KR20210007253A - Heat dissipating substrate and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR20210007253A KR1020190083376A KR20190083376A KR20210007253A KR 20210007253 A KR20210007253 A KR 20210007253A KR 1020190083376 A KR1020190083376 A KR 1020190083376A KR 20190083376 A KR20190083376 A KR 20190083376A KR 20210007253 A KR20210007253 A KR 20210007253A
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김선재
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a heat dissipation substrate includes: a ceramic substrate; and a metal sheet formed on the ceramic substrate, wherein a first bent portion of the ceramic substrate formed between the ceramic substrate and the metal sheet, a second bent portions of the metal sheet may be bonded to each other by a brazing paste. According to the present invention, the adhesion of an interface is improved, and heat dissipation performance is improved.

Description

방열 기판 및 그 제조 방법{HEAT DISSIPATING SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Heat dissipation substrate and its manufacturing method {HEAT DISSIPATING SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 방열 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 계면의 접착력이 향상된 방열 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat dissipation substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a heat dissipation substrate with improved adhesion of the interface and a method of manufacturing the same.

LED(LIGHT EMITTING DIODE)나 파워 모듈 등의 반도체 장치에 있어서는, 도전 재료로 이루어지는 회로층 상에 반도체 소자가 접합된 구조로 되어 있다.In a semiconductor device such as an LED (LIGHT EMITTING DIODE) or a power module, a semiconductor element is bonded on a circuit layer made of a conductive material.

풍력 발전, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등을 제어하기 위해서 사용되는 대전력 제어용 파워 반도체 소자에 있어서는, 발열량이 많은 점에서, 이것을 탑재하는 기판으로서 예를 들어 질화 알루미늄, 알루미나 등으로 이루어지는 세라믹스 기판과, 이 세라믹스 기판의 일방의 면에 도전성이 우수한 금속판을 접합하여 형성한 회로층을 구비한 파워 모듈용 기판이 종래부터 널리 사용되고 있다. 또한, 파워 모듈용 기판으로서는, 세라믹스 기판의 타방의 면에 금속판을 접합하여 금속층이 형성된 것도 제공되고 있다.In power semiconductor devices for controlling high power used to control wind power generation, electric vehicles, hybrid vehicles, etc., since the amount of heat generated is large, ceramic substrates made of, for example, aluminum nitride, alumina, etc. A power module substrate having a circuit layer formed by bonding a metal plate having excellent conductivity on one surface of a ceramic substrate has been widely used in the past. Further, as a substrate for a power module, a metal layer formed by bonding a metal plate to the other surface of a ceramic substrate is also provided.

일본 특허공보 제3211856호에는, 세라믹스 기판의 일방의 면 및 타방의 면에, 구리판을 접합함으로써 회로층 및 금속층을 형성한 파워 모듈용 기판이 제안되어 있다. 이 파워 모듈용 기판에 있어서는, 세라믹스 기판의 일방의 면 및 타방의 면에, Ag-Cu-Ti계 브레이징재(brazing filler materials)를 개재시켜 구리판을 배치하고, 가열 처리를 실시함으로써 구리판이 접합되어 있다. 이 활성 금속 브레이징법에서는, 활성 금속인 Ti가 함유된 브레이징재를 사용하기 때문에, 용융된 브레이징재와 세라믹스 기판의 젖음성이 향상되고, 세라믹스 기판과 구리판이 접합하게 된다.Japanese Patent Publication No. 3211856 proposes a power module substrate in which a circuit layer and a metal layer are formed by bonding a copper plate to one side and the other side of a ceramic substrate. In this power module substrate, a copper plate is disposed on one side and the other side of the ceramic substrate with an Ag-Cu-Ti brazing filler material interposed therebetween, and the copper plate is bonded by heat treatment. have. In this active metal brazing method, since a brazing material containing Ti as an active metal is used, the wettability between the molten brazing material and the ceramic substrate is improved, and the ceramic substrate and the copper plate are joined.

하지만, 상기와 같이 가열 처리하여 세라믹스 기판과 구리판을 접합하는 고온 접합법에서 구리와 세라믹스 계면의 접합력이 우수하지 못할 경우 급격한 온도 변화 또는 물리적 외력에 의해 계면의 박리가 발생할 수 있다. 따라서, 제품의 신뢰성을 감소시킬 수 있기 때문에 계면의 접착력을 향상시켜 제품의 안정성과 신뢰성을 높이는 것이 중요하다.However, in the high-temperature bonding method in which the ceramic substrate and the copper plate are bonded by heating as described above, if the bonding strength between the copper and ceramic interface is not excellent, the interface may be peeled off due to a rapid temperature change or physical external force. Therefore, it is important to improve the stability and reliability of the product by improving the adhesion of the interface because it can reduce the reliability of the product.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 계면의 접착력이 향상되고, 열빠짐 성능이 향상된 방열 기판 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a heat dissipating substrate with improved adhesion of an interface and improved heat dissipation performance, and a method of manufacturing the same.

그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above-described problems and may be variously expanded within the scope of the technical idea included in the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 방열 기판은 세라믹 기판, 및 상기 세라믹 기판 상에 형성된 금속 시트를 포함하고, 상기 세라믹 기판과 상기 금속 시트 사이에 형성된 상기 세라믹 기판의 제1 굴곡부와 상기 금속 시트의 제2 굴곡부는 서로 브레이징 페이스트(brazing paste)에 의해 접합될 수 있다.A heat dissipation substrate according to an embodiment of the present invention includes a ceramic substrate and a metal sheet formed on the ceramic substrate, and a first bent portion of the ceramic substrate formed between the ceramic substrate and the metal sheet 2 The bent portions may be bonded to each other by a brazing paste.

상기 세라믹 기판은 질화규소를 포함할 수 있다.The ceramic substrate may include silicon nitride.

상기 금속 시트는 구리, 알루미늄, 구리 합금 및 알루미늄 합금 중에서 하나를 포함할 수 있다.The metal sheet may include one of copper, aluminum, copper alloy, and aluminum alloy.

상기 제1 굴곡부와 상기 제2 굴곡부는 폭이 균일한 패턴을 형성할 수 있다.The first bent portion and the second bent portion may form a pattern having a uniform width.

상기 제1 굴곡부와 상기 제2 굴곡부 사이에 용접에 의한 접합부가 형성되고, 상기 접합부는 요철 구조를 가질 수 있다.A joint portion by welding is formed between the first bent portion and the second bent portion, and the joint portion may have an uneven structure.

본 발명의 다른 일 실시예에 다른 방열 기판 제조 방법은 세라믹 기판을 제조하는 단계, 상기 세라믹 기판 상부면에 압력을 가하여 제1 굴곡부를 형성하는 단계, 상기 제1 굴곡부를 형성하는 단계 이후에 상기 세라믹 기판을 소결하는 단계, 상기 소결된 세라믹 기판의 상기 제1 굴곡부 상에 브레이징 페이스트(brazing paste) 코팅하는 단계, 및 상기 코팅된 세라믹 기판 상에 금속 시트를 적층하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a heat dissipating substrate includes the steps of manufacturing a ceramic substrate, forming a first bent part by applying pressure to an upper surface of the ceramic substrate, and after the step of forming the first bent part, the ceramic Sintering the substrate, coating a brazing paste on the first curved portion of the sintered ceramic substrate, and depositing a metal sheet on the coated ceramic substrate.

상기 세라믹 기판 상부면에 압력을 가하는 단계는, 패턴을 갖는 템플릿으로 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다.Applying pressure to the upper surface of the ceramic substrate may include applying pressure to a template having a pattern.

상기 방열 기판 제조 방법은 상기 금속 시트를 적층하는 단계 이후에 상기 세라믹 기판과 상기 금속 시트의 접합 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the heat dissipation substrate may further include performing a bonding process of the ceramic substrate and the metal sheet after the step of laminating the metal sheet.

상기 세라믹 기판을 제조하는 단계는, 테이프 캐스팅으로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The manufacturing of the ceramic substrate may include forming by tape casting.

상기 세라믹 기판은 질화규소를 포함할 수 있다.The ceramic substrate may include silicon nitride.

상기 금속 시트는 구리, 알루미늄, 구리 합금 및 알루미늄 합금 중에서 형성될 수 있다.The metal sheet may be formed of copper, aluminum, copper alloy and aluminum alloy.

상기 금속 시트를 적층하는 단계는, 상기 금속 시트가 상기 제1 굴곡부를 따라 밀착되어 제2 굴곡부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The stacking of the metal sheet may include forming a second bent part by contacting the metal sheet along the first bent part.

상기 제1 굴곡부와 상기 제2 굴곡부 사이에 용접에 의한 접합부를 형성할 수 있다.A joint portion by welding may be formed between the first bent portion and the second bent portion.

상기 코팅된 세라믹 기판 상에 금속 시트를 적층하는 단계는 열처리를 통해 상기 세라믹 기판과 상기 금속 시트를 접합하는 단계를 포함할 수 있다.Laminating the metal sheet on the coated ceramic substrate may include bonding the ceramic substrate and the metal sheet through heat treatment.

실시예들에 따르면, 패턴을 갖는 템플릿을 사용하여 기판 표면에 압력을 가함으로써 생성된 굴곡부에 의해, 소결 공정 이후에 접착제인 브레이징 페이스트 잔류량을 증가시키고, 금속 시트와의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 다양한 패턴을 갖고, 폭이 균일한 굴곡부를 갖는 기판 표면 제조가 가능하며, 균일한 패턴의 재현성을 높이고, 대량 생산에 적합한 공정을 구현할 수 있다.According to embodiments, by using a bent portion generated by applying pressure to the substrate surface using a template having a pattern, it is possible to increase the residual amount of the brazing paste, which is an adhesive, after the sintering process, and to increase the contact area with the metal sheet. . In addition, it is possible to manufacture a substrate surface having various patterns and a curved portion having a uniform width, improve reproducibility of the uniform pattern, and implement a process suitable for mass production.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 기판 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 5는 도 4의 "A"부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 패턴을 나타내는 사진이다.1 to 4 are perspective views illustrating a method of manufacturing a heat dissipating substrate according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing an enlarged portion "A" of FIG. 4.
6 is a photograph showing a bending pattern according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in a variety of different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description have been omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, so the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In the drawings, the thicknesses are enlarged to clearly express various layers and regions. And in the drawings, for convenience of description, the thickness of some layers and regions is exaggerated.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.In addition, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" or "on" another part, this includes not only "directly over" another part, but also a case where another part is in the middle. . Conversely, when one part is "directly above" another part, it means that there is no other part in the middle. In addition, to say "on" or "on" the reference part means that it is located above or below the reference part, and means that it is located "above" or "on" in the direction opposite to gravity. no.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when referred to as "on a plane", it means when the target portion is viewed from above, and when referred to as "cross-sectional view", it means when the cross-section of the target portion vertically cut is viewed from the side.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 기판 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.1 to 4 are perspective views illustrating a method of manufacturing a heat dissipation substrate according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 방열 기판 제조 방법은 세라믹 기판(100)을 제조하는 단계를 포함한다. 세라믹 기판(100)은 테이프 캐스팅 공정으로 형성될 수 있다. 반도체 소자 등을 올려 놓기 위해 사용되는 기판으로서 세라믹 기판을 사용할 수 있는데, 판상의 세라믹 기판을 제조하기 위해 테이프 캐스팅 공정을 사용할 수 있다. 테이프 캐스팅 공정은, 아주 미세한 세라믹 분말을 바인더, 가소제, 용제, 물 등에 혼합하여 일종의 슬러리를 만들고, 이 슬러리를 닥터 블레이드를 통과시켜 이형 PET 필름 등의 기재 위에 박막의 그린 시트(green sheet)를 만드는 기술일 수 있다. 이후, 건조 등의 공정을 거쳐 방열 기판 등으로 사용하기 위한 세라믹 기판(100)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a heat dissipating substrate according to the present embodiment includes manufacturing a ceramic substrate 100. The ceramic substrate 100 may be formed by a tape casting process. A ceramic substrate may be used as a substrate used to place a semiconductor device or the like, and a tape casting process may be used to manufacture a plate-shaped ceramic substrate. In the tape casting process, a very fine ceramic powder is mixed with a binder, plasticizer, solvent, water, etc. to make a kind of slurry, and this slurry is passed through a doctor blade to create a thin green sheet on a substrate such as a release PET film. It can be technology. Thereafter, through a process such as drying, the ceramic substrate 100 for use as a heat dissipation substrate or the like may be formed.

이후, 본 실시예에 따른 방열 기판 제조 방법은 세라믹 기판(100) 상부면에 압력을 가하여 제1 굴곡부를 형성하는 단계를 포함한다.Thereafter, the method of manufacturing a heat dissipating substrate according to the present exemplary embodiment includes forming a first curved portion by applying pressure to an upper surface of the ceramic substrate 100.

도 2를 참고하면, 패턴부(150p)를 갖는 템플릿(150)을 사용하여 세라믹 기판(100) 상부면을 가압할 수 있다. 가압하는 공정은, 대략 섭씨 75도 이하의 온도와 200MPa 이상의 압력 하에서 수행될 수 있다. 패턴부(150p)는 세라믹 기판(100)의 상부면을 향해 돌출된 굴곡진 형상을 가질 수 있다. 가압에 의해 패턴부(150p)의 형상이 세라믹 기판(100) 상부면에 전사되어 후술하는 바와 같이 세라믹 기판(100) 상부면에도 패턴을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2, the upper surface of the ceramic substrate 100 may be pressed using the template 150 having the pattern portion 150p. The pressing process may be performed under a temperature of approximately 75 degrees Celsius or less and a pressure of 200 MPa or more. The pattern portion 150p may have a curved shape protruding toward the upper surface of the ceramic substrate 100. The shape of the pattern portion 150p is transferred to the upper surface of the ceramic substrate 100 by pressing, so that a pattern may be formed on the upper surface of the ceramic substrate 100 as described later.

도 3을 참고하면, 세라믹 기판(100) 상부면을 가압한 템플릿(150)을 제거하여 세라믹 기판(100)의 상부면에 제1 굴곡부(100p)가 형성된 것을 확인할 수 있다. 제1 굴곡부(100p)는 템플릿(150)이 갖는 패턴부(150p)의 형상에 따라 패턴을 형성할 수 있고, 폭이 균일하게 형성될 수 있다. 따라서, 다양한 패턴을 갖고, 균일한 폭을 갖는 기판 표면 제조가 가능하며, 균일한 패턴의 재현성을 높이고, 대면적으로 만들어내어 대량 생산에 적합한 공정을 구현할 수 있다. 비교예로서 연마 및 화학법을 통해 굴곡부를 형성하는 방법을 고려할 수 있으나, 이러한 방법으로는 의도한대로 굴곡부 형태를 만들어 내기가 쉽지 않고, 굴곡부 형태를 다양하게 구현하기 어려우며 대면적 생산 공정에는 적용하기 어려운 문제가 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the first bent portion 100p is formed on the upper surface of the ceramic substrate 100 by removing the template 150 pressed against the upper surface of the ceramic substrate 100. The first bent portion 100p may form a pattern according to the shape of the pattern portion 150p of the template 150 and may have a uniform width. Accordingly, it is possible to manufacture a substrate surface having various patterns and a uniform width, improve reproducibility of a uniform pattern, and create a large area to implement a process suitable for mass production. As a comparative example, a method of forming a bend through polishing and chemical methods can be considered, but with this method, it is not easy to create the shape of the bend as intended, it is difficult to implement the shape of the bend in various ways, and it is difficult to apply to a large-area production process. there is a problem.

본 실시예에 따르면 이후 설명하는 소결 이전에 패턴을 형성할 수 있다. 소결이 진행된 이후에는 템플릿(150)을 이용하여 가압에 의해 패턴을 만들기 어렵다.According to this embodiment, a pattern can be formed before sintering to be described later. After sintering is in progress, it is difficult to form a pattern by pressing using the template 150.

본 실시예에 따른 방열 기판 제조 방법은 제1 굴곡부(100p)를 형성하는 단계 이후에 세라믹 기판(100)을 소결하는 단계를 포함한다. 소결 조건은 불활성 분위기에서 대략 섭씨 1900도의 온도에서 수행될 수 있다. 소결된 세라믹 기판(100)의 상부면에는 후술하는 접합부를 형성하기 위해 브레이징 페이스트(brazing paste) 코팅할 수 있다. 브레이징 페이스트(brazing paste) 코팅 물질은 세라믹 기판(100)의 제1 굴곡부(100p) 상에 형성될 수 있다.The method of manufacturing a heat dissipating substrate according to the present embodiment includes the step of sintering the ceramic substrate 100 after the step of forming the first bent portion 100p. The sintering conditions can be carried out at a temperature of approximately 1900 degrees Celsius in an inert atmosphere. A brazing paste may be coated on the upper surface of the sintered ceramic substrate 100 to form a joint to be described later. A brazing paste coating material may be formed on the first bent portion 100p of the ceramic substrate 100.

이후 본 실시예에 따른 방열 기판 제조 방법은 상기 코팅된 세라믹 기판 상에 금속 시트를 적층하는 단계를 포함한다.Thereafter, the method of manufacturing a heat dissipating substrate according to the present embodiment includes the step of laminating a metal sheet on the coated ceramic substrate.

도 4 및 도 5를 참고하면, 브레이징 페이스트 코팅 물질이 세라믹 기판(100)의 제1 굴곡부(100p)에 코팅된 상태에서 고온 접합 공정을 이용하여 금속 시트(200)를 세라믹 기판(100)과 접합한다. 금속 시트(200)는 알루미늄, 구리 합금 및 알루미늄 합금 중에서 하나를 포함할 수 있다. 고온 접합 공정은 대략 섭씨 1000도의 온도에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.4 and 5, the metal sheet 200 is bonded to the ceramic substrate 100 using a high-temperature bonding process while the brazing paste coating material is coated on the first bent portion 100p of the ceramic substrate 100. do. The metal sheet 200 may include one of aluminum, a copper alloy, and an aluminum alloy. The high-temperature bonding process may include heat-treating at a temperature of approximately 1000 degrees Celsius.

고온 접합에 의해 세라믹 기판(100)과 마주보는 금속 시트(200)의 하부면도 변형되어 제2 굴곡부(200p)를 형성할 수 있다. 제2 굴곡부(200p)는 제1 굴곡부(100p)에 밀착될 수 있으며, 제1 굴곡부(100p)와 제2 굴곡부(200p) 사이에 접합부(WP)가 형성될 수 있다. 접착부(WP)는 용접으로 형성될 수 있으며, 접합부(WP)는 제1 굴곡부(100p)와 제2 굴곡부(200p) 사이에 위치하므로 요철 구조를 가질 수 있다. 접합부(WP)는 브레이징 페이스트 코팅 물질로 이루어질 수 있다. 제1 굴곡부(100p)와 제2 굴곡부(200p)는 폭이 균일한 패턴을 형성할 수 있다. 이처럼, 제1 굴곡부(100p)와 제2 굴곡부(200p)를 형성하여 세라믹 기판(100)과 금속 시트(200)의 접합 면적이 넓어지게 되므로 열빠짐 성능이 향상될 수 있다.The lower surface of the metal sheet 200 facing the ceramic substrate 100 may also be deformed by high temperature bonding to form the second bent portion 200p. The second bent portion 200p may be in close contact with the first bent portion 100p, and a junction WP may be formed between the first bent portion 100p and the second bent portion 200p. The bonding portion WP may be formed by welding, and the bonding portion WP may have an uneven structure because it is positioned between the first bent portion 100p and the second bent portion 200p. The bonding part WP may be made of a brazing paste coating material. The first bent portion 100p and the second bent portion 200p may form a pattern having a uniform width. In this way, since the first bent portion 100p and the second bent portion 200p are formed to increase the bonding area between the ceramic substrate 100 and the metal sheet 200, the heat dissipation performance may be improved.

본 실시예에서는 세라믹 기판(100)의 한쪽 면에만 굴곡부를 형성시키고 다른쪽 면에는 굴곡부 없이 금속 시트(200)를 접합하는 것을 도시하였으나, 변형 실시예로 세라믹 기판(100)의 다른쪽 면에도 앞에서 설명한 굴곡부를 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 세라믹 기판(100)의 양쪽 면 모두 제1, 2 굴곡부(100p, 200p)를 갖도록 금속 시트(200)를 세라믹 기판(100)에 접합할 수 있다.In this embodiment, a bent portion is formed only on one side of the ceramic substrate 100 and the metal sheet 200 is bonded to the other side without a bent portion, but in a modified embodiment, the other side of the ceramic substrate 100 is also The described bend can be formed. Accordingly, the metal sheet 200 may be bonded to the ceramic substrate 100 so that both surfaces of the ceramic substrate 100 have first and second curved portions 100p and 200p.

이하에서는 도 5를 참고하여, 본 발명의 일 실시에에 따른 방열 기판 제조 방법에 의해 제조된 방열 기판에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 5, a description will be given of a heat dissipation substrate manufactured by a method of manufacturing a heat dissipation substrate according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 "A"부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing an enlarged portion "A" of FIG. 4.

도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 방열 기판은 세라믹 기판(100), 및 세라믹 기판(100) 상에 형성된 금속 시트(200)를 포함하고, 세라믹 기판(100)과 금속 시트(200) 사이에 형성된 세라믹 기판(100)의 제1 굴곡부(100p)와 금속 시트(200)의 제2 굴곡부(200p)는 서로 브레이징 페이스트(brazing paste)에 의해 접합되어 있다. 구체적으로 세라믹 기판(100)은 질화규소로 이루어지고, 금속 시트(200)는 구리 시트로 이루어질 수 있다. 브레이징 페이스트는 Ag, Ti, Cu, Al 중 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다. 이에 대한 비교예로, 소결 없이 핫멜트 웹시트 또는 에폭시계 접착제를 사용하여 세라믹 기판과 금속 시트를 접합하는 경우가 있으나, 접착온도가 섭씨 150도 내지 섭씨 200도의 온도에서 접합 공정이 수행되는 것을 고려해볼 때, 실제 사용 혹은 소자의 품질 검증(예: 섭씨 -50도 내지 섭씨 200도의 온도를 반복적으로 사이클을 돌린 후 박리 유무 관찰하는 열충격 실험;) 시, 저온-고온 환경에서의 폴리머 계열 접착제의 성능 저하에 의한 박리 문제가 발생할 수 있다. 이에 반해 본 실시예에 따른 방열 기판은 고온에서 열접합을 하기 때문에 열충격 안정성이 상대적으로 높다. 구체적으로, 에폭시계 접착제를 사용하는 경우는 에폭시에 의한 물리적 접합이 발생하나. 브레이징 페이스트를 사용하는 경우는 고온에서의 계면 확산에 의한 화학적 접합으로 강한 접착력을 가질 수 있다.Referring to FIG. 5, the heat dissipation substrate according to the present embodiment includes a ceramic substrate 100 and a metal sheet 200 formed on the ceramic substrate 100, and between the ceramic substrate 100 and the metal sheet 200. The first bent portion 100p of the ceramic substrate 100 and the second bent portion 200p of the metal sheet 200 are bonded to each other by a brazing paste. Specifically, the ceramic substrate 100 may be made of silicon nitride, and the metal sheet 200 may be made of a copper sheet. The brazing paste may be a material containing at least one of Ag, Ti, Cu, and Al. As a comparative example, there is a case where a ceramic substrate and a metal sheet are bonded using a hot-melt web sheet or an epoxy-based adhesive without sintering, but consider that the bonding process is performed at a temperature of 150 degrees Celsius to 200 degrees Celsius. At the time of actual use or verification of the quality of the device (e.g., a thermal shock experiment that observes the presence or absence of peeling after repeatedly rotating a temperature of -50 degrees Celsius to 200 degrees Celsius;), the performance of the polymer-based adhesive in a low-temperature-high temperature environment It may cause a peeling problem. On the other hand, the heat dissipation substrate according to the present embodiment has relatively high thermal shock stability because it performs thermal bonding at a high temperature. Specifically, when an epoxy-based adhesive is used, physical bonding occurs by epoxy. In the case of using a brazing paste, a strong adhesive strength can be obtained through chemical bonding due to interfacial diffusion at a high temperature.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 패턴을 나타내는 사진이다.6 is a photograph showing a bending pattern according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 테이프 캐스팅으로 제조된 세라믹 기판을 준비하고, 패턴부를 갖는 템플릿을 사용하여 세라믹 기판 상부면을 섭씨 75도의 온도와 200MPa의 압력 하에서 가압한 후, 불활성 분위기에서 섭씨 1900도의 온도로 소결하였다. 이후 세라믹 기판의 일면에 구리 시트를 적층한 후 대략 섭씨 1000도로 고온 접합하여 형성된 방열 기판을 주사 전자 현미경으로 촬영하였을 때 굴곡 패턴을 갖는 미세 구조가 나타나며, 세라믹 기판과 구리 시트 사이에 견고하게 결합되어 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, a ceramic substrate manufactured by tape casting was prepared, and the upper surface of the ceramic substrate was pressurized under a temperature of 75 degrees Celsius and a pressure of 200 MPa using a template having a pattern part, and then at a temperature of 1900 degrees Celsius in an inert atmosphere. Sintered. Subsequently, when a heat dissipation substrate formed by laminating a copper sheet on one side of the ceramic substrate and then bonding it at a high temperature of approximately 1000 degrees Celsius was photographed with a scanning electron microscope, a microstructure with a bent pattern appeared. You can confirm that there is.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of

100: 세라믹 기판
100p: 제1 굴곡부
150: 템플릿
150p: 패턴부
200: 금속시트100: ceramic substrate
100p: first bend
150: template
150p: pattern part
200: metal sheet

Claims (14)

세라믹 기판, 및
상기 세라믹 기판 상에 형성된 금속 시트를 포함하고,
상기 세라믹 기판과 상기 금속 시트 사이에 형성된 상기 세라믹 기판의 제1 굴곡부와 상기 금속 시트의 제2 굴곡부는 서로 브레이징 페이스트(brazing paste)에 의해 접합되어 있는 방열 기판.Ceramic substrate, and
Including a metal sheet formed on the ceramic substrate,
A heat dissipating substrate in which a first bent portion of the ceramic substrate and a second bent portion of the metal sheet formed between the ceramic substrate and the metal sheet are joined to each other by a brazing paste. 제1항에서,
상기 세라믹 기판은 질화규소를 포함하는 방열 기판.In claim 1,
The ceramic substrate is a heat dissipating substrate containing silicon nitride. 제1항에서,
상기 금속 시트는 구리, 알루미늄, 구리 합금 및 알루미늄 합금 중에서 하나를 포함하는 방열 기판.In claim 1,
The metal sheet is a heat radiation substrate comprising one of copper, aluminum, copper alloy and aluminum alloy. 제1항에서,
상기 제1 굴곡부와 상기 제2 굴곡부는 폭이 균일한 패턴을 형성하는 방열 기판.In claim 1,
The heat dissipation substrate for forming a pattern having a uniform width of the first and second curved portions. 제1항에서,
상기 제1 굴곡부와 상기 제2 굴곡부 사이에 용접에 의한 접합부가 형성되고, 상기 접합부는 요철 구조를 갖는 방열 기판.In claim 1,
A heat dissipating substrate having an uneven structure, wherein a welding portion is formed between the first bent portion and the second bent portion. 세라믹 기판을 제조하는 단계,
상기 세라믹 기판 상부면에 압력을 가하여 제1 굴곡부를 형성하는 단계,
상기 제1 굴곡부를 형성하는 단계 이후에 상기 세라믹 기판을 소결하는 단계,
상기 소결된 세라믹 기판의 상기 제1 굴곡부 상에 브레이징 페이스트(brazing paste) 코팅하는 단계, 및
상기 코팅된 세라믹 기판 상에 금속 시트를 적층하는 단계를 포함하는 방열 기판 제조 방법.Manufacturing a ceramic substrate,
Forming a first curved portion by applying pressure to an upper surface of the ceramic substrate,
Sintering the ceramic substrate after the step of forming the first bent portion,
Coating a brazing paste on the first bent portion of the sintered ceramic substrate, and
A method of manufacturing a heat dissipating substrate comprising laminating a metal sheet on the coated ceramic substrate. 제6항에서,
상기 세라믹 기판 상부면에 압력을 가하는 단계는, 패턴을 갖는 템플릿으로 압력을 가하는 단계를 포함하는 방열 기판 제조 방법.In paragraph 6,
The step of applying pressure to the upper surface of the ceramic substrate includes applying pressure to a template having a pattern. 제6항에서,
상기 금속 시트를 적층하는 단계 이후에 상기 세라믹 기판과 상기 금속 시트의 접합 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 방열 기판 제조 방법.In paragraph 6,
After the step of laminating the metal sheet, the method of manufacturing a heat dissipating substrate further comprising performing a bonding process between the ceramic substrate and the metal sheet. 제6항에서,
상기 세라믹 기판을 제조하는 단계는, 테이프 캐스팅으로 형성하는 단계를 포함하는 방열 기판 제조 방법.In paragraph 6,
The manufacturing of the ceramic substrate includes forming by tape casting. 제6항에서,
상기 세라믹 기판은 질화규소를 포함하는 방열 기판 제조 방법.In paragraph 6,
The ceramic substrate is a method of manufacturing a heat dissipating substrate comprising silicon nitride. 제6항에서,
상기 금속 시트는 구리, 알루미늄, 구리 합금 및 알루미늄 합금 중에서 형성되는 방열 기판 제조 방법.In paragraph 6,
The metal sheet is a method of manufacturing a heat dissipating substrate formed from copper, aluminum, copper alloy and aluminum alloy. 제6항에서,
상기 금속 시트를 적층하는 단계는, 상기 금속 시트가 상기 제1 굴곡부를 따라 밀착되어 제2 굴곡부를 형성하는 단계를 포함하는 방열 기판 제조 방법.In paragraph 6,
The stacking of the metal sheet includes forming a second bent part by contacting the metal sheet along the first bent part. 제12항에서,
상기 제1 굴곡부와 상기 제2 굴곡부 사이에 용접에 의한 접합부를 형성하는 방열 기판 제조 방법.In claim 12,
A method of manufacturing a heat dissipating substrate in which a welding portion is formed between the first bent portion and the second bent portion. 제6항에서,
상기 코팅된 세라믹 기판 상에 금속 시트를 적층하는 단계는 열처리를 통해 상기 세라믹 기판과 상기 금속 시트를 접합하는 단계를 포함하는 방열 기판 제조 방법.In paragraph 6,
Laminating the metal sheet on the coated ceramic substrate includes bonding the ceramic substrate and the metal sheet through heat treatment.
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