KR20180131072A - Method for manufacturing of radiant heat circuit board - Google Patents

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KR20180131072A KR1020170067622A KR20170067622A KR20180131072A KR 20180131072 A KR20180131072 A KR 20180131072A KR 1020170067622 A KR1020170067622 A KR 1020170067622A KR 20170067622 A KR20170067622 A KR 20170067622A KR 20180131072 A KR20180131072 A KR 20180131072A
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a heat dissipation circuit board, comprising the steps of: processing both sides of a ceramic substrate (Si_3N_4) and cleaning and drying the processed ceramic substrate; manufacturing a screen to conform to a pattern to print active metal (Ag-Au-Ti) uniformly on the dried ceramic substrate and then dry the same; bonding the ceramic substrate and copper metal (Cu) to the front surface and the rear surface in a vacuum atmosphere; and performing chemical etching to complete the pattern to produce a substrate, and then subjecting the copper metal surface to NiP plating and Au plating.

Description

방열회로기판의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING OF RADIANT HEAT CIRCUIT BOARD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a radiating circuit board,

본 발명의 회로기판에 관한것으로, 보다 상세하게는 고방열의 방열회로기판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a circuit board, and more particularly, to a method of manufacturing a high heat dissipation heat dissipation circuit board.

종래에 세라믹과 금속 접합 방식으로서 간접 접합 방식을 사용하는 경우에 다음과 같은 문제점이 있다. 세라믹에 메탈라이징(1400도)을 하고, 브레이징재를 사용하여 금속과 접합한다. 세라믹 메탈라이징 공정이 복잡하고 고온에서 접합이 되어야 하기에 세라믹이 뒤틀림(warpage) 현상이 발생한다. 고가의 메탈라이징 설비가 필요하고, 그린시트 상에 동시 소결시에 세라믹 변형이 발생할 수 있다. 또한, 접합부 열팽창 계수 차이로 인해 균열이 발생할 수 있다. 또한, 메탈라이징 후 세라믹 경계면 Void가 형성되어 제품 신뢰성을 떨어뜨린다. Conventionally, when an indirect bonding method is used as a ceramic-metal bonding method, there are the following problems. The ceramic is metallized (1400 ° C) and bonded to the metal using a brazing material. The ceramic metallization process is complex and must be bonded at a high temperature, resulting in warpage of the ceramic. Expensive metalizing equipment is required and ceramic deformation may occur during simultaneous sintering on the green sheet. In addition, cracks may occur due to the difference in thermal expansion coefficient of the joint. In addition, after metallization, the ceramic interface voids are formed, which reduces the reliability of the product.

또한, Al2O3와 AlN Substrate의 문제로서, 열 충격 및 기계적 강도 약화가 발생할 수 있으며, 200도 이상에서 절연 저항이 현저하게 떨어질 수 있다.In addition, as a problem of Al 2 O 3 and AlN substrate, thermal shock and mechanical strength may be weakened, and insulating resistance may remarkably drop below 200 ° C.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 세라믹 또는 질화규소의 기판 제조에 있어서 에칭 횟수 및 에칭 시간을 최소화할 수 있도록 하는 방열회로기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention is directed to a method of manufacturing a heat dissipation circuit board capable of minimizing the number of times of etching and etching time in the production of a ceramic or silicon nitride substrate.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 방열회로기판의 제조방법은 세라믹 기판(Si3N4)을 양면 가공하고 상기 가공된 세라믹 기판을 세정 및 건조하는 단계; 스크린을 패턴에 맞게 제작하여 활성금속(ag-cu-ti)을 상기 건조된 세라믹 기판에 균일하게 인쇄하여 건조시키는 단계; 진공 분위기에서 상기 세라믹 기판과 구리 금속(cu)을 전면 및 후면에 접합하는 단계; 및 케미컬 에칭을 하여 패턴을 완성하여 기판을 제조한 후에, 구리 금속면에 NiP도금과 Au도금하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a heat dissipation circuit board, comprising: a step of processing both sides of a ceramic substrate (Si3N4), cleaning and drying the processed ceramic substrate; Drying the active metal (ag-cu-ti) uniformly on the dried ceramic substrate by drying the screen to conform to the pattern and drying; Bonding the ceramic substrate and the copper metal (cu) to the front surface and the rear surface in a vacuum atmosphere; And chemical etching to complete the pattern to produce a substrate, and then subjecting the copper metal surface to NiP plating and Au plating.

본 발명에 따르면, 세라믹 기판에 활성 금속을 인쇄함에 있어서, 패턴 인쇄를 하고, 그 후에 구리 금속을 전면 및 후면에 접합하여 에칭 처리하여 절연 기판을 제조함으로써, 종래의 세라믹과 활성금속으로 구리 금속을 접합하여 패턴부를 제외한 나머지를 에칭으로 제거할때 에칭이 깨끗하게 안되어,1차에칭후 2차 에칭을 해서 기판을 제조하는 공정을 진행하는 문제점을 해소할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 패턴 인쇄후 접합하여 에칭에서 제거해야 하는 부분들을 최소화하여 1차 에칭으로 패턴을 구현하게 되어 에칭 시간을 최소화 시킬수 있고, 이를 통해 세라믹 기판의 제조 비용을 낮출 수 있다.According to the present invention, in printing an active metal on a ceramic substrate, pattern printing is performed, and then copper metal is bonded to the front surface and the rear surface to etch the insulating substrate to produce an insulating substrate. It is possible to eliminate the problem that the process of manufacturing the substrate by performing the secondary etching after the first etching is performed. In other words, according to the present invention, it is possible to minimize the etching time by minimizing the portions to be removed from the etching by bonding after the pattern printing so as to implement the pattern by the first etching, thereby reducing the manufacturing cost of the ceramic substrate.

도 1은 일반적인 질화규소 기판(Si3N4)을 이용한 방열회로기판의 제조과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 질화규소 기판(Si3N4)을 이용한 방열회로기판의 제조과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 질화규소 기판(Si3N4)의 접합 개념도를 나타내는 참조도이다.
도 4a는 종래의 일반적인 AMB 과정에 따른 구리(Cu) 접합 상태를 예시하는 참조도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 AMB 과정에 따른 구리(Cu) 접합 상태를 예시하는 참조도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방열회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 일 실시예의 참조도이다.
도 6 a 내지 6c는 본 발명에 따른 방열회로기판의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 기판의 접합 계면 분석 결과를 예시하는 참조도이다.
도 7은 본 발명에 따른 방열회로기판의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 기판에 대한 광학 현미경의 분석 이미지를 예시하는 참조도이다.
도 8은 본 발명에 따른 방열회로기판의 제조 과정의 기판 상태를 예시하는 참조도이다.
1 is a reference diagram for explaining a manufacturing process of a heat radiation circuit board using a general silicon nitride substrate (Si3N4).
2 is a reference view for explaining a manufacturing process of a heat radiation circuit board using a silicon nitride substrate (Si3N4) according to the present invention.
3 is a reference diagram showing a concept of junction of a silicon nitride substrate (Si 3 N 4) according to the present invention.
FIG. 4A is a reference view illustrating a copper (Cu) bonding state according to a conventional AMB process, and FIG. 4B is a reference view illustrating a copper (Cu) bonding state according to an AMB process according to the present invention.
5 is a reference view of an embodiment for explaining a method of manufacturing a heat radiating circuit board according to the present invention.
6A to 6C are reference views illustrating results of bonding interface analysis of a ceramic substrate manufactured by a method of manufacturing a heat radiating circuit board according to the present invention.
7 is a reference view illustrating an analysis image of an optical microscope for a ceramic substrate manufactured by the method for manufacturing a heat radiation circuit substrate according to the present invention.
8 is a reference view illustrating a state of a substrate in a manufacturing process of a heat radiating circuit board according to the present invention.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다."제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms " first ", " second " and the like are used to distinguish one element from another, and the terms " The scope of the right shall not be limited. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include " or " have " are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

최근 파워일렉트로닉스의 진보에 의해 전력의 변환과 제어를 고휴율로 수행하는 파워디바이스가 급속히 보급되고 있다. 전기 절연성과 고열전도율을 겸비하는 세라믹스는 디바이스의 발생열을 빠르게 전달하고 확산시키며 냉각하는 등 열매체로서의 기능이 우수하여 수송 기기용 디바이스의 기판 재료, 고집적 전자회로용 기판 재료, 레이저 발진부 등의 방열 부재(heat sink), 반도체 제조 장치의 반응 용기 부재 및 정밀 기계 부재 등으로 사용되고 있다. BACKGROUND ART [0002] Recently, power devices that perform power conversion and control at a high rate are rapidly becoming popular due to advances in power electronics. Ceramics having both electrical insulation and high thermal conductivity have excellent functions as a heating medium, such as rapidly transferring, diffusing, and cooling generated heat of a device, so that it is possible to use a substrate material for a transport device, a substrate material for a highly integrated electronic circuit, a heat sink, a reaction vessel member of a semiconductor manufacturing apparatus, and a precision machine member.

특히, 자동차 동력의 하이브리드화 및 전기 모터화가 급속히 전개됨에 따라 파워모듈의 시장이 급속히 팽창하고 있다. 그리고, 전력용 반도체에 사용되는 전류는 수십 내지 수백 암페어 이상이며 전압도 수백 볼트 정도로 상당히 고전력이기 때문에 반도체로부터 발생하는 열도 높아 그 열에 의한 소자의 오작동 혹은 파괴를 방지하기 위해 열을 효과적으로 방출하는가가 큰 이슈가 되고 있다.Particularly, as the hybridization of automobile power and the development of electric motor are rapidly developed, the market of power module is rapidly expanding. Since the current used in the power semiconductor is tens or hundreds of amperes and the voltage is a high power as high as several hundreds of volts, the heat generated from the semiconductor is high, and the heat is effectively emitted to prevent the malfunction or destruction of the device due to the heat. It is becoming an issue.

CPU 등 LSI의 집적도는 무어의 법칭에 따라 매년 높아지고 있으며, 이것에 수반하여 동작 주파수도 높아져 반도체 칩의 에너지 밀도는 계속적으로 상승하는 추세이다. 즉, 고기능성화 및 경박단소화에 따라 반도체 칩에서 발생되는 열의 밀도가 급속히 높아지는 것에 기인하여 전자부품소자에서의 주된 문제점은 소자의 온도 상승으로 초래되는 성능 열화와 수명 단축을 포함하는 신뢰성의 저하가 지적된다.The degree of integration of LSIs such as CPUs is increasing every year according to Moore's law, and with this, the operating frequency also rises, and the energy density of semiconductor chips is continuously increasing. That is, the major problem in the electronic component device due to the rapid increase in the density of heat generated in the semiconductor chip due to the high-performance and light-weight shortening is a deterioration in reliability, including performance deterioration caused by temperature rise of the device and shortening of life .

더욱이 상기의 파워모듈이 자동차 등에 탑재될 경우에 사용 환경의 온도변화가 심대하고, 특히 기판과 배선과의 접합 부분에는 높은 응력이 발생하기 때문에 회로기판 소재는 최소 70W/mK 이상의 높은 열정도율이 요구되고 아울러 배선 재료인 구리나 알루미늄과의 접합성이 우수하고 신뢰성을 담보할 수 있는 열적/기계적 특성이 요구되고 있다.Further, when the power module is mounted on a vehicle or the like, the temperature of the use environment is greatly changed. In particular, since a high stress is generated in a joint portion between the board and the wiring, a circuit board material requires a high heat- In addition, thermal / mechanical characteristics are demanded that can bond with copper or aluminum, which is a wiring material, and can ensure reliability.

질화알루미늄(AlN) 기판은 200W/mK 이상의 높은 열전도율을 보유하여 자동차용 인버터 등 출력밀도가 높은 파워 모듈의 회로기판에 이미 적용되고 있다. 산업화에 먼저 성공한 질화알루미늄 소재와 비교하여, 후발 주자인 질화규소(Si3N4) 소재는 상대적으로 낮은 열전도율에도 불구하고 높은 열적/기계적 특성을 겸비함으로써, 디바이스의 장수명화 및 고신뢰성화에 유리한 것으로 알려져 있다.The aluminum nitride (AlN) substrate has a high thermal conductivity of 200 W / mK or more and is already applied to a circuit board of a power module having a high output density such as an automotive inverter. Silicon nitride (Si3N4) material, which is a second-runner, is known to be advantageous in terms of longevity and high reliability of a device because it has high thermal / mechanical characteristics in spite of relatively low thermal conductivity compared to aluminum nitride materials that have succeeded in industrialization first.

일반적으로 파워반도체용 절연기판으로 사용되고 있는 알루미나와 질화 알루미늄에 더하여 최근 실용화되고 있는 질화규소의 주요 특성은 다음의 표 1과 같다.Table 1 shows the main characteristics of silicon nitride which has been recently put into practical use in addition to alumina and aluminum nitride which are generally used as insulating substrates for power semiconductors.

Figure pat00001
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현재 산업화에 적용되고 있는 질화규소의 열전도율은 질화알루미늄의 1/2 이하이지만 알루미나에 비해서는 3 내지 4배 정도 높다. 또한, 꺽임 강도 및 파괴인성은 알루미나와 질화 알루미늄의 약 2배 이상이기 때문에 열 사이클에 의한 내균열성이 강한 장점이다. 질화규소의 열전도율은 계속적으로 고점치를 갱신하고 있는데, 가장 최근에는 177 W/mK 정도가 보고되고 있다.Currently, the thermal conductivity of silicon nitride, which is being applied to industrialization, is less than 1/2 of aluminum nitride but 3 to 4 times higher than that of alumina. In addition, the bending strength and fracture toughness are about two times higher than those of alumina and aluminum nitride, which is a strong advantage of heat cracking resistance. The thermal conductivity of silicon nitride has been continuously updated to the highest point, and most recently 177 W / mK has been reported.

반도체 소자의 고출력화에 의해 전류밀도와 발영밀도가 증대하는 것에 대응하기 위해 파워모듈에 있어서 세라믹 기판의 열저항을 저감할 필요가 있다. 이를 위해, 0.32mm 두께로 박판화한 알루미나 기판이나 70 내지 170 W/mK 정도로 열전도율을 향상시킨 질화알루미늄 기판이 적용되고 있다. 주로 파워모듈의 열피로특성 향상을 꾀하는 고신뢰성화의 요구가 높아지는 상황하에서 저열저항화를 양립시키기 위해 강도신뢰성이 높은 질화규소 기판의 적용이 요구되고 있다.It is necessary to reduce the thermal resistance of the ceramic substrate in the power module in order to cope with the increase in the current density and the emission density due to the high output of the semiconductor element. For this purpose, an alumina substrate having a thickness of 0.32 mm or an aluminum nitride substrate having an improved thermal conductivity of 70 to 170 W / mK has been applied. It is required to apply a silicon nitride substrate having high reliability reliability in order to achieve low heat resistance in a situation where the demand for high reliability is high, which mainly aims to improve the thermal fatigue characteristics of the power module.

파워일렉트로닉스의 진보에 의해 고열전도성과 열적/기계적 강도 및 전기적 절연이 우수한 디바이스 재료로 Si3N4 Substrate의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라, AMB(Active Metal Brazing) 방식 또는 DBC(Direct Bonding Copper)방식이 고려되고 있다. AMB(Active Metal Brazing) 방식은 Brazing Paste 개발, Paste 인쇄기술, 접합 분위기별 반응 프로세스 (SPS &3 Zone Furnace), Pattern 형성(Chemical Etching Process) 및 신뢰성 평가 과정을 거친다. 또 다른 방식으로, DBC(Direct Bonding Copper) 방식은 Copper /Si3N4 treatment 기술, 접합 분위기별 반응 프로세스 (SPS &3 Zone Furnace), Pattern 형성(Chemical Etching Process) 및 신뢰성 평가 과정을 거친다.Advances in power electronics have demanded the development of Si3N4 substrate as a device material with excellent thermal conductivity, thermal / mechanical strength and electrical insulation. Accordingly, an AMB (Active Metal Brazing) method or a DBC (Direct Bonding Copper) method is considered. The active metal brazing (AMB) process involves development of brazing paste, paste printing technology, SPS & 3 Zone Furnace, patterning (Chemical Etching Process) and reliability evaluation process. Alternatively, the Direct Bonding Copper (DBC) method involves a copper / Si3N4 treatment technique, a SPS & 3 Zone Furnace, a patterning (chemical etching process) and a reliability evaluation process.

도 1은 일반적인 질화규소 기판(Si3N4)을 이용한 방열회로기판의 제조과정을 설명하기 위한 참조도이다.1 is a reference diagram for explaining a manufacturing process of a heat radiation circuit board using a general silicon nitride substrate (Si3N4).

질화규소 기판(Si3N4)에 활성금속(ag-cu-ti)을 전면에 인쇄하고, Cu를 전,후면에 접합한후 케미컬 에칭을 하여 절연 기판을 제조하는 과정이다.In this process, an active metal (ag-cu-ti) is printed on a silicon nitride substrate (Si3N4), Cu is bonded to the front and back surfaces, and chemical etching is performed to produce an insulating substrate.

이때 세라믹과 활성금속으로 Cu를 접합하여 패턴뿌를 제외한 나머지를 에칭으로 제거할때 에칭이 깨끗하게 안되기 때문에, 1차 에칭 후 2차 에칭을 해서 기판을 제조하는 공정을 진행하게 된다. 이에 따라, 일반적인 질화규소 기판(Si3N4)을 제조하는 공정은 품질에 비해 높은 제조 비용이 발생 되는 상황이다. 즉, 종래의 질화규소 기판의 제조에 따르면 에칭이 쉽지 않고 제조원가 높다.At this time, when Cu is bonded to the ceramic and the active metal and the remaining except the pattern pits are removed by etching, the etching is not cleaned. Therefore, the process of manufacturing the substrate by performing the secondary etching after the first etching is performed. As a result, a process for manufacturing a general silicon nitride substrate (Si 3 N 4) has a higher manufacturing cost than quality. That is, according to the manufacture of the conventional silicon nitride substrate, etching is not easy and the manufacturing cost is high.

도 2는 본 발명에 따른 질화규소 기판(Si3N4)을 이용한 방열회로기판의 제조과정을 설명하기 위한 참조도이다.2 is a reference view for explaining a manufacturing process of a heat radiation circuit board using a silicon nitride substrate (Si3N4) according to the present invention.

본 발명에서, 질화규소 기판(Si3N4)에 활성금속(ag-cu-ti)을 패턴 인쇄하고 Cu를 전면 및 후면에 접합한 후 케미컬 에칭을 하여 절연 기판을 제조한다.In the present invention, the active metal (ag-cu-ti) is pattern printed on the silicon nitride substrate (Si3N4), Cu is bonded to the front and rear surfaces, and then chemical etching is performed to produce an insulating substrate.

이에 따라, 종래의 세라믹과 활성금속으로 Cu를 접합하여 패턴부를 제외한 나머지를 에칭으로 제거할 때 에칭이 깨끗하게 안되어, 1차 에칭 후에 2차 에칭을 해서 기판을 제조하는 공정을 진행하는 문제점을 개선할 수 있다. 즉, 패턴 인쇄 후 접합하여 에칭에서 제거해야 하는 부분들을 최소화함으로써, 1차 에칭으로 패턴을 구현하게 되어 에칭 시간을 최소화시킬 수 있고 이를 통해 제조 비용을 낮출 수 있다. Accordingly, when Cu is joined to the conventional ceramic and active metal to remove the remaining portion except for the pattern portion by etching, the etching is not cleaned, and the process of manufacturing the substrate by performing the secondary etching after the first etching is improved . That is, by minimizing the portions to be removed from the etching by bonding after the pattern printing, the pattern can be realized by the first etching, thereby minimizing the etching time and thereby lowering the manufacturing cost.

도 3은 본 발명에 따른 질화규소 기판(Si3N4)의 접합 개념도를 나타내는 참조도이다. 도 3을 참조하면, Si3N4 기판 양면에 브레이징재를 패턴 인쇄후, 에칭된 cu 패턴을 접합한 구조를 예시하고 있다.3 is a reference diagram showing a concept of junction of a silicon nitride substrate (Si 3 N 4) according to the present invention. Referring to FIG. 3, there is illustrated a structure in which a brazing material is pattern printed on both sides of a Si 3 N 4 substrate and an etched cu pattern is bonded.

도 4a는 종래의 일반적인 AMB 과정에 따른 구리(Cu) 접합 상태를 예시하는 참조도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 AMB 과정에 따른 구리(Cu) 접합 상태를 예시하는 참조도이다. 도 4a를 참조하면, Si3n4 기판 양면에 브레이징재를 전면 인쇄후 cu 접합한 상태를 도시하고 있다. 한편, 도 4b를 참조하면, Si3N4 기판 양면에 브레이징재를 패턴 인쇄후 에칭된 cu 패턴을 접합한 상태를 예시하고 있다.FIG. 4A is a reference view illustrating a copper (Cu) bonding state according to a conventional AMB process, and FIG. 4B is a reference view illustrating a copper (Cu) bonding state according to an AMB process according to the present invention. Referring to FIG. 4A, a brazing material is cu-bonded to both sides of a Si3N4 substrate after front-printing. On the other hand, referring to FIG. 4B, a pattern of a brazing material is printed on both sides of a Si3N4 substrate, and a cu pattern etched is bonded.

도 5는 본 발명에 따른 방열회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 일 실시예의 참조도이다. 5 is a reference view of an embodiment for explaining a method of manufacturing a heat radiating circuit board according to the present invention.

1. 세라믹 기판(Si3N4)을 표면조도 Ra0.1이내로 양면을 가공하고 깨끗하게 세정하여 건조시킨다. 필요시 via홀을 가공한다.1. Ceramic substrate (Si3N4) is processed on both sides with a surface roughness Ra of 0.1 or less, cleaned and dried. If necessary, process the via hole.

2. 스크린을 패턴에 맞게 제작하여 활성금속(ag-cu-ti)을 세라믹기판에 균일하게 인쇄를 하여 건조시킨다.2. Make the screen conform to the pattern so that the active metal (ag-cu-ti) is uniformly printed on the ceramic substrate and dried.

3. 진공 분위기에서 세라믹과 cu를 전면 및 후면에 접합한다.3. Bond the ceramic and cu to the front and back in a vacuum atmosphere.

4. 접합이 끝나면, 케미컬 에칭을 하여 패턴을 완성하여 기판을 제조한다.4. When the bonding is completed, chemical etching is performed to complete the pattern to produce the substrate.

5. Cu면에 NiP도금과 Au도금을 하여 기판을 최종 완성한다.5. Finish the substrate by NiP plating and Au plating on Cu surface.

본 발명에 따라 제조할 경우에, Cu에칭을 하여 접합하면 접합후에 에칭 공정을 생략할수 있어 경제적일수 있다.In the case of manufacturing according to the present invention, Cu etching and bonding can be economical since the etching process can be omitted after bonding.

도 6 a 내지 6c는 본 발명에 따른 방열회로기판의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 기판의 접합 계면 분석 결과를 예시하는 참조도이다. 6A to 6C are reference views illustrating results of bonding interface analysis of a ceramic substrate manufactured by a method of manufacturing a heat radiating circuit board according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 방열회로기판의 제조방법에 의해 제조된 세라믹 기판에 대한 광학 현미경의 분석 이미지를 예시하는 참조도이다. 도 7을 참조하면, SIN과 Cu 접합부 브레이징재 균일하게 분포 15㎛ 두께 유지할 수 있다.7 is a reference view illustrating an analysis image of an optical microscope for a ceramic substrate manufactured by the method for manufacturing a heat radiation circuit substrate according to the present invention. Referring to FIG. 7, the SIN and Cu junction brazing material can be uniformly distributed to a thickness of 15 탆.

도 8은 본 발명에 따른 방열회로기판의 제조 과정의 기판 상태를 예시하는 참조도이다. 도 8을 참조하면, Cu(0.2t)+Si3N4(0.32t)+Cu접합(0.2t) 의 결합 상태를 확인할 수 있고, 이러한 결합 상태에서 에칭한 상태를 확인할 수 있따.8 is a reference view illustrating a state of a substrate in a manufacturing process of a heat radiating circuit board according to the present invention. Referring to FIG. 8, the bonding state of Cu (0.2t) + Si3N4 (0.32t) + Cu junction (0.2t) can be confirmed, and the state of etching in this bonding state can be confirmed.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (1)

세라믹 기판(Si3N4)을 양면 가공하고 상기 가공된 세라믹 기판을 세정 및 건조하는 단계;
스크린을 패턴에 맞게 제작하여 활성금속(ag-cu-ti)을 상기 건조된 세라믹 기판에 균일하게 인쇄하여 건조시키는 단계;
진공 분위기에서 상기 세라믹 기판과 구리 금속(cu)을 전면 및 후면에 접합하는 단계; 및
케미컬 에칭을 하여 패턴을 완성하여 기판을 제조한 후에, 구리 금속면에 NiP도금과 Au도금하는 단계를 포함하는 방열회로기판의 제조방법.
Processing both sides of a ceramic substrate (Si3N4), cleaning and drying the processed ceramic substrate;
Drying the active metal (ag-cu-ti) uniformly on the dried ceramic substrate by drying the screen to conform to the pattern and drying;
Bonding the ceramic substrate and the copper metal (cu) to the front surface and the rear surface in a vacuum atmosphere; And
And performing chemical etching to complete a pattern to produce a substrate, and then subjecting the copper metal surface to NiP plating and Au plating.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4015486A4 (en) * 2019-08-16 2022-09-28 Denka Company Limited Ceramic substrate, circuit board and method for producing same, and power module
KR20230022132A (en) 2021-08-06 2023-02-14 씨앤지하이테크 주식회사 Ceramic heat dissipation substrate manufacturing method
KR102621334B1 (en) 2023-05-23 2024-01-05 씨앤지하이테크 주식회사 Manufacturing method of ceramic heat dissipation substrate simplified masking process

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