KR20040095625A - 전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 간단하고도 용이하게 전력 반도체 모듈을 제조할 수 있는 전력 반도에 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 소정 형상의 회로 패턴, 상기 회로 패턴에 형성되는 전계를 절연하며 상기 회로 패턴을 탑재하는 기판, 소정 열전도도를 갖고, 상기 기판과 회로 패턴에 개재되어 소정 온도에서 용융하여 상기 기판과 회로 패턴을 접합하는 제 1-a 접합 부재, 상기 기판을 탑재하며 상기 기판으로부터 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열판 및, 소정 열전도도를 갖고, 상기 방열판과 기판에 개재되어 소정 온도에서 용융하여 상기 방열판과 기판을 접합하는 제 1-b 접합 부재를 포함하여 구성되며, 방열판, 접합 부재, 기판, 접합 부재, 회로 패턴, 접합 부재, 칩을 순차적으로 적층하는 단계, 상기와 같이 적층한 상태에서 소정 온도 분위기에서 접합 부재를 용융하여 상기 방열판과 기판, 상기 기판과 회로 패턴 및, 상기 회로 패턴과 칩을 각각 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의하면, 전력 반도체 모듈을 간단하고도 용이하게 제조할 수 있는 이점이 있다.

Description

전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법{Bonding Apparatus of Power Semiconductor Module and Processing Method thereof}
본 발명은 전력 반도체 모듈에 관한 것으로 특히, 기판과 방열판, 기판과 회로 패턴, 회로 패턴과 칩을 별도의 접합용 개재물이 없이 소정 접합 부재에 의하여 직접 접합함으로써, 간단하고도 용이하게 전력 반도체 모듈 접합 구조를 제조할 수 있는 전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전력 반도체 모듈은, 하나의 패키지 내에 2개 이상의 칩이 실장되어 있는 전자 소자로서, 여기에는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등과 같은 스위칭 소자 또는 사이리스터(thyristor) 등과 같은 정류 소자 등이 있다.
이러한 전력 반도체 모듈 접합 구조에는 대전류와 고전압이 인가되어서 대전력을 소모하고 많은 열을 발생하기 때문에, 이렇게 발생하는 열을 효과적으로 방출하는 구성이 종래로부터 고안되어 오고 있다.
이하, 종래 기술에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 구성 및 그 제조 방법에 대하여 기술한다.
도 1에는 종래 기술에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 구성이 도시되어있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전력 반도체 모듈 접합 구조는 세라믹 기판(12)을 구비하고 있다. 상기 세라믹 기판(12)의 상면에는 회로 패턴(14)이 소정 형상으로 형성되어 있다.
상기 회로 패턴(14) 상에는 소정 소자 특성을 갖는 칩(chip)이 솔더(solder)(20b)에 의하여 접합되어 있다. 그리고, 칩과 회로 패턴은 본딩 와이어(42)에 의하여 결선되어 있으며, 도면 부호 (44)는 외부 단자와 연결하는 전극 단자이다.
그리고, 상기 세라믹 기판(12)의 하부에는 상기 칩(40)에서 발생한 열을 방출하기 위한 방열판(30)이 솔더(20a)에 의하여 접합되어 있는데, 상기 세라믹 기판(12)과 방열판(30)의 솔더 접합을 위하여 세라믹 기판(12)의 하면에는 접합용 시트(16)가 접착되어 있다.
상기 접합용 시트(16)는 방열판(30)과 세라믹 기판(12)의 솔더 접합을 위한 구성이며, 일반적으로 회로 패턴(14)과 동일한 재질인 구리로 구현된다.
도 2에는 도 1에 도시된 종래 기술에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 제조 공정도가 도시되어 있다.
먼저, DBC(Direct Bonding Copper) 기판(10)이 마련된다(2-a 공정). 상기 DBC 기판(10)은 세라믹 기판(12)과 회로 패턴(14)과 접합용 시트(16)로 구성되며, 회로 패턴(14)과 접합용 시트(16)를 소정 온도에서 압착에 의하여 상기 세라믹 기판(12)에 접착함으로써 구현된다.
그리고, 상기 회로 패턴(14) 상에 솔더(20b)와 칩(40)을 순차적으로 적층하고(2-b 공정), 상기 2-b 공정에 의한 접합 구조를 고온 노(furnace)(F1)에 넣고 솔더(20b)를 용융시킨다.
상기 솔더(20b)는 90% 이상의 납(Pb)을 함유한 용융점 300℃ 이상의 Pb/Sn 솔더이며, 따라서 360℃ ~ 380℃ 의 고온 노에서 용융되면서, 상기 칩(40)과 회로 패턴(14)을 접합한다(2-c 공정).
상기 2-a 공정 ~ 2-c 공정에 의한 칩(40)과 회로 패턴(14)을 접합하는 고온 솔더링 공정이 종료되면, 하기의 저온 솔더링 공정이 수행된다.
먼저, 방열판(30)에 솔더(20a)와 상기 2-c 공정을 수행한 접합 구조를 순차적으로 적층한다(2-d 공정).
상기 방열판(30), 솔더(20a) 및 접합용 시트(14)가 접착된 세라믹 기판(12)이 적층된 상태에서 230℃ ~ 260℃의 상대적으로 저온 노(F2)에 전력 반도체 모듈을 넣고 솔더(20a)를 용융시킨다.
솔더(20a)는 63Sn/37Pb 솔더로서 용융점은 183℃이며, 230℃ ~ 260℃의 노(F2)에서 용융되어 상기 방열판(30)과 접합용 시트(14)를 접합한다(2-e 공정).
상기 2-e 공정 수행 후, 상기 칩(40)과 회로 패턴(14)을 본딩 와이어(42)에 의해 결선한다(2-f 공정).
그러나, 상기와 같은 구성과 제조 공정을 갖는 종래 기술에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 공정은 다음과 같은 문제점이 제기된다.
첫째, 종래 기술에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 공정에서는,솔더(20a, 20b)의 성분비가 다르고 그 결과 용융점이 달라지므로, 고온(360℃ ~ 380℃) 노(F1)에서 솔더(20b)를 용융시키는 고온 솔더링 공정과 저온(230℃ ~ 260℃) 노(F2)에서 솔더(20a)를 용융시키는 저온 솔더링 공정의 2 단의 공정을 수행하여야 한다. 그 결과, 공정 과정이 복잡해지고 공정시간이 길어지며, 공정 코스트가 높아지는 문제점이 있었다.
둘째, 상기와 같은 2 단의 솔더링 공정에서는, 접합재인 솔더를 고온 노(F1)와 저온 노(F2)에서 각각 달리 사용하여야 하는 불편함이 있다.
셋째, 방열판(30)과 세라믹 기판(12)은 솔더(20a)에 의하여 직접 접합될 수 없으므로, 방열판(30)과 세라믹 기판(12)을 접합하기 위하여 별도의 접합용 시트(16)를 세라믹 기판(12)에 접착시킨 후에 접합시켜야 한다.
그 결과, 별도의 접합용 시트(16)가 필요하고, 또한 접합용 시트(16)를 세라믹 기판(12)에 접착하는 공정이 필요하다.
넷째, DCB 기판(10)을 사용하기 위해서는 본 공정 전에 예비 공정인 DCB 기판(10) 제조 공정 즉, 세라믹 기판(12)에 회로 패턴(14)을 형성하기 위한 리소그래피 공정을 수행하여야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은, 별도의 부재 없이 단일의 접합 부재에 의하여 방열판과 세라믹 기판을 직접 접합할 수 있는 전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 한 번의 노 공정으로 간단하고도 용이하게 전력 반도체 모듈을 구현할 수 있는 전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 방열판과 세라믹 기판 그리고, 세라믹 기판과 회로 패턴 그리고, 회로 패턴과 칩을 접합하는 접합 부재를 동일한 접합 부재로 구현할 수 있는 전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 열 전도성이 우수한 접합 부재에 의하여 전력 반도체 모듈을 구현함으로써 방열효과가 우수한 전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 제조 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 단면도이다.
도 4는 도 3의 전력 반도체 모듈 접합 구조의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 제조 공정도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 제조 공정도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 ; DBC 12, 112 ; 세라믹 기판
14, 114 ; 회로 패턴 16 ; 접합용 시트
20a, 20b; 솔더 30, 130 ; 방열판
42, 142 ; 본딩 와이어 44, 144 ; 전극 단자
120a, 120b, 120c, 122 ; 접합 부재
40, 140, 140℃ ; 칩
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 전력 반도체 모듈 접합 구조는, 소정 형상의 회로 패턴, 상기 회로 패턴에 형성된 전계를 절연하며 상기 회로 패턴을 탑재하는 기판, 소정 열전도도를 갖고, 상기 기판과 회로 패턴에 개재되어 소정 온도에서 용융하여 상기 기판과 회로 패턴을 접합하는 제 1-a 접합 부재, 상기 기판을 탑재하며 상기 기판으로부터 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열판 및, 소정 열전도도를 갖고, 상기 방열판과 기판에 개재되어 소정 온도에서 용융하여 상기 방열판과 기판을 접합하는 제 1-b 접합 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법은, 방열판, 제 1 접합 부재, 기판, 제 1 접합 부재, 회로 패턴을 순차적으로 적층하는 단계, 상기 적층 후, 소정 온도 분위기에서 제 1 접합 부재를 용융하여 방열판과 기판, 기판과 회로 패턴을 각각 접합하는 단계, 상기 접합 수행 후, 상기 회로 패턴 상에 제 2 접합 부재와 칩을 순차적으로 적층하는 단계 및, 소정 온도 분위기에서 제 2 접합 부재를 용융하여 상기 회로 패턴과 칩을 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법은, 방열판, 접합 부재, 기판, 접합 부재, 회로 패턴, 접합 부재, 칩을 순차적으로 적층하는 단계, 상기 적층 후, 소정 온도 분위기에서 상기 접합 부재를 용융하여 상기 방열판과 기판, 상기 기판과 회로 패턴 및, 상기 회로 패턴과 칩을 각각 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
다음은 본 발명인 전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 단면도이고, 도 4는 도 3에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 평면도이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조는, 방열판(130)과 접합 부재(120a, 120b)와 세라믹 기판(112)과 회로 패턴(114)을 포함하여 구성된다.
상기 회로 패턴(114)에는 소정 소자 특성을 갖는 칩이 탑재되고, 세라믹 기판(112)은 상기 회로 패턴(114)에서 발생하는 전계를 절연한다. 그리고, 상기 방열판(130)은 세라믹 기판(112)을 통해서 전달되는 열을 외부로 방출한다.
그리고, 상기 접합 부재(120b)는 소정 온도에서 용융하여 상기 회로 패턴(114)과 세라믹 기판(112)을 접합시키며, 상기 접합 부재(120a)는 소정 온도에서 용융하여 상기 세라믹 기판(112)과 방열판(130)을 접합시킨다.
바람직하게는 상기 접합 부재(120a)와 접합 부재(120b)는 동일 접합 부재로 구현된다. 상기와 같이 동일한 구성의 접합 부재(120a, 120b)는 바람직하게는 아연(Zn), 은(Ag), 그리고 알루미늄(Al)을 포함하여 구성되며, 용융점은 400℃이며, 상기 방열판(130)과 세라믹 기판(112) 그리고, 세라믹 기판(112)과 회로 패턴(114)을 접합하기 위한 온도는 410℃ ~ 430℃이다.
그리고, 상기 접합 부재(120a, 120b)는 내열성이 뛰어나고 열전도도(thermal conductivity)가 매우 크다(최대 80W/mK).
한편, 상기 접합 부재(120a, 120b)는 예컨대, SBT 사의 에스-본드 얼로이 400(S-BOND Alloy 400)에 의해 구현 가능하다.
도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조의 단면도가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조는, 도 3 및 도 4에 도시된 전력 반도체 모듈 접합 구조에서, 접합 부재(120c)와 칩(140)이 부가적으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 접합 부재(120c)는 소정 온도에서 용융하여 상기 회로 패턴(114)과 칩(140)을 접합시킨다.
상기 접합 부재(120c)는 접합 모재인 칩(140)의 특성에 따라서 상기 접합 부재(120a, 120b)와 동일한 접합 부재로 구성할 수도 있고, 상기 접합 부재(120a, 120b)와 다른 접합 부재(바람직하게는 상기 접합 부재(120a, 120b)보다 낮은 용융점을 갖는 접합 부재)로 구성할 수도 있다.
상기 접합 부재(120c)가 상기 접합 부재(120a, 120b)와 동일한 접합 부재로 구성된 경우는 도 7에 의해서 구현되는 실시예에서 보이고 있다. 그리고, 상기 접합 부재(120c)가 상기 접합 부재(120a, 120b)보다 낮은 용융점을 갖는 접합 부재로 구성한 경우는 도 6에 의해서 구현되는 실시예에서 보이고 있으며 이 때의 접합 부재는 도면 부호 (122)로 표기하였다.
도면 부호 (142)는 본딩 와이어로서 칩(140)과 회로 패턴(114)을 연결하고, 도면 부호 (144)는 전극 단자로서 외부 단자에 연결된다.
다음은 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명인 전력 반도체 모듈 접합 구조의 제조 공정에 대하여 기술한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 공정도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 먼저, 방열판(130)과 접합 부재(120a)와 세라믹 기판(112)과 접합 부재(120b)와 소정 형상의 회로 패턴(114)을 순차적으로 적층한다(6-a 공정).
상기 6-a 공정에서 상기 회로 패턴(114)의 세라믹 기판(112) 상에의 적층은,회로 패턴을 소정 형상으로 낱개로 가공 예컨대, 금형 가공하여 설계도에 기초하여 낱개로 가공된 복수의 회로 패턴을 세라믹 기판(112) 위에 상기 접합 부재(120b)의개재에 의하여 배치한다.
상기 6-a 공정에 의하여 적층된 접합 구조는, 소정 온도 예컨대, 상기 접합 부재(120a, 120b)의 접합 온도보다 높은 온도 예컨대, 470℃ 분위기의 노(F3)에 넣는다.
예컨대, 470℃ 분위기의 노(F3)에서 상기 접합 부재(120a, 120b)는 용융점인 400℃를 지나 용융하면서, 각각 상기 방열판(130)과 세라믹 기판(112)을 접합(bonding)시키고 상기 세라믹 기판(112)과 회로 패턴(114)을 접합시킨다(엄밀히 말하면, 접합 부재(120a, 120b)가 용융된 후 냉각되면서 방열판(130)과 세라믹 기판(112) 그리고, 세라믹 기판(112)과 회로 패턴(114)을 접합시키게 된다)(6-b 공정).
상기 공정 수행 후, 접합 부재(122)와 칩(140℃)을 상기 회로 패턴(114)에 순차적으로 적층한다(6-c 공정).
도 6 도시의 공정에 사용되는 칩(140℃)은 LED(Light Emitted Diode)와 같이 수지 봉지된 칩으로 내열성이 약하기 때문에, 접합 부재(122)는 상기 접합 부재(120a, 120b)보다 용융점이 낮은 부재를 사용하여 접합시킨다.
즉, 상기 접합 부재(122)는 주석(Sn), 티타늄(Ti) 그리고, 은(Ag)을 포함하여 구성되며 그 용융점은 221℃이며, 상기 회로 패턴(114)과 칩을 접합시키기 위한 온도는 250℃ ~ 280℃이다.
그리고, 상기 접합 부재(122)는 내열성이 뛰어나고, 열전도율이 우수하다(48W/mK).
한편, 상기 접합 부재(122)는 예컨대, SBT 사의 에스-본드 얼로이 220(S-BOND Alloy 220)에 의해 구현 가능하다.
6-c 공정 수행 후, 6-c와 같이 적층된 전력 반도체 모듈을 소정 온도 예컨대, 상기 접합 부재(122)의 접합 온도보다 높으면서 상기 접합 부재(120a, 120b)가 용융되지 않는 온도 예컨대 300℃ 분위기의 노(F4)에 넣는다.
예컨대, 300℃ 분위기의 노(F4)에서 상기 접합 부재(122)는 용융점인 221℃를 지나 용융하면서 상기 회로 패턴(114)과 칩(140℃)을 접합시킨다(엄밀히 기술하면, 접합 부재(122)가 용융된 후 냉각되면서 회로 패턴(114)과 칩(140℃)을 접합시키게 됨은 상기에서 기술한 바와 같다)(6-d 공정).
상기 6-d 공정에서의 노(F4) 분위기 온도는 상기 노(F3)의 분위기 온도보다 낮은 온도이기 때문에 고온에 약한 수지 봉지형 칩(140℃)의 손상을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 본 실시예에서 상기 접합 부재(122)는 SBT 사의 S-BOND 220으로 구현하였으나, 이에 한하는 것은 물론 아니며 예컨대, 에폭시 접착제에 의해서 구현할 수도 있다.
요컨대, 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 모듈의 제조 공정은, 고온에 약한 칩 예컨대, 수지 봉지형 칩이 실장되는 경우에 수행함이 바람직하다.
다음은 도 7을 기초로 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조를 제조하는 공정에 대하여 기술한다.
먼저, 방열판(130)과 접합 부재(120a)와 세라믹 기판(112)과 접합 부재(120b)와 회로 패턴(114)과 접합 부재(120c)와 칩(140)을 순차적으로 적층한다. 바람직하게는, 상기 접합 부재(120a)와 접합 부재(120b)와 접합 부재(120c)는 동일 부재로 구현된다(7-a 공정).
상기 회로 패턴(114)의 형성 및 배치 방법은 상기 도 6의 실시예와 동일하다.
상기 7-a 공정에 의해 적층된 전력 반도체 모듈을 소정 분위기 온도 예컨대, 상기 접합 부재(120a, 120b, 120c)의 접합 온도(410℃ ~ 430℃)보다 높은 온도 예컨대 470℃ 분위기의 노(F3)에 넣는다.
예컨대 470℃ 분위기의 노(F3)에서 상기 접합 부재(120a, 120b, 120c)는 용융점인 400℃를 도과하여 용융하면서 상기 방열판(130)과 세라믹 기판(112), 상기 세라믹 기판(112)과 회로 패턴(114) 그리고, 상기 회로 패턴(114)과 칩(140)을 각각 접합시킨다(접합 부재(120a, 120b, 120c)가 용융된 후 냉각되면서 모재를 접합시키는 것은 상기 도 6의 실시예와 같음은 물론이다)(7-b 공정).
상기 칩(140)은 도 6 도시의 실시예와는 달리 고온에서도 견딜 수 있는 칩이므로 접합 부재(120a, 120b, 120c)는 모두 동일한 구성으로 하였으며, 방열판(130)과 세라믹 기판(112)과 회로 패턴(114)과 칩(140)을 하나의 노(F3)에서 동시에 접합할 수 있게 된다.
상기 7-b 공정 수행 후, 칩(140)과 회로 패턴(114)을 본딩 와이어(142)에 의해서 결선한다(7-c 공정).
한편, 상기와 같은 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 반도체 모듈 접합 구조는 단품으로 실시 가능함은 물론이다.
본 발명의 실시예에서는 접합 부재(120a)와 접합 부재(120b)는 동일한 접합 부재로 하고 있으나, 이에 한하는 것은 물론 아니며 접합 부재(120a)와 접합 부재(120b)는 다른 용융점을 갖는 다른 구성으로 할 수 있음은 물론이다.
상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
상기와 같은 구성과 제조 공정을 갖는 본 발명인 전력 반도체 모듈 접합 구조 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 세라믹 기판과 방열판을 단일의 접합 부재(120a)로 접합하는 구성에 의하여 전력 반도체 모듈의 제조 공정이 간단해지는 효과가 있다.
둘째, 방열판과 세라믹 기판, 세라믹 기판과 회로 패턴, 그리고 회로 패턴과 칩을 각각 동일한 접합 부재로 접합함으로써 일 회의 노 공정(접합 부재 용융 공정)에 의하여 전력 반도체 모듈 접합 구조를 구현할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 일 회의 노 공정(접합 부재 용융 공정)에 의하여 전력 반도체 모듈 접합 구조를 구현할 수 있으므로 공정 전체가 간단해지고 단순해지는 효과가 있다.
넷째, 열전도성이 큰 접합 부재에 의하여 전력 반도체 모듈 접합 구조를 구현함으로써, 칩에서 발생한 전력 소모 열을 더욱 원활하고 효과적으로 방출할 수있는 효과가 있다.
다섯째, 본 발명에 의한 회로 패턴 구현은 포토 마스크를 이용한 포토리소그래피 방법에 의하지 않고 예컨대, 단순한 금형 가공에 의하여 개별적으로 형성하여 세라믹 기판에 탑재하므로 대량 생산이 용이하고, 그 결과 생산성 향상의 효과가 있다.
여섯째, 종래 기술과는 달리 DBC 구조에 의하지 아니하고, 세라믹 기판과 방열판을 직접 접합 부재에 의하여 접합함으로써, 제품 코스트가 낮아지는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 소정 형상의 회로 패턴;
    상기 회로 패턴에 형성되는 전계를 절연하며 상기 회로 패턴을 탑재하는 기판;
    소정 열전도도를 가지고, 상기 기판과 회로 패턴에 개재되어 소정 온도에서 용융하여 상기 기판과 회로 패턴을 접합하는 제 1-a 접합 부재;
    상기 기판을 탑재하며 상기 기판으로부터 전달되는 열을 외부로 방출하는 방열판; 및,
    소정 열전도도를 가지고, 상기 방열판과 기판에 개재되어 소정 온도에서 용융하여 상기 방열판과 기판을 접합하는 제 1-b 접합 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1-a 접합 부재와 제 1-b 접합 부재는 동일 온도에서 용융하는 동일 접합 부재인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회로 패턴에 탑재되며 소정 소자 특성을 갖는 칩; 및,
    소정 열전도도를 가지고, 상기 칩과 회로 패턴에 개재되어 소정 온도에서 용융하여 상기 회로 패턴과 칩을 접합하는 제 2 접합 부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 접합 부재는,
    상기 제 1-a 접합 부재와 동일한 접합 부재인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제 1-a 접합 부재는,
    아연, 은, 알루미늄을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 접합 부재의 용융점은 상기 제 1-a 접합 부재의 용융점보다 낮은 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조.
  7. 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 접합 부재는,
    주석, 티타늄, 은을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조.
  8. 방열판, 제 1 접합 부재, 기판, 제 1 접합 부재, 회로 패턴을 순차적으로 적층하는 단계;
    상기 적층 후, 소정 온도 분위기에서 제 1 접합 부재를 용융하여 방열판과 기판, 기판과 회로 패턴을 각각 접합하는 단계;
    상기 접합 수행 후, 상기 회로 패턴 상에 제 2 접합 부재와 칩을 순차적으로 적층하는 단계; 및,
    소정 온도 분위기에서 제 2 접합 부재를 용융하여 상기 회로 패턴과 칩을 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 제 2 접합 부재는,
    상기 제 1 접합 부재보다 용융점이 낮은 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 회로 패턴은,
    소정 형상으로 개별 가공되어 상기 제 1 접합 부재의 개재에 의하여 상기 기판에 적층되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 접합 부재는,
    아연, 은, 알루미늄을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 접합 부재는,
    주석, 티타늄, 은을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법.
  13. 방열판, 접합 부재, 기판, 접합 부재, 회로 패턴, 접합 부재, 칩을 순차적으로 적층하는 단계;
    상기 적층 후, 소정 온도 분위기에서 상기 접합 부재를 용융하여 상기 방열판과 기판, 상기 기판과 회로 패턴 및, 상기 회로 패턴과 칩을 각각 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 접합 수행 후에는,
    상기 칩과 회로 패턴을 연결하는 와이어 본딩 단계가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 회로 패턴은,
    소정 형상으로 개별 가공되어 접합 부재의 개재에 의해 상기 기판에 적층되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법.
  16. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 접합 부재는,
    아연, 은, 알루미늄을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 모듈 접합 구조 제조 방법.
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