KR20170040657A - Ceramic Board For Power Module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력 모듈용 세라믹 기판에 관한 것으로 더 상세하게는 전력용 반도체와 구동소자를 실장할 수 있는 이중 전극을 구비하는 전력 모듈용 세라믹 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic substrate for a power module, and more particularly, to a ceramic substrate for a power module having a double electrode capable of mounting a power semiconductor and a driving device.
일반적으로 세라믹 기재의 일 예로, 세라믹 기재에 동박과 같은 금속박을 일체로 부착시킨 세라믹 DBC 기판이 많이 이용되고 있으며, 상기 세라믹 DBC 기판은 반도체 전력 모듈 등에서 사용되는 것으로서 리드를 기존의 방열소재 위에 배치하는 경우 보다 높은 방열 특성을 가질 뿐만 아니라, 방열판의 접착상태에 대한 검사 공정을 필요로 하지 않기 때문에 신뢰성이 향상되고 생산성과 일관성이 향상된 반도체 전력 모듈 등을 제공할 수 있다는 장점을 가진 기판이다.In general, a ceramic DBC substrate, in which a metal foil such as a copper foil is integrally attached to a ceramic base, is often used as a ceramic base material. The ceramic DBC substrate is used in a semiconductor power module and the like. It is possible to provide a semiconductor power module having improved reliability and improved productivity and consistency because it does not require an inspection process for adhesion state of the heat sink.
상기 세라믹 DBC 기판은 전기 자동차의 증가와 함께 자동차의 전력용 반도체 모듈로 사용 범위가 점차 확산되고 있다.As the number of electric vehicles increases, the use range of the ceramic DBC substrate as power semiconductor modules for automobiles is gradually diffused.
도 1을 참고하면 통상의 전력용 반도체 모듈은 전력용 반도체(2)가 실장된 세라믹 기판(1)을 구동소자가 실장된 PCB(3) 상에 실장하는 구조를 가진다.Referring to FIG. 1, a conventional power semiconductor module has a structure in which a
즉, 종래 전력용 반도체 모듈은 세라믹 기판(1)에 전력용 반도체(2)를 실장하기 위한 전극(1a)만 구비되어 상기 세라믹 기판(1) 및 구동소자(4)를 실장하기 위한 PCB(3)를 별도로 구비해야 하므로 구조가 복잡하고 제조 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.That is, in the conventional power semiconductor module, only the electrode 1a for mounting the
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 전력용 반도체용 전극과 구동소자 실장용 전극을 구비하여 별도의 PCB없이 하나의 세라믹 기판으로 전력용 반도체 모듈을 제조할 수 있는 전력 모듈용 세라믹 기판을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power module for a power module capable of manufacturing a power semiconductor module with a single ceramic substrate without a separate PCB by including a power semiconductor electrode and a driving element mounting electrode, And a substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 모듈용 세라믹 기판은, 세라믹 기재, 상기 세라믹 기재 상에 구비되는 전력용 반도체 실장용 전극, 상기 전력용 반도체 실장용 전극과 이격되게 상기 세라믹 기재 상에 구비되는 구동소자 실장용 전극을 포함하고, 상기 구동소자 실장용 전극은 상기 세라믹 기재 상에 적층되는 금속박 및 상기 금속박 상에 적층되는 도금층을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a ceramic substrate for a power module, comprising: a ceramic substrate; electrodes for mounting a power semiconductor on the ceramic substrate; And a driving element mounting electrode provided on the substrate, wherein the driving element mounting electrode includes a metal foil laminated on the ceramic substrate and a plating layer laminated on the metal foil.
본 발명에서 상기 구동소자 실장용 전극의 선폭은 상기 전력용 반도체 실장용 전극의 선폭보다 작은 선폭을 가질 수 있다.In the present invention, the line width of the driving element mounting electrode may be smaller than the line width of the power semiconductor mounting electrode.
본 발명에서 상기 구동소자 실장용 전극의 선폭은 상기 전력용 반도체 실장용 전극의 선폭보다 1/2이하일 수 있다.In the present invention, the line width of the driving element mounting electrode may be 1/2 or less of the line width of the power semiconductor mounting electrode.
본 발명에서 상기 구동소자 실장용 전극의 두께는 상기 전력용 반도체 실장용 전극의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있다.In the present invention, the thickness of the driving element mounting electrode may be smaller than the thickness of the power semiconductor mounting electrode.
본 발명에서 상기 구동소자 실장용 전극의 두께는 상기 전력용 반도체 실장용 전극의 두께보다 1/2이하일 수 있다.In the present invention, the thickness of the driving element mounting electrode may be 1/2 or less than the thickness of the power semiconductor mounting electrode.
본 발명은 전력용 반도체와 구동소자를 실장할 수 있는 전극을 각각 구비하여 전력용 반도체와 구동소자를 함께 실장할 수 있어 전력용 반도체 모듈의 구조를 단순화하고 전력용 반도체 모듈의 제조 비용을 절감시키는 효과가 있다.According to the present invention, the power semiconductor and the driving element can be mounted, respectively, so that the power semiconductor and the driving element can be mounted together, thereby simplifying the structure of the power semiconductor module and reducing the manufacturing cost of the power semiconductor module. It is effective.
또한, 본 발명은 구동소자 실장용 전극에 도금층을 형성하여 전력용 반도체 모듈의 작동 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect of improving operating reliability of the power semiconductor module by forming a plating layer on the driving element mounting electrode.
도 1은 종래 전력용 반도체 모듈을 도시한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 전력 모듈용 세라믹 기판의 일 실시예를 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 전력 모듈용 세라믹 기판을 이용한 전력용 반도체 모듈을 도시한 개략도1 is a schematic view showing a conventional power semiconductor module;
2 is a view showing an embodiment of a ceramic substrate for a power module according to the present invention.
3 is a schematic view showing a power semiconductor module using a ceramic substrate for a power module according to the present invention.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 전력 모듈용 세라믹 기판은 세라믹 기재(10)를 포함한다.Referring to Fig. 2, the ceramic substrate for a power module according to the present invention includes a
상기 세라믹 기재(10)는 알루미나(Al2O3) 세라믹 기판, AIN 세라믹 기판, SiN 세라믹 기판, Si3N4 세라믹 기판 중 어느 하나인 것을 일 예로 하고, 이외에도 반도체 전력 모듈 등에 사용 가능한 세라믹 소재로 변형 실시 가능함을 밝혀둔다.The
상기 세라믹 기재(10) 상에는 전력용 반도체(2)가 실장되는 전극 상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)이 구비된다.An electrode for mounting the power semiconductor (2) is provided on the ceramic base (10).
상기 세라믹 기재(10) 상에는 상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)과 이격되게 구동소자(Drive IC)(4)가 실장되는 구동소자 실장용 전극(12)이 구비된다.A driving
상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)과 상기 구동소자 실장용 전극(12)은 상기 세라믹 기재(10) 상에 접합되는 금속박으로 상기 전력용 반도체(2)를 실장하는 회로 패턴 및 상기 구동소자를 실장하는 회로 패턴으로 각각 형성된다. The power semiconductor mounting electrode (11) and the driving element mounting electrode (12) are connected to a ceramic substrate (10) by a metal foil and a circuit pattern for mounting the power semiconductor (2) Are formed in a circuit pattern to be mounted.
상기 구동소자 실장용 전극(12)은 상기 세라믹 기재 상에 적층되는 금속박(12a), 상기 금속박(12a) 상에 적층되는 도금층(12b)을 포함하는 것을 일 예로 한다. The driving
상기 금속박(12a)은 알루미늄박 또는 동박인 것을 일 예로 한다.The metal foil 12a may be an aluminum foil or a copper foil.
상기 금속박(12a)은 상기 세라믹 기재(10) 상에서 1000℃ ~ 1100℃로 소성되어 상기 세라믹 기재(10)와 계면 결합되는 것을 일 예로 한다.The metal foil 12a is fired at 1000 deg. C to 1100 deg. C on the
상기 금속박(12a)은 상기 세라믹 기재(10) 상에 브레이징용 금속층을 형성하고 상기 브레이징용 금속층 사이에 브레이징 필러를 삽입하고 브레이징로에서 고열로 가열되어 상기 세라믹 기재(10)에 브레이징으로 접합될 수도 있다.The metal foil 12a may be formed by forming a metal layer for brazing on the
상기 금속박(12a)과 상기 세라믹 기재(10)의 브레이징용 금속층 사이에는 브레이징층이 구비되고, 상기 브레이징층은 상기 금속박과 상기 Cu 계열 브레이징 필러 또는 Ag 계열 브레이징 필러 등으로 형성되는 것을 일 예로 한다. A brazing layer is provided between the metal foil 12a and the brazing metal layer of the
상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)과 상기 구동소자 실장용 전극(12)은 상기 금속박이 상기 세라믹 기재(10)에 접합되기 전 각각의 회로패턴 즉, 상기 전력용 반도체(2)를 실장하는 회로 패턴 및 상기 구동소자(4)를 실장하는 회로 패턴으로 타발될 수도 있고, 상기 금속박이 상기 세라믹 기재(10)에 접합된 후 화학적 에칭 등의 방법에 의해 각각의 회로패턴 즉, 상기 전력용 반도체(2)를 실장하는 회로 패턴 및 상기 구동소자(4)를 실장하는 회로 패턴으로 형성될 수 있음을 밝혀둔다.The power
상기 도금층(12b)은 금 또는 은인 것을 일 예로 하며 이외에 다른 금속으로 변형실시할 수 있음을 밝혀둔다. It is noted that the plating
한편, 상기 구동소자 실장용 전극(12)의 선폭(w2)은 상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)의 선폭(w1)보다 작은 선폭을 가지는 것이 바람직하며, 상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)의 선폭(w1)보다 1/2이하인 것이 더 바람직하다.It is preferable that the line width w 2 of the driving
또한, 상기 구동소자 실장용 전극(12)의 두께(t2)는 상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)의 두께(t1)보다 작은 두께를 가지는 것이 바람직하며, 상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)의 두께(t1)보다 1/2이하인 것이 더 바람직하다.It is preferable that the thickness t 2 of the driving
상기 구동소자 실장용 전극(12)의 선폭(w2)과 두께(t2)는 상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)의 선폭(w1)과 두께(t1)보다 작게 형성되어 상기 구동소자(4)를 정확하게 실장할 수 있도록 하고 작동 신뢰성을 향상시키고, 제조원가를 절감한다.The line width w 2 and the thickness t 2 of the driving
도 3은 본 발명에 따른 전력 모듈용 세라믹 기판을 이용한 전력용 반도체 모듈을 도시한 개략도로써 도 3을 참고하면 본 발명에 따른 전력 모듈용 세라믹 기판은 상기 전력용 반도체 실장용 전극(11)과 상기 구동소자 실장용 전극(12)을 구비하여 별도의 PCB없이 전력용 반도체(2)와 구동소자(4)를 동시에 실장할 수 있다.FIG. 3 is a schematic view showing a power semiconductor module using a ceramic substrate for a power module according to the present invention. Referring to FIG. 3, the ceramic substrate for a power module according to the present invention includes the power
즉, 본 발명은 전력용 반도체(2)와 구동소자(4)를 실장할 수 있는 전극을 각각 구비하여 전력용 반도체(2)와 구동소자(4)를 함께 실장할 수 있어 전력용 반도체 모듈의 구조를 단순화하고 전력용 반도체 모듈의 제조 비용을 절감시킨다. That is, according to the present invention, each of the
또한, 본 발명은 구동소자 실장용 전극(12)에 도금층(12b)을 형성하여 전력용 반도체 모듈의 작동 신뢰도를 향상시키며 구동소자 실장용 전극(12)을 설계된 두께로 정확하게 형성할 수 있다. In addition, the present invention can improve the operational reliability of the power semiconductor module by forming the
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above teachings. will be.
10 : 세라믹 기재 11 : 전력용 반도체 실장용 전극
12 : 구동소자 실장용 전극 12a : 금속박
12b : 도금층10: Ceramic substrate 11: Electrode for power semiconductor
12: Driving element mounting electrode 12a: metal foil
12b:
Claims (5)
상기 세라믹 기재 상에 구비되는 전력용 반도체 실장용 전극; 및
상기 전력용 반도체 실장용 전극과 이격되게 상기 세라믹 기재 상에 구비되는 구동소자 실장용 전극을 포함하고,
상기 구동소자 실장용 전극은,
상기 세라믹 기재 상에 적층되는 금속박; 및
상기 금속박 상에 적층되는 도금층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 모듈용 세라믹 기판.A ceramic substrate;
A power semiconductor mounting electrode provided on the ceramic substrate; And
And a driving element mounting electrode provided on the ceramic substrate so as to be spaced apart from the power semiconductor mounting electrode,
Wherein the driving element mounting electrode comprises:
A metal foil laminated on the ceramic substrate; And
And a plating layer laminated on the metal foil.
상기 구동소자 실장용 전극의 선폭은 상기 전력용 반도체 실장용 전극의 선폭보다 작은 선폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전력 모듈용 세라믹 기판.The method according to claim 1,
Wherein the line width of the driving element mounting electrode is smaller than the line width of the power semiconductor mounting electrode.
상기 구동소자 실장용 전극의 선폭은 상기 전력용 반도체 실장용 전극의 선폭보다 1/2이하인 것을 특징으로 하는 전력 모듈용 세라믹 기판.The method according to claim 1,
Wherein the line width of the driving element mounting electrode is 1/2 or less of the line width of the power semiconductor mounting electrode.
상기 구동소자 실장용 전극의 두께는 상기 전력용 반도체 실장용 전극의 두께보다 작은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전력 모듈용 세라믹 기판.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the driving element mounting electrode is smaller than the thickness of the power semiconductor mounting electrode.
상기 구동소자 실장용 전극의 두께는 상기 전력용 반도체 실장용 전극의 두께보다 1/2이하인 것을 특징으로 하는 전력 모듈용 세라믹 기판.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the driving element mounting electrode is 1/2 or less than the thickness of the power semiconductor mounting electrode.
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KR1020150139922A KR20170040657A (en) | 2015-10-05 | 2015-10-05 | Ceramic Board For Power Module |
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WO2023244003A1 (en) * | 2022-06-17 | 2023-12-21 | 주식회사 아모그린텍 | Ceramic substrate and method for manufacturing same |
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2015
- 2015-10-05 KR KR1020150139922A patent/KR20170040657A/en not_active IP Right Cessation
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WO2023244003A1 (en) * | 2022-06-17 | 2023-12-21 | 주식회사 아모그린텍 | Ceramic substrate and method for manufacturing same |
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