KR102031727B1 - Ceramic board and manufacturing method thereof - Google Patents

Ceramic board and manufacturing method thereof

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Abstract

세라믹 기재에 접합되는 금속층과 인접한 다른 금속층들과의 간격에 따라 금속층의 외주에 테이퍼 돌출부 및 다단 돌출부를 형성하여 접합 강도가 증가하도록 한 세라믹 기판 및 그 제조방법을 제시한다. 제시된 세라믹 기판은 세라믹 기재 및 세라믹 기재의 적어도 일면에 접합되고, 외주에 테이퍼 돌출부 및 다단 돌출부가 형성되는 금속층을 포함하고, 테이퍼 돌출부가 형성된 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격은 다단 돌출부가 형성된 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격보다 좁게 형성된다.The present invention provides a ceramic substrate and a method of manufacturing the same, wherein a tapered protrusion and a multi-stage protrusion are formed on the outer circumference of the metal layer in accordance with a distance between the metal layer bonded to the ceramic substrate and other metal layers adjacent thereto. The presented ceramic substrate comprises a ceramic substrate and a metal layer bonded to at least one surface of the ceramic substrate and having tapered protrusions and multistage protrusions formed on the outer circumference thereof, and the distance between the outer circumference of the metal layer on which the tapered protrusions are formed and the other metal layer is greater than that of the metal layer on which the multistage protrusions are formed. It is formed narrower than the space | interval of an outer periphery and another metal layer.

Description

세라믹 기판 및 그 제조방법{CERAMIC BOARD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}CERAMIC BOARD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

본 발명은 세라믹 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 급격한 온도 변화에도 세라믹 기재와 금속막 간의 결합 상태를 견고하게 유지하는 세라믹 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a ceramic substrate and a method of manufacturing the same, which firmly maintains the bonding state between the ceramic substrate and the metal film even under rapid temperature changes.

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 formed by integrally attaching a metal foil such as copper foil to the ceramic substrate. The ceramic substrate is generated through a manufacturing process such as AMB (Active Metal Brazing), DBC (Direct Bond Copper), etc., and may be divided into a ceramic AMB substrate and a ceramic DBC substrate according to differences in 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 active metal brazing (AMB) method of brazing a metal directly on the surface of the ceramic substrate without performing metallization (or metal wiring) 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 have high heat dissipation and reliability, making them suitable for applications such as automotive, wind turbines, and high voltage DC transmission.

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, referred to as a basic ceramic AMB substrate) forms a metal layer 20 by brazing a metal such as copper on the surface of the ceramic substrate 10, and masks the surface of the metal layer 20. (30; For example, after placing the dry film) is produced by etching a portion of the circumference of the metal layer 20 with an etching solution.

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 base ceramic AMB substrate is formed to be inclined inwardly toward the lower edge of the metal layer 20, when a rapid temperature change occurs, a crack occurs in the metal layer 20 or the metal layer 20 is formed. There is a problem of separation from the ceramic substrate 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.As an example, a thermal shock test for examining the properties of the ceramic AMB substrate (test conditions: the material of the ceramic substrate is alumina, ZTA (HPS), AlN, one cycle is about 30 minutes, -50 ℃ to 150 ℃ per cycle) When the thermal shock test is performed, the internal cracking and the delamination occur 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.Since ceramic AMB substrates are mainly used as power-related substrates, long lifespan is required, and application of Si 3 N 4 and SiC having high strength to ceramic substrates in order to slow the occurrence of internal cracking and delamination has been studied.

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 product cost increases and product competitiveness decreases.

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

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.Referring to FIG. 2, in the dimple-type ceramic AMB substrate, a metal layer 20 is formed by brazing a metal such as copper on the surface of the ceramic substrate 10, and a plurality of dimples 22 are formed on the surface of the metal layer 20. After disposing the 30, a portion of the metal layer 20 and a hole are etched around the metal layer 20 by etching.

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, in the dimple-type ceramic AMB substrate, a plurality of dimples 22 are formed along the circumference of the metal layer 20, so that cracks and delamination of the metal layer 20 may be prevented even in 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, in the dimple-type ceramic AMB substrate, as the plurality of dimples 22 are formed, the area of the metal layer 20 is reduced, thereby deteriorating electrical characteristics such as electrical conductivity and thermal resistance. That is, the electrical characteristics of the ceramic AMB substrate are proportional to the area of the metal layer 20. In the dimple-type ceramic AMB substrate, as the plurality of dimples 22 are formed in the metal layer 20, the area of the metal layer 20 decreases, thereby reducing the electrical properties. 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.In addition, as shown in FIG. 3, when the dimple-shaped ceramic AMB substrate forms the dimples 22 only in a part of the metal layer 20 in order to prevent the deterioration of the electrical characteristics, the dimples 22 are not formed in the region where the dimples 22 are not formed. In the rapid temperature change, cracking occurs in the metal layer 20, or the metal layer 20 is separated from the ceramic substrate 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 increases the area occupancy of the dimple 22 to increase the resistance, decreases the strength and the bonding strength of the ceramic substrate 10 and the metal layer 20, thereby satisfying the electrical characteristics required for the application. There is no problem.

또한, 딤플형 세라믹 AMB 기판은 딤플(22)의 면적 점유율이 높아지기 때문에, 미세패턴에 적용할 수 없는 문제점이 있다.In addition, since the dimple-type ceramic AMB substrate has a high area occupancy of the dimple 22, there is a problem that it cannot be applied to a fine pattern.

한국특허공개 제10-2010-0068593호(명칭: 세라믹 소재 기판에 동박을 적층시키는 방법)Korean Patent Publication No. 10-2010-0068593 (Name: Method for laminating copper foil on a ceramic material substrate)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 세라믹 기재에 접합되는 금속층과 인접한 다른 금속층들과의 간격에 따라 금속층의 외주에 테이퍼 돌출부 및 다단 돌출부를 형성하여 접합 강도가 증가하도록 한 세라믹 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and the tapered protrusion and the multi-stage protrusion are formed on the outer periphery of the metal layer according to the distance between the metal layer bonded to the ceramic substrate and the other metal layers adjacent to increase the bonding strength. An object of the present invention is to provide a ceramic substrate and a method of manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판은 세라믹 기재 및 세라믹 기재의 적어도 일면에 접합되고, 외주에 테이퍼 돌출부 및 다단 돌출부가 형성되는 금속층을 포함하고, 테이퍼 돌출부가 형성된 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격은 다단 돌출부가 형성된 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격보다 좁게 형성된다.In order to achieve the above object, the ceramic substrate according to the embodiment of the present invention is bonded to at least one surface of the ceramic substrate and the ceramic substrate, the outer periphery includes a metal layer formed with a tapered protrusion and a multi-stage protrusion, the tapered protrusion of the metal layer formed The gap between the outer circumference and the other metal layer is formed to be narrower than the gap between the outer circumference of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and the other metal layer.

테이퍼 돌출부는 금속층의 외주와 연결되고 세라믹 기판에 직교하는 가상선보다 세라믹 기재의 외주 방향으로 돌출되고, 세라믹 기재 방향으로 오목한 형상으로 형성되고, 세라믹 기재 방향으로 갈수록 돌출 길이가 증가할 수 있다. 이때, 테이퍼 돌출부는 세라믹 기판의 외주 방향으로 돌출된 길이가 금속층의 두께보다 짧은 길이로 형성될 수 있다.The tapered protrusion may be protruded in the outer circumferential direction of the ceramic substrate rather than an imaginary line connected to the outer circumference of the metal layer and orthogonal to the ceramic substrate, and may be concave in the ceramic substrate direction, and the protruding length may increase toward the ceramic substrate direction. In this case, the tapered protrusion may have a length protruding in the circumferential direction of the ceramic substrate to a length shorter than the thickness of the metal layer.

다단 돌출부는 복수의 오목부가 형성되고, 오목부와 다른 오목부가 접하는 부분에 돌출부가 형성될 수 있다.The multi-stage protrusion may have a plurality of recesses, and a protrusion may be formed at a portion where the recess and the other recess contact.

이때, 금속층은 다른 금속층과의 간격이 최대 설정 간격을 초과하면 다른 금속층과 인접한 외주에 다단 돌출부가 형성되고, 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 미만이면 다른 금속층과 인접한 외주에 테이퍼 돌출부가 형성될 수 있다.In this case, the metal layer may have a multi-stage protrusion formed on the outer circumference adjacent to the other metal layer when the distance from the other metal layer exceeds the maximum setting interval, and the tapered protrusion may be formed on the outer circumference adjacent to the other metal layer when the distance from the other metal layer is less than the minimum setting interval. Can be.

금속층은 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 이상이고 최대 설정 간격 이하이면 다른 금속층과 인접한 외주에 테이퍼 돌출부 또는 다단 돌출부가 형성되되, 다른 금속층에 테이퍼 돌출부가 형성되면 다른 금속층과 인접한 외주에 다단 돌출부가 형성되고, 다른 금속층에 다단 돌출부가 형성되면 다른 금속층과 인접한 외주에 테이퍼 돌출부가 형성될 수 있다.The metal layer has a tapered protrusion or a multi-stage protrusion formed on the outer circumference adjacent to the other metal layer if the distance from the other metal layer is greater than or equal to the minimum set interval and less than the maximum set interval. When the multi-stage protrusion is formed on the other metal layer, the tapered protrusion may be formed on the outer circumference adjacent to the other metal layer.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판 제조방법은 세라믹 기재를 준비하는 단계, 세라믹 기재의 적어도 일면에 금속층을 형성하는 단계, 금속층의 일면에 상호 이격된 복수의 마스크를 형성하는 단계 및 복수의 마스크에 의해 노출된 금속층의 일부를 식각하여 테이퍼 돌출부 및 다단 돌출부를 구비하는 돌출부를 형성하는 단계를 포함하고, 테이퍼 돌출부가 형성된 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격은 다단 돌출부가 형성된 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격보다 좁게 형성된다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention includes preparing a ceramic substrate, forming a metal layer on at least one surface of the ceramic substrate, and forming a plurality of masks spaced apart from one surface of the metal layer. And forming a protrusion having a tapered protrusion and a multi-stage protrusion by etching a portion of the metal layer exposed by the plurality of masks, wherein a gap between the outer circumference of the metal layer having the tapered protrusion and the other metal layer is formed. It is formed narrower than the space | interval of the outer periphery of a metal layer and another metal layer.

돌출부를 형성하는 단계는 금속층의 외주와 연결되고 세라믹 기판에 직교하는 가상선보다 세라믹 기재의 외주 방향으로 돌출되는 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the protrusion may include forming a tapered protrusion that is connected to the outer circumference of the metal layer and protrudes in the outer circumferential direction of the ceramic substrate rather than an imaginary line orthogonal to the ceramic substrate.

돌출부를 형성하는 단계는 세라믹 기재 방향으로 오목하고, 세라믹 기재 방향으로 갈수록 돌출 길이가 증가하는 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 돌출부를 형성하는 단계는 세라믹 기판의 외주 방향으로 돌출된 길이가 금속층의 두께보다 짧은 길이를 갖는 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계, 복수의 오목부가 형성되고, 오목부와 다른 오목부가 접하는 부분에 돌출부가 형성되는 다단 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the protrusion may include forming a tapered protrusion in which the protrusion is concave toward the ceramic substrate and the protrusion length increases toward the ceramic substrate. In this case, the forming of the protrusions may include forming a tapered protrusion having a length protruding in the circumferential direction of the ceramic substrate having a length shorter than the thickness of the metal layer, and a plurality of recesses are formed, and the protrusions are in contact with the recesses and the other recesses. It may include forming a multi-stage protrusion is formed.

돌출부를 형성하는 단계는 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최대 설정 간격을 초과하면 다른 금속층과 인접한 금속층의 외주에 다단 돌출부를 형성하는 단계, 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 미만이면 다른 금속층과 인접한 금속층의 외주에 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계, 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 이상이고 최대 설정 간격 이하이고 다른 금속층에 테이퍼 돌출부가 형성되면 다른 금속층과 인접한 금속층의 외주에 다단 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 돌출부를 형성하는 단계는 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 이상이고 최대 설정 간격 이하이고 다른 금속층에 다단 돌출부가 형성되면 다른 금속층과 인접한 금속층의 외주에 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the protrusion may include forming a multi-stage protrusion on the outer periphery of the metal layer adjacent to the other metal layer when the distance between the metal layer and the other metal layer exceeds the maximum setting interval, and the other metal layer when the distance between the metal layer and the other metal layer is less than the minimum setting interval Forming a tapered protrusion on the outer periphery of the metal layer adjacent to the metal layer; when the gap between the metal layer and the other metal layer is greater than or equal to the minimum set interval and is less than or equal to the maximum set interval and the tapered protrusion is formed on the other metal layer, the multistage protrusion is formed on the outer periphery of the metal layer adjacent to the other metal layer. It may comprise the step of forming. In this case, the forming of the protrusion may include forming a tapered protrusion on the outer circumference of the metal layer adjacent to the other metal layer when the gap between the metal layer and the other metal layer is greater than or equal to the minimum setting interval and is less than or equal to the maximum setting interval and the multistage protrusion is formed on the other metal layer. can do.

마스크를 형성하는 단계는 금속층의 면적보다 좁은 면적을 갖는 마스크를 금속층의 일면에 배치하는 단계, 마스크가 삽입되는 삽입 홀이 형성되고, 마스크와 이격되어 배치되는 하나 이상의 서브 마스크를 금속층에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the mask may include disposing a mask having an area smaller than that of the metal layer on one surface of the metal layer, forming an insertion hole into which the mask is inserted, and disposing one or more sub masks spaced apart from the mask on the metal layer. It may include.

본 발명에 의하면, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 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, a ceramic substrate and a method of manufacturing the same have a level equivalent to that of a conventional dimple-type ceramic AMB substrate, while the area of the metal layer is increased compared to the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, thereby improving electrical characteristics such as electrical conductivity and thermal resistance. It is effective to implement crack resistance and separation resistance of.

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 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 its manufacturing method are formed with a relatively large area compared to the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, when the equivalent electrical characteristics are formed, there is an effect that can realize a relatively high crack resistance and separation resistance. .

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 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 its manufacturing method are formed with a relatively large area as compared to the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, the ceramic substrate and the bonding strength can be maintained strongly and can be applied to fine patterns.

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 종래의 세라믹 AMB 기판에 비해 사용 수명을 연장하면서 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, the ceramic substrate and its manufacturing method have an effect of ensuring reliability while extending the service life compared to the conventional ceramic AMB substrate.

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 테이퍼 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 its manufacturing method adjust the etching form of the mask (ie, the dry film) when the tapered protrusion is formed, it does not perform two or three additional etching operations, thereby reducing the post-process cost. There is.

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 금속층에 테이퍼 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 method of manufacturing the same have an effect of improving the long-term reliability of the AMB IGBT substrate by dispersing energy in the metal layer edge by forming a tapered protrusion on the metal layer.

도 1 내지 도 3은 종래의 세라믹 AMB 기판을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판을 설명하기 위한 도면.
도 5 내지 도 10은 도 4의 금속층을 설명하기 위한 도면.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판 제조방법을 설명하기 위한 도면.1 to 3 are diagrams for explaining a conventional ceramic AMB substrate.
4 is a view for explaining a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention.
5 to 10 are views for explaining the metal layer of FIG.
11 and 12 are views for explaining a ceramic substrate manufacturing method 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.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. . First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판(100)은 세라믹 기재(120) 및 금속층(140)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, the ceramic substrate 100 according to the 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 of one of ZTA (Zirconia Toughened Alumina), aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3), and silicon nitride (SiN, Si 3 N 4). 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%). Can be.

세라믹 기재(120)는 이외에도 전력 모듈 등에 사용 가능한 세라믹 소재로 변형 실시 가능하다.The ceramic substrate 120 may be modified as a ceramic material which can be used in addition to the power module.

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 a fine protrusion through the chemical or physical polishing on the surface in order to strengthen the bonding force 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. In this case, the metal layer 140 may be formed of copper foil formed of copper (Cu) powder. The metal layer 140 is a metal thin film or mixture including any one of copper (Cu) powder, silver (Ag) powder, aluminum (Al) powder, nickel (Ni) powder, tin (Sn) powder, and phosphorus (In) powder. It 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, TiAg, or the like.

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 substrate 120 through a brazing process. In this case, the metal layer 140 may be bonded to the ceramic substrate 120 through a bonding layer interposed between the ceramic layer 120 and the ceramic substrate 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 circumference of the metal layer 140 is spaced apart from the outer circumference of the ceramic substrate 120 by a predetermined interval and bonded to the inside of one surface of the ceramic substrate 120.

금속층(140)은 테이퍼(Taper) 돌출부(142) 및 다단 돌출부(144)가 외주에 형성된다.In the metal layer 140, a taper protrusion 142 and a multi-stage protrusion 144 are formed on an outer circumference thereof.

도 5를 참조하면, 테이퍼 돌출부(142)는 하부로 갈수록 세라믹 기재(120)의 외주 방향으로 경사를 갖는 형상으로 형성된다. 테이퍼 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 돌출부(142)는 곡선 형태의 경사를 갖는 형상으로, 세라믹 기재(120) 방향으로 오목한 형상으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the tapered protrusion 142 is formed in a shape having an inclination toward the outer circumferential direction of the ceramic substrate 120 toward the lower side. The tapered protrusion 142 is formed to protrude in the outer circumferential direction of the ceramic substrate 120 rather than the imaginary line A perpendicular to the outer circumference of the metal layer 140 and orthogonal to the ceramic substrate 100. The tapered protrusion 142 may have a curved slope, and may be formed in a shape concave in the direction of the ceramic substrate 120.

이때, 테이퍼 돌출부(142)는 세라믹 기재(120) 방향으로 갈수록 돌출 길이가 증가하며, 금속층(140)의 두께(D1)의 대략 1/2 이하의 길이(D2)를 갖도록 형성된다. 여기서, 테이퍼 돌출부(142)는 금속층(140)의 두께(D1)의 대략 1/2 이하의 길이(D2)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.In this case, the tapered protrusion 142 may have a protruding length that increases toward the ceramic substrate 120 and has a length D2 of about 1/2 or less of the thickness D1 of the metal layer 140. Here, the tapered protrusion 142 is preferably formed to have a length D2 of about 1/2 or less of the thickness D1 of the metal layer 140.

테이퍼 돌출부(142)는 다단 돌출부(144)에 비해 상대적으로 좁기 때문에 접합 강도가 약한 대신 외주 방향으로 돌출되는 면적이 좁기 때문에 금속층(140)간의 간격이 좁은 경우에도 접합 강도를 유지할 수 있다.Since the tapered protrusion 142 is relatively narrower than the multi-stage protrusion 144, the bonding strength is relatively weak, and the area protruding in the circumferential direction is narrow, so that the bonding strength can be maintained even when the gap between the metal layers 140 is narrow.

다단 돌출부(144)는 복수의 오목부가 형성되어 복수의 단을 갖는 형상으로 형성된다. 다단 돌출부(144)는 금속층(140)의 외주 상부와 연결되고 세라믹 기판(100)에 직교하는 가상선(A)보다 세라믹 기재(120)의 외주 방향으로 돌출되도록 형성된다.The multi-stage protrusion 144 has a plurality of recesses and is formed in a shape having a plurality of stages. The multi-stage protrusion 144 is formed to protrude in the outer circumferential direction of the ceramic substrate 120 rather than the virtual line A perpendicular to the outer circumference of the metal layer 140 and orthogonal to the ceramic substrate 100.

도 6을 참조하면, 다단 돌출부(144)는 2개의 오목부(146)가 형성되어 2단으로 구성될 수 있다. 물론, 도 7에 도시된 바와 같이, 다단 돌출부(144)는 3개의 오목부(146)가 형성되어 3단으로 구성될 수도 있다. 이때, 다단 돌출부(144)는 오목부(146)와 다른 오목부(146)가 접하는 부분에 뾰족한 형상의 돌출부가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the multi-stage protrusion 144 may have two recesses 146 formed in two stages. Of course, as shown in FIG. 7, the multi-stage protrusion 144 may have three recesses 146 formed therein. In this case, the multi-stage protrusion 144 may have a sharp protrusion at a portion where the recess 146 and the other recess 146 contact each other.

이때, 다단 돌출부(144)는 세라믹 기재(120)와 접합되는 면적이 테이퍼 돌출부(142)에 비해 상대적으로 넓기 때문에 접합 강도를 강하게 유지할 수 있는 대신, 외주 방향으로 돌출되는 면적이 넓기 때문에 금속층(140)간의 간격이 좁은 경우에는 적용이 어렵다.At this time, the multi-stage protrusion 144 is relatively larger than the tapered protrusion 142 because the area to be bonded to the ceramic substrate 120 can maintain the bonding strength strongly, and the metal layer 140 is larger because the area is protruded in the circumferential direction. It is difficult to apply when the space between them is narrow.

금속층(140)은 이웃한 다른 금속층(140)과의 간격에 따라 다른 금속층(140)과 인접한 외주에 서로 다른 형상의 돌출부(즉, 테이퍼 돌출부(142), 다단 돌출부(144))가 형성된다.In the metal layer 140, protrusions having different shapes (that is, tapered protrusions 142 and multi-stage protrusions 144) are formed on the outer circumference adjacent to the other metal layer 140 according to the distance from the adjacent metal layer 140.

금속층(140)은 다른 금속층(140)과의 간격이 최대 설정 간격을 초과하면 인접한 외주에 다단 돌출부(144)가 형성된다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 금속층(140a)과 다른 금속층(140b)의 간격(D)이 최대 설정 간격을 초과하면, 금속층(140a)과 다른 금속층(140b)은 서로 인접한 외주에 다단 돌출부(144)가 형성된다.The metal layer 140 has a multi-stage protrusion 144 formed on an adjacent outer circumference when an interval with another metal layer 140 exceeds a maximum set interval. For example, referring to FIG. 8, when the distance D between the metal layer 140a and the other metal layer 140b exceeds the maximum setting distance, the metal layer 140a and the other metal layer 140b are multi-stage protrusions adjacent to each other. 144 is formed.

금속층(140)은 다른 금속층(140)과의 간격이 최소 설정 간격 미만이면 인접한 외주에 테이퍼 돌출부(142)가 형성된다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 금속층(140a)과 다른 금속층(140b)의 간격이 최소 설정 간격 미만이면, 금속층(140a) 및 다른 금속층(140b)은 인접한 외주에 테이퍼 돌출부(142)가 형성된다.The metal layer 140 has a tapered protrusion 142 formed on an adjacent outer circumference when an interval with another metal layer 140 is less than a minimum set interval. For example, referring to FIG. 9, when the distance between the metal layer 140a and the other metal layer 140b is less than the minimum set interval, the tapered protrusion 142 is formed on the adjacent outer circumference of the metal layer 140a and the other metal layer 140b. do.

금속층(140)은 다른 금속층(140)의 간격이 최소 설정 간격 이상 최대 설정 간격 이하이면 다른 금속층(140)에 인접한 외주에 테이퍼 돌출부(142) 또는 다단 돌출부(144)가 형성된다. 이때, 금속층(140)은 다른 금속층(140)에 테이퍼 돌출부(142)가 형성되면 다단 돌출부(144)가 형성되고, 다른 금속층(140)에 다단 돌출부(144)가 형성되면 테이퍼 돌출부(142)가 형성된다.The metal layer 140 has a tapered protrusion 142 or a multi-stage protrusion 144 formed on an outer circumference adjacent to the other metal layer 140 when the distance between the other metal layer 140 is less than or equal to the minimum setting interval and less than the maximum setting interval. In this case, the metal layer 140 has a multi-stage protrusion 144 when the tapered protrusion 142 is formed on the other metal layer 140, and when the multi-stage protrusion 144 is formed on the other metal layer 140, the tapered protrusion 142 is formed. Is formed.

예를 들어, 도 10을 참조하면, 다른 금속층(140)의 간격이 최소 설정 간격 이상 최대 설정 간격 이하이고, 다른 금속층(140b)의 외주에 테이퍼 돌출부(142)가 형성되면, 금속층(140a)은 다른 금속층(140b)와 인접한 외주에 다단 돌출부(144)가 형성된다. For example, referring to FIG. 10, when the interval between the other metal layers 140 is less than the minimum setting interval or less than the maximum setting interval, and the tapered protrusion 142 is formed on the outer circumference of the other metal layer 140b, the metal layer 140a is formed. The multi-stage protrusion 144 is formed on the outer circumference adjacent to the other metal layer 140b.

도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판 제조방법은 세라믹 기재(120) 준비 단계(S100), 금속층(140)을 형성하는 단계(S200), 마스크(160) 형성 단계(S300), 돌출부 형성 단계(S400) 및 마스크(160) 제거 단계(S500)를 포함한다.11 and 12, a method of manufacturing a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention includes preparing a ceramic substrate 120 (S100), forming a metal layer 140 (S200), and forming a mask 160. S300, the protrusion forming step S400, and the mask 160 removing step S500.

세라믹 기재(120) 준비 단계(S100)는 ZTA, 질화알루미늄, 산화알루미늄(알루미나), 질화규소 중 하나의 세라믹 재질로 형성되는 세라믹 기재(120)를 준비한다. 이때, 세라믹 기재(120) 준비 단계(S100)는 ZTA, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 질화규소 중 하나 이상을 포함하는 합성 세라믹 재질로 형성될 수도 있다.In the preparing of the ceramic substrate 120 (S100), the ceramic substrate 120 formed of one ceramic material of ZTA, aluminum nitride, aluminum oxide (alumina), and silicon nitride is prepared. In this case, the preparing of the ceramic substrate 120 (S100) may be made 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(S100)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 preparing of the ceramic substrate 120 (S100), 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%, 85%). To prepare a ceramic substrate 120.

세라믹 기재(120) 준비 단계(S100)는 조성비에 따라 대략 0.32 mm 내지 0.635 mm 정도의 두께를 갖는 세라믹 기재(120)를 준비한다.In the preparing of the ceramic substrate 120 (S100), the 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(S100)는 금속층(140)과의 접합력을 강화시키기 위해 세라믹 기재(120)의 표면에 미세 돌기부를 형성할 수도 있다. 즉, 세라믹 기재(120) 준비 단계(S100)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.In this case, in the preparing of the ceramic substrate 120 (S100), a fine protrusion may be formed on the surface of the ceramic substrate 120 to enhance the bonding force with the metal layer 140. That is, in the preparing of the ceramic substrate 120 (S100), the surface of the ceramic substrate 120 is roughened by chemical treatment using chemicals or physical treatment using polishing, sand blasting, or the like to form fine protrusions. In addition, any example of roughening the surface of the ceramic substrate 120 may be modified.

금속층(140) 형성 단계(S200)는 세라믹 기재(120)의 적어도 일면에 금속층(140)을 형성한다. 이때, 금속층(140) 형성 단계(S200)는 금속 박막을 세라믹 기재(120)의 적어도 일면에 접합하여 금속층(140)을 형성한다. 금속층(140) 형성 단계(S200)는 세라믹 기재(120)의 적어도 일면을 모두 덮도록 금속층(140)을 형성한다.In the forming of the metal layer 140 (S200), the metal layer 140 is formed on at least one surface of the ceramic substrate 120. In this case, in the forming of the metal layer 140 (S200), the metal thin film is bonded to at least one surface of the ceramic substrate 120 to form the metal layer 140. In the forming of the metal layer 140 (S200), the metal layer 140 is formed to cover at least one surface of the ceramic substrate 120.

금속층(140) 형성 단계(S200)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.In the forming of the metal layer 140 (S200), the metal layer 140 may be formed by bonding a metal thin film to one surface of the ceramic substrate 120 through a brazing process, or through the bonding layer between the ceramic substrate 120 and the rapid thin film. The metal layer 140 may be formed.

금속층(140) 형성 단계(S200)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 forming step S200 may include any one of copper (Cu) powder, silver (Ag) powder, aluminum (Al) powder, nickel (Ni) powder, tin (Sn) powder, and phosphorus (In) powder. The metal thin film or the 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(S200)는 TiCu, NiTi, TiCu, NiNb, CuMo, TiAg 등과 같은 혼합 금속 박막을 세라믹 기재(120)의 일면에 접합하여 금속층(140)을 형성할 수도 있다.In the forming of the metal layer 140 (S200), a mixed metal thin film such as TiCu, NiTi, TiCu, NiNb, CuMo, TiAg, or the like may be bonded to one surface of the ceramic substrate 120 to form the metal layer 140.

마스크(160) 형성 단계(S300)는 금속층(140)의 일면에 복수의 마스크(160)를 형성한다. 즉, 마스크(160) 형성 단계(S300)는 세라믹 기재(120) 상에 형성하고자 하는 패턴 형상에 따라 복수의 마스크(160)를 배치한다. 이때, 금속층(140)의 외주와 마스크(160)의 외주가 상호 이격되도록 배치하여 복수의 마스크(160)가 금속층(140)의 일면 내측에 배치되도록 한다. 마스크(160) 형성 단계(S300)는 배치된 복수의 마스크(160)를 노광한 후 경화시켜 금속층(140)의 일면에 복수의 마스크(160)를 형성한다.The mask 160 forming step (S300) forms a plurality of masks 160 on one surface of the metal layer 140. That is, in the forming of the mask 160 (S300), the plurality of masks 160 are disposed according to the pattern shape to be formed on the ceramic substrate 120. In this case, the outer circumference of the metal layer 140 and the outer circumference of the mask 160 are disposed to be spaced apart from each other so that the plurality of masks 160 may be disposed inside one surface of the metal layer 140. In the forming of the mask 160 (S300), the plurality of masks 160 disposed thereon are exposed and cured to form a plurality of masks 160 on one surface of the metal layer 140.

마스크(160) 형성 단계(S300)는 세라믹 기재(120) 및 금속층(140)의 면적보다 좁은 면적을 갖는 복수의 마스크(160; 예를 들면, 드라이 필름)를 금속층(140)의 일면에 배치한다. 복수의 마스크(160)는 각각 독립된 금속층(140)을 형성하기 위기 위해 소정 형성으로 형성되며, 상호간 소정 간격 이격 배치된다.In the forming of the mask 160 (S300), a plurality of masks 160 (eg, dry films) having an area smaller than that of the ceramic substrate 120 and the metal layer 140 are disposed on one surface of the metal layer 140. . The plurality of masks 160 are formed in a predetermined formation so as to form independent metal layers 140, respectively, and are spaced apart from each other by a predetermined interval.

이때, 마스크(160) 형성 단계(S300)는 마스크(160)에 의해 형성되는 패턴들 간의 간격에 따라 다단 돌출부(144)가 형성되는 부분에 마스크(160)와 소정 간격 이격되는 서브 마스크(162)가 배치된다.At this time, the mask 160 forming step (S300) is a sub mask 162 spaced apart from the mask 160 by a predetermined interval in a portion where the multi-stage protrusion 144 is formed according to the interval between the patterns formed by the mask 160. Is placed.

돌출부 형성 단계(S400)는 금속층(140)을 에칭하여 외주에 테이퍼 돌출부(142)를 형성한다. 즉, 돌출부 형성 단계(S400)는 복수의 마스크(160)에 의해 노출된 금속층(140)의 일부를 에칭액(예를 들면, 염화제이철(FeCl3))으로 식각하여, 금속층(140)의 하부로 갈수록 세라믹 기재(120)의 외주 방향으로 경사를 갖는 테이퍼 돌출부(142)를 형성한다.In the protrusion forming step S400, the tapered protrusion 142 is formed on the outer circumference by etching the metal layer 140. That is, in the protrusion forming step S400, a portion of the metal layer 140 exposed by the plurality of masks 160 is etched with an etching solution (for example, ferric chloride (FeCl 3)), and toward the lower portion of the metal layer 140. A tapered protrusion 142 having an inclination in the circumferential direction of the ceramic substrate 120 is formed.

돌출부 형성 단계(S400)는 기본형 세라믹 AMB 기판과 동일한 농도, 시간, 속도(정도)로 에칭하는 경우 금속층(140)의 외주부가 내측으로 경사진 형태로 형성된다.In the protrusion forming step S400, when etching at the same concentration, time, and speed as the basic ceramic AMB substrate, the outer circumferential portion of the metal layer 140 is formed to be inclined inwardly.

따라서, 돌출부 형성 단계(S400)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 protrusion forming step S400 may be performed by etching the outer circumference of the metal layer 140 with an etchant having a lower concentration than the etchant used in the manufacture of the basic ceramic AMB substrate, shortening the etching time, or slowing down the etching rate (degree). desirable.

이에, 종래의 기본형 세라믹 AMB 기판의 제조시 에칭 가공도를 100%로 가정할 경우, 돌출부 형성 단계(S400)는 대략 85% 정도의 에칭 가공도로 테이퍼 돌출부(142)를 형성한다.Thus, assuming that the etching processability of the conventional basic ceramic AMB substrate is 100%, the protrusion forming step S400 may form the tapered protrusion 142 with an etching process of about 85%.

물론, 돌출부 형성 단계(S400)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 protrusion forming step (S400) may etch the outer circumference of the metal layer 140 at an etching rate slower than the etching rate in the manufacture of the basic ceramic AMB substrate, or the metal layer 140 with an etching time shorter than the etching time in the manufacture of the basic ceramic AMB substrate. You can also etch the outer periphery of).

돌출부 형성 단계(S400)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 돌출부(142)를 형성한다.Protruding portion forming step (S400) is a tapered protrusion having a curved slope and protruding in the circumferential direction of the ceramic substrate 120 on the basis of an imaginary line connected to the outer circumference of the metal layer 140 and orthogonal to the ceramic substrate 100. 142 is formed.

돌출부 형성 단계(S400)는 금속층(140)의 두께의 대략 1/2 이하의 길이를 갖도록 테이퍼 돌출부(142)를 형성한다.The protrusion forming step S400 forms the tapered protrusion 142 to have a length of about 1/2 or less of the thickness of the metal layer 140.

이와 동시에, 돌출부 형성 단계(S400)는 적어도 하나 이상의 오목부(146)를 갖는 다단 돌출부(144)가 형성된다. 즉, 돌출부 형성 단계(S400)는 마스크(160)와 서브 마스크(162) 사이에 형성되는 이격 공간에 해당하는 금속층(140)의 일부가 에칭액에 의해 식각되고, 서브 마스크(162)의 양측에 해당하는 금속층(140)의 일부가 에칭액에 의해 식각되어 금속층(140)의 외주에 두 개의 오목부(146)를 갖는 다단 돌출부(144)가 형성된다.At the same time, the protrusion forming step S400 is formed with a multi-stage protrusion 144 having at least one concave portion 146. That is, in the protrusion forming step S400, a part of the metal layer 140 corresponding to the spaced space formed between the mask 160 and the sub mask 162 is etched by the etching solution, and corresponds to both sides of the sub mask 162. A portion of the metal layer 140 is etched by the etching solution to form a multi-stage protrusion 144 having two recesses 146 on the outer circumference of the metal layer 140.

마스크(160) 제거 단계(S500)는 금속층(140)에 테이퍼 돌출부(142) 및 다단 돌출부(144)를 형성한 후 에칭액을 통해 금속층(140)의 일면에 배치된 마스크(160)를 식각한다. 이를 통해, 마스크(160) 식각 단계(S500)에서 마스크(160)가 제거되어 최종 상태의 세라믹 기판(100)이 제작된다.After removing the mask 160 (S500), the tapered protrusion 142 and the multi-stage protrusion 144 are formed on the metal layer 140, and the mask 160 disposed on one surface of the metal layer 140 is etched through the etching solution. As a result, the mask 160 is removed in the etching step S500 of the mask 160 to manufacture the ceramic substrate 100 in a final state.

상술한 바와 같이, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 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 method of manufacturing the same have a level equivalent to that of the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, while the area of the metal layer is increased compared to the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, thereby improving electrical characteristics such as electrical conductivity and thermal resistance. It is effective to implement crack resistance and separation resistance.

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 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 its manufacturing method are formed with a relatively large area compared to the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, when the equivalent electrical characteristics are formed, there is an effect that can realize a relatively high crack resistance and separation resistance. .

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 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 its manufacturing method are formed with a relatively large area as compared to the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, the ceramic substrate and the bonding strength can be maintained strongly and can be applied to fine patterns.

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 종래의 세라믹 AMB 기판에 비해 사용 수명을 연장하면서 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, the ceramic substrate and its manufacturing method have an effect of ensuring reliability while extending the service life compared to the conventional ceramic AMB substrate.

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 테이퍼 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 its manufacturing method adjust the etching form of the mask (ie, the dry film) when the tapered protrusion is formed, it does not perform two or three additional etching operations, thereby reducing the post-process cost. There is.

또한, 세라믹 기판 및 그 제조방법은 금속층에 테이퍼 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 method of manufacturing the same have an effect of improving the long-term reliability of the AMB IGBT substrate by dispersing energy in the metal layer edge by forming a tapered protrusion on the metal layer.

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.Although a preferred embodiment according to the present invention has been described above, it is possible to modify in various forms, and those skilled in the art to various modifications and modifications without departing from the claims of the present invention It is understood that it may be practiced.

100: 세라믹 기판 120: 세라믹 기재
140: 금속층 142: 테이퍼 돌출부
144: 다단 돌출부 146: 오목부
160: 마스크 162: 서브 마스크100: ceramic substrate 120: ceramic substrate
140: metal layer 142: tapered protrusion
144: multi-stage protrusion 146: recess
160: mask 162: sub mask

Claims (20)

세라믹 기재; 및
상기 세라믹 기재의 적어도 일면에 접합되고, 외주에 테이퍼 돌출부 및 다단 돌출부가 형성되는 금속층을 포함하고,
상기 테이퍼 돌출부가 형성된 상기 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격은 상기 다단 돌출부가 형성된 상기 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격보다 좁고,
상기 다단 돌출부는 복수의 오목부가 형성되고, 오목부와 다른 오목부가 접하는 부분에 돌출부가 형성되는 세라믹 기판.Ceramic substrates; And
A metal layer bonded to at least one surface of the ceramic substrate and having a tapered protrusion and a multi-stage protrusion formed on an outer circumference thereof;
The interval between the outer circumference of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is smaller than the interval between the outer circumference of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and another metal layer,
The multi-stage protrusion has a plurality of recesses, and a protrusion is formed at a portion where the recess is in contact with another recess. 제1항에 있어서,
상기 테이퍼 돌출부는 상기 금속층의 외주와 연결되고 상기 세라믹 기판에 직교하는 가상선보다 상기 세라믹 기재의 외주 방향으로 돌출되는 세라믹 기판.The method of claim 1,
The tapered protrusion is connected to the outer circumference of the metal layer, and the ceramic substrate protrudes in the outer circumferential direction of the ceramic substrate rather than an imaginary line orthogonal to the ceramic substrate. 제1항에 있어서,
상기 테이퍼 돌출부는 상기 세라믹 기재 방향으로 오목한 형상으로 형성되고, 상기 세라믹 기재 방향으로 갈수록 돌출 길이가 증가하는 세라믹 기판.The method of claim 1,
The tapered protrusion is formed in a concave shape in the ceramic substrate direction, and the length of the protrusion increases toward the ceramic substrate direction. 제1항에 있어서,
상기 테이퍼 돌출부는 상기 세라믹 기판의 외주 방향으로 돌출된 길이가 상기 금속층의 두께보다 짧은 길이로 형성되는 세라믹 기판.The method of claim 1,
The tapered protrusion may have a length protruding in the circumferential direction of the ceramic substrate to a length shorter than the thickness of the metal layer. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 금속층은 다른 금속층과의 간격이 최대 설정 간격을 초과하면 상기 다른 금속층과 인접한 외주에 다단 돌출부가 형성되는 세라믹 기판.The method of claim 1,
And the metal layer has a multi-stage protrusion formed on an outer circumference adjacent to the other metal layer when a distance from the other metal layer exceeds a maximum set distance. 제1항에 있어서,
상기 금속층은 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 미만이면 상기 다른 금속층과 인접한 외주에 테이퍼 돌출부가 형성되는 세라믹 기판.The method of claim 1,
And the metal layer has a tapered protrusion formed on an outer circumference adjacent to the other metal layer when a distance from the other metal layer is less than a minimum set interval. 제1항에 있어서,
상기 금속층은 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 이상이고 최대 설정 간격 이하이면 상기 다른 금속층과 인접한 외주에 테이퍼 돌출부 또는 다단 돌출부가 형성되는 세라믹 기판.The method of claim 1,
And the metal layer has a tapered protrusion or a multi-stage protrusion formed on an outer circumference adjacent to the other metal layer when the distance from the other metal layer is greater than or equal to the minimum setting interval and less than the maximum setting interval. 제8항에 있어서,
상기 금속층은,
상기 다른 금속층에 테이퍼 돌출부가 형성되면 상기 다른 금속층과 인접한 외주에 다단 돌출부가 형성되고,
상기 다른 금속층에 다단 돌출부가 형성되면 상기 다른 금속층과 인접한 외주에 테이퍼 돌출부가 형성되는 세라믹 기판.The method of claim 8,
The metal layer,
When the tapered protrusion is formed on the other metal layer, a multi-stage protrusion is formed on an outer circumference adjacent to the other metal layer,
When the multi-stage protrusion is formed on the other metal layer, the ceramic substrate is formed on the outer periphery adjacent to the other metal layer. 세라믹 기재를 준비하는 단계;
상기 세라믹 기재의 적어도 일면에 금속층을 형성하는 단계;
상기 금속층의 일면에 상호 이격된 복수의 마스크를 형성하는 단계; 및
상기 복수의 마스크에 의해 노출된 상기 금속층의 일부를 식각하여 테이퍼 돌출부 및 다단 돌출부를 구비하는 돌출부를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 테이퍼 돌출부가 형성된 상기 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격은 상기 다단 돌출부가 형성된 상기 금속층의 외주와 다른 금속층의 간격보다 좁고,
상기 돌출부를 형성하는 단계는,
복수의 오복부가 형성되고, 오목부와 다른 오목부가 접하는 부분에 돌출부가 형성되는 다단 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.Preparing a ceramic substrate;
Forming a metal layer on at least one surface of the ceramic substrate;
Forming a plurality of masks spaced apart from each other on one surface of the metal layer; And
Etching a portion of the metal layer exposed by the plurality of masks to form a protrusion having a tapered protrusion and a multi-stage protrusion,
The interval between the outer circumference of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is smaller than the interval between the outer circumference of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and another metal layer,
Forming the protrusions,
A method of manufacturing a ceramic substrate, the method comprising: forming a plurality of stepped portions, the multi-stage protrusions having protrusions formed at portions where the recesses and other recesses contact each other. 제10항에 있어서,
상기 돌출부를 형성하는 단계는,
상기 금속층의 외주와 연결되고 상기 세라믹 기판에 직교하는 가상선보다 상기 세라믹 기재의 외주 방향으로 돌출되는 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.The method of claim 10,
Forming the protrusions,
And forming a tapered protrusion that is connected to an outer circumference of the metal layer and protrudes in an outer circumferential direction of the ceramic substrate rather than an imaginary line orthogonal to the ceramic substrate. 제10항에 있어서,
상기 돌출부를 형성하는 단계는,
상기 세라믹 기재 방향으로 오목하고, 상기 세라믹 기재 방향으로 갈수록 돌출 길이가 증가하는 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.The method of claim 10,
Forming the protrusions,
And forming a tapered protrusion having a concave direction toward the ceramic substrate and increasing a protruding length toward the ceramic substrate. 제10항에 있어서,
상기 돌출부를 형성하는 단계는,
상기 세라믹 기판의 외주 방향으로 돌출된 길이가 상기 금속층의 두께보다 짧은 길이를 갖는 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.The method of claim 10,
Forming the protrusions,
And forming a tapered protrusion having a length protruding in the circumferential direction of the ceramic substrate to a length shorter than the thickness of the metal layer. 삭제delete 제10항에 있어서,
상기 돌출부를 형성하는 단계는,
상기 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최대 설정 간격을 초과하면 상기 다른 금속층과 인접한 상기 금속층의 외주에 다단 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.The method of claim 10,
Forming the protrusions,
And forming a multi-stage protrusion on an outer circumference of the metal layer adjacent to the other metal layer when the distance between the metal layer and the other metal layer exceeds a maximum predetermined distance. 제10항에 있어서,
상기 돌출부를 형성하는 단계는,
상기 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 미만이면 상기 다른 금속층과 인접한 상기 금속층의 외주에 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.The method of claim 10,
Forming the protrusions,
And forming a tapered protrusion on an outer circumference of the metal layer adjacent to the other metal layer when the distance between the metal layer and the other metal layer is less than a minimum predetermined interval. 제10항에 있어서,
상기 돌출부를 형성하는 단계는,
상기 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 이상이고 최대 설정 간격 이하이고 상기 다른 금속층에 테이퍼 돌출부가 형성되면 상기 다른 금속층과 인접한 상기 금속층의 외주에 다단 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.The method of claim 10,
Forming the protrusions,
When the gap between the metal layer and the other metal layer is greater than or equal to the minimum setting interval and less than or equal to the maximum setting interval, and the tapered protrusion is formed in the other metal layer, forming the multi-layer protrusion on the outer circumference of the metal layer adjacent to the other metal layer. Way. 제10항에 있어서,
상기 돌출부를 형성하는 단계는,
상기 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 이상이고 최대 설정 간격 이하이고 상기 다른 금속층에 다단 돌출부가 형성되면 상기 다른 금속층과 인접한 상기 금속층의 외주에 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.The method of claim 10,
Forming the protrusions,
Manufacturing a ceramic substrate including forming a tapered protrusion on an outer circumference of the metal layer adjacent to the other metal layer when a gap between the metal layer and another metal layer is greater than or equal to a minimum predetermined interval and less than or equal to a maximum predetermined interval and a multi-stage protrusion is formed in the other metal layer. Way. 제10항에 있어서,
상기 마스크를 형성하는 단계는,
상기 금속층의 면적보다 좁은 면적을 갖는 마스크를 상기 금속층의 일면에 배치하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.The method of claim 10,
Forming the mask,
Disposing a mask having an area smaller than that of the metal layer on one surface of the metal layer. 제19항에 있어서,
상기 마스크를 형성하는 단계는,
상기 마스크가 삽입되는 삽입 홀이 형성되고, 상기 마스크와 이격되어 배치되는 하나 이상의 서브 마스크를 상기 금속층에 배치하는 단계를 더 포함하는 세라믹 기판 제조방법.The method of claim 19,
Forming the mask,
And forming an insertion hole into which the mask is inserted, and disposing one or more sub masks spaced apart from the mask on the metal layer.
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