KR20030005751A - 파워 모듈용 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파워 모듈용 기판에 관한 것으로 더욱 상세하게는 절연체인 세라믹을 지지체로 사용하고 지지체와 금속층의 접착을 에폭시와 같은 수지를 사용하여 열적 특성과 절연 특성이 우수한 파워 모듈용 기판에 관한 것이다.

본 발명의 파워 모듈용 기판은 지지체와 절연체 역할을 하는 세라믹 층, 상기 세라믹 층의 한 면 또는 양면에 형성되어 있는 접착층 그리고 상기 접착층에 부착되어 있는 금속층으로 구성되어 있다.

본 발명의 파워 모듈용 기판은 IMS 기판에 비해 열적 특성과 절연 특성이 우수할 뿐만 아니라 DBC 기판에 비해 제조비용이 저렴하다.

Description

파워 모듈용 기판{Power module substrate}

본 발명은 파워 모듈용 기판에 관한 것으로 더욱 상세하게는 절연체인 세라믹을 지지체로 사용하고 지지체와 금속층의 접착을 에폭시와 같은 수지를 사용하여 열적 특성과 절연 특성이 우수한 파워 모듈용 기판에 관한 것이다.

종래에는 파워 모듈용 기판으로 DBC(direct bonding copper) 기판과 IMS(insulated metal substrate) 기판을 가장 많이 사용하였다.

DBC 기판은 세라믹 절연 판의 저면과 상면에 압착시킨 구리층으로 형성된다. 이때 상면의 경우에는 설계된 패턴에 따라 부분적으로 형성된다.

또한 IMS 기판은 알루미늄 기판의 상면에 폴리머 절연층을 형성한 후 폴리머 절연층 위에 설계된 패턴 모양에 따라 구리층을 형성한다.

이 중 IMS 기판의 경우 제조비용은 비싸지 않으나 열적 특성과 절연 특성이좋지 못하다는 단점이 있다.

그리고 DBC 기판의 경우에는 열적 특성은 우수하나 제조비용이 비싸다는 단점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 DBC 기판과 같은 특성을 가지면서 IMS 기판을 제조하는 정도의 비용으로 제조할 수 있는 파워 모듈용 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈 기판의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 제작 과정을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 파워 모듈용 기판은 지지체와 절연체 역할을 하는 세라믹 층, 상기 세라믹 층의 한 면 또는 양면에 형성되어 있는 접착층 그리고 상기 접착층에 부착되어 있는 금속층으로 구성되어 있다.

본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈용 기판의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈 기판은 세라믹 층, 접착층 그리고 금속층으로 구성되어 있다.

본 발명에서는 IMS 기판에서 지지체로 알루미늄을 사용하는 것과는 달리 세라믹을 사용한다. 세라믹은 알루미늄보다 열적 특성과 절연특성이 우수하기 때문에 IMS 기판에서 발생하는 문제들이 발생하지 않는다. 세라믹에는 알루미나 등이 사용될 수 있으며, 그 두께는 약 600㎛ 정도이면 충분하다.

본 발명의 접착층은 상기 세라믹 층과 금속층을 접착하는 역할을 수행한다.

IMS 기판에서는 알루미늄이 도체이기 때문에 금속층과 절연을 위해서는 폴리머 절연층이 충분히 두꺼워야 한다. 예를 들어 절연전압이 2㎸인 경우 절연층은 적어도 80㎛이상이어야 한다. 그러나 폴리머는 열전도성이 낮기 때문에 폴리머 절연층을 두껍게 하는 것에는 한계가 있었다.

반면, 본 발명에서는 세라믹이 절연체이기 때문에 IMS 기판에서와는 달리 접착층의 두께가 IMS 기판의 경우보다 얇아도 된다. 본 발명의 경우 접착층은 단순히 세라믹 층과 금속층을 접착시켜주는 역할만 하면 되므로 접착층의 두께를 얇게 하는 것이 가능하여 기판의 열 방사 특성이 우수하다. 본 발명에서는 접착층의 두께가 20㎛ 정도만 되어도 충분하다.

상기 금속층은 보통 구리를 사용하며 그 두께는 보통 30 ∼ 300㎛ 정도이다. 금속층은 설계된 모양에 따라 형성한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 제작 과정을 나타내는 순서도이다.

적당한 크기와 두께를 갖는 세라믹 기판을 준비하다(단계 210). 세라믹 기판의 두께는 대략 600㎛ 정도이면 충분하다.

세라믹 기판이 준비되면 세라믹 기판의 일면 또는 양면에 접착층을 형성한다(단계 220). 상기 접착층은 액상 페이스트(paste)를 사용하여 형성할 수 있다. 이때 액상 페이스트는 200 ∼ 300℃에서 경화되는 것을 사용하며 이에는 에폭시 등이 사용될 수 있다.

접착층을 형성한 후 상기 접착층의 상부에 금속층을 형성한다(단계 230).

세라믹 기판에 접착층과 금속층을 형성한 후 이를 가열하면서 압착한다(단계 240). 이때 가열온도는 접착층에 사용한 액상 페이스트가 경화되는 온도로 한다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 따라서 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

본 발명의 파워 모듈용 기판은 IMS 기판에 비해 열적 특성과 절연 특성이 우수할 뿐만 아니라 DBC 기판에 비해 제조비용이 저렴하다. 즉 IMS 기판의 제조비용 정도로 DBC 기판의 성능을 갖는 기판을 제조할 수 있다.

Claims (7)

1. 파워 모듈용 기판에 있어서,

   세라믹 기판;

   상기 세라믹 기판의 일면에 형성된 접착층; 및

   상기 접착층 상면에 형성된 금속층

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈용 기판.
2. 제1항에 있어서

   상기 접착층과 금속층이 세라믹 기판의 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈용 기판.
3. 제1항에 있어서,

   상기 세라믹 기판은 알루미나 기판인 것을 특징으로 하는 파워 모듈용 기판.
4. 제1항에 있어서,

   상기 접착층은 열경화성 수지로 되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 모듈용 기판.
5. 제1항에 있어서,

   상기 금속층은 구리 호일인 것을 특징으로 하는 파워 모듈용 기판.
6. 파워 모듈용 기판을 제작하는 방법에 있어서,

   세라믹 기판을 준비하는 단계;

   상기 세라믹 기판의 일면에 접착층을 형성하는 단계;

   상기 접착층의 상면에 금속층을 형성하는 단계; 및

   위에서 형성된 세라믹 기판, 접착층 그리고 금속층을 열을 가하면서 압착하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈용 기판 제작 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 접착층과 금속층이 형성되지 않은 세라믹 기판의 다른 면에 접착층과 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈용 기판 제작 방법.