 전자파 차폐 기능을 가질 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 1회의 분리 공정을 통해 도전성 막인 전도성 고분자 수지층(150)과 베이스 기판의 그라운드는 전도층(120)에서 통전이 되기 때문에, 이로 인해 베이스 기판의 측면을 이용한 접합 등에서 발생할 수 있는 단자간의 도통을 차폐할 수 있다는 효과 또한 기대할 수 있는 것이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 전력 모듈 패키지
110 : 베이스 기판
120 : 전도층
130 : 반도체 소자
140 : 몰딩
143 : 이방 전도성 입자
143a : 절연성 고분자 입자
143b : 전도성 금속층
150 : 전도성 고분자 수지층

Claims (17)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 실장된 반도체 소자;
    상기 베이스 기판의 외측에 그라운드와 연결되게 형성된 전도층;
    상기 반도체 소자를 포함하여 상기 베이스 기판 상부에 형성된 이방 전도성을 갖는 몰딩; 및
    상기 몰딩 상부에 형성된 전도성 고분자 수지층;
    을 포함하고, 상기 몰딩은 상기 베이스 기판의 두께 방향인 상하부 방향으로 통전되며,
    상기 전도층은 상기 베이스 기판의 측면 전체에 배치되고,
    상기 몰딩은 상기 베이스 기판 상의 반도체 소자가 실장되는 영역과 상기 전도층 상에 형성되어 상기 전도층과 통전되는 전력 모듈 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이방 전도성을 갖는 몰딩은,
    이방 전도성 입자를 포함하는 절연 접착제로 이루어진 전력 모듈 패키지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이방 전도성 입자는,
    구형의 절연성 고분자 입자와 상기 절연성 고분자 입자의 외면에 형성된 전도성 금속층을 포함하는 전력 모듈 패키지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 절연성 고분자 입자는 폴리스티렌(Polystyrene), 벤조구아나민(Benzoguanamine), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 또는 아크릴릭 코폴리머(Acrylic copolymer)로 이루어진 전력 모듈 패키지.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 전도성 금속층은 니켈(Ni) 및 상기 니켈 상에 형성된 금(Au)으로 이루어진 전력 모듈 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰딩은 이방 전도성 에폭시로 이루어진 전력 모듈 패키지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 고분자 수지층은 전도성 에폭시로 이루어진 전력 모듈 패키지.
  8. 삭제
  9. 베이스 기판을 준비하는 단계;
    상기 베이스 기판 상에 반도체 소자를 실장하는 단계;
    상기 반도체 소자를 포함하여 상기 베이스 기판 상부에 이방 전도성을 갖는 몰딩을 형성하는 단계; 및
    상기 몰딩 상부에 전도성 고분자 수지층을 형성하는 단계;
    를 포함하고, 상기 몰딩은 상기 베이스 기판의 두께 방향인 상하부 방향으로 통전되며,
    상기 베이스 기판을 준비하는 단계에서,
    상기 베이스 기판 상의 외측에 그라운드와 연결된 전도층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기 전도층은 상기 베이스 기판의 측면 전체에 배치되며,
    상기 몰딩은 상기 베이스 기판 상의 반도체 소자가 실장되는 영역과 상기 전도층 상에 형성되어 상기 전도층과 통전되는 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 이방 전도성을 갖는 몰딩은,
    이방 전도성 입자를 포함하는 절연 접착제로 이루어진 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 이방 전도성 입자는,
    구형의 절연성 고분자 입자와 상기 절연성 고분자 입자의 외면에 형성된 전도성 금속층을 포함하는 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 절연성 고분자 입자는 폴리스티렌(Polystyrene), 벤조구아나민(Benzoguanamine), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 또는 아크릴릭 코폴리머(Acrylic copolymer)로 이루어진 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 전도성 금속층은 니켈(Ni) 및 상기 니켈 상에 형성된 금(Au)으로 이루어진 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 전도성 고분자 수지층을 형성하는 단계에서,
    상기 전도성 고분자 수지층은 디스펜싱(Dispensing) 또는 인쇄를 통해 형성하는 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 몰딩은 이방 전도성 에폭시로 이루어진 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
  17. 청구항 9에 있어서,
    상기 전도성 고분자 수지층은 전도성 에폭시로 이루어진 전력 모듈 패키지의 제조 방법.
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