KR20140063185A - 전력 모듈용 기판 및 그 제조방법과 이를 이용한 전력 모듈 패키지 - Google Patents

전력 모듈용 기판 및 그 제조방법과 이를 이용한 전력 모듈 패키지 Download PDF

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KR20140063185A
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Abstract

본 발명은 전력 모듈용 기판 및 그 제조방법과 이를 이용한 전력 모듈 패키지에 관한 것으로서, 일면 및 타면을 갖고, 타면의 테두리 영역에 타면으로부터 임의의 깊이로 형성된 V홈을 포함하는 베이스 기판; 베이스 기판의 일면에 형성된 절연층; 및 절연층 상에 형성된 회로용 메탈층;을 포함할 수 있다.

Description

전력 모듈용 기판 및 그 제조방법과 이를 이용한 전력 모듈 패키지{ SUBSTRATE FOR POWER MODULE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND POWER MODULE PACKAGE USING THE SAME}
본 발명은 전력 모듈용 기판 및 그 제조방법과 이를 이용한 전력 모듈 패키지에 관한 것이다.
특허문헌 1을 비롯하여 가전용 및 산업용 제품의 전력 반도체 모듈은 고집적화, 고용량화 및 소형화를 요구하는 추세이며, 이러한 추세는 필연적으로 전자 부품 내부의 발열의 심화를 야기하여 모듈 전체의 성능 및 신뢰성을 저하시킬 수 있다.
이에, 방열 특성을 향상시키기 위해 알루미늄과 같이 방열 특성이 양호한 재질로 이루어진 기판을 베이스 기판으로 적용하는 방안도 제시되고 있다.
한편, 전력 반도체 모듈은 패키징 공정 중 몰딩(Epoxy Mold Compound) 과정에서 기판의 절단 가공면의 형상으로 인해 몰딩부재가 기판의 절단 가공면을 따라 불규칙하게 형성되는 몰드 플래시(Mold Flash)와 같은 외관 불량이 종종 발생하고 있다.
US 7,208,819 B
본 발명의 일 측면은 전력 모듈 패키지 가공 시 기판과 몰딩부재 간에 발생할 수 있는 몰드 플래시(Mold Flash)와 같은 외관 불량을 방지하기 위한 전력 모듈용 기판 및 그 제조방법과 이를 이용한 전력 모듈 패키지에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈용 기판은,
일면 및 타면을 갖고, 상기 타면의 테두리 영역에 상기 타면으로부터 임의의 깊이로 형성된 V 홈을 포함하는 베이스 기판;
상기 베이스 기판의 일면에 형성된 절연층; 및
상기 절연층 상에 형성된 회로용 메탈층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈용 기판의 V 홈은 베이스 기판의 타면의 테두리 영역에 형성되되, 타면의 양단으로부터 기판의 길이 방향을 기준으로 내측 방향으로 임의의 거리 이격된 영역에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력 모듈용 기판의 베이스 기판은 V 홈의 내면 중 베이스 기판의 양단측 내면과 베이스 기판의 양단 사이의 베이스 기판의 두께 방향 크기가 베이스 기판의 중앙부의 두께 방향 크기보다 작을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 모듈용 기판의 제조방법은,
일면 및 타면을 갖는 스트립 기판을 준비하는 단계;
상기 스트립 기판의 유닛 단위 기준선을 기준으로 상기 유닛 단위 기준선으로부터 기판의 길이 방향을 기준으로 임의의 거리 이격된 영역에 V 홈을 형성하는 단계; 및
상기 스트립 기판의 상기 유닛 단위 기준선을 기판의 두께 방향을 기준으로 절단하여 유닛 단위 베이스 기판을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 모듈용 기판의 제조방법은,
상기 베이스 기판의 일면에 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 절연층 상에 회로용 메탈층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 모듈용 기판의 제조방법은, 유닛 단위 베이스 기판을 형성하는 단계에서, 스트립 기판의 절단은 타발 공정을 통해 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 모듈 패키지는,
일면 및 타면을 갖고, 상기 타면의 테두리 영역에 상기 타면으로부터 임의의 깊이로 형성된 V홈을 포함하는 베이스 기판;
상기 베이스 기판의 일면에 형성된 절연층;
상기 절연층 상에 형성된 회로용 메탈층;
상기 회로용 메탈층 상에 형성된 반도체 소자; 및
상기 베이스 기판의 양측면 및 상기 반도체 소자의 상부를 덮는 형태로 형성된 몰딩부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 모듈 패키지는,
상기 메탈층 상에 형성된 접착층; 및
상기 접착층과 상기 반도체 소자 사이에 형성된 리드 프레임;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 모듈 패키지는, 반도체 소자와 리드 프레임 사이를 전기적으로 연결하는 와이어;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 모듈 패키지의 베이스 기판은 V 홈의 내면 중 베이스 기판의 양단측 내면과 베이스 기판의 양단 사이의 베이스 기판의 두께 방향 크기가 베이스 기판의 중앙부의 두께 방향 크기보다 작을 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시예에 의한 전력 모듈용 기판 및 그 제조방법과 이를 이용한 전력 모듈 패키지는 베이스 기판의 하부면에 V 홈을 형성하기 때문에, 몰딩 공정 시 몰딩이 베이스 기판의 하부면에 불규칙하게 침투하는 것을 방지하여 몰드 플래시(Mold Flash)와 같은 외관 불량을 예방할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 스트립 기판 형태의 전력 모듈용 기판의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유닛 단위의 전력 모듈용 기판의 구성을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전력 모듈 패키지의 구성을 나타내는 단면도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
전력 모듈용 기판 및 그 제조방법
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 스트립 기판 형태의 전력 모듈용 기판의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유닛 단위의 전력 모듈용 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 일면 및 타면을 갖는 스트립 기판(100)을 준비할 수 있다.
다음, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 스트립 기판(100)의 유닛 단위 기준선(I-I')을 기준으로 유닛 단위 기준선(I-I')으로부터 기판의 길이 방향을 기준으로 임의의 거리 이격된 영역에 V 홈(111)을 형성할 수 있다.
이때, V 홈(111)은 V-Cut 공정을 통해 형성할 수 있다.
참고로, 도 1에서는 유닛 단위 기준선(I-I')을 하나만 도시하였지만, 절단 공정이 요구되는 스트립 기판(100)의 양단에도 각각 유닛 단위 기준선이 존재하는 것은 당연하다 할 것이다.
다음, 도 1 및 도 2에서 도시하는 바와 같이, 스트립 기판(100)의 유닛 단위 기준선(I-I')을 기판의 두께 방향을 기준으로 절단하여 유닛 단위 베이스 기판(200)을 형성할 수 있다.
이때, 스트립 기판(100)의 절단은 타발 공정을 통해 수행할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2와 같이, 전력 모듈용 기판의 제조방법은 베이스 기판(110)의 일면에 절연층(120)을 형성하는 단계 및 절연층(120) 상에 회로용 메탈층(130)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 절연층(120)을 형성하는 단계 및 회로용 메탈층(130)을 형성하는 단계는 유닛 단위 베이스 기판(200)으로 절단하기 이전에 형성하거나, 또는 유닛 단위 베이스 기판(200)으로 절단한 후 형성하는 것이 모두 가능하다.
도 2에서 도시하는 바와 같이, 전력 모듈용 기판(200)은 일면 및 타면을 갖고, 타면의 테두리 영역에 타면으로부터 임의의 깊이로 형성된 V 홈(111)을 포함하는 베이스 기판(110), 베이스 기판(110)의 일면에 형성된 절연층(120) 및 절연층(120) 상에 형성된 회로용 메탈층(130)을 포함할 수 있다.
이때, 베이스 기판(110)은 알루미늄과 같은 메탈 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, V 홈(111)은 베이스 기판(110)의 타면의 테두리 영역에 형성되되, 타면의 양단으로부터 기판의 길이 방향을 기준으로 내측 방향으로 임의의 거리 이격된 영역에 형성될 수 있다.
또한, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 베이스 기판(110)은 V 홈(111)의 내면 중 베이스 기판(110)의 양단측 내면과 베이스 기판(110)의 양단 사이의 베이스 기판의 두께 방향 크기(A)가 베이스 기판(110)의 중앙부의 두께 방향 크기(B)보다 작을 수 있다.
전력 모듈 패키지
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전력 모듈 패키지의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3에서 도시하는 바와 같이, 전력 모듈 패키지(300)는 일면 및 타면을 갖고, 타면의 테두리 영역에 타면으로부터 임의의 깊이로 형성된 V 홈(111)을 포함하는 베이스 기판(110), 베이스 기판(110)의 일면에 형성된 절연층(120), 절연층(120) 상에 형성된 회로용 메탈층(130), 회로용 메탈층(130) 상에 형성된 반도체 소자(160) 및 베이스 기판(110)의 양측면 및 반도체 소자(160)의 상부를 덮는 형태로 형성된 몰딩부재(180)를 포함할 수 있다.
이때, V 홈(111)은 V-Cut 공정을 통해 형성할 수 있다.
또한, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 전력 모듈 패키지(300)는 메탈층(130) 상에 형성된 접착층(140) 및 접착층(140)과 반도체 소자(160) 사이에 형성된 리드 프레임(150)을 더 포함할 수 있다.
또한, 전력 모듈 패키지(300)는 반도체 소자(160)와 리드 프레임(150) 사이를 전기적으로 연결하는 와이어(170)를 더 포함할 수 있다.
또한, 베이스 기판(110)은 V 홈(111)의 내면 중 베이스 기판(110)의 양단측 내면과 베이스 기판(110)의 양단 사이의 베이스 기판(110)의 두께 방향 크기(A)가 베이스 기판(110)의 중앙부의 두께 방향 크기(B)보다 작을 수 있다.
일반적으로 전력 모듈 패키지에서 기판의 배면으로부터 절단을 수행하기 때문에, 절단면에 불균일한 곡면이 발생하고, 이 불균일한 곡면으로 인해 몰딩 과정에서 몰딩재가 기판의 배면을 덮으면서 외관불량을 발생시키게 된다. 이때, 외관불량은 기판의 배면이 몰드 금형 위에 접촉되게 배치되었을 때 절단 곡면의 틈새를 따라 몰딩재가 스며들어 기판의 배면을 불균일하게 덮는 형상으로 형성되는 것이다.
이에, 기판의 배면에 형성된 불균일한 몰딩재를 제거하기 위해 워터젯(Water Jet), 샌드 블라스팅(Sand Blasting), 레이저(Laser), 화학(Chemical) 공법 등의 디플래시(Deflash) 공정이 추가로 필요하며, 이로 인해 모듈 제작 단가가 상승되는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
한편, 본 발명에 의한 전력 모듈 패키지(300)는 도 3과 같이, 패키징 공정 시 몰드가 베이스 기판(110)의 타면 주변에서 C 방향으로 유입되더라도 V 홈(111)의 내면 중 베이스 기판(110)의 양단측 내면과 베이스 기판(110)의 양단 사이의 베이스 기판(110)인 돌기(D)로 인해 몰드의 흐름 압력을 낮추기 때문에, 몰드가 베이스 기판(110) 타면(예를 들어, 몰딩 부재를 통한 패키징 공정이 완료된 후 노출되게 되는 베이스 기판(110)의 타면)에 스며들어 발생할 수 있는 몰드 플래시(Mold Flash)를 미연에 방지할 수 있는 것이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 200 : 전력 모듈용 기판
110 : 베이스 기판
111 : V 홈
120 : 절연층
130 : 메탈층
140 : 접착층
150 : 리드 프레임
160 : 반도체 소자
170 : 와이어
180 : 몰딩부재
300 : 전력 모듈 패키지

Claims (10)

  1. 일면 및 타면을 갖고, 상기 타면의 테두리 영역에 상기 타면으로부터 임의의 깊이로 형성된 V 홈을 포함하는 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 일면에 형성된 절연층; 및
    상기 절연층 상에 형성된 회로용 메탈층;
    을 포함하는 전력 모듈용 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 V 홈은 상기 베이스 기판의 타면의 테두리 영역에 형성되되, 상기 타면의 양단으로부터 기판의 길이 방향을 기준으로 내측 방향으로 임의의 거리 이격된 영역에 형성된 전력 모듈용 기판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스 기판은 상기 V 홈의 내면 중 상기 베이스 기판의 양단측 내면과 상기 베이스 기판의 양단 사이의 베이스 기판의 두께 방향 크기가 상기 베이스 기판의 중앙부의 두께 방향 크기보다 작은 전력 모듈용 기판.
  4. 일면 및 타면을 갖는 스트립 기판을 준비하는 단계;
    상기 스트립 기판의 유닛 단위 기준선을 기준으로 상기 유닛 단위 기준선으로부터 기판의 길이 방향을 기준으로 임의의 거리 이격된 영역에 V 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 스트립 기판의 상기 유닛 단위 기준선을 기판의 두께 방향을 기준으로 절단하여 유닛 단위 베이스 기판을 형성하는 단계;
    를 포함하는 전력 모듈용 기판의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 베이스 기판의 일면에 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 절연층 상에 회로용 메탈층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 전력 모듈용 기판의 제조방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 유닛 단위 베이스 기판을 형성하는 단계에서,
    상기 스트립 기판의 절단은 타발 공정을 통해 수행하는 전력 모듈용 기판의 제조방법.
  7. 일면 및 타면을 갖고, 상기 타면의 테두리 영역에 상기 타면으로부터 임의의 깊이로 형성된 V홈을 포함하는 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 일면에 형성된 절연층;
    상기 절연층 상에 형성된 회로용 메탈층;
    상기 회로용 메탈층 상에 형성된 반도체 소자; 및
    상기 베이스 기판의 양측면 및 상기 반도체 소자의 상부를 덮는 형태로 형성된 몰딩부재;
    를 포함하는 전력 모듈 패키지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 메탈층 상에 형성된 접착층; 및
    상기 접착층과 상기 반도체 소자 사이에 형성된 리드 프레임;
    을 더 포함하는 전력 모듈 패키지.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 반도체 소자와 상기 리드 프레임 사이를 전기적으로 연결하는 와이어;
    를 더 포함하는 전력 모듈 패키지.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 베이스 기판은 상기 V 홈의 내면 중 상기 베이스 기판의 양단측 내면과 상기 베이스 기판의 양단 사이의 베이스 기판의 두께 방향 크기가 상기 베이스 기판의 중앙부의 두께 방향 크기보다 작은 전력 모듈 패키지.
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