KR102327870B1 - Ceramic board and manufacturing method thereof - Google Patents

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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.Provided are a ceramic substrate and a method for manufacturing the same, wherein the bonding strength is increased by forming tapered protrusions and multi-stage protrusions on the outer periphery of the metal layer according to the distance between the metal layer bonded to the ceramic substrate and other adjacent metal layers. The presented ceramic substrate includes a ceramic substrate and a metal layer bonded to at least one surface of the ceramic substrate and having tapered protrusions and multi-stage protrusions formed on the outer periphery, and the distance between the outer periphery of the metal layer on which the tapered protrusions are formed and the other metal layer is that of the metal layer on which the multi-stage protrusions are formed. It is formed narrower than the distance between the outer periphery and the other metal layers.

Description

세라믹 기판 및 그 제조방법{CERAMIC BOARD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Ceramic substrate 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 for manufacturing the same, and more particularly, to a ceramic substrate and a method for manufacturing the same, which strongly maintains a bonding state between a ceramic substrate and a metal film despite a sudden 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 attaching a metal foil such as copper foil to a ceramic substrate. The ceramic substrate is generated through a manufacturing process such as Active Metal Brazing (AMB) and Direct Bond Copper (DBC), and may be classified into a ceramic AMB substrate, a ceramic DBC substrate, etc. according to a difference 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 directly brazing a metal to 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 properties and reliability, so they are applied in applications such as automobiles, 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 , in a conventional ceramic AMB substrate (hereinafter, referred to as a basic ceramic AMB substrate), a metal layer 20 is formed by brazing a metal such as copper on the surface of a ceramic substrate 10 , and a mask is placed on the surface of the metal layer 20 . (30; for example, dry film) is prepared by etching a certain portion of the periphery of the metal layer 20 with an etching solution (Etching).

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 in which the edge of the metal layer 20 is inclined inward toward the lower surface, cracks occur in the metal layer 20 or the metal layer 20 when a rapid temperature change occurs. 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.For example, a thermal shock test to examine the characteristics of a ceramic AMB substrate (test conditions: the material of the ceramic substrate is alumina, ZTA (HPS), and AlN, 1 cycle is about 30 minutes, -50°C to 150°C per cycle When the thermal shock test is performed, internal cracking and delamination occur in 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, a long life is required, and in order to slow the occurrence of internal cracks and layer separation, the application of high strength Si3N4 and SiC to ceramic substrates is being considered.

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, the product price increases and thus product competitiveness is deteriorated.

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 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 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.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 (30), it is manufactured by etching a certain portion and a hole portion around the periphery of the metal layer 20 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, in the dimple type ceramic AMB substrate, a plurality of dimples 22 are formed along the periphery of the metal layer 20 to prevent cracking and delamination of the metal layer 20 even in 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 in that the area of the metal layer 20 is reduced as the plurality of dimples 22 are formed, so that electrical properties such as electrical conductivity and thermal resistance are deteriorated. 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 a plurality of dimples 22 are formed in the metal layer 20, the area of the metal layer 20 is reduced, so that the electrical characteristics will decrease.

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 , in the dimple type ceramic AMB substrate, when the dimples 22 are formed only on a part of the metal layer 20 in order to prevent deterioration of electrical characteristics, in the region where the dimples 22 are not formed. There is a problem in that cracks occur in the metal layer 20 or the metal layer 20 is separated from the ceramic substrate 10 due to a rapid temperature change.

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, in the dimple type ceramic AMB substrate, the area occupancy of the dimples 22 increases, which increases the resistance, and the strength and bonding strength between the ceramic substrate 10 and the metal layer 20 decreases, so that the electrical characteristics required for the application are satisfied. There is an impossible problem.

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

한국특허공개 제10-2010-0068593호(명칭: 세라믹 소재 기판에 동박을 적층시키는 방법)Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0068593 (Title: Method of Laminating Copper Foil on 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-mentioned problems in the prior art. It is designed to increase the bonding strength by forming tapered protrusions and multi-stage protrusions on the outer periphery of the metal layer according to the distance between the metal layer bonded to the ceramic substrate and other adjacent metal layers. An object of the present invention is to provide a ceramic substrate and a method for 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, a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention includes a metal layer bonded to a ceramic substrate and at least one surface of the ceramic substrate, the tapered projections and multi-stage projections are formed on the outer periphery, and the metal layer with the tapered projections formed thereon. The distance between the outer periphery and the other metal layer is narrower than the distance between the outer periphery of the metal layer in 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 is connected to the outer periphery 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, is formed in a concave shape in the ceramic substrate direction, and the protrusion length may increase in the ceramic substrate direction. In this case, the tapered protrusion may be formed so that a length protruding in an outer circumferential direction of the ceramic substrate is shorter than a thickness of the metal layer.

다단 돌출부는 복수의 오목부가 형성되고, 오목부와 다른 오목부가 접하는 부분에 돌출부가 형성될 수 있다.In the multi-stage protrusion, a plurality of concave portions may be formed, and the protrusion may be formed at a portion in contact with the concave portion and other concave portions.

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.At this time, when the distance from the other metal layer exceeds the maximum set distance, a multi-stage protrusion is formed on the outer periphery adjacent to the other metal layer, and if the distance from the other metal layer is less than the minimum set gap, a tapered protrusion is formed on the outer periphery adjacent to the other metal layer. can

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.For the metal layer, if the distance from the other metal layer is greater than or equal to the minimum set distance and less than or equal to the maximum set distance, a tapered protrusion or multi-stage protrusion is formed on the periphery adjacent to the other metal layer. formed, and when the multi-stage protrusion is formed on the other metal layer, the tapered protrusion may be formed on the outer periphery 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, the method for manufacturing a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention includes the steps of 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 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, wherein the distance between the outer periphery of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is formed with the multi-stage protrusion It is formed to be narrower than the distance between the outer periphery of the metal layer and the other metal layers.

돌출부를 형성하는 단계는 금속층의 외주와 연결되고 세라믹 기판에 직교하는 가상선보다 세라믹 기재의 외주 방향으로 돌출되는 테이퍼 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the protrusion may include forming a tapered protrusion that is connected to the outer periphery 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.

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.The forming of the protrusion may include forming a tapered protrusion concave in a direction of the ceramic substrate and having an increased protrusion length toward the ceramic substrate. In this case, the step of forming the protrusion includes forming a tapered protrusion having a length that protrudes in the outer circumferential direction of the ceramic substrate is shorter than the thickness of the metal layer, a plurality of concave portions are formed, and the protrusion portion is in contact with the concave portion and other concave portions. may include forming a multi-stage protrusion on which 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 includes 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 set distance. forming a tapered protrusion on the outer periphery of the metal layer adjacent to It may include the step of forming. In this case, the step of forming the protrusion includes the step of forming a tapered 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 is greater than or equal to the minimum set distance and less than or equal to the maximum set distance, and multi-stage protrusions are formed in other metal layers. 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 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, the ceramic substrate and its manufacturing method have improved electrical properties such as electrical conductivity and thermal resistance by increasing the area of the metal layer compared to the conventional dimple-type ceramic AMB substrate, and have the same level as the conventional dimple-type ceramic AMB substrate. It has the effect of implementing the 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 in a relatively large area compared to the conventional dimple type ceramic AMB substrate, it is possible to implement relatively high crack resistance and separation resistance when forming equivalent electrical characteristics. .

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 the method for manufacturing the same are formed in a relatively large area compared to the conventional dimple type ceramic AMB substrate, strength and bonding strength can be strongly maintained, and there is an effect that can be applied to a fine pattern.

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 the effect of securing 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, the ceramic substrate and its manufacturing method control the etching shape of the mask (ie, dry film) when forming the tapered protrusion, thereby reducing post-processing costs because two or three additional etching operations are not performed. 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 for manufacturing the same have the effect of improving the long-term reliability of the AMB insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) substrate by dispersing energy on the edge of the metal layer by forming a tapered protrusion in 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 views 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 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.Hereinafter, in order to describe in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention, the most preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. . First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related 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 selected from among Zirconia Toughened Alumina (ZTA), aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (alumina, Al2O3), and 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, in the ceramic substrate 120, ZTA has a composition ratio of about 9% or 15%, and at least one of aluminum nitride, aluminum oxide, and silicon nitride has the remaining composition ratio (about 91%, about 85%). can

세라믹 기재(120)는 이외에도 전력 모듈 등에 사용 가능한 세라믹 소재로 변형 실시 가능하다.In addition, the ceramic substrate 120 may be transformed into a ceramic material that can be used in 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. In this case, fine protrusions may be formed on the surface of the ceramic substrate 120 through chemical or physical polishing 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 formed of a metal thin film. In this case, the metal layer 140 may be formed of a copper foil formed of copper (Cu) powder. The metal layer 140 is a metal thin film or a 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 therebetween.

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 smaller 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 is bonded to the inner side of one surface of the ceramic substrate 120 .

금속층(140)은 테이퍼(Taper) 돌출부(142) 및 다단 돌출부(144)가 외주에 형성된다.The metal layer 140 has a tapered protrusion 142 and a multi-stage protrusion 144 formed on an outer periphery 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 in the outer circumferential direction of the ceramic substrate 120 toward the lower portion. The tapered protrusion 142 is connected to the upper portion of the outer periphery of the metal layer 140 and is formed to protrude in the outer circumferential direction of the ceramic substrate 120 rather than the imaginary line A orthogonal to the ceramic substrate 100 . The tapered protrusion 142 may have a curved inclination, and may be formed in a concave shape toward 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 protruding length of the tapered protrusion 142 increases in the direction of the ceramic substrate 120 , and is formed to have a length D2 less than or equal to about 1/2 of the thickness D1 of the metal layer 140 . Here, the tapered protrusion 142 is preferably formed to have a length D2 equal to or less than about 1/2 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 narrow compared to the multi-stage protrusion 144 , the bonding strength is weak, but since the area protruding in the outer circumferential direction is narrow, 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 is formed in a shape having a plurality of stages in which a plurality of concave portions are formed. The multi-stage protrusion 144 is connected to the upper portion of the outer periphery of the metal layer 140 and is formed to protrude in the outer circumferential direction of the ceramic substrate 120 rather than the imaginary line A 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 be configured in two stages by forming two concave portions 146 . Of course, as shown in FIG. 7 , the multi-stage protrusion 144 may be configured in three stages by forming three concave portions 146 . In this case, in the multi-stage protrusion 144 , a pointed protrusion may be formed at a portion where the concave portion 146 and the other concave portion 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.In this case, since the multi-stage protrusion 144 has a larger area to be bonded to the ceramic substrate 120 than the tapered protrusion 142 , it is possible to maintain strong bonding strength. ), it is difficult to apply when the interval 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 (ie, tapered protrusions 142 and multi-stage protrusions 144 ) are formed on the outer periphery adjacent to the other metal layers 140 according to the distance from the other adjacent metal layers 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.When the distance between the metal layer 140 and the other metal layer 140 exceeds the maximum set distance, the multi-stage protrusion 144 is formed on the adjacent outer periphery. For example, referring to FIG. 8 , when the distance D between the metal layer 140a and the other metal layer 140b exceeds the maximum set distance, the metal layer 140a and the other metal layer 140b have multi-stage protrusions on the outer periphery 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.When the distance between the metal layer 140 and the other metal layer 140 is less than the minimum set distance, the tapered protrusion 142 is formed on the adjacent outer periphery. 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 distance, the metal layer 140a and the other metal layer 140b have a tapered protrusion 142 on the adjacent outer periphery. 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.In the metal layer 140 , when the distance between the other metal layers 140 is greater than or equal to the minimum set distance and less than or equal to the maximum set distance, a tapered protrusion 142 or multi-stage protrusion 144 is formed on the outer periphery adjacent to the other metal layer 140 . At this time, in the metal layer 140 , when the tapered protrusion 142 is formed on the other metal layer 140 , the multi-stage protrusion 144 is formed, 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 greater than or equal to the minimum set interval and less than or equal to the maximum set interval, and the tapered protrusion 142 is formed on the outer periphery of the other metal layer 140b, the metal layer 140a is A multi-stage protrusion 144 is formed on the outer periphery 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 , the method for 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 ), a step of forming the protrusion ( S400 ), and a step of removing the mask 160 ( 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.The ceramic substrate 120 preparation step (S100) prepares the ceramic substrate 120 formed of one of ZTA, aluminum nitride, aluminum oxide (alumina), and silicon nitride. In this case, the ceramic substrate 120 preparation step ( S100 ) 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(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 ceramic substrate 120 preparation step (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%, about 85%) ) to prepare a ceramic substrate 120 having.

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.The ceramic substrate 120 preparation step (S100) prepares the ceramic substrate 120 having a thickness of about 0.32 mm to 0.635 mm depending on 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 ceramic substrate 120 preparation step ( S100 ), fine protrusions may be formed on the surface of the ceramic substrate 120 in order to strengthen the bonding force with the metal layer 140 . That is, in the preparing step (S100) of the ceramic substrate 120, the surface of the ceramic substrate 120 is roughened by chemical treatment using a chemical 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 metal layer 140 forming step ( S200 ), the metal layer 140 is formed on at least one surface of the ceramic substrate 120 . In this case, in the metal layer 140 forming step ( S200 ), the metal layer 140 is formed by bonding the metal thin film to at least one surface of the ceramic substrate 120 . In the step of forming 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 metal layer 140 forming step (S200), the metal layer 140 is formed by bonding a metal thin film to one surface of the ceramic substrate 120 through a brazing process, or by interposing a bonding layer between the ceramic substrate 120 and the rapid thin film. A 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) includes any one of copper (Cu) powder, silver (Ag) powder, aluminum (Al) powder, nickel (Ni) powder, tin (Sn) powder, and phosphorus (In) powder. The metal layer 140 may be formed by bonding a metal thin film or a mixed metal thin film to one surface of the ceramic substrate 120 .

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 metal layer 140 forming step ( S200 ), the metal layer 140 may be formed by bonding a mixed metal thin film such as TiCu, NiTi, TiCu, NiNb, CuMo, TiAg, etc. to one surface of the ceramic substrate 120 .

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.In the mask 160 forming step ( S300 ), a plurality of masks 160 are formed on one surface of the metal layer 140 . That is, in the mask 160 forming step ( S300 ), a plurality of masks 160 are disposed according to a pattern shape to be formed on the ceramic substrate 120 . In this case, the outer periphery of the metal layer 140 and the outer periphery of the mask 160 are disposed to be spaced apart from each other so that the plurality of masks 160 are disposed inside one surface of the metal layer 140 . In the mask 160 forming step ( S300 ), the plurality of masks 160 are exposed and cured to form the 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 mask 160 forming step ( S300 ), a plurality of masks 160 (eg, dry film) 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 shape in order to form an independent metal layer 140, respectively, and are spaced apart from each other by a predetermined distance.

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.In this case, in the mask 160 forming step ( S300 ), the sub-mask 162 is spaced apart from the mask 160 by a predetermined distance in the portion where the multi-stage protrusions 144 are formed according to the spacing 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 metal layer 140 is etched to form the tapered protrusion 142 on the outer periphery. That is, in the step of forming the protrusion ( S400 ), a portion of the metal layer 140 exposed by the plurality of masks 160 is etched with an etching solution (eg, ferric chloride (FeCl 3 )), and the portion of the metal layer 140 is etched toward the lower portion of the metal layer 140 . A tapered protrusion 142 having an inclination in the outer 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 step of forming the protrusion ( S400 ), when etching is performed at the same concentration, time, and speed (degree) as that of the basic ceramic AMB substrate, the outer periphery of the metal layer 140 is formed in an inwardly inclined shape.

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, in the step of forming the protrusion (S400), etching the outer periphery of the metal layer 140 with an etchant of a lower concentration than the etchant used in manufacturing the basic ceramic AMB substrate, shortening the etching time, or slowing 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.Accordingly, when it is assumed that the etching processability is 100% when the conventional basic ceramic AMB substrate is manufactured, the protrusion forming step S400 forms the tapered protrusion 142 with an etching processability 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, in the step of forming the protrusion ( S400 ), the outer periphery of the metal layer 140 is etched at an etching rate slower than the etching rate when the basic ceramic AMB substrate is manufactured, or the metal layer 140 is etched with an etching time shorter than the etching time when the basic ceramic AMB substrate is manufactured. ) may be etched on the outer periphery.

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.The protrusion forming step ( S400 ) is a tapered protrusion connected to the upper portion of the outer periphery of the metal layer 140 and protruding in the outer periphery direction of the ceramic substrate 120 based on an imaginary line orthogonal to the ceramic substrate 100 , and having a curved inclination. (142) is formed.

돌출부 형성 단계(S400)는 금속층(140)의 두께의 대략 1/2 이하의 길이를 갖도록 테이퍼 돌출부(142)를 형성한다.In the protrusion forming step ( S400 ), the tapered protrusion 142 is formed 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, in the protrusion forming step S400 , the multi-stage protrusion 144 having at least one concave portion 146 is formed. That is, in the step of forming the protrusion ( S400 ), a portion of the metal layer 140 corresponding to the separation space formed between the mask 160 and the sub-mask 162 is etched by the etchant, and corresponds to both sides of the sub-mask 162 . A portion of the metal layer 140 is etched by an etchant to form a multi-stage protrusion 144 having two concave portions 146 on the outer periphery 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.In the mask 160 removal step ( S500 ), after forming the tapered protrusions 142 and the multi-stage protrusions 144 on the metal layer 140 , the mask 160 disposed on one surface of the metal layer 140 is etched using an etching solution. Through this, the mask 160 is removed in the mask 160 etching step ( S500 ), so that the ceramic substrate 100 in a final state is manufactured.

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, in the ceramic substrate and its manufacturing method, the area of the metal layer is increased compared to the conventional dimple type ceramic AMB substrate, and electrical properties such as electrical conductivity and thermal resistance are improved, and the level of the same level as that of the conventional dimple type ceramic AMB substrate It has the effect of implementing the 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 in a relatively large area compared to the conventional dimple type ceramic AMB substrate, it is possible to implement relatively high crack resistance and separation resistance when forming equivalent electrical characteristics. .

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 the method for manufacturing the same are formed in a relatively large area compared to the conventional dimple type ceramic AMB substrate, strength and bonding strength can be strongly maintained, and there is an effect that can be applied to a fine pattern.

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 the effect of securing 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, the ceramic substrate and its manufacturing method control the etching shape of the mask (ie, dry film) when forming the tapered protrusion, thereby reducing post-processing costs because two or three additional etching operations are not performed. 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 for manufacturing the same have the effect of improving the long-term reliability of the AMB insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) substrate by dispersing energy on the edge of the metal layer by forming a tapered protrusion in 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 the preferred embodiment according to the present invention has been described above, it can be modified in various forms, and those skilled in the art can make various modifications and modifications without departing from the claims of the present invention. It is understood that it can be implemented.

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: concave portion
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 좁은 것을 특징으로 하며,
상기 금속층은 다른 금속층과의 간격이 최대 설정 간격을 초과하면 상기 다른 금속층과 인접한 외주에 다단 돌출부가 형성되는 세라믹 기판.ceramic substrates; and
and a metal layer bonded to at least one surface of the ceramic substrate and having tapered protrusions and multi-stage protrusions formed on the outer periphery,
The distance between the outer periphery of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is narrower than the distance between the outer periphery of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and the other metal layer,
The metal layer is a ceramic substrate in which a multi-stage protrusion is formed on an outer periphery adjacent to the other metal layer when the interval with the other metal layer exceeds a maximum set interval. 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 좁은 것을 특징으로 하며,
상기 금속층은 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 미만이면 상기 다른 금속층과 인접한 외주에 테이퍼 돌출부가 형성되는 세라믹 기판.ceramic substrates; and
and a metal layer bonded to at least one surface of the ceramic substrate and having tapered protrusions and multi-stage protrusions formed on the outer periphery,
The distance between the outer periphery of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is narrower than the distance between the outer periphery of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and the other metal layer,
The ceramic substrate in which a tapered protrusion is formed on an outer periphery adjacent to the other metal layer when the distance between the metal layer and the other metal layer is less than a minimum set distance. 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 좁은 것을 특징으로 하며,
상기 금속층은 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 이상이고 최대 설정 간격 이하이면 상기 다른 금속층과 인접한 외주에 테이퍼 돌출부 또는 다단 돌출부가 형성되며,
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.ceramic substrates; and
and a metal layer bonded to at least one surface of the ceramic substrate and having tapered protrusions and multi-stage protrusions formed on the outer periphery,
The distance between the outer periphery of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is narrower than the distance between the outer periphery of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and the other metal layer,
If the distance from the metal layer to the other metal layer is greater than or equal to the minimum set distance and less than or equal to the maximum set distance, a tapered protrusion or multi-stage protrusion is formed on the outer periphery adjacent to the other metal layer,
The metal layer is
When the tapered protrusion is formed on the other metal layer, a multi-stage protrusion is formed on the outer periphery adjacent to the other metal layer,
A ceramic substrate having a tapered protrusion formed on an outer periphery adjacent to the other metal layer when the multi-stage protrusion is formed on the other metal layer. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테이퍼 돌출부는 상기 금속층의 외주와 연결되고 상기 세라믹 기판에 직교하는 가상선보다 상기 세라믹 기재의 외주 방향으로 돌출되고,
상기 테이퍼 돌출부는 상기 세라믹 기재 방향으로 오목한 형상으로 형성되고, 상기 세라믹 기재 방향으로 갈수록 돌출 길이가 증가하며,
상기 테이퍼 돌출부는 상기 세라믹 기판의 외주 방향으로 돌출된 길이가 상기 금속층의 두께보다 짧은 길이로 형성되는 세라믹 기판.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The tapered protrusion is connected to the outer periphery 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,
The tapered protrusion is formed in a concave shape in the direction of the ceramic substrate, and the protrusion length increases in the direction of the ceramic substrate,
A ceramic substrate in which the tapered protrusion is formed so that a length protruding in an outer circumferential direction of the ceramic substrate is shorter than a thickness of the metal layer. 제4항에 있어서,
상기 다단 돌출부는 복수의 오목부가 형성되고, 오목부와 다른 오목부가 접하는 부분에 돌출부가 형성되는 세라믹 기판.5. The method of claim 4,
The multi-stage protrusion includes a plurality of concave portions, and a protrusion is formed at a portion in contact with the concave portion and other concave portions. 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,
상기 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최대 설정 간격을 초과하면 상기 다른 금속층과 인접한 상기 금속층의 외주에 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 distance between the outer periphery of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is narrower than the distance between the outer periphery of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and the other metal layer,
The step of forming the protrusion,
and forming a multi-stage protrusion on an 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 a maximum set interval. 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,
상기 금속층과 다른 금속층과의 간격이 최소 설정 간격 미만이면 상기 다른 금속층과 인접한 상기 금속층의 외주에 테이퍼 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 distance between the outer periphery of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is narrower than the distance between the outer periphery of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and the other metal layer,
The step of forming the protrusion,
and forming a tapered protrusion on an outer periphery 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 set interval. 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,
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.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 distance between the outer periphery of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is narrower than the distance between the outer periphery of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and the other metal layer,
The step of forming the protrusion,
When the distance between the metal layer and the other metal layer is greater than or equal to a minimum set distance and less than or equal to a maximum set distance, and a tapered protrusion is formed in the other metal layer, forming a multi-stage protrusion on the outer periphery of the metal layer adjacent to the other metal layer Way. 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,
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.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 distance between the outer periphery of the metal layer on which the tapered protrusion is formed and the other metal layer is narrower than the distance between the outer periphery of the metal layer on which the multi-stage protrusion is formed and the other metal layer,
The step of forming the protrusion,
Forming a tapered 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 is greater than or equal to the minimum set distance and less than or equal to the maximum set distance, and a multi-stage protrusion is formed in the other metal layer. Way. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 돌출부를 형성하는 단계는,
복수의 오목부가 형성되고, 오목부와 다른 오목부가 접하는 부분에 돌출부가 형성되는 다단 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 세라믹 기판 제조방법.
10. The method according to any one of claims 6 to 9,
The step of forming the protrusion,
A method of manufacturing a ceramic substrate, comprising: forming a multi-stage protrusion in which a plurality of concave portions are formed and the protrusion is formed at a portion in contact with the concave portion and other concave portions.
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