KR20190134253A - 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈 - Google Patents
친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190134253A KR20190134253A KR1020180059681A KR20180059681A KR20190134253A KR 20190134253 A KR20190134253 A KR 20190134253A KR 1020180059681 A KR1020180059681 A KR 1020180059681A KR 20180059681 A KR20180059681 A KR 20180059681A KR 20190134253 A KR20190134253 A KR 20190134253A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sic
- soldering
- power conversion
- conversion module
- dbc substrate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/20—AC to AC converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 SiC 기반 OBC 전력변환모듈에 관한 것으로서, 구체적으로는 고효율화 경량화를 위한 차량용 신뢰성이 확보된 SiC 기반의 전력변환모듈의 내열온도 300℃ 이상 고온 구동시 전력소자(Power chip), DBC(Direct Bond Copper), 알루미늄 와이어(Aluminum Wire), 베이스플레이트(Base Plate) 등 구성요소의 방열을 고려한 저전력 접합기술 즉, 고온/대전류 조건에서 용해되지 않는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC기반 OBC 전력변환모듈에 관한 것으로서,
상기 본 발명인 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 구체적인 해결적 수단은,
"베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트 상면에 접합되는 DBC(Direct Bonded Copper) 기판;
상기 DBC 기판 상면에 접합되는 실리콘카바이드(SiC) 칩; 및
상기 DBC 기판 및 상기 실리콘카바이드 칩을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 포함하는 OBC 전력변환모듈로 이루어지되,
상기 베이스 플레이트와 상기 DBC 기판 및 상기 DBC 기판과 실리콘카바이드(SiC)칩은 Sn-Sb-Ag Soldering, Sn-Sb Soldering, Au-Sn Soldering, Ag-In-Bi Soldering, Ag3-Sn Soldering, Sn-Sb-Cu Soldering중 어느 하나의 접합소재를 선택하여 접합하는 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Sn-Sb-Ag Soldering은 Sn 89 중량%, Sb 8 중량%, Ag 3중량 %로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Sn-Sb Soldering은 Sn 90 중량%, Sb 10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Au-Sn Soldering은 Au 8~28 중량%, Sn 72~92 중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Ag-In-Bi Soldering은 Ag 3~4%, In 2~5%, Bi 6~14%로 하고 나머지는 Sn으로 조성한 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Sn-Sb-Cu Soldering에서 Cu의 무게비가 0.5 내지 1%의 범위로 한정한 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 OBC 전력변환모듈의 상면 양측 또는 일측에 추가적으로 출력단자 및 터미널 단자가 구비되되 상기 출력단자 및 터미널 단자는 상기 DBC 기판에 접지된 상태에서 상측으로 135도 상기 DBC 기판과 둔각을 이룬 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈"을 그 구성적 특징으로 함으로서,
상기와 같은 본 발명은,
ELV 규제 대응 고온/고내구성 SiC 반도체 소자 접합기술기반의 친환경 자동차용 전력변환모듈의 개발로 인하여 내열온도 300℃ 이상 고온 구동시 SiC 전력소자(Power chip), DBC(Direct Bond Copper), Aluminum Wire, Base Plate, Molding Silicone, Case & Cover, Terminal 등 구성요소의 방열을 고려한 저전력 접합기술 즉, 고온/대전류 조건에서 용해되지 않는 친환경 자동차용 고내열/고내구성 전력변환모듈 개발을 위한 부품간 고내열성 접합기술 및 접합소개를 제공하는 효과를 방휘한 것이다.
상기 본 발명인 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 구체적인 해결적 수단은,
"베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트 상면에 접합되는 DBC(Direct Bonded Copper) 기판;
상기 DBC 기판 상면에 접합되는 실리콘카바이드(SiC) 칩; 및
상기 DBC 기판 및 상기 실리콘카바이드 칩을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 포함하는 OBC 전력변환모듈로 이루어지되,
상기 베이스 플레이트와 상기 DBC 기판 및 상기 DBC 기판과 실리콘카바이드(SiC)칩은 Sn-Sb-Ag Soldering, Sn-Sb Soldering, Au-Sn Soldering, Ag-In-Bi Soldering, Ag3-Sn Soldering, Sn-Sb-Cu Soldering중 어느 하나의 접합소재를 선택하여 접합하는 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Sn-Sb-Ag Soldering은 Sn 89 중량%, Sb 8 중량%, Ag 3중량 %로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Sn-Sb Soldering은 Sn 90 중량%, Sb 10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Au-Sn Soldering은 Au 8~28 중량%, Sn 72~92 중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Ag-In-Bi Soldering은 Ag 3~4%, In 2~5%, Bi 6~14%로 하고 나머지는 Sn으로 조성한 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Sn-Sb-Cu Soldering에서 Cu의 무게비가 0.5 내지 1%의 범위로 한정한 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 OBC 전력변환모듈의 상면 양측 또는 일측에 추가적으로 출력단자 및 터미널 단자가 구비되되 상기 출력단자 및 터미널 단자는 상기 DBC 기판에 접지된 상태에서 상측으로 135도 상기 DBC 기판과 둔각을 이룬 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈"을 그 구성적 특징으로 함으로서,
상기와 같은 본 발명은,
ELV 규제 대응 고온/고내구성 SiC 반도체 소자 접합기술기반의 친환경 자동차용 전력변환모듈의 개발로 인하여 내열온도 300℃ 이상 고온 구동시 SiC 전력소자(Power chip), DBC(Direct Bond Copper), Aluminum Wire, Base Plate, Molding Silicone, Case & Cover, Terminal 등 구성요소의 방열을 고려한 저전력 접합기술 즉, 고온/대전류 조건에서 용해되지 않는 친환경 자동차용 고내열/고내구성 전력변환모듈 개발을 위한 부품간 고내열성 접합기술 및 접합소개를 제공하는 효과를 방휘한 것이다.
Description
본 발명은 SiC 기반 OBC 전력변환모듈에 관한 것으로서, 구체적으로는 고효율화 경량화를 위한 차량용 신뢰성이 확보된 SiC 기반의 전력변환모듈의 내열온도 300℃ 이상 고온 구동시 전력소자(Power chip), DBC(Direct Bond Copper), 알루미늄 와이어(Aluminum Wire), 베이스플레이트(Base Plate) 등 구성요소의 방열을 고려한 저전력 접합기술 즉, 고온/대전류 조건에서 용해되지 않는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC기반 OBC 전력변환모듈에 관한 것이다.
전력변환모듈은 전력을 변환, 변압, 안정화, 분배 및 제어 등을 수행하는 장치로서 전력의 전달 및 제어 과정에서 에너지 효율을 향상시키고, 전압 변화를 제어하여 시스템 안정성과 신뢰성을 제공하는 기능을 수행하는 핵심장치로서 이와 같은 전력변환모듈은 전력소자(Power chip), DBC(Direct Bond Copper), Aluminum Wire, Base Plate, Molding Silicone, Case & Cover, Terminal 을 구성요소로 이루어지며 상기 각 부품간 접합이 이루어져야 전기적 회로가 형성 구동되는 것이다.
현재 전기 및 하이브리드 자동차용 전력변환모듈인 Si 기반의 전력변환모듈은 융점 180~230℃ 정도의 융점을 갖는 납(Pb)가 함유된 접합소재를 이용하고 있으나 이미 2003년 07월부터 시행중인 자동차 전장품내 중금속 사용금지 즉, ELV 규제에 의거 4대 중금속인 납, 수은, 카드뮴, 6가 크롬을 포함하는 자동차 전장품 사용금지 구체적으로는 납(Pb)는 2016년 1월부터 규제하되, 납, 수은 6가크롬은 중량 대비 0.1%이내 카드뮴은 중량대비 0.01%이내로 규제로 인하여 현재 매우 시급한 실정이다.
한편, 친환경자동차의 출력성능 향상 및 자율주행자동차에 적용시에는 소자 동작온도는 평균 200℃ 이상의 구현이 예상되며, 최대 순간 동작온도는 300℃이상에 도달하는 반면에 Si 기반의 전력변환모듈의 접합소재의 주 소재인 납(Pb)는 300℃ 이내에서 재용융이 일어나서 적용이 불가능한 물리적 한계의 문제점이 있다.
즉, 현 시대에서는 상기 ELV 규제와 자동차의 출력 성능 향상 및 기타 문제점으로 Si 기반의 전력변환모듈을 대체하고 접합소재인 납(Pb)를 대체하는 무언가 새로운 기술개발 및 소재개발이 시급한 실정이다.
이와 같은 정보화 사회의 발전이 더욱 가속화됨에 따라 현재의 실리콘계 반도체 기술로는 에너지, 산업전자, 정보통신, 광전자 또는 극한전자분야를 충분히 뒷받침할 수 없게 되었으며, 실리콘은 그 물리적인 한계를 드러내고 있어 실리콘계 반도체 기술의 문제점을 해결하기 위하여 WBG(Wide band-gap)을 갖는 새로운 반도체 재료로서 선택된 SiC는 고전압, 고출력 및 고주파 응용분야에 적합한 차세대 전력소자로서 친환경자동차인 전기자동차의 전력변환모듈로서 중요하게 대두되고 있다.
상기와 같은 물리적 한계 및 에너지 고효율화, 출력 성능향상, 자율주행자동차 개발을 위하여 고속 동작으로 스위칭 손실을 줄일 수 있고 고전압, 고온에서 동작 가능한 WGB(Wide Band Gap) 기반 소자를 적용한 전력 모듈 즉, SiC 기반의 전력변환모듈 개발이 일본 등 선진 기업을 중심으로 활발히 전개되고 있고, 고효율화경량화를 위한 차량용 신뢰성이 확보된 SiC 기반의 전력변환모듈 개발이 요구되고 있고,
상기 SiC 기반 전력변환모듈은 모듈내 전력 효율성 향상 즉, 전력 손실을 30% 이상 감소시켜 전력 변환효율을 향상과 고온내구성 증가, 대전력/고주파 적용 가능, 열전도도 향상 등의 장점을 갖고 있으나 SiC의 최대 순간 동작온도가 300℃ 이상의 고온에서 구동이 가능한 단점 또한 갖고 있는 바 300℃ 이상 고온 구동시 전력소자(Power chip), DBC(Direct Bond Copper), Aluminum Wire, Base Plate, Molding Silicone, Case & Cover, Terminal 등 구성요소의 방열을 고려한 저전력 접합기술 즉, 고온/대전류 조건에서 용해되지 않는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC기반 OBC 전력변환모듈 개발을 위한 부품간 고내열성 접합기술 개발 즉 300℃ 이상의 고온에서도 상기 구성요소간의 접합이 유지되며 변형되지 아니한 접합소재 및 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,
ELV 규제 대응 고온/고내구성 SiC 반도체 소자 접합기술기반의 친환경 자동차용 전력변환모듈를 제공함에 본 발명의 목적이 있고,
내열온도 300℃ 이상 고온 구동시 SiC 전력소자(Power chip), DBC(Direct Bond Copper), Aluminum Wire, Base Plate, Molding Silicone, Case & Cover, Terminal 등 구성요소의 방열을 고려한 저전력 접합기술 즉, 고온/대전류 조건에서 용해되지 않는 친환경 자동차용 고내열/고내구성 전력변환모듈 개발을 위한 부품간 고내열성 접합기술 및 접합소개를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 구체적 해결적 수단은,
"베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트 상면에 접합되는 DBC(Direct Bonded Copper) 기판;
상기 DBC 기판 상면에 접합되는 실리콘카바이드(SiC) 칩; 및
상기 DBC 기판 및 상기 실리콘카바이드 칩을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 포함하는 OBC 전력변환모듈로 이루어지되,
상기 베이스 플레이트와 상기 DBC 기판 및 상기 DBC 기판과 실리콘카바이드(SiC)칩은 Sn-Sb-Ag Soldering, Sn-Sb Soldering, Au-Sn Soldering, Ag-In-Bi Soldering, Ag3-Sn Soldering, Sn-Sb-Cu Soldering중 어느 하나의 접합소재를 선택하여 접합하는 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Sn-Sb-Ag Soldering은 Sn 89 중량%, Sb 8 중량%, Ag 3중량 %로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Sn-Sb Soldering은 Sn 90 중량%, Sb 10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Au-Sn Soldering은 Au 8~28 중량%, Sn 72~92 중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Ag-In-Bi Soldering은 Ag 3~4%, In 2~5%, Bi 6~14%로 하고 나머지는 Sn으로 조성한 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 Sn-Sb-Cu Soldering에서 Cu의 무게비가 0.5 내지 1%의 범위로 한정한 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈과,
상기 OBC 전력변환모듈의 상면 양측 또는 일측에 추가적으로 출력단자 및 터미널 단자가 구비되되 상기 출력단자 및 터미널 단자는 상기 DBC 기판에 접지된 상태에서 상측으로 135도 상기 DBC 기판과 둔각을 이룬 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈"을 그 구성적 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은,
ELV 규제 대응 고온/고내구성 SiC 반도체 소자 접합기술기반의 친환경 자동차용 전력변환모듈의 개발로 인하여 내열온도 300℃ 이상 고온 구동시 SiC 전력소자(Power chip), DBC(Direct Bond Copper), Aluminum Wire, Base Plate, Molding Silicone, Case & Cover, Terminal 등 구성요소의 방열을 고려한 저전력 접합기술 즉, 고온/대전류 조건에서 용해되지 않는 친환경 자동차용 고내열/고내구성 전력변환모듈 개발을 위한 부품간 고내열성 접합기술 및 접합소개를 제공하는 효과를 발휘한 것이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명인 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 개략적인 사시도,
도 2는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 온도 변화에 따른 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 외관 분석 비교 사진,
도 3은 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 온도 변화에 따른 보이드(Void) 분석 비교 사진,
도 4a,4b는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 260℃ 유지시 단면 분석 비교 사진,
도 5a,5b는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 265℃ 유지시 단면 분석 비교 사진,
도 6a,6b는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 270℃ 유지시 단면 분석 비교 사진,
도 7은 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 각각 260℃, 265℃, 270℃ 유지시 단면 분석 비교 그래프,
도 8은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 변화에 따른 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 외관 분석 비교 사진,
도 9는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 변화에 따른 보이드(Void) 분석 비교 사진,
도 10은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 1번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 11은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 2번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 12는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 3번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 13은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 4번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 14는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 1번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 15는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 2번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 16은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 3번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 17은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 4번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 18은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 1번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 19는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 2번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 20은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 3번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 21은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 4번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 22는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 변화에 따른 솔더 접합부의 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 온도 변화에 따른 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 외관 분석 비교 사진,
도 3은 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 온도 변화에 따른 보이드(Void) 분석 비교 사진,
도 4a,4b는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 260℃ 유지시 단면 분석 비교 사진,
도 5a,5b는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 265℃ 유지시 단면 분석 비교 사진,
도 6a,6b는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 270℃ 유지시 단면 분석 비교 사진,
도 7은 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 각각 260℃, 265℃, 270℃ 유지시 단면 분석 비교 그래프,
도 8은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 변화에 따른 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 외관 분석 비교 사진,
도 9는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 변화에 따른 보이드(Void) 분석 비교 사진,
도 10은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 1번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 11은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 2번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 12는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 3번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 13은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 4번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 14는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 1번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 15는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 2번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 16은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 3번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 17은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 4번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 18은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 1번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 19는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 2번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 20은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 3번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 21은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 4번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진,
도 22는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 변화에 따른 솔더 접합부의 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하며, 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않음은 물론, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
또한, 본 발명의 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명인 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈에 대하여 도면과 함께 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명인 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 개략적인 사시도이며, 도 2는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 온도 변화에 따른 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 외관 분석 비교 사진이며, 도 3은 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 온도 변화에 따른 보이드(Void) 분석 비교 사진이고, 도 4a, 4b는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 260℃ 유지시 단면 분석 비교 사진이며, 도 5a, 5b는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 265℃ 유지시 단면 분석 비교 사진이고, 도 6a, 6b는 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 270℃ 유지시 단면 분석 비교 사진이며, 도 7은 본 발명인 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께가 0.15mm 적용한 상태에서 접합 위치에 각각 260℃, 265℃, 270℃ 유지시 단면 분석 비교 그래프이고, 도 8은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 변화에 따른 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈의 외관 분석 비교 사진이며, 도 9는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 변화에 따른 보이드(Void) 분석 비교 사진이고, 도 10은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 1번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이며, 도 11은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 2번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이고, 도 12는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 3번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이며, 도 13은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.15mm에서 예시 4번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이고, 도 14는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 1번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이며, 도 15는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 2번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이고, 도 16은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 3번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이며, 도 17은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.18mm에서 예시 4번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이고, 도 18은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 1번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이며, 도 19는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 2번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이고, 도 20은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 3번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이며, 도 21은 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 0.20mm에서 예시 4번 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 비교사진이고, 도 22는 본 발명인 일정 온도하에서 친환경 고온 접합소재인 Sn-Sb-Ag Soldering의 두께 변화에 따른 솔더 접합부의 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이,
베이스 플레이트(10);
상기 베이스 플레이트(10) 상면에 접합되는 DBC(Direct Bonded Copper) 기판(20);
상기 DBC 기판(20) 상면에 접합되는 실리콘카바이드(SiC) 칩(30); 및
상기 DBC 기판(20) 및 상기 실리콘카바이드 칩(30)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 포함하는 OBC 전력변환모듈(100)로 이루어지되,
상기 베이스 플레이트(10)와 상기 DBC 기판(20) 및 상기 DBC 기판(20)과 실리콘카바이드(SiC)칩(30)은 Sn-Sb-Ag Soldering, Sn-Sb Soldering, Au-Sn Soldering, Ag-In-Bi Soldering, Ag3-Sn Soldering, Sn-Sb-Cu Soldering중 어느 하나의 접합소재를 선택하여 접합하는 것이며,
바람직하게는, 상기 Sn-Sb-Ag Soldering은 Sn 89 중량%, Sb 8 중량%, Ag 3중량 %로 이루어진 것이고,
더 나아가서는 상기 Sn-Sb Soldering은 Sn 90 중량%, Sb 10 중량%로 이루어진 것이다.
한편, 상기 Au-Sn Soldering은 Au 8~28 중량%, Sn 72~92 중량%으로 이루어진 것이며,
또한, 상기 Ag-In-Bi Soldering은 Ag 3~4%, In 2~5%, Bi 6~14%로 하고 나머지는 Sn으로 조성한 것이고,
더 나아가서, 상기 Sn-Sb-Cu Soldering에서 Cu의 무게비가 0.5 내지 1%의 범위로 한정한 것이다.
바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 OBC 전력변환모듈(100)의 상면 양측 또는 일측에 추가적으로 출력단자(110) 및 터미널 단자(120)가 구비되되 상기 출력단자(110) 및 터미널 단자(120)는 상기 DBC 기판(20)에 접지된 상태에서 상측으로 135도 상기 DBC 기판(20)과 둔각을 이루게 함으로서 집중되는 응력을 분산토록 함으로서 제품의 내구성 및 견고성을 향상시키고자 하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시 및 실시에 의해 도출된 시험 데이터와 함께 설명하고자 한다.
도 2 내지 도 7은 상기 Sn-Sb-Ag Soldering 접합소재 즉, Sn 89 중량%, Sb 8 중량%, Ag 3중량 %로 이루어진 접합소재를 적용하여 다음 표 1에 나타낸 조건하에서 시험한 것이다.
| 시료수 | 예열온도(℃) | 에열유지시간(s) | 본열온도(℃) | 마스크 두께(mm) |
| 1 | 170 | 80 | 260 | 0.15 |
| 2 | 180 | 80 | 265 | 0.15 |
| 3 | 190 | 80 | 270 | 0.15 |
상기와 같은 조건하에서 시험한 결과 외관 분석에서는 모든 조건에서 상기 실리콘카바이드 칩(30) 표면에 플럭스 비산 및 솔더볼 현상이 발생하였고, 보이드(Void) 분석 결과는 모든 조건에서 1~3%의 보이드가 관찰되었다.
한편, 상기 본열온도 260℃에서 상기 실리콘카바이드 칩(30)과 Solder(Sn 89 중량%, Sb 8 중량%, Ag 3중량 %로 이루어진 접합소재)의 단면분석 결과는 도 4a, 4b에 도시되어 있고 상기 실리콘카바이드 칩(30)과 Solder(Sn 89 중량%, Sb 8 중량%, Ag 3중량 %로 이루어진 접합소재)에서 약 1㎛대의 IMC(InterMetallic Compound : 금속간 화합물)가 증대함을 알 수 있다.
이와 같은 결과는 본열온도 265℃ 단면분석 결과인 도 5a, 5b, 본열온도 270℃ 단면분석 결과인 도 6a, 6b에서 마찬가지의 결과가 도출되었다.
이를 그래프로 나타낸 것이 도 7이다.
이와 같이 IMC(InterMetallic Compound : 금속간 화합물)가 증대함은 접착력을 증대시키는 역할을 수행하는 것이다.
다음, 도 8 및 도 9는 상기 Sn-Sb-Ag Soldering 접합소재 즉, Sn 89 중량%, Sb 8 중량%, Ag 3중량 %로 이루어진 접합소재를 적용하여 다음 표 2에 나타낸 조건하에서 시험한 것이다.
| 시료수 | 에열온도(℃) | 예열유지시간(s) | 본열온도(℃) | 마스크두께(mm) |
| 1 | 180 | 80 | 265 | 0.15 |
| 2 | 180 | 80 | 265 | 0.18 |
| 3 | 180 | 80 | 265 | 0.20 |
상기와 같은 조건하에서 시험한 결과 외관 분석에서는 마스크 두께가 증가함에 따라 상기 실리콘카바이드 칩(30) 표면에 플럭스 비산 및 솔더볼 현상이 발생하였고, 보이드(Void) 분석 결과는 모든 조건에서 1~3%의 보이드가 관찰되었다.
한편, 도 10 내지 도 13에서와 같이 마스크두께 0.15mm하에서 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 결과를 4개의 실리콘카바이드(SiC) 칩을 각각 분석한 결과,
실리콘카바이드 칩(30)과 DBC 기판(20)의 평균두께는 43 내지 48㎛, DBC 기판(20)과 베이스플레이트(10)의 평균두께는 44 내지 56㎛으로 측정되었고,
도 14 내지 도 17은 마스크두께 0.18mm하에서 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 결과를 4개의 실리콘카바이드(SiC) 칩을 각각 분석한 결과로서,
실리콘카바이드 칩(30)과 DBC 기판(20)의 평균두께는 53 내지 56㎛, DBC 기판(20)과 베이스플레이트(10)의 평균두께는 63 내지 75㎛으로 측정되었고,
도 18 내지 도 21은 마스크두께 0.20mm하에서 실리콘카바이드(SiC) 칩과 DBC 기판 및 DBC 기판과 베이스 플레이트의 솔더 접합부 분석 결과를 4개의 실리콘카바이드(SiC) 칩을 각각 분석한 결과로서,
실리콘카바이드 칩(30)과 DBC 기판(20)의 평균두께는 63 내지 75㎛, DBC 기판(20)과 베이스플레이트(10)의 평균두께는 79 내지 86㎛으로 측정되었고,
이를 그래프로 도시화한 것이 도 22이다.
상기 결과에서 볼때, 마스크두께가 증가할수록 실리콘카바이드 칩(30)과 DBC 기판(20), DBC 기판(20)과 베이스플레이트(10)간의 솔더 접합부의 평균두께가 증가하고 이는 접착력의 강화를 의미하는 것으로서,
상기와 같은 본 발명은 ELV 규제 대응 고온/고내구성 SiC 반도체 소자 접합기술기반의 친환경 자동차용 전력변환모듈의 개발로 인하여 내열온도 300℃ 이상 고온 구동시 SiC 전력소자(Power chip), DBC(Direct Bond Copper), Aluminum Wire, Base Plate, Molding Silicone, Case & Cover, Terminal 등 구성요소의 방열을 고려한 저전력 접합기술 즉, 고온/대전류 조건에서 용해되지 않는 친환경 자동차용 고내열/고내구성 전력변환모듈 개발을 위한 부품간 고내열성 접합기술 및 접합소개를 제공하는 효과를 발휘한 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.
따라서 본 발명에서의 기술적 사상은 아래에 기재되는 청구범위에 의해 파악되어야 하되 이의 균등 또는 등가적 변형 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속함은 자명하다 할 것이다.
10 : 베이스플레이트 20 : DBC 기판
30 : 실리콘카바이드(SiC) 칩 100 : OBC 전력변환모듈
110 : 출력단자 120 : 터미널 단자
30 : 실리콘카바이드(SiC) 칩 100 : OBC 전력변환모듈
110 : 출력단자 120 : 터미널 단자
Claims (7)
- 베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트 상면에 접합되는 DBC(Direct Bonded Copper) 기판;
상기 DBC 기판 상면에 접합되는 실리콘카바이드(SiC) 칩; 및
상기 DBC 기판 및 상기 실리콘카바이드 칩을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 포함하는 OBC 전력변환모듈로 이루어지되,
상기 베이스 플레이트와 상기 DBC 기판 및 상기 DBC 기판과 실리콘카바이드(SiC)칩은 Sn-Sb-Ag Soldering, Sn-Sb Soldering, Au-Sn Soldering, Ag-In-Bi Soldering, Ag3-Sn Soldering, Sn-Sb-Cu Soldering중 어느 하나의 접합소재를 선택하여 접합하는 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 Sn-Sb-Ag Soldering은 Sn 89 중량%, Sb 8 중량%, Ag 3중량 %로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈.
- 제 1항에 있어서,
상기 Sn-Sb Soldering은 Sn 90 중량%, Sb 10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 Au-Sn Soldering은 Au 8~28 중량%, Sn 72~92 중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 Ag-In-Bi Soldering은 Ag 3~4%, In 2~5%, Bi 6~14%로 하고 나머지는 Sn으로 조성한 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 Sn-Sb-Cu Soldering에서 Cu의 무게비가 0.5 내지 1%의 범위로 한정한 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 OBC 전력변환모듈의 상면 양측 또는 일측에 추가적으로 출력단자 및 터미널 단자가 구비되되 상기 출력단자 및 터미널 단자는 상기 DBC 기판에 접지된 상태에서 상측으로 135도 상기 DBC 기판과 둔각을 이룬 것을 특징으로 하는 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180059681A KR102064181B1 (ko) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180059681A KR102064181B1 (ko) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190134253A true KR20190134253A (ko) | 2019-12-04 |
| KR102064181B1 KR102064181B1 (ko) | 2020-01-09 |
Family
ID=69004810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180059681A KR102064181B1 (ko) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102064181B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150049265A (ko) | 2013-10-29 | 2015-05-08 | 삼성전자주식회사 | 반도체소자 패키지 및 그 제조방법 |
| KR20150063065A (ko) | 2012-10-09 | 2015-06-08 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 반도체 장치, 세라믹스 회로 기판 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| KR20150099757A (ko) | 2012-12-27 | 2015-09-01 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 파워 모듈용 기판, 금속 부재 장착 파워 모듈용 기판, 금속 부재 장착 파워 모듈, 파워 모듈용 기판의 제조 방법, 및 금속 부재 장착 파워 모듈용 기판의 제조 방법 |
| KR101629470B1 (ko) | 2015-06-29 | 2016-06-14 | 주식회사 에코세미텍 | 전력용 반도체 모듈의 조립방법 및 이를 이용하여 제조된 전력용 반도체 모듈 |
-
2018
- 2018-05-25 KR KR1020180059681A patent/KR102064181B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150063065A (ko) | 2012-10-09 | 2015-06-08 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 반도체 장치, 세라믹스 회로 기판 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| KR20150099757A (ko) | 2012-12-27 | 2015-09-01 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 파워 모듈용 기판, 금속 부재 장착 파워 모듈용 기판, 금속 부재 장착 파워 모듈, 파워 모듈용 기판의 제조 방법, 및 금속 부재 장착 파워 모듈용 기판의 제조 방법 |
| KR20150049265A (ko) | 2013-10-29 | 2015-05-08 | 삼성전자주식회사 | 반도체소자 패키지 및 그 제조방법 |
| KR101629470B1 (ko) | 2015-06-29 | 2016-06-14 | 주식회사 에코세미텍 | 전력용 반도체 모듈의 조립방법 및 이를 이용하여 제조된 전력용 반도체 모듈 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102064181B1 (ko) | 2020-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101017333B1 (ko) | 전력 반도체 모듈 | |
| KR102146589B1 (ko) | 히트싱크가 부착된 파워 모듈용 기판, 히트싱크가 부착된 파워 모듈, 및 히트싱크가 부착된 파워 모듈용 기판의 제조 방법 | |
| KR101610973B1 (ko) | 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 및 그 제조 방법, 그리고 히트 싱크가 부착된 파워 모듈, 파워 모듈용 기판 | |
| TWI572582B (zh) | 銅／陶瓷接合體，銅／陶瓷接合體之製造方法及電力模組用基板 | |
| KR102163532B1 (ko) | 반도체 장치, 세라믹스 회로 기판 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| TWI702693B (zh) | 附冷卻器電力模組用基板及其製造方法 | |
| KR102131484B1 (ko) | 접합체 및 파워 모듈용 기판 | |
| JP6033952B2 (ja) | 回路板、特には、導電性基板を備える電力モジュールのための回路板 | |
| US20090116197A1 (en) | Method for power semiconductor module fabrication, its apparatus, power semiconductor module and its junction method | |
| KR20150108363A (ko) | 파워 모듈용 기판, 히트 싱크가 형성된 파워 모듈용 기판, 히트 싱크가 형성된 파워 모듈 | |
| KR102542686B1 (ko) | 냉각기 부착 발광 모듈 및 냉각기 부착 발광 모듈의 제조 방법 | |
| GB2455489A (en) | High thermal performance mounting arrangements for optoelectronic devices | |
| KR102154369B1 (ko) | 파워 모듈 | |
| WO2015114987A1 (ja) | パワーモジュール用基板とその製造方法とそのパワーモジュール用基板を用いたパワーモジュール | |
| US10615131B2 (en) | Semiconductor device with high quality and reliability wiring connection, and method for manufacturing the same | |
| JP2014135411A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| WO2023221970A1 (zh) | 功率模块、电源系统、车辆及光伏系统 | |
| CN115274584A (zh) | 一种功率模组及其制造方法 | |
| KR20180059778A (ko) | 발광 모듈용 기판, 발광 모듈, 냉각기가 형성된 발광 모듈용 기판, 및 발광 모듈용 기판의 제조 방법 | |
| JP7484268B2 (ja) | 金属部材の仮止め方法、接合体の製造方法、及び、絶縁回路基板の製造方法 | |
| JP6399906B2 (ja) | パワーモジュール | |
| JP2018129352A (ja) | 電力用半導体装置およびそれを用いた電力変換装置 | |
| KR102064181B1 (ko) | 친환경 고온 접합소재 적용 전장용 SiC 기반 OBC 전력변환모듈 | |
| KR20200134206A (ko) | 절연 회로 기판, 및 절연 회로 기판의 제조 방법 | |
| KR102380037B1 (ko) | Ag 하지층이 형성된 파워 모듈용 기판 및 파워 모듈 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |