KR19990003021A

KR19990003021A - Board for Power Module

Info

Publication number: KR19990003021A
Application number: KR1019970026810A
Authority: KR
Inventors: 박상선
Original assignee: 이형도; 삼성전기 주식회사
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-01-15

Abstract

본 발명은 파워 모듈용 기판의 구조에 대한 것으로 발명의 주된 목적은 기판의 패턴 부분을 알루미늄 플래이팅층과, 노출된 구리층으로 형성하므로서 칩의 솔더링과 와이어의 솔더링 및 본딩이 우수하도록 하는데 있으며, 또 한편으로는 솔더링 시키는 칩의 위치가 자동적으로 한정되어 비틀림이 예방되도록 하는데 또 다른 목적이 있는 것이다.The present invention relates to a structure of a substrate for a power module, and a main object of the invention is to form an aluminum plated layer and an exposed copper layer so that soldering of chips and soldering and bonding of chips are excellent. On the one hand, the purpose of the soldering chip is automatically limited so that twisting is prevented.

이를 위한 특징적인 구성은 DBC기판의 경우 세라믹 절연 판재와, 상기한 절연 판재의 상면과 저면에 각각 압착시킨 구리층과, 상기한 각각의 구리층위에 플래이팅하되, 임의의 노출부를 형성한 상태의 알루미늄 플래이팅층으로 구성하여 상기한 노출부 상에 칩 또는 터미널을 솔더링 하도록 하는데 있으며, IMS기판의 경우 알루미늄 판재와, 상기한 알루미늄 판재의 위에 압착시킨 폴리머 절연 판재와, 상기한 폴리머 절연 판재의 상면에 압착시킨 구리층과, 상기한 구리층 위에 플래이팅하되, 임의의 노출부를 형성한 상태의 알루미늄 플래이팅층으로 구성한 후, 상기한 노출부 상에 필요한 칩 또는 터미널을 솔더링하도록 하는데 있다.A characteristic configuration for this is that in the case of the DBC substrate, the ceramic insulating plate, the copper layer pressed on the upper and lower surfaces of the insulating plate, respectively, and plated on each of the above copper layers, but any exposed portion is formed It is composed of an aluminum plated layer to solder the chip or terminal on the exposed portion, and in the case of an IMS substrate, the aluminum plate, the polymer insulation plate pressed on the aluminum plate, and the upper surface of the polymer insulation plate The plated copper layer and the above-mentioned copper layer are plated, but the aluminum plated layer is formed in a state where an arbitrary exposed portion is formed, and then the necessary chip or terminal is soldered on the exposed portion.

Description

Board for Power Module

제1도의 (가)는 종래의 DBC기판을 보인 단면도, (나)는 종래의 DBC기판을 보인 평면도,1 (a) is a cross-sectional view showing a conventional DBC substrate, (b) is a plan view showing a conventional DBC substrate,

제2도는 종래의 IMS기판을 보인 단면도,2 is a cross-sectional view showing a conventional IMS substrate,

제3도의 (가)는 본 발명의 DBC기판을 보인 단면도, (나)는 본 발명의 DBC기판을 보인 평면도,Figure 3 (a) is a cross-sectional view showing a DBC substrate of the present invention, (b) is a plan view showing a DBC substrate of the present invention,

제4도는 본 발명의 IMS기판을 보인 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing an IMS substrate of the present invention.

＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＊ Explanation of symbols on main parts of drawing

1 : DBC기판, 2 : IMS기판, 3 : 칩, 4 : 알루미늄 와이어, 11 : 세라믹 절연 판재, 12, 23 : 구리층, 13,24 : 알루미늄 플래이팅층, 14,25 : 노출부1: DBC substrate, 2: IMS substrate, 3: chip, 4: aluminum wire, 11: ceramic insulation plate, 12, 23: copper layer, 13, 24: aluminum plating layer, 14, 25: exposed part

본 발명은 파워 모듈용 기판의 구조에 대한 것으로 특히 작업성과 보관성을 향상시키기 위해 개량시킨 것이다.The present invention relates to a structure of a substrate for a power module, and is particularly improved to improve workability and storage.

일반적으로 파워 모듈용 기판에는 제 1 도의 (가)에서 보는 바와 같은 DBC(Direct Bonding Copper)기판(1)과, 제 2 도 도면에서 보는 바와 같은 IMS(Insulated Metal Substrate)기판(2)을 가장 널리 사용하고 있다.In general, the power module substrate is the most widely used DBC (Direct Bonding Copper) substrate (1) as shown in Figure 1 (a) and Insulated Metal Substrate (IMS) substrate (2) as shown in Figure 2 I use it.

상기한 DBC기판(1)은 세라믹 절연 판재(11)의 저면과 상면에 압착시킨 구리층(12)과, 그 위에 도포한 니켈 플레이팅층(N)으로 형성되는 바, 그 상면의 경우에는 설계된 패턴에 따라 부분적으로 형성된다.The DBC substrate 1 is formed of a copper layer 12 pressed onto the bottom and top surfaces of the ceramic insulating plate 11 and a nickel plating layer N coated thereon. Partially formed according to.

또한 IMS기판(2)은 알루미늄 기판 부재(21)의 상면에 폴리머 절연 판재(22)를 접착한 후, 상기한 절연층(22)의 위로 설계된 패턴 모양에 따라 구리층(23)과, 니켈 플레이팅층(N)을 형성한 것이다.In addition, the IMS substrate 2 adheres the polymer insulating plate 22 to the upper surface of the aluminum substrate member 21, and then the copper layer 23 and nickel play in accordance with the pattern shape designed above the insulating layer 22. The coating layer N was formed.

상기와 같은 각각의 기판(1)(2)에 있어서, 최종적으로 니켈 플레이팅층(N)을 형성하는 이유는 니켈이 산화방지 기능이 우수하여 보관성이 양호하기 때문이다.In each of the substrates 1 and 2 as described above, the reason why the nickel plating layer N is finally formed is because nickel has an excellent anti-oxidation function and good storage.

그러나 상기와 같은 니켈 플레이팅층(N)은 보관성이 우수한 반면에 칩(3)의 솔더링 성능, 또 칩과 패턴부를 연결하기 위한 알루미늄 와이어(4)를 솔더링 접속하는 데 있어서는 솔더링 및 와이어 본딩 성능이 크게 떨어진다.However, the nickel plating layer (N) as described above has excellent storage properties, while soldering and wire bonding performance in the soldering performance of the chip 3 and the soldering connection of the aluminum wire 4 for connecting the chip and the pattern portion. Greatly falls.

또 상기한 니켈 플레이팅층(N)에 칩(3)을 솔더링 할 때 솔더링 융액상에 올려진 칩의 방향이 틀어지거나 위치가 이동하는 등의 문제가 있기 때문에 칩어태치 지그(도시하지 않았음)를 사용해야 하는 불편이 있다.In addition, when the chip 3 is soldered to the nickel plating layer N, the chip attach jig (not shown) is removed because there is a problem that the direction of the chip placed on the soldering melt is shifted or the position is shifted. It is inconvenient to use.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 발명의 주된 목적은 기판의 패턴 부분을 알루미늄 플래이팅층과, 노출된 구리층으로 형성함으로써 칩의 솔더링과 와이어의 솔더링 및 본딩이 우수하도록 하는데 있으며, 또 한편으로는 솔더링 시키는 칩의 위치가 자동적으로 한정되어 비틀림이 예방되도록 하는데 또 다른 목적이 있는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve various problems of the related art. The main object of the present invention is to form a pattern portion of a substrate with an aluminum plating layer and an exposed copper layer, thereby soldering and bonding a chip and soldering a wire. Another purpose is to make this excellent, and on the other hand, the position of the soldering chip is automatically limited so that torsion is prevented.

그리고 이를 위한 특징적인 구성은 DBC기판의 경우 세라믹 절연 판재와, 상기한 절연 판재의 상면과 저면에 각각 압착시킨 구리층과, 상기한 각각의 구리층 위에 플래이팅하되, 임의의 노출부를 형성한 상태의 알루미늄 플래이팅층으로 구성하여 상기한 노출부 상에 칩 또는 터미널을 솔더링 하도록 하는데 있으며, IMS기판의 경우 알루미늄 판재와, 상기한 알루미늄 판재의 위에 압착시킨 폴리머 절연 판재와, 상기한 폴리머 절연 판재의 상면에 압착시킨 구리층과, 상기한 구리층 위에 플래이팅하되, 임의의 노출부를 형성한 상태의 알루미늄 플래이팅층으로 구성한 후, 상기한 노출부 상에 필요한 칩 또는 터미널을 솔더링 하도록 하는 데 있다.And the characteristic configuration for this is a ceramic insulating plate for DBC substrate, a copper layer pressed on the upper and lower surfaces of the insulating plate, respectively, and plated on each of the above copper layer, but any exposed portion is formed It consists of an aluminum plated layer to solder the chip or terminal on the exposed portion, in the case of an IMS substrate, an aluminum plate, a polymer insulation plate pressed on the aluminum plate and the upper surface of the polymer insulation plate The copper layer pressed onto the copper layer and the above-mentioned copper layer are plated, but the aluminum plated layer is formed in a state where an arbitrary exposed portion is formed, and then the necessary chip or terminal is soldered on the exposed portion.

이하 첨부 도면에 따라 본 발명의 구성 및 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention according to the accompanying drawings in detail as follows.

제 3 도는 본 발명에 따른 DBC기판(1)의 단면을 보인 것이고, 제 4도는 본 발명에 다른 IMS기판(2)의 단면을 보인 것이다.3 shows a cross section of a DBC substrate 1 according to the present invention, and FIG. 4 shows a cross section of an IMS substrate 2 according to the present invention.

본 발명의 DBC기판(1)은 세라믹 절연 판재(11)의 저면과 상면에 1차적으로 구리층(12)을 압착시키되, 그 상면의 구리층(12)은 패턴을 가지도록 하며, 상면 구리층(12)의 위로는 알루미늄으로 알루미늄 플래이팅층(13)을 형성하되, 필요한 임의의 부분에 한해서는 그 아래의 구리층(12)이 노출되어 있도록 노출부(14)를 마련한다.The DBC substrate 1 of the present invention primarily compresses the copper layer 12 on the bottom and the top surface of the ceramic insulating plate 11, and the copper layer 12 on the top surface has a pattern, and the top copper layer. Above the 12, an aluminum plating layer 13 is formed of aluminum, and the exposed portion 14 is provided so that the copper layer 12 underneath is exposed only to any necessary portion.

그리고 상기한 노출부(14)에 칩 또는 터미널을 솔더링하도록 한 것이다.Then, the chip or terminal is soldered to the exposed portion 14.

또한, IMS기판(2)은 알루미늄 판재(21)의 위에 폴리머 절연 판재(22)를 압착시키고, 그 폴리머 절연 판재(22)의 위에 패턴을 가지는 구리층(23)을 형성한 후, 구리층(23)위로 알루미늄 플래이팅층(24)을 형성하되, 역시 필요한 임의의 부분에 한해서 구리층(23)이 노출되도록 노출부(25)를 확보시킨다.In addition, the IMS substrate 2 compresses the polymer insulating plate 22 on the aluminum plate 21, forms a copper layer 23 having a pattern on the polymer insulating plate 22, and then forms a copper layer ( 23) to form an aluminum plated layer 24, but also to secure the exposed portion 25 so that the copper layer 23 is exposed only to any portion required.

그리고 그 노출부(25)에 칩(3) 또는 터미널을 솔더링하도록 한 것이다.Then, the chip 3 or the terminal is soldered to the exposed portion 25.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 사용 상태에 대해서 설명한다.The following describes the use state of the present invention configured as described above.

제 3 도의 (가)에서 보는 바와 같이 DBC기판(1)은 세라믹 절연 판재(11)의 저면과 상면에 1차적으로 구리층(12)을 압착시키고, 그 상면에서 패턴을 가지도록 형성한 구리층(12)과, 이 구리층(12)을 따라 플래이팅된 알루미늄 플래이팅층(13)의 위에서 각각의 노출부(14)에 따라 칩(3)과 터미널을 솔더링시킨다.As shown in FIG. 3A, the DBC substrate 1 primarily compresses the copper layer 12 on the bottom and top surfaces of the ceramic insulating plate 11 and has a pattern formed on the top surface thereof to have a pattern. (12) and the chip 3 and the terminal are soldered according to each exposed portion 14 on the aluminum plating layer 13 plated along the copper layer 12.

이때, 노출부(14)의 위에 녹아 있는 솔더링 융액은 알루미늄 플래이팅층(13)으로 넘어가지 않고 노출부(14)의 구리 표면위에 한정되어 있기 때문에 칩(3)의 위치가 틀어지거나 이동되지 않아 정위치에 솔더링 될 수 있다.At this time, since the solder melt melted on the exposed portion 14 is limited to the copper surface of the exposed portion 14 without passing over to the aluminum plated layer 13, the position of the chip 3 is not shifted or moved. Can be soldered in place.

이후, 제 3 도의 (나)에서 보듯이 상기한 칩(3)과 터미널 등으로 부터 알루미늄 플래이팅층(13)으로 알루미늄 와이어(4)를 본딩하면 같은 알루미늄 재질이기 때문에 용이한 것이다.Thereafter, as shown in (b) of FIG. 3, bonding the aluminum wire 4 to the aluminum plating layer 13 from the chip 3 and the terminal is easy because it is the same aluminum material.

한편, 제 4 도 도면에서 보듯이 IMS기판(2)은 알루미늄 판재(21)의 위에 압착시킨 폴리머 절연 판재(22)와, 그 폴리머 절연 판재(22)의 상면에서 패턴을 가지도록 압착된 구리층(23)과, 또, 이 구리층(23)의 패턴을 따라 그 위에 형성한 알루미늄 플래이팅층(24) 상에서 칩(3) 또는 터미널을 솔더링하되, 이때도 노출부(25)의 위에 녹아 있는 솔더링 융액은 알루미늄 플래이팅층(24)으로 넘어가지 않고 노출부(25)의 구리 표면위에 한정되어 있기 때문에 칩(3)의 위치가 틀어지거나 이동되지 않아 정위치에 솔더링 될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 4, the IMS substrate 2 has a polymer insulating plate 22 pressed onto the aluminum plate 21 and a copper layer pressed to have a pattern on the upper surface of the polymer insulating plate 22. (23) and the chip 3 or the terminal are soldered on the aluminum plating layer 24 formed thereon along the pattern of the copper layer 23, but the soldering melted on the exposed portion 25 at this time as well. Since the melt is limited to the copper surface of the exposed portion 25 without passing over to the aluminum plated layer 24, the position of the chip 3 can be soldered in place because it is not displaced or moved.

그리고 역시 DBC기판(1)과 마찬가지로 상기한 칩(3)과 터미널 등으로 부터 알루미늄 플래이팅층(24)으로 알루미늄 와이어(4)를 본딩하면 같은 알루미늄 재질이기 때문에 용이한 것이다.As with the DBC substrate 1, the bonding of the aluminum wire 4 to the aluminum plating layer 24 from the chip 3 and the terminal is easy because the same aluminum material is used.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이 본 발명은 구리층 위로 니켈 플래이팅층을 형성하는 것이 아니라 알루미늄 와이어의 본딩에 유리한 알루미늄 플래이팅층(13)을 형성하고, 또한 그 알루미늄 플래이팅층(13)의 필요 부분에는 구리층이 노출되도록 노출부(14)를 형성한 후, 그 위치에서 칩(3)을 솔더링 하도록 하였기 때문에 솔더링 효과가 우수할 뿐만 아니라 솔더링 범위가 노출부(14)로써 한정되어 있기 때문에 칩(3)의 위치가 정확히 고정되는 등 생산성 및 제품의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.As described in detail above, the present invention does not form a nickel plating layer over the copper layer, but forms an aluminum plating layer 13 which is advantageous for bonding of aluminum wires, and furthermore, a copper layer in the required portion of the aluminum plating layer 13. After the exposed portion 14 is formed so as to be exposed, the chip 3 is soldered at the position, so that not only the soldering effect is excellent but also the soldering range is limited to the exposed portion 14, It is possible to greatly improve productivity and reliability of the product, such as accurate positioning.

Claims

Ceramic insulating plate (11),

A lower copper layer 12 pressed against the bottom of the insulating plate 11,

The upper copper layer 12 is pressed to the upper surface of the insulating plate 11, and has a pattern,

Plated on the upper copper layer 12, but composed of an aluminum plated layer 13 to secure the exposed portion 14 in any position necessary,

The power module substrate, characterized in that to solder the chip or terminal on the exposed portion (14).

Aluminum plate material 21,

The polymer insulating plate 22 pressed onto the aluminum plate 21 described above,

A copper layer 23 is pressed to the upper surface of the polymer insulating plate 22, and has a phantom,

Plating on the copper layer 23, but consisting of an aluminum plated layer 24 secured an arbitrary exposed portion 25 to the soldering of the chip or terminal on the exposed portion 25, characterized in that Power module substrate.